Экологические основы устойчивости растений

Экологические основы устойчивости растений

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 3

Границы приспособления и устойчивости. 3

Защитные возможности растений. 4

ХОЛОДОСТОЙКОСТЬ РАСТЕНИЙ 5

Физиолого-биохимические изменения у теплолюбивых растений при пониженных положительных температурах. 5

Приспособление растений к низким положительным температурам. 6

Способы повышения холодостойкости некоторых растений. 6

МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ 7

Замерзание растительных клеток и тканей и происходящие при этом процессы. 8

Условия и причины вымерзания растений. 8

Закаливание растений. 9

Фазы закаливания. 10

Обратимость процессов закаливания. 13

Способы повышения морозоустойчивости. 13

Методы изучения морозоустойчивости растений. 14

ЗИМОСТОЙКОСТЬ РАСТЕНИЙ 15

Зимостойкость как устойчивость к комплексу неблагоприятных факторов перезимовки. 15

Выпревание, вымокание, гибель под ледяной коркой, выпирание, повреждение от зимней засухи. 15

Выпирание. 16

Методы определения жизнеспособности с/х культур в зимний, ранневесенний периоды. 17

ЯРОВИЗАЦИЯ 18

Типы растений, требующих охлаждения для перехода к цветению 19

Виды, для которых характерна реакция на охлаждение и фотопериодизм 20

Физиологические аспекты яровизации. 21

Природа изменений, происходящих во время яровизации. 22

ЖАРОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ 23

Изменения обмена веществ, роста и развития растений при действии максимальных температур. 24

Диагностика жароустойчивости. 25

ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ 26

Совместное действие недостатка влаги и высокой температуры на растение. 27

Особенности водообмена у ксерофитов и мезофитов. 27

Влияние на растения недостатка влаги. 29

Физиологические особенности засухоустойчивости сельскохозяйственных растений. 31

Предпосевное повышение жаро- и засухоустойчивости. 33

Диагностика жаро- и засухоустойчивости. 34

Повышение засухоустойчивости культурных растений. 35

Орошение как радикальное средство борьбы с засухой. 35

ТИПЫ РАСТЕНИЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ВОДНОМУ РЕЖИМУ: КСЕРОФИТЫ, ГИГРОФИТЫ И МЕЗОФИТЫ . 36

О природе приспособительных реакций к недостатку воды у разныхгрупп растений. 37

КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ В ВОДООБМЕНЕ РАЗНЫХ РАСТЕНИЙ. 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 39

ЛИТЕРАТУРА 40

Территория России включает различные климатические зоны. Значительная их часть приходится на районы неустойчивого зем­леделия, для которых характерны недостаток или избыток осад­ков, низкие зимние или высокие летние температуры, засолен­ность или заболоченность, закисленность почв и др. В этих условиях урожайность сельскохозяйственных культур во многом определяется их устойчивостью к неблагоприятным факторам среды конкретного сельскохозяйственного региона.

Приспособленность онтогенеза растений к условиям среды является результатом их эволюционного развития (изменчивос­ти, наследственности, отбора). На протяжении филогенеза каж­дого вида растений в процессе эволюции выработались опреде­ленные потребности индивидуума к условиям существования и приспособленность к занимаемой им экологической нише. Влаголюбие и теневыносливость, жароустойчивость, холодоустойчи­вость и другие экологические особенности конкретных видов растений сформировались в ходе эволюции в результате длитель­ного действия соответствующих условий. Так, теплолюбивые растения и растения короткого дня характерны для южных широт, менее требовательные к теплу и растения длинного дня — для северных.

В природе в одном географическом регионе каждый вид рас­тений занимает экологическую нишу, соответствующую его био­логическим особенностям: влаголюбивые — ближе к водоемам, теневыносливые — под пологом леса и т. д. Наследственность растений формируется под влиянием определенных условий внешней среды. Важное значение имеют и внешние условия онтогенеза растений.

В большинстве случаев растения и посевы (посадки) сельско­хозяйственных культур, испытывая действие тех или иных небла­гоприятных факторов, проявляют устойчивость к ним как ре­зультат приспособления к условиям существования, сложившим­ся исторически, что отмечал еще К. А. Тимирязев. Способность к эффективной защите от действия неблагоприятных абиотичес­ких и биотических факторов среды, устойчивость к ним возделы­ваемых видов и сортов — обязательные свойства районирован­ных в данном регионе сельскохозяйственных культур.

Адаптация (приспособление) растения к конкретным условиям среды обеспечивается за счет физиологических механизмов (фи-

зиологическая адаптация), а у популяции организмов (вида) — благодаря механизмам генетической изменчивости, наследствен­ности и отбора (генетическая адаптация). Факторы внешней среды могут изменяться закономерно и случайно. Закономерно изменяющиеся условия среды (смена сезонов года) вырабатывают у растений генетическую приспособленность к этим условиям.

В естественных для вида природных условиях произрастания или возделывания растения в процессе своего роста и развития часто испытывают воздействие неблагоприятных факторов внеш­ней среды, к которым относят температурные колебания, засуху, избыточное увлажнение, засоленность почвы и т. д. Каждое рас­тение обладает способностью к адаптации в меняющихся услови­ях внешней среды в пределах, обусловленных его генотипом. Чем выше способность растения изменять метаболизм в соответ­ствии с окружающей средой, тем шире норма реакции данного растения и лучше способность к адаптации. Это свойство отли­чает устойчивые сорта сельскохозяйственных культур. Как пра­вило, несильные и кратковременные изменения факторов внеш­ней среды не приводят к существенным нарушениям физиологи­ческих функций растений, что обусловлено их способностью сохранять относительно стабильное состояние при изменяющих­ся условиях внешней среды, т. е. поддерживать гомеостаз. Одна­ко резкие и длительные воздействия приводят к нарушению многих функций растения, а часто и к его гибели.

При действии неблагоприятных условий снижение физиоло­гических процессов и функций может достигать критических уровней, не обеспечивающих реализацию генетической програм­мы онтогенеза, нарушаются энергетический обмен, системы ре­гуляции, белковый обмен и другие жизненно важные функции растительного организма. При воздействии на растение неблаго­приятных факторов (стрессоров) в нем возникает напряженное состояние, отклонение от нормы — стресс. Стресс — общая не­специфическая адаптационная реакция организма на действие любых неблагоприятных факторов. Выделяют три основные группы факторов, вызывающих стресс у растений (В. В. Поле­вой, 1989): физические — недостаточная или избыточная влаж­ность, освещенность, температура, радиоактивное излучение, ме­ханические воздействия; химические — соли, газы, ксенобиотики (гербициды, инсектициды, фунгициды, промышленные отходы и др.); биологические — поражение возбудителями болезней или вредителями, конкуренция е другими растениями, влияние жи­вотных, цветение, созревание плодов.

Сила стресса зависит от скорости развития неблагоприятной для растения ситуации и уровня стрессирующего фактора. При медленном развитии неблагоприятных условий растение лучше приспосабливается к ним, чем при кратковременном, но силь­ном действии. В первом случае, как правило, в большей степени проявляются специфические механизмы устойчивости, во вто­ром — неспецифические.

В неблагоприятных природных условиях устойчивость и про­дуктивность растений определяются рядом признаков, свойств и защитно-приспособительных реакций. Различные виды растений обеспечивают устойчивость и выживание в неблагоприятных ус­ловиях тремя основными способами: с помощью механизмов, которые позволяют им избежать неблагоприятных воздействий (состояние покоя, эфемеры и др.); посредством специальных структурных приспособлений; благодаря физиологическим свой­ствам, позволяющим им преодолеть пагубное влияние окружаю­щей среды.