Власна внутрішня температура рослин і її роль у виживанні в суворих кліматичних умовах

З ботаніки нам відомо: рослини не можуть підтримувати власну температуру, як теплокровні тварини і людина. Останнім часом ряд садівників висловили думку, що в рослинах існують температурні процеси незалежно від навколишнього середовища.

Поточної взимку я зробив наступний експеримент: в кінці жовтня минулого року в лісі, що примикає до мого саду, зробив поглиблення в стовбурі лісової яблуні глибиною 10 см (діаметр стовбура приблизно 20 см), встановив вертикально, практично в серцевині стовбура термометр ТБ-3-М 1 для вимірювання температури навколишнього середовища. Щілина заклав товстим шаром пластиліну. Для чистоти експерименту стовбур обвернул мішковиною, закріпивши її довгою смугою тканини. Довелося, звичайно, попрацювати, так як деревина яблуні дуже міцна.

Практично весь грудень 2012 р температура повітря була в межах - 20 &hellip- - 28 ° С. За 2-3 дні до Нового року різко потепліло, 2 січня я прибув в сад. Виміряв температуру повітря: - 6 ° С. З обережністю витягнув термометр зі стовбура яблуні, на ньому - 19 ° С.

Що показав експеримент? Температура тіла рослини (в моєму досвіді - лісової яблуні) залежить від температури навколишнього середовища. Так як теплопровідність деревини досить невелика, коливання внутрішньої температури дерева відстають від коливання температури навколишнього повітря на деякий проміжок часу. Вважаю, відставання коливання температури всередині дерева залежить від пористості деревини, товщини стовбура або гілок.

Під час сильних морозів надземні органи наших дерев і чагарників промерзають (всередині стовбура яблуні було - 19 ° С), але, тим не менш, зберігають життєздатність. У клітинах рослин кристалічного льоду не утворюється, щоб в цьому переконатися, досить в морозну погоду спиляти гілку і розглянути її через лупу.

Відповідь на це питання дають ботанік - фізіолог, академік Н. А Максимов, сучасні біологи - фізіологи Г. А. Самигін і І. І. Туманов, які внесли великий вклад у вивчення фізіологічних основ морозостійкості рослин, причин їх вимерзання.

Рослини в наших садах готуються до перенесення морозів поступово, проходячи загартування після закінчення ростових процесів. Загартування полягає в нагромадженні в клітинах цукрів, деяких амінокислот і інших захисних речовин, що зв`язують воду.

Кандидат сільськогосподарських наук Т. Борисова в Санкт-Петербурзької газеті «Садовод» писала: «Але саме по собі накопичення плодовими деревами вуглеводів не забезпечує підвищення їх зимостійкості. Необхідна друга фаза загартування - перетворення вуглеводів в захисні сполуки, а також відповідні зміни будови клітинної протоплазми, її фізичних властивостей і фізіологічного стану. Рідина в клітинах (цитоплазма) стає більш концентрованою, вузький, а клітинні стінки - більш еластичними, що перешкоджає їх пошкодження кристалами льоду. Велика частина вуглеводів перетворюється в цукру. Цукор захищає білкові сполуки при проморожуванні. Крім того, у рослин спостерігається велика кількість масла у внутрішніх шарах деревини, яке підвищує стійкість до сильних морозів. Масло витісняє воду і цим оберігає деревину від вимерзання ».

Але в наших садах вирощуються і неморозостійкі рослини, для яких необхідні укриття на зиму. Так, наприклад, у персика цитоплазма в клітинах недостатньо в`язка, а клітинні стінки не володіють достатньою еластичністю. Утворився лід в клітинах при низьких температурах руйнує стінки клітин і рослина гине.

Є ряд рослин, у яких квіти здатні до терморегуляції, залучаючи, таким чином, комах для запилення. Цей процес в квітках рослин схожий на підтримання температури у тварин і людини, але у рослин, як виявили вчені, тепло виробляється в мітохондріях. З найближчих нам таких рослин - лотос, що росте на півдні Росії. Температура його квітки зберігається на рівні + 30 ° С навіть при падінні температури повітря до + 10 ° С. Серед інших рослин з терморегуліруемимі квітками аморфофаллус коньяк і філодендрон двоякоперистим, деякі види з сімейства кувшінкових. Мабуть, здатність квітів деяких рослин до терморегуляції і спонукало деяких садівників до помилкових висновків.

Отже, рослини, будучи організмами прикріпленими, існують при тому тепловому режимі, який створюється в місцях їх зростання. Однак збіг температур тіла рослин і навколишнього середовища треба вважати винятком з-за різниці надходження і віддачі тепла. Наші дерева і чагарники Еврітермние, тобто пристосовані до коливань температур навколишнього середовища. Тепловий режим рослин досить мінливий. Температура різних органів рослин різна в залежності від їх розташування щодо падаючих променів сонця і різних за ступенем нагрівання шарів повітря.

Зовсім по іншому діє листовий апарат рослин. Навіть при нагріванні сонячними променями листя рослини холодніше його тіла. Це відбувається через транспірації (випаровування води рослиною). У дерев і чагарників різниця температур помітна в межах одного аркуша. Багато садівники, напевно, помічали, що при нічному охолодженні роса в першу чергу конденсується на верхівці і краях листа, таким же чином на листках утворюється іній. Це відбувається внаслідок того, що температура верхівки і країв листа нижче, ніж його центральній частині.

Цікаві експерименти провели вчені-біологи професор Брент Хеллікер спільно з Сюзанною Ріхтер з Університету Пенсільванії (США). Вони кілька років тому опублікували результати наукової роботи в авторитетному англійському журналі «Nature».

В результаті експериментів з`ясовується, що вплив температури навколишнього середовища на внутрішню температуру здорових листя значно менше, ніж це вважалося раніше. Вчені стверджують, що всі дерева і чагарники мають «термостат», за допомогою якого підтримується однакова температура листя. Але механізм підтримки постійної температури листя поки невідомий.

Досліджуючи 39 видів дерев, розташованих від північних районів Канади до субтропіків, дослідники виявили майже однакову температуру листя.

Перетворення світла в хімічну енергію - фотосинтез - відбувається, коли температура листа становить + 21 ° С і зовнішня температура при цьому відіграє невелику роль. Це означає, що в холодних районах температура листя піднімається, а в теплих відповідно знижується для того, щоб температура була такою, яка потрібна для фотосинтезу (+ 21 ° С).

Дослідники підкреслюють, що це явище не означає підтримку кронами дерев постійної температури протягом дня або сезону, швидше за означає, що така ідеальна температура (+ 21 ° С) має довготривалу задане значення. Сюзанна Ріхтер і Брент Хеллікер вважають, що лист саме при фотосинтезі підтримує температуру в 21 ° С.

висновки:

1. Температура тіла рослини повністю залежить від температури навколишнього середовища.

2. Є ряд рослин, квіти яких здатні до терморегуляції.

3. Листовий апарат підтримує постійну температуру (+ 21 ° С), необхідну для фотосинтезу.

Єременко Віктор Григорович, садівник-любитель, г. Пермь

06.04.2013