Фізіологія рослин - конспект лекцій - О. М. Тарнопільська 2019
8. Пристосування і стійкість рослин до несприятливих факторів середовища
8.3 Стійкість рослин до низьких температур. Холодостійкість. Морозостійкість
Рослини різних місць розповсюдження різняться й неоднаковими межами низьких пошкоджуючих температур. Наприклад, рослини Крайньої Півночі без особливих труднощів переносять охолодження взимку до -60 °С. Центральноєвропейські види, які цвітуть узимку (стокротка (Bellis perennis L.) чи зірочник (Stellaria media (L.) Vill. )), можуть витримувати замерзання, а в разі підвищення температури продовжують свою життєдіяльність. Водночас більшість теплолюбних рослин південного походження погано витримують низькі позитивні температури (від 10 °С і нижче). Наприклад, рослини какао гинуть при 8 °С, бавовник - протягом доби при температурі від 1 до 3 °С, проростання зернівок і ріст проростка кукурудзи гальмуються температурами ґрунту нижче 10 °С тощо.
Отже, виокремлюють такі види стійкості рослин до низьких температур: холодостійкість, чи стійкість теплолюбних рослин до низьких позитивних температур і морозостійкість - здатність рослин витримувати температури нижче 0 °С.
Холодостійкість. У разі потрапляння теплолюбних рослин в умови низьких позитивних температур відзначається поступова втрата тургору клітинами надземної частини (листки огірка втрачають тургор при 3 °С на 3-й день, рослина в’яне і гине). Отже, при низьких температурах може порушуватися надходження води в транспіраційні органи. У деяких рослин спостерігається посилення розпаду білків і нагромадження в тканинах розчинних форм азоту. Головною причиною негативної дії низьких позитивних температур на теплолюбні рослини є порушення функціональної активності мембран. Відбувається перехід насичених жирних кислот, що входять до їхнього складу, із рідкокристалічного стану в стан гелю. Це призводить до несприятливого порушення обміну речовин, а в разі тривалої дії низьких температур - до загибелі рослини.
Холодостійкість теплолюбних сільськогосподарських рослин можна посилити шляхом передпосівного загартуванням насіння. Насіння теплолюбних культур (огірки, томати, диня тощо), що наклюнулося, протягом декількох діб витримують в умовах низьких позитивних (1-5 °С) і більш високих (10-20 °С) температур, що чергуються (через 12 год). За допомогою такого самого методу можна потім загартувати й розсаду. Холодостійкість підвищується також шляхом замочування насіння у 0,25 %-вих розчинах мікроелементів чи нітрату амонію (протягом 20 год для бавовнику).
На 42 % території Землі звичайними є морози із середнім річним мінімумом температури повітря нижче -20 °С, тому морозостійкість рослин для сільськогосподарського виробництва цих регіонів має дуже важливе значення. У нашій країні великий внесок у вивчення проблеми морозостійкості зробили Н. А. Максимов, І. І. Туманов та інші дослідники. Швидке зниження температури в експериментальних умовах супроводжується утворенням всередині клітин льоду і, здебільшого, їхньою загибеллю. Поступове зниження температури (0,5-1 °С/год), як це відбувається в природних умовах, спричиняє утворення льоду в міжклітинниках. До того ж кристали льоду, що утворюються, витісняють із міжклітинників повітря, і замерзла тканина стає прозорою. Під час відтавання міжклітинники заповнюються водою, що потім поглинається клітинами, якщо вони не загинули від морозу.
Головними причинами відмирання клітин при низьких негативних температурах є їхнє зневоднення і механічний тиск льоду, що ушкоджує клітинні структури. Зневоднення виникає внаслідок відтягування води з клітин в міжклітинний простір шляхом утворення кристалів льоду. Найбільш розповсюджені ознаки ушкодження внаслідок замерзання - втрата клітинами тургору, інфільтрація міжклітинників водою і вимивання іонів із клітин. При цьому значних порушень у ліпідній фазі мембран не спостерігається. Вихід цукрів і іонів К+ із клітин вочевидь пов’язаний із ушкодженням мембранних систем, зокрема їхнього активного транспорту (на основі АТФаз).