Структурні пристосування для виживання в екстремальних умовах іноді є у рослин протягом усього їхнього життя, а іноді виникають лише на якомусь певному етапі розвитку, забезпечуючи тим самим рослині можливість подолати несприятливу частину життєвого циклу. Призначення головних захисних пристосувань полягає в.том, щоб обмежити втрату води, тому що саме її рослині зазвичай найбільше не вистачає. Листя можуть бути покриті товстим шаром воскоподібне кутикули, що грає роль водонепроникного бар'єра, а їх густе опушення і занурені продихи утримують у поверхні аркуша шар вологого повітря, що також знижує інтенсивність транспірації. У деяких видів листя дуже дрібні або їх зовсім немає, т. Е. У них обмежена площа поверхні, з якої йде випар. Часто рослини мають соковиті листя і стебла, так як в них зберігаються запаси води. Цю останню особливість можна зустріти не тільки у рослин пустелі, але і у багаторічників арктичної і альпійської зон. Пояснюється це тим, що вода в грунті тут часто буває замерзлої в той самий час, коли яскраве сонце обумовлює інтенсивну транспірацію. Для рослинності таких місць характерна також карликовість: рослини як би притискаються до землі, послабляючи тим самим висушує і охолоджуючу дію вітру. Жителям північних районів знайомі в прогнозах погоди посилання на «охолоджуючу дію вітру»; сприяючи випаровуванню води, вітер охолоджує випаровує поверхню, в результаті чого її температура виявляється нижче, ніж температура навколишнього середовища, так що організм може постраждати від холоду, навіть якщо температура повітря вище рівня, що є для нього критичним.
Людина прагне якось допомогти рослинам подолати важкий для них час. Для цього будують, наприклад, теплиці. У них вловлюється сонячне тепло, а взимку їх замкнений простір можна опалювати. Влітку, правда, занадто яскраве сонце викликає іноді перегрів; тому теплиці часто красять у білий колір, щоб знизити надлишкове поглинання енергії. Охолодження можна також досягти, безперервно пропускаючи через теплицю потік повітря, що пройшло над увлажнителями. (В сухому кліматі, де випаровування відбувається легко, поглинання енергії, пов'язане з переходом води з рідкої в газоподібну фазу, викликає значне охолодження повітря.) У районах з холодним кліматом досить надійний захист від холоду забезпечує рослинам сніжний покрив. Чутливі до холоду чагарники вдається в якійсь мірі захистити, закриваючи їх, наприклад, мішковиною; це, звичайно, не рятує від занадто низьких температур, але зате допомагає вберегти кущі від охолоджуючого дії вітру, т. е. все ж представляє певну додаткову міру захисту. Апельсинові та персикові дерева, які погано переносять холод, можна захистити від шкідливої дії негативних температур за допомогою «вітрових машин» - величезних пропелерів, установлених на вежах. Ці пропелери женуть до землі більш тепле повітря верхніх шарів, для того щоб температура листя не впала нижче нуля в результаті випромінювання тепла. Можна також запалювати в садах невеликі багаття з відпрацьованого масла або різного сміття; це дозволяє підвищити на кілька градусів температуру повітря і таким шляхом зменшити втрати тепла на випромінювання, досить значні при ясному небі. У великих масштабах подібні процедури стають, очевидно, вже непрактичними. Фермер, однак, може розраховувати на більш хороший урожай, зрушуючи строки посіву з таким розрахунком, щоб до появи сходів останні можливі заморозки вже минули. Селекціонери створили багато холодостійких сортів, що дають можливість проводити посів в більш ранні терміни і продовжувати вегетаційний період (про ці сортах ми ще будемо говорити нижче).
Крім структурних захисних пристосувань рослини розташовують ще й різними фізіологічними механізмами, які дозволяють їм пристосовуватися до спеки, холоду і посухи. Для багатьох сукулентних рослин пустелі характерний унікальний механізм фотосинтезу, що зводить до мінімуму втрати води. Завдяки особливому типу метаболізму (САМ-метаболізм) ці рослини можуть закривати продихи в той час, до якого приурочені максимальні втрати води, т. Е. Вони здатні здійснювати фотосинтез, що не витрачаючи одночасно занадто багато води на транспірацію. Ці рослини відкривають свої продихи і фіксують СО2 в темряві, коли транспірація мінімальна, і тримають їх закритими на світлі, коли надлишкова втрата води могла б привести до висушування. Ефективний фотосинтез протікає у них при закритих продихи завдяки човникового механізму, перекачує СО2 від С4, до С3-системі. Цей унікальний пристосувальний механізм украй важливий для виживання рослин в пустелі.
Подібні фізіологічні пристосування допомагають рослинам уникнути ушкоджень від морозу. Якщо рослина, вирощене в теплиці, виставити назовні при температурі трохи нижче нуля, то воно швидше за все сильно постраждає або загине, навіть якщо в природі рослина того ж виду легко переносить негативні температури. Розвиток холодостійкості, або акліматизація, - це процес, що починається зі зменшенням довжини дня і зниженням температури в осінній час. Акліматизація супроводжується численними фізіологічними змінами. Нам поки що не цілком ясно, які саме з цих змін відповідальні за розвиток холодостійкості; імовірніше, що тільки певне поєднання таких змін надає рослині здатність виносити негативні температури. Один з таких процесів можна порівняти з заміною води на антифриз в радіаторі автомобіля. Антифриз використовують, щоб запобігти утворенню льоду, який міг би розірвати радіатор. У рослині, як і в автомобілі, є вода, яка може замерзати і при цьому в результаті розширення розривати клітки. На самому початку акліматизації в клітинах накопичуються різні розчинені речовини; вони знижують осмотический потенціал клітин і зменшують ймовірність їх замерзання, оскільки точка замерзання клітинного соку в результаті цього поніжается.-Прі замерзанні клітин головний шкоди завдають їм утворюються всередині кристали льоду; ці кристали ростуть, розривають різні клітинні мембрани і, нарешті, вбивають клітину. Підвищення концентрації розчинених речовин захищає рослину, тому що воно зменшує ймовірність утворення великих кристалів льоду. При акліматизації в клітинних мембранах також відбуваються деякі зміни, що роблять ці мембрани менш крихкими при низьких температурах. Можливо, це є результатом підвищення ступеня ненасиченості ліпідів мембран; воно тягне за собою зниження їх точки плавлення, завдяки чому вони при більш низьких температурах залишаються напіврідкими.
Show paged