God dag, kjære venner!
Vi vil snakke om effekten av varme på planter i denne artikkelen.
Ofte grunner dårlig vekst og planteutvikling er forårsaket av overskudd eller mangel på varme. Lave eller for høye temperaturer forårsaker noen ganger irreversible prosesser i plantevev. De er assosiert med endringer i strukturen til proteinmolekyler i planteceller.
Endringene som oppstår kan korrigeres i tide hvis du justerer temperaturintensiteten riktig og bruker ekstra tiltak. For eksempel, under forhold med overflødig varme, anbefales det ikke bare å skyggelegge de lidende plantene, skape kjølighet, men også å sprøyte oftere. For å forhindre hypotermi bør du vurdere midlertidige drivhus eller tilfluktsrom for planter.
Effekten av mangel på varme på planter
I forskjellige kulturer kan ekstreme verdier av samme faktor forårsake ulike endringer. For eksempel forårsaker lav temperatur rødme av blader, forårsaker klorose i ageratum og primula, og sprekker i stilker og blader hos liljer. For iris er et tidlig temperaturfall om høsten også farlig. Under slike forhold kan blomster utvikle råte i rotkragen til jordstenglene. Generelt, når det er mangel på varme, opplever nesten alle planter hemmet vekst.
Noen varmekjære avlinger, som dyrkes utendørs om sommeren, tåler ikke selv en kortvarig mangel på varme. Kalde temperaturer ned til -1°C får organene deres over bakken til å fryse. Disse artene inkluderer mange sørlige planter som dyrkes i containere (yucca, palmer, agaves) og teppeplanter (clenia, echeveria, alternanthera).
Effekten av overflødig varme på planter
For høye temperaturer er ikke mindre farlige. Dette gjelder spesielt for løk- og knokkelplanter som nettopp er plantet i bakken. Overskuddsvarme hemmer utviklingen og veksten av rotsystemet. Som et resultat er den underutviklede underjordiske delen ikke i stand til å absorbere nødvendig beløp kjemiske forbindelser fra jorda. Den luftige delen av løkplantene begynner raskt å lide av mangel på næring. Knoppene som dukker opp kan ikke i lang tid blomstrer og tørker til slutt ut. Røttene til slike planter råtner og dør.
Det har blitt lagt merke til at ikke bare løkplanter, men også de fleste blomsteravlinger i begynnelsen av vekstsesongen krever lavere temperaturverdier enn i andre perioder. Samtidig er alle planter mer motstandsdyktige mot mangel på varme om natten enn på dagtid.
Blant alle pryd- og hagebruksvekster skiller det seg ut planter som trygt tåler både lave og høye temperaturer. Disse inkluderer dracaena, aloe, clivia, aspidistra, epiphyllum, phyllocactus. Slike planter kan trygt dyrkes i både relativt kalde og varme rom.
Så vi kan konkludere med det i utgangspunktet effekten av varme på planter er veldig stor, så det er nødvendig å prøve å lage det mest akseptable temperaturregime. Vi sees senere, venner!
For de fleste planter er de mest gunstige temperaturene for livet +15...+30 o C. Ved temperaturer +35...+40 o C er de fleste planter skadet.
Effekten av høye temperaturer medfører hele linjen farer for planter: alvorlig dehydrering og uttørking, brannskader, ødeleggelse av klorofyll, irreversible luftveislidelser og andre fysiologiske prosesser, opphør av proteinsyntese og økt nedbrytning, akkumulering av giftige stoffer, spesielt ammoniakk. Ved svært høye temperaturer øker permeabiliteten til membraner kraftig, og da oppstår termisk denaturering av proteiner, koagulering av cytoplasma og celledød. Overoppheting av jorda fører til skade og død av overfladisk plasserte røtter, og til forbrenninger av rothalsen.
Primære endringer i cellulære strukturer skjer på membrannivå som et resultat av aktivering av dannelsen av oksygenradikaler og påfølgende lipidperoksidasjon, forstyrrelse av antioksidantsystemet - aktiviteten til superoksiddismutase, glutationreduktase og andre enzymer. Dette forårsaker ødeleggelse av protein-lipidkomplekser av plasmalemma og andre cellemembraner, fører til tap av osmotiske egenskaper til cellen. Som et resultat observeres desorganisering av mange cellefunksjoner og en reduksjon i hastigheten til forskjellige fysiologiske prosesser. Således, ved en temperatur på 20 o C, gjennomgår alle celler prosessen med mitotisk deling, ved 38 o C observeres mitose i hver syvende celle, og en økning i temperaturen til 42 o C reduserer antall delerende celler med 500 ganger .
Ved maksimale temperaturer overstiger forbruket av organiske stoffer for respirasjon syntesen, planten blir fattig på karbohydrater og begynner deretter å sulte. Dette er spesielt uttalt i planter med mer temperert klima (hvete, poteter, mange hagevekster). Med generell svekkelse øker deres mottakelighet for sopp- og virusinfeksjoner.
Selv en kortvarig stressende effekt av høy temperatur forårsaker en restrukturering av det hormonelle systemet til planter. Ved å bruke eksemplet med hvete- og erteplanter, ble det fastslått at varmesjokk induserer en kaskade av flertrinnsendringer i hormonsystemet, som utløses av frigjøring av IAA fra bassenget av dets konjugater, som fungerer som et stresssignal og setter i gang etylensyntese. Resultatet av etylensyntese er en påfølgende reduksjon i nivået av IAA og en økning i ABA. Disse hormonelle endringene induserer tilsynelatende syntesen av antioksidantenzymer og varmesjokkproteiner, forårsaker en reduksjon i veksthastigheter, og som et resultat øker plantens motstand mot høye temperaturer.
Det er en viss sammenheng mellom plantehabitatforhold og varmebestandighet. Jo tørrere habitat, jo høyere temperaturmaksimum, desto større varmebestandighet har plantene.
Planter kan forberede seg på eksponering for høye temperaturer i løpet av få timer. Således, på varme dager, planteresistens mot høye temperaturer på ettermiddagen er det høyere enn om morgenen. Vanligvis er denne motstanden midlertidig, den er ikke fikset og forsvinner ganske raskt hvis den blir kjølig. Reversibiliteten av termiske effekter kan variere fra flere timer til 20 dager.
Varmemotstand er også relatert til stadiet av planteutvikling: unge, aktivt voksende vev er mindre motstandsdyktige enn gamle. Høye temperaturer i blomstringsperioden er spesielt farlige. Nesten alle generative celler under disse forholdene gjennomgår strukturelle endringer, mister aktivitet og evne til å dele seg, deformasjon av pollenkorn, dårlig utvikling av embryoposen og utseendet til sterile blomster observeres.
Planteorganer er også forskjellige i varmebestandighet. Dehydrerte organer tåler høye temperaturer bedre: frø opp til 120 o C, pollen opp til 70 o C, sporer tåler oppvarming opp til 180 o C i flere minutter.
Av vevene er de kambiale de mest motstandsdyktige. Dermed tåler det kambiale laget i stammene temperaturer opp til +51 o C om sommeren.
Temperaturen er den viktigste faktoren som bestemmer mulighetene og tidspunktet for avlingsdyrking.
Biologisk og kjemiske prosesser Transformasjoner av batterier er direkte avhengig av temperaturforhold. Varmetilførsel til avlinger er preget av summen av gjennomsnittlige daglige lufttemperaturer over 10°C i vekstsesongen. Både høye og lave temperaturer forstyrrer forløpet av biokjemiske prosesser i cellene, og kan dermed forårsake irreversible endringer i dem, noe som fører til opphør av vekst og død av planter. En økning i temperaturen til 25-28°C øker aktiviteten til fotosyntese, og med dens videre vekst begynner respirasjonen å dominere merkbart over fotosyntesen, noe som fører til en reduksjon i plantevekten. Derfor gir de fleste landbruksvekster ved temperaturer over 30 °C, som sløser med karbohydrater ved åndedrett, som regel ikke en økning i utbytte. Å redusere omgivelsestemperaturen fra 25 til 10°C reduserer intensiteten av fotosyntese og plantevekst med 4-5 ganger. Temperaturen der dannelsen av fotosyntetiske produkter er lik deres forbruk for respirasjon kalles kompensasjonspunktet.
Den høyeste intensiteten av fotosyntese i planter med temperert klima observeres i området 24-26°C. For de fleste åkervekster er den optimale temperaturen på dagtid 25 °C, om natten - 16-18 °C. Når temperaturen stiger til 35-40°C, stopper fotosyntesen som følge av forstyrrelse av biokjemiske prosesser og overdreven transpirasjon (Kuznetsov, Dmitrieva, 2006). Et betydelig avvik i temperaturen fra den optimale mot å øke eller redusere reduserer betydelig enzymatisk aktivitet i planteceller, intensiteten av fotosyntese og tilførsel av næringsstoffer til planter.
Temperaturen har stor innvirkning på rotveksten. lav (< 5°С) и высокие (>30°C) jordtemperaturer bidrar til den overfladiske plasseringen av røttene, og reduserer deres vekst og aktivitet betydelig. I de fleste planter forgrenet den kraftigste rotsystemet dannes ved en jordtemperatur på 20-25°C.
Når du bestemmer tidspunktet for påføring av gjødsel, er det viktig å ta hensyn til den betydelige påvirkningen av jordtemperaturen på tilførselen av næringsstoffer til planter. Det er fastslått at ved temperaturer under 12°C er bruken av fosfor, kalium og mikroelementer fra jord og gjødsel av planter betydelig svekket, og ved temperaturer under 8°C reduseres også forbruket av mineralsk nitrogen merkbart. For de fleste landbruksvekster er en temperatur på 5-6°C kritisk for tilførsel av grunnleggende næringsstoffer til plantene.
Varmetilførselen til vekstsesongen bestemmes i stor grad av strukturen til såede arealer og muligheten for å dyrke mer produktive sentmodne avlinger som kan brukes i lang tid solenergiå danne en avling eller utføre gjentatte såinger etter tidlig høstede avlinger.
Under forholdene i den ikke-Chernozem-sonen i Russland er det en direkte avhengighet av produktiviteten til landbruksavlinger på summen av temperaturer. I skogen-steppe og steppesoner, under vanningsforhold er det ikke etablert noen pålitelig sammenheng mellom antall positive temperaturer og jordbruksutbytte. I de sentrale og sørlige regionene av landet har en økning eller reduksjon i temperaturen med 2-3 °C ingen signifikant effekt på planteproduktiviteten.
Temperaturen har også stor innflytelse på den vitale aktiviteten til jords mikroflora, som bestemmer mineralernæringen til planter. Det er fastslått at den største intensiteten av ammonifisering av organiske rester i jorda under påvirkning av mikroorganismer skjer ved en temperatur på 26-30°C og jordfuktighet på 70-80 % av HB. Avvik av temperatur eller fuktighet fra optimale verdier reduserer intensiteten av mikrobiologiske prosesser i jorda betydelig.
Fuktighetstilførselen til planter har stor innflytelse på intensiteten av fotosyntesen og effektiviteten til gjødsel. Graden av åpning av stomata, hastigheten for inntrengning av CO 2 i bladene og frigjøring av O 2 avhenger av plantens turgortilstand. I forhold med tørke og overdreven fuktighet lukkes stomata vanligvis og assimileringen av karbondioksid (fotosyntese) stopper. Den høyeste intensiteten av fotosyntese observeres med et lite vannunderskudd i bladet (10-15% av full metning), når stomata er maksimalt åpne. Bare under forhold med optimalt vannregime viser rotsystemet til planter den høyeste aktiviteten når det gjelder å konsumere næringsstoffer fra jordløsningen. Mangel på fuktighet i jorda fører til en reduksjon i hastigheten på bevegelse av vann og næringsstoffer gjennom xylem til bladene, intensiteten av fotosyntese og en reduksjon i plantebiomasse.
Ikke bare nedbørmengden er viktig, men også dynamikken i fordelingen i vekstsesongen i forhold til individuelle avlinger. Produktiviteten til landbruksvekster bestemmes i stor grad av tilgjengeligheten av fuktighet i de mest kritiske fasene av plantevekst og utvikling.
For Non-Chernozem-sonen er det etablert en mørk korrelasjon mellom avling og nedbør i slutten av mai - begynnelsen av juni for kornavlinger, i juli - august for poteter, mais, rotvekster og grønnsaksavlinger. Mangel på fuktighet i disse periodene reduserer planteutbyttet og effektiviteten til gjødsel betydelig.
Bruken av nitrogen- og fosfor-kaliumgjødsel øker fuktighetsunderskuddet betydelig, siden i forhold til økningen i utbyttet av den overjordiske massen, øker også vannforbruket. Det er fastslått at i gjødslet åkre begynner tørkeeffekten av planter på jorda å vise seg tidligere og til større dybde enn i ugjødslet åker. Derfor, når det er fuktighetsunderskudd, blir gjødslede åkre sådd så tidlig som mulig, slik at når tørken setter inn og det øverste jordlaget tørker ut, når røttene de nedre, mer fuktige horisontene. De viktigste tiltakene for fuktakkumulering i stepperegioner er snøoppbevaring, tidlig harving for å tette fuktighet og tidlig såing.
I skog-steppe- og tørr-steppe-sonene er fuktighetstilgjengelighet en av de de viktigste faktorene produktiviteten til landbruksvekster.
I soner med tilstrekkelig og overdreven fuktighet har utvaskingsvannregimet stor innflytelse på tilførselen av næringsstoffer til plantene, siden en betydelig mengde nitrogen, kalsium, magnesium og løselige humusstoffer fjernes fra rotlaget av jord med den nedadgående strømmen. av vann. Dette regimet opprettes som regel om høsten og tidlig på våren.
Stor innflytelse på avling, gjødseleffektivitet, linjer og landbruksteknikker Feltarbeid påvirkes av feltenes eksponering og topografi, siden skråninger med forskjellig eksponering og bratthet varierer betydelig i innholdet av humus og næringsstoffer i jorda, termiske og vannregimer og landbruksplantenes respons på gjødsel. Jordsmonnet i de nordlige og nordøstlige skråningene er som regel mer humifisert, bedre forsynt med fuktighet, høyere snødekke, tiner senere sammenlignet med de sørlige skråningene og har som regel en tyngre granulometrisk sammensetning. Jordsmonnet i de sørlige og sørvestlige skråningene er varmere enn de nordlige, tiner tidligere, er preget av intens flomavrenning av smelte- og overvann, og derfor er de som regel mer erodert og inneholder færre siltpartikler. I jordsmonnet i sørskråningene, mineralisering av stubber-rotrester og organisk gjødsel flyter mer intenst, så de blir mindre humified. Jo høyere snødekket er, jo grunnere frysedybden er, jo bedre absorberer den våren smeltevann og flom ødelegger jorda mindre.
Det er viktig å ta hensyn til egenskapene til jordsmonn med forskjellige eksponeringer når du planlegger tidspunktet for feltarbeid og behovet for utstyr for påføring av gjødsel, siden etter fullført feltarbeid i de sørlige skråningene brukes det i felt med nordlig eksponering.
Til tross for den store avhengigheten av vekst og utvikling av planter av deres tilførsel av fuktighet og varme, tilhører den avgjørende rollen i dannelsen av jordbruksavlinger i den ikke-svarte jordsonen og mange andre regioner jordfruktbarhet og bruk av gjødsel.
Hvis du finner en feil, merk en tekst og klikk Ctrl+Enter.
Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor
Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være veldig takknemlige for deg.
Lagt ut på http://www.allbest.ru/
Utdanningsdepartementet i den russiske føderasjonen
Statens utdanningsinstitusjon
høyere profesjonsutdanning
IRKUTSK STATE UNIVERSITY
(GOU VPO ISU)
Institutt for hydrologi
Effekt av temperatur på planter
Veileder
Førsteamanuensis, Ph.D. Mashanova O.Ya.
Voloshina V.V.
studiegruppe 6141
Irkutsk, 2010
Introduksjon
Tilpasningen av planteontogeni til miljøforhold er et resultat av deres evolusjonære utvikling (variabilitet, arv, seleksjon). Gjennom hele fylogenesen til hver planteart, i utviklingsprosessen, er det utviklet visse behov hos individet for eksistensforholdene og tilpasningsevnen til den økologiske nisjen den okkuperer. Fuktighets- og skyggetoleranse, varmebestandighet, kuldebestandighet og andre økologiske egenskaper til spesifikke plantearter ble dannet under utviklingen som et resultat av langsiktig virkning av passende forhold. Dermed er varmekjære planter og kortdagsplanter karakteristiske for sørlige breddegrader, mens planter som er mindre varmekrevende og langdagsplanter er karakteristiske for nordlige breddegrader.
I naturen, i en geografisk region, har hver planteart en økologisk nisje som tilsvarer dens biologiske trekk: fuktighetselskende - nærmere vannmasser, skyggetolerant - under skogtak, etc. Arvelighet av planter dannes under påvirkning av visse miljøforhold. Veldig viktig har også ytre betingelser for planteontogenese.
I de fleste tilfeller viser planter og avlinger (plantinger) av landbruksvekster, som opplever effekten av visse ugunstige faktorer, motstand mot dem som et resultat av tilpasning til eksistensforholdene som har utviklet seg historisk.
1. Temperatur som biologisk faktor
Planter er poikiloterme organismer, dvs. deres egen temperatur utlignes med temperaturen i omgivelsene. Denne korrespondansen er imidlertid ufullstendig. Selvfølgelig er det usannsynlig at varmen som frigjøres under respirasjon og brukes i syntese vil spille noen økologisk rolle, men fortsatt kan temperaturen til de overjordiske delene av planten avvike betydelig fra lufttemperaturen som et resultat av energiutveksling med miljøet. Takket være dette har for eksempel planter i Arktis og høyfjell, som bor på steder beskyttet mot vinden eller vokser nær jorda, et gunstigere termisk regime og kan ganske aktivt støtte metabolisme og vekst, til tross for konstant lave lufttemperaturer. Ikke bare individuelle planter og deres deler, men også hele fytocenoser viser noen ganger karakteristiske avvik fra lufttemperaturen. En varm sommerdag i Sentral-Europa var temperaturen på overflaten av kronene i skog 4 °C, og på enger - 6 °C høyere enn lufttemperaturen og 8 °C (skog) eller 6 °C (eng) lavere enn overflatetemperaturen jord uten vegetasjon.
For å karakterisere de termiske forholdene til plantehabitater er det nødvendig å kjenne til mønstrene for varmefordeling i rommet og dets dynamikk over tid, både i forhold til generelle klimatiske egenskaper og spesifikke plantevekstforhold.
En generell idé om tilførsel av varme i et bestemt område er gitt av slike generelle klimatiske indikatorer som gjennomsnittlig årlig temperatur for et gitt område, det absolutte maksimum og absolutt minimum (dvs. de høyeste og laveste temperaturene registrert i dette området) , gjennomsnittstemperaturen i den varmeste måneden (på det meste av den nordlige halvkule er det juli, på den sørlige halvkule er det januar, på øyene og kystområdene er det august og februar); gjennomsnittstemperaturen for den kaldeste måneden (i de kontinentale områdene på den nordlige halvkule - januar, på den sørlige halvkule - juli, i kystområdene - februar og august).
For å karakterisere de termiske leveforholdene til planter, er det viktig å vite ikke bare den totale mengden varme, men også dens fordeling over tid, som mulighetene for vekstsesongen avhenger av. Den årlige dynamikken til varme reflekteres godt av løpet av gjennomsnittlige månedlige (eller gjennomsnittlige daglige) temperaturer, som ikke er de samme på forskjellige breddegrader og kl. forskjellige typer klima, samt dynamikken til maksimums- og minimumstemperaturer. Grensene for vekstsesongen bestemmes av varigheten av den frostfrie perioden, hyppigheten og graden av sannsynlighet for vår- og høstfrost. Vegetasjonsterskelen kan naturlig nok ikke være den samme for planter med ulik innstilling til varme; for kuldebestandige kultiverte arter er 5°C konvensjonelt akseptert, for de fleste avlinger i den tempererte sonen 10°C, for varmekjære arter 15°C. Det antas at for naturlig vegetasjon på tempererte breddegrader er terskeltemperaturen for utbruddet av vårfenomener 5 °C.
Generelt sett er hastigheten på sesongutvikling proporsjonal med den akkumulerte summen av temperaturer (det er verdt å sammenligne for eksempel den langsomme utviklingen av planter i en kald og lang vår eller den "eksplosive" begynnelsen av våren under en sterk hetebølge ). Det er en rekke avvik fra dette generelle mønsteret: For høye temperatursummer akselererer for eksempel ikke lenger, men forsinker utviklingen.
2. Plantetemperatur
Sammen med de termiske egenskapene til miljøet, er det nødvendig å kjenne temperaturen til plantene selv og dens endringer, siden det er dette som representerer den sanne temperaturbakgrunnen for fysiologiske prosesser. Anleggets temperatur måles ved hjelp av elektriske termometre med miniatyrhalvledersensorer. For at sensoren ikke skal påvirke temperaturen på organet som måles, må massen være mange ganger mindre enn organets masse. Sensoren må også ha lav treghet og reagere raskt på temperaturendringer. Noen ganger brukes termoelementer til dette formålet. Sensorer påføres enten overflaten av en plante, eller "implanteres" inn i stilker, blader eller under barken (for eksempel for å måle temperaturen på kambiumet). Sørg samtidig for å måle omgivelseslufttemperaturen (ved å skyggelegge sensoren).
Plantetemperaturene varierer veldig. På grunn av turbulente strømninger og kontinuerlige endringer i temperaturen til luften som omgir bladet, påvirkning av vind osv., varierer plantens temperatur over et område på flere tideler eller til og med hele grader og med en frekvens på flere sekunder. Derfor bør "anleggstemperatur" forstås som en mer eller mindre generalisert og ganske konvensjonell verdi som karakteriserer det generelle oppvarmingsnivået. Planter, som poikilotermiske organismer, har ikke sin egen stabile kroppstemperatur. Deres temperatur bestemmes av den termiske balansen, dvs. forholdet mellom energiabsorpsjon og frigjøring. Disse verdiene avhenger av mange egenskaper til både miljøet (størrelsen på strålingsankomst, omgivelseslufttemperaturen og dens bevegelse) og plantene selv (farge og andre optiske egenskaper til planten, størrelse og plassering av blader, etc.). Den primære rollen spilles av den kjølende effekten av transpirasjon, som forhindrer veldig sterk overoppheting i varme habitater. Dette er lett å demonstrere i eksperimenter med ørkenplanter: du trenger bare å smøre vaselin på overflaten av bladet som stomata er plassert på, og bladet dør foran øynene dine fra overoppheting og brannskader.
Som et resultat av alle disse årsakene avviker temperaturen på planter vanligvis (noen ganger ganske betydelig) fra omgivelsestemperaturen. I dette tilfellet er tre situasjoner mulig:
· plantetemperaturen er høyere enn omgivelseslufttemperaturen (planter med "overtemperatur", ifølge O. Langes terminologi),
under den ("undertemperatur"),
· lik eller svært nær den.
Den første situasjonen oppstår ganske ofte under en rekke forhold. Et betydelig overskudd av plantetemperatur over lufttemperatur observeres vanligvis i massive planteorganer, spesielt i varme habitater og med lav transpirasjon. Store kjøttfulle stengler av kaktus, tykkede blader av euphorbias, sedums og unge planter, der fordampningen av vann er veldig ubetydelig, blir veldig varme. Således, ved en lufttemperatur på 40-45 °C, varmes ørkenkaktus opp til 55-60 °C; på tempererte breddegrader på sommerdager har de saftige bladene til planter fra slektene Sempervivum og Sedum ofte en temperatur på 45 °C, og inne i rosettene til ungene - opptil 50 °C. Dermed kan temperaturstigningen til planten over lufttemperaturen nå 20 °C.
Ulike kjøttfulle frukter varmes kraftig opp av solen: for eksempel er modne tomater og vannmeloner 10-15°C varmere enn luften; temperaturen på røde frukter i modne kolber av arum - Arum maculatum når 50°C. Det er ganske merkbar temperaturøkning inne i en blomst med en mer eller mindre lukket perianth, som holder på varmen som frigjøres under respirasjon fra spredning. Noen ganger kan dette fenomenet ha betydelig adaptiv betydning, for eksempel for blomster av skogephemeroids (scilla, corydalis, etc.) tidlig på våren, når lufttemperaturen knapt overstiger 0°C.
Temperaturregimet til så massive formasjoner som trestammer er også særegent. I ensomme trær, så vel som i løvskog, under den "bladløse" fasen (vår og høst), varmes overflaten av stammene kraftig opp om dagen, og i størst grad på sørsiden; Kambiumtemperaturen her kan være 10-20°C høyere enn på nordsiden, hvor den er ved omgivelsestemperatur. På varme dager stiger temperaturen på mørke granstammer til 50-55°C, noe som kan føre til kambiumforbrenninger. Avlesningene av tynne termoelementer implantert under barken gjorde det mulig å fastslå at stammene til treslag er beskyttet på forskjellige måter: i bjørk endres kambiumtemperaturen raskere i samsvar med svingninger i utelufttemperaturen, mens den i furu er mer konstant på grunn av barkens bedre varmeskjermende egenskaper. Oppvarming av trestammer og bladløse vårskoger påvirker mikroklimaet i skogsamfunnet betydelig, siden stammer er gode varmeakkumulatorer.
Overskuddet av plantetemperatur over lufttemperatur forekommer ikke bare i sterkt oppvarmede, men også i kaldere habitater. Dette forenkles av den mørke fargen eller andre optiske egenskaper til planter, som øker absorpsjonen av solstråling, samt anatomiske og morfologiske egenskaper som bidrar til å redusere transpirasjon. Arktiske planter kan varmes opp ganske merkbart: et eksempel er dvergpilen - Salix arctica i Alaska, hvis blader er 2-11°C varmere enn luften om dagen og til og med om natten under den polare "24-timersdagen" - av 1-3°C. En annen interessant eksempel oppvarming under snø: inn sommertid i Antarktis kan temperaturen på lav være over 0°C selv under et snølag på mer enn 30 cm. Under slike tøffe forhold naturlig utvalg beholdte former med den mørkeste fargen, der, takket være slik oppvarming, en positiv balanse av karbondioksidgassutveksling er mulig.
Nålene til bartrær kan varmes opp ganske betydelig av solens stråler om vinteren: selv med negative temperaturer det er mulig å overskride lufttemperaturen med 9-12°C, noe som skaper gunstige muligheter for vinterfotosyntese. Det ble eksperimentelt vist at hvis en sterk strøm av stråling skapes for planter, kan bladene selv ved en lav temperatur i størrelsesorden - 5, - 6 ° C varmes opp til 17-19 ° C, dvs. fotosyntetisere ved ganske "sommer" temperaturer.
En reduksjon i plantetemperatur sammenlignet med luften rundt er oftest observert i sterkt opplyste og oppvarmede habitater (stepper, ørkener), hvor bladoverflaten til planter er sterkt redusert, og økt transpirasjon hjelper til med å fjerne overflødig varme og forhindrer overoppheting. Hos intensivt transpirerende arter når bladkjølingen (forskjellen med lufttemperaturen) 15 °C. Dette er et ekstremt eksempel, men en nedgang på 3-4°C kan beskytte mot skadelig overoppheting.
I de mest generelle termer kan vi si at i varme habitater er temperaturen på de overjordiske delene av planter lavere, og i kalde habitater er den høyere enn lufttemperaturen. Dette mønsteret kan spores i samme art: for eksempel i det kalde fjellbeltet Nord Amerika, i høyder på 3000-3500 m, er plantene varmere, og i de lave fjellene er luften kaldere.
Sammenfallen av plantetemperatur med omgivelseslufttemperaturen er mye mindre vanlig under forhold som utelukker en sterk innstrømning av stråling og intens transpirasjon, for eksempel i urteaktige planter under baldakinen av skyggefulle skoger (men ikke i skinnet fra solen), og i åpne habitater - i overskyet vær eller i regn.
Det finnes ulike biologiske typer planter i forhold til temperatur. I termofile, eller megatermiske (varmeelskende) planter, ligger det optimale i området for høye temperaturer. De lever i tropiske og subtropiske klima, og i tempererte soner- i svært oppvarmede habitater. Lave temperaturer er optimale for kryofile eller mikrotermiske (kaldelskende) planter. Disse inkluderer arter som lever i polare og høyfjellsområder eller okkuperer kalde økologiske nisjer. Noen ganger skilles en mellomgruppe av mesoterme planter.
3. Effekt av temperaturstress
Varme og frost skader vitale funksjoner og begrenser spredningen av artene avhengig av deres intensitet, varighet og hyppighet, men fremfor alt av aktivitetstilstanden og herdingsgraden til plantene. Stress er alltid en uvanlig belastning, som ikke nødvendigvis trenger å være livstruende, men som absolutt forårsaker en "alarmreaksjon" i kroppen, med mindre den er i en uttalt nummenhetstilstand. Sovende stadier, som tørre sporer, så vel som poikilohydriske planter i tørket tilstand, er ufølsomme, slik at de kan overleve uten å skade noen temperatur registrert på jorden.
Protoplasma reagerer i utgangspunktet på stress med en kraftig økning i metabolismen. En økning i pusteintensiteten, som observeres som en stressreaksjon, reflekterer et forsøk på å rette opp eksisterende defekter og skape ultrastrukturelle forutsetninger for tilpasning til en ny situasjon. En stressreaksjon er en kamp mellom tilpasningsmekanismer og destruktive prosesser i protoplasma som fører til dens død.
Celledød fra overoppheting og kulde
Hvis temperaturen passerer et kritisk punkt, kan cellulære strukturer og funksjoner skades så plutselig at protoplasmaet umiddelbart dør. I naturen skjer slike plutselige ødeleggelser ofte under episodiske frost, for eksempel sen frost om våren. Men skader kan også oppstå gradvis; individuelle vitale funksjoner blir kastet ut av balanse og hemmet inntil cellen til slutt dør som følge av opphør av vitale prosesser.
3.1 Skademønster
Ulike livsprosesser er ikke like følsomme for temperatur. For det første stopper bevegelsen av protoplasma, hvis intensitet direkte avhenger av energitilførselen på grunn av respirasjonsprosesser og tilstedeværelsen av høyenergifosfater. Da avtar fotosyntesen og respirasjonen. Varme er spesielt farlig for fotosyntesen, mens respirasjonen er mest følsom for kulde. Hos planter som er skadet av kulde eller varme, svinger åndedrettsnivåene sterkt etter at de vender tilbake til tempererte forhold og er ofte unormalt forhøyet. Skader på kloroplaster fører til langvarig eller irreversibel hemming av fotosyntesen. I det siste stadiet går semipermeabiliteten til biomembraner tapt, cellulære rom blir ødelagt, spesielt plastidtylakoider, og cellesaft frigjøres i de intercellulære rommene.
3.2 Dødsårsaker på grunn av overoppheting
Høy temperatur fører raskt til død på grunn av membranskade og først og fremst som følge av inaktivering og denaturering av proteiner. Selv om bare noen få, spesielt varmelabile enzymer svikter, fører dette til en forstyrrelse i metabolismen av nukleinsyrer og proteiner og til slutt til celledød. Løselige nitrogenforbindelser akkumuleres i så høye konsentrasjoner at de diffunderer ut av cellene og går tapt; I tillegg dannes giftige nedbrytningsprodukter, som ikke lenger kan nøytraliseres under metabolismen.
3.3 Død fra avkjøling og frost
plantetemperatur overoppheting frost
Når protoplasma skades av kulde, må man skille om det er forårsaket av selve den lave temperaturen eller av frysing. Noen planter av tropisk opprinnelse blir skadet selv når temperaturen synker til noen få grader over null. I likhet med død fra overoppheting, er død fra avkjøling også først og fremst assosiert med uorganisering av metabolismen av nukleinsyrer og proteiner, men forstyrrelser i permeabiliteten og opphør av flyten av assimilater spiller også en rolle her.
Planter som ikke tar skade av avkjøling til temperaturer over null, skades kun ved temperaturer under null, det vil si som følge av dannelse av is i vevene. Vannrike, uherdede protoplaster kan lett fryse; I dette tilfellet dannes iskrystaller øyeblikkelig inne i cellen, og cellen dør. Oftest dannes is ikke i protoplaster, men i intercellulære rom og cellevegger. Denne isdannelsen kalles ekstracellulær. Krystallisert is fungerer som tørr luft, siden damptrykket over isen er lavere enn over den underkjølte løsningen. Som et resultat blir vann tatt bort fra protoplastene, de blir kraftig komprimert (med 2/3 av volumet) og konsentrasjonen av oppløste stoffer i dem øker. Bevegelsen av vann og frysing fortsetter inntil en likevekt av sugekrefter mellom is og vann er etablert i protoplasmaet. Likevektsposisjonen avhenger av temperaturen; ved en temperatur på -5°C oppstår likevekt ved omtrentlig; 60 bar, og ved - 10 ° C - allerede ved 120 bar. Dermed virker lave temperaturer på protoplasma på samme måte som uttørking. Frostmotstanden til cellen er høyere hvis vannet er fast bundet til strukturene i protoplasmaet og er osmotisk bundet. Når cytoplasmaet er dehydrert (det spiller ingen rolle om det er et resultat av tørke eller frysing), inaktiveres enzymsystemer assosiert med membraner - systemer involvert hovedsakelig i syntesen av ATP og i fosforyleringsprosesser (Heber og Santarius, 1979). Inaktivering er forårsaket av overdreven og derfor giftige konsentrasjoner av ioner. salter og organiske syrer i den ufrosne restløsningen. Tvert imot beskytter sukker, sukkerderivater, visse aminosyrer og proteiner biomembraner og enzymer mot skadelige stoffer (Maksimov, Tumanov, Krasavtsev, 1952). Sammen med dette er det indikasjoner på at proteiner blir denaturert ved frysing, noe som også fører til membranskade (Levitt 1980).
3.4 Termisk stabilitet
Termisk toleranse er kroppens evne til å tåle ekstrem varme eller kulde uten permanent skade. Termisk motstand hos en plante består av protoplasmas evne til å tolerere ekstreme temperaturer (toleranse ifølge J. Levitt) og effektiviteten av tiltak som bremser eller forhindrer utvikling av skade (unngåelse).
Tiltak for å unngå skade
Mulige måter å beskytte celler mot temperaturskader på er få og lite effektive. Isolasjon mot overoppheting og kjøling kan kun gi kortvarig beskyttelse. I de tette kronene av trær eller i puteplanter er således knopper av blader og blomster som ligger dypt og nærmere bakken mindre i fare for å fryse som følge av tap av varme ved stråling enn de ytre delene av planten. Bartrearter med spesielt tykk bark er bedre i stand til å motstå brann i undervegetasjonen. To beskyttelsestiltak er av generell betydning: å bremse dannelsen av is i vev og (i varmt vær) avkjøling ved å reflektere innfallende stråler og bruke transpirasjon.
3.5 Stabilitet av protoplasma
Planter tåler langvarig og regelmessig gjentatt eksponering for ekstreme temperaturer bare hvis selve protoplasmaet er varme- eller frostbestandig. Denne funksjonen er genetisk bestemt og derfor forskjellige typer og til og med varianter kommer til uttrykk i ulik grad. Dette er imidlertid ikke en egenskap som er iboende i anlegget konstant og alltid i samme grad. Frøplanter, vårskudd av treaktige planter i perioden med intens forlengelse, mikrobielle kulturer i eksponentiell vekstfase er usannsynlig å kunne herde og er derfor ekstremt følsomme for temperatur.
Isbestandighet og frostherding
I områder med sesongmessig klima landplanter få "ismotstand" om høsten, dvs. evnen til å tolerere dannelsen av is i vevet. Om våren, når knoppene åpner seg, mister de igjen denne evnen, og nå fører frysing til at de fryser. Dermed svinger kuldemotstanden til flerårige planter utenfor tropene jevnlig gjennom året mellom en minimumsverdi i vekstsesongen og et maksimum i vekstsesongen. vintertid. Ismotstanden utvikler seg gradvis om høsten. Den første forutsetningen for dette er plantens overgang til en tilstand av beredskap for herding, som bare oppstår når veksten slutter. Hvis beredskap for herding er oppnådd, kan herdeprosessen begynne. Denne prosessen består av flere faser, som hver forbereder overgangen til den neste. Herding til frost, om vinteren korn og frukt; trær (disse plantene har blitt studert mest grundig) begynner med flerdagers (opptil flere uker) eksponering for temperaturer like over null. I denne fasen, før herding, samler det seg sukker og andre beskyttende stoffer i protoplasmaet, cellene blir fattigere på vann, og sentralvakuolen brytes opp i mange små vakuoler. Takket være dette er protoplasmaet forberedt på neste fase, som finner sted under vanlige milde froster fra -3 til -5 ° C. I dette tilfellet omorganiseres protoplasmaets ultrastrukturer og enzymer på en slik måte at cellene tåler dehydrering forbundet med dannelsen av is. Først etter dette kan planter, uten å bli utsatt for fare, gå inn i sluttfasen av prosessen; herding, som, med kontinuerlig frost på minst -10 til -15 ° C, gjør protoplasma ekstremt frostbestandig.
Effektive temperatursoner er forskjellige for forskjellige arter. Bjørkefrøplanter klare for herding, som før starten av herdeprosessen ville ha frosset ut ved en temperatur på -15 til -20 ° C, overføres etter slutten av den første herdefasen; allerede - 35 °C, og når de er fullstendig herdet, tåler de til og med avkjøling til -195 °C. Dermed stimulerer kulden i seg selv herdeprosessen. Hvis frosten svekkes, går protoplasmaet igjen inn i den første fasen av herding, men motstanden kan igjen økes ved kalde perioder til høyeste nivå mens plantene forblir i dvale.
I vinterperiode Det sesongmessige forløpet av frostbestandighet er lagt over kortsiktige (induserte) tilpasninger, takket være hvilke motstandsnivået raskt tilpasser seg væretendringer. Kulde bidrar mest til herding på begynnelsen av vinteren. På dette tidspunktet kan motstanden stige til sitt høyeste nivå i løpet av få dager. En tining, spesielt på slutten av vinteren, forårsaker en rask reduksjon i motstanden til planter, men midt på vinteren, etter å ha blitt holdt i flere dager ved en temperatur på +10 til +20 ° C, mister plantene sin herding i betydelig grad. Evnen til å endre frostmotstand under påvirkning av kulde og varme, dvs. rekkevidden av induserte motstandstilpasninger, er en konstitusjonell egenskap individuelle arter planter.
Etter slutten av vinterhvilen går evnen til herding og samtidig en høy grad av herding raskt tapt. Om våren er det en nær sammenheng mellom aktivering av knoppbrudd og fremdriften av motstandsendringer
Konklusjon
Formene for tilpasninger i planter er uendelig mangfoldige. Alle grønnsaksverden Siden den dukket opp, har den blitt bedre langs veien for hensiktsmessige tilpasninger til levekår.
Planter er poikilotermiske organismer. Skader begynner på molekylært nivå med dysfunksjon av proteiner og nukleinsyrer. Temperatur er en faktor som alvorlig påvirker plantens morfologi og fysiologi, og krever endringer i selve planten som kan tilpasse den. Tilpasninger av planter til forskjellige temperaturforhold, selv innenfor samme art, er forskjellige.
Ved høye temperaturer, tilpasninger som tett bladpuss, en skinnende overflate, en reduksjon i overflaten som absorberer stråling, en endring i posisjon i forhold til varmekilden, økt transpirasjon, et høyt innhold av beskyttende stoffer, et skifte i temperaturoptimum av aktiviteten til de viktigste enzymene, en overgang til en tilstand av suspendert animasjon, okkupasjonsmikroniser beskyttet mot stråling og overoppheting, og skifter vekstsesongen til en sesong med mer gunstige termiske forhold.
Tilpasninger til kulde er som følger: pubescens av knoppskjell, tykk kutikula, fortykkelse av korklaget, pubescens av blader, lukking av rosettblader om natten, utvikling av dvergvekst, utvikling av krypende former, putevekstform, utvikling av kontraktile røtter, økt konsentrasjon av cellesaft, økt andel kolloidbundet vann, suspendert animasjon
I henhold til forskjellig varmebestandighet skilles arter ut: ikke-kaldebestandige, ikke-frostbestandige, isbestandige, ikke-varmebestandige, varmetolerante zukaryoter, varmetolerante prokaryoter.
Liste over brukt litteratur
1. Alexandrov V.Ya. Celler, makromolekyler og temperatur. L.: Nauka, 1975. 328 s
2. Voznesensky V.L., Reinus R.M. Temperatur av assimilerende organer fra ørkenplanter // Bot. zhurn., 1977; t. 62. N 6
3. Goryshina T.K. Tidlig vårephemeroids av skog-steppe eikeskoger. L., Forlag Leningr. un-ta. 1969
4. Goryshina T.N. Økologi av planter uch. En håndbok for universiteter, Moskva, V.
5. Kultiasov I.M. Planteøkologi M.: Moscow University Publishing House, 1982 33-89 s.
6. Larcher V. Planteøkologi M.: Mir 1978, 283-324c.
7. Maksimov N. A. Utvalgte arbeider om tørkebestandighet og vinterhardhet hos planter M.: Publishing House AN-USSR.-1952 vol. 1-2
8. Polevoy V.V. Plantefysiologi 1978 414-424s.
9. Selyaninov G. T. Om metodikken for landbruksklimatologi. Jobber med landbruk meteorologi, 1930, v. 22
10. Tikhomirov B. A. Essays om biologien til planter i Arktis. L., Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1963
11. Tumanov I.I. Årsaker til plantedød i den kalde årstiden og tiltak for å forhindre det. M., Kunnskap, 1955
Skrevet på Allbest.ru
...Lignende dokumenter
Temperatur som en miljøfaktor. Plantetemperatur. Effekt av temperaturstress. Bilde av skaden. Dødsårsaker på grunn av overoppheting. Død av avkjøling og frost. Stabilitet av protoplasma. Planter og høy temperatur.
kursarbeid, lagt til 31.07.2007
Effekten av overopphetingsanlegg på deres funksjonelle funksjoner, typer farer. Sammenheng mellom plantehabitatforhold og varmebestandighet. Tilpasninger og tilpasning av planter til høye temperaturer. Økologiske grupper av planter i henhold til varmebestandighet.
sammendrag, lagt til 23.04.2011
Hvorfor spirer frø forskjellige planter oppstår ved forskjellige temperaturer. Hva er viktigheten av å fryse plantefrø? Hva fanger varme i atmosfæren. Lengde på vekstsesongen. Bestemmelse av plantekroppstemperatur.
presentasjon, lagt til 04.11.2013
Korte egenskaper klimatiske forhold for blomstring tidligblomstrende planter. Daglige svingninger i lufttemperatur. Påvirkningen av snøsmeltingstid på sesongutviklingen av planter. Kjennetegn på tidlig blomstrende urteaktige planter, busker og trær.
kursarbeid, lagt til 06.01.2014
Livssyklusen til treplanter. Uttrykk for tilpasning til miljøforhold. Fenologisk utvikling av treplanter. Fenologisk observasjonsprogram. Planter på ungdomsstadiet av ontogenese, på jomfruelige og påfølgende stadier av ontogenese.
sammendrag, lagt til 24.02.2009
Temperaturens påvirkning på egenskapene til spiring og spiring av flyktige frø i laboratorier og feltforhold. Bestemmelse av minimum, optimal og maksimal spiretemperatur for frø av flyktige planter av Donbass, deres taksonomiske analyse.
masteroppgave, lagt til 19.11.2015
Årsaker til tilpasning av organismer til miljøet. Geografisk (allopatrisk) spesiasjon. Effekten av mutasjonsprosessen på en populasjon i naturen. Biologisk fremgang og regresjon. Aromorfose som en utviklingsretning. Eksempler på idiotilpasninger.
presentasjon, lagt til 21.01.2011
Indikatorplanter er planter som er preget av utpreget tilpasning til visse miljøforhold. Reaksjoner av levende organismer på fremtidige endringer i værforhold. Eksempler på bruk av indikatoregenskapene til planter og dyr.
presentasjon, lagt til 30.11.2011
Studie av økosystemenes struktur og grunnleggende egenskaper. Studie av økologiske sammenhenger i naturlige og kunstige økosystemer. Analyse av sammenhenger i "organisme-miljø"-systemet. Plantens næringskjede. Tilpasning av planter til miljøforhold.
praktisk arbeid, lagt til 23.10.2014
Definisjon av begrepene «tørke» og «tørkemotstand». Hensyn til planters respons på tørke. Studie av plantetyper i forhold til vannregime: xerofytter, hygrofytter og mesofytter. Beskrivelse av mekanismen for plantetilpasning til miljøforhold.
I dag vil jeg trekke oppmerksomhet til effekten av temperatur på planter. Det er ingen hemmelighet at hver type plante er tilpasset en bestemt klimatisk sone, som er preget av visse temperaturer. Temperaturen varierer gjennom året og dagen, et sted i tropene er den ubetydelig, men i vår midtbane- fra 40 grader om sommeren til -30 grader om vinteren. Temperaturendringer har blitt en del av Livssyklus planter: det blir varmere - knopper begynner å spire, høstkald - vi slipper bladene. Temperaturen lurer ofte selv den biologiske klokken til planter.
Hovedproblemet med leiligheter er overflødig varme. Temperaturen i leiligheten er ofte stabil, og eventuelle svingninger i mikroklimaet i rommet faller slett ikke sammen med de atmosfæriske forholdene utenfor vinduet.
La oss se på hver sesong og finne ut hvordan vi kan hjelpe hageurter med å tilpasse seg mikroklimaet i leilighetene våre.
Sommer
La oss først se på alternativet uten klimaanlegg. Det ser ut til at romtemperaturen om sommeren er nær åpne grunnforhold. Men det viser seg at i virkeligheten er temperaturen i leiligheten litt høyere enn gatetemperaturen - vi lukker vinduene når vi skal på jobb, glasset skaper en drivhuseffekt, det er ikke det minste trekk... Men drivhuseffekten er mot bakgrunn av tørr luft, og ikke høy luftfuktighet. Om kvelden, når plantene går inn i en tilstand av halvsøvn, gir vi dem vifteblåsing. 
Klimaanlegget i huset tørker også ut luften noe, så spray plantene morgen og kveld, og plasser kopper med vann. Du kan få en dekorativ mini-foss. Luftstrømmen fra klimaanlegget skal ikke vibrere bladene til planter - et utkast tolereres dårlig, ikke bare av dekorative planter. innendørs planter, men også urter.
Løsning: plasser kopper vann mellom grytene. Fuktighet vil hjelpe plantene til å overleve sommervarmen. Skygg for plantene, for eksempel ved å feste ark med hvitt papir eller reflekterende film på glasset (hvis vinduene vender mot sør og sørøst).
Du kan hjelpe planten til å tilpasse seg varmen litt ved hjelp av fytohormoner. For eksempel Epin eller Zircon. Disse stoffene øker plantens motstand mot tørrhet, varme, jordforandringer og mangel på lys.
Høst og vinter
Siden oktober har de fleste av våre flerårige arter krydder går gradvis inn i et sovende stadium, visner og venter på øyeblikket når vi finner et kjølig, mørkt sted for dem. Slike forhold trengs for eksempel for oregano (oregano). Dette kan være en innglasset loggia, hvor temperaturen om vinteren ikke faller under 5 grader. Overvintrende urter i en leilighet fortjener en egen artikkel.
Om vinteren steg ikke temperaturen i vår gjennomsnittsleilighet over 18 grader. Vinduskarmen som plantene står på, varmes mer opp, og tørker ut jorda.
Løsning: Jeg gjør dette - jeg ruller opp et badehåndkle og legger det mellom vinduskarmen og radiatoren, og sprer dermed varmen. Dette gjelder imidlertid for planter som ikke går i dvale, som rosmarin og timian. Selv om de skal sendes til et kjøligere (10-12 grader), men lyst sted.
Vår
Om våren går urtene våre inn i en fase med intensiv vekst, vi planter om plantene - det er i denne perioden plantene trenger litt mer varme. Våren kommer ikke alltid ifølge kalenderen, så litt oppvarming kan være nødvendig.
Løsning: Jeg trener på varm vanning, ca 30 grader.
Ventiler rom på kveldstid, uavhengig av årstid. Dette er nyttig ikke bare for planter, men også for oss.
