Влажность почвы и воздуха

Свет

Температура

Влияние условий внешней среды на рост растений

Для осуществления ростовых процессов требуется достаточное количество тепла. Изменение температуры окружающей среды от 0 до 40^ºС усиливает рост растений, причём каждые 10^ºС повышают скорость роста в 2-2,5 раза (правило Я. Вант-Гоффа).

Свыше 45⁰С скорость роста снижается вследствие коагуляции белков и инактивации ферментов. При температуре ниже 0^ºС рост у большинства растений приостанавливается либо затухает вообще.

Среди мезофильных растений выделяют следующие группы:

- теплолюбивые min >10 ºC, opt 30-40 ºС, max 40-50 ºС

(кукуруза, огурец, дыня, тыква, бук, каштан, соя, гречиха и др.)

- холодостойкие min 0-5 ºС, opt 25 ºС, max 35-40 ºС

(ива, берёза, сосна, ель, лиственница, рожь, ячмень, пшеница и др.).

Отдельные ткани и органы имеют разные кардинальные температурные точки. Например, для прорастания семян пшеницы достаточно 0-5 ºС, рост листьев начинается при 6-8ºС, а тычиночных нитей – при 15 ºС. Следовательно, на протяжении вегетационного периода положение кардинальных точек меняется.

Температурный оптимум для роста может не совпадать с температурным оптимумом для других процессов. Например, температурный оптимум для ростовых процессов более высокий, чем для фотосинтеза, поэтому в условиях высоких температур может не хватать АТФ и НАДФН, что вызывает торможение синтеза органических веществ и, следовательно, роста. Процесс дыхания активнее протекает при температуре 40 и выше градусов, что усиливает и ростовые процессы, приводящие к потери сухой массы растений.

Растительный организм чутко реагирует на скорость перехода от одной температуры к другой, если повышение происходит быстро, даже в пределах ее оптимальных значений, рост замедляется.

Положительное влияние на рост оказывает чередование различной ночной и дневной температурой (суточный термопериодизм). Растения умеренной зоны лучше растут, если ночная температура на 5-7 ºС ниже дневной, тропиков – 3-5 ºС. Например, для роста гороха более благоприятно чередование ночных и дневных температур, для растений томата лучше днем +26, а ночью +17- +19 ºС. Низкие ночные температуры повышают урожайность картофеля, сахаристость корнеплодов.

В течение вегетационного периода температура корнеобитаемого слоя днём на 3-8 ºС должна быть ниже температуры воздуха.

Влияние света на рост проявляется через процесс фотосинтеза, как основного процесса поставляющего строительный материал и энергию. В непрерывной темноте тормозится деление клеток и дольше идет растяжение, что приводит к удлинению междоузлий, листовые пластинки недоразвиты, лишены хлорофилла, у растений плохо развита механическая ткань. Такие растения называют этиолированными. Это является важной приспособительной особенностью для быстрого выноса листьев на свет.

Для роста и развития разных органов требуется различная освещенность. Так корневая система растений, выросших на свету, имеет большие размеры. Нужен свет и для нормального развития листа. В кроне взрослых деревьев самые крупные пластинки листа имеют листья, испытывающие некоторое затенение. При более сильном освещении листья становятся мельче, но толще, с более развитой столбчатой паренхимой. Проростки и всходы древесных растений для своего нормального роста и развития требуют меньшей силы света, чем взрослые растения.

Растения активно реагируют на поглощение различных частей спектра – фотоморфизм – это зависимые от света процессы роста и дифференцировки растений, определяющие его форму и структуру. Наиболее активно растения регулируют свой рост под действием красного и синего излучения. Это происходит благодаря действию пигментных систем фитохром и криптохром.

Фитохром – этот белок-хромопротеид, имеющий сине-зелёную окраску. Поглощает красный свет. Существует в клетках всех органов, особенно в меристематических. Связан с плазмолеммой, в мембранах хлоропластов, митохондрий и ядра. Существует в двух формах Р₆₆₀ (Ф₆₆₀) и Р₇₃₀ (Ф₇₃₀).

Р₆₆₀ поглощая красные лучи, мгновенно переходит в Р₇₃₀ – это физиологически активная форма, которая контролирует многие реакции.

красн. свет (коротковолн. лучи)

Ф_к (Р₆₆₀) Ф_ДК (Р₇₃₀) – физиолог. активная форма

дальний к.с. (в темноте)

Действие спектров света прослежено на прорастании семян. Если семена облучать красным светом (ближним красным светом) в течение 1 мин, они быстро прорастают, а если эти семена облучать ДКС, то они не прорастут.

Фитохром Р₇₃₀ активирует гены, ферменты, увеличивает проницаемость мембран, участвует в регуляции многих процессов: дифференцировки тканей и органов, разных ростовых реакций, движений хлоропластов, способствует фотопериодической реакции растений, участвует в регуляции фитогормонов, регулирует начало цветения, поэтому почки на дереве распускаются быстрее на освещённой стороне. Р₆₆₀ контролирует опадение листьев, старение и переход к покою, а также рост стебля и гипокотиля, влияет на синтез антоцианов.

Криптохром – поглощает лучи синей части спектра 320-390 нм. Это жёлтый пигмент рибофлавин. Локализован на мембранах ядра.

Криптохром вызывает фототропический изгиб проростка, угнетает прорастание семян, регулирует открывание устьиц, определяет продолжительность дня.

Синие и фиолетовые лучи стимулируют деление, но задерживают растяжение клеток (часто растения при этом имеют розеточную форму, они низкорослые, характерно для горных растений). Ультрафиолетовый свет задерживает рост, но в небольших дозах стимулирует его. При нехватке сине-фиолетовых лучей может быть частичная этиоляция.

Хорошее водоснабжение – обязательное условие интенсивного роста. При недостатке влаги в почве у растений быстро заканчивается фаза растяжения клеток, поэтому растения низкорослые, но с хорошо дифференцированными тканями, в результате формируется ксероморфная структура. В ответ на недостаток воды торможение роста надземных органов наступает раньше, чем торможение всех других физиологических функций. При высокой влажности нарушается аэрация почвы, и рост угнетается продуктами брожения, корни у растений мелкие, корневых волосков мало или они совсем отсутствуют, проводящие и механические ткани развиты плохо, листья тонкие и рассеченные; клеточные стенки тонкие, а устьица недоразвиты или отсутствуют. Оптимальная влажность почвы для засухоустойчивых растений – 40% ПВ, мезофитов 60-70% ПВ, для гигрофитов – 80% ПВ.

Влажный воздух стимулирует рост стебля, а сухой ограничивает его.