Давно уже было известно, что одни растения очень
чувствительны к заморозкам, другие же переносят без вреда для себя не
только заморозки, но и сильные морозы. Примером первых являются
георгины, бальзамины, клещевина, настурция, дурман, арахис и соя, а из
овощных растений – огурцы, томаты, тыква, фасоль, картофель и
многие другие. Капуста довольно стойка против морозов. Озимые хлеба,
особенно рожь, стойки
против холодов в различной мере. Даже в
бесснежные зимы некоторые сорта ржи свободно выносят 20-градусные
морозы. Растительность полярных стран и высоких гор обладает
исключительной стойкостью против морозов.
Раньше полагали, что замерзшие растения отмирают вследствие разрыва
клеток под влиянием образующихся кристаллов льда. Непосредственное
изучение явления показало, однако, что замерзание начинается с воды,
пропитывающей оболочки клеток и межклеточные пространства. Клетки при
замерзании не разрушаются, но протоплазма
теряет свою воду, которая
идет на образование кристаллов льда в межклетниках. Это обезвоживание
протоплазмы сходно с обезвоживанием ее при засухе. Растение погибает
вследствие свертывания белковых веществ и сжатия клеток со стороны
растущих кристаллов льда.
Протоплазма растений обладает разной выносливостью по отношению к
обезвоживанию. Каждое растение, каждая клетка имеют определенный предел
сжатия и обезвоживания. Накопляющийся в клетках сахар защищает
протоплазму от свертывания при морозах. Защитное действие сахара при
промораживавши раствора белка доказано точными опытами. Одним из
факторов морозоустойчивости
растений является накопление сахара в
клетках: при пониженных температурах его больше в растениях, а при
более высоких его меньше. Эти исследования Н. А. Максимова и его
учеников в значительной степени разъясняют явление различной
морозоустойчивости растений.
К другим факторам морозоустойчивости растений относится закаливание
растений. Как показал И. И. Туманов, закаливание растений
к низким
температурам состоит из двух этапов: 1) накопление углеводов (сахаров);
2) изменение свойств протоплазмы, связанное со значительным
обезвоживанием клеток.
По исследованиям П. А. Генкеля, закаливание растений осенью
представляет процесс перехода растений в состояние
покоя, при котором
происходит обособление
протоплазмы. Состояние покоя можно определить по
отсутствию плазмодесм, по характеру плазмолиза,
по наличию липоидных
слоев и по степени набухания протоплазмы в роданистых солях.
Одной из причин гибели растений от морозов является также плохая
защищенность их от испарения. Из промерзшей земли поступление воды
прекращается, а транспирация продолжается. Растения гибнут от
высыхания. Части растения или целые растения, которым свойственно малое
содержание воды, например сухие семена, содержащие в себе воды около
12%, а также лишайники и мхи, свободно переносят, не теряя
жизнеспособности, сильнейшие морозы (60-70°) и даже
искусственное охлаждение до гораздо более низких температур. Набухшие
семена погибают при температуре ниже -10°.
Борьбу с вымерзанием ведут путем снегозадержания, подбора наиболее
морозоустойчивых сортов, которые способны накапливать в себе больше
сахара и потреблять меньше воды. Протоплазма таких растений обладает
более высокой водоудерживающей способностью. На огородах и в садах
борьбу с заморозками ведут, прикрывая растения рамами, соломой и
листвой, а также сжигая вещества, дающие много дыма, или с помощью
специальных обогревателей воздуха.
Большой, интерес и практическое значение приобретает способ борьбы с
вымерзанием, называемый закалкой растений. Молодые растения (например,
рассада) выдерживают в течение двух недель при температуре, лишь
немного превышающей 0°. Замечено, что подобные растения при
дальнейшем развитии лучше противостоят заморозкам. Установлено, что в
клетках закаливаемых растений скопляются повышенные количества
коллоидных веществ и уменьшается количество способной к замерзанию
свободной воды.
В природных условиях происходит естественный отбор –
выживание наиболее стойких и приспособленных к холодам деревьев и
других многолетних растений. В клетках этих растений происходят сложные
биохимические и физиологические изменения, приводящие растение к
способности переносить низкие температуры и другие неблагоприятные
условия жизни.
Из культурных растений озимым злакам приходится часто встречаться с
неблагоприятными условиями зимы. Закалка этих растений по отношению к
морозу осуществляется в две фазы: в первой фазе, при осеннем понижении
температуры до 0°, происходит накопление углеводов, которые
затрачиваются не только на дыхание и ростовые процессы, но и защищают
растения от похолодания. Во второй фазе растения находятся при
температурах на несколько градусов ниже 0°, при которых
постепенная
потеря воды снижает образование льда в клетках. Во второй фазе закалки
происходят изменения протоплазмы, придающие ей устойчивость к
свертыванию и отмиранию.
Под зимостойкостью
растений подразумевают способность их противостоять
не только холодам, но и другим неблагоприятным факторам. В мягкие
снежные зимы посевы выпревают;
это явление часто наблюдается в зимы,
когда снег выпадает на незамерзшую землю и температура под снегом
держится выше 0°. Дыхание растений, а также рост их
продолжаются, и
растения быстро расходуют все свои запасы углеводов и гибнут от
голодания. Особенно неблагоприятно действуют на озимые растения
продолжительные зимне-весенние оттепели. При возврате холодов
образуется ледяная корка, под которой растения или продолжают
развиваться, или же их ткани разрушаются вследствие вмерзания растений
и сдавливающего действия льда. Когда же вода застаивается, особенно
весной в низинах, наблюдается вымокание
растений. Растения, находящиеся
долго под водой, гибнут от недостатка кислорода.
Крайне вредно сказывается на озимых хлебных злаках, а также на луговых
растениях выпирание
растении из почвы. Оно происходит тогда, когда
талая вода попадает в почву и замерзает на некоторой глубине.
Нарастающая ледяная прослойка приподнимает верхний слой почвы и
выпирает растения. При этом корни растений разрываются и растения
погибают от высыхания, если не успеют снова укорениться. Это явление
особенно распространено на сильнонабухающих торфяных почвах.
В бесснежные зимы при мелкой заделке семян озимых растений наблюдается выдувание
посевов; ветер выдувает частицы почвы из-под растений, при
этом обнажаются корни и узел кущения. Растения гибнут от высыхания и
вымерзания.
Не вдаваясь в рассмотрение других причин гибели озимых растений в
зимний период, можем сделать заключение, что причины эти разнообразны и
что понятие «зимостойкость» растений более широкое,
чем понятие «морозостойкость».
Устранять причины гибели растений во время их перезимовки можно
разнообразными способами, из которых наиболее важно выведение
морозоустойчивых и зимостойких сортов.
