Студен стрес кај растенијата - биологија
Колку е топло премногу топло за живот длабоко под дното на океанот?
Антибиотици од бактерии
Миграција на клетки: новооткриена функција на познат протеин
Молекуларен компас за порамнување на клетките
Она што ги прави лисјата стареат наесен
Демократијата на птиците за мршојадец
Околина на Екембо: Луѓето исто така живееле во отворени пејзажи
| Генетика | Земјоделство, шумарство и сточарство
Разновидноста на пченицата е создадена со вкрстување на диви треви
Колку е топло премногу топло за живот длабоко под дното на океанот?
Студен стрес кај растенијата
Студен стрес кај растенијата го опишува стресот, изложеност на надворешни фактори кај растенијата при ниски температури. Кај тропските растенија, смртоносен студен стрес веќе може да постои на +10 ° С. Студениот стрес вклучува и ефекти на мраз, температури под точката на замрзнување на водата. Способноста да се издржи мразот е позната како цврстина на мраз.
Географска дистрибуција
Третина од земјиштето никогаш не е под влијание на мраз. Ова се тропските области, со исклучок на високите планини; близу крајбрежјето, областите без мраз, исто така, се протегаат низ тропските предели. На околу 43% од површината на земјата има силен мраз со просечен годишен минимум под −20 ° С. Растенијата можат да се подготват за периодично повторувани мразови; тие претрпуваат штета само во екстремно студени зими. Епизодните мразови, како што се доцните мразови, обично достигнуваат само од 5 до −8 ° C, но можат да бидат опасни за растенијата, бидејќи мразот ги погодува во чувствителните фази од животот. На тропските високи планини, мраз се јавува секоја вечер, овие мразови достигнуваат од to10 до −12 ° C, но траат само неколку часа (климата ја менува мразот).
Ефекти на примарна настинка
На пониски температури, хемиските процеси се одвиваат побавно, а реакциите на рамнотежата се насочуваат кон ослободување на енергија (принцип на Ле Шателје). За растенијата, ова значи помалку енергија од оперативниот метаболизам, помалку хранливи материи и апсорпција на вода од почвата, помалку продуктивни биосинтези и, како резултат, прекин на растот. Индивидуалните животни процеси се различно чувствителни на студ. Прво, протоплазматскиот проток запира, а фотосинтезата застанува многу брзо. Плазмолизата и виталното боење се задржуваат најдолго.
Растенија чувствителни на студ
Растенија или растителни органи чувствителни на студ умираат на температури помеѓу +10 и 0 ° С. Овие вклучуваат многу тропски растенија и честопати, исто така, цвеќињата и плодовите на растенијата чии други органи се прилично нечувствителни на студ. Степенот на оштетување на студот кај растителниот вид зависи од длабочината на ладењето, времетраењето и брзината на ладење или загревање. Првата штета обично е сè уште реверзибилна. Прво, липидите на биомембраните се менуваат од течно-кристална во гел-како состојба. Ова ја намалува селективноста на мембраната, размената на супстанции помеѓу клеточните оддели веќе не е соодветно контролирана и клеточните состојки можат да дифундираат нанадвор. Фотосинтезата е инхибирана и дишењето е зголемено. Метаболизмот станува неурамнотежен. Може да се акумулираат метаболити од стрес и токсични метаболички производи, што на крајот доведува до смрт на клетките и понатаму до смрт на органи или целото растение.
Замрзнување
При замрзнување, локацијата на формирањето на мразот е од суштинско значење. Кај растенијата, мразот се создава прво на местата што најбрзо се ладат и најлесно се замрзнуваат. Значи, во најекспонираните растителни органи, а потоа и во меѓуклеточните области на лисјата, претежно игли и периферни васкуларни снопови. Од овие локации, формирањето на мраз напредува брзо по васкуларните снопови и во рамките на хомогено ткиво. Лигнификуваните/исечени клеточни wallsидови го попречуваат ширењето на формирањето на мраз.
Не-стврднати клетки богати со вода замрзнуваат интрацелуларно. Ледените кристали кои се развиваат во внатрешноста на клетката обично ги уништуваат виталните структури на плазмата. Меѓутоа, честопати мразот се формира надвор од протопластот во меѓуклеточните области или помеѓу клеточниот wallид и протопластот. Оваа вонклеточна формација на мраз потоа делува како дехидрираност, водата на протопластите се повлекува, има концентрација на растворени супстанции. Клеточните мембрани се осмотски под стрес и клетките се намалуваат. Од одреден степен на дехидратација, клетките се неповратно оштетени.
Преживување од изложеност на мраз
Растенијата што растат во области склони кон мраз развија различни стратегии за да ги преживеат овие мраз настани.
Заштита од мраз
Заштитата од мраз се состои од топлинска изолација и намалување на топлинското зрачење. Примери за ова се повлекување на органите за зимување под прекривка на лисја или под земја (геофити) или пролевање на органи чувствителни на мраз пред почетокот на периодите на мраз - како што е падот на лисјата од дрвени растенија. Во тропските високи планини на огромните растенија од розета за кратки ноќни мразови доволно е да се затворат лисјата над чувствителните врвови на пука за да се намали ладењето.
Депресија и хипотермија на точка на замрзнување
Намалувањето на точката на замрзнување е стратегија за да се спречи замрзнување на водата во протоплазмата на температури под 0 ° С. Растворените супстанции кои се активно збогатени во клеточниот сок ја намалуваат точката на замрзнување во просек од 1 до −5 ° С. Претставува умерена, но безбедна заштита од мраз.
Хипотермијата е лабилна во богат со вода, паренхим со големи клетки и во ксилемата (минлива хипотермија) и тука може да се одржи само неколку часа. Мразот избива кога следниот механизам не работи доволно брзо.
Трет облик на заштита е транслоцирано формирање на мраз. Секогаш се јавува во ксилемата и кај некои семиња, пупки и кора од ткиво и се состои во фактот дека водата се пренесува од ткивата во меѓуклеточните или други шуплини, на пример, неактивни елементи на ксилема, каде што се замрзнува до мраз. Клеточниот сок е концентриран и со тоа се одложува интрацелуларното замрзнување.
Кај некои особено видови на дрвја отпорни на мраз, витрификацијата се јавува во протоплазмата. Ова се постигнува преку високи концентрации на сахароза и други шеќери. Во оваа состојба, растенијата можат да издржат температури близу до апсолутна нула.
Отпорност на замрзнување
Растенијата отпорни на замрзнување (толерантни на замрзнување) можат да го преживеат замрзнувањето на нивната протоплазма. Оваа форма на отпорност на мраз е неопходна во области со силен мраз. Ладно-стабилните фосфолипиди се вградени во биомембраната за да се постигне отпорност на смрзнување, а растворливи јаглехидрати, полиоли, нискомолекуларни азотни соединенија (аминокиселини, полиамини) и растворливи во вода протеини се акумулираат во цитоплазмата. Протеини за заштита од мраз (AFP), хидрофилни протеини кои неповратно се врзуваат за ледените кристали и го спречуваат нивниот понатамошен раст, играат улога во спречување на замрзнување. AFP главно се познати од тврди култури ('рж, пченица, јачмен, итн.).
Стврднување
Растенијата не се секогаш толерантни на замрзнување. Практично, сите растенија се чувствителни на студ за време на фазите на раст. Земјишните растенија во сезонска клима се здобиваат со способност да преживеат формирање на мраз на есен преку процеси на стврднување. Предуслов за ова е прекин на растот. Во случај на многу дрвени растенија, стврднувањето се постигнува со продолжено изложување на ниски температури близу до точката на замрзнување. За време на процесот на претходно стврднување, шеќерот и другите супстанции се акумулираат, клетките губат вода и вакуолата се расцепува во многу мали вакуоли. Во следниот чекор, биомембраните и ензимите се ремоделираат, по што клетките толерираат дехидрирање преку формирање на екстрацелуларен мраз.
Индиректни ефекти на мраз
Зимските мразови често се јавуваат заедно со други влијанија врз животната средина. Овие вклучуваат замрзнување на водата во земјата, снежни врнежи и формирање на снежна покривка. Долгата снежна покривка ја намалува сезоната на растење поради недостаток на светлина. Ова доведува до 20 до 30, во екстремни случаи до 70%, загуби во приносот во употреба на пасиштата на ски патеките. Слоевите мраз ги спречуваат растенијата да разменуваат гасови. Замрзнувањето на земјата заедно со малку снежна покривка предизвикува сувост на мраз.