Благодаря растения избегают перегрева благодаря

Жароустойчивость растений

Во время засухи наряду с обезвоживанием происходит перегрев растений. Жароустойчивость (жаровыносливость) – способность растений переносить действие высоких температур, перегрев. Это генетически обусловленный признак. Виды растений различаются по выносливости к высоким температурам.

По жароустойчивости выделяют три группы растений.

Жаростойкие – термофильные сине-зеленые водоросли горячих минеральных источников, способные переносить повышение температуры до 75-100 °С. Жароустойчивость термофильных организмов определяется высоким уровнем метаболизма, повышенным содержанием РНК в клетках, устойчивостью белка цитоплазмы к тепловой коагуляции.

Жаровыносливые – растения пустынь и сухих мест обитания (суккуленты, некоторые кактусы, представители семейства Толстянковые), выдерживающие нагревание солнечными лучами до 50-65єС. Жароустойчивость суккулентов во многом определяет­ся повышенными вязкостью цитоплазмы и содержанием связан­ной воды в клетках, пониженным обменом веществ.

Нежаростойкие – мезофитные и водные растения. Мезофиты открытых мест переносят кратковременное действие температур 40-47°С, затененных мест – около 40-42°С, водные растения выдерживают повышение температуры до 38-42°С. Из сельскохозяйственных наиболее жаровыносливы теплолюбивые растения южных широт (сорго, рис, хлопчатник, клещевина и др.).

Многие мезофиты переносят высокую температуру воздуха и избегают перегрева благодаря интенсивной транспирации, снижающей температуру листьев. Более жаростойкие мезофиты отличаются повышенной вязкостью цитоплазмы и усиленным синтезом жаростойких белков-ферментов.

Растения выработали систему морфологических и физиологических приспособлений, защищающих их от тепловых повреждений: светлую окраску поверхности, отражающую солнечные лучи; складывание и скручивание листьев; опушения или чешуйки, защищающие от перегрева глубжележащие ткани; тонкие слои пробковой ткани, предохраняющие флоэму и камбий; большую толщину кутикулярного слоя; высокое содержание углеводов и малое — воды в цитоплазме и др.

Высокая температура увеличивает концентрацию клеточного сока и проницаемость клеточных мембран. В результате выхода веществ, растворенных в клеточном соке, постепенно снижается осмотическое давление. Однако при температуре выше 35оС осмотическое давление повышается из-за усиления гидролиза крахмала и белков, что приводит к увеличению содержания моносахаров, аминокислот и аммиака. Аммиак токсичен для клеток неустойчивых к перегреву растений.
У жаростойких растений наблюдается рост содержания органических кислот, связывающих избыточный аммиак. При действии высоких температур в клетках растений индуцируется синтез стрессовых белков теплового шока. В ядре эти белки образуют гранулы, связывая ДНК и блокируя экспрессию генов. После прекращения стресса гранулы распадаются и экспрессия генов восстанавливается.
Один из белков теплового шока стабилизирует плазмалемму.

Источник

Какие приспособления существуют у растений и животных к изменениям температуры окружающей среды?

о отношению к температуре окружающей среды живые организмы делят на две группы: пойкйлотермные, температура тела которых зависит от окружающей среды и гомойотермные, поддерживающие постоянную температуру тела независимо от ее колебаний во внешней среде.

Пойкилотермный организм не только получает теплоту из среды, но и отдает ее в пространство. За счет процессов обмена веществ животные с непостоянной температурой тела могут некоторое время регулировать температуру тела (пресмыкающиеся, пчелы и др.), но такие возможности крайне ограничены. Кроме того, у пойкилотермных организмов выработались определенные структурные, физиологические и поведенческие реакции, позволяющие избежать резких изменений температуры тела.

У животных существует много приспособлений для борьбы с переохлаждением или перегревом.

С наступлением зимы растения и пойкилотермные животные (животные с непостоянной температурой тела) впадают в состояние зимнего покоя, который характеризуется снижением интенсивности обмена веществ. В осенний период в тканях запасается большое количество жиров и углеводов; количество воды в клетках уменьшается, накапливаются сахара и глицерин, препятствующие замерзанию. Подготовка к состоянию зимнего покоя начинается заблаговременно. У растений сбрасывается листва, наблюдается одревеснение побегов и утолщение их пробкового слоя, зимующие почки водных растений опускаются на дно водоемов, птицы отлетают в более теплые края и т.п.

В жаркое время года включаются физиологические механизмы, защищающие организм от перегрева. У растений усиливается испарение воды через устьица, что приводит к снижению температуры листьев. У растений и животных также выработались разнообразные приспособления, позволяющие избежать вредных последствий перегрева у растений — это густое опушение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее отражение падающего света, вертикальное положение листьев, свертывание листовых «пластинок (у злаков), уменьшение поверхности листа, развитие колючек (кактусы), способность к запасанию большого количества воды, развитая корневая система и др. Эти особенности строения одновременно обусловливают уменьшение потери воды растениями. У животных в этих условиях также усиливается испарение воды через дыхательную систему и кожные покровы. Кроме того, пойкилотермные животные избегают перегрева путем выработки приспособительного поведения: выбирают места обитания с наиболее благоприятным микроклиматом. В жаркое время они скрываются в норах или под камнями, проявляя активность в определенное время суток. Гораздо меньше зависят от температурных условий среды гомойотермные животные (животные с постоянной температурой тела), что позволило им освоить практически все места обитания — от полюсов до экватора. Однако для большинства живых организмов оптимальной является температура от 15 до 30 °С.

Основные способы регуляции температуры тела у пойкилотермных животных — поведенческие: изменение позы, поиск благоприятных микроклиматических условий, смена мест обитания, рытье нор и т.п. Например, пустынная саранча в прохладные утренние часы подставляет солнечным лучам широкую боковую поверхность тела, а в полдень — узкую спинную. В жаркие часы дня многие животные прячутся в тень или норы, некоторые виды пресмыкающихся взбираются на кусты, чтобы избежать соприкосновения с раскаленной поверхностью почвы. В ряде случаев низшие растения и животные с непостоянной температурой тела переживают жаркое время года в состоянии анабиоза.

Хорошо выдерживают температурные перепады покоящиеся стадии организмов — цисты, куколки насекомых, семена растений. Споры некоторых бактерий способны переносить колебания температур от -273 до +140 °С. Теплокровные животные — птицы и млекопитающие — поддерживают постоянную температуру тела при помощи высокого уровня обмена веществ, совершенной терморегуляции и хорошей теплоизоляции. К примеру, некоторые китообразные и ластоногие, благодаря наличию толстого слоя подкожного жира, живут в северных морях, где температура воды постоянно около 0 °С. На зиму многие млекопитающие отращивают более плотный мех, часть из них (например, сурки) впадают в спячку. У птиц увеличивается масса перьев, многие виды мигрируют в более теплые зоны.
Способны организмы защитить себя и от повышенных температур. Днем в пустыне температура превышает 60 °С, поэтому многие животные прячутся в норах и выходят на поверхность лишь в ночное время. В жару растения увеличивают испарение с поверхности листьев. У многих млекопитающих защитой от перегрева служит активное выделение пота. Наиболее впечатляющим примером адаптации к высоким температурам являются водоросли и бактерии горячих источников, где температура воды превышает 70 °С. Благодаря особой структуре их белки способны противостоять денатурации.

Источник

БИОЛОГИЯ Том 2 — руководство по общей биологии — 2004

Во многих регионах мира высокие температуры воздуха сочетаются с дефицитом воды, и адаптации, наблюдаемые здесь у растений, часто бывают связаны, с одной стороны, со способностью переносить засуху, а с другой — с необходимостью испарять воду для охлаждения.

Растения не способны укрываться от зноя, перемещаясь, как животные, в тень, поэтому избегают перегрева с помощью структурных и физиологических адаптаций. Сильнее всего воздействию высокой температуры подвергаются наземные части растения, а наибольшей поверхностью обладают листья. Листья отличаются малой толщиной и большим отношением их площади поверхности к объему, что облегчает газообмен и поглощение света. Кроме того, такое строение лучше всего предотвращает повреждения от перегрева. Тонкий лист обладает относительно небольшой теплоемкостью и поэтому обычно принимает температуру окружающей среды. У растений жарких стран связанную с этим опасность перегрева уменьшает образование блестящей кутикулы, выделяемой эпидермисом и отражающей значительную часть падающих на нее солнечных лучей, что препятствует поглощению тепла. На большой площади поверхности листьев имеются многочисленные устьица, через которые осуществляется транспирация. В жаркую сухую погоду растение может терять за счет транспирации до 0,5 кг воды в 1 ч на 1 м 2 , что эквивалентно 350 Вт тепловой энергии на 1м 2 и составляет примерно половину общего количества энергии, поглощаемой растением. Все эти механизмы позволяют растению до некоторой степени регулировать свою температуру.

19.1. Почему при температуре выше 30 °С и высокой влажности воздуха растениям грозит перегревание, а в сухих условиях риск его ниже?

В жаркие солнечные дни растения часто завядают. Происходит это потому, что потери воды за счет транспирации опережают ее поступление из почвы, и тургор паренхимных клеток снижается. Однако завядание может наблюдаться и у растений, растущих в теплицах, под действием слишком высокой температуры, которая создается в листьях, несмотря на достаточное снабжение водой. Не исключено, что в данном случае функционирует особый защитный механизм, уменьшающий нагревание листьев за счет их опускания, т. е. уменьшения поверхности, подверженной воздействию прямых солнечных лучей. Тем не менее увядание в любом случае означает недостаток воды для фотосинтеза и ведет к остановке роста. Когда температура снижается, даже казавшееся сильно завядшим растение очень быстро восстанавливает тургор своих тканей.

Растения, адаптированные к засушливым условиям, называются ксерофитами. Они обладают множеством разнообразных структурных адаптаций, позволяющих им выживать (разд. 20.10). В большинстве случаев эти адаптации призваны снизить потери воды, однако характерные узкие листья одновременно сводят к минимуму нагревание солнечными лучами. Тем не менее механизмы устойчивости к высоким температурам имеют в основном физиологическую природу. Один из физиологических механизмов, используемых растениями (не только ксерофитами) в засушливых условиях чтобы избежать завядания, — синтез большого количества абсцизовой кислоты. Абсцизовая кислота вызывает закрывание устьиц и опадение листьев, что препятствует увяданию и гибели организма в целом.

Биологическая библиотека — материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

© 2018-2023 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.

Источник