БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

19. ГОМЕОСТАЗ

19.3. Терморегуляция

19.3.3. Адаптации растений к высоким температурам

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 м², что эквивалентно 350 Вт тепловой энергии на 1м² 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.