ФІЗІОЛОГІЯ ТА БІОХІМІЯ РОСЛИН
Опорний конспект лекцій
11. РІСТ І РОЗВИТОК РОСЛИН
Вплив факторів зовнішнього середовища на ріст клітин
На ріст рослин впливають різноманітні фактори зовнішнього середовища. Це фізичні фактори: світло, температура, сила тяжіння, газовий склад, магнітне поле, вологість, поживні речовини, механічні впливи.
Крім того, перебуваючи у складі рослинних угруповань, рослина зазнає впливу продуктів життєдіяльності інших рослин (алелопатія), а також фізіологічно активних речовин мікроорганізмів (антибіотиків, ростових речовин).
Світло. Ріст рослин може відбуватися як на світлі, так і в темноті. Зелені органи вищих рослин у темноті набувають деяких морфологічних особливостей, які відрізняють їх від рослин, що виросли на світлі. Такі рослини називаються етиольованими. У дводольних у темноті сильно видовжуються міжвузля, а листкові пластинки недорозвинені, у проростків кукурудзи витягуються мезокотилі. В етиольованих рослин, як правило, недорозвинуті механічні тканини та продихи. Такі рослини безхлорофільні і мають блідо-жовте забарвлення через наявність каротиноїдів.
Явище етіоляції не пов’язане з відсутністю хлорофілу чи недостатністю живлення: етіоляція наявна у багатьох грибів, у проростків хвойних, які здатні зеленіти і в темноті.
Для ліквідації етіоляції достатньо нетривалого (5-10 хв.) щоденного освітлення, що не впливає на утворення хлорофілу. Цей процес (запобігання етіоляції) регулюється фітохромом (реакція на червоне - дальнє червоне світло) чи системою фітохром-флавопротеїн (реакція на дальнє червоне - синє світло). Найсильніший морфогенетичний ефект виявляє синьо-фіолетова частина спектру.
Етіоляція - важлива пристосувальна реакція проростків рослин, які знаходяться в ґрунті: за рахунок швидкого витягування мезокотилю, гіпокотилю чи епікотилю пагін за короткий час виноситься на поверхню, до світла. При освітленні етіольованих проростків гальмування росту розтягуванням настає через декілька хвилин, інші ефекти світла (розгортання першого листка, закладання наступних листків, ріст волосків) відбуваються лише через декілька годин.
Температура. Ріст рослин залежить і від температури. В межах 0-35 °С вплив t на ріст відбувається згідно з правилом Вант-Гоффа.
Для теплолюбних рослин min точки росту знаходяться вище 10 °С, а оптимальні - в межах 30-40°С, для холодостійких - у межах від 0 до 5 °С та 25-30 °С відповідно. Максимальні температури для росту більшості рослин знаходяться в інтервалі 35-45 °С. Оптимальною називають температуру, при якій ріст відбувається найшвидше. Але висока швидкість росту не завжди сприятлива для рослин. При «вигонці» стебло часто слабке, листки тонкі. В полі такі рослини вилягають.
Газовий склад. Для росту рослин необхідний кисень. Але короткотривале зниження його вмісту сильно не впливає на ріст. Також при тривалому зниженні вмісту кисню в зоні коренів при затопленні ріст продовжується, хоча і сповільнюється. При цьому запускаються адаптивні механізми, які дозволяють використовувати кисень нітратів, повітряносних тканин і т.д.
Надлишок СО2 у повітрі призводить до збільшення розтягування клітинних стінок і до тимчасового посилення росту тканин (ефект «кислого росту»). Вплив СО2 на ріст ґрунтується на його здатності знижувати рН клітинних стінок і, таким чином, індукувати ріст клітин. Ефект СО2 не залежить від наявності кисню. Одночасно із затіненням злаків він зумовлює надмірне їх витягування в загущених посівах, що є причиною вилягання рослин.
Водний режим. Процес росту рослин розтягуванням здійснюється шляхом вакуолізації клітин при достатньому надходженні до них води. Тому нестача води сповільнює ріст. Корені здатні рости лише в досить вологому ґрунті, майже насиченому водяною парою, з осмотичним тиском не більше 1-1, 5 МПа.
Наземні частини рослин завжди знаходяться в більш сухому повітрі з вологістю 50-70%. Від утрати води вони захищені кутикулярно-епідермальним шаром. Тому в мезофілі листків пружність водяної пари звичайно не буває нижчою, ніж 98% відносної вологості. При тривалій нестачі води в тканинах фаза витягування завершується швидше, що спричинює вкорочення стебла та кореня, зменшення листків, їх дрібноклітинність і т.д.
Брак води в період стеблування злаків завдає значних утрат врожаю.
Мінеральне живлення. Високий вміст елементів мінерального живлення, особливо N, сприятливий для росту. Він призводить до розростання вегетативних органів і необхідний для нарощування зеленої маси кормових рослин. Однак високий мінеральний фон затримує процеси диференціації, закладання квіток, що зменшує врожай плодів та зерна. В гідропонній культурі кращий урожай плодів та овочів отримують при періодичному голодуванні рослин, особливо азотом.