Что происходит с растениями зимой?

Наши друзья

Помощь сайту

Наша кнопка

Кандидат биологических наук В. И. Артамонов
Химия и Жизнь №2, 1979, с. 36-39

Чародейкою зимою
Околдован, лес стоит —
И под снежной бахромою;
Неподвижною, немою.
Чудной жизнью он блестит.
И стоит он околдован, —
Не мертвец и не живой,-
Сном волшебным очарован.
Весь окутан, весь окован
Легкой цепью пуховой.
Ф. И. ТЮТЧЕВ

Совершенно безжизненными кажутся нам растения в зимнем лесу. А между тем и зимой, в самые трескучие морозы, жизнь не вполне покидает деревья и кустарники. Растения в это время лишь отдыхают, накапливают силы, чтобы с наступлением весны сбросить зимние оковы. «То, что мы называем сном природы,- писал С. Покровский,- есть лишь особая форма жизни, полная глубокого смысла и значения». Такая форма жизни растительных организмов называется состоянием покоя.

«НЕ МЕРТВЕЦ И НЕ ЖИВОЙ. «

В состоянии глубокого покоя у растения резко заторможен обмен веществ и прекращается видимый рост. Однако это не значит, что в нем полностью остановились все процессы жизнедеятельности. Некоторые из них идут и во время зимнего покоя. Например, крахмал превращается в сахара и жиры, сахара расходуются в ходе дыхания. Правда, интенсивность его зимой в 200-400 раз меньше, чем летом.

Происходят в это время и процессы роста, только они никак не проявляются внешне. Состояние зимнего покоя — период особенно интенсивной деятельности так называемой образовательной ткани, или меристемы, из которой возникают новые клетки и ткани. Как у вечнозеленых, так и у листопадных растений в это время закладываются зачатки листьев в вегетативных почках и элементы цветков — в почках цветочных. Без этого предстоящий весной переход растительного организма к активной жизнедеятельности был бы попросту невозможен. Вот почему для большого числа растений, и прежде всего для всех многолетних форм, покой — обязательное условие нормального роста в период вегетации.

Способность погружаться в состояние покоя выработалась у растений в ходе эволюции — это важное приспособление к периодическому наступлению неблагоприятных внешних условий. Это лишний раз подтверждается тем фактом, что растения иногда перестают расти не только зимой, но и летом. Например, в засуху некоторые из них сбрасывают листья и совершенно прекращают рост — точно так же, как и глубокой осенью. Такой покой получил название вынужденного. В вынужденном покое лесные деревья и кустарники находятся и в самом конце зимы — в это время такое их состояние объясняется только неблагоприятными внешними условиями. Если в январе-феврале срезать в лесу березовую ветку, принести ее в комнату и поставить в воду, то листовые почки вскоре тронутся в рост и дадут побеги.

Однако если такую же ветку срезать или принести в теплое помещение в октябре или ноябре, то она не распустится очень долго. В это время растение находится в состоянии так называемого глубокого покоя, которого не может нарушить даже наступление самых благоприятных для роста условий. Глубокий покой — необходимая фаза развития растения, сменяющая период вегетации.

Продолжительность, периода покоя у разных деревьев и кустарников различна. Одни растения — бузина, жимолость, крушина, сирень, черная смородина — отличаются коротким периодом покоя; у них глубокий покой в естественных условиях заканчивается уже в октябре. Если выращивать их в оранжерее, то они ведут себя как вечнозеленые растения: почки, которые должны были дать побеги весной будущего года, распускаются уже в ноябре, задолго до того, как растение сбросит старые листья. Возможно, эти растения в прошлом и на самом деле были вечнозелеными. В процессе эволюции, по мере похолодания климата, они приспособились к новым условиям и стали сбрасывать на зиму листья, но сохранили способность проходить период покоя при относительно высокой температуре.

Значительно дольше — до января — продолжается период покоя у березы бородавчатой, боярышника, тополя белого. А самый длительный период покоя — у липы мелколистной, клена татарского, ели сибирской, сосны обыкновенной. Зимующие почки липы, например, неспособны прорастать на протяжении почти полугода. У дуба, бука и ясеня почки находятся в покоящемся состоянии вплоть до конца апреля.

В состояние глубокого покоя деревья и кустарники впадают очень рано — тогда, когда погода, казалось бы, еще позволяет им нормально расти. Например, в Европейской части СССР многие из них переходят в состояние покоя еще в июле-августе.

Сигналом к покою служит для них уменьшение длины светового дня. Изменение длины дня воспринимают у растений листая, а в отсутствие их — почки. Когда дни становятся короче, в растениях изменяется соотношение между фитогормонами, стимулирующими и ингибирующими процессы роста. В листьях увеличивается содержание наиболее важного природного ингибитора роста — абсцизовой кислоты, которая тормозит синтез гидролитических ферментов (амилазы, протеиназы и других), необходимых для распускания почек, прорастания семян и других процессов вегетации растений. Из листьев абсцизовая кислота транспортируется в почки и «усыпляет» их. Возможно, есть и другие ингибиторы, которые при переходе растений в состояние покоя выполняют ту же функцию. Одновременно в тканях растений уменьшается содержание естественных стимуляторов роста, например гиббереллинов.

Некоторые южные растения, если пытаться выращивать их в северных широтах, не приживаются здесь лишь по той причине, что в новых для себя условиях не улавливают вовремя сигнал к погружению в состояние покоя: ведь они привыкли к совсем иной длительности светового дня. Когда же они, наконец, разберутся, что зима на носу, то оказывается уже поздно: ткани растений, застигнутые морозами в состоянии активного роста, гибнут. А зная факторы, от которых зависит вступление в состояние покоя, можно добиться, чтобы эти растения перезимовали и на севере. Для этого можно, например, каждый день, еще до наступления сумерек, закрывать их светонепроницаемыми чехлами. Укорачивая таким образом естественный световой день, мы заставим растение своевременно начать подготовку к зиме.

Многие читатели, вероятно, обращали внимание на то, что деревья, растущие вблизи уличных фонарей, дольше других не сбрасывают осенью листву. Впервые это заметил в начале нынешнего столетия австрийский физиолог Г. Молиш. Он пытался объяснить это явление особенностями испарения воды листьями. На самом же деле поздний листопад у растений, освещенных фонарями, объясняется именно искусственным продлением светового дня.

На переход растений в состояние покоя оказывает влияние и температура: для некоторых видов (преимущественно южного происхождения — ясеня, конского каштана, сирени, вишни) понижение ночных температур является главным сигналом к покою.

В естественной обстановке понижение температуры обычно происходит как раз в то время, когда заметно укорачивается световой день. Неудивительно, что жизненный ритм растений регулируется совместным действием этих двух факторов. Изменение освещенности, воспринимаемое растениями через посредство системы фитогормонов, служит первым стимулом к перестройке физиологических процессов, которая затем завершается под действием температурных сдвигов.

Низкие температуры просто необходимы некоторым растениям во время покоя: лишь после значительного охлаждения (не менее чем до 0°С на протяжении 3-4 недель) они впоследствии могут нормально возобновить свой рост. Это было известно еще в глубокой древности; например, Плиний в своей «Естественной истории» писал: «Своевременно наступающие холода весьма способствуют укреплению деревьев, которые тогда превосходно развиваются, а в противном случае, если их ласкают австры [теплые южные ветры.- В. А.], истощаются, и особенно в пору цветения». Это подтверждают и эксперименты. Например, если один и тот же куст черники осенью разделить на две части и одну выращивать всю зиму в теплице, а другую оставить в естественной обстановке, то та половина куста, которая провела зиму, в тепличных условиях, будет летом расти значительно хуже. По этой же причине грушевые и персиковые деревья, постоянно выращиваемые в обогреваемой оранжерее, часто погибают.

В тропиках, казалось бы, идеальном месте, где круглый год тепло, большинство листопадных растений умеренной зоны растет ничуть не лучше, чем у себя дома. И здесь дело опять-таки в том, что «тепличные» условия не позволяют им погрузиться в состояние покоя, необходимое, чтобы накопить силы для бурного развития в сравнительно короткий период вегетации.

Растениям, которые зимой укрыты снегом, под его теплой шубой — не так уж холодно. Но как противостоят морозам деревья и кустарники, обнаженные ветви которых насквозь пронизывает холод? Почему не гибнут их почки и побеги?

Устойчивость растений к низким температурам создается главным образом благодаря внутренним изменениям в клетках, и прежде всего изменениям их химического состава.

Роль антифриза — вещества, которое снижает температуру замерзания растворов, находящиеся в клеточных вакуолях, играют сахара: они накапливаются в клеточном соке во время подготовки растения к зиме. Важную защитную функцию выполняют сахара и в цитоплазме: они предохраняют ее белки от коагуляции (свертывания) при понижении температуры. Чем больше Сахаров накопили растения в своих клетках, тем лучше они подготовлены к действию низких температур. Хорошо известно, что если у плодовых деревьев, например яблонь, плодоношение летом было особенно обильным, то зимой они оказываются менее морозоустойчивыми. В этом случае питательные вещества расходуются в основном на формирование плодов, а про запас Сахаров откладывается мало. Неудивительно, что такие деревья легче вымерзают.

Плохо переносят морозы и те растения, которые осенью интенсивно росли — например, вследствие длительной теплой погоды или в результате обильной подкормки азотом. Причина здесь та же: растения плохо подготовлены к зиме, их питательные вещества использовались на рост вегетативных органов (стеблей, листьев), а не откладывались в виде запасных углеводов.

Падает морозостойкость растений и весной, когда сахара начинают использоваться в процессах жизнедеятельности, превращаться в другие соединения. Поэтому так опасны для растений весенние заморозки, хотя температура при этом далеко не достигает уровня зимних морозов, которые растения прекрасно перенесли.

Но устойчивость растений к морозам объясняется не только накоплением Сахаров в их тканях. Как показали исследования известного нашего физиолога растений, члена-корреспондента АН СССР И. И. Туманова и его учеников, формирование морозоустойчивости — сложный, ступенчатый процесс. Закаливание озимых злаков и плодовых деревьев начинается в осенние солнечные дни, когда еще довольно интенсивно идет фотосинтез, а процессы дыхания уже ослаблены. Благодаря этому в тканях и накапливаются сахара и другие защитные вещества, клетки становятся беднее водой.

После этого цитоплазма готова к прохождению второй фазы закаливания, которая .проходит при регулярно повторяющихся слабых морозах (от -2 до -5°С). В это время изменяется ультраструктура цитоплазмы, перестраивается ферментный аппарат клеток, в результате чего они приобретают способность переносить значительное понижение температуры. Теперь растению холода не страшны.

РОСТКИ ПОД СНЕГОМ

В феврале, когда нередки еще сильные морозы, можно, раскопав снег в широколиственном лесу, обнаружить пробившиеся сквозь опавшую листву бледно-желтые ростки со свернутыми листьями, а иногда и бутонами. Осенью этих ростков здесь не было.

Дело в том, что в широколиственном лесу почва зимой не промерзает. Это объясняется наличием в ней большого количества перегноя и глубоким снежным покровом, создающими прекрасную теплоизоляцию. Благодаря этому температура почвы здесь всю зиму остается около 0°С. В такой почве остается незамерзшая влага, доступная для растений.

Что же касается питательных веществ, столь же необходимых для роста, то подснежное развитие растений происходит за счет готовых, отложенных ранее запасов. Например, у медуницы и ветреницы эти запасы находятся в корневищах, у пролески и гусиного лука — в луковицах, у чистяка — в клубнях.

Интенсивное использование этих отложенных про запас питательных веществ в процессе дыхания способствует повышению температуры самого растения. Часто вокруг него даже протаивает снег. Например, в феврале начинают расти под снегом побеги мать-и-мачехи, заложенные еще осенью. Если в это время откопать растение, то можно увидеть, что вокруг него в снежном покрове протаяла крошечная пещерка.

Еще трещат суровые морозы, а под снегом уже начинается весна.

Осень и зима в жизни растений Экология – 6 класс Учитель – Забелина Г,Н. — презентация

Презентация была опубликована 9 лет назад пользователемsoshzavolzhsky.ucoz.ru

Презентация на тему: » Осень и зима в жизни растений Экология – 6 класс Учитель – Забелина Г,Н.» — Транскрипт:

1 Осень и зима в жизни растений Экология – 6 класс Учитель – Забелина Г,Н.

2 В этот сезон растения готовятся к зиме. Ветви деревьев и кустарников покрываются многослойной пробкой. ЕЕ мертвые, заполненные воздухом клетки не пропускают влагу и предохраняют внутренние ткани от потери воды и промерзания. Осенью окончательно формируются почки растений. У многих к осени в почках заложены не только вегетативные побеги, но и бутоны. Многие растения накапливают запасы питательных веществ. У многолетних трав они накапливаются в подземных органах – корневищах, клубнях, луковицах, корнях, у деревьев и кустарников – главным образом в стволах. Осень

3 Листопад и его роль в жизни растений Главная примета осени в наших краях – листопад. К его началу листья расцвечиваются яркими золотистыми и багряными красками. Листопад предохраняет деревья, во-первых, от иссушения зимой, во-вторых от обламывания ветвей под тяжестью снега. К листопаду растения готовятся заранее. Еще летом, в июле, когда день начинает убывать, в основании листьев образуется отделительный слой, который обеспечивает быстрое опадение листьев осенью. Пышный ковер опавших листьев важен для жизни лесных растений. Из опавших листьев образуется лесная подстилка, которая, как одеяло, закрывает почву и предохраняет ее от промерзания.

4 Подготовка к зиме вечнозеленых хвойных деревьев Осенью и зимой зеленая окраска хвои становится более тусклой, чем весной и летом. Это объясняется тем, что осенью хлоропласты перемещаются в глубь клеток. Кроме того, осенью устьичные щели на хвоинках закупориваются смоляными пробочками. В таком состоянии хвоинки зимой испаряют в 2-3 раза меньше воды, чем летом. Из-за закупорки устьиц в листья не поступает углекислый газ и фотосинтез прекращается.

5 Озимые однолетники Внешне они не обнаруживают признаков подготовки к зиме. Озимыми называют однолетние растения, у которых семена прорастают с осени. Они широко представлены среди сельскохозяйственных культур. У озимых хлебных злаков осенью вырастают молодые растения с розеточными побегами, так называемые озими, которые переживают зиму под снегом. К наступлению зимы озимые приобретают устойчивость к морозам: к этому времени в их клеточном соке накапливается сахар, и клетки могут промерзать безболезненно.

6 Зима Поздней осенью, в ноябре, у большинства наших растений наступает глубокий покой. В этом состоянии растения могут без труда для себя пережить суровые зимние условия. К концу зимы, в феврале, большинство растений переходит из глубокого покоя в вынужденный покой. Побеги в состоянии вынужденного покоя могут начать рост, если попадут в благоприятные условия. У подснежников, например у пролески, ветреницы, хохлатки, в почках продолжается формирование цветков.

Что происходит с деревьями и кустарниками поздней осенью и зимой

Поздняя осень, скоро зима. Изредка идет снег и иногда не тает, а покрывает землю тонким слоем. Что происходит с деревьями и кустарниками поздней осенью и зимой.

После листопада деревья и кустарники перестают подавать какие-либо признаки жизни. Это значит, что они вошли в состояние зимнего покоя -период отсутствия внешней активности и замедленного обмена веществ. Всю зиму они будут спать, не реагируя на внешние раздражители.

Со стороны этот зимний сон кажется непрерывным и спокойным, но на самом деле он проходит два разных состояния. Сначала, поздней осенью и в начале зимы, растения впадают в глубокий покой. Он называется так потому, что его невозможно прервать обычными способами. Предположим, мы переносим яблоню в теплую оранжерею, но и там она не проснется. В пору глубокого покоя растение не просто пережидает черные дни, оно претерпевает необходимые ему для дальнейшей жизни изменения. В частности, в этот период деревья и кустарники продолжают закаливаться — к моменту окончания глубокого покоя морозостойкость становится максимально возможной.

Глубокий покой закончится, когда растение получит нужную ему порцию низких температур. Правда, выход из этого состояния внешне совершенно незаметен. Разница станет очевидной, если мы перенесем нашу яблоню в тепло — дерево распустится и зацветет. Теперь растения до наступления тепла будут находиться в состоянии вынужденного покоя, во сне их удерживают только неблагоприятные окружающие условия. Во время вынужденного покоя почки продолжают развиваться — медленно и незаметно. Морозостойкость уже не будет нарастать, даже постепенно ослабеет.

Выносливость ягодных кустарников и плодовых деревьев зимой подвергается серьезным испытаниям. Выдержат ли они испытания, этого вам раньше времени никто не скажет, потому что не знает. У разных культур разная зимостойкость. И даже один и тот же экземпляр неодинаково реагирует на морозы: устойчивость зависит от предшествующих похолоданию условий. К тому же разные части растения обладают неодинаковой морозостойкостью.

Как известно, мороз опасен тем, что может превратить воду, содержащуюся внутри растительных организмов, в лед и покалечить их изнутри растущими кристаллами с острыми гранями. Небольшое содержание льда между клетками для закаленных растений не страшно, но будет гораздо хуже, если замерзнут сами клетки. Чтобы свести эту угрозу к минимуму, в процессе предзимней закалки растения обретают способность защищаться от образования льда внутри клеток. Но каждое растение достигает лишь той морозостойкости, на которую способен данный сорт в конкретных условиях. Жимолость съедобная и груша уссурийская легко переносят морозы в 40°, южные же сорта черешни и яб-^ лони погибнут и при 20°.

Надземная часть деревьев и кустарников всегда более устойчива, чем корни. Ведь они живут в почве, которая остывает гораздо медленнее воздуха и к тому же утеплена снегом. Корням нет необходимости быть такими же морозостойкими, как открытой всем ветрам кроне. Корневая система семенных подвоев яблони выдерживает похолодание не ниже минус 9° (полукарликовых и карликовых — еще меньше), корни сливы — до минус 10°. И когда случается мороз без снега, корни могут получить серьезные повреждения. Так что совет «держи ноги в тепле, а голову в холоде» подходит и растениям. Подзимний обильный полив, который рекомендуется проводить в октябре в сухую осень, на то и нацелен, чтобы почва зимой лучше сохраняла тепло.

Различные детали надземной части имеют разную выносливость. Плодовые почки подмерзают чаще, чем ростовые. В результате весной при внешнем здоровье растения плохо цветут и, что очень обидно, не завязывают плодов. Подмерзает и древесина, что еще хуже, поскольку растению придется провести остаток своих дней с омертвевшими участками внутри ствола или ветвей (а это значит, что можно уже не ждать высокого урожая).

Ученые установили, что предела своей морозостойкости растения достигают к моменту завершения глубокого покоя, который приходится приблизительно на конец декабря. В дальнейшем эта способность будет так или иначе снижаться. Она падает как постепенно, ни от чего не завися, так и скачкообразно — после оттепелей, которые нейтрализуют действие закалки. При этом одни породы и сорта лучше приспособлены к оттепелям и многократной повторной закалке после них, другие — значительно хуже. И чем ближе к весне, тем губительнее сильные морозы для вашего сада.

Если зима снежная, то пушистый снежок хорошо утеплит корни, штамбы, молодые деревца и кустарники. В опасности будут только кроны некоторых плодовых деревьев. Но когда снега нет, сильный холод может заморозить все что угодно.

Сезонные изменения

Сезоны — это времена года, отличающиеся погодой и температурой. Они меняются в зависимости от годового цикла. Растения и животные прекрасно приспосабливаются к этим сезонным изменениям.

Времена года на Земле

В тропиках никогда не бывает очень холодно или очень жарко, там только два сезона: один — влажный и дождливый, другой — сухой. У экватора (на средней воображаемой линии) жарко и влажно в течение всего года.

В умеренных зонах (за пределами линий тропиков) бывает весна, лето, осень и зима. Обычно чем ближе к Северному или Южному полюсу, тем прохладнее лето и холоднее зима.

Сезонные изменения у растений

Чтобы образовывать питательные вещества и расти, зеленые растения нуждаются в солнечном свете и воде. Больше всего они растут весной и летом или во влажный период. Они по-разному переносят зиму или сухое время года. У многих растений есть так называемый период отдыха. Многие растения накапливают питательные вещества в утолщенных частях, находящихся под землей. Их надземная часть умирает, растение отдыхает до весны. Морковь, лук и картофель — такого типа растения, накапливающие питательные вещества, которые используют люди.

Лиственные деревья

Лиственные деревья, такие, как дуб и бук, сбрасывают листву осенью, потому что в это время недостаточно солнечного света для образования в листьях питательных веществ. Зимой они отдыхают, а весной на них появляются новые листочки.

Вечнозеленые деревья всегда покрыты листвой, которая никогда не опадает. Чтобы узнать больше о вечнозеленых и сбрасывающих листья деревьях.

У некоторых вечнозеленых деревьев, таких, как сосна и ель, листья длинные и тонкие, называемые иголками. Многие из вечнозеленых деревьев растут далеко на севере, где лето короткое и прохладное, а зима суровая. Сохраняя свою листву, они могут начать расти, как только придет весна.

В пустынях обычно очень сухо, иногда там вообще ие бывает дождя, а иногда случаются очень короткие сезоны дождей. Семена прорастают и дают новые всходы только в дождливый период. Растения цветут и очень быстро дают семена. В них накапливаются питательные вещества

Сезонные изменения у животных

Некоторые животные, такие, как рептилии, чтобы выжить в холодный или сухой сезон, уменьшают свою активность и засыпают. Когда становится теплее, они возвращаются к активному образу жизни. Другие животные ведут себя иначе, у них есть свои способы выживания в суровые периоды.

Соня

Утки

Некоторые животные, такие, как соня, спят всю зиму. Это явление называется спячкой. Все лето они едят, накапливая жир, чтобы зимой можно было спать, не принимая пищи.

Большинство млекопитающих и птиц выводят детенышей весной, когда везде много пищи, так что они успевают подрасти и окрепнуть к зиме.

Многие животные и птицы каждый год предпринимают длинные путешествия, называемые миграциями, в места, где больше пищи. Например, ласточки вьют гнезда в Европе весной, а осенью улетают в Африку. Весной, когда в Африке становится очень сухо, они возвращаются.

Карибу (называемые северными оленями в Европе и Азии) тоже мигрируют, проводя лето за Полярным кругом. Огромные стада поедают траву и другие мелкие растения там, где тает лед. Осенью они переходят к югу, в район вечнозеленых лесов, и поедают такие растения, как мох и лишайник, находящиеся под снегом.

новости сайта

арома-школа

обратная связь

друзья

полезные ссылки

наша история

технология науки

весна и осень в
жизни растений

книжная полка

фотогалерея

Оплата

Оплата онлайн

Весна только еще начинает входить в свои права.

Официально она уже началась, так как сок уже брызжет в теплые дни из ранки в кленовом стволе, однако какие-либо другие весенние явления в растительном мире подметить еще очень трудно. И хотя погода стоит сырая и теплая и лишь по ночам хрустят легкие морозцы, несомненным кажется для нас, что развитие растений тормозит снежный покров, продолжающий еще лежать в лесу сплошным слоем. Лишь кое-где на полях, по буграм, чернеют большие проталины, на которых важно расхаживают грачи; уже давно освободились от снега также склоны крутых оврагов и железнодорожных откосов.

Казалось бы, что найти сейчас что-либо интересное в растительном мире можно, только отправившись на эти свободные от снега участки. Однако гораздо полезнее экскурсия в широколиственный лес, в дубраву, в липовый лес или один из старых, хорошо сохранившихся парков, где-нибудь в окрестностях города.

Не рано ли идти в лес? Неужели там есть сейчас что-нибудь интересное? Да, именно в это время здесь можно наблюдать одно из самых интересных явлений в жизни наших ранневесенних растений.

Как тает снег в лесу

Очистив от снега небольшой участок почвы, посмотрим, что происходит сейчас под ним в лесу. Делать это следует возможно осторожней, чтобы, удаляя нижние слои снега, не повредить находящиеся под ним растения. Мы увидим здесь, наряду с перезимовавшими вечнозелеными стеблями зеленчука (Galeobdolon luteum), копытня (Asarum europaeum) и волосистой осоки (Carex pilosa), целый ряд нежных, желтоватых или едва позеленевших ростков, пробившихся сквозь слой слежавшейся прошлогодней опавшей листвы. У многолетней пролески (Mercurialis perennis), обычного лесного растения, образующего летом фон в травянистом ярусе леса, мы обнаружим под снегом крупные дугообразные ростки с бутонами. Также найдем мы молодые стебли с бутонами и листьями у медуницы (Pulmonaria officinalis), чистяка (Ficaria ranunculoides) и ветреницы (Anemone ranunculoides) — наших обычных весенних растений, а также у адоксы мускусной (Adoxa moschatellina), сныти и некоторых других. Эти нежные стебельки с молодыми еще свернутыми листочками, резко отличаются от грубых кожистых частей перезимовавших растений, поэтому трудно предположить, чтобы они развились с осени или с предыдущего лета и зимовали в таком виде. Кроме того, осенью на поверхности почвы не найти у всех этих растений таких крупных проростков, не говоря уже о развитых листьях или даже окрашенных бутонах, которые нередко можно встретить под снегом у медуницы. Лишь у многолетней пролески с осени под толстым слоем опавших листьев можно заметить маленькие дугообразные изогнутые ростки с кисточкой едва заметных зачаточных листочков.

Таим образом, остается придти к выводу, что наши весенние растения обладают замечательной способностью развиваться под снегом зимой. Уходя осенью под снег с покоящимися подземными органами — корневищами и клубнями, — они выходят из него уже с развившимися стеблями, листьями и нередко даже с окрашенными бутонами. В лесу во время снегосхода молодые части весенних растений пробиваются сквозь снег.

Чем же объясняется столь своеобразный тепловой режим почвы широколиственного леса? Прежде всего, в нем по сравнению с хвойным лесом имеется гораздо более пышная лесная подстилка из опавших листьев. Ее роль в жизни леса очень велика. Не касаясь сейчас других сторон, укажем, что лесная подстилка — чрезвычайно плохой проводник тепла благодаря ее рыхлости и большому количеству воздушных полостей, а также и потому, что она состоит из веществ, обладающих малой теплопроводностью. Кроме того, лесная подстилка очень влагоемка; вода же примерно в два раза более теплоемка, нежели почва. Таким образом, лесная подстилка, уменьшая теплопроводность почвы, препятствует ее охлаждению зимой; летом она защищает почву днем от инсоляции, а ночью — от лучеиспускания, понижая тем самым суточные и годовые колебания температуры. Весной, в период снеготаяния, а также во время зимних оттепелей незамерзающая почва широколиственного леса продолжает нормально впитывать просачивающуюся влагу, благодаря чему здесь никогда не образуется ледяной корки. Все это создает благоприятные условия для развития растений под снегом.

Хотя на поверхности тающего снега температура и может значительно повышаться, в нижних его слоях даже в разгар снеготаяния она остается неизменной — близкой к нулю или даже несколько ниже. Нуль градусов для большинства растений является предельно низкой температурой, при которой всякий рост прекращается, в частности, для пшеницы граница роста лежит на нуле. Для клена и сосны такой границей является 7º тепла, для кукурузы 9º, а для огурцов 15º.

Что же дает возможность весенним растениям развиваться при таких низких температурах?

Тут прежде всего необходимо отметить, что все весенние растения-подснежники являются многолетними. Они развиваются за счет подземных органов-корневищ, луковиц или клубней, в которых откладываются питательные вещества. Таким образом, рост весенних растений в его первых стадиях идет за счет превращения уже готовых органических веществ, и процесс фотосинтеза, т.е. усвоения углекислоты, не является здесь необходимым. Вследствие этого развитие весенних растений гораздо меньше зависит от внешних условий.

Какие же питательные вещества находятся в подземных кладовых?

Если осенью разрезать корневища ветреницы или клубеньки чистяка, то с помощью обычной и одной реакции нетрудно убедиться в присутствии в них крахмала. Однако как только у растений закончится период покоя и они начнут свое развитие, отложенный в корневищах и клубнях крахмал превращается в сахар. Сахара отличаются от крахмала своей способностью растворяться в воде, поэтому они передвигаются по растению к молодым растущим частям и служат источником энергии для дыхания, которое здесь совершается весьма интенсивно. Дыхание это то же горение, хотя и очень медленное. При нем про исходит выделение теплоты; поэтому здесь уместен вопрос: могут ли нагреваться растущие под снегом части весенних растений в результате дыхания? Всем известно, как «горит» навоз, который поднимает температуру в парниках до 40º; это нагревание целиком обязано дыхательной деятельности многочисленных бактерий и грибов, которых в прелом навозе развивается великое множество. Однако наблюдать выделение тепла при дыхании высших растений — дело довольно трудное.

Если бы нам удалось с помощью самых совершенных приборов измерить температуру листьев, не нагреваемых солнцем, или внутренность ствола какого-нибудь дерева, то мы выяснили бы, что она несколько ниже или равна температуре окружающего воздуха. Происходит это потому, что одновременно с некоторым нагреванием в процессе дыхания растения, испаряя воду, теряют теплоту. Чтобы наглядно убедиться, как велика может быть потеря тепла в результате испарения, налейте себе на руки какой-нибудь быстро испаряющейся жидкости, например, спирта или эфира. Вы получите ясное ощущение холода. Чем больше поверхность растения, тем соответственно сильнее будет происходить излучение тепла в результате испарения; поэтому листья, имеющие обычно очень большую поверхность, быстро теряют образовавшуюся в процессе дыхания теплоту. Нагревание растений в результате их дыхания в некоторых случаях удается наблюдать непосредственно на их растущих частях. Знаменитый французский натуралист и натурфилософ Ламарк заметил, что у Arum italicum, растения из семейства ароидных, цветочные початки значительно нагреваются. Дальнейшие наблюдения показали, что соцветия пальм, некоторых саговниковых, а также цветки гигантской водяной кувшинки-Виктории регии нагреваются порой на 10º по сравнению с температурой окружающего воздуха.

В связи с этим возникает вопрос, не происходит ли значительного нагревания в результате дыхания у молодых растущих частей наших весенних растений, развивающихся под снегом. В альпийских условиях, где снег долго залеживается, подснежное развитие растений представляет собой самое обычное явление и служит очень важным приспособлением растений к короткому вегетационному периоду. Благодаря такому заблаговременному развитию растения успевают здесь закончить свой цикл и принести зрелые семена до наступления осени. Описывая цветение сольданеллы в снегу, Кернер указывает, что бутоны ее могут пробиться сквозь слой снега лишь благодаря выделяемой ими при дыхании теплоте. По мнению этого автора, растение, растапливая снег, образует вокруг своих растущих частей особые пещерки, а в дальнейшем, когда оно достигает поверхности снега, и глубокие воронки. В наших лиственных лесах во время снегосхода у торчащих из-под снега листьев и стеблей весенних растений можно наблюдать образование воронок, что, по-видимому, всецело зависит от работы солнечных лучей и в этом отношении аналогично образованию кольцевых проталин вокруг деревьев, о котором мы уже говорили. Раскапывая снег, мы никогда не замечали каких-либо признаков, указывающих на способность ростков весенних растений растапливать вокруг себя снег. Таким образом, можно полагать, что хотя дыхание у них идет достаточно энергично, но повышение температуры при этом не настолько велико, чтобы оно могло оказывать заметное влияние на кристаллы снега, окружающего растения. Впрочем, все это остается еще в значительной степени в области предположений, так как специальных точных исследований с применением точной аппаратуры в этом направлении еще не проведено. Мы уже указывали, что в результате растворения запасных веществ, главным образом крахмала, молодые растущие части весенних растений бывают богаты сахаром. Это значит, что клеточки их наполнены клеточным соком, представляющим собой концентрированный сахарный раствор. Всякий же крепкий раствор, как известно, замерзает при з начительно более низкой температуре, чем дистиллированная вода; поэтому нежные ростки весенних растений могут переносить без особого вреда температуры ниже нуля. Важно также, что даже в случае промерзания нежных ростков весенников при сильном падении температуры промерзшие части, благодаря снежному покрову, оттаивают очень медленно и постепенно, поэтому замерзание проходит без вреда для растений.

Каждая из этих стадий требует для своего наступления определенных температурных условий. Так, например, если озимые пшеницы будут расти все время в условиях температуры выше +10º, то большинство сортов не сможет плодоносить. Они не будут нормально развиваться и в том случае, если температура все время будет ниже +10º. Для нормального развития озимой пшеницы необходимо, чтобы семена на ранних стадиях своего развития подвергались воздействию низкой температуры от 0º до 2º, т. е. прошли стадию яровизации; в дальнейшем же, однако, при переходе в стадию плодоношения, наряду с другими условиями, для них обязательна сравнительно высокая температура не ниже 10º. Таким образом, одно и то же растение на различных этапах своего развития предъявляет различные требования к внешним условиям. При отсутствии необходимых условий перехода от одной стадии к другой не происходит, и развитие растений либо консервируется, либо идет ненормально. В частности, переходя к о собенностям ритма развития наших подснежников, можно полагать, что для своего нормального развития растения должны пройти своего рода «стадию яровизации» при низких температурах. После того как почва в лесу в результате осенних заморозков промерзнет и находящиеся в ней подземные части весенних растений подвергнутся значительному охлаждению, растения начинают свое развитие в начале зимы под снегом. На то, что охлаждение действительно является необходимым условием для развития некоторых весенних растений, указывают опыты академика Любименко с клубеньками чистяка. Эти клубеньки начинают прорастать с осени, затем развитие их полностью приостанавливается. Вы звать его продолжение удается, лишь подвергнув клубеньки действию низкой температуры. Наши опыты показали, что охлаждение клубеньков в течение нескольких дней до температуры, близкой к нулю, не оказывает заметного действия. По-видимому, необходимо либо более сильное, либо более длительное охлаждение. Сходные результаты получились также в моих опытах с обыкновенной хохлаткой (Corydalis solida). Если осенью накопать клубни этого растения, посадить их в плошки и поставить в оранжерею или комнату, то они очень долго не развиваются, проходя стадию покоя. Развитие обычно начинается лишь в январе, причем, как правило, получаются карликовые экземпляры, в 2-3 см высоты, с коротким убогим соцветием, едва выставляющимся из прикорневого чешуйчатого листа. Интересно, что листья у таких экземпляров почти не развиваются, так что растения эти не могут ассимилировать и быстро погибают, не успев принести зрелых плодов. Однако если с осени часть банок с клубнями хохлатки оставить под снегом, где-нибудь в саду, а затем взять их среди зимы и внести в оранжерею, то из них развиваются нормальные растения, которые приносят зрелые семена. Точно такой же результат получается при опытах с выгонкой сон-травы (Pulsatilla patens). Этих опытов еще далеко не достаточно, чтобы делать окончательные выводы о тех условиях, которые необходимы нашим подснежникам для нормального развития. Они должны быть повторены и поставлены на различных объектах, и в этом деле многие из читателей могли бы принять участие.

Источник: sadyk.info