Как растения переживают зиму

Растение не может улететь в тёплые края или спрятаться в норе. Поэтому у видов, живущих там, где бывают холодные зимы, существуют собственные способы пережить мороз, снег, короткий день и недостаток доступной воды. Одни сохраняются под землёй, другие — в виде семян, третьи зимуют целым деревом или кустарником. Зима для растения чаще всего становится временем покоя и экономии ресурсов.

Почему холод опасен для растений

Клетки растений содержат много воды. При сильном замерзании кристаллы льда могут повреждать клеточные структуры. Кроме того, зимой вода в почве часто становится недоступной корням, а холод замедляет химические реакции и рост.

Поэтому растение должно не просто «не расти», а заранее перестроить обмен веществ и повысить устойчивость тканей. Эта постепенная перестройка называется холодовой закалкой, или акклимацией.

Когда начинается подготовка к зиме

Подготовка многих многолетних растений начинается ещё тогда, когда сильных морозов нет. Сокращение дня и понижение температуры меняют работу гормональной системы. Рост побегов прекращается, ткани созревают, у древесных растений формируются зимующие почки, а в клетках происходят физиологические изменения, повышающие морозостойкость.

Это важный принцип: растение не ждёт, пока всё замёрзнет. Если бы подготовка начиналась только в день сильного мороза, времени на перестройку уже не осталось бы.

Как зимуют деревья и кустарники

Лиственные деревья осенью сбрасывают листья. Это уменьшает испарение воды и избавляет крону от нежных органов, плохо приспособленных к зиме. Но ветви выглядят голыми только снаружи. На них уже есть почки — небольшие зачаточные побеги, защищённые плотными чешуями или другими покровами.

В стволе, ветвях и корнях сохраняются запасы углеводов и других веществ. Обмен веществ зимой сильно замедляется. Такое состояние называется покоем. Оно не означает смерть: клетки остаются живыми и после подходящего периода холода могут снова перейти к активному росту.

Почему почки не раскрываются во время первой оттепели

У многих древесных растений внутренний покой устроен так, что одной короткой тёплой недели недостаточно. Почки должны пройти определённый период низких температур, а затем получить подходящее сочетание тепла и длины дня. Такой механизм снижает риск преждевременного роста посреди зимы.

Если растение «проснулось» слишком рано, молодые ткани теряют часть морозостойкости и могут пострадать от возвратного холода. Поэтому глубокий покой — важная защита.

Как клетки становятся устойчивее к морозу

Во время закалки меняется состав клеточного содержимого и работа мембран. В тканях могут увеличиваться концентрации растворимых сахаров и других веществ, которые помогают клеткам сохранять структуру при охлаждении. У многих видов лёд образуется прежде всего вне живых клеток, а сами клетки обезвоживаются контролируемым образом. Некоторые почки и ткани способны некоторое время переохлаждаться, то есть оставаться без образования льда при температуре ниже точки замерзания чистой воды.

Эти процессы сложны и различаются у разных растений. Поэтому неверно говорить, что у всех растений зимой просто «появляется природный антифриз». Морозостойкость складывается из нескольких механизмов.

Почему вечнозелёные растения сохраняют хвою

Сосна, ель и многие другие хвойные не сбрасывают всю хвою одновременно. Иголки узкие, имеют небольшую площадь и плотную восковую поверхность. Устьица, через которые испаряется вода, защищены лучше, чем у тонких широких листьев большинства листопадных деревьев.

Это помогает уменьшить потерю воды зимой. Однако хвойные тоже могут страдать от иссушения, особенно при ярком солнце и ветре, когда корни находятся в промёрзшей почве и не могут быстро восполнить потерю влаги.

Как зимуют травянистые многолетники

У многих травянистых многолетних растений надземные побеги осенью отмирают. Живая часть сохраняется ниже поверхности почвы — в корневищах, луковицах, клубнях, корнях или у основания побега. Почва и снежный покров защищают эти органы от самых резких перепадов температуры.

Как переживают зиму однолетние растения

Однолетнее растение завершает жизненный цикл за один сезон. Осенью взрослое растение может погибнуть, но вид сохраняется благодаря семенам. Семенная кожура защищает зародыш, а обмен веществ внутри семени очень слабый.

Весной, когда появляется подходящая влага и температура, семя прорастает. Поэтому фраза «растение погибло зимой» не всегда означает, что исчез весь вид или даже конкретное поколение: его продолжение уже находится в семенах.

Почему снег может защищать растения

Снег холодный, но рыхлый снежный слой содержит воздух. Он работает как теплоизоляция и уменьшает резкие колебания температуры у поверхности почвы. Под снегом корни, луковицы и низкие побеги часто защищены лучше, чем на открытом месте, где мороз действует прямо на почву.

Однако слишком тяжёлый мокрый снег и ледяная корка способны ломать ветви. Значит, влияние снега бывает разным: для подземных органов он часто полезен как утеплитель, а для кроны тяжёлый снег может стать нагрузкой.

Почему растения не растут всю зиму при коротких оттепелях

Зимний покой регулируется не одной температурой. На него влияют внутреннее состояние растения, продолжительность холодного периода, длина дня и накопленное тепло. Поэтому краткая оттепель обычно не превращает середину зимы в настоящую весну.

Но длительное необычное тепло способно вызвать раннее набухание почек. Если после этого возвращается сильный мороз, молодые ткани могут быть повреждены. Особенно чувствительны растения, которые уже начали выходить из состояния закалки.

Почему разные растения выдерживают разный мороз

Морозостойкость зависит от вида, происхождения растения, возраста тканей и того, успело ли растение нормально пройти осеннюю закалку. Вид, приспособленный к холодному климату, может переживать условия, опасные для теплолюбивого растения. Даже у одного дерева молодые растущие ткани обычно чувствительнее, чем хорошо вызревшие зимующие побеги.

Поэтому нельзя назвать одну температуру, «безопасную для всех растений». В природе каждый вид имеет свой диапазон устойчивости и свой способ переживания неблагоприятного сезона.

Что происходит весной

После того как растение прошло необходимый зимний период и температура устойчиво повышается, покой постепенно заканчивается. Корни активнее поглощают воду, почки набухают, начинается деление клеток. Молодые листья сначала используют запасы, накопленные в многолетних органах, а затем сами включаются в фотосинтез.

У травянистых многолетников рост идёт из подземных почек. У однолетников прорастают семена. Разные растения делают это в разные сроки, потому что у каждого вида свой «набор настроек» на температуру, влагу и освещение.

Пять способов растений пережить зиму

• Перейти в состояние покоя и замедлить обмен веществ.
• Сбросить нежные широкие листья и сохранить защищённые почки.
• Повысить морозостойкость клеток во время осенней закалки.
• Спрятать живые органы под землёй в корневищах, луковицах и клубнях.
• Переждать неблагоприятный сезон в виде устойчивых семян.

Краткий план доклада

1. Почему зимние условия трудны для растений.
2. Как сокращение дня запускает подготовку к зиме.
3. Покой и зимующие почки деревьев.
4. Как клетки приобретают морозостойкость.
5. Как зимуют хвойные и травянистые многолетники.
6. Почему семена помогают однолетним растениям.
7. Как снег защищает почву и что происходит весной.

Вывод

Растения переживают зиму благодаря целой системе приспособлений. Деревья и кустарники переходят в покой, защищают почки и повышают морозостойкость тканей; многие травы сохраняют живые части под землёй; однолетние виды продолжают жизнь в семенах; вечнозелёные уменьшают потерю воды с помощью особого строения листьев или хвои. Эти способы разные, но цель общая — сохранить живые ткани до времени, когда снова появятся тепло, вода и достаточное количество света.