Главный секрет — в удивительных физиолого-биохимических процессах, происходящих в растительном организме, которые помогают растениям за определенное время подготовиться к зиме. За длительное время эволюции они сумели выработать особые способы адаптации к экстремальным условиям среды. Так, перестают действовать фитогормоны-стимуляторы, а вступают в действие другие фитогормоны — ингибиторы, тормозящие все процессы, особенно ростовые, и растение начинает готовиться к периоду покоя.
Сложные процессы происходят на уровне самих растительных клеток. Изучение ультраструктурных изменений, происходящих в них при действии низких температур, позволило обнаружить рост размеров хлоропластов и модификацию формы митохондрий (энергетических станций клеток). Структурные перестройки также происходят в клеточных мембранах растений под воздействием отрицательных температур. Цитоплазма (внутриклеточная жидкость) к началу зимы значительно увеличивается в объеме и покрывается по поверхности липоидами (жиросодержащими структурами), что делает ее малопроницаемой для воды. В ней образуется множество зерен крахмала. Когда температура воздуха плавно переходит к отрицательным значениям, происходит расщепление крахмала на сахара и цитоплазма клетки становится для нее своеобразным антифризом, — таков механизм «закаливания». Вода может замерзнуть в межклеточных проводящих сосудах, но это не сказывается на живых клетках.
С другой стороны, растениям необходимо сохранять влагу. Кора, в особенности грубая и толстая, как у взрослых деревьев, прекрасно этому способствует. Деревья и кустарники сбрасывают листву, на поддержание которой нужно много влаги, да и фотосинтез, происходящий в листьях, тоже требует затрат. Хвойные растения зимуют еще легче. Иголки (хвоя) состоят преимущественно из незамерзающих эфирных масел, а сверху покрыты воском. Таким образом, небольшое количество влаги в иголках не может испариться из-под этого слоя. Многолетние травы, хотя ничего не сбрасывают, тоже не вымерзают — их корни скрыты под снегом. Верхняя часть при этом, конечно же, отмирает.
Интересно, но именно холодный снег помогает растениям пережить морозы, ведь он создает хороший теплоизолирующий слой, благодаря которому растения зимуют.
Обратим наш мысленный взор еще глубже, в почву. Конечно, со временем земля всё более остывает, но температура не опускается до слишком низкой, растения зимуют без особого дискомфорта (при наличии снега). Более того, изменения в температуре, как в земле, так и на воздухе, происходят постепенно. У растений есть достаточно времени, чтобы адаптироваться к новым, более суровым условиям.
Материал был подготовлен сотрудницей ИБПК СО РАН Екатериной Максимовной Евсеевой для телеграм-канала «Биология Якутии» и использован с разрешения автора
Фото предоставлено спикером, Екатерины Пустоляковой
