Co se stane, když je v listech rostlin nedostatek vody?

Sucho. Při tomto slovu se okamžitě vybaví představa zažloutlé trávy, uschlých listů na stromech, spadaných neotevřených květin. Sucho je extrémním případem nedostatku vody, univerzálního elixíru života na naší planetě. Nedostatek vody škodí všem živým tvorům a zvláště rostlinám, které nejsou schopny migrovat při hledání zdrojů vláhy. Při nedostatku vody v půdě začnou rostliny vadnout – listy povadnou a letargické, fyziologické procesy se zpomalí, růst a vývoj jsou pozastaveny. Pokud půda zůstane suchá, mohou být následky dlouhodobého nedostatku vody pro rostlinný organismus katastrofální. Listy žloutnou a odumírají, pupeny a vaječníky opadávají, růst se zastaví a poté nastává úplná smrt. Při nedostatku vody nad 5 % se objevují první známky vadnutí, při nedostatku vody nad 30 % je to pro většinu rostlinných druhů smrtelné.

Rostlinný organismus se skládá ze 70-90% vody, v závislosti na druhu, a pokud je nasycení vodou úplné, nazývá se tento stav turgor – pletiva vypadají elasticky, šťavnatě, barva olistění je jasná. Stav turgoru je nezbytný pro normální průběh fyziologických a metabolických procesů v tkáních. Ztráta turgoru v důsledku nedostatečného nasycení tkání vodou vede ke zvýšení viskozity cytoplazmy buněk, buňky ztrácejí svůj tvar, proto listy a stonky klesají, kroutí se a deformují. Průduchy na spodní straně listu se uzavřou, čímž se zabrání odpařování kapaliny, což narušuje vstřebávání oxidu uhličitého, který je životně důležitý pro fotosyntézu. Zhoršuje se také chlazení povrchu plechu. Dočasná ztráta turgoru během horkých poledních hodin je normálním jevem i při optimální vlhkosti půdy, jde jen o to, že zelené části rostlin v poledne vypařují více vlhkosti, než je kořenový systém schopen vytáhnout z kořenové vrstvy. Pokud bude v půdě dostatek vody k obnovení turgoru během chladných nočních hodin, nevzniknou žádné vážné následky. Při nedostatku půdní vláhy je nutné ji doplnit, k čemuž se provádějí závlahová opatření.

Okrasné kvetoucí rostliny, ovocné a zeleninové plodiny a trávníkové trávy jsou obzvláště citlivé na nedostatek vody v půdě, a to kvůli vysoké zátěži v podobě pravidelného sekání a sešlapávání.

Kvetoucí rostliny reagují na nedostatek vláhy zhoršením vzhledu, opadáním poupat a změnou barvy květů – barva se stává bledší a matnější. Dekorativní plodiny oslabené suchem se stávají kořistí škůdců, zejména svilušek a molic. V tomto případě může vzhled utrpět natolik, že rostlina zcela ztratí svůj dekorativní efekt. Mnozí viděli příklady viol, které zežloutly a byly napadeny sviluškami, a uschlé petúnie v květináčích a vázách podél cest.

Ovocné a zeleninové plodiny ostře reagují na nedostatek vody shozením ovaru, zhoršením chuti a nezávadnosti ovoce a trháním plodů. Nejnepříjemnější je, že následky sucha ovlivní i úrodu v příštím roce – poupata ovocných stromů jsou naskládána předem, a pokud strom v létě trpí nedostatkem vláhy, nečekejte dobré kvetení příští jaro.

Trávníkové trávy jsou biologicky odolnější vůči nedostatku vláhy, ale často jí trpí kvůli vysoké zátěži, jako je pravidelné sekání a sešlapávání. Trávníky proto patří mezi oblasti s nejvyšší prioritou, které vyžadují zavlažování. Je málo vody – a před vašima očima se krásný zelený trávník může změnit v nedbalé pole pokryté nažloutlými skvrnami a při vážném nedostatku vláhy trávový porost řídne, listy hnědnou a usychají a lysí místy se tvoří skvrny. Obnovit takový trávník je velmi obtížné.

Ucelená, dobře vyvinutá rostlina, která nepostrádá živiny a vláhu, snadno odolává nepřízni počasí, je méně napadána chorobami a škůdci, potlačuje plevel. Nejčastěji srážky nestačí k zajištění 100% potřeby vlhkosti rostliny, takže jediným východiskem může být instalace zavlažovacího systému, zejména proto, že moderní technologie umožňují regulovat objem dodávané vody s vysokou přesností, aniž by došlo k vytvoření opačné nebezpečí nadměrné vlhkosti půdy. Vysoká přesnost také umožňuje šetřit závlahovou vodou. Pomocí zavlažovacích systémů můžete dodávat vodu přímo do kořenového systému rostliny, což je velmi důležité pro plodiny, které špatně snášejí zálivku listů.

Nedostatek vody v rostlinných tkáních vzniká v důsledku nadměrné spotřeby vody pro transpiraci před vstupem z půdy. To je často pozorováno za horkého slunečného počasí ke středu dne. Zároveň se obsah vody v listech sníží o 25-28% oproti ránu, rostliny ztrácejí turgor a vadnou. V důsledku toho také klesá vodní potenciál listů, což aktivuje proudění vody z půdy do rostliny.

Existují dva typy vadnutí: dočasné a hluboké. Důvod dočasné vadnutí rostliny obvykle zažívají atmosférické sucho, kdy za přítomnosti dostupné vody v půdě nestihne vstoupit do rostliny a kompenzovat její spotřebu. Při dočasném vadnutí se ve večerních a nočních hodinách obnovuje turgor listů. Dočasné vadnutí snižuje produktivitu rostlin, protože průduchy se při ztrátě turgoru uzavřou

a fotosyntéza se prudce zpomaluje. Bylo pozorováno, jak poznamenal A. G. Lorch, že rostliny jsou „prostoje“ při hromadění plodin.

Hluboké vadnutí Smrt rostlin nastává, když v půdě není pro kořeny prakticky žádná voda. Částečné a při déletrvajícím suchu dochází k celkovému vysychání až úhynu rostlinného organismu. Charakteristickým znakem přetrvávajícího nedostatku vody je její přetrvávání v tkáních ráno. Dočasné a dokonce hluboké vadnutí lze považovat za jeden ze způsobů, jak chránit rostlinu před smrtelnou dehydratací, umožňující po určitou dobu zadržet vodu nezbytnou k udržení životaschopnosti rostliny. K vadnutí může dojít při různé ztrátě vody rostlinami: u stínomilných rostlin – 3-5%, u odolnějších rostlin – s vodním deficitem 20 až 30%.

Nedostatek vody a vadnutí ovlivňují fyziologickou aktivitu rostliny v různé míře v závislosti na délce dehydratace a typu rostliny. Důsledky nedostatku vody během sucha jsou rozmanité. V buňkách se snižuje obsah volné vody, zvyšuje se koncentrace vakuolární šťávy a snižuje se pH, což ovlivňuje hydrataci cytoplazmatických proteinů a aktivitu enzymů. Mění se stupeň disperze a adsorpční kapacita cytoplazmy a její viskozita. Prudce se zvyšuje propustnost membrán a uvolňování iontů z buněk, včetně listů a kořenů (exoosmóza); tyto buňky ztrácejí schopnost absorbovat živiny.

Při déletrvajícím vadnutí se snižuje aktivita enzymů, které katalyzují procesy syntézy, a zvyšuje se aktivita enzymů, které katalyzují hydrolytické procesy, zejména rozklad (proteolýza) bílkovin na aminokyseliny a dále na amoniak, polysacharidy (škrob na cukry atd.). ), stejně jako další biopolymery. Mnoho vytvořených produktů, které se hromadí, otravuje tělo rostliny. Přístroj pro syntézu bílkovin je narušen. S narůstajícím nedostatkem vody a dlouhotrvajícím suchem je narušen metabolismus nukleových kyselin, je pozastavena syntéza a zesiluje se rozpad DNA. V listech se snižuje syntéza a zvyšuje se rozpad všech typů RNA, polysomy se rozpadají na ribozomy a podjednotky. Zastavení mitózy a zvýšené odbourávání bílkovin s progresivní dehydratací vedou ke smrti rostliny.

Ochrannou roli samozřejmě hrají i změny, ke kterým dochází do určité fáze za podmínek dehydratace, což vede ke zvýšení koncentrace buněčné mízy, snížení osmotického potenciálu a následně ke zvýšení schopnosti zadržovat vodu. rostlina. S nedostatkem vláhy klesá celková fotosyntéza, což je především důsledek nedostatku CO2 v listech; poruchy v syntéze a rozpadu chlorofylů a jiných fotosyntetických pigmentů; rozpojení transportu elektronů a fotofosforylace; narušení normálního průběhu fotochemických reakcí a enzymatických reakcí

tvorba CO2; poruchy ve struktuře chloroplastů; zpoždění odtoku asimilátů z listů. Podle V.A Brillianta (1925) snížení obsahu vody v listech cukrové řepy o 3-4 % vede k poklesu fotosyntézy o 76 %.

S narůstající dehydratací u rostlin neodolných vůči suchu v prvním období vadnutí se intenzita dýchání, možná vlivem velkého množství jednoduchých produktů (hexóz) hydrolýzy polysacharidů, hlavně škrobu, postupně snižuje. Energie uvolněná při dýchání se však neakumuluje v ATP, ale odvádí se ve formě tepla (dýchání naprázdno). Když jsou rostliny vystaveny vysokým teplotám (45 °C) a suchému větru, dochází k hlubokým strukturálním změnám v mitochondriích a k poškození nebo inhibici enzymů mechanismu fosforylace. To vše naznačuje porušení energetického metabolismu rostlin. V kořenech a míze se zvyšuje obsah amidů. V důsledku toho je růst rostliny, zejména listů a stonků, inhibován a výnos je snížen. U rostlin odolnějších vůči suchu jsou všechny tyto změny méně výrazné.

Z fyziologických procesů je na nedostatek vláhy nejcitlivější proces růstu, jehož rychlost se vzrůstajícím nedostatkem vláhy klesá mnohem dříve než fotosyntéza a dýchání. Růstové procesy jsou zpožděny i po obnovení dodávky vody. Při postupné dehydrataci je pozorována určitá posloupnost vlivu sucha na jednotlivé části rostliny.

Pokud se na začátku sucha zpomalí růst výhonů a listů, pak se růst kořenů dokonce zrychlí a zmenší se až při delším nedostatku vody v půdě. Mladé horní listy stonku přitom čerpají vodu ze starších spodních a také z plodných prvků a kořenového systému. Kořeny vysokého řádu a kořenové vlásky odumírají a procesy suberizace a suberinizace se zintenzivňují. To vše vede ke snížení vstřebávání vody z půdy kořeny. Po delším vadnutí se rostliny pomalu zotavují a jejich funkce nejsou plně obnoveny. Dlouhé vadnutí během sucha vede k prudkému poklesu výnosů plodin nebo dokonce k jejich úhynu. Při náhlém a silném stresu všech meteorologických faktorů může rostlina rychle uhynout v důsledku vyschnutí (záchvat) nebo vysokých teplot (pojistka). Odolnost různých rostlinných orgánů vůči suchu není stejná. Mladé rostoucí listy si tak vlivem přílivu asimilátů zachovávají schopnost syntézy déle a jsou relativně stabilnější než listy dorostlé nebo staré, které za sucha především vadnou.

V podmínkách déletrvajícího sucha může dojít k odtoku vody a látek do mladých listů i z generativních orgánů.

Sucho v raných obdobích vývoje vede ke smrti květinových primordií, jejich sterilitě (bílé ucho) a v pozdějších obdobích k tvorbě drobných zrn (zachycení). V tomto případě bude záchyt pravděpodobnější, pokud je povrch listu na začátku sucha dobře vyvinutý. Když se tedy vlhké jaro a brzké léto spojí s velmi suchou druhou polovinou (nebo i jednotlivými silnými suchými větry), hrozí nebezpečí snížení výnosu s největší pravděpodobností.