У растения повысилась температура
Если нет термоса, можно проделать этот опыт следующим образом. Положите проросшие семена в воронку емкостью 150—200 миллилитров, нижняя часть которой закрыта ватой для того, чтобы семена не просыпались через отверстие. Вставьте ее в стакан с небольшим количеством щело-
чи, предназначенной для поглощения выделяющегося при дыхании углекислого газа, затем стакан опустите в сосуд и закройте его пробкой с закрепленным в ней термометром. Ртутный шарик должен быть погружен в семена. Опыт показывает, что они имеют более высокую температуру, чем окружающий воздух.
А теперь совершим экскурсию на природу и убедимся, что повышение температуры у растений — не такое уж редкое явление.
Уборка урожая — ответственный этап в сельскохозяйственном производстве. В случае ненастной погоды, наступления ранних холодов приходится убирать зерно повышенной влажности, которое нельзя хранить в кучах. Дело в том, что оно интенсивно дышит, выделяя столько тепла,
что зародыши, перегревшись, отмирают. К сожалению, в ряде мест об этом забывают. В результате на элеваторах происходят его порча и возгорание, взрывы емкостей, предназначенных для хранения.
Влажные семена льна, хлопчатника и подсолнечника при хранении также разогреваются. При этом в них происходят нежелательные биохимические изменения, связанные с образованием свободных жирных кислот, снижающих качество подсолнечного, хлопкового или льняного масла. Сравните магазинное масло и то, что продают на рынке: как правило, рыночное масла, полученное из доброкачественных семян, вкуснее.
Выделение тепла прорастающими семенами может иметь и положительное значение для
них. В природных условиях они обычно прорастают, когда почва еще имеет относительно низкую температуру. Благодаря выделению тепла вокруг семян возникают зоны особого микроклимата, где возможно повышение температуры на несколько градусов.
Сохранению тепла способствует низкая теплопроводность почвы.
Наблюдение за процессом выделения тепла прорастающими семенами риса показало, что наиболее интенсивно оно продуцируется в течение первого часа. По истечении 18 часов этот процесс почти прекращается и снова усиливается лишь к концу вторых суток. Семена раннеспелых сортов выделяют больше тепла, чем позднеспелые.
Но не только прорастающие семена нуждаются в тепле. Во время цветения для успешного протекания оплодотворения необходима достаточно высокая температура. Между тем довольно часто, особенно ночью, температура воздуха значительно понижается. Чтобы создать благоприятные условия, способствующие нормальному оплодотворению, растения начинают более интенсивно дышать, вследствие чего повышается температура мужских и женских органов полового размножения в отличие от органов вегетативной жизни (корни, стебли, листья). Иногда она даже превышает температуру человеческого тела.
Французский натуралист Ламарк более 200 лет назад первым отметил, что температура соцветий или отдельных частей растений семейства аронниковых на 10, 16 и даже 30° выше температуры окружающей среды. Причина — резкая интенсификация дыхательного процесса. Так, например, у белокрыльника, произрастающего по болотам, топким берегам рек, озер и прудов, дыхание цветоноса накануне распускания цветков активизируется в 25—30 раз, вследствие чего всего за несколько часов растение расходует значительное количество углеводов (от 15 до 35 процентов), содержащихся в его тканях.
В этом случае повышение температуры соцветия имеет важное приспособительное значение. Дело в том, что многие представители семейства аронниковых произрастают в болотистых местах, где сравнительно холодно. В этих условиях повышение температуры цветков способствует нормальному протеканию оплодотворения. У аронника итальянского, широко распространенного по всей средиземноморской области, она достигает 40—44 °С, в то время как воздух прогревается всего до 15 °С.
К семейству аронниковых принадлежит очень оригинальное растение — симплокарпус вонючий, произрастающий в Восточной Азии и на востоке Северной Америки. Он встречается на лугах, по берегам рек и ручьев, на заболоченных местах, нередко прямо в воде. В нашей стране симплокарпус обитает на юге Приморья. Ранней весной (в феврале — марте) его яркие соцветия появляются первыми на буром фоне прошлогодней листвы. Соцветие симплокарпуса — початок — окружено мясистым малиново-красным или лиловым покрывалом, напоминающим по форме шлем. Основание покрывала и цветонос погружены в почву. Во время цветения растения листья отсутствуют. Интенсивность и оттенки окраски «шлема» определяются наличием комплекса анто- цианов.
Видовое название растения точно отражает его особенность — во время цветения оно издает отвратительный чесночный запах, резко усиливающийся по мере нагревания цветка. Любопытно, что при колебаниях температуры воздуха от —15 до +15°С симплокарпус способен в течение нескольких недель поддерживать свою температуру, которая на 15—35° выше, вследствие чего растение не страдает даже от морозов. Запасы крахмала, необходимого для интенсивного дыхания, хранятся у симплокарпуса в корнях.
По мере того как цветок виктории — гигантской водя-
ной лилии, произрастающей в реке Амазонке, распускается, он постепенно разогревается, причем разница между температурой внутри него и окружающим воздухом бывает больше 10 °С. Исследователи подметили сразу же выделение тепла, как только стали культивировать растение. Некоторые ученые специально занимались этим вопросом еще в конце прошлого столетия.
Описанное явление — отнюдь не редкость. Оно свойственно не только водным и.болотным растениям. В пасмурную и безветренную погоду на горном лугу температура цветка колокольчика достигает 16,6 °С, тогда как окружающий воздух прогревается
только до 13,2 °С. Неудивительно, что мошкара охотно использует эти цветки в качестве «гостиницы»: здесь тепло и сухо. Это же можно наблюдать у магнолии крупноцветковой.
Американский эколог Ллойд Гольдвассер, изучая растительность джунглей Коста-Рики, обнаружил, что некоторые растения резко повышают свою температуру в сумерки. Накануне освобождения пыльцы уровень температуры в цветках значительно превышает уровень температуры человеческого тела. Это имеет важное значение для опыления: нагретые цветки привлекают к себе насекомых-опылителей, ищущих теплый уголок для ночлега.
Нагреваются, однако, не только цветки, но и другие части растения. Подснежный
рост раноцветущих видов сопровождается интенсивной тратой запасов органических веществ, что приводит к повышению температуры их тела. Именно поэтому проростки сольданеллы, встречающейся в альпийских лесах, и пролески, произрастающей на юге пашей страны, пробиваются сквозь снежный покров. Листья пролески, свернутые в трубочку, зачастую прорастают даже через ледяную корку, а фиолетовые колокольчики сольданеллы проходят через (заледеневший снег).
Высокой интенсивностью дыхания обладакЗт грибы. Измерения показывают, что температура плодовых тел шляпочных грибов выше, чем воздуха и почвы. Так, например, у боровика при температуре окружающего воздуха 13 °С температура ножки составила
14,2—15,6 °С, шляпки — 15,2 — 16,8, а трубчатого слоя, содержащего споры,— 16,7—18,1 °С. Аналогичные данные получены для сринушки (температура почвы 12,20 °С, ножки — 14,8, а шляпки — 16,0 °С) и мухомора (температура почвы 13 °С, ножки — 14,2, а шляпки — 15,2 °С).
Растения-паразиты нередко обладают более высокой температурой, чем окружающая воздушная среда.
Следует также отметить, что температура больного растения, как и человека, выше, чем у здорового. Заражение растения возбудителем болезни всегда сопровождается усилением интенсивности дыхания независимо от того, устойчиво оно к инфекции или нет. Реакция эта универсальна. Детальные исследования позволили установить, что вспышка дыхания, наблюдающаяся при поражении патогеном, длится тем меньше, чем ниже устойчивость «больного». Вслед за вспышкой дыхания у растений восприимчивых сортов оно ослабляется и может даже прекратиться, а у устойчивых интенсивность его при поражении длительное время остается выше исходной.
Аналогичная картина имеет место при опухолеобразова- нии. Известно, что опухоли человека и животных обладают более высокой температурой по сравнению с соседними нормальными тканями. Это свойство было использовано для разработки диагностических аппаратов, призванных обнаруживать новообразования в организме.
Изучение растительных опухолей позволило выявить ту же закономерность. Температура так называемых корончатых галлов, образованных агробактерией на стеблях хризантемы и герани, а также раковых наростов картофеля оказалась несколько выше, чем у нормальных тканей. Это связано с тем, что опухоли как животного, так и растительного происхождения обладают способностью очень интенсивно использовать органические вещества. Как правило, в новообразованиях нарушается нормальный ход окислительных процессов. Вместо дыхания в опухолях человека и животных начинает преобладать молочнокислое брожение, а у растений — спиртовое. Мы уже знаем, что в процессе брожения при использовании одного и того же количества сахара образуется значительно меньше АТФ, чем при дыхании. В связи с этим опухолевые клетки для удовлетворения своих энергетических потребностей начинают перерабатывать значительное количество органических веществ. Но чем больше перерабатывается сахара, тем интенсивнее выделяется тепло. Вот почему при разрастании тканей в виде опухолей их температура обычно повышается.
Приведенные примеры говорят о том, «то в растительном мире повышение температуры — довольно распространенное явление.