С температурным фактором связан как весь период вегетации растений, так и период их перезимовки.
Для того чтобы понять, какое место в жизни растений занимает температурный фактор, рассмотрим на примере однолетних овощных растений, таких, как томат, огурец, картофель и др., их реакцию на изменение дозы температурного фактора по схеме, описанной выше.
Исходя из общей схемы реакции растений на изменение доз факторов жизни, легко составить схему зон влияния температурного фактора применительно к однолетним растениям или к двулетним первого года жизни.
Неравнозначное влияние температуры в различных зонах термического жизненного диапазона на рост растения в первый год жизни
Температурная шкала жизни растений делится на семь термических зон. Зона 1 — зона активной вегетации. В этой зоне при обеспечении другими факторами жизни растения более полно реализуют свой генетический потенциал, вегетационный период у них остается стабильным, продуктивность высокой, но устойчивость к неблагоприятным экстремальным температурам самая низкая. Зоны 2 к 3 — зоны высоких и низких адаптационных (закалочных) температур. В зонах адаптации у растений резко тормозится, а затем и прекращается рост, наступают видимые отклонения в физиологических процессах, вырабатывается устойчивость к воздействию неблагоприятных и экстремальных температур. В пределах зон адаптации растения остаются живыми, неповрежденными, происходящие в них физиолого-биохимические изменения (замена одних белков другими, накопление сахаров и др.), обратимы. При возвращении в зону активной вегетации растения утрачивают устойчивость к экстремальным температурам, обмен веществ приобретает прежний характер и вегетация продолжается. Следует отметить, что если растения вновь возвращаются в зону адаптации, их устойчивость к неблагоприятным и экстремальным температурам наступает быстрее, чем в первый раз.
Зоны 4 и 5 — зоны повреждения. В этих зонах при дальнейшем понижении или повышении температуры у растений наступает новое качественное состояние: начинают разрушаться структуры клеток. Разрушение идет сначала в отдельных клетках, затем в отдельных тканях и органах. Такие органы, как цветки, повреждаются первыми. При этом вегетативные органы (лист, стебель и корень) могут еще сохраниться, так как их повреждение (гибель) наступает при более низких или высоких температурах.
При возвращении в зону активной вегетации часть сильно поврежденных растений гибнет. Если повреждения невелики, то в результате регенерации поврежденные части растений восстанавливаются и вегетация продолжается.
Необходимо отметить следующее: если растения только повреждены, а не убиты, и если растения после зоны повреждения попадают в зону адаптации и находятся в ней определенное время, а уж затем попадают в зону активной вегетации, то последствия повреждения будут меньшими.
Зоны 6 и 7 — летальные зоны, или зоны гибели растений от низких или высоких температур.
Границей между термическими зонами активной вегетации и адаптации следует считать момент резкого торможения ростовых процессов, а границей между зоной адаптации и зоной повреждения (как при низких, так и при высоких температурах) служит появление признаков разрушения структур клеток, момент наступления необратимых изменений.
Садоводу-любителю следует знать, что если перед заморозком растения холодостойких культур (картофель, капуста, морковь, свекла и др.) не менее суток находятся в условиях низких адаптационных температур (ниже 10 °С), то в этом случае повреждения возможны при температуре —6…—7 °С. Если же заморозок наступает внезапно, а ему предшествуют температуры не ниже 10 °С, то такие же повреждения наблюдаются уже при температуре —4…—5 °С. В естественных условиях, особенно в условиях континентального климата, при значительных перепадах температуры между днем и ночью растения за одни сутки могут находиться при температуре зоны адаптации (ночью) и при температуре зоны активной вегетации (днем). Это способствует закаливанию растений, их устойчивость к заморозкам повышается.
В природе существует очень важная экологическая приспособляемость растений к условиям произрастания на холодных почвах. Такие условия у нас в стране характерны для территории севернее 60-й параллели. Почти половина площади этой территории приходится на районы с многолетней мерзлотой, где тепловые ресурсы крайне ограничены. Почвы в этих районах постоянно холодные, температура воздуха выше температуры почвы. Здесь растения, по образному выражению русского естествоиспытателя А. Ф. Миддендорфа, находятся между печкой и ледником. При этом в самом поверхностном слое температура почвы значительно выше, чем в нижележащих слоях, переходящих в мерзлоту. Установлено, что растения могут нормально развиваться (заглублять корни, поглощать воду и усваивать минеральные вещества) при низких температурах почвы при условии, если самая верхняя часть корней, расположенных у поверхности почвы, хотя бы в течение нескольких часов в сутки (5—6 ч) прогревается до температуры зоны активной вегетации (активного роста) — около 15 °С. Эту закономерность садоводу-любителю необходимо учитывать при возделывании растений на участке, расположенном на постоянно или временно холодных почвах, например, на осушенных торфяниках, в пониженных местах, на северных склонах (в любом регионе страны, а не только в районе многолетней мерзлоты).
У растений температура всех органов определяется в основном температурой среды обитания, т. е. почвы и воздуха. Но у растений имеются механизмы, отчасти регулирующие температуру их органов. Так, благодаря транспирации (испарению воды растением) температура листьев в жаркие часы дня снижается и тем самым предотвращается их перегрев, а благодаря дыханию температура отдельных органов растений (например, цветков) может быть выше окружающей. И все же, как правило, температура корней, листьев, стеблей и цветков изменяется почти синхронно с изменением температуры воздуха и почвы, лишь немного запаздывая.
Известно, что температура почвы и воздуха не одинакова. Различия между температурой почвы и воздуха наблюдаются в разное время года, а также в течение суток. В утренние часы и в первую половину дня температура почвы обычно ниже температуры воздуха, а вечером и ночью, наоборот, она выше температуры воздуха.
И последнее, о чем хотелось бы сказать, характеризуя реакцию растений на температуру. Растения умеренного и холодного поясов, к которым относится рассматриваемая территория, имеют бесчисленные механизмы приспособления к воздействию неблагоприятных и экстремальных температур в холодное время года. Многолетние травянистые растения (ревень, щавель, спаржа и др.) утрачивают свои надземные органы, предварительно создав запас питательных веществ в подземных органах — корневищах, клубнях и др. В таком виде они зимуют, переносят переувлажнение и промерзание почвы. Весной у этих растений возобновляется рост за счет запасов питательных веществ. Со сходом снежного покрова начинается вегетация — растут корни, образуются листья, стебли. Растения цветут, плодоносят и вновь накапливают запас питательных веществ для использования в период вегетации в следующем году.