Юрий Фролов - Когда холодно даже деревьям

Юрий Фролов, биолог.

Трескучие морозы - откуда такое выражение? В суровый мороз, стоя в тихом лесу, иногда можно услышать то тут, то там громкий треск, словно выстрел. Это лопаются стволы деревьев. В сильно промерзшем наружном слое ствола образовался лед, а он, занимая больше места, чем влага, своим давлением распирает кору, и она трескается. Длинная продольная трещина ствола весной зарастет, но след останется.

Примерно до середины XIX века ботаники считали, что и внутри клеток растений при температуре ниже нуля происходит нечто подобное: протоплазма замерзает и рвет клетки. Однако дальнейшие исследования, особенно когда к ним присоединились биохимики и физиологи растений, показали, что все значительно сложнее.

После первых заморозков листопадные растения начинают активно сбрасывать листву, защищаясь от «зимней засухи».

Осенью при понижении температуры растения начинают готовиться к зиме (еще одним сигналом служит сокращение светового дня). В клетках вырабатываются «антифризы» - вещества, понижающие температуру замерзания. Это в основном разные сахара, получающиеся из запасов крахмала. Появляются особые варианты ферментов, способные работать даже при отрицательных температурах (зимой жизнь растений замирает, но не прекращается, идут некоторые биохимические реакции). Жировые вещества, из которых состоят мембраны клеток, заменяются более легкоплавкими, которые остаются эластичными и при низкой температуре. Синтезируются специальные белки, связывающие воду и не дающие ей замерзать (весной, с потеплением, эти белки будут разобраны на детали - аминокислоты и использованы в обмене веществ).

И все же в промежутках между клетками образуется лед. Его кристаллы сдавливают клетки и вытягивают из протоплазмы воду; возникает явление, называемое «зимней засухой». Листопад - одна из мер защиты от этой засухи, ведь листья сильно испаряют влагу.

В природе распространены особые бактерии, умеющие вызывать образование крупных кристаллов льда в охлажденной воде (см. «Наука и жизнь» № 11, 2010 г., с. 89). Лед рвет клетки, а бактерии питаются их остатками, поражая растения, даже подготовившиеся к зиме.

Еще одно опасное для растений явление - образование на ветвях и листьях ледяной корки. Это бывает либо поздней осенью, когда пройдет ледяной дождь, либо весной, если после оттепели ударит мороз. Ледяная корка не пропускает кислород, а ведь растению надо дышать. Кроме того, лед, в отличие от снега, хорошо пропускает тепло, и оно уходит из растения. Чем больше листьев покроет ледяная корка, тем опаснее повреждения. Если все листья вмерзли в лед, то может быть губительной даже температура в минус три градуса.

Устойчивость растений к холоду меняется на протяжении года. Весной все «антиморозные» меры отменяются, потому весенние заморозки гораздо опаснее для флоры, чем зимние морозы. Так, ветви яблони, зимой выдерживающие мороз до минус тридцати-сорока градусов, в мае погибнут при ночном заморозке до минус трех-четырех градусов.

Разумеется, морозостойкость различна у разных видов флоры. Так, озимые злаки, особенно сорта, выведенные специально для севера, выносят сибирские морозы. Почки деревьев в Якутии выдерживают и минус 60. Плети огурца отмирают, если более нескольких часов температура держится на уровне плюс трех-пяти градусов. А дерево какао гибнет при плюс восьми.

«Наука и жизнь» № 1, 2011.