Водный дефицит и его влияние на физиологические процессы в растениях

Под водным дефицитом понимается количество влаги, необходимое для полного насыщения листа. Водный дефицит возникает в результате интенсивной потери воды растением, не восполняемой поглощением её из почвы. При наступлении засушливой погоды наблюдается остаточный водный дефицит, при котором растение за ночь не может восполнить недостаток воды. Водный дефицит, особенно остаточный, вызывает ряд физиолого-биохимических изменений в растении.

Нарастание водного дефицита влияет практически на все физиологические процессы: ферментативную активность, фотосинтез, дыхание, нуклеиновый обмен, рост и развитие и др.

Влияние водного дефицита на ферментативную активность. В результате нарушения гидратных оболочек меняется конфигурация белков-ферментов и, как следствие, их активность. Резко падает активность ферментов, катализирующих процессы синтеза; возрастает активность ферментов, катализирующих процессы распада; усиливается ферментативный распад сложных соединений, таких как полимерные формы углеводов, белки.

Влияние водного дефицита на фотосинтез. При обезвоживании устьица закрываются, снижается поступление СО₂ в лист, интенсивность фотосинтеза падает. Нарушается структура хлоропластов, конформация ферментов, участвующих в фотосинтезе. Нарушается процесс фотосинтетического фосфорилирования, уменьшается образование АТФ. Тормозится отток продуктов фотосинтеза из листьев в другие органы.

Влияние водного дефицита на дыхание. Интенсивность дыхания в первый период завядания возрастает, так как в результате усиления распада крахмала возрастает количество сахаров. Сахара в основном накапливаются в листьях, так как отток ассимилянтов резко тормозится. Энергия, выделяющаяся в процессе дыхания, не аккумулируется в АТФ, а в основном выделяется в виде тепла и не может быть использована растением.

Влияние водного дефицита на нуклеиновый обмен. При возрастании водного дефицита усиливается распад РНК. Возрастает активность рибонуклеаз, приостанавливается синтез ДНК.

Влияние водного дефицита на процесс роста. При недостатке влаги рост приостанавливается, поскольку: 1) уменьшение содержания воды прекращает редупликацию ДНК. Деление клеток прекращается; 2) резко тормозится рост растяжением, идущий за счет усиленного поступления воды; 3) при недостатке воды увеличивается активность ингибиторов роста (АБК, этилен).

Наступающее в результате завядания снижение продуктивности растения обусловлено нарушением протекающих в нем процессов обмена веществ. Обезвоживание изменяет свойственный организму ход процессов новообразования органических веществ, подавляет эти процессы. В результате потери клетками воды коренным образом нарушается порядок переработки синтезируемых растением веществ, порядок их включения в общую систему процессов обмена. Отдельные органы растения страдают от водного дефицита не в одинаковой степени и в определенной последовательности. Молодые листья оттягивают воду от более старых, а также от корневой системы, отмирают корневые волоски, усиливаются процессы опробковения корней, происходит сокращение зоны, участвующей в поглощении воды, снижение проницаемости клеток корня для воды.