Температурата е един от основните фактори, които влияят на физиологичните процеси в растенията. Влиянието му може да се усети от покълването до производството на плодове. По този начин повишаващите се температури, могат да окажат дълбоко въздействие върху културите и тяхната производителност. Колкото до промените свързани с изменението на климата, то със сигурност може да бъдат наблюдавани с устойчиво темпо.
Това задава някои въпроси, които се изследват от учени чрез използването на преносими прецизни инструменти в тази област, с цел прогностичност и полезни земеделски стратегии.
Значението на температурата за растенията.
Температурата контролира физиологичните процеси на растенията като фотосинтеза, дишане, транспирация, транспорт на вода и хранителни вещества и биохимични пътища. Температурата може да активира и да повлияе на всички етапи на растението от покълването, растежа до размножаването. Диапазона на идеална температура зависи от видовете и разновидностите на растението и може да варира в различните етапи.
Температурата определя къде и кога растат растенията. Следователно те влияят върху географското разпространение на растенията и сезона на появата им.
Нощните и дневните температури, разбира се, ще бъдат засегнати в резултат на изменението на климата. Очакванията са температурите да се повишават повече през нощта, отколкото през деня.
Някои растителни процеси са специфични за времето и се случват или през деня при наличие на светлина, или по-късно през нощта, кокато температурата е по-ниска и няма слънчева светлина. Следователно химическият състав на растенията ще бъде различен в зависимост от климатичните характеристики на деня. Колкото до нощта – има висока и ниска нощна температура, тъй като земята се охлажда при липса на слънчева радиация.
*Например, фотосинтезата фиксира въглерода през деня, за да произведе листен аденозин трифосфат и прости захари. След това захарите се превръщат в нишесте. През нощта нишестето се превръща в захароза, изпраща се във флоема и се транспортира до други части на растението. Продуктите и страничните продукти само от този един цикъл ще бъдат използвани в различни биохимични реакции в самите растения.
Това е причината времето, когато температурата варира, да има дълбоко въздействие върху основните физиологични процеси на растенията.
По-високата температура може да подобри растежа, но не и състава на етеричните масла в маслодайните култури например.
Ароматните растения дължат своите ползи за здравето и следователно икономическата си стойност на биохимикалите, произведени от тях.
Ефектът от повишената температура е тестван в ароматното растение Salvia sclarea, заедно с този от по-високата концентрация на въглероден диоксид. Учените си поставили за цел да видят как растежът, съдържанието на етерично масло и съставът ще бъдат засегнати от изменение в температурите:
Експериментът е проведен в Хималаите в Индия.
Температурите са били повишени с 2.5 до 3 градуса C над околната среда и въглероден диоксид. Измерените параметри на растежа са броят на листата на растение, височината им и листната площ на растението. Изследвани са също параметрите на добива на натрупване на биомаса и състава на етерично масло.
За измерване на площта на листата учените са използвали ръчен лазерен измервател на площта на листата. Това е малко ръчно устройство, което използва лазерен скенер за измерване на дължината, ширината, площта, периметъра на листата, коефициента на формата, аспектното съотношение и броя на празнините. Има вграден GPS, който може бързо да идентифицира растения и листа за бъдещи измервания. Данните се събират в карта, която може да се прехвърли на компютър. Целият процес на измерване на лист се извършва за секунди.
Измерванията са неразрушителни, така че листата не трябва да се късат и могат да се измерват няколко пъти по време на растежа на растенията и могат да бъдат включени в изчисляването на дължината, ширината, площта, периметъра. Това прави експеримента много по-прецизен.
След една година се установява, че по-високите температури подобряват растежа на растенията. Регистрирани са 58% повече листа по насажденията, а самите листа са с 64,9% по-големи. Производството на биомаса също е отбелязало ръст със 162,4% повече. Някои компоненти на етеричното масло се увеличават, като линалилацетат, но виолаксантинът и неоксантинът намаляват поради по-високите температури.
По-високите нива на въглероден диоксид намаляват броя на листата и площта на растенията, а увеличението на биомасата е само леко. Съдържанието на глутатион също се увеличава поради повече въглероден диоксид.
Следователно, въпреки че растежът на растенията и добивът се увеличават, съставът на етеричното масло се променя, както поради по-високите температури, така и поради измененията на нивата на въглероден диоксид.
Физиологичните процеси, характерни за през нощта, също са сериозно засегнати от високите нощни температури, а това сериозно възпрепятства производството на цвят.
Експеримент с Памукови насаждения.
Тъй като нощните температури ще бъдат повлияни в бъдеще повече от дневните е направено специализирано проучване, което се фокусира върху ефектите на нощните температури върху репродуктивния стадий на памука.
Растенията се отглеждат в камери за растеж, така че дневните температури се поддържат средни, а нощните температури се повишават до близки до дневните за седем дни.
Фотосинтезата е измерена с помощта на ръчната система за фотосинтеза.
Това устройство е прикрепено към листна камера, която се произвежда в десет различни размера, за да се адаптира според различни видове. Уредът измерва обмена на газ, който се случва в листата, така че освен фотосинтезата, той може да измерва много физиологични процеси като дишане, транспирация и проводимост на устицата. Може също да измерва PAR, флуоресценция на хлорофил и вътрешен въглероден диоксид. Има възможност за регулиране на температурата, интензитета на светлината, въглероден диоксид и водата с помощта на модули. Инструментът е предназначен за извършване на неразрушителен анализ на полето.
Резултатите от експеримента са смесени:
Ефектът от по-високите температури може да предизвика смесени реакции от страна на растенията. Въпреки че вегетативните параметри и биомасата се увеличават, биохимичните процеси обикновено се повлияват отрицателно. В резултат на това това често се отразява неблагоприятно върху качеството и количеството на добива. Растенията трябва да се справят със стреса, причинен от повишените температури, както показва проучването върху памука, дори тяхната естествена защита срещу стрес може да бъде компрометирана от топлината.
Изследователите са категорични, че при отглеждането на култури в бъдещето, основен приоритет ще са тези, които са по-устойчиви на високи температири. По-устойчивите на топлина сортове ще трябва да бъдат избрани за бъдещо земеделие, както и да бъдат допълнително подкрепяни в устойчивите си реакции.
Моника Господинова
