Меню сайта Рубрики

Дыхание семян при прорастании

 

Процесс набухания семян сопровождается резким повышением интенсивности дыхания, но с некоторыми периодами затухания, что связано с перестройкой биохимических процессов.

Опыты В. Джеймса и А. Джеймса характеризуют общую картину изменения дыхания при прорастании. Они изучали выделение СО2 семенами ячменя, прорастающими в темноте при 21°С, и установили следующие 5 фаз в зависимости от содержания питательных веществ:

I фаза – идет поглощение воды, быстро развивается зародыш и используются запасные питательные вещества, отложенные в зародыше. Интенсивность дыхания постепенно нарастает. Продолжительность фазы 2 дня;

II фаза – мобилизуются углеводы эндосперма, интенсивность дыхания усиливается и на седьмой день достигает максимума;

III фаза – запасы эндосперма истощаются – интенсивность дыхания замедляется. Фаза продолжается до 12-го дня;

IV фаза – в обмен включаются другие вещества (белки и пр.). Интенсивность дыхания постепенно падает к концу фазы;

V фаза – проростки отмирают, развивается сапрофитная микрофлора. В дыхании замечается слабый подъем.

Ученый Лич на пяти сортах пшеницы при определении дыхания каждого зерна в отдельности установил 3 фазы в процессе набухания и прорастания.

Начальная фаза начинается с момента соприкосновения семян с водой и продолжается около 10 часов. При этом наблюдается медленный подъем интенсивности дыхания.

Средняя фаза продолжается от 10 до 30 часов, интенсивность дыхания нарастает, а в конце периода наблюдается ее падение.

Заключительная фаза – идет процесс прорастания и подъем интенсивности дыхания.

Исследования показали, что при прорастании семян, богатых углеводами, дыхательный коэффициент (ДК) близок к единице. Низкий ДК наблюдается при прорастании семян масличных культур, ибо при этом окисляются жирные кислоты и жиры превращаются в сахар, для чего требуется значительное количество кислорода. Это подтверждается также тем, что по мере того, как содержание жира в семени уменьшается, происходит увеличение сахаров.

На начальных фазах прорастания у масличных семян ДК около 1, так как в это время расходуются углеводы, содержащиеся в зародыше, но через 1–2 дня ДК падает до 0,3–0,4, что связано с распадом жиров до углеводов. После появления сахаров ДК снова повышается до 0,7–0,8, но никогда не достигает 1 потому, что на продолжающийся распад жиров и их окисление требуется большое количество кислорода.

Интенсивное дыхание, наблюдающееся при прорастании, связано с выделением большого количества тепла. Выделение большого количества тепла при достаточном увлажнении, которое происходит не только извне, но и за счет воды, появляющейся при нагревании, вызывает значительный местный нагрев.

Сейчас созданы аппараты (например, аппарат Тиана-Кальве), которые позволяют учесть тепловыделение даже одного семени. Исследованиями установлено, что в момент соприкосновения семян с водой немедленно начинается выделение тепла, которое достигает максимуму через 20– 40 минут. За это время выделяется около 1,2 кал в час. Затем выделение тепла снижается, а через 5 часов может быть даже поглощение его. Процесс этот физико-химический и протекает в результате увлажнения сухого вещества семени. Эта фаза, которую Прайт назвал гидростадией, является отправной точкой для последующей фазы, связанной с жизнедеятельностью пробужденных клеток прорастающего семени. В эту фазу семя реагирует только на воду. Интересно отметить, что, конец этой фазы совпадает с наступлением критической влажности семян, поэтому эта фаза имеет специфические черты и может рассматриваться как начальная фаза прорастания.

В дальнейшем, по прошествии 5 часов (то есть с 5 до 10 часов с момента увлажнения) тепла выделяется все меньше и меньше, либо происходит даже поглощение его. Такую фазу можно назвать фазой нулевого термогенеза. В этот период протекают сложные экзо- и эндотермические процессы, связанные с увлажнением, гидролизом, набуханием коллоидов, но в комплексе все эти реакции не сопровождаются выделением тепла в окружающую среду, а тепло используется внутри самого семени.

Затем начинается период биологического термогенеза – тепловыделение постепенно усиливается, нарастает, что связано с усилением дыхания, гидролизом питательных веществ, действием ферментов и с другими активными физиологическими процессами. Такое состояние называют термофазой, так как в это время прорастающее семя становится чувствительным к температуре, а затем появляется потребность в кислороде, а через 3 дня – в свете, и т.д.

Установлено, что повышение температуры в процессе набухания и прорастания сокращает период физико-химического термогенеза, повышает максимум тепловыделения, сокращает продолжительность нулевой фазы и ускоряет наступление биологического термогенеза.

При попеременном увлажнении и последующем подсушивании нулевая фаза выпадает и значительно ускоряется наступление биологического термогенеза. Семена, которые в условиях поля увлажняются и затем подсыхают, способны при последующем увлажнении очень быстро прорастать, что иногда и наблюдается после дождя, если ему предшествовал сухой период.

Семя в процессе прорастания может в какой-то степени влиять на термический режим в почве. Если считать, что при посеве в лунке находится 4 зерна кукурузы (больше 1 г), то даже через 24 часа они выделят около 35 калорий тепла за сутки, а в дальнейшем тепловыделение увеличится в несколько раз. Нетрудно подсчитать, что при низкой теплопроводности и довольно высокой теплоемкости почвы возможно повышение температуры окружающей почвы на несколько градусов. Это явление было обнаружено, когда изучали прорастание семян при пониженных температурах в камере искусственного климата.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *