Зависимость дыхания от внешних условий

В отличие от млекопитающих и птиц, растение не может так же хорошо стабилизировать свою внутреннюю среду, например температуру, снабжение кислородом, водой, поэтому дыхание у него происходит в изменяющихся условиях.

Влияние влажности.

Содержание воды в тканях растения оказывает большое влияние на интенсивность дыхания. Вода играет двоякую роль в дыхании. Во-первых, от ее количества зависит состояние устьиц, через которые происходит газообмен, и структура мембран, активность ферментов. Особенно сильно реагируют на изменение содержания воды в цитоплазме ферменты, активирующие кислород воздуха, например цитохромоксидаза. Во-вторых, вода непосредственно участвует в химических реакциях, например в реакциях цикла Кребса.

Увеличение оводненности ткани различно влияет на интенсивность дыхания разных органов растения. Повышение ее количества в семенах с 12—14 до 33% увеличивает интенсивность дыхания до 10 тыс. раз. Это объясняется тем, что при влажности семян менее 16% активность дыхательных ферментов мала. Обратный процесс постепенного уменьшения интенсивности дыхания наблюдается при созревании семян, связанном с потерей ими воды. Увеличение оводненности клеток листьев до 80% тоже приводит к росту интенсивности дыхания, так как вода влияет на ширину устьичных щелей, через которые поступает кислород, и на активность дыхательных ферментов. Однако дальнейший рост ее количества, накопление воды в межклетниках и свободных пространствах клеточных стенок, мешая газообмену, тормозят дыхание. Если в условиях орошения интенсивность дыхания листьев у большинства культур уменьшается, то в условиях засухи увеличивается. Так, интенсивность дыхания листьев пшеницы и кукурузы, выращиваемых без полива, в 1,5—2 раза выше. В этих условиях увеличивается активность окислительных ферментов. У растений риса, выращиваемых на богаре (без затопления), интенсивность дыхания при орошении тоже уменьшается, а у растений затопляемого риса подача воды на поле и ее отвод не влияют на интенсивность дыхания. Увеличение интенсивности дыхания в условиях засухи может нарушить обычное соотношение интенсивности фотосинтеза и дыхания, что при длительном недостатке воды приводит к большим потерям урожая.

Хотя интенсивность дыхания при недостатке воды несколько увеличивается, снижается его эффективность, так как происходит разобщение окисления и фосфорилирования; синтезируется меньше АТФ. Уменьшение количества АТФ является причиной снижения скорости поглощения веществ, их транспорта по растению, следствием чего является торможение роста.

Избыток воды в почве приводит к нарушению ее аэрации: замедляется диффузия газов, уменьшается концентрация кислорода из-за его плохой растворимости в воде, увеличивается количество углекислого газа. Из-за отсутствия кислорода и из-за повреждения клеток корней повышенной концентрацией С0₂, а также спиртами и кислотами, образующимися из пирувата в условиях аноксии, корни начинают отмирать. Недостаток АТФ, торможение роста корней и уменьшение их поглощающей способности приводят к торможению поглощения солей, а следовательно, уменьшается и поступление воды в растение, несмотря на ее избыток в почве. В результате листья увядают, желтеют и отмирают.

У водных, болотных и у растений, живущих на переувлажненной почве, сильно развита система межклетников (аэренхима), благодаря которым недостаток кислорода может быть компенсирован его доставкой из тех органов растения, которые находятся в атмосфере. Межклетники также позволяют запасать фотосинтетический кислород и использовать его для дыхания.