Анабиоз и состояние покоя в мире растений. Анабиоз растений
Анабиоз и состояние покоя в мире растений
В жаркий летний день в сосновом бору-беломошнике под ногами с хрустом ломается лишайник ягель (олений мох). На стволах сосен можно увидеть лишайник темно-серого цвета — пармелию. Он также совершенно сух и крошится в пальцах. Но в дождливый день ягель упруго приминается под ногами, пар-мелия также становится эластичной и, сорванная с дерева, уже не крошится. В зоне степей, на солонцеватой почве, встречаются какие-то корочки, которые даже и не напоминают растение. Но после сильного дождя эти корочки разбухают и приобретают сине-зеленоватый оттенок. Оказывается, это слизистые колонии синезеленой водоросли носток коммуне.
Эти низшие растения способны высыхать до воздушно-сухого состояния, не теряя при этом жизнеспособности. Некоторые организмы в высохшем состоянии способны существовать долгие годы. В 1962 г. американский ученый Камерон показал, что синезеленая водоросль носток, пролежавшая 107 лет в гербарии, вполне сохранила жизнеспособность и могла в благоприятных условиях продолжать свою жизнедеятельность.
Впервые это явление обнаружил знаменитый голландский ученый А. Левенгук в 1705 г., т. е. более двух с половиной столетий назад. Он открыл, что животные коловратки способны переносить высыхание. Ученый сделал вывод, что жизнь этих организмов при высыхании не прерывается, а приобретает скрытую форму. Это было совершенно верно. Во второй половине XIX в. это явление назвали анабиозом при высыхании. Это название не точно, так как слово «анабиоз» буквально означает «оживание» или «воскрешение». Фактически никакого «оживания» не происходит, потому что жизнь при анабиозе сохраняется. Все растения, впадающие в анабиоз при высыхании, обладают одной особенностью: они не регулируют свой водный режим, т. е. живут от дождя к дождю. Пройдет дождь — они впитают в себя влагу, а затем постепенно ее теряют и высыхают до воздушно-сухого состояния. Так приспособились к жизни многие мхи, лишайники и некоторые водоросли (например, те, которые покрывают зеленым налетом нижние части стволов елей). У них высыхание — нормальный процесс. А ведь для большинства растений потеря значительного количества воды — гибель.
Что же позволяет растениям выносить сильное обезвоживание и впадать в состояние анабиоза, при котором обмен веществ идет настолько замедленно, что практически равен нулю? При обезвоживании у растений, способных впадать в анабиоз, не нарушается процесс дыхания, он сохраняет свою, как говорят, энергетическую полноценность. Иными словами, при обезвоживании у этих растений продолжают образовываться богатые энергией соединения, такие, как АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Энергия, которая образуется в процессе дыхания почти до полного высыхания этих растений, передается всем структурам клетки, и все содержимое клетки, обезвоживаясь, переходит в студнеобразное состояние. У большинства же растений в этих условиях протопласт свертывается и погибает. В таком студнеобразном состоянии клетки могут годами и даже десятками лет сохранять свою жизнеспособность.
Сходный процесс происходит и при созревании семян. Не удивительно поэтому, что многие семена сохраняют всхожесть в течение долгого времени (см. т. 6 ДЭ, ст. «Семена»). Некоторые семена сохраняют ее десятилетиями и даже столетиями. Так, сохранили всхожесть семена лотоса, пролежавшие в торфяном болоте свыше тысячи лет. Но это скорее исключение, чем правило.
Возникает вопрос: если некоторые растения способны выносить без вреда почти полное обезвоживание, то нельзя ли заставить растение выносить и сверхнизкие температуры, впадая в анабиоз? Известно, что там, где бывают суровые зимы, древесные растения повреждаются под воздействием кристаллов льда. Можно ли добиться того, чтобы кристаллы льда вообще не образовывались в растениях или по крайней мере не вредили растению? Оказалось, что очень быстрое воздействие низких температур (температура жидкого воздуха — 190° и ниже) растения переносят сравнительно легко. Дело в том, что при температурах —150—200° вода, очень быстро охлаждаясь, застывает не в кристаллическом, а в аморфном виде и цитоплазма в клетках растений не повреждается. Некоторые исследователи считают, что при этом все же образуется кристаллический лед, но его кристаллы очень мелки и потому не повреждают содержимого клетки. Этот процесс получил название витрификации (остекления) цитоплазмы, а обратный переход растения из витрифицированного состояния в обычное — девитрификации. В одном из опытов ветки смородины выносили понижение температуры до —195° и после быстрого оттаивания оставались живыми.
В природе нет таких низких температур и процесс витрификации цитоплазмы не наблюдается. Но как же переносят зиму растения, не впадающие в анабиоз? Эти растения готовятся к зиме. Если летом ветку ели и сосны поместить в холодную камеру, уже при температуре —3° или —4° ветка погибнет. Зимой те же растения переносят морозы —40° и ниже без всякого повреждения. В чем же заключается подготовка растений к зиме?
Изменение состояния цитоплазмы в клетках почек смородины: слева -клетки в период покоя, справа — во время роста.
С осени, когда температура воздуха падает, растение сокращает расход веществ на процесс дыхания и начинает усиленно откладывать в запас углеводы (сахара, крахмал), белки, жиры. Одновременно оно начинает переходить в состояние покоя. При этом рост растения прекращается, резко замедляется интенсивность всех физиолого-биохимических процессов, а у листопадных пород опадают листья. Так растения проходят первую фазу закаливания (приспособления) к зиме. Однако в это время растения еще не приобретают высокую устойчивость к морозу. С первыми морозами в —4°, —5° растение теряет значительное количество воды, в нем происходят глубокие изменения внутреннего содержимого. Это вторая фаза закаливания. В процессе ее растение становится устойчивым к морозу, и эта устойчивость все возрастает в течение суровой зимы. В это же время происходит и переход растения в глубокий покой.
Летом замороженные растения гибнут потому, что быстро образовавшийся в их межклетниках лед давит на цитоплазму и повреждает ее. Зимой этого не происходит. Дело в том, что клетки растительных тканей связаны друг с другом особыми тяжами цитоплазмы — плазмодесмами, которые проходят сквозь поры из одной клетки в другую. При переходе растения в глубокий покой плазмодесмы втягиваются внутрь клетки, и цитоплазма теряет связь с оболочкой (обосабливается). На ее поверхности у древесных пород скапливаются жировые вещества.
Благодаря процессу обособления цитоплазмы кристаллы льда, возникающие в межклетниках, уже не оказывают давления на цитоплазму и не повреждают ее. Внутри клетки у закаленных растений лед образуется при значительно более низких температурах. Однако в очень суровые зимы озимые и плодовые насаждения все же частично гибнут. Можно ли бороться с повреждениями растений от морозов и в какой-то мере предупреждать вымерзание растений?
Несомненно. Наши ученые-селекционеры создавали и создают морозоустойчивые сорта плодовых и озимых культур. Большое значение имеют также агротехнические мероприятия: своевременная обрезка деревьев, обработка почвы, внесение удобрений, а также осенние поливы плодовых садов.
Порой растения гибнут от возврата холодов весной, когда они уже вышли из состояния покоя и легко повреждаются небольшими морозами. В этом случае применяются разные способы защиты растений.
Однако зимой растения гибнут не только от мороза, но и от других неблагоприятных условий. Так, озимые культуры часто повреждаются и даже гибнут от выпревания. Если снег падает на незамерзшую почву или образует слишком толстый покров, то растения не вступают в состояние покоя, интенсивно дышат, тратят запасы питательных веществ и погибают к весне от истощения.
Растения южного происхождения (огурцы, томаты, хлопчатник, дыни и др.) повреждаются не только низкими отрицательными температурами, но и низкими положительными. Растения огурца при температуре +3° погибают через 3—4 дня от нарушения обмена веществ. Под влиянием низкой температуры у них нарушаются физиолого-биохимические процессы, в частности процесс дыхания. Для повышения устойчивости южных растений к холоду прибегают к предпосевному закаливанию их семян, действуя на них переменной температурой (сначала +12°, потом +3о) в течение нескольких дней. Закаленные переменными температурами растения становятся более холодостойкими, лучше переносят низкие положительные температуры и даже небольшие заморозки, повышают урожайность.
Похожие статьи
zoodrug.ru
Анабиоз — WiKi
Анабио́з (от др.-греч. ἀνα-βίωσις, ἀνα-βίωσεως — «возвращение к жизни, воскресение» ← др.-греч. ἀνᾰ- — приставка со значением: повторности + др.-греч. βίωσις, βίωσεως — «жизнь»)[1], — временное замедление или прекращение жизненных процессов в организме под воздействием внешних или внутренних факторов. При этом дыхание, сердцебиение и другие жизненные процессы замедленны настолько, что могут быть обнаружены только с помощью специальной аппаратуры.
Этот термин был предложен в 1873 году немецким учёным Вильгельмом Прейером в его сводке по исследованию феномена временного прекращения жизнедеятельности.
Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.). При наступлении благоприятных условий жизни происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов. Наиболее устойчивы к высушиванию, нагреванию, охлаждению спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту). У многоклеточных организмов замедление жизнедеятельности и её почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития — семена, споры.
Мельчайшие организмы (например, эмбрионы до восьми клеток) могут быть криоконсервированы и потом восстановлены. Некоторые из них существуют в анабиозе до 13 лет.[2][3]
В состоянии анабиоза некоторые бактерии могут переносить понижение температуры до -250°C.[уточнить]
Животные, впадающие в анабиоз, могут терять половину и даже три четверти заключённой в тканях воды. Анабиоз по сравнению с оцепенением и спячкой сопровождается более глубоким подавлением жизнедеятельности.
Явление анабиоза при высушивании и охлаждении используется для приготовления сухих живых вакцин, длительного хранения клеточных культур, консервирования тканей и органов.
Имеются данные о возможности введения млекопитающих в состояние анабиоза с помощью таких газов, как углекислый газ, аргон, сероводород и пр.
Температурное индуцирование анабиоза
Понижение температуры вещества снижает химическую активность по уравнению Аррениуса. Это включает в себя такие жизненные процессы, как метаболизм.
Гипотермический диапазон
В июне 2005 года ученые Центра исследований проблем реаниматологии им. П. Сафара, Питтсбургского университета объявили о том, что им удалось погрузить собак в анабиоз и впоследствии вернуть их к жизни, практически без повреждений головного мозга. Для этого у животных была выкачана кровь и заменена инъекционным раствором, которым заполнили всю кровеносную систему для удержания живого организма в охлажденном состоянии. По окончанию трёх часов клинической смерти кровь была возвращена в кровеносную систему, а сердцебиение было восстановлено электрическим разрядом. После чего сердце начало процесс кровообращения в нормальном режиме. Таким образом животные были возвращены к жизни.[4]
20 января 2006 года врачи Центральной больницы Бостона, штат Массачусетс, объявили о помещении свиней в анабиоз подобным методом. Свиньям была проведена анестезия и сымитирована кровопотеря с помощью скальпеля, как при тяжелых травмах (например, проколотая аорта, как это могло бы произойти в автокатастрофе или при огнестрельном ранении). После того, как свиньи потеряли приблизительно половину их крови, остающаяся кровь была заменена охлажденным физиологическим раствором. После того как температура тела достигла 10 ° C (50 ° F) поврежденные кровеносные сосуды были восстановлены, и кровь была возвращена.[5] Этот метод был проверен 200 раз с 90%-м показателем успешности.[6]
С мая 2014 года команда хирургов из пресвитерианской Больницы UPMC в Питтсбурге планирует опробовать вышеупомянутый метод на жертвах огнестрельного оружия (или на тех, которые страдают от подобных травм и повреждений). Испытания будут проведены на десяти таких тяжелораненых пациентах. Результаты их выживаемости будут сравнивать с десятью аналогичными пациентами, у которых не было доступа к вышеупомянутому методу. В настоящее время эта процедура будет использоваться при экстренной криоконсервации и в реаниматологии.[7]
Криогенный диапазон
Это понятие носит теоретический характер и часто воспринимается неверно. Человек неспособен пережить анабиоз при криогенных (экстремально низких) температурах из-за повреждений в результате кристаллизации воды в организме. Пределы современной технологии и техники также недостаточны для предотвращения потери жизнеспособности клеток. Специалисты в области крионики работают над технологиями, принципиально отличающимися от парадигм анабиоза.
 | Анабиоз отличается от крионики, поскольку не требует "презумпцию невиновности" в отношении технологий будущего. Он работает сразу и очевидно. Медицинское использование анабиоза внушает оптимизм в плане излечения болезней.Брайан Вовк[8] |  |
Для полноценной реализации анабиоза необходим надёжный метод для предотвращения повреждения клеток. Вследствие охлаждения и других физических ограничений в сочетании с токсичностью криопротектора, успешную витрификацию в лаборатории можно реализовать только для небольшого количества тканей.[9] Также существует лишь ограниченные доказательства того, что это в принципе возможно, потому что только мельчайшие организмы могут быть подвергнуты безопасной заморозке и витрификации. Исследования по свободноживущей нематоде показали, что воспоминания могут быть восстановлены, и такие организмы могут пережить витрификацию приблизительно с 100%-ми показателями успешности.[10]
Химическое индуцирование
22 апреля 2005 года в научном журнале Science была опубликована статья, сообщающая об успешной симуляции гипотермического анабиоза у мышей. Полученные данные имеют большое значение, так как мыши не впадают в спячку в природе. Лаборатория Марка Б. Рота в Центре Исследований рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле, штат Вашингтон, поместили мышей в камеру на 6 часов, наполненную смесью, в которой на миллион частиц воздуха приходилось 80 частиц сероводорода. Температура тела мышей снизилась до 13 °C и обмен веществ замедлился в 10 раз, что определили по выработке углекислого газа и потреблению кислорода.[11] Они также вызвали гипоксию на эмбрионах нематоды и эмбрионах рыбы Данио-рерио, погрузив их в многочасовой анабиоз с последующей реанимацией кислородом.
Центральная больница Массачусетса в Бостоне по тому же методу провела гибернацию мышей. Их сердечный ритм замедлили с 500 до 200 ударов в минуту, дыхание упало с 120 до 25 дыханий в минуту, а температура тела понизилась до 30 °C (естественный: 39 °C). После двух часов дыхания воздухом без сероводорода состояние мышей вернулось в норму. Необходимы дальнейшие исследования для понимания, оказывает ли газ разрушающее воздействие на мозг, принимая во внимание, что влияние сероводорода на организм подобно водородному цианиду; это не замедляет скорость метаболизма, а скорее запрещает передачу энергии в клетке через АТФ[12].
Эксперименты на овцах под снотворным[13] и на частично вентилируемых под наркозом свиньях[14] не увенчались успехом. Предположительно, что в случае с крупными млекопитающими это может оказаться неосуществимым. Во всяком случае долгосрочный анабиоз не был реализован.
Работы по анабиозу человека пока находятся в начальной стадии теоретических разработок и опытов над животными. Но первые успехи по погружению в анабиоз теплокровных животных, в частности, мышей[15], позволяют предполагать, что принципиальных препятствий для осуществления анабиоза человека не существует.
Погружение космонавтов в анабиоз было предложено как один из способов для длительного межзвёздного или межгалактического путешествия человечества. В таком случае отпадает необходимость в корабле поколений. Нужны лишь «смотрители», контролирующие наибольшую часть замороженного населения корабля. Это позволит значительно экономить ресурсы, необходимые для поддержания жизнедеятельности экипажа и пассажиров.[16]
С 1970-х искусственно вызванная гипотермия была использована для некоторых кардиохирургических операций, как альтернатива аппаратам «искусственное сердце — лёгкие». Однако охлаждение обеспечивало ограниченное количество времени для работы, и существовал риск повреждения тканей и головного мозга.
В настоящее время создано много научно-исследовательских проектов изучающих, как вызвать «искусственную спячку» в организме человека.[17][18] Это погружение в состояние анабиоза будет также очень полезным по целому ряду причин, таких как спасение жизни тяжелобольных или травмированных людей. Состояние глубокой гипотермии поможет выиграть время при ожидании медицинской помощи.
Примеры выживания людей, находившихся длительное время в состоянии гипотермии:
- 1999 год. Анна Бодженхолм, шведский радиолог, пробыла в ледяном озере подо льдом в течение 40 мин в состоянии гипотермии. Её температура тела снизилась до 13,7 °C (56.7 °F). После реанимационных мер пришла в себя практически без повреждений головного мозга.
- 2001 год. Пауль Хинек, двухлетний ребёнок провалился в сугроб, температура тела снизилась до 64 °F (18 °C). Провел так несколько часов в состоянии гипотермии. Все функции организма восстановились полностью.[19]
- 2006 год. Мицутака Утикоси, 35-летний японец, провел 24 дня без еды и воды, впав в состояние «спячки». Мужчина пропал в горах, когда его нашли, процесс обмена веществ в его организме практически остановился, пульс пропал, температура тела достигла 22 °C. Врачи предположили, что он впал в состояние гипотермии на ранней стадии. Функции его мозга восстановились на 100 %.[20]
- 2015 год. Джон Смит. 14-летний мальчик провалился под лед и провел под водой 15 минут, прежде чем спасатели извлекли его из воды. Несмотря на отсутствие сердцебиения, после реанимационных мер в течение 45 минут мальчика вернули к жизни.[21]
ru-wiki.org
2.Виды анабиоза
По времени перехода к анабиозу в индивидуальном развитии (онтогенезе) организма различают два вида анабиоза.
1."Вынужденный" анабиоз, наступающий на любой стадии онтогенеза в результате прямого воздействия неблагоприятных для жизнедеятельности условий внешней среды и прекращающейся после изменения их в благоприятную сторону. При этом одни организмы приспособлены к анабиозу на любой стадии онтогенеза (например, нематоды ), другие - лишь в некоторых периодах онтогенеза (например, у нематод анабиоз известен лишь у личинок).
2."Онтогенетический " или "сезонный" анабиоз, возникающий, как правило, на определенных стадиях индивидуального развития организмов и представляющий собой приспособление эмбриона к неблагоприятным условиям среды (например: семена высших растений; покоящиеся яйца ракообразных).
В зависимости от характера изменений содержания и состояния воды в организмах, в результате которых произошел переход к анабиозу, можно также различать несколько видов анабиоза, из которых отметим следующие.
1. Анабиоз в результате высыхания организмов, что наиболее характерно для природных условий. Для его обозначения широко применяется термин "ангидробиоз", что не совсем точно отражает существо данного состояния, поскольку в природе обычно нет совершенно полной потери воды при переходе к анабиозу. В дальнейшем мы будем называть анабиоз при высыхании "ксероанабиозом".
2. Анабиоз в результате глубокого охлаждения организмов. При этом биологически активная свободная вода переходит в формы, подобные льду. Д.Кейлин называет это состояние "криобиозом". В дальнейшим будем применять термин "криоанабиоз".
3. Анабиоз в результате нахождения организма в среде с высокой концентрацией солей и высоким осмотическим давлением, что приводит к извлечению воды из клеток, а это, по существу, соответствует ксероанабиозу. В литературе обычно называется "осмотическим анабиозом".
В природных условиях чаще всего происходит переход к неполному анабиозу, понятие о котором как о первичной фазе мезабиоза будет изложено отдельно. Полный анабиоз является более редким явлением при случайном сочетании определенных факторов. Это будет уточнено в дальнейшем, пока же - до изложения классификации состояний и взаимоотношений анабиоза и мезабиоза.
3. Организмы, переходящие к анабиозу
в природных условиях
К анабиозу переходят самые разнообразные организмы от одноклеточных до многоклеточных.
Если условно расположить такие организмы в порядке увеличения их размеров, то следует, прежде всего, отметить многочисленные микроорганизмы, величина которых, как известно, измеряется немногими микронами. К анабиозу переходят вегетативные клетки этих микроорганизмов в экстремальных условиях (вынужденный анабиоз), а для спор состояние анабиоза является обычной стадией существования до их перехода к прорастанию (онтогенетический анабиоз).
Обращаясь к животным организмам, способным к переходу в анабиоз при высыхании, прежде всего, отметим коловраток, имеющих размер в длину 0,03 -2,5 мм, и тихоходок размером 0,1 -1,0 мм с массой, составляющей доли миллиграмма. Далее отметим почвенных нематод - круглых червей размером в активном состоянии 0,5-3,0 мм в длину. В одном случае изучались нематоды Aphelenchus avenae с длиной только около 0,23 мм, которая при дегидратации уменьшалась примерно до 0,04 мм, и с диаметром около 0,02 мм, остающимся постоянным при постепенном высыхании в природных условиях.
Итак, животные, приспособленные во взрослом состоянии к переходу в анабиоз при высыхании, являются мелкими организмами с размером, не превышающим примерно 3 мм. Однако их строение является довольно сложным. Так, тихоходки обладают примитивной нервной системой, представленной надглоточным и подглоточным ганглиями, связанными нервным кольцом, а также тяжами; нервная система нематод также состоит из окологлоточного кольца и отходящих от него продольных стволов.
При упомянутых низких температурах, по-видимому, происходил переход этих организмов к настоящему анабиозу, а не к простому зимнему оцепенению, которое при температурах лишь немного ниже нуля часто может являться только гипобиозом.
studfiles.net
Анабиоз и зимний покой в мире микроорганизмов и в мире растений. «На грани жизни»
В природе анабиоз не является патентом только животных организмов. Он широко представлен и среди микроорганизмов из царства Prokaryotae, к которым относятся все виды бактерий и синезеленых водорослей. Анабиоз представлен и в мире растений (низших и высших). У многих микроорганизмов и видов растений природа в своем длительном эволюционном процессе развития создала прекрасное приспособление для впадания в состояние покоя или анабиоза при неблагоприятных условиях. В этом состоянии они могут переживать в течение длительного времени (для некоторых видов бактерий даже миллионы лет!) и при создании нормальных условий восстанавливать свою жизнедеятельность.В 1962 г. сенсационно прозвучало сообщение французского микробиолога Г. Домбровского, который заявил, что ему удалось случайно оживить бактерии (Pseudomonas halocrenae), пробывшие в соляных пластах около Бад Нагейма более 180 млн. лет. Г. Домбровский проводил исследования минеральных вод у Бад Нагейма, которое завершил посевом проб в различных питательных средах для выявления бактерий. Он обратил внимание на тот факт, что даже в очень соленых водах обнаруживались живые бактерии. Странным показалось и то, что бактерии обнаружились и в воде, взятой с большой глубины. Взяв у бурильщиков, работавших поблизости, пробы соли, извлеченной с глубины 209 м, Домбровский в стерильных условиях извлек внутреннюю часть пробы, чтобы исключить побочное загрязнение, и сделал посев. Развились два вида бактерий. Опыты были неоднократно повторены — результаты оказались те же: в кристаллах соли, пролежавших в недрах земли более 180 млн. лет, встречались бактерии, способные оживать. Но само «оживление» еще не может служить достаточным доказательством. Ученый расширил свои опыты и вырастил бактерии в питательной среде, в которую каждую неделю добавлял определенное количество соли. Когда получился насыщенный солевой раствор, он выпарил питательную среду. Образовались кристаллики соли, в которые были вкраплены бактерии. После того как кристаллы пролежали несколько недель, из них снова можно было выделить живые бактерии. Выяснилось, что вполне возможно в блоках соли сохранять живые бактерии на протяжении миллионов лет.Анабиоз у микроорганизмов — давно известный факт: еще Левенгук в 1705 г. встретился с этим интересным биологическим явлением.В настоящее время известно, что существуют некоторые виды бактерий, которые, попадая в неблагоприятные для них условия жизни, превращаются в стойкие образования с плотной многослойной оболочкой, называемые спорами. Это крайне обезвоженные клетки с толстой оболочкой. Такие спорообразующие бактерии преимущественно представляют собой бациллы и клостридии (принадлежащие к семейству Bacillaceae). За длительный эволюционный процесс они выработали прекрасный способ выживания при неблагоприятных для жизни условиях. При помощи спорообразования они повышают свою устойчивость к физическим, химическим и биологическим факторам внешней среды, сохраняясь в анабиотическом состоянии на протяжении многих лет. Они выдерживают даже высушивание в вакууме, очень низкие и высокие температуры (погибают лишь при 120°С). Позже, попадая в подходящие для них условия жизни, они снова возвращали свою жизнедеятельность и болезнетворное действие, становясь причиной опасных заболеваний животных и человека. Спорообразующие возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, злокачественных опухолей (13), газовой гангрены и др., впадая в анабиотическое состояние, долгие годы сохраняют свою жизнеспособность. Этим объясняется затухание на известный период и внезапное проявление некоторых заболеваний у животных. Известны так называемые мертвые поля, где в прежние времена зарывали в землю животных, погибших от сибирской язвы (сейчас их трупы сжигают). Через какой-то отрезок времени люди при распахивании земли или животные на пастбищах могли заразиться (болезнь является зоонозом, т. е. общей для животных и людей). А споры столбняка не погибают даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Стоит только их разморозить, и жизнь снова возвращается к ним.Но если вернуться к случаю в Бад Нагейме, удивительно, что обнаруженные бактерии, не образуя спор, пребывали в состоянии анабиоза миллионы лет.Это не единственный случай, когда были обнаружены древние микробы в анабиотическом состоянии. На разных глубинах в трещинах подземных пластов сумели сохраниться бактериальные палочки — одни «только» 10 тыс. лет, а другие— 1 млн. лет. Недавно такую находку сделали американские биологи из научно-исследовательского института имени Чарльза Дарвина в Дайн-Пойнте. Ученые перенесли обнаруженные ими бактерии в лабораторию в стерильные пробирки и создали им идеальные условия. Вскоре в питательной среде закипела жизнь — бактерии начали размножаться и образовали целые колонии, напоминающие по форме вершину вулкана.Одним словом, оказалось, что и миллион лет — не предел для жизни микроскопических бактерий, впавших в анабиотическое состояние. Этот вывод важен не только в теоретическом отношении. Он привлек внимание представителей молодой науки экзобиологии, изучающей возможности существования жизни вне нашей планеты, например, на кометах, в наиболее мелких частицах космической пыли или на планетах с резкими переменами климатических условий. Ныне экзобиологи задаются вопросом: не могут ли там на известное время «притаиться» и, когда условия позволят, «воскреснуть» какие-нибудь живые существа?Еще в начале нашего века и до наших дней большой интерес у исследователей вызывала способность бактерий переносить очень низкие температуры. Так, например, некоторые виды светящихся бактерий, охлажденные до температуры жидкого воздуха (—253°С) и даже жидкого гелия (—269°С), после размораживания восстанавливали свою жизнедеятельность и снова начинали светиться. Сейчас уже научно доказано, что жизнь светящихся бактерий сохраняется и в более суровых условиях, приближающихся к условиям космического пространства. Больше того, оказывается, что почти при полном вакууме и при температурах, близких к абсолютному нулю, некоторые земные микроорганизмы сохраняются даже лучше, чем в идеальных условиях земных лабораторий. По мнению некоторых экзобиологов, простейшие формы жизни попали на Землю из бескрайних просторов космического пространства.Советский ученый К. Шариков сообщает о проведенных опытах с зооспорангиями (органы бесполого размножения) — возбудителями рака у картофеля, которые в течение двух суток находились в замороженном состоянии в жидком кислороде (— 183°С) и все же сохранили свою жизнеспособность. Такие зооспорангии вызывали рак картофеля, как и контрольные, не подвергшиеся замораживанию.В начале 60-х годов молодой советский ученый Николай Чудинов — инженер-исследователь из центральной химической лаборатории Березниковского калийнодобывающего комбината,— исследуя нерастворимые остатки ископаемых калийных солей, совершенно случайно обнаружил нечто поразительное — коричневый поверхностный слой, всплывший в пробирке из осадков, заметно увеличился в объеме. Н. Чудинов не мог предположить, что этот случай касается проблемы сохранения жизнеспособности, так как считал, что жизнь в соли невозможна. Но каково же было его удивление, когда, поместив каплю солевого раствора на предметное стекло и рассмотрев ее под микроскопом, он увидел, что в капле кипела жизнь. Оказалось, что эти организмы представляют собой один из видов микроскопических водорослей. Н. Чудинов снова заключил ожившие микроорганизмы в кристаллы соли, продержал их в этом состоянии около двух месяцев и снова растворил кристаллы. Было чему поразиться: в растворе снова оживали целые колонии микроскопических водорослей. В одном из опытов исследователь лишил водоросли углекислого газа и воздуха, но и в этой среде они продолжали жить. Проделав сотни опытов, Н. Чудинов имел право на некоторые выводы. Явление, открытое им в калийных солях, представляет собой пример сохранения жизнеспособности. Цвет жидкости определялся живыми организмами — водорослями, сохранявшими свою жизнеспособность в анабиотическом состоянии бесконечно долгое время — около 350 млн. лет.Установлено, что некоторые виды синезеленых водорослей (Cyanophyta) из степных областей образуют студенистую массу на предметах, находящихся под водой. Если их оставить на суше, то они превращаются в сухую черную корочку. В этом состоянии они могут находиться очень долгое время, а когда выпадет дождь, сразу разбухают от поглощенной ими воды и снова превращаются в синезеленую студенистую массу. В 1962 г. американский ученый Камерон установил, что синезеленая водоросль носток (Nostoc communae), хранившаяся 107 лет в гербарии, полностью сохранила свою жизнеспособность.Выяснилось, что в подобное состояние могут впадать и некоторые зеленые водоросли (Chlorophyta), например, те, которые покрывают зеленым налетом нижние части елей.Значительная часть лишайников (Lichenes), особенно те, которыми обрастают камни, тоже большую часть года пребывают в анабиотическом состоянии, подвергаясь иссушающему действию прямых солнечных лучей. Например, лишайники ягель (олений мох) и парамелия могут высыхать до такой степени, что превращаются в пыль, если их растереть между пальцами, но после дождя восстанавливают свою эластичность и жизнедеятельность. Могут высыхать и впадать в анабиоз и некоторые виды мхов (Bryophyta).В анабиотическое состояние впадают и некоторые виды высших растений. Рекорд в этом отношении принадлежит растению бронец (Selaschnella lepidophyla), встречающемуся в прериях Американского континента. Помещенное в гербарий, это растение выдержало целых 11 лет в высушенном состоянии, не потеряв своей жизнеспособности.Одно из чудес болгарской флоры — это растения родопская габерлея (Haberlea rhodopensis) и сербская рамонда (Ramonda serbica). Оба вида принадлежат к семейству геснериевых (Gesneriaceae) и считаются реликтами третичного периода (остатками растительности третичного периода, некогда обитавшей в нашей стране).Габерлея — красивый цветок, похожий на примулу, растет на известняковых, сухих и прогревающихся солнцем скалах, а также в тенистых местах в Родопах и в горах средней Старой планины в Болгарии, как и на некоторых плоскогорьях Югославии, а рамонда — тоже красивый цветок — растет преимущественно в Югославии. В Болгарии рамонда имеет ограниченное распространение — на известняковых скалах и на северных склонах Западного подножия Балканских гор. Оба реликтовых вида включены в список растений, находящихся под защитой закона как исключительно редкие и представляющие значительный интерес.В 1950 г. под руководством одного из наших известных болгарских ботаников академика Николая Стоянова тогда еще молодой научный сотрудник Иван Ганчев попытался выяснить, встречаются ли в болгарской флоре виды растений, впадающих в анабиоз при продолжительном их высушивании, не теряя при этом своей жизнеспособности. Начались многочисленные опыты, испытывалось большое число растений из разных областей Болгарии, но результаты были отрицательными: после высушивания растения погибали. Во всей просмотренной Ганчевым литературе нашлись сведения только о двух высших растениях, обладавших подобным свойством,— одно из них (Miratamnus flebelifolia) в Болгарии не встречается, а второе — сербская рамонда — было исследовано Чернявским и дало положительные результаты. Так как родопская габерлея является близким родственником рамонды, Ганчев начал проводить опыты над обоими видами, поставив себе задачу: проверить данные относительно сербской рамонды и выяснить, свойственны ли ее качества родопской габерлее, сможет ли она выдерживать продолжительное высушивание, не потеряв жизнеспособности. В результате многочисленных опытов Ганчев установил, что родопская габерлея может выдержать в таком состоянии до 31 месяца, а сербская рамонда — до 27 месяцев. Разумеется, это рекордные сроки. Некоторые экземпляры погибали в 16, другие — в 19 месяцев. Самыми жизнеспособными оказались верхушечная точка роста растения и черешки листьев. Опыты были продолжены, и родопская габерлея раскрывала все новые и новые особенности. В летнее засушливое время года на открытых скалах температура часто достигает 45°С. Там встречались экземпляры габерлеи, свернувшиеся в плотные розетки, почти полностью высохшие. При растирании листьев между пальцами, они превращались в пыль. Высушенная габерлея, хранившаяся три месяца, вынесла нагревание в течение почти 100 мин при температуре 66 — 76°С, а экземпляры, хранившиеся дольше (24 месяца), выдержали 52 мин. Особенно интересным оказался тот факт, что наряду с устойчивостью по отношению к засухе и теплу родопская габерлея обладает и относительно высокой морозоустойчивостью. Только при —7°С начинают замерзать наружные листья розетки. При более сильных холодах, так же как и летом, лиственные розетки свертываются и наружные листья играют роль защитной «одежды».Болгарские ученые считают, что в процессе эволюционного развития эти виды настолько усовершенствовались, что их биохимические реакции протекают на очень низком энергетическом уровне. Жизнь в их клетках может быть сведена до возможного минимума и снова восстановиться при наступлении благоприятных условий. Такое состояние может быть достигнуто лишь благодаря большой способности цитоплазмы удерживать часть воды. Растения могут потерять до 98% воды, но остальных 2% вполне достаточно для поддержания состояния анабиоза.Анабиотическое состояние является высокоэффективным механизмом выживания при неблагоприятных условиях. Именно эта анабиотическая способность и помогла родопской габерлее и сербской рамонде — этим реликтовым растениям третичного периода — уцелеть до наших дней.Неизбежно возникает вопрос: что помогает растениям переносить сильное обезвоживание и впадать в состояние анабиоза, при котором обмен веществ протекает настолько замедленно, что практически почти равен нулю? По мнению ученых, при обезвоживании у растений, способных впадать в анабиотическое состояние, не нарушается процесс дыхания, который сохраняет свою так называемую энергетическую полноценность. При обезвоживании у этих растений продолжают образовываться богатые энергией соединения, например АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия, образующаяся в процессе дыхания почти до полного высушивания этих растений, передается почти всем клеточным структурам и всему клеточному содержимому, которое, обезвоживаясь, переходит в желеобразное состояние, и клетки могут годами сохранять свою жизнеспособность. У большинства других видов растений при таких условиях протопласт свертывается, и растение погибает.Подобный процесс происходит и при созревании семян. Известно, что многие виды семян сохраняют всхожесть на протяжении длительного периода (десятилетия и даже столетия).В начале нашего века исследования всхожести семян провел французский ученый Поль Беккерель. Он проверил более 500 видов семян из собрания Естественноисторического музея в Париже. Некоторые семена сохранялись там еще с конца XVIII в. Оказалось, что дольше других сохраняют свою всхожесть семена растений из семейств бобовых, мальвовых и губоцветных. Часть семян (20%) клевера, сохранявшихся на протяжении 68 лет, проросла.Почти одновременно подобные исследования провели и другие ученые, которые доказали, что семена растений в состоянии сохранять всхожесть более 50 лет. Наиболее устойчивыми оказались семена, содержащие минимальное количество воды.Советский ученый К. Шариков в своей книге «Необыкновенные явления в растительном и животном мире» пишет, что в состоянии анабиоза семена ржи, овса, пшеницы и ячменя могут сохраняться более 10—12 лет, мальвы — 57, клевера — 62, ракитника — 84, а семена лотоса — более 200 лет. Советские ученые также установили, что семена лотоса, пролежавшие в торфяном болоте более 1000 лет, сохранили всхожесть.При изучении гробниц фараонов в Египте были обнаружены семена пшеницы, которые хранились более 2000 лет, но не утратили способности к прорастанию. Впоследствии, однако, выяснилось, что египтологи были введены в заблуждение мошенниками, которые продавали свежие семена вместо старых семян из гробниц.Интересный опыт провел в 1879 г. известный американский ботаник Уильям Бил. Он зарыл 20 бутылок, в каждой из которых было по 1000 семян 20 видов сорняков. Ученый поставил целью установить: сколько времени семена могут сохранять свою всхожесть? Каждые 5 лет он выкапывал одну бутылку и высевал семена в стерильную почву. В 1924 г. Уильям Бил умер. Опыты продолжили коллеги ученого, которые увеличили интервалы между выкапыванием бутылок до 10 лет. Американский журнал «Фармере дайджест» сообщил, что семена, посеянные в 1980 г. (т. е. через 101 год), буйно проросли. В Национальной контрольно-семенной лаборатории в штате Колорадо при температуре —20°С сохраняются семена почти 100 тыс. видов растений. Сотрудники лаборатории проводят испытания на всхожесть семян каждые 5 лет, таким образом контролируя надежность хранения растительного фонда.Еще более интересное открытие недавно сделали и аргентинские ученые, которые наблюдали всхожесть семян, чей возраст превышал три тысячелетия. Семена принадлежали растению амаранту, растущему на склонах Анд. Эти семена были найдены в тщательно закрытом сосуде в одной из горных пещер в провинции Мендоса.Установлено, что семена некоторых злаков, пролежавшие известное время в условиях вакуума при температуре, близкой к абсолютному нулю, после этого прорастали и сохраняли свои биологические свойства.Советские ученые провели исследования с сухими семенами, которые в опытных условиях показали большую морозоустойчивость — при температуре от —100 до — 190°С они сохраняли всхожесть. Уже получены сообщения, что семена 45 сельскохозяйственных культур после шестимесячного хранения в жидком азоте (—196°С) успешно прорастали.В настоящее время считается доказанным тот факт, что семена многих видов растений способны сохранять в анабиотическом состоянии свою всхожесть в течение длительного времени. Но это состояние не может длиться бесконечно долго, оно зависит от условия хранения семян, так что, бесспорно, с каждым уходящим годом всхожесть семян понижается.Возникает вопрос: если некоторые виды высших растений способны переносить почти полное обезвоживание, то имеются ли растения, которые способны переносить и низкие температуры, впадая в состояние анабиоза? Известно, что там, где бывают суровые зимы, древесные растения могут быть повреждены воздействием кристаллов льда, а затем и погибнуть. Это можно предотвратить лишь при очень быстром воздействии низких температур (например, температуры жидкого азота —196°С и более низких), которые растения переносят сравнительно легко, потому что при этих температурах вода очень быстро охлаждается и замерзает не в кристаллическом, а в аморфном состоянии. В этом случае цитоплазма в клетках растений не повреждается, поскольку нет кристалликов льда. При одном из таких опытов ветки красной смородины перенесли понижение температуры до — 195°С и после быстрого размораживания остались жизнеспособными. Но в природе такие низкие температурыне существуют. В таком случае, как же переносят суровые зимние месяцы растительные организмы?В течение длительного процесса эволюции различные виды растений выработали приспособления (физиологические, анатомические, биохимические) для выживания при неблагоприятных зимних условиях, обеспечивая таким образом продолжение вида. Однолетние растения проводят зиму в виде сухих зрелых семян, пребывающих в состоянии анабиоза. Большая часть двулетних и многолетних растений теряет свои наземные органы и перезимовывает, хорошо защищенная от морозов и снега, находясь в земле в виде луковиц (лук, подснежник, тюльпан и др.), клубней (картофель, георгины и др.) и корневищ (папоротник, примула, мать-и-мачеха) в состоянии покоя.Но как перезимовать озимым культурам и древесным видам растений, которые подвержены непосредственному воздействию холодов? Установлено, что еще с осени растения начинают готовиться к зимовке под воздействием понижения температуры и главным образом сокращения продолжительности светового дня, причем древесные виды завершают свой активный рост и готовятся к переходу в состояние покоя. Подготовка растений выражается в понижении обмена веществ и процесса дыхания и в усилении фотосинтеза, что приводит к накоплению запасов питательных веществ — углеводов, белков, жиров, минеральных солей и др. Некоторые из этих веществ повышают густоту сока в клетках и тем самым понижают его точку замерзания (например, клеточный сок, отцеженный из некоторых растений, замерзал лишь при температуре от —5 до —10°С).По мнению ряда ученых, растения проходят через две фазы подготовки к состоянию покоя. Во время первой фазы рост прекращается, резко уменьшается интенсивность всех физиологических и биохимических процессов, а листопадные виды (широколиственные деревья) теряют листья. Вторая фаза начинается с первыми холодами (от —4 до —5°С), когда растение теряет значительное количество воды (обезвоживание клеток) и наступают глубокие физико-химические процессы — изменяются коллоиды, которые становятся более устойчивыми к коагуляции. В результате растения становятся более холодостойкими, и эта устойчивость возрастает в течение суровой зимы. В это время организм растения переходит в состояние глубокого покоя. Неподготовленные к зимовке замерзшие растения погибают потому, что образовавшийся лед в их межклеточных пространствах повреждает цитоплазму. Но зимой этого не происходит, так как клетки растительных тканей связаны между собой особыми цитоплазматическими мостиками, называемыми плазмодесмами, они переходят сквозь поры из одной клетки в другую. При переходе растения в состояние глубокого покоя плазмодесмы втягиваются внутрь клеток и цитоплазма теряет связь с оболочкой (изолируется). На ее поверхности у древесных видов накапливаются жировые вещества. Благодаря процессу изоляции цитоплазмы кристаллики льда, возникающие в межклеточных пространствах, уже не оказывают давления на цитоплазму и не повреждают ее. Внутри клеток у закаленных растений лед образуется при значительно более низких температурах. Однако при очень суровых зимах озимые культуры и плодовые деревья и кустарники все же частично погибают. Вот почему ученые-селекционеры трудятся над созданием морозоустойчивых сортов плодовых и озимых культур. Установлено, например, что для некоторых растений (помидор, огурец, перец, хлопчатник и др.), которые повреждаются не только низкими минусовыми температурами, но и низкими плюсовыми температурами, для повышения их морозоустойчивости необходимо предпосевное закаливание семян переменной температурой (сначала +12°С, а затем —3°С) на протяжении нескольких дней. Закаленные таким образом растения становятся морозоустойчивыми и лучше переносят низкие плюсовые температуры и даже весенние утренние заморозки, а также повышают свою продуктивность.Весной, с увеличением длительности светового дня и потеплением, растения выходят из состояния покоя, в результате чего их морозоустойчивость значительно понижается. В этот период опасность замерзания при внезапном похолодании или выпадении снега велика.Устойчивость видов микроорганизмов и растений к воздействию неблагоприятных внешних факторов (высокие и низкие температуры, засухи и др.), при которых они впадают в состояние покоя или анабиоза, следует рассматривать как защитное приспособление, выработанное в течение длительного эволюционного процесса.
litresp.ru
Тайны анабиоза животных
Анабиоз (от лат. anabiosis — «оживление») — состояние живого организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. По крайней мере, такое определение этому термину дает Биологический энциклопедический словарь.
Коловратка
Анабиоз — широко распространенное явление в животном мире. Например, у насекомых при отрицательных температурах сильно замедляется или практически останавливается все их развитие. В оцепенение могут погружаться летучие мыши, грызуны, некоторые птицы, пресмыкающиеся, амфибии.
Впервые же еще в 1705 году на феномен анабиоза обратил внимание голландский изобретатель микроскопа Антони ван Левенгук. А случилось это после того, как он взял сухой песок, увлажнил его и поместил под окуляр микроскопа. К удивлению Левенгука, неподвижные существа начали двигаться. Это были микроскопические черви — коловратки.
В 1743 году английский естествоиспытатель Джон Тёрбервилл Нидхем наблюдал аналогичное явление у пшеничной нематоды Tylenchus Tritici. Личинки этого червя могли сохраняться не менее двух лет в высушенных зернах пшеницы. Оказавшись же вместе с зернами в почве, личинки нематод «оживали».
В 1777 году итальянский ученый Ладзаро не только подтвердил опыты Левенгука над коловратками, но и открыл тихоходок — микроскопических существ, обитающих во мхах и лишайниках. Оказалось, что и тихоходки, как и коловратки, переносят длительное высушивание и оживают после их увлажнения.
Со временем появилось несколько точек зрения на факторы, позволяющие организмам переносить длительное высушивание. Так, Левенгук предполагал, что коловратки защищены от высыхания плотной оболочкой, удерживающей влагу. В свою очередь, Т. Нидхем считал, что высохшие коловратки сохраняют жизнь без воды и кислорода благодаря каким-то особенностям их организма.
Проходили десятилетия, но интерес к «феномену воскрешения» животных и растений не ослабевал, а, наоборот, привлекал все большее внимание. В конце концов, в 1873 году немецкий ученый Вильгельм Прейер предложил называть это удивительное явление анабиозом.
Многочисленные исследования анабиоза у животных провел русский ученый П.И. Бахметьев. Он изучал воздействие низких температур на физиологию насекомых и млекопитающих, в частности на летучих мышей.
Так, он установил, что температура тела бабочки, помещенной в холодильную камеру, сначала медленно снижалась до — 10 °С, потом быстро поднималась до -1,5 °С, а затем снова падала до -10 °С. Это загадочное явление П.И. Бахметьев назвал температурным скачком.
Давно известно, что вещества могут находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком и газообразном. При этом твердое состояние подразделяется на кристаллическое и аморфное. И когда некоторые вещества переходят из жидкого состояния в твердое, их молекулы тоже образуют кристаллы.
Так вот, в 1938 году американский ученый Б. Лайет установил, что замерзающие организмы погибают в результате того, что в их телах появляются кристаллы льда, приводящие к разрушению мембран и цитоплазмы клеток.
Конечно, анабиоз — это соответствующая реакция организма на определенные условия внешней среды: в частности, на понижение или повышение температуры. Дело в том, что одни животные к столь опасным для их жизни обстоятельствам запасают еду, другие — мигрируют в более благоприятные и кормные места. А третьи — запасов не делают, остаются на месте, но зато могут погружаться в особое состояние, при котором значительно снижается активность метаболических процессов в организме, что приводит к падению температуры, сердечного ритма, частоты дыхания и т.д.
В зимнюю спячку (гибернация) погружаются многие виды моллюсков, ракообразных, пауков и насекомых, а также рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.
Перед погружением в спячку в организме животного происходят сложные физиологические изменения. Так, в преддверии анабиоза в полостях тела, под кожей, вдоль кишок, в груди накапливается жир. Причем запасы эти довольно значительны. Например, перед спячкой вес сусликов увеличивается в три раза по сравнению с весенне-летним сезоном. А в одном из исследований было показано, что у сурка в июне вес подкожного и внутреннего жира равнялся всего 10—15 г, а в августе — 750—800. Значительные жировые накопления делают сони, ежи, бурые медведи, летучие мыши.
Любопытные явления во время зимней спячки происходят в организме черного медведя барибала. Так, в течение 3—5-месячного сна он каждый день расходует около 4000 калорий, при этом не потребляя ни пищи, ни воды и не удаляя из организма продуктов метаболизма.
Этот феномен исследовали американские ученые. Оказалось, что эти особенности организма медведей обусловлены присутствием особого гормона, еще осенью поступающего в ткани его организма из гипоталамуса.
Однако это исследование не дало ответа на очень важный вопрос: что препятствует накоплению в организме барибала ядовитых продуктов метаболизма, которые у бодрствующего медведя выделяются из тела с мочой? Кроме того, было установлено, что когда температура тела у медведя значительно понижается, его начинает бить дрожь. И продолжается это от двух дней до недели — пока температура не придет в норму.
Однако больше всего удивило исследователей медвежье сердце. Дело в том, что, когда во время зимней спячки медведь делает глубокий вдох и выдох, его сердце в течение 10—20 с совсем не бьется. С чем это связано, ученые тоже пока ответить не могут...
Ученым давно известно, что все звери — от медведя до суслика, — впадающие в зимнюю спячку, регулярно ворочаются в своих норах, пробуждаясь от глубокого сна. А ведь во время этих движений сжигается огромное количество так необходимой животному энергии.
В связи с этим явлением у исследователей появился особый интерес к сусликам, в частности к калифорнийским, которые неделями валяются с температурой тела 5 °С, и целых полгода их сердце стучит с периодичностью всего два удара в минуту.
Однако раз в неделю, как по команде, они просыпаются. И конечно же, в это время температура их тела увеличивается. Причем до целых 37 °С! Если подсчитать, то окажется, что на эти пробуждения животное тратит около 80 % запасенной энергии. Безусловно, это ужасное расточительство. К чему оно?
Чтобы ответить на этот вопрос, американские биологи провели наблюдение над этими зверюшками, взяв в качестве подопытных экземпляров 31 суслика, каждому из которых прикрепили миниатюрные температурные датчики. Когда измученные животные впали в зимнюю спячку, им ввели один из углеводов, который повышает температуру тела у бодрствующих зверьков. Но это никак на спящих сусликов не подействовало. Однако, когда они начали просыпаться, температура их тела тут же повысилась, словно им ввели инъекцию накануне.
В связи с этими результатами напрашивался единственный вывод: когда животное спит, его иммунная система полностью отключается и не реагирует на раздражители.
Но такая ситуация чревата для суслика серьезными последствиями: в его организме во время сна могут появиться болезнетворные паразиты. Поэтому, чтобы избежать этого, суслик просыпается и «включает» свой иммунитет. Впрочем, может, у животных для этих регулярных «побудок» имеются и другие причины?
Вы можете прочитать другие новости на эту тему:paranormal-news.ru
Анабиоз - это... Что такое Анабиоз?
Анабиоз (лат. anabiosis — оживление, от др.-греч. ανα- — «вновь» и βιος — «жизнь») — cостояние живого организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Термин предложен в 1873 году немецким ученым Вильгельмом Прейером (?) в его сводке по исследованию феномена временного прекращения жизнедеятельности.
Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.). При наступлении благоприятных условий жизни происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов. Наиболее устойчивы к высушиванию, нагреванию, охлаждению спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту). У многоклеточных организмов угнетение жизнедеятельности и ее почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития — семена, споры.
Животные, впадающие в анабиоз, могут терять ½ и даже ¾ заключённой в тканях воды. Анабиоз по сравнению с оцепенением и спячкой сопровождается более глубоким подавлением жизнедеятельности.
Явление анабиоза при высушивании и охлаждении используется для приготовления сухих живых вакцин, длительного хранения клеточных культур, консервирования тканей и органов.
Имеются данные о возможности введения млекопитающих в состояние анабиоза с помощью таких газов, как углекислый газ, аргон, сероводород и пр.
Анабиоз в культуре
Литература
- В фантастическом рассказе «Ни жизнь, ни смерть» Александр Беляев выдвигает идею глубокого охлаждения человеческого организма с целью погружения в анабиоз. Находясь в анабиозе, герои рассказа становятся практически бессмертными. Впрочем, своё отношение к этому вопросу автор достаточно ясно выразил в названии рассказа.
- Писатели-фантасты (а вслед за ними и кинематографисты) часто используют идею погружения своих героев в состояние анабиоза на время длительных космических перелетов. Так, например, в романе «2001: Космическая одиссея» Артура Кларка используются технологии, позволяющие вводить человека в состояние анабиоза (гипотермические камеры).
- Во многих романах и рассказах Аластера Рейнольдса люди, составляющие экипажи космических кораблей (фракция Ультра) во время перелетов проводят в подобных гипотермических камерах значительную часть своей жизни.
- В сентябре 2011 года писатели-фантасты Сергей Палий и Алексей Гравицкий создали проект "Анабиоз" - межавторский литературный цикл в стиле постапокалипсис, в котором рассказывается о жизни человечества после 30-летнего пребывания в состоянии анабиоза.
- В фантастическом произведении Фаэты (Солнечное Племя), автор Александр Казанцев повествует о том, что жители Марса (Инко Тихий, Эра Луа, Гиго Гант и Ива Тихая), оставшиеся на Земле, с помощью анабиоза через тысячи лет проснулись.
Музыка
- Название сольного альбома Джона Петруччи 2005 года «Suspended Animation» является англоязычным переводом состояния анабиоза.[1]
- По сюжету концептуального альбома Арьена Лукассена 2012 года «Lost in the New Real» главный герой повествования вынужден адаптироваться в изменившемся мире, проведя несколько сотен лет в анабиозе.
- Песня группы My Kite - "Анабиоз"
- Песня [Игоря Талькова - "Родина моя". ("в анабиозе доживает век Москва...")
- Песня Ляписа Трубецкого - "Гойко Митич". ("спирт-рояль, анабиоз вырвал из жизни лет семь или восемь...")
- Песня Ласковые Усы - "Анабиоз"
См. также
Примечания
Ссылки
dal.academic.ru
Анабиоз и зимний покой в мире микроорганизмов и в мире растений | На грани жизни
В природе анабиоз не является патентом только животных организмов. Он широко представлен и среди микроорганизмов из царства Prokaryotae, к которым относятся все виды бактерий и синезеленых водорослей. Анабиоз представлен и в мире растений (низших и высших). У многих микроорганизмов и видов растений природа в своем длительном эволюционном процессе развития создала прекрасное приспособление для впадания в состояние покоя или анабиоза при неблагоприятных условиях. В этом состоянии они могут переживать в течение длительного времени (для некоторых видов бактерий даже миллионы лет!) и при создании нормальных условий восстанавливать свою жизнедеятельность.
В 1962 г. сенсационно прозвучало сообщение французского микробиолога Г. Домбровского, который заявил, что ему удалось случайно оживить бактерии (Pseudomonas halocrenae), пробывшие в соляных пластах около Бад Нагейма более 180 млн. лет. Г. Домбровский проводил исследования минеральных вод у Бад Нагейма, которое завершил посевом проб в различных питательных средах для выявления бактерий. Он обратил внимание на тот факт, что даже в очень соленых водах обнаруживались живые бактерии. Странным показалось и то, что бактерии обнаружились и в воде, взятой с большой глубины. Взяв у бурильщиков, работавших поблизости, пробы соли, извлеченной с глубины 209 м, Домбровский в стерильных условиях извлек внутреннюю часть пробы, чтобы исключить побочное загрязнение, и сделал посев. Развились два вида бактерий. Опыты были неоднократно повторены — результаты оказались те же: в кристаллах соли, пролежавших в недрах земли более 180 млн. лет, встречались бактерии, способные оживать. Но само «оживление» еще не может служить достаточным доказательством. Ученый расширил свои опыты и вырастил бактерии в питательной среде, в которую каждую неделю добавлял определенное количество соли. Когда получился насыщенный солевой раствор, он выпарил питательную среду. Образовались кристаллики соли, в которые были вкраплены бактерии. После того как кристаллы пролежали несколько недель, из них снова можно было выделить живые бактерии. Выяснилось, что вполне возможно в блоках соли сохранять живые бактерии на протяжении миллионов лет.
Анабиоз у микроорганизмов — давно известный факт: еще Левенгук в 1705 г. встретился с этим интересным биологическим явлением.
В настоящее время известно, что существуют некоторые виды бактерий, которые, попадая в неблагоприятные для них условия жизни, превращаются в стойкие образования с плотной многослойной оболочкой, называемые спорами. Это крайне обезвоженные клетки с толстой оболочкой. Такие спорообразующие бактерии преимущественно представляют собой бациллы и клостридии (принадлежащие к семейству Bacillaceae). За длительный эволюционный процесс они выработали прекрасный способ выживания при неблагоприятных для жизни условиях. При помощи спорообразования они повышают свою устойчивость к физическим, химическим и биологическим факторам внешней среды, сохраняясь в анабиотическом состоянии на протяжении многих лет. Они выдерживают даже высушивание в вакууме, очень низкие и высокие температуры (погибают лишь при 120°С). Позже, попадая в подходящие для них условия жизни, они снова возвращали свою жизнедеятельность и болезнетворное действие, становясь причиной опасных заболеваний животных и человека. Спорообразующие возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, злокачественных опухолей, газовой гангрены и др., впадая в анабиотическое состояние, долгие годы сохраняют свою жизнеспособность. Этим объясняется затухание на известный период и внезапное проявление некоторых заболеваний у животных. Известны так называемые мертвые поля, где в прежние времена зарывали в землю животных, погибших от сибирской язвы (сейчас их трупы сжигают). Через какой-то отрезок времени люди при распахивании земли или животные на пастбищах могли заразиться (болезнь является зоонозом, т. е. общей для животных и людей). А споры столбняка не погибают даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Стоит только их разморозить, и жизнь снова возвращается к ним.
Но если вернуться к случаю в Бад Нагейме, удивительно, что обнаруженные бактерии, не образуя спор, пребывали в состоянии анабиоза миллионы лет.
Это не единственный случай, когда были обнаружены древние микробы в анабиотическом состоянии. На разных глубинах в трещинах подземных пластов сумели сохраниться бактериальные палочки —одни «только» 10 тыс. лет, а другие— 1 млн. лет. Недавно такую находку сделали американские биологи из научно-исследовательского института имени Чарльза Дарвина в Дайн-Пойнте. Ученые перенесли обнаруженные ими бактерии в лабораторию в стерильные пробирки и создали им идеальные условия. Вскоре в питательной среде закипела жизнь — бактерии начали размножаться и образовали целые колонии, напоминающие по форме вершину вулкана.
Одним словом, оказалось, что и миллион лет — не предел для жизни микроскопических бактерий, впавших в анабиотическое состояние. Этот вывод важен не только в теоретическом отношении. Он привлек внимание представителей молодой науки экзобиологии, изучающей возможности существования жизни вне нашей планеты, например, на кометах, в наиболее мелких частицах космической пыли или на планетах с резкими переменами климатических условий. Ныне экзобиологи задаются вопросом: не могут ли там на известное время «притаиться» и, когда условия позволят, «воскреснуть» какие-нибудь живые существа?
Еще в начале нашего века и до наших дней большой интерес у исследователей вызывала способность бактерий переносить очень низкие температуры. Так, например, некоторые виды светящихся бактерий, охлажденные до температуры жидкого воздуха (—253°С) и даже жидкого гелия (—269°С), после размораживания восстанавливали свою жизнедеятельность и снова начинали светиться. Сейчас уже научно доказано, что жизнь светящихся бактерий сохраняется и в более суровых условиях, приближающихся к условиям космического пространства. Больше того, оказывается, что почти при полном вакууме и при температурах, близких к абсолютному нулю, некоторые земные микроорганизмы сохраняются даже лучше, чем в идеальных условиях земных лабораторий. По мнению некоторых экзобиологов, простейшие формы жизни попали на Землю из бескрайних просторов космического пространства.
Советский ученый К. Шариков сообщает о проведенных опытах с зооспорангиями (органы бесполого размножения)— возбудителями рака у картофеля, которые в течение двух суток находились в замороженном состоянии в жидком кислороде (—183°С) и все же сохранили свою жизнеспособность. Такие зооспорангии вызывали рак картофеля, как и контрольные, не подвергшиеся замораживанию.
В начале 60-х годов молодой советский ученый Николай Чудинов — инженер-исследователь из центральной химической лаборатории Березниковского калийнодобывающего комбината,— исследуя нерастворимые остатки ископаемых калийных солей, совершенно случайно обнаружил нечто поразительное — коричневый поверхностный слой, всплывший в пробирке из осадков, заметно увеличился в объеме. Н. Чудинов не мог предположить, что этот случай касается проблемы сохранения жизнеспособности, так как считал, что жизнь в соли невозможна. Но каково же было его удивление, когда, поместив каплю солевого раствора на предметное стекло и рассмотрев ее под микроскопом, он увидел, что в капле кипела жизнь. Оказалось, что эти организмы представляют собой один из видов микроскопических водорослей. Н. Чудинов снова заключил ожившие микроорганизмы в кристаллы соли, продержал их в этом состоянии около двух месяцев и снова растворил кристаллы. Было чему поразиться: в растворе снова оживали целые колонии микроскопических водорослей. В одном из опытов исследователь лишил водоросли углекислого газа и воздуха, но и в этой среде они продолжали жить. Проделав сотни опытов, Н. Чудинов имел право на некоторые выводы. Явление, открытое им в калийных солях, представляет собой пример сохранения жизнеспособности. Цвет жидкости определялся живыми организмами — водорослями, сохранявшими свою жизнеспособность в анабиотическом состоянии бесконечно долгое время — около 350 млн. лет.
Установлено, что некоторые виды сине-зеленых водорослей (Cyanophyta) из степных областей образуют студенистую массу на предметах, находящихся под водой. Если их оставить на суше, то они превращаются в сухую черную корочку. В этом состоянии они могут находиться очень долгое время, а когда выпадет дождь, сразу разбухают от поглощенной ими воды и снова превращаются в сине-зеленую студенистую массу. В 1962 г. американский ученый Камерон установил, что синезеленая водоросль носток (Nostoc communae), хранившаяся 107 лет в гербарии, полностью сохранила свою жизнеспособность.
Выяснилось, что в подобное состояние могут впадать и некоторые зеленые водоросли (Chlorophyta), например, те, которые покрывают зеленым налетом нижние части елей.
Значительная часть лишайников (Lichenes), особенно те, которыми обрастают камни, тоже большую часть года пребывают в анабиотическом состоянии, подвергаясь иссушающему действию прямых солнечных лучей. Например, лишайники ягель (олений мох) и парамелия могут высыхать до такой степени, что превращаются в пыль, если их растереть между пальцами, но после дождя восстанавливают свою эластичность и жизнедеятельность. Могут высыхать и впадать в анабиоз и некоторые виды мхов (Bryophyta).
В анабиотическое состояние впадают и некоторые виды высших растений. Рекорд в этом отношении принадлежит растению броней. (Selaschnella lepidophyla), встречающемуся в прериях Американского континента. Помещенное в гербарий, это растение выдержало целых 11 лет в высушенном состоянии, не потеряв своей жизнеспособности.
Одно из чудес болгарской флоры — это растения родопская габерлея (Haberlea rhodopensis) и сербская рамонда (Ramonda serbica). Оба вида принадлежат к семейству геснериевых (Gesneriaceae) и считаются реликтами третичного периода (остатками растительности третичного периода, некогда обитавшей в нашей стране).
Габерлея — красивый цветок, похожий на примулу, растет на известняковых, сухих и прогревающихся солнцем скалах, а также в тенистых местах в Родопах и в горах средней Старой планины в Болгарии, как и на некоторых плоскогорьях Югославии, а рамонда — тоже красивый цветок — растет преимущественно в Югославии. В Болгарии рамонда имеет ограниченное распространение — на известняковых скалах и на северных склонах Западного подножия Балканских гор. Оба реликтовых вида включены в список растений, находящихся под защитой закона как исключительно редкие и представляющие значительный интерес.
В 1950 г. под руководством одного из наших известных болгарских ботаников академика Николая Стоянова тогда еще молодой научный сотрудник Иван Ганчев попытался выяснить, встречаются ли в болгарской флоре виды растений, впадающих в анабиоз при продолжительном их высушивании, не теряя при этом своей жизнеспособности. Начались многочисленные опыты, испытыва-лось большое число растений из разных областей Болгарии, но результаты были отрицательными: после высушивания растения погибали. Во всей просмотренной Ганчевым литературе нашлись сведения только о двух высших растениях, обладавших подобным свойством,— одно из них (Miratamnus flebelifolia) в Болгарии не встречается, а второе — сербская рамонда — было исследовано Чернявским и дало положительные результаты. Так как родопская габерлея является близким родственником рамонды, Ганчев начал проводить опыты над обоими видами, поставив себе задачу: проверить данные относительно сербской рамонды и выяснить, свойственны ли ее качества родопской габерлее, сможет ли она выдерживать продолжительное высушивание, не потеряв жизнеспособности. В результате многочисленных опытов Ганчев установил, что родопская габерлея может выдержать в таком состоянии до 31 месяца, а сербская рамонда — до 27 месяцев. Разумеется, это рекордные сроки. Некоторые экземпляры погибали в 16, другие — в 19 месяцев. Самыми жизнеспособными оказались верхушечная точка роста растения и черешки листьев. Опыты были продолжены, и родопская габерлея раскрывала все новые и новые особенности. В летнее засушливое время года на открытых скалах температура часто достигает 45°С. Там встречались экземпляры габерлеи, свернувшиеся в плотные розетки, почти полностью высохшие. При растирании листьев между пальцами, они превращались в пыль. Высушенная габерлея, хранившаяся три месяца, вынесла нагревание в течение почти 100 мин при температуре 66—76°С, а экземпляры, хранившиеся дольше (24 месяца), выдержали 52 мин. Особенно интересным оказался тот факт, что наряду с устойчивостью по отношению к засухе и теплу родопская габерлея обладает и относительно высокой морозоустойчивостью. Только при —7°С начинают замерзать наружные листья розетки. При более сильных холодах, так же как и летом, лиственные розетки свертываются и наружные листья играют роль защитной «одежды».
Болгарские ученые считают, что в процессе эволюционного развития эти виды настолько усовершенствовались, что их биохимические реакции протекают на очень низком энергетическом уровне. Жизнь в их клетках может быть сведена до возможного минимума и снова восстановиться при наступлении благоприятных условий. Такое состояние может быть достигнуто лишь благодаря большой способности цитоплазмы удерживать часть воды. Растения могут потерять до 98% воды, но остальных 2% вполне достаточно для поддержания состояния анабиоза.
Анабиотическое состояние является высокоэффективным механизмом выживания при неблагоприятных условиях. Именно эта анабиотическая способность и помогла родопской габерлее и сербской рамонде — этим реликтовым растениям третичного периода — уцелеть до наших дней.
Неизбежно возникает вопрос: что помогает растениям переносить сильное обезвоживание и впадать в состояние анабиоза, при котором обмен веществ протекает настолько замедленно, что практически почти равен нулю? По мнению ученых, при обезвоживании у растений, способных впадать в анабиотическое состояние, не нарушается процесс дыхания, который сохраняет свою так называемую энергетическую полноценность. При обезвоживании у этих растений продолжают образовываться богатые энергией соединения, например АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия, образующаяся в процессе дыхания почти до полного высушивания этих растений, передается почти всем клеточным структурам и всему клеточному содержимому, которое, обезвоживаясь, переходит в желеобразное состояние, и клетки могут годами сохранять свою жизнеспособность. У большинства других видов растений при таких условиях протопласт свертывается, и растение погибает.
Подобный процесс происходит и при созревании семян. Известно, что многие виды семян сохраняют всхожесть на протяжении длительного периода (десятилетия и даже столетия).
В начале нашего века исследования всхожести семян провел французский ученый Поль Беккерель. Он проверил более 500 видов семян из собрания Естественноисторического музея в Париже. Некоторые семена сохранялись там еще с конца XVIII в. Оказалось, что дольше других сохраняют свою всхожесть семена растений из семейств бобовых, мальвовых и губоцветных. Часть семян (20%) клевера, сохранявшихся на протяжении 68 лет, проросла.
Почти одновременно подобные исследования провели и другие ученые, которые доказали, что семена растений в состоянии сохранять всхожесть более 50 лет. Наиболее устойчивыми оказались семена, содержащие минимальное количество воды.
Советский ученый К. Шариков в своей книге «Необыкновенные явления в растительном и животном мире» пишет, что в состоянии анабиоза семена ржи, овса, пшеницы и ячменя могут сохраняться более 10—12 лет, мальвы — 57, клевера — 62, ракитника — 84, а семена лотоса — более 200 лет. Советские ученые также установили, что семена лотоса, пролежавшие в торфяном болоте более 1000 лет, сохранили всхожесть.
При изучении гробниц фараонов в Египте были обнаружены семена пшеницы, которые хранились более 2000 лет, но не утратили способности к прорастанию. Впоследствии, однако, выяснилось, что египтологи были введены в заблуждение мошенниками, которые продавали свежие семена вместо старых семян из гробниц.
Интересный опыт провел в 1879 г. известный американский ботаник Уильям Бил. Он зарыл 20 бутылок, в каждой из которых было по 1000 семян 20 видов сорняков. Ученый поставил целью установить: сколько времени семена могут сохранять свою всхожесть? Каждые 5 лет он выкапывал одну бутылку и высевал семена в стерильную почву. В 1924 г. Уильям Бил умер. Опыты продолжили коллеги ученого, которые увеличили интервалы между выкапыванием бутылок до 10 лет. Американский журнал «Фармере дайджест» сообщил, что семена, посеянные в 1980 г. (т. е. через 101 год), буйно проросли. В Национальной контрольно-семенной лаборатории в штате Колорадо при температуре —20°С сохраняются семена почти 100 тыс. видов растений. Сотрудники лаборатории проводят испытания на всхожесть семян каждые 5 лет, таким образом контролируя надежность хранения растительного фонда.
Еще более интересное открытие недавно сделали и аргентинские ученые, которые наблюдали всхожесть семян, чей возраст превышал три тысячелетия. Семена принадлежали растению амаранту, растущему на склонах Анд. Эти семена были найдены в тщательно закрытом сосуде в одной из горных пещер в провинции Мендоса.
Установлено, что семена некоторых злаков, пролежавшие известное время в условиях вакуума при температуре, близкой к абсолютному нулю, после этого прорастали и сохраняли свои биологические свойства.
Советские ученые провели исследования с сухими семенами, которые в опытных условиях показали большую морозоустойчивость — при температуре от —100 до — 190°С они сохраняли всхожесть. Уже получены сообщения, что семена 45 сельскохозяйственных культур после шестимесячного хранения в жидком азоте ( —196°С) успешно прорастали.
В настоящее время считается доказанным тот факт, что семена многих видов растений способны сохранять в анабиотическом состоянии свою всхожесть в течение длительного времени. Но это состояние не может длиться бесконечно долго, оно зависит от условия хранения семян, так что, бесспорно, с каждым уходящим годом всхожесть семян понижается.
Возникает вопрос: если некоторые виды высших растений способны переносить почти полное обезвоживание, то имеются ли растения, которые способны переносить и низкие температуры, впадая в состояние анабиоза? Известно, что там, где бывают суровые зимы, древесные растения могут быть повреждены воздействием кристаллов льда, а затем и погибнуть. Это можно предотвратить лишь при очень быстром воздействии низких температур (например, температуры жидкого азота —196°С и более низких), которые растения переносят сравнительно легко, потому что при этих температурах вода очень быстро охлаждается и замерзает не в кристаллическом, а в аморфном состоянии. В этом случае цитоплазма в клетках растений не повреждается, поскольку нет кристалликов льда. При одном из таких опытов ветки красной смородины перенесли понижение температуры до — 195°С и после быстрого размораживания остались жизнеспособными. Но в природе такие низкие температуры не существуют. В таком случае, как же переносят суровые зимние месяцы растительные организмы?
В течение длительного процесса эволюции различные виды растений выработали приспособления (физиологические, анатомические, биохимические) для выживания при неблагоприятных зимних условиях, обеспечивая таким образом продолжение вида. Однолетние растения проводят зиму в виде сухих зрелых семян, пребывающих в состоянии анабиоза. Большая часть двулетних и многолетних растений теряет свои наземные органы и перезимовывает, хорошо защищенная от морозов и снега, находясь в земле в виде луковиц (лук, подснежник, тюльпан и др.), клубней (картофель, георгины и др.) и корневищ (папоротник, примула, мать-и-мачеха) в состоянии покоя.
Но как перезимовать озимым культурам и древесным видам растений, которые подвержены непосредственному воздействию холодов? Установлено, что еще с осени растения начинают готовиться к зимовке под воздействием понижения температуры и главным образом сокращения продолжительности светового дня, причем древесные виды завершают свой активный рост и готовятся к переходу в состояние покоя. Подготовка растений выражается в понижении обмена веществ и процесса дыхания и в усилении фотосинтеза, что приводит к накоплению запасов питательных веществ — углеводов, белков, жиров, минеральных солей и др. Некоторые из этих веществ повышают густоту сока в клетках и тем самым понижают его точку замерзания (например, клеточный сок, отцеженный из некоторых растений, замерзал лишь при температуре от —5 до — 10°С).
По мнению ряда ученых, растения проходят через две фазы подготовки к состоянию покоя. Во время первой фазы рост прекращается, резко уменьшается интенсивность всех физиологических и биохимических процессов, а листопадные виды (широколиственные деревья) теряют листья. Вторая фаза начинается с первыми холодами (от —4 до —5°С), когда растение теряет значительное количество воды (обезвоживание клеток) и наступают глубокие физико-химические процессы — изменяются коллоиды, которые становятся более устойчивыми к коагуляции. В результате растения становятся более холодостойкими, и эта устойчивость возрастает в течение суровой зимы. В это время организм растения переходит в состояние глубокого покоя. Неподготовленные к зимовке замерзшие растения погибают потому, что образовавшийся лед в их межклеточных пространствах повреждает цитоплазму. Но зимой этого не происходит, так как клетки растительных тканей связаны между собой особыми цитоплазматическими мостиками, называемыми плазмодесмами, они переходят сквозь поры из одной клетки в другую. При переходе растения в состояние глубокого покоя плазмодесмы втягиваются внутрь клеток и цитоплазма теряет связь с оболочкой (изолируется). На ее поверхности у древесных видов накапливаются жировые вещества. Благодаря процессу изоляции цитоплазмы кристаллики льда, возникающие в межклеточных пространствах, уже не оказывают давления на цитоплазму и не повреждают ее. Внутри клеток у закаленных растений лед образуется при значительно более низких температурах. Однако при очень суровых зимах озимые культуры и плодовые деревья и кустарники все же частично погибают. Вот почему ученые-селекционеры трудятся над созданием морозоустойчивых сортов плодовых и озимых культур. Установлено, например, что для некоторых растений (помидор, огурец, перец, хлопчатник и др.), которые повреждаются не только низкими минусовыми температурами, но и низкими плюсовыми температурами, для повышения их морозоустойчивости необходимо предпосевное закаливание семян переменной температурой (сначала +12°С, а затем —3°С) на протяжении нескольких дней. Закаленные таким образом растения становятся морозоустойчивыми и лучше переносят низкие плюсовые температуры и даже весенние утренние заморозки, а также повышают свою продуктивность.
Весной, с увеличением длительности светового дня и потеплением, растения выходят из состояния покоя, в результате чего их морозоустойчивость значительно понижается. В этот период опасность замерзания при внезапном похолодании или выпадении снега велика.
Устойчивость видов микроорганизмов и растений к воздействию неблагоприятных внешних факторов (высокие и низкие температуры, засухи и др.), при которых они впадают в состояние покоя или анабиоза, следует рассматривать как защитное приспособление, выработанное в течение длительного эволюционного процесса.
comments powered by HyperCommentscollectedpapers.com.ua
