Почему клеточный сок деревьев не замерзает при низкой температуре и каждую весну деревья оживают?

Растениям, которые зимой укрыты снегом, под его теплой шубой не так уж холодно. Но как противостоят морозам деревья и кустарники, обнаженные ветви которых насквозь пронизывает холод? Почему не гибнут их почки и побеги?

Устойчивость растений к низким температурам создается главным образом благодаря внутриклеточным изменениям, и прежде всего их химическому составу.

Роль антифриза — вещества, которое снижает температуру замерзания растворов, находящихся в клеточных вакуолях, играют сахара: они накапливаются в клеточном соке во время подготовки растения к зиме. Они же предохраняют белки цитоплазмы от коагуляции (свертывания) при понижении температуры. Чем больше Сахаров накопили растения в своих тканях, тем лучше они противостоят действию низких температур.

Хорошо известно, что если у плодовых деревьев, например яблонь, плодоношение летом было особенно обильным, то зимой они оказываются менее морозостойкими. В этом случае питательные вещества расходуются в основном на формирование плодов, а про запас Сахаров откладывается мало. Неудивительно, что такие деревья легко вымерзают.

Плохо переносят морозы и те растения, которые осенью интенсивно росли, например, вследствие длительной теплой погоды или в результате обильной подкормки азотом. Причина здесь та же: растения плохо подготовились к зиме, их питательные вещества использовались на рост вегетативных органов (стеблей, листьев) , а не откладывались в виде запасных углеводов.

Снижается морозостойкость растений и весной, когда сахара начинают использоваться в процессах жизнедеятельности, превращаются в другие соединения. Поэтому так опасны для растений даже слабые весенние заморозки, хотя температура далеко не достигает уровня зимних морозов, которые они прекрасно перенесли.

Но устойчивость растений к морозам объясняется не только накоплением Сахаров в их тканях. Как показали исследования известного физиолога растений И. И. Туманова и его учеников, формирование морозоустойчивости — сложный, ступенчатый процесс. Закаливание озимых злаков и плодовых деревьев начинается в осенние солнечные дни, когда еще довольно интенсивно идет фотосинтез, а процессы дыхания уже ослаблены. В это время в тканях накапливаются сахара и другие защитные вещества, а в клетках становится меньше воды. После этого цитоплазма готова к прохождению второй фазы закаливания, которая протекает при регулярно повторяющихся слабых морозах (от —2 до —5 °С) . В это время изменяется ультраструктура цитоплазмы, перестраивается ферментный аппарат клеток, вследствие чего они приобретают способность переносить значительное понижение температуры. Теперь растению холода не страшны.