Засуха является важнейшим абиотическим фактором сдерживания роста и отрицательно влияющим на рост и урожайность сельскохозяйственных культур производства. Стрессы, приводящие к ненормальным физиологическим процессам, влияют на одно или несколько из следующих факторов сочетания биологических и экологических факторов.
Возникший стресс может привести к повреждению, нарушению обмена веществ и может замедлить рост, гибель растений или смерть растений.
Производство ограничено экологическими стрессами, по оценкам различных исследователей, только 10 процентов пахотных земель в мире свободны от стресса засухи, в целом, что является одним из основных факторов, обусловливающих разницу между урожайностью и потенциальной производительностью. Чтобы улучшить механизмы сопротивления, селекция требует в комплексе релевантных мер, по улучшению засухоустойчивости сельскохозяйственных растений.
Корни растений могут сигнализировать нам, чтобы показать, что они находятся под водным стрессом и напряжением, выделяя ABA гормон в листьях. Абсцизовая кислот (ABA растительный гормон) играет важную роль в жизненном цикле растений, и напрямую принимает участие в морфологических процессах и процессах адаптации растений к окружающей среде. В случае недостатка воды в корневой зоне снижается давление в клетках растения, вырабатываемая абсцизовая кислота синтезируется в корнеплодах и воздушных частях, уменьшая транспирацию (движение воды) в растении. Далее в растении запускаются процессы осмотического саморегулирования, защищающие ферменты и мембранное строение, устраняющие активные кислородосодержащие радикалы. В ситуациях, когда происходит умеренный или сильный стресс, увеличивается концентрация пролина, служащего в качестве резервуара для хранения азота или растворимого цитоплазматического растворителя. Данные биохимические реакции снижают воздействия стресса на растения и содействуют увеличению сопротивляемости растений при угрозе обезвоживания.
С точки зрения физиологии растений, сухость вызывает стресс. Увеличивается эвапотранспирация (количество влаги, удаляемой в результате испарения и транспирации), дыхательные процессы, световая реакция фотосинтеза, дальнейшее образование свободных радикалов. Смерть растений - это свет и окисление.
Первичным реагированием на дефицит воды становится уменьшение площади листьев. В начале водного стресса, происходит торможение роста клеток, что приводит к снижению развития листьев. Поверхность нижних листьев вызывает меньшее поглощение воды из почвы и поглощение кислорода растением уменьшается. Это первая линия защиты растения в стрессовой ситуации засухи. Следующей защитной реакцией становится стимуляция абсцизии (отмирание или отсечение) листьев растений, искусственно уменьшая тем самым общую биомассу для экономии влаги.
Другим удивительным средством защиты растений от последствий засухи, в процессе эволюции стал САМ-фотосинтез.
Специфическое свойство некоторых видов растений произрастающих в засушливых регионах мира, например Agave, Opuntia или Aloe Vera (некоторых её видов). И выражается оно в способности связывать углерод путём метаболических реакций растений. Связывание углерода — общее название совокупности процессов, при которых углекислый газ CO2 преобразуется в органические вещества. Такие процессы используют автотрофы, то есть организмы, которые сами вырабатывают необходимые для себя органические вещества. В частности, процесс связывания углерода является составной частью фотосинтеза и характеризуются поддержанием благоприятного водного состояния благодаря их способности сводить к минимуму дыхание, ограничивая потребление кислорода в течение дня и увеличивая ночью.
Всасывание воды является первой стадией прорастания. Живые и мертвые семена впитывают воду и набухают. Количество воды поглощается в зависимости от химического состава семян. Белки, слизи и пектин более гидрофильны, коллоидные вещества поглощают больше воды, чем крахмал. Такие культуры как кукуруза, соевые бобы, составляют почти третью часть и второй по весу посевного материала при поглощении воды. Обычно влажность почвы значительно ниже, чем в полевых условиях благоприятных для проращивания. Влажность точки увядания ниже чтобы снизить скорость прорастания.
Такова лишь малая часть представленных здесь защитных реакциях растений на неблагоприятные условия нехватки воды. Природа разумна и мудра в своих инструментах эволюции. И как мне видится, задача человека познать и постичь её мудрость для более гуманного и глубокого взаимодействия с ней.