Номер 41.22, страница 156 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

41.22 [н] Почему обильный полив или сильный дождь перед внезапным наступлением морозов может привести к гибели растений?

41.22 [н]

Обильный полив или сильный дождь перед внезапным наступлением морозов может привести к гибели растений по нескольким взаимосвязанным причинам, в основе которых лежит аномальное физическое свойство воды – расширяться при замерзании.

1. Механическое повреждение корневой системы. Почва, обильно пропитанная влагой, при замерзании превращается в твердую, монолитную массу. Вода при переходе из жидкого состояния в твердое (лед) увеличивается в объеме примерно на 9% ($V_{льда} \approx 1.09 \cdot V_{воды}$). Это расширение создает значительное давление в почве, которое способно физически повредить, сдавить и даже разорвать нежные корневые волоски и более крупные корни растений. Растение с поврежденной корневой системой лишается возможности поглощать воду и питательные вещества, что ведет к его ослаблению и гибели.

2. Повреждение клеток самого растения. Перед заморозками растение активно поглощает доступную воду, и она заполняет его клетки и межклеточные пространства. При резком падении температуры эта вода замерзает, что приводит к повреждениям на клеточном уровне двумя основными способами:
- Внутриклеточное замерзание: При очень быстром охлаждении вода замерзает прямо внутри клеток. Образующиеся кристаллы льда своими острыми гранями разрывают клеточные мембраны и внутренние структуры (органеллы), что приводит к неминуемой гибели клетки.
- Межклеточное замерзание: Чаще лед образуется сначала в пространствах между клетками. Это приводит к тому, что вода из клеток по закону осмоса начинает перемещаться наружу, в сторону образовавшегося льда (где концентрация свободной воды ниже). Клетки теряют воду, сильно обезвоживаются, сжимаются и погибают от так называемой «морозной засухи».

3. Нарушение газообмена. Ледяная корка, которая образуется в почве, препятствует нормальному газообмену. Она перекрывает доступ кислорода к корням, который необходим для их клеточного дыхания и поддержания жизнедеятельности.

Таким образом, гибель растений вызвана комплексом факторов: механическим разрушением корней в промерзшей почве и повреждением клеток из-за образования в них или вокруг них кристаллов льда.

Ответ: обильный полив перед морозами приводит к избытку воды в почве и в тканях растений. При замерзании вода расширяется, что вызывает механический разрыв корней в почве, а также разрыв клеточных стенок и мембран внутри самого растения кристаллами льда. Кроме того, образование льда в межклеточном пространстве может вызвать гибель клеток от обезвоживания. Сочетание этих факторов приводит к гибели растения.