Дишане на семена по време на поникване
Процесът на набъбване на семената е придружен от рязко увеличаване на интензивността на дишането, но с някои периоди на затихване, което е свързано с преструктурирането на биохимичните процеси.
Експериментите на У. Джеймс и А. Джеймс характеризират общата картина на промените в дишането по време на покълването. Те изследвали отделянето на CO2 от семена от ечемик, покълнали на тъмно при 21°C и установили следните 5 фази в зависимост от съдържанието на хранителни вещества:
Фаза I – водата се абсорбира, ембрионът се развива бързо и се използват резервни хранителни вещества, депозирани в ембриона. Интензивността на дишането постепенно се увеличава. Продължителността на фазата е 2 дни;
II фаза – въглехидратите на ендосперма се мобилизират, интензитетът на дишането се увеличава и достига своя максимум на седмия ден;
III фаза – запасите от ендосперм са изчерпани – скоростта на дишане се забавя. Фазата продължава до 12-ия ден;
IV фаза - в обмяната се включват други вещества (протеини и др.). Интензивността на дишането постепенно намалява към края на фазата;
V фаза – разсадът загива, развива се сапрофитна микрофлора. Има леко учестяване на дишането.
Ученият Лич върху пет сорта пшеница, при определяне на дишането на всяко зърно поотделно, установява 3 фази в процеса на набъбване и покълване.
Началната фаза започва от момента, в който семената влязат в контакт с вода и продължава около 10 часа. В този случай се наблюдава бавно повишаване на интензивността на дишането.
Средната фаза продължава от 10 до 30 часа, интензивността на дишането се увеличава, а в края на периода спада.
Последната фаза - протича процесът на поникване и повишаване на интензивността на дишането.
В началните фази на покълване при маслодайните семенаDK около 1, тъй като по това времевъглехидратите, съдържащи се в ембриона, се консумират, но след 1-2 дниDC спада до 0,3-0,4, което е свързано с разграждането на мазнините до въглехидрати. След появата на захариDK отново се покачва до 0,7–0,8, но никога не достига 1, тъй като продължаващото разграждане на мазнините и тяхното окисление изисква голямо количество кислород.
Интензивното дишане, наблюдавано при покълването, е свързано с отделянето на голямо количество топлина. Освобождаването на голямо количество топлина с достатъчно влага, което се случва не само отвън, но и поради водата, която се появява по време на нагряване, причинява значително локално нагряване.
Сега са създадени апарати (например апаратът Тиана-Калве), които позволяват да се вземе предвид отделянето на топлина дори от едно семе. Изследванията установяват, че в момента, в който семената влязат в контакт с вода, веднага започва отделянето на топлина, която достига максимум след 20-40 минути. През това време се отделят около 1,2 кал на час. След това отделянето на топлина намалява, а след 5 часа дори може да има поглъщане на топлина. Този процес е физикохимичен и протича в резултат на намокряне на сухото вещество на семената. Тази фаза, която Prite нарича хидростадий, е отправна точка за следващата фаза, която е свързана с жизнената активност на събудените клетки на покълващото семе. В тази фаза семето реагира само на вода. Интересно е да се отбележи, че краят на тази фаза съвпада с настъпването на критичната влажност на семената, така че тази фаза има специфични особености и може да се счита за начална фаза на поникване.
В бъдеще, след 5 часа (т.е. от 5 до 10 часа от момента на овлажняване), се отделя все по-малко топлина или дори се получава нейното усвояване. Тази фаза може да се нарече фаза на нулева термогенеза. През този период протичат сложни екзо- и ендотермични процеси.процеси, свързани с влага, хидролиза, набъбване на колоиди, но в комбинация всички тези реакции не са придружени от отделяне на топлина в околната среда, а топлината се използва вътре в самото семе.
След това започва периодът на биологична термогенеза - отделянето на топлина постепенно се увеличава, увеличава, което е свързано с усилено дишане, хидролиза на хранителни вещества, действие на ензими и други активни физиологични процеси. Това състояние се наричатермофаза, тъй като по това време покълващото семе става чувствително към температура и тогава има нужда от кислород, а след 3 дни - от светлина и т.н.
Установено е, че повишаването на температурата по време на набъбване и поникване съкращава периода на физикохимична термогенеза, увеличава максималното отделяне на топлина, намалява продължителността на нулевата фаза и ускорява началото на биологичната термогенеза.
При редуващо се овлажняване и последващо изсушаване нулевата фаза изпада и началото на биологичната термогенеза значително се ускорява. Семената, които са навлажнени на полето и след това изсъхнат, са способни да покълнат много бързо по време на последващо овлажняване, което понякога се наблюдава след дъжд, ако е бил предшестван от сух период.
Семената в процеса на покълване могат до известна степен да повлияят на топлинния режим в почвата. Ако приемем, че при сеитба в дупката има 4 царевични зърна (повече от 1 g), тогава дори след 24 часа те ще отделят около 35 калории топлина на ден, а в бъдеще отделянето на топлина ще се увеличи няколко пъти. Лесно е да се изчисли, че при ниска топлопроводимост и доста висок топлинен капацитет на почвата е възможно да се повиши температурата на околната почва с няколко градуса. Това явление е открито при изследване на покълването на семената при ниски температури.в камера с изкуствен климат.