Чтобы растение проявило высокую устойчивость к зимним невзгодам, в частности к морозам, необходимо, прежде всего, чтобы оно было способно к закаливанию, а это возможно лишь после успешного окончания им процессов активного роста, полного завершения периода летнего развития — вступления почек и камбия в состояние покоя, отложения в тканях больших запасов пластических материалов и освобождения растительных клеток от физиологически-активных веществ (ауксинов). Если в течение летних и раннеосенних месяцев нормальный ход развития растения нарушается и оно не успевает к моменту наступления зимних холодов завершить процессы роста, то такое растение, не достигнув соответствующего физиологического состояния, будет плохо закаливаться и может в дальнейшем сильно пострадать или даже погибнуть от сравнительно небольших морозов.
Закаливание по отношению к низким температурам — это комплекс внутриклеточных процессов, обеспечивающих развитие в растениях способности успешно противостоять опасным морозам, а также другим неблагоприятным факторам зимовки (Туманов, 1940, 1960, 1967). Закаливание является приспособительной реакцией растений к внешним воздействиям, повышающей их зимостойкость. Закаленное состояние физиологически подготовленного для этого растительного организма в целом и отдельных его органов и тканей создается только при наличии соответствующих внешних условий и прежде всего при длительном воздействии на растение пониженной температуры.
Развитие в растениях закаленного состояния осуществляется в две фазы (Туманов, 1940). В тканях многолетних растений во время первой фазы закаливания при пониженных температурах происходит усиленный гидролиз ранее запасенного крахмала и накопление в клетках так называемых защитных веществ. Основными защитными веществами у растений являются сахара, но «механизм их действия еще не ясен» (Туманов, 1967). Эти защитные вещества могут оказать в полной мере свое полезное действие в том случае, если протопласт клеток качественно подготовлен к их использованию. Наивысшая предпосылка развития морозостойкости достигается тогда, когда высокие концентрации защитных веществ сочетаются с изменением физического состояния протопласта — застудневанием. Переход содержимого клеток из золя в гель (студень) связан с синтезом особых фракций водорастворимых белков из поступающих в клетки аминокислот, с существенным изменением структуры протопласта. Застудневание улучшает физические свойства протопласта и повышает устойчивость его к действию морозов и механическим деформациям. Этот процесс протекает под воздействием температур, близких к 0°.
Во время второй фазы закаливания происходит распределение защитных веществ внутри студня. Вторая фаза протекает только при отрицательных температурах. При этом большая часть содержащейся в растениях воды выходит из клеток и замерзает в межклетниках. Внутри клеток растений, прошедших вторую фазу закаливания, остается лишь труднозамерзающая вода. При второй фазе закаливания не только возрастает в клетках содержание незамерзающей воды, но и значительно увеличивается стойкость плазмы. Закаливание защищает от образования льда внутри клеток и повышает устойчивость протопласта при низких температурах к совместному действию обезвоживания и механическому давлению льда. У закаленных растений вся вода, которая способна замерзнуть при данной температуре, успевает оттекать из протопласта и замерзает в межклетниках (Туманов, 1960, 1967).
У многих древесных пород вторая фаза закаливания проходит при довольно низких отрицательных температурах — 10—15°С. Согласно новым данным, в тканях деревьев и кустарников северной зоны закаливание проходит и при сильных морозах.
В лабораторных условиях путем постепенного ступенчатого закаливания удалось повысить морозостойкость березы и смородины настолько, что они были способны выдерживать воздействия морозов ниже 200° С. Это обусловливается глубокими физико-химическими изменениями свойств протопласта клеток, фундаментальной перестройкой его субмикроскопической структуры (Туманов, 1960).
Оптимальная температура для прохождения второй фазы закаливания у винограда лежит в пределах от минус 3 до минус 5—6° С (Кондо, 1960; Погосян, 1960).
