2.2. Умови вітрифікації води в рослинних клітинах

Виникнення льоду – результат двох послідовних процесів: 1) утворення центрів кристалізації і 2) подальшого їх розростання. Перехід води в лід завжди починається в окремих точках системи – у так званих «зародках» (Фукс, 1935). Процес розвивається у вигляді ланцюгової реакції. Самочинне утворення центрів кристалізації проходить складно і тільки після дуже сильного переохолодження. Звичайно кристалізація викликається проникненням зачатків ззовні («запалу») або починається на сторонніх твердих поверхнях. Останні можуть адсорбувати один – два шари молекул рідини, чинячи на них орієнтуючий певний вплив, (Кобеко, 1952). Такі гетерогенні центри кристалізації потім легко досягають стійкої величини (Mason, 1958).

Для вітрифікації води необхідно попередити появу в ній центрів кристалізації або хоча б не допустити їхнього розростання. Для цього використовується дуже швидке і глибоке охолодження, а також підвищення в'язкості середовища. Високомолекулярні сполуки, особливо з розгалуженими молекулами, ускладнюють кристалізацію води і сприяють більш сильному її переохолодженню. Переходові води в склоподібний стан сприяють розчини гліколів, гліцерину, оксикислот (винна, лимонна), різних цукрів. Крім того, помічено, що кристалізація води ускладнюється в результаті укрупнення розчинених молекул шляхом утворення з них агрегатів. Цьому процесові сприяє охолодження і наявність полярності у молекул (Блюмберг, 1939). Отже, в'язкість середовища визначається не тільки концентрацією розчиненої речовини, але також формою і величиною молекул.

Для вітрифікації води усередині незагартованих рослинних клітин необхідно зменшити в них вміст води. Воду, яка залишилася, треба зробити важко замерзаючою введенням усередину протопласта захисних розчинів. Ці два фактори діють у природних умовах під час загартовуванні рослин. Під час першої фази загартовування відбувається накопичення в клітинах захисних речовин, під час другої – клітини збезводнюються шляхом утворення льоду в міжклітинниках (рис. 5). Після входження рослин у стан спокою протопласт набуває властивості, що ускладнюють утворення в ньому льоду. Але виникаюча в період спокою певна організація протопласта в стані захистити від замерзання тільки порівняно невелика кількість води, тому необхідно попереднє зневоднювання. Досліди, проведені пізньої осені, показали, що в жовтні під впливом низьких позитивних температур йде нагромадження в рослинах захисних речовин, що приводить до зменшення, ступеневі попереднього зневоднювання.