Гибель растений от морозов происходит вследствие образования льда, приводящего к обезвоживанию и механическому повреждению клеток. При быстром охлаждении лёд появляется в клетках и вне клеток, разрывает протоплазматические структуры, особенно при повторном оттаивании. Во избежание этого с окончанием роста растения начинают готовиться к переходу в состояние покоя. При закаливании в растениях происходят глубокие изменения физико–химических свойств протоплазмы, откладываются в запас крупномолекулярные соединения, уменьшается содержание ауксинов и пр. Эти процессы проходят осенью под влиянием прохладной погоды и укорачивания продолжительности светового дня. Вступившие в покой растения закаливаются примерно в течение месяца при низкой положительной температуре 0-5 °C, приобретая способность выносить морозы -20… -30 °C. В дальнейшем закаливание осуществляется при отрицательных температурах и морозостойкость ещё больше повышается.
Уровень морозостойкости можно резко повысить. Опыты показали, что специально подготовленные культуры в лабораторных условиях переносят без повреждений отрицательную температуру, которая не встречается в живой природе. Так, даже после воздействия на ветви растений температурами до -200 °С и ниже они сохраняли жизнеспособность. В то же время насаждения, потерявшие закалку после зимней оттепели, могут погибнуть и от незначительных возвратных морозов. Не всегда высокая морозостойкость обеспечивает соответственно высокую зимостойкость растений. Так, высокоморозостойкие формы растений из Сибири могут вымерзнуть не в самые холодные европейские зимы. Это связано с тем, что они обладают непродолжительным периодом глубокого покоя и в результате оттепелей быстро теряют свойство высокой морозостойкости.
Для преодоления трудностей зимнего периода растения переходят в состояние глубокого покоя, выражением которого является приостановка вегетативного роста и отсутствие прорастания ростовых и генеративных почек. Продолжительность глубокого покоя у разных культур неодинакова и увеличивается в следующем порядке: миндаль, абрикос, вишня, слива, груша, айва, яблоня. Заканчивается период глубокого покоя у большинства культур примерно в середине января. За ним непосредственно следует период вынужденного покоя, наступление которого определяют по распусканию почек на ветвях, перенесённых в тепло. Вынужденный покой продолжается до весеннего распускания почек, причём у разных органов и тканей продолжительность покоя неодинакова. Корни не имеют периода покоя и могут расти в течение зимы, если температура в корнеобитаемом слое благоприятствует этому. У листовых почек и почек в основаниях побегов покой более глубокий, чем у цветковых почек и почек в средних и верхних частях побегов. Ткани у корневой шейки раньше других выходят из вынужденного покоя, и поэтому наиболее чувствительны к неблагоприятным природным условиям.
Не полностью выясненными остаются механизмы выхода растений из состояния покоя. Предположительно термочувствительными элементами, запускающими этот процесс, являются хлоропласты зимующих почек. Возможно, в будущем будет найден способ снизить термочувствительность сторожевых хлоропластов или повысить морозостойкость активизировавшихся меристем.
Степень и характер повреждений могут быть разнообразными в разные зимы и даже в одну и ту же зиму у одного и того же дерева. Это зависит от сочетания условий зимы и предшествующего лета, а также физиологического состояния самого растения. В результате кора, камбий и древесина получают повреждения разной тяжести, вымерзают цветочные почки, молодые побеги, подземная и надземная части.
Вымерзание