какое растение относится к гидрофитам
Гидрофиты
Смотреть что такое «Гидрофиты» в других словарях:
ГИДРОФИТЫ — водные растения, подразделения гигрофитов. Некоторые из них (гидратофиты) полностью погружены в воду (некоторые виды: рдест, наяда, валлиснерия, роголист), а др. (собственно гидрофиты) погружены в воду частично (стрелолист, частуха, тростник и др … Геологическая энциклопедия
ГИДРОФИТЫ — (от гидро. и греч. phyton растение) растения, погруженные в воду только нижними частями (в отличие от гидатофитов) и прикрепленные к грунту, напр. тростник, рис и др … Большой Энциклопедический словарь
гидрофиты — ов; мн. (ед. гидрофит, а; м.). [от греч. hydōr вода и phyton растение]. Ботан. Водные растения, погружённые в воду только своей нижней частью. * * * гидрофиты (от гидро. и греч. phytón растение), растения, погружённые в воду только нижними… … Энциклопедический словарь
гидрофиты — hidrofitai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Augalai, kuriems per visą gyvenimo ciklą būtinas nuolatinis vegetatyvinių dalių sąlytis su vandeniu. atitikmenys: angl. hydrophytes vok. Hydrophyten, m rus. гидрофиты … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Гидрофиты — мн. Водные растения, прикрепленные к почве и погруженные в воду нижней своей частью. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
ГИДРОФИТЫ — (отгидро. и греч. растение), растения, погружённые в воду только ниж. частями (в отличие от гидатофитов) и прикреплённые к грунту, напр, тростник, рис и др … Естествознание. Энциклопедический словарь
гидрофиты — растения, обитающие в водной среде … Анатомия и морфология растений
Водные растения: примеры с фото, виды, польза
Водные растения: Unsplash
Камыш, кувшинка, лотос относятся к водным растениям. Богатая группа флоры имеет огромное значение для экосистемы планеты. В чем их особенность, какую пользу они несут природе и какие виды наиболее распространены?
Водные растения, их виды и значение в природе
Что такое водные растения? Это особые виды флоры, которые приспособились к жизни в водоемах. Они произрастают преимущественно в пресной воде (реже в соленой или солоноватой) и служат не только украшением, но и очистителем водоема. Бывают многолетними и реже однолетними.
Какие есть виды водных растений?
Согласно «Большой советской энциклопедии», водную растительность разделяют на две группы:
Четкой границы между этими группами нет. Биолог Е. В. Варгот отмечает, что водные растения делятся на высшие и низшие. Высшие растения отличаются четким разделением тела на корень, стебель и лист. Их строение приспособлено для жизни в воде: например, они имеют вентиляционную ткань на стебле, мелкие листки. Низшие растения — это одноклеточные и многоклеточные водоросли.
В свою очередь среди высших растений выделяют:
Водные растения: Unsplash
В чем польза водных растений для водоемов
Высшая растительность имеет огромное значение для обитателей водоемов. Выделяют ли кислород водные растения? Да. Они выделяют оксиген, который необходим для жизни животных, грибов и микроорганизмов, живущих под водой.
Помимо обогащения водоема кислородом, водные растения приносят такую пользу:
Водные растения: Unsplash
Какие водные растения занесены в Красную книгу?
Многие водные растения не справляются с ухудшением экологических условий и находятся на грани вымирания. В Казахстане в этот перечень исчезающих представителей водной флоры вошли:
Кувшинка белая: Unsplash
Самые распространенные водные растения
Водная флора невероятно богата, ее представители исчисляются сотнями. Назовем самые популярные виды растений, которые широко известны в мире:
Лотос
Дельту реки Кигач, которая впадает в Каспийское море, украшают розовые цветки лотоса. Его аромат слабый, но очень приятный. Лотос фигурирует во легендах разных народов мира и считается символом чистоты. Лотос — достопримечательность Казахстана.
Кувшинка
Водную лилию, или нимфею, просто узнать по крупному белому или желтому цветку. Реже кувшинка бывает розовой или голубой. Ее цветки и сердцевидно-овальные листья словно плавают по воде. На самом деле стебель водной лилии уходит к самому дну водоема.
Кубышка
В водоемах Казахстана и ближайших стран часто встречается кубышка желтая, которая хорошо заметна из-за желтых круглых цветков. Это растение относится к семейству кувшинковых и произрастает по берегам медленнотекущих проток, рек или в прибрежной зоне и на мелководье озер. Растение неприхотливо: кубышка спокойно переживает нехватку солнечного света, а зимует на глубине 30–40 см.
Кубышка желтая: Unsplash
Ряска малая
Растение часто используют в народной медицине и называют лягушачьей дерюжкой. Внешний вид ряски узнаваем: она состоит из трех мелких округлых листочков. Ряска появляется на водной глади целыми «полянками». Она любит селиться в заброшенных водоемах, где много органических веществ.
Ряска малая: Unsplash
Пистия
Водное растение обладает крупными и плотными листьями, за что его прозвали водяным салатом. Пистия очень любит тепло и солнечный свет, зиму переносит плохо. Питание растению обеспечивают растворенные в воде излишки органических веществ.
Незабудка болотная
Нежно-голубые цветки высотой 25–30 см растут на мелководье или влажных лугах. В природных условиях цветок преимущественно произрастает в хорошо освещенных местах. Благодаря красоте и необычному оттенку лепестков, незабудка болотная сегодня выращивается многими садоводами и используется для декоративного оформления.
Незабудка болотная: Unsplash
Камыш
Род прибрежно-водных растений, которые могут быть однолетними и многолетними. Принадлежат к семейству осоковые. У водоемов растут два вида камыша — озерный и лесной. Оба они неприхотливы, имеют зеленые ремневидные листья, цветут буро-коричневыми колосками. Камыш может вырастать до 4–6 метров ввысь.
Рогоз
Рогоз — высокая многолетняя болотная трава, которую часто путают с камышом. Его отличительная черта — мягкие коричневые початки, образованные бурыми мужскими цветками (тычинками) и коричневыми женскими (пестиками). Листья длинные, лентовидные, двурядные, цельнокрайные. Высота рогоза может достигать двух метров.
В условиях ухудшения экологической ситуации в мире водные растения обрели особое значение. Правительства государств борются за выживание редких видов водных растений. Люди должны внимательно изучить водные растения и относиться к ним бережно, чтобы сохранить для потомков.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
Водные растения
Наша планета покрыта водой более, чем на половину, а потому существуют и водные растения. К ним относятся гидрофиты, прикрепляющиеся корнями ко дну водоёма или пруда, и плестофиты, у которых корней нет вообще. Ярким представителем первого вида является элодея, а второго –пузырчатка. Жизнь в воде обеспечила растения огромными тонкими листьями, а иногда членением пластинки листа на участки, которые напоминают нити. Увидеть эти удивительные растения можно в Южной Америке, Европе и на территории бывшего СССР.
Глубоководные растения водоемов
Кувшинка белоснежная (Nymphaea candida)
Кувшинка белая (Nymphaea alba)
Кувшинка четырехугольная (Nymphaea tetragona)
Кубышка желтая (Nuphar lutea)
Кубышка малая (Nuphar pumila)
Болотоцветник щитолистый (Nymphoides peltata)
Водокрас лягушачий (Hydrocharis morsusranae)
Пистия слоистая (Pistia stratiotes)
Рдест плавающий (Potamogeton natans)
Ряска малая (Lemna minor)
Сальвиния плавающая (Salvinia natans)
Лотос орехоносный (Nelumbo nucifera)
Лотос желтый (Nelumbo lutea)
Лотос Комарова (Nelumbo Komarovii)
Лотос каспийский (Nelumbo caspica)
Телорез алоэвидный (Stratiotes aloides)
Мелководные растения пресного водоема
Аир обыкновенный (Acorus calamus)
Вахта трехлистная (Menyanthes trifoliata)
Ирис болотный (Iris pseudacorus)
Калужница болотная (Caltha pаlustris)
Незабудка болотная (Myosotis palustris)
Понтедерия сердцевидная (Pontederia cordata)
Рогоз (Typha latifolia)
Ситник развесистый (Juncus effusus)
Сусак зонтичный (Butomus umbrellatus)
Тростник южный ( Phragmites australis)
Хвостник обыкновенный (Hippuris vulgaris)
Лютик водный (Ranunculus aquatilis)
Турча болотная (Hottonia palustris)
Уруть колосистая (Myriophyllum spicatum)
Азолла (Azolla)
Вольфия (Wolffia)
Заключение
Водные растения — это довольно интересная часть флоры. Приспособиться к жизни в водной среде сложно, но им удалось это сделать. У таких растений плохо развита корневая система, а размножаются они вегетативно. Есть даже те, которые могут опыляться под водяной толщей. В целом это однодольные, которые нравятся птицам и иногда идут на корм скоту. Среди них сусак и водяной орех. Эти представители фауны помогают водоёмам самоочищаться, хотя иногда могут выделять вредные вещества как элодея. Водные растения отлично подходят для разведения в аквариуме.
Экологические группы растений по отношению к влаге и свету
» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>
Экологические группы растений по отношению к влаге и свету
Экологические группы растений по отношению к влаге. Вода имеет исключительно важное значение для жизнедеятельности растительного организма. Протопласт живых клеток активен только в насыщенном водой состоянии, если он теряет определенное количество воды, клетка погибает. Передвижение веществ внутри растения осуществляется в виде водных растворов.
По отношению к влажности различают следующие основные группы растений.
Рассматривая типичные “средние” черты структуры листьев, стеблей и корней, мы, как правило, имеем в виду органы мезофитов, которые служат как бы эталоном.
Приспособление к более крайним условиям – недостатку или избытку влаги – вызывает те или иные уклонения от средней нормы.
Примерами гидатофитов могут служить элодея (Elodea), валлиснерия (Vallisneria), многие рдесты (Potamogeton), водяные лютики (Batrachium), уруть (Myriophyllum), роголистник (Ceratophyllum). Одни из них укореняются в грунте водоема, другие свободно взвешены в толще воды, и только во время цветения их соцветия выдвигаются над водой.
Строение гидатофитов определяется условиями жизни. Эти растения испытывают сильное затруднение с газообменом, так как в воде очень мало растворенного кислорода, причем его тем меньше, чем выше температура воды. Поэтому для гидатофитов характерна большая поверхность их органов по сравнению с общей массой. Листья у них тонкие, например у элодеи составлены всего двумя слоями клеток (рис. 15.2, А), и часто рассечены на нитевидные доли. Ботаники дали им меткое название – “листья-жабры”, что подчеркивает глубокое сходство рассеченных листьев с жаберными лепестками рыб, приспособленными к газообмену в водной среде.
К погруженным в воду растениям доходит ослабленный свет, так как часть лучей поглощается или отражается водой, и поэтому гидатофиты обладают некоторыми свойствами тенелюбов. В частности, в эпидерме присутствуют нормальные, фотосинтезирующие хлоропласты (рис. 15.2).
На поверхности эпидермы отсутствует кутикула, или она настолько тонка, что не представляет препятствия для прохождения воды, поэтому водные растения, вынутые из воды, полностью теряют воду и высыхают через несколько минут.
Вода гораздо плотнее воздуха и поэтому поддерживает погруженные в нее растения. К этому надо прибавить, что в тканях водных растений имеется много крупных межклетников, заполненных газами и образующих хорошо выраженную аэренхиму (рис. 15.2). Поэтому водные растения свободно взвешены в толще воды и не нуждаются в наличии особых механических тканей. Плохо развиты или совсем отсутствуют сосуды, так как растения воспринимают воду всей поверхностью тела.
Рис. 15.2. Анатомические особенности гидрофитов (поперечные срезы органов): А – листовая пластинка гидатофита элодеи канадской (Elodea canadensis) сбоку от средней жилки; Б – сегмент листа гидатофита урути колосистой (Myriophyllum spicatum); В – пластинка плавающего листа аэрогидатофита кувшинки чисто-белой (Nymphaea candida); Г – стебель элодеи канадской (Elodea canadensis); Д – листовая пластинка гидатофита зостеры морской (Zostera marina); 1 – астросклереида; 2 – воздушная полость; 3 – гидатода; 4 – губчатый мезофилл; 5 – ксилема; 6 – паренхима первичной коры; 7 – мезофилл; 8 – проводящий пучок; 9 – палисадный мезофилл; 10 – склеренхимные волокна; 11 – устьице; 12 – флоэма; 13 – эпидерма.
Межклетники не только увеличивают плавучесть, но и способствуют регуляции газообмена. Днем, в процессе фотосинтеза, они заполняются кислородом, который в темное время суток используется для дыхания тканей; выделяющийся в процессе дыхания углекислый газ накапливается ночью в межклетниках, а днем используется в процессе фотосинтеза.
У большинства гидатофитов сильно развито вегетативное размножение, которое возмещает ослабленное семенное размножение.
Аэрогидатофиты – переходная группа. Ее составляют гидатофиты, у которых часть листьев плавает на поверхности воды, например кувшинка (Nymphaea), кубышка (Nuphar), водокрас (Hydrocharis), ряска (Lemna). Строение плавающих листьев отличается некоторыми особенностями (рис. 15.2, В). Все устьица находятся на верхней стороне листа, т. е. направлены к атмосфере. Их очень много – у кубышки желтой (Nuphar lutea) на 1 мм 2 поверхности их приходится до 650. Сильно развит палисадный мезофилл. Через устьица и по обширным межклетникам, развитым в пластинке листа и черешке, кислород поступает в корневища и корни, погруженные в грунт водоема.
Гидрофиты (аэрогидрофиты, «земноводные» растения) обычны по берегам водоемов, например аир болотный (Acorus calamus), стрелолист (Sagittaria), частуха (Alisma), камыш (Scirpus), тростник обыкновенный (Phragmites australis), хвощ приречный (Equisetum fluviatile), многие осоки (Carex) и др. В грунте водоема они образуют корневища с многочисленными придаточными корнями, а над поверхностью воды поднимаются или одни листья, или облиственные побеги.
Во всех органах гидрофитов имеется система хорошо развитых межклетных пространств, через которые снабжаются кислородом органы, погруженные в воду и в грунт водоема. Для многих гидрофитов характерна способность образовывать листья различной структуры в зависимости от того, в каких условиях протекает их развитие. Примером может служить стрелолист (рис. 15.3). Его лист, возвышающийся над водой, имеет прочный черешок и плотную стреловидную пластинку с хорошо выраженным палисадным мезофиллом; как в пластинке, так и в черешке находится система воздухоносных полостей.
Листья, погруженные в воду, имеют вид длинных и нежных лент без дифференциации на пластинку и черешок. Их внутреннее строение сходно со строением листьев типичных гидатофитов. Наконец, у одного и того же растения можно найти листья промежуточного характера с дифференцированной овальной пластинкой, плавающей на поверхности воды.
Рис. 15.3. Гетерофиллия у стрелолиста (Sagittaria sagittifolia): Подв – подводные; Плав – плавающие; Возд – воздушные листья.
В группу гигрофитов включают растения, обитающие на влажной почве, например на болотистых лугах или в сырых лесах. Поскольку эти растения не испытывают недостатка в воде, то в их структуре отсутствуют какие-либо особые приспособления, направленные на снижение транспирации. В листе медуницы (Pulmonaria) (рис. 15.4) клетки эпидермы тонкостенные, покрыты тонкой кутикулой. Устьица или находятся вровень с поверхностью листа, или даже приподняты над ней. Обширные межклетники создают общую большую испаряющую поверхность. Этому же способствует наличие рассеянных тонкостенных живых волосков. В условиях влажной атмосферы усиление транспирации ведет к лучшему передвижению растворов к побегам.
Рис. 15.4. Поперечный срез листа медуницы (Pulmonaria obscura).
У лесных гигрофитов к перечисленным признакам присоединяются черты, характерные для тенелюбивых растений.
Растения экологической группы ксерофитов в большинстве случаев имеют разнообразные приспособления к поддержанию водного баланса при недостатке почвенной и атмосферной влаги. В зависимости от основных путей приспособления к сухости местообитаний группа ксерофитов подразделяется на два типа: настоящие ксерофиты и ложные ксерофиты.
К настоящим ксерофитам относят такие растения, которые, произрастая на сухих местообитаниях, действительно испытывают недостаток влаги. Они обладают анатомо-морфологическими и физиологическими адаптациями. Совокупность всех анатомо-морфологических приспособлений настоящих ксерофитов придает им особую, так называемую ксероморфную структуру, которая отражает приспособление к уменьшению транспирации.
Ксероморфные признаки отчетливо проявляются в особенностях строения эпидермы. Основные клетки эпидермы у ксерофитов обладают утолщенными наружными стенками. Мощная кутикула покрывает эпидерму и заходит глубоко в устьичные щели (рис. 15.5). На поверхности эпидермы образуются восковые выделения в виде различных зерен, чешуек и палочек. На побегах восковой пальмы (Ceroxylon) толщина восковых выделений достигает 5 мм.
Рис. 15.5. Поперечный срез листа алоэ (Aloe variegata) с погруженным устьицем.
К этим особенностям прибавляются различные виды трихомов. Густой покров из кроющих волосков снижает транспирацию непосредственно (замедляя движение воздуха на поверхности органов) и косвенно (отражая солнечные лучи и, тем самым, снижая нагревание побегов).
Для ксерофитов характерно погружение устьиц в ямки, так называемые крипты, в которых создается затишное пространство. Кроме того, стенки крипт могут иметь сложную конфигурацию. Например, у алоэ (рис. 15.5) выросты стенок клеток, почти смыкаясь между собой, создают дополнительное препятствие для выхода водяного пара из листа в атмосферу. У олеандра (Nerium oleander) в каждую большую крипту погружена целая группа устьиц, а полость крипты заполнена волосками, как бы заткнута ватной пробкой (рис. 15.6).
Рис. 15.6. Поперечный срез листа олеандра (Nerium oleander).
Внутренние ткани листьев у ксерофитов нередко отличаются мелкоклеточностью и сильной склерификацией, что приводит к сокращению межклетных пространств и общей внутренней испаряющей поверхности.
Ксерофиты, имеющие высокую степень склерификации, получили название склерофитов. Общая склерификация тканей часто сопровождается образованием по краю листа твердых шипов. Крайнее звено этого процесса – превращение листа или всего побега в твердую колючку.
Листья многих злаков имеют различные приспособления к свертыванию при недостатке влаги. У щучки (Deschampsia caespitosa) на нижней стороне листа, под эпидермой, залегает склеренхима, а все устьица находятся на верхней стороне листа. Они расположены на боковых сторонах гребней, идущих вдоль листовой пластинки. В углублениях, проходящих между гребнями, находятся моторные клетки – большие тонкостенные живые клетки, способные изменять объем. Если лист содержит достаточно воды, то моторные клетки, увеличивая объем, раскрывают лист. При недостатке воды моторные клетки уменьшаются в объеме, лист, как пружина, свертывается в трубку, и устьица оказываются внутри замкнутой полости (рис. 15.7).
Рис. 15.7. Поперечный срез листа щучки (Deschampsia caespitosa): 1 – часть пластинки листа при большом увеличении; 2 – срез всей пластинки листа; 3 – пластинка листа в свернутом состоянии; МК – моторные клетки; ПП – проводящий пучок; Скл – слеренхима; Хл – хлоренхима; Э – эпидерма.
Редукция листьев характерна для многих кустарников Средиземноморья, пустынь Средней Азии и других мест с сухим и жарким летом: джузгуна (Calligonum), саксаула (Haloxylon), испанского дрока (Spartium), эфедры (Ephedra) и многих других. У этих растений стебли принимают на себя функцию фотосинтеза, а листья или недоразвиваются, или опадают рано весной. В стеблях под эпидермой находится хорошо развитая палисадная ткань (рис. 15.8).
Рис. 15.8. Ветка джузгуна (Calligonum) (1) и часть ее поперечного среза (2): Д – друза; Скл – склеренхима; Хл – хлоренхима; Э – эпидерма.
Поскольку ксерофиты большей частью растут в степях, пустынях, на сухих склонах и других открытых местах, они в равной мере приспособлены к яркому освещению. Поэтому не всегда можно разграничить ксероморфные признаки и признаки, вызванные приспособлением к яркому освещению.
Однако главными адаптациями настоящих ксерофитов к сухости местообитаний являются физиологические особенности: высокое осмотическое давление клеточного сока и засухоустойчивость протопласта.
К ложным ксерофитам относятся растения, которые произрастают на сухих местообитаниях, но не испытывают недостатка влаги. Ложные ксерофиты имеют приспособления, позволяющие добывать достаточное количество воды, и, образно говоря, “убегать от засухи”. Поэтому у них ослабляются или отсутствуют совсем признаки ксероморфной структуры.
К группе ложных ксерофитов, прежде всего, относятся пустынно-степные суккуленты. Суккулентами называют сочные мясистые растения с сильно развитой водоносной тканью в надземных или подземных органах. Различают две основные жизненные формы – стеблевые и листовые суккуленты. Стеблевые суккуленты имеют толстый, сочный стебель различной формы. Листья всегда редуцированы и превращены в колючки. Типичными представителями стеблевых суккулентов являются кактусы и кактусовидные молочаи. У листовых суккулентов водоносная ткань развивается в листьях, которые становятся толстыми и сочными, и в которых накапливается много воды. Стебель у них сухой и жесткий. Типичными листовыми суккулентами являются виды алоэ (Aloe) и агавы (Agave).
В благоприятные периоды, когда почва увлажняется выпавшими атмосферными осадками, суккуленты, обладающие сильно разветвленной поверхностной корневой системой, быстро накапливают в своих водоносных тканях большое количество воды и затем во время последующей длительной засухи очень экономно расходуют ее, практически не испытывая недостатка влаги. Экономия воды осуществляется благодаря целому ряду адаптивных признаков: устьица у суккулентов малочисленны, располагаются в углублениях и открываются только ночью, когда температура понижается, а влажность воздуха повышается; клетки эпидермы покрыты толстой кутикулой и восковым налетом. Все это обусловливает очень низкую интенсивность общей транспирации у суккулентов и позволяет им осваивать крайне сухие местообитания.
Однако свойственный суккулентам тип водного обмена затрудняет газообмен и поэтому не обеспечивает достаточной интенсивности фотосинтеза. Устьица у этих растений открыты только ночью, когда процесс фотосинтеза невозможен. Углекислый газ запасается ночью в вакуолях, связываясь в виде органических кислот, а затем днем отщепляется и используется в процессе фотосинтеза. В связи с этим интенсивность фотосинтеза у суккулентов очень низка, накопление биомассы и рост у них протекают медленно, что обусловливает низкую конкурентную способность этих растений.
К ложным ксерофитам относятся также пустынно-степные эфемеры и эфемероиды. Это растения с очень коротким периодом вегетации, приуроченным к более прохладному и влажному сезону года. За этот короткий (иногда не более 4-6 недель) благоприятный срок они успевают пройти весь годичный цикл развития (от прорастания до образования семян), а остальную неблагоприятную часть года переживают в состоянии покоя. Такая ритмика сезонного развития позволяет эфемерам и эфемероидам “убегать от засухи во времени”.
К эфемерам относят однолетние растения, которые неблагоприятный период переживают в виде семян и размножаются только семенами. Обычно они имеют малые размеры, так как за короткий срок не успевают сформировать значительную вегетативную массу. Эфемероиды являются многолетними растениями. Поэтому они переживают неблагоприятное время не только в виде семян, но и в виде покоящихся подземных органов – луковиц, корневищ, клубней.
Поскольку эфемеры и эфемероиды приурочивают свой активный период к влажному сезону года, они не испытывают дефицита влаги. Поэтому для них характерна, как и для мезофитов, мезоморфная структура. Однако их семена и подземные органы характеризуются высокой засухоустойчивостью и жаростойкостью.
Глубококорневые ложные ксерофиты “убегают от засухи в пространстве”. Эти растения имеют очень глубокие корневые системы (до 15-20 м и более), которые проникают к водоносным горизонтам грунта, где интенсивно разветвляются и бесперебойно снабжают растение водой даже в периоды самой сильной засухи. Не испытывая обезвоживания, глубококорневые ложные ксерофиты сохраняют в целом мезоморфный облик, хотя у них наблюдается некоторое уменьшение общей испаряющей поверхности за счет превращения части листьев или побегов в колючки. Типичным представителем данной жизненной формы является верблюжья колючка (Alhagi pseudalhagi) из семейства бобовых, которая образует заросли в пустынях Средней Азии и Казахстана.
Экологические группы растений по отношению к свету.
Свет имеет в жизни растений очень большое значение. Прежде всего, он является необходимым условием фотосинтеза, в процессе которого растения связывают световую энергию и за счет этой энергии осуществляют синтез органических веществ из углекислого газа и воды. Свет оказывает также влияние на ряд других жизненных функций растений: прорастание семян, рост, развитие репродуктивных органов, транспирацию и др. Кроме того, с изменением условий освещения изменяются некоторые другие факторы, например температура воздуха и почвы, их влажность, и, таким образом, свет оказывает на растения не только прямое, но и косвенное воздействие.
Количество и качество света в местообитаниях изменяются в зависимости от географических факторов (географической широты и высоты над уровнем моря), а также под влиянием местных факторов (рельефа и затенения, создаваемого совместно произрастающими растениями). Поэтому в процессе эволюции образовались виды растений, нуждающиеся в разных условиях освещения. Обычно выделяют три экологические группы растений:
Гелиофиты, или светолюбивые растения, – это растения открытых (незатененных) местообитаний. Они встречаются во всех природных зонах Земли. Гелиофитами являются, например, многие виды растений верхних ярусов степей, лугов и лесов, наскальные мхи и лишайники, многие виды разреженной пустынной, тундровой и высокогорной растительности.
Побеги светолюбивых растений довольно толстые, с хорошо развитой ксилемой и механической тканью. Междоузлия укорочены, типично значительное ветвление, в результате чего нередко возникает розеточность и образование формы роста типа “подушка”.
Листья гелиофитов в целом имеют более мелкие размеры и располагаются в пространстве так, что в самые яркие полуденные часы солнечные лучи как бы “скользят” по листовой пластинке и меньше усваиваются, а в утренние и вечерние часы падают на ее плоскость, используясь максимально.
Анатомические особенности строения листа у гелиофитов также направлены на уменьшение поглощения света. Так, листовые пластинки многих светолюбивых растений имеют специфическую поверхность: либо блестящую, либо покрытую восковым налетом, либо густо опушенную светлыми волосками. Во всех этих случаях листовые пластинки способны отражать значительную часть солнечного света. Кроме того, у гелиофитов хорошо развиты эпидерма и кутикула, которые сильно затрудняют проникновение света в мезофилл листа. Установлено, что эпидерма светолюбивых растений пропускает не более 15% падающего света.
Мезофилл листа имеет плотное строение за счет сильного развития палисадной паренхимы, образующейся как у верхней, так и у нижней стороны листа (рис. 15.6).
Хлоропласты у гелиофитов мелкие, они густо наполняют клетку, частично затеняя друг друга. В составе хлорофилла преобладает более светоустойчивая форма “а” над формой “в” (а/в = 4.5-5.5). Общее содержание хлорофилла невысокое – 1.5-3 мг на 1 г сухой навески листа. Поэтому листья гелиофитов обычно имеют светло-зеленую окраску.
Сциогелиофитами называют теневыносливые растения, которые обладают высокой пластичностью по отношению к свету и могут нормально развиваться как при полном освещении, так и в условиях более или менее выраженного затенения. К теневыносливым растениям относятся большинство лесных растений, многие луговые травы и небольшое число степных, тундровых и некоторых других растений.
Сциофиты нормально растут и развиваются в условиях слабого освещения, отрицательно реагируя на прямой солнечный свет. Поэтому их по праву можно назвать тенелюбивыми растениями. К этой экологической группе относятся растения нижних ярусов густых тенистых лесов и густотравных лугов, погруженные в воду растения, немногочисленные обитатели пещер.
Приспособления тенелюбов к свету во многом противоположны адаптациям светолюбивых растений. Листья сциофитов в целом более крупные и более тонкие, чем у гелиофитов, в пространстве они ориентируются так, чтобы получить максимум света. Для них характерно отсутствие или слабое развитие кутикулы, отсутствие опушения и воскового налета. Поэтому свет проникает в лист сравнительно легко – эпидерма тенелюбов пропускает до 98% падающего света. Мезофилл рыхлый, крупноклеточный, не дифференцирован (или слабо дифференцирован) на столбчатую и губчатую паренхиму (рис. 15.4).
Хлоропласты у тенелюбов крупные, но их мало в клетке, и поэтому они не затеняют друг друга. Отношение содержания форм хлорофилла “а” и “в” снижается (а/в = 2.0-2.5). Общее содержание хлорофилла довольно велико – до 7-8 мг/1 г листа. Поэтому листья сциофитов имеют, как правило, темно-зеленую окраску.
У водных тенелюбов хорошо выражено адаптивное изменение состава фотосинтезирующих пигментов в зависимости от глубины обитания, а именно: у высших водных растений и у зеленых водорослей, обитающих в верхнем слое воды, преобладают хлорофиллы, у цианобактерий (синезеленых водорослей) к хлорофиллу прибавляется фикоцианин, у бурых водорослей – фукоксантин, у самых глубоководных красных водорослей – фикоэритрин.
Своеобразным типом физиологической адаптации некоторых тенелюбов к недостатку света является утрата способности к фотосинтезу и переход к гетеротрофному питанию. Это растения – симбиотрофы (микотрофы), получающие органические вещества с помощью грибов-симбионтов (подъельник (Hypopitys monotropa) из семейства вертляницевых, ладьян (Corallorhiza), гнездовка (Neottia), надбородник (Epipogium) из семейства орхидных). Побеги этих растений теряют зеленую окраску, листья редуцируются и превращаются в бесцветные чешуи. Корневая система приобретает своеобразную форму: под влиянием гриба рост корней в длину ограничивается, зато они разрастаются в толщину (рис. 15.9).
Рис. 15.9. Растения – микотрофы: 1 – корни ладьяна трехнадрезного (Corallorhiza trifida); 2 – гнездовка настоящая (Neottia nidus-avis); 3 – подъельник обыкновенный (Hypopitys monotropa).
Растения – паразиты других высших растений многочисленны в нижних ярусах густых влажнотропических лесов. Классическим примером является раффлезия Арнольда (Rafflesia arnoldii), которая не имеет ни корней, ни листьев. Внутри растения-хозяина развиваются присоски-гаустории, а снаружи формируется огромный цветок, достигающий в диаметре 1 м и весящий 4- 6 кг. Встречаются паразиты и среди растений умеренных широт (виды заразихи (Orobanche), петров крест (Lathraea squamaria), повилика (Cuscuta)). Они полностью утрачивают зеленую окраску; стебли и листья их крайне редуцированы; вместо корней формируются присоски-гаустории, внедряющиеся в ткани растения-хозяина и соединяющиеся с его проводящей системой.
Кроме настоящих паразитов, полностью утративших способность к фотосинтезу, встречаются разнообразные формы полупаразитов. Полупаразиты сохраняют нормальные зеленые облиственные побеги, а от растения-хозяина получают, главным образом, воду и минеральные вещества: у них вместо мелких сосущих корней образуются присоски, внедряющиеся в ткани корней или ветвей растения-хозяина. К полупаразитам принадлежит широко распространенный в Западной Европе кустарничек омела (Viscum album), поселяющаяся в кронах деревьев, а также многие луговые растения из семейства норичниковых (погремок (Rhinanthus), марьянник (Melampyrum), очанка (Euphrasia)) (рис. 15.10).
Рис. 15.10. Растения-полупаразиты: 1 – омела (Viscum album), нижняя часть растения; видны видоизмененные корни под корой растения-хозяина; 2 – продольный разрез ветви растения-хозяина; видны присоски на корнях омелы; 3 – марьянник полевой (Melampyrum arvense), паразитирующий на луговых злаках.
В условиях глубокого затенения нижних ярусов влажнотропических лесов выработались особые жизненные формы растений, выносящих в конечном счете основную массу побегов, вегетативных и цветоносных, в верхние ярусы, к свету. Это удается благодаря специфическим способам роста. Сюда относятся лианы и эпифиты.
Лианы выбираются на свет, используя как опору соседние растения, скалы и другие твердые предметы. Поэтому их еще называют лазящими растениями в широком смысле. Лианы могут быть древесными и травянистыми и наиболее характерны для влажнотропических лесов. В умеренной зоне их больше всего во влажных ольшаниках по берегам водоемов; это почти исключительно травы, такие как хмель (Humulus lupulus), калистегия (Calystegia), ясменник (Asperula) и т. д. В лесах Кавказа встречается довольно много деревянистых лиан (сассапариль (Smilax), обвойник (Periploca), ежевики). На Дальнем Востоке они представлены лимонником китайским (Schisandra chinensis), актинидией (Actinidia), виноградом (Vitis).
Специфика роста лиан состоит в том, что сначала их стебли растут очень быстро, а листья отстают и остаются несколько недоразвитыми. Когда же, использовав опору, растение выносит верхние побеги на свет, там развиваются нормальные зеленые листья и соцветия. Анатомическая структура стеблей лиан резко отличается от типичной структуры прямостоячих стеблей и отражает специфику стебля, наиболее гибкого даже при значительном одревеснении (у древесных лиан). В частности, стебли лиан обычно имеют пучковое строение и широкие паренхимные лучи между пучками.
Эпифиты – это особая жизненная форма растений, встречающаяся преимущественно во влажнотропических лесах. Чаще всего это травянистые растения, которые поселяются на стволах и ветвях других видов, но не являются паразитами по отношению к ним, а лишь “снимают квартиру” высоко над землей, в условиях более благоприятного освещения. Естественно, что это возможно лишь при очень высокой влажности воздуха. Воздушные корни многих эпифитов поглощают водяные пары с помощью специальной всасывающей ткани – веламена (см. раздел 4). Сначала маленькое растение, выросшее на чужой ветви из семени, практически может жить только за счет воздушного питания. Позднее около него накапливается некоторое количество опада, мусора, и создается собственная “почва”, чему способствуют у некоторых эпифитов специализированные листья, плотно прижатые к субстрату, например у папоротника олений рог (Platycerium).
Интересную жизненную форму представляют также эфемеры и эфемероиды листопадных лесов, например кандык сибирский (Erythronium sibiricum), прострел раскрытый (Pulsatilla patens), горицвет весенний (Adonis vernalis), ветреница лесная (Anemone sylvestris), медуница мягчайшая (Pulmonaria dacica). Все они являются светолюбивыми растениями и могут произрастать в нижних ярусах леса только благодаря тому, что сдвигают свой короткий вегетационный период на весну и начало лета, когда листва на деревьях еще не успевает распуститься, и освещенность у поверхности почвы оказывается высокой. Ко времени полного распускания листьев в кронах деревьев и появления затенения они успевают отцвести и образовать плоды.