Тундра – природная зона, расположенная за Северным полярным кругом, выше зоны тайги. Это суровый холодный край. Зима здесь длится не менее 8 месяцев и сопровождается сильными ветрами (до 40 м/с) и низкой температурой воздуха (до -50 °С). Осадков выпадает немного, но поскольку испаряемость низкая, местность заболочена.
Лето здесь короткое и прохладное: даже в июле средняя температура не превышает +10 °С. Продолжительность вегетационного периода, за исключением южных областей тундры, составляет всего 2-2,5 месяцев.
Какие же растения могут жить в таких суровых условиях? Как они приспособились к жизни в тундре? Есть ли у них особые свойства? Ответы на эти вопросы вы узнаете из этой статьи.
Адаптация растений к суровым условиям
Своеобразие природных условий тундры заключается в следующем.
- Вечная мерзлота, недостаток тепла
Мощность вечной мерзлоты в тундре огромна. В районе Воркуты она, например, колеблется от 80 до 130 м. За короткое лето оттаивает лишь 0,3-1 м верхнего слоя почвы. Слабая теплопроводная способность местной дерновины и наличие вечной мерзлоты задерживает летом прогрев оттаявшего грунта.
Адаптация: по этой причине корни тундровых растений в основном располагаются горизонтально и не проникают в почву глубже, чем на 50-60 см.
- Заболоченность и недостаток влаги
В тундре много воды, высокая влажность почвы и воздуха.
Обилие воды не является результатом выпадения интенсивных осадков, их здесь выпадает немного, обычно не более 250 мм в год — столько же, сколько в полупустынях и сухих степях. Т.е.
тундра по количеству осадков относится к самым сухим ландшафтам. А обилие влаги – следствие слабой испаряемости, что, в свою очередь, объясняется малым количеством тепла.
Недостаточное снабжение растений влагой при низких температурах почвы, наряду с высоким содержанием воды в моховой подстилке приводит к так называемой физиологической сухости, когда при низкой температуре корни растений функционируют слабо и всасывают мало воды.
Адаптация: холодный климат и дефицит влаги приводит, с одной стороны, к миниатюризации растений – замене древесных растений на карликовые кустарники. С другой стороны, у растений вырабатываются ксероморфные черты: толстая кутикула, восковой налет, малая величина листовых пластинок – все, что уменьшает испарение влаги через устьица.
В летний период растения в тундре развиваются в условиях особого светового режима. Солнце поднимается невысоко над горизонтом, но зато на протяжении двух месяцев светит 24 часа в сутки.
При таком световом режиме растения даже за короткий период вегетации успевают получить достаточно много света. Причем вследствие большой прозрачности атмосферы интенсивность света здесь довольно высока.
Летом это приводит к интенсивному прогреву листвы растений в приземном слое воздуха.
Адаптация: для уменьшения перегрева растения выработали ряд адаптационных приспособлений: блестящая поверхность листьев, сильная опушенность, листья часто скручены в трубочку, а устьица расположены на нижней стороне листа.
Для тундры характерны сильные ветры и неглубокий (не более 20-40 см) снеговой покров.
Адаптация: чтобы защитить себя от ветра и морозов, растения образуют скопления, растут вплотную друг к другу. А благодаря своей низкорослости, они лучше используют тепло приземного слоя воздуха и предохраняют себя от излишнего испарения, вызываемого сильными ветрами.
Общая характеристика растений тундры
Высшие растения здесь в подавляющем большинстве являются многолетниками, т.к. из-за короткого лета однолетние не способны давать зрелые семена.
Большинство растений тундры низкорослы или распластаны по земле, а их корневая система разрастается преимущественно в горизонтальном направлении и почти не идет вглубь почвы.
Для этой природной зоны характерны растения с листьями, собранными в прикорневую розетку, ползуче кустарники и кустарнички (последние отличаются меньшими размерами). Некоторые из кустарников и кустарничков — вечнозеленые (брусника, водяника и др.), другие сбрасывают листья на зиму (карликовая березка, арктическая ива, голубика и др.).
Огромную роль в растительном покрове тундры играют мхи и лишайники. Строго говоря, лишайники не являются ни растениями, ни животными.
Это партнерство двух различных организмов – гриба и определенного вида водорослей. Для жизни и роста лишайникам нужно следующее: неповрежденная поверхность, чистый воздух и много времени.
Две самые распространенные арктические формы – это накипные лишайники и ягель (олений мох).
Издалека ягель похож на светлую губчатую массу, растущую на поверхности земли. При близком рассмотрении можно увидеть, что он состоит из полых стеблей, которые разветвляются в форме маленьких рогов.
Летом тундра ярко цветет: полярный мак, камнеломки, горец живородящий, синюха, мытник Эдера, дикий лук, рододендрон, иван-чай, родиола розовая, дриада (куропаточья трава), василистник альпийский и т.д. Все это – растения длинного дня с очень коротким и энергичным циклом развития.
Характерная особенность разнотравья тундры — крупные, ярко окрашенные цветки.
Полярный мак
Из бобовых преобладают остролодочник грязноватый, астрагал зонтичный, копеечник арктический.
Копеечник арктический
На пойменных участках можно встретить некоторые злаки: лисохвост луговой, мятлик луговой и альпийский, а также вейник незамечаемый. Есть здесь и осоки, например, осока норвежская.
Несмотря на суровые климатические условия, растительный мир тундры летом невероятно красив
У многих растений рост весной начинается раньше достижения плюсовой температуры в околопочвенном слое воздуха, а фотосинтез может протекать и при отрицательных температурах. Например, у злака Дюпонция Фишера фотосинтез протекает при температуре -5 °С. А рекордсменами в этом отношении являются лишайники, у которых усвоение CO2 обнаружено при температуре -24 ° С.
Особенностью фотосинтеза тундровых растений летом в период полярного дня является непрерывность процесса в течение суток. Растения Арктики приспособлены к более эффективному использованию в фотосинтезе слабого света при относительно низких температурах.
Есть в тундре и деревья, например, ива арктическая. Внешне на дерево она совсем не похожа. Изогнутый серый ствол и ветви ивы арктической стелются по земле, образуя крону в виде подушки. Летом ветви покрыты маленькими листьями с гладкими краями, через которые проглядывают крупные сережки (соцветия).
Как в сережках с мужскими цветками, так и в сережках с женскими цветками есть нектар, привлекающий насекомых, а в мужских сережках образуется ярко-красная или желтая пыльца. Заросли арктической ивы имеют высоту от 2 до 30 см, но корни у нее крепкие, что позволяет прочно держаться над поверхностью земли.
Для многих обитателей тундры листья, сережки, семена, кора и ветки арктической ивы служат пищей.
Ива арктическая
Зима в тундре приходит быстро и внезапно. Многие кустарники и кустарнички зимуют под снегом, не сбрасывая свои мелкие плотные кожистые листочки (клюква, брусника, голубика, морошка).
Морошка
Весной после оттаивания они сразу начинают вегетацию. Отдельные растения уходят под снег не только зелеными, но и цветущими, например, кохлеария арктическая. Есть и такие, которые вырабатывают морозостойкий сок, что предотвращает их замерзание зимой, например прострел (сон-трава).
Сон-трава
Выводы
Тундра покрыта многолетними травянистыми растениями, мхами, лишайниками, мелкими цветами и приземистыми кустарниками. Для произрастания деревьев здесь слишком короткий вегетационный период.
Растения тундры обладают следующими характерными чертами:
- они низкорослы, многие образую ползучие и стелющиеся формы;
- корни располагаются в поверхностном слое почвы;
- листья мелкие и свернутые, с восковым налетом, на стеблях растет ворс;
- цветы яркой окраски для наиболее эффективного привлечения насекомых-опылителей.
Биология в лицее
Физиологические адаптации
Физиологическая адаптация — совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды.
Морфологические и поведенческие адаптации сохраняются в процессе эволюции только тогда, когда они сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т. е. с физиологическими адаптациями.
Амфибии, имеющие влажные покровы, через которые осуществляется значительная часть газообмена, и теряющие через кожу большое количество воды, способны, однако, жить в пустынях и полупустынях, благодаря целому ряду приспособлений.
Многие пустынные млекопитающие перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира, резко сокращают жизнедеятельность вплоть до «спячки». В результате окисления жира образуется достаточное количество воды для поддержания жизни. При лишении воды резко сокращается её испарение как из дыхательных путей, так и через потовые железы.
Приспособления не появляются в готовом виде, а представляют собой результат отбора случайных наследственных изменений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретных условиях.
Тушканчики впадают в спячку на зимний период. Морские черепахи, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую воду, приобрели специальные железы, позволяющие им избавляться от избытка солей.
Растения засушливых мест адаптированы к своей среде обитания, они имеют приспособления, препятствующие активному испарению.
Основная задача растений, обитающих в таких местах, — как можно быстрее и эффективнее собрать воду, пока она не успела испариться. Поэтому растения засушливых мест, или суккуленты, обладают сильно разветвлённой корневой системой, образующей густую сеть в нескольких сантиметрах от поверхности почвы, что позволяет моментально впитывать влагу.
У некоторых растений листья редуцируются или превращаются в колючки, а функцию фотосинтеза выполняет стебель, где сильно развивается водозапасающая ткань.
Узкие листья с небольшим числом устьиц, развитая корневая система позволяют пырею добывать воду из водоносного слоя ниже песка и вегетировать даже во время сильной засухи. Прямостоячие суккулентные растения рода Бриофиллум имеют мясистые сочные листья.
Тилландсии, произрастающие в пустыне Атакама, которая считается одним из самых засушливых мест на Земле, лишены корней. Каждую ночь в пустыне образуются густые туманы, которые являются единственным источником влаги.
Поверхность листьев этого растения покрыта чешуйками, впитывающими атмосферную влагу.
Другие растения переживают экстремальные периоды в виде семян и спор, которые после выпадения дождя могут прорастать; новые растения иногда за четыре недели успевают вырасти, зацвести и дать семена, которые будут пребывать в состоянии покоя до следующего дождливого периода.
Собранную воду суккуленты запасают в особой ткани, состоящей из тонкостенных клеток, содержащих крупные вакуоли. После нескольких хороших ливней суккуленты впитывают столько воды, что вес их увеличивается в десятки раз.
Ещё одним способом сохранить ткани от высыхания служит плотная кожица, покрытая восковым налётом.
Миоглобин — белок мышц позвоночных животных и человека, запасающий в мышцах кислород. Особенно богаты миоглобином мышцы морских животных, способных длительно находиться под водой.
Органы химического чувства насекомых предназначены для облегчения поиска пищи, ориентации на местности, определения приближения врага или партнёра для размножения.
Сегодня известно более сотни химических веществ, выделяемых насекомыми. Восприятие этих веществ и их «расшифровка» вызывают у получателей определённую форму поведения или активирует физиологический процесс.
У самца тутового шелкопряда на антеннах расположено около 32 тысяч обонятельных рецепторов. Они улавливают запах ароматической железы самки на расстоянии 3 км. Самец павлиноглазки способен улавливать запах самки своего вида на расстоянии 12 км. Жуки-могильщики, занимающиеся очисткой земли от падали, способны почувствовать запах за сотни метров.
Особой термолокацией обладают некоторые змеи — ямкоголовые, питоны и африканские гадюки. Выше ноздрей у них имеются особые органы термического чувства — термолокаторы. Они представляют собой прикрытые прозрачной плёнкой ямки. При закрытом канале излучаемое жертвой тепло (поток инфракрасных лучей), нагревая полость ямки, позволяет определить направление источника излучения, т. е. лоцировать добычу в темноте (например, грызуна в его норе). Полагают, что эти терморецепторы способны регистрировать изменения температуры в тысячные доли градусов.
Летучие мыши — ночные животные. Они испускают высокочастотные звуки во время охоты, которые отражаются от препятствий, и возвращаясь, предоставляют им информацию об окружающей обстановке.
Таким образом, летучие мыши определяют движение жертвы, дистанцию до неё, обнаруживают предметы, преграждающие им путь, и пр. Во время полёта летучие мыши испускают ультразвук, используя сложные сочетания импульсов. Частота звуков колеблется в пределах 30 — 150 кГц, сам звук длится несколько миллисекунд.
Растения (хвойные и цветковые). Строение, размножение. Плоды
 |
| Первое наземное растение — риния |
Чтобы заселить сушу, растениям надо было справиться с сухостью. Поэтому у них появились покровные ткани, препятствующие потере воды. На суше солнечный свет поступает сверху, а вода находится в почве. Поэтому у растений появились проводящие ткани, по которым вода с минеральными веществами движется вверх, а органические вещества — от листьев вниз.
Тканью называют группы клеток, выполняющие в организме определённую работу. Потому и строение у них сходное.
На суше поднять растение вверх невозможно за счёт «поплавков», как это было у водорослей. Поэтому появляются стебли, пронизанные опорными тканями. По бокам стебля расположены листья.
Они имеют большую поверхность, обращённую к солнцу. В них идёт фотосинтез. Воду из почвы растение добывает с помощью корней.
Лист, стебель и корень — основные органы наземного растения.
 |
| Органы растения (корень, лист, стебель, цветок) |
Не все эти органы появились сразу. У мхов ещё нет корней. Для прорастания мхов, хвощей, плаунов и папоротников нужна вода. Поэтому такие растения не могут освоить засушливые места.
Хвойные и цветковые растения размножаются с помощью семян, которые имеют плотную оболочку. Она позволяет сохранить запас воды и питательных веществ. Вот почему эти растения заселили всю Землю.
Семена образуются в результате опыления — переноса пыльцы с одного растения на другое. У хвойных она попадает на молодые шишечки, в которых и созревают семена.
У цветковых растений — на цветки. Для привлечения опылителей (насекомых, птиц и даже зверей) цветки обладают яркой окраской, ароматом и сладким нектаром.
Растения с невзрачными цветками опыляются с помощью ветра.
У цветковых растений семена находятся внутри плодов, часто сочных, ярких и очень вкусных. Съев такой плод, животное переваривает его. Целиком проглоченные семена проходят через организм и попадают на землю вместе с отходами.
У некоторых цветковых растений плоды, наоборот, сухие, малосъедобные. Но иной раз растения могут так стрелять семенами, что те улетают на несколько метров.
Есть сухие плоды с крючками, которые цепляются за шерсть и перья животных и разносятся ещё дальше.
Есть сухие плоды с крылышками, как у клёна, и с «парашютиками», как у одуванчика, а есть и плавучие, которые держатся на воде месяцами. Материал с сайта http://worldofschool.ru
 |
| Созревшие шишки хвойных растений (ель, сосна, кедр) |
 |
| Цветки этих растений опыляются насекомыми (клевер, орхидея, лилия) |
 |
| Плоды цветковых растений (кокос, яблоко, апельсин, клён, слива, каштан) |
На этой странице материал по темам: Вопросы по этому материалу:
Основные адаптации голосеменных растений
Голосеменные. Систематическое положение.
- Царство: Растения
- Подцарство: Высшие растения
- Семенные растения
- Отдел: Голосеменные
- Классы:
- · Гинкговые,
- · Гнетовые,
- · Саговниковые (Цикадовые),
- · Хвойные.
- 1000 видов, 88 родов, 14 семейств.
- Современное систематическое положение
- В современной систематике единство происхождения всех голосеменных подвергается сомнению. В данный момент голосеменные — это несистематическая группа, включающая отдельные отделы:
- · Гинкговые,
- · Гнетовые,
- · Саговниковые (Цикадовые),
- · Хвойные,
- а также вымершие группы:
- · Бенеттитовые,
- · Семенные папоротники.
- Происхождение голосеменных ( на заметку)
В конце палеозоя в ходе массового вымирания биосферы с лица Земли исчезли каменноугольные леса, образованные гигантскими плауновидными и хвощевидными. Крупные изменения в растительном мире планеты, произошедшие на рубеже палеозоя и мезозоя, привели к тому, что леса споровых растений, достигавших иногда больших размеров, отошли на второй план.
Их место заняли голосеменные представители флоры, быстро распространившиеся по всей планете. Более ранние палеозойские виды растений нуждались для своего размножения в воде или хотя бы влажной среде, что серьезно затрудняло их обширное произрастание на Земле.
Возникновение же семени и пыльцы позволило растениям утратить столь тесную зависимость от воды.
Бурный расцвет голосеменных растений начался в раннем триасе и продолжался до конца раннего мелового периода. Среди голосеменных представителей мезозойской флоры были широко представлены саговниковые, как низкие, с короткими шарообразными или бочковидными стволами, так и высокие древовидные со стройными стволами.
- Вельвичия удивительная (Гнетовые):
- реликтовое растение африканских пустынь
- Основные адаптации голосеменных растений
- Гаметофит редуцирован и расположен внутри спорофита (у споровых растений гаметофит не защищен и очень легко высыхает).
- Мужские гаметы семенных растений обычно неподвижны (искл. Гинкговые и Цикадовые) и переносятся ветром или насекомыми вместе с пыльцевыми зёрнами. В отличие от споровых растений, семенным для оплодотворения не нужна вода.
- Развиваясь внутри семени, зародыш защищён и обеспечен питательными веществами.
- Эпидерма наземных органов, и в особенности эпидерма листьев, пронизана устьицами, что способствует лучшему газообмену между растением и атмосферой.
Важнейшим ароморфозом в эволюции растений стало появление семенного размножения. Это произошло путём дальнейшего уменьшения доли гаплоидной стадии (гаметофита) в жизненном цикле. При этом гаметофит не существует у семенных растений как самостоятельный организм, а развивается внутри специализированных органов диплоидного спорофита.
Происходящее в этих органах оплодотворение яйцеклетки приводит к возникновению зиготы, развивающейся на материнском растении в новый организм, снабжённый запасом питательных веществ и окружённый защитной оболочкой. Такая структура называется семя.
В настоящее время семенные растения представлены двумя отделами: голосеменные и покрытосеменные (см. рис.).
У голосеменных семена развиваются на поверхности спорофилла (спороносного листа) и защищаются путём смыкания спорофиллов. У покрытосеменных образуется плод, внутри которого развиваются семена.
Заказать ✍️ написание учебной работы
Адаптация и районирование растений. Питомник растений Знак Земли
Очень часто вы спрашиваете, адаптированы ли наши растения или районированы ли они для Подмосковья? Для начала вкратце разберемся что это такое.
Адаптация – это генетическое приспособление растений под условия произрастания. К примеру, растения адаптируются к непостоянному климату и сбрасывают листву на время похолодания или засухи.
Или, например, для лучшего размножения семена обретают лопасти или пух, чтобы разлетаться на большие расстояния. Адаптация — это своего рода эволюция, она занимает много времени, а потому невозможно адаптировать южные растения под наш климат.
Это называется другим словом – интродукция, об этом позже.
Районирование – это тоже о другом. Как правило, это понятие используется для растений пищевого назначения: кукуруза, пшеница, картофель, яблоня и др. Когда создается новый сорт, его районируют в тех регионах, где по результатам нескольких лет испытаний он показывает высокие качества роста и урожая, поэтому это тоже не про питомники растений.
Интродукция – вот что нас должно интересовать. Это процесс, при котором растение приобретает устойчивость в новом регионе произрастания. Есть несколько способов переноса более южных растений в наш климат. Мы используем два из них:
- Отбираем более устойчивые растения из большого количества привезенных. Тут все просто – выживают растения с более сильной генетикой. Остальные погибают от излишнего солнца, засухи, влажности и холода, главное с ними не церемониться.
- Ступенчатый способ интродукции – когда южные растения высаживают в более северных областях, собирают с них семена и высаживают еще севернее. Так они приобретают устойчивость к более суровому климату. Так мы переносим в наши условия гинкго, грецкие и другие орехи, бархаты, катальпы, глицинии и многие другие интересные растения.
Итак, важным для выживания растения является его генетическая предрасположенность и происхождение. Теперь пора поговорить о морозостойкости и зимостойкости.
Морозостойкость – это способность растения переносить отрицательные температуры. Тут все относительно просто. Для удобства была разработана шкала морозостойкости, где наша планета поделена на зоны от 1 до 13, где 1 зона – это -51, а 13 зона +21. Подмосковье относится к 4 зоне, Москва – к 5.
Это значит, что мы с успехом можем выращивать растения от 2 до 4 зоны, растения 5 зоны нужно высаживать в укромных уголках сада, можно организовать для них укрытие, растения 6 зоны зимуют только с укрытием, про остальные зоны мы не думаем вовсе.
Но это достаточно условные понятия, поскольку учитывается только фактор температуры.
Зимостойкость для нас куда интереснее. Она учитывает не только температуру, но и другие неблагоприятные факторы зимовки. Давайте сразу от теории к практике. Чтобы повысить зимостойкость растения, нужно его правильно выращивать.
Посадить весной или летом (если осенью – то только из того же региона), не повреждать корни, подобрать для него правильный состав и кислотность грунта, не допускать пересыхания и увядания, не перекармливать органикой и азотосодержащими удобрениями, во второй половине лета внести фосфатнокалийные удобрения, что позволит растению подготовиться к зиме, разместить его в соответствии с его предпочтениями по освещенности и не располагать на ветреной части, где зимой дует ветер.
Обеспечив максимально комфортные условия и правильный уход, можно без зимнего укрытия выращивать растения и 5 и 6 зоны в Подмосковье.
Адаптации к условиям освещенности
К СВЕТУ И ИХ АДАПТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Видимый свет для фототрофных и гетеротрофных организмов имеет разное экологическое значение.
Зеленым растениям свет нужен для образования хлорофилла, он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, активизирует ряд ферментов, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот.
Свет влияет на деление клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие. Но самое большое значение имеет свет в осуществлении процесса фотосинтеза. С этим связаны основные адаптации растений по отношению к свету.
Фотоавтотрофы способны ассимилировать СО2, используя лучистую энергию Солнца и преобразуя ее в энергию химических связей в органических соединениях.
Пурпурные и зеленые бактерии, содержащие бактериохлорофиллы, способны поглощать свет в длинноволновой части (максимумы в области 800-1100 нм). Это позволяет им существовать даже при наличии только невидимых инфракрасных лучей.
Водоросли и высшие зеленые растения поглощают свет в диапазоне, близком к видимому человеческим глазом.
На суше для высших фотоавтотрофных растений условия освещения практически везде благоприятны, и они растут повсюду, где позволяют климатические и почвенные условия, приспосабливаясь к световому режиму данного местообитания.
Световой режим любого местообитания определяется интенсивностью прямого и рассеянного света, количеством света (годовой суммарной радиацией), его спектральным составом, а также альбедо — отражательной способностью поверхности, на которую падает свет.
Перечисленные элементы светового режима очень переменчивы и зависят от географического положения, высоты над уровнем моря, от рельефа, состояния атмосферы, характера земной поверхности, растительности, от времени суток, сезона года, солнечной активности и глобальных изменений в атмосфере.
По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:
- 1) светолюбивые (световые), или гелиофиты, — растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний;
- 2) тенелюбивые (теневые), или сциофиты, — растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами;
- 3) теневыносливые, или факультативные гелиофиты, — могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету; они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения.
Можно выделить некоторые общие приспособительные особенности, свойственные растениям каждой экологической группы.
Светолюбивые растения, или гелиофиты часто имеют побеги с укороченными междоузлиями, сильно ветвящиеся, нередко розе точные.
Листья у них обычно мелкие или с рассеченной листовой пластинкой, с толстой наружной стенкой клеток эпидермы, нередко с восковым налетом или густым опушением, с большим числом устьиц на единицу площади, часто погруженных, с густой сетью жилок, с хорошо развитыми механическими тканями. У ряда растений листья фотометричные, т. е.
повернуты ребром к полуденным лучам или могут менять положение своих частей в зависимости от высоты стояния Солнца. Так, у степного растения софоры листочки непарноперистосложного листа в жаркий день подняты вверх и сложены, у василька русского так же ведут себя сегменты перисторассеченного листа.
Оптический аппарат гелиофитов развит лучше, чем у сциофитов, имеет большую фотоактивную поверхность и приспособлен к более полному поглощению света.
Обычно у них лист толще, клетки эпидермы и мезофилла мельче, палисадная паренхима двухслойная или многослойная (у некоторых саванных растений Западной Африки — до 10 слоев), нередко развита под верхней и нижней эпидермой.
Мелкие хлоропласты с хорошо развитой структурой гран в большом числе (до 200 и более) расположены вдоль продольных стенок.
Интенсивность фотосинтеза у гелиофитов достигает максимума при полном солнечном освещении. У особой группы растений — гелиофитов, у которых фиксация СО2 идет путем С4-дикарбоновых кислот, световое насыщение фотосинтеза не достигается даже при самой сильной освещенности. Это растения из засушливых областей (пустынь, саванн).
Особенно много таких растений среди семейств мятликовых, осоковых, аировых, портулаковых, амарантовых, маревых, гвоздичных, молочайных. Они способны к вторичной фиксации и реутилизации СО2, освобождающегося при световом дыхании, и могут фотосинтезировать при высоких температурах и при закрытых устьицах, что часто наблюдается в жаркие часы дня.
Обычно С4-растения, особенно сахарный тростник и кукуруза, отличаются высокой продуктивностью.
Тенелюбивые растения, или сциофиты, — это растения, постоянно находящиеся в условиях сильного затенения. При освещенности 0,1-0,2% могут расти только мхи и отдельные представители плаунов (селагинелла).
Большинство плаунов довольствуются 0,25-0,5% полного дневного света, а цветковые растения встречаются обычно там, где освещенность в пасмурные дни достигает не менее 0,5-1% (бегонии, недотрога, травы из семейств имбирные, мареновые, ком-мелиновые).
В северных широколиственных и темнохвойных лесах полог сомкнутого древостоя может пропускать всего 1-2% фотосинтетически активного солнечного света, изменяя его спектральный состав.
Сильнее всего поглощаются синие и красные лучи, и пропускается относительно больше желто-зеленых лучей, дальних красных и инфракрасных. Слабая освещенность сочетается с повышенной влажностью воздуха и повышенным содержанием в нем СОг, особенно у поверхности почвы.
Сциофиты таких лесов — зеленые мхи, плауны, кислица обыкновенная, грушанки, майник двулистный и др.
Листья у сциофитов располагаются горизонтально, нередко хорошо выражена листовая мозаика. Листья темно-зеленые, более крупные и тонкие. Клетки эпидермы крупнее, но с более тонкими наружными стенками и тонкой кутикулой, часто содержат хлоропласты.
Клетки мезофилла крупнее, палисадная паренхима однослойная или имеет нетипичное строение и состоит не из цилиндрических, а из трапециевидных клеток. Площадь жилок вдвое меньше, чем у листьев гелиофитов, число устьиц на единицу площади меньше.
Хлоропласты крупные, но число их в клетках невелико.
У лиственных теневыносливых древесных пород и кустарников (дуба черешчатого, липы сердцевидной, сирени обыкновенной и др.) листья, расположенные по периферии кроны, имеют структуру, сходную со структурой листьев гелиофитов, и называются световыми, а в глубине кроны — теневые листья с теневой структурой, сходной со структурой листьев сциофитов.
Факультативные гелиофиты, или теневыносливые растения, в зависимости от степени теневыносливости имеют приспособительные особенности, сближающие их то с гелиофитами, то со сциофитами.
К этой группе можно отнести некоторые луговые растения, лесные травы и кустарники, растущие и в затененных участках леса, и на лесных полянах, опушках, вырубках.
На осветленных местах они разрастаются часто сильнее, однако оптимальное использование видимого света для фотосинтеза у них происходит не при полном солнечном освещении.
У деревьев и кустарников теневая или световая структура листа часто определяется условиями освещения предыдущего года, когда закладываются почки: если закладка почек идет на свету, то формируется световая структура, и наоборот. Весной в дубравах под полог леса проникает 50-60% солнечной радиации.
Листья розеточных побегов сныти обыкновенной имеют световую структуру и отличаются высокой интенсивностью фотосинтеза. В это время они создают основную часть органического вещества годичной продукции.
Листья сныти летней генерации, появляющиеся при развитом древесном пологе, под который проникает в среднем 3,5% солнечной радиации, имеют типичную теневую структуру, и интенсивность фотосинтеза их значительно ниже, в 10-20 раз.
Подобную двойственность по отношению к свету проявляет и осока волосистая, светолюбивая весной и теневыносливая летом. По-видимому, это свойственно и другим растениям дубравного широкотравья.
Отношение к световому режиму меняется у растений и в онтогенезе. Проростки и ювенильные растения многих луговых видов и древесных пород более теневыносливы, чем взрослые особи.
Иногда у растений меняются требования к световому режиму, когда они оказываются в иных климатических и эдафических условиях.
Так, обычные теневыносливые растения хвойного леса — черника, седмичник европейский и некоторые другие — в тундре приобретают особенности гелиофитов.
Наиболее общая адаптация растений к максимальному использованию фотосинтетически активной части спектра солнечного света — пространственная ориентация листьев.
При вертикальном расположении листьев, как, например, у многих злаков и осок, солнечный свет полнее поглощается в утренние и вечерние часы — при более низком стоянии солнца. При горизонтальной ориентации листьев полнее используются лучи полуденного солнца.
При диффузном расположении листьев в разных плоскостях солнечная радиация в течение дня утилизируется наиболее полно. На севере, где высота стояния солнца меньше, встречается больше растений с вертикальным расположением листьев, а на юге — с горизонтальным.
Для получения большей биомассы выгодны такие посевы и насаждения, где сочетаются растения с разной пространственной ориентацией листьев.
Особенности адаптации растений к водной среде
Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Так, способность водных растений поглощать влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается на их морфологической и физиологической организации.
Характерным для водных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневой системы. Корневая система служит, главным образом, для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения, как у наземных растений.
Минеральное питание водных растений осуществляется всей поверхностью их тела.
Рисунок 5.35 — Сальви- ния плавающая
Значительная плотность воды дает возможность растениям обитать во всей ее толще.
У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань.
Как уже отмечалось выше, в их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.
У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии (Salvinia) настоящих корней нет, их функции выполняют листья. Погруженные в воду листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие — органическое. У основания подводных листьев располагаются пучками по 3-8 шаровидных спорокарпия, служащие для размножения (рис. 5.35).
Растения водяного ореха (чилима) имеют розетку ромбических, кожистых плавающих листьев. Стебель тонкий, длинный, ветвистый (рис. 5.36). Погруженные листья расположены супротивно, линейные и рано опадающие.
При их основании развиваются волосовидные зеленые придаточные корни, выполняющие функции корней и листьев. Мелкие белые са- моопыляемые на коротких войлочных цветоножках расположены в пазухах плавающих листьев.
Плоды (2 -2,5 см в поперечнике) бурые и рогатые осенью погружаются на дно, где и прорастают весной.
Рисунок 5.36 — Водяной орех(чилим) и плод
Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие.
Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении.
Такие анатомо-морфологические особенности наиболее четко выражены у водяных мхов (Riccia, Fontinalis), валлиснерии (Vallisneria spiralis), рдестов (Potamageton).
Защитой от вымывания или выщелачивания минеральных солей из клеток водных растений является выделение специальными клетками слизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в виде кольца.
Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нежных листьев более жесткими и короткими зимними.
Низкая температура воды отрицательно сказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ее плотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растения интенсивно размножаются вегетативным путем.
Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца, а также образующиеся плоды и семена, распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории.
К гидрохорным относятся не только водные, а также многие прибрежные растения. Их плоды имеют высокую плавучесть, длительное время находятся в воде и не теряют при этом всхожесть.
Например, водой переносятся плоды и семена стрелолиста (Sagittaria sagittofolia), сусака (Butomus umbellatus), частухи (Alisma plantago-aguatica), плоды многих осок (Сагех), заключенные в своеобразные мешочки с воздухом. Таким же образом расселился сорняк гумай (Sorgnum halepense) вдоль реки Вахш по каналам.
Загрузка...
