Презентация по экологии Экологические группы растений по отношению к воде

Экологические группы растений по отношению к воде Кузнецова Елена Юрьевна, к.с.х.н., методист ГБОУ ДО РК «Эколого-биологический центр» Адаптации растений к поддержанию водного баланса Низшие водные растения поглощают воду всей поверх-ностью тела. Низшие наземные растения из влажного суб-страта поглощают воду погруженными в него частями тал-лома, а влагу дождя, росы, тумана – всей поверхностью. В максимально набухшем состоянии лишайники содержат в 2-3- раза больше воды, чем сухого вещества. Среди высших на-земных растений моховидные поглощают воду из почвы ризоидами. Сфагновые мхи поглощают воду всей поверхно-стью тела и сохраняют ее благодаря гиалиновым клеткам – мертвые клетки, способные увеличивать свою массу благодаря наполнению водой в 37,5 раз. Многие виды лесных и луговых мхов могут накопить до нескольких сот процентов воды от сухого веса. Большинство наземных высших растений поглощают воду с помощью корневых систем. В клетках корня развивается сосущая сила чаще всего в несколько атмосфер, но этого достаточно для извлечения из почвы большей части связанной воды. Лесные деревья умеренной зоны развивают сосущую силу корней около 30 атм, некоторые травянистые растения – до 20 и даже свыше 40 атм, растения сухих областей – до 60 атм. По типу ветвления различают корневые системы экстенсивные и интенсивные. Экстенсивная корневая система охватывает большой объем почвы, но сравнительно слабо ветвится, так что почва пронизана корнями негусто (степные и полупустынные растения – саксаул, верблюжья колючка, у некоторых деревьев средней полосы – сосна, береза). Интенсивная корневая система охватывает небольшой объем почвы, но густо пронизывает ее многочисленными сильно ветвящимися корнями (дерновинные степные злаки – ковыль, типчак; рожь, пшеница). В сухом климате у некоторых растений выработались свое-образные ритмы сезонного развития. Прежде всего, это характерно для эфемеров – преи-мущественно одно-летних растений с очень коротким вегетацион-ным периодом, ограниченным сжатыми сроками весеннего или осеннего увлажнения (незабудки, ярутка ранняя, вероника весенняя). Четко выраженную приспособленность к сезонному ритму влажности проявляют и некоторые многолет-ние растения, называемые эфемероидами. Они могут задержать свое развитие в случае неблагоприятных условий влажности до тех пор, пока она не станет оптимальной. Это типичные растения южных степей – тюльпаны, гиацинт, птицемлечники. Экологические группы растений по отношению к водному режиму По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяются на 3 основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюбивые) и мезофильные, предпочитающие умеренную влажность. Между указанными группами имеется множество переходных форм. Среди гигрофильных растений выделяют:Гигрофиты – растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью. К ним, прежде всего, относят тропические растения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха. У таких растений устьица всегда открыты и очень слабо выражена регуляция интенсивности транспирации, т.е. отсутствуют приспособления, ограничивающие расход воды. В связи с этим гигрофиты не способны выносить даже незначительную потерю воды. Некоторые из гигрофитов обитают в тени под пологом леса (папоротники, лесные тенелюбивые травы - кислица, цирцея), другие – на открытых пространствах, но на почвах перенасы-щенных или покрытых водой (росянка, многие злаки и осоки сырых местообитаний, калужница, папирус, болотные пальмы; из культурных растений - рис). К гигрофитам относятся эпифиты влажных тропических лесов, плесневые и шляпочные грибы, мхи. Характерной особенностью гигрофитов являются, как правило, толстые слаборазветвленные корни с незначительным количеством или полным отсутствием корневых волосков. Листья тонкие, мало устьиц, листья не имеют кутикулы, если есть, то очень тонкая, слабое развитие проводящей ткани. Ткани листа рыхлые, крупноклетные. Кроме того, во всех их органах имеются большие воздухоносные полости, обеспечивающие хорошую аэрацию тканей. Гидатофиты – это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду (элодея, рдесты, водяные лютики, валлиснерия, уруть). Вынутые из воды, эти растения быстро высыхают и погибают. У них редуцированы устьица и нет кутикулы. Листовые пластинки у гидатофитов, как правило, тонкие, без дифференцировки мезофилла, часто рассеченные, что способствует более полному использованию ослабленного в воде солнечного света и усвоению углекислого газа. Приспособлением гидатофитов к недостатку света является также хроматическая адаптация. Например, зеленые водоросли растут на мелководье (хлорофилл а и в - фотосинтез может идти при достаточном количестве света. Бурые растут глубже (пигмент фукоксантин), еще глубже – красные и сине-зеленые (пигменты – фикобилины, в частности фикоэритрин). Высшие растения – с глубиной интенсивность зеленой окраски уменьшается, появляется красный оттенок. Нередко выражена разнолистность – экологическая гетерофилия. Подводные листья мелкие, сильно рассеченные из-за плотной текучей среды и ухудшения фотосинтеза, эпидерма тонкая, кутикулы не образуется, листовая пластинка тонкая, без устьиц, мезофилл недифференцирован. Плавающие и надводные листья имеют световую структуру, очень широкие крупные листовые пластинки, хорошо развит верхний эпидермис, устьица перемещены на поверхность листа. Поддерживаемые водой побеги часто не имеют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима. Растения для предохранения от вымывания солей покрыты слизью. Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирована, иногда отсутствует совсем или утратила свои основные функции (у рясок). Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела. Цветоносные побеги, как правило, выносят цветки над водой (реже опыление совершается в воде), а после опыления побеги снова могут погружаться, и созревание плодов происходит под водой (валлиснерия, элодея, рдесты). Гидрофиты – это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах. Встречаются в районах с самыми разными климатическими условиями. К ним можно отнести тростник обыкновенный, частуху подорожниковую, вахту трехлистную, калужницу болотную. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. В аридных районах при сильной инсоляции их листья имеют световую структуру. У гидрофитов есть эпидермис с устьицами, но интенсивность транспирации очень высока, и они могут расти только при постоянном интенсивном поглощении воды. Мезофиты – это растения умеренно увлажненных местообитаний. Способность переносить почвенную и атмосферную засухи у них ограничена. К типичным мезофитам относится значительное количество луговых трав, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков. У мезофитов хорошо развита корневая система, имеются многочисленные корневые волоски. Устьица у мезофитов, расположенные на нижней стороне листьев, могут закрываться и открываться, что обеспечивает регуляцию интенсивности транспирации. Мезофиты могут произрастать и во влажных тропиче-ских лесах – вечнозеленые растения (монстера). Для них характерна гуттация для избавления от избытка влаги. Выделяют группу зимнезеленых древесных мезофитов (баобабы); летнезеленые древесные мезофиты (деревья средних широт); летнезеленые травянистые многолетние мезофиты; эфемеры и эфемероиды. Ксерофиты – растения сухих местообитаний. Они способны хорошо переносить почвенную и атмосферную засухи. Наиболее обильны и разнообразны ксерофиты в областях с жарким и сухим климатом. По характеру анатомо-морфологических и физиологических адаптаций, обеспечивающих активную жизнь этих растений при дефиците влаги, ксерофиты разделяются на две основные группы: суккуленты и склерофиты. Суккуленты способны накапливать в тканях большое количество воды. Этим объясняется мясистость и сочность их стеблей и листьев. Различают стеблевые суккуленты (кактусы, африканские молочаи) и листовые (алоэ, агава, молодило, очитки). Корневые системы, как правило, слабые, поверхностные. Оводненность может достигать 98%. Защитные приспособления от транспирации: форма (шаровидная или цилиндрическая- по физическим законам отношение поверхности к объему наименьшая). Листья, а в случае их редукции стебли, суккулентов имеют толстую кутикулу, часто мощный восковой налет или густое опушение. Устьица погруженные, открываются в щель, где задерживаются водяные пары. Днем они закрыты. Это помогает суккулентам сберегать накопленную влагу. Склерофиты – это сухие, жесткие кустарники или травы. В отличие от суккулентов они не сосредоточивают в себе влагу, а, наоборот, интенсивно ее испаряют (пустынные, полупустынные и степные растения – саксаулы, верблюжья колючка, полыни, ковыли, овсяница скальная). Обычно склерофиты низкорослы, но обладают мощно развитой корневой системой. Корни их либо поверхностные, широко разветвленные и хорошо улавливающие атмосферные осадки, либо стержневые, проникающие на большую глубину до грунтовых вод (у верблюжьей колючки до 14 - 20 м). Как правило, корни ксерофитов обладают способностью образовывать эфемерные корешки. Например, у синеголовника развивается контрактильный корень, на нем бородавки, на которых вырастают пучки эфемерных корешков – недолговечные, развиваются только в том случае, если в почве появляется влага. Листья у многих склерофитов мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек и чешуй, что сильно сокращает транспирирующую поверхность. На них много устьиц, которые при недостатке воды закрываются. У многих устьица погружены в углубления – крипты (олеандр). Большие листья (у ковыля, типчака) могут свертываться устьичной стороной внутрь. У других растений листья сильно рассечены, стебли часто покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти приспособления обеспечивают четкую регуляцию водного обмена. Характерно сильное развитие механической ткани - склерификация. Характерна мелкоклетность мезофилла, не развиваются межклетники, что сокращает испаряющую поверхность. Плотная палисадная ткань расположена с двух сторон (верхней и нижней – как у олеандра) – изопалисадность (у мезофитов – с одной стороны). Склерофиты можно подразделить на 2 группы: эуксерофитов и стипаксерофитов. К эуксерофитам относятся многие степные растения с розеточными, полурозеточными, сильно опушенными побегами, полукустарнички, некоторые злаки, полынь крымская. Стипаксерофиты – это группа узколистных дерновинных злаков (ковыли, тонконог, типчак). Характеризуются низкой транспирацией в засушливый период и могут переносить особенно сильное обезвоживание тканей (свернутые в трубочку листья).