Экологические группы растений по отношению к воде

Работа описывает экологические группы растений по отношению к воде, с учетом их морфологических и физиологических особенностей. ...

Введение 1
Глава 1. Вода как экологический фактор 2
Глава 2. Характеристика основных групп растений по отношению к воде 4
§1. Водные растения. 5
1. Гидатофиты 7
2. Гидрофиты 9
3. Значение и применение водных растений 11
§2. Наземные растения 12
1. Пойкилогидрические растения 12
2. Гомойогидрические растения 13
2.1. Гигрофиты 14
2.2. Ксерофиты 17
2.3. Психрофиты и криофиты 21
2.4. Мезофиты 24
Глава 3. Влияние условий водоснабжения на морфологию растений 28
Заключение 31
Список литературы 32

Вода – важнейший экологический фактор для всего живого на земле. Для процессов обмена веществ со средой, составляющих основу жизни, необходимо участие воды в качестве растворителя и метаболита. Так у растений вода участвует в реакциях фотосинтеза, минеральные соли поступают в растения из почвы только в виде водных растворов. Вода – главная составная часть тела растений. Даже находясь в анабиозе, растения содержат воду. Особая роль воды наземных растений заключается в постоянном пополнении больших трат ее на испарение в связи с развитием большой фотосинтезирующей поверхности. Вода, обуславливая необходимое тургорное давление, определенным образом участвует и в поддержании формы наземных растений как организмов не имеющих опорного скелета. Также для большой группы растений, живущих в водоема х, морях и океанах, вода является непосредственной средой обитания

1. Гидатофиты
Гидатофиты — водные растения, целиком или большей своей частью погруженные в воду[8]. Одни из них не прикреплены корнями к грунту (например, ряска, элодея), другие — прикреплены (например, кувшинка). По способу развития различаются[3]:
1. Гидатофиты настоящие — растения, погруженные в воду, рост и развитие которых происходят только в воде (например, виды роголистника);
2. Аэрогидатофиты погруженные — растения, целиком погруженные в воду, рост у которых происходит в воде, а опыление цветков — над водой (например, у валлиснерии спиральной);
3. Аэрогидатофиты плавающие — растения, у которых часть листьев и стеблей погружена в воду, а часть — плавающая; опыление цветков происходит над водой.
Яркими представителями гидатофитов являются:
Водокрас, или Лягушечник (Hydrocharismorsus-ranae L.) (рис. 1) — вид, весьма распространённый по умеренной Европе и Азии в прудах и стоячих водах[9].
Рис. 1 Водокрас
Плавучая трава с коротким корневищем, как бы отгрызенным снизу (отсюда название лат. morsus ranae — укус лягушки).
Апоногетон (Aponogeton L.f.) (рис. 2) из Индии, Цейлона, Южной Африки и Мадагаскара. Имеют небольшие ароматные цветки, не имеющие ни чашечки, ни венчика и состоят из 6—25 тычинок и 3—8 отдельных одногнёздных околоплодников, прикрытые довольно крупным белым прицветником; цветки образуют неплотные соцветия вроде колоса или кисти[9].
Рис. 2 Апоногетон
Лотос Комарова, или Лотос орехоносный (Nelumbo nucifera Gaertn.) (рис. 3) — произрастает в подтропическом поясе Старого света; в России в устье Волги и на Каспийском море. Высокое красивое растение. Имеет крупные цветки с 4-листной чашечкой, множеством лепестков и тычинок и своеобразной конической завязью или собственно цветоложем, разросшимся в конус с основанием кверху, в которое и погружены несколько завязей, превращающихся по отцветании в орехообразные плодики. В Китае, корневища истопользуют в пищу[9].
Рис. 3 Лотос Комарова
2. Гидрофиты
Гидрофиты — водные растения, прикрепленные к почве и погруженные в воду только нижними своими частями[7]. Гидрофиты обитают по берегам рек, озёр, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных. Некоторые гидрофиты могут расти на влажных полях в качестве сорняков, как, например, частуха, тростник и др.
Одними, из представителей, являются:
Папирус, или Сыть папирусная (Cyperus papyrus L.) (рис. 4)— береговое растение, произрастает в Египте, на Сицилии, в Калабрии, Сирии и Абиссинии. Египтяне использовали данное растение в различных целях, главным образом для изготовления бумаги. Так как растение папирус практически исчезло в областях своего природного ареала, в настоящее время оно культивируется преимущественно в декоративных целях. В книге Теофраста «Исследование о растениях» говорится, что папирус встречался помимо Египта в Сирии; согласно «Естественной истории» Плиния Старшего, папирус являлся исконным растением на реках Тигр и Евфрат[9].
Рис. 4 Папирус
Пистия (Pistia stratiotes L.) (рис. 5)— маленькое растение тропической Океании из семейства Ароидные, или Аронниковые (Araceae)[9].
Рис. 5 Пистия
3. Значение и применение водных растений
Человеком употребляются издавна в пищу семена водяного ореха (Trapa natans) (рис. 6), корневища сусака, зерновки манника.
Рис. 6 Съедобный плод водного ореха
Семена и плоды многих водных растений служат кормом для некоторых птиц.
Отмершими остатками водных растений часто питаются беспозвоночные животные, служащие пищей рыбам.
Водные растения играют важную роль в очищении водоёмов
Являются водными сорняками. Например, Элодея, некоторые виды рдестов, в связи с быстрым распространением при размножении, сорничают и сами могут быть вредными при сильном разрастании их в водоёмах и особенно в водохранилищах. Эйхорния отличная (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms), разрастаясь, образует сплошные плавни в реках, препятствуя судоходству, засоряет дренажные и оросительные системы.
Скошенные водные растения иногда употребляют на корм скоту или на удобрение.
Многие водные растения разводят в аквариумах.
§2. Наземные растения
Высшие растения, или Наземные растения, или Эмбриофиты — тип зелёных растений, которым свойственна дифференциация тканей. К высшим растениям относятся мхи и сосудистые растения (папоротникообразные, псилотовые, хвощевидные, плауновидные, голосеменные и покрытосеменные)[9].
Наземным растениям, непрерывно испаряющим воду, необходим уравновешенный водный баланс, поэтому механизмы его регуляции направлены на защиту от избыточной потери воды. Однако они не одинаковы у растений разных экологических групп. По способности приспосабливать водный обмен к колебаниям водоснабжения различают две группы растений (Г. Вальтер): пойкилогидрические и гомойгидрические.
1. Пойкилогидрические растения
Пойкилогидрические организмы приспособились переносить значительный недостаток воды без потери жизнеспособности[1]. При этом у них снижается интенсивность обмена веществ, клетки равномерно сжимаются. Протопласт их клеток при сильном обезвоживании переходит в состояние геля. Увеличение количества воды в среде приводит к возобновлению активного метаболизма в клетках. По характеру изменения таких показателей водного режима, как интенсивность транспирации, осмотическое давление, содержание воды в течение суток они относятся к гидролабильным растениям, так как у них значительно изменяются содержание воды и испарение.
Способность переносить обезвоживание более свойственна низшим растениям (эпифитным и почвенным водорослям, лишайникам) и мохообразным. Продолжительное высыхание выносят даже некоторые постоянно обитающие в воде морские водоросли. Но в основном длительное обезвоживание способны переносить те растения, которые приспособились к водному режиму своих естественных местообитаний. Это морские водоросли приливной полосы, обитатели периодически пересыхающих водоемов, эпифитные, эпилитные и почвенные водоросли. Из высших растений периодическое обезвоживание переносят некоторые виды мхов и папоротников, а также виды цветковых растений в жарких пустынях.
2. Гомойогидрические растения
Гомойгидрические растения (наземные папоротникообразные, голосеменные, цветковые) составляют большинство обитателей суши. Они обладают механизмами регуляции устьичной и кутикулярной транспирации, а также корневой системой, обеспечивающей поставку воды. Поэтому даже при значительных изменениях влажности среды у этих растений не наблюдается резких колебаний содержания воды в клетках, в которых, как правило, развита вакуолярная система. Их клетки не способны к обратимому высыханию[1].
Точная регуляция поставок и трат воды этими растениями устраняет возможность значительных колебаний содержания воды в тканях, осмотического давления и транспирации. Эти показатели характеризуют гидростабильный тип водного режима. Стабилизации водного режима у многих видов растений способствуют запасы воды в корнях, стеблях и запасающих органах. Гомойгидрические растения делятся на три экологические группы: гигрофиты, ксерофиты и мезофиты. Подробнее эти группы мы рассмотрим ниже.
2.1. Гигрофиты
К гигрофитам относят сухопутные растения, онтогенез которых проходит при сравнительно благоприятных условиях водоснабжения и достаточной влажности воздуха, и поэтому они не имеют каких-либо особых анатомо-морфологических или физиологических приспособлений к засухе. Наиболее типичные гигрофиты — это обитатели влажной и теплой атмосферы тропических лесов, а также наших тенистых лесов. Само название «гигрофиты» подчеркивает их произрастание в воздухе, насыщенном парами воды.
Гигрофиты умеренной зоны можно разделить на две группы[3]:
тонколистные теневые гигрофиты тенистых лесов, в которых сохраняется влажность приземного слоя воздуха (адокса, недотрога и др.). В сухом воздухе они быстро вянут;
световые («солнечные») гигрофиты открытых мест, но постоянно сырых почв и влажного воздуха (калужница, сердечник, болотный подмаренник и т. д.). Они слабо приспособлены к изменениям водного режима, быстро вянут, и жизнедеятельность их снижается при ухудшении водоснабжения.
Мало ветвящиеся корни этих растений, а также листья снабжены аэренхимой. В листе столбчатая паренхима и склеренхима развиты слабо, кутикула не выражена. Устьица часто располагаются на обеих сторонах листа, но устьичная регуляция транспирации выражена слабо. Все это — признаки гигроморфного строения листа и растения в целом.
Типичные теневые гигрофиты, помещенные на солнце, транспирируют слабее, а солнечные, световые, гигрофиты как на солнце, так и в тени транспирируют сильнее, чем теневые. Теневые растения отличаются, как правило, более крупной листовой пластинкой, однако увеличение поверхности листьев у теневых растений служит, видимо, не для усиления транспирации, а скорее вызвано неблагоприятным световым режимом, т. е. служит для усиления фотосинтеза.
Представителями гигрофитов являются[9]:
Страусник обыкнове́нный, или Чёрная сарана (лат. Matteuccia struthiopteris) (рис. 7) — многолетний папоротник. Циркумбореальный голарктический вид, распространённый в лесной зоне и горно-лесном поясе. Как типичный гигрофит произрастает в сырых местах на дне оврагов, берегах лесных речек и ручьёв, в поймах почти по всей лесной зоне.
Рис. 7 Страусник обыкновенный
Хмель (лат. Humulus) (рис. 8) — род цветковых растений семейства Коноплёвые. Применяется в медицине и пищевой промышленности. Шишки хмеля являются сырьём для пивоварения. Стебли пригодны для изготовления низких сортов бумаги, а также грубой пряжи, пригодной для мешковины и верёвок. В Китае молодые листья хмеля входят в рацион питания гусениц бабочек шелкопряда.
Рис. 8 Шишки хмеля
Сныть обыкновенная (лат. Aegopоdium podagrаria) (рис. 9) — многолетнее травянистое растение. Используется, как пищевое, витаминное, медоносное, лекарственное, кормовое растение.
Рис. 9 Сныть обыкновенная
2.2. Ксерофиты
Свойства этой экологической группы противоположны гигрофитам. Ксерофиты способны в активном состоянии переносить значительную и продолжительную сухость воздуха и почвы. Они типичны для засушливого теплого климата (степи, пустыни, средиземноморские области и т. д.). Теплолюбивые ксерофиты (термоксерофиты) встречаются и в более влажных климатических зонах, но обычно на сильно прогреваемых южных склонах, т. е. в местообитаниях, по своей сухости недоступных для мезофитов и гигрофитов[3].
Способность ксерофитов переносить неблагоприятные условия увлажнения связана с некоторыми анатомо-морфологическими признаками. По этим признакам среди ксерофитов выделяют две подгруппы: суккуленты и склерофиты.