Ксерофиты — растения засушливых местообитаний, которые в высокой степени обладают способностью к приспособлению процессе онтогенеза к перерывам в водоснабжении. Возможность переносить резко засушливые условия достигается разными физиологическими средствами. Классификация этих растений наиболее полно разработана П.Л. Генкелем. Ксерофиты можно разделить на следующие группы:
- Растения, запасающие влагу (ложные ксерофиты). К этой группе растений относятся суккуленты, прежде все кактусы, а также растения, принадлежащие к семейству толстянковых. Эти растения накапливают влагу в толстых, мясистых стеблях или в утолщенных листьях. Листовыми суккулентами являются агавы, алоэ, очиток, молодило. К стеблевым суккулентам относятся кактусы, молочаи. Испаряющая поверхность сильно сокращена. Листья часто редуцированы, вся поверхность покрыта толстым слоем кутикулы, благодаря этому они являются ограничено транспирирующими растениями. Суккуленты обладают неглубокой, но широко распространяющейся корневой системой. Клетки корня характеризуются сравнительно низкой концентрацией клеточного сока. Эта группа растений произрастает в районах, где резко засушливые периоды сменяются периодами дождей, их корневая система приспособлена к поглощению этой дождевой воды. В остальное время они живут за счет воды, запасаемой в мясистых органах, причем эта вода тратится чрезвычайно медленно. По мере уменьшения содержания воды в клетках интенсивность транспирации падает. Суккуленты обладают своеобразным обменом веществ, получившим название САМ — метаболизм. У растений с этим типом обмена днем устьица закрыты, а ночью они открываются, что обеспечивает резкое уменьшение расходования воды в процессе транспирации. Углекислый газ накапливается в ночной период в виде органических кислот. В дневные часы акцептированный С02 высвобождается и используется в процессе фотосинтеза. Указанная особенность позволяет этим растениям осуществлять фотосинтез при закрытых днем устьицах. Все же фотосинтез у таких растений идет чрезвычайно медленно. Следствием специфического обмена веществ является большое содержание связанной воды и высокая вязкость цитоплазмы. Растения этой группы не являются устойчивыми к засухе, к водному стрессу. Так, кактусы обезвоживание переносят сравнительно плохо (следствие невысокой эластичности цитоплазмы), начинают страдать и погибают. Вместе с тем они устойчивы к высоким температурам. Таким образом, это растения, запасающие воду и экономно ее расходующие в процессе медленного роста.
- Эвксерофиты (настоящие ксерофиты) — растения, обладающие способностью резко сокращать транспирацию в условиях недостатка воды. Для этой группы растений характерен ряд приспособлений к сокращению потери воды: высокая эластичность цитоплазмы, низкая оводненность, высокая водоудерживающая способность и вязкость. Низкий осмотический потенциал клеточного сока позволяет поглощать воду из почвы, обделенной водой. В ряде случаев подземные органы этих растений, особенно в верхних частях, покрыты толстым слоем пробки. Иногда пробкой покрываются и стебли. Листья покрыты толстым слоем кутикулы, многие имеют волоски. Некоторые представители этой группы растений имеют различные типы дополнительной защиты устьиц. К ним можно отнести расположение устьиц в ямках, закупоривание устьичных щелей восковыми и смолистыми пробочками. Для этой группы растений характерна в высокой степени способность переносить обезвоживание, состояние длительного завядания.
Содержание
Экологические группы растений: характеристики, примеры
Особенно хорошо переносят потерю воды растения с жесткими листьями (склерофиты), которые и в состоянии тургора имеют сравнительно мало воды. Эти растения характеризуются большим развитием механических тканей. Листья у них жесткие, что позволяет при потере тургора избежать механических повреждений. К этой группе растений относится саксаул, песчаная акация, аристида, некоторые полыни и др.
- Гемиксерофиты (полуксерофиты) —это растения, у которых сильно развиты приспособления к добыванию воды. У них глубоко идущая, сильно разветвленная корневая система. Клетки корня обладают, как правило, высокой концентрацией клеточного сока, низким (очень отрицательным) водным потенциалом. Благодаря указанным особенностям эти растения могут использовать для сбора воды очень большие объемы почвы. Растения данного типа обладают хорошо развитой проводящей системой. Листья у них тонкие, с очень густой сетью жилок, что сокращает путь передвижения воды к живым клеткам листа до минимума. Это растения с очень высокой интенсивностью транспирации. Даже в очень жаркие, сухие дни они держат устьица открытыми. Благодаря высокой интенсивности транспирации температура листьев значительно понижается, что позволяет осуществлять процесс фотосинтеза при высоких дневных температурах. К таким тонколистным, высокотранспирирующим ксерофитам принадлежат степная люцерна, дикий арбуз, шалфей, резак.
- Растения, избегающие засуху (псевдоксерофиты). Эти растения не обладают признаками засухоустойчивости, но имеют короткий вегетационный период, приурочивая весь жизненный цикл к периоду дождей. Эфемеры переносят засуху в виде семян (маки), а эфемероиды — в виде луковиц, корневищ, клубней (нарцисс, ревень и др.).
- Пойкилоксерофиты — растения, не регулирующие своего водного режима. В период засухи эти растения впадают в состояние анабиоза. Криптобиоз — это состояние, при котором обмен веществ либо прекращается, либо резко тормозится, однако вся организация жизни сохраняется. К этой группе растений относится большинство лишайников, некоторые водоросли, папоротники и небольшое число покрытосеменных. Отличительной особенностью пойкилоксерофитов является способность протопласта при сильном обезвоживании переходить в гель. Эта группа растений может, не теряя жизнеспособности, доходить до воздушно-сухого состояния и в таком виде переносить периоды засух. После дождей растения этого типа быстро переходят к нормальной жизнедеятельности.
Социальные кнопки для Joomla
Растения ксерофиты
Ксерофиты (от др. -греч.
Растения ксерофиты
ξερός — сухой и φυτόν — растение) — растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху («засухоустойчивые»). Ксерофиты составляют типичную флору пустынь и полупустынь, обычны на морском побережье и в песчаных дюнах. Такие растения разным образом адаптированы к засушливым условиям, в которых они растут. Некоторые 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; к таким растениям, к примеру, относится эшшольция калифорнийская (Eschscholzia californica).
эшшольция калифорнийская
Они имеют разветвленную корневую систему с большой сосущей силой и приспособлениями к аридным условиям существования: мелкими узкими листьями или колючками; у некоторых растений листья опушены или покрыты восковым налетом, что защищает их от прямого действия солнечных лучей. К группе ксерофитов относятся древовидные злаки, ковыли, типчак и другие, а также астрагалы. На каменистых склонах Кавказа и гор Средней Азии растут нагорные ксерофиты — полукустарники и кустарнички (полыни). Особая группа — суккеленты — агавы, алоэ, заячья капуста, кактусовые, характерны для Америки.
Ксероморфизм/Комплекс морфологических, анатомических и физиологических признаков, возникающих у растений как приспособление к засушливым условиям обитания, называется ксероморфизмом. К примеру, пырей (Elytrigia) и песколюб (Ammophila) обладают обширной системой корневищ и придаточными корнями, позволяющими им добывать воду из водоносного слоя ниже песка и вегетировать даже во время сильной засухи. Ксерофиты, растущие в пустынях, обладают приспособлениями к уменьшению потери воды и для её запасания: мясистые сочные листья бриофиллума (Bryophyllum), отсутствие листьев у большинства кактусов.
Для древесных пород существует ряд шкал, основанных на их морфологических и физиологических особенностях, на соотношении влажности почвы и воздуха. По шкале П. С. Погребняка (1968) к ксерофитам относятся: сосна крымская, сосна обыкновенная, сосна Банкса, айлант, лох, облепиха, скумпия, степные кустарники, лохолистная груша, абрикос, вяз мелколистный, самшит, ива, шелюга. По шкале А. Л. Бельгарда (1971): сосна обыкновенная, гледичия, робиния лжеакация, лох, айлант, скумпия, дуб пушистый, сосна крымская, тамарикс, можжевельник виргинский. Истинные ксерофиты: саксаул, фисташка, сосна горная, сосна крымская, робиния лжеакация, лох. При отнесении древесных пород к ксерофитам необходимо учитывать, что некоторые из них имеют широкую экологическую амплитуду по отношению к влаге. Например, сосна обыкновенная, произрастая на сухих песчаных почвах, является ксерофитом, на избыточно увлажненных торфяниках — гигрофитом. Сосна в большей степени, чем другие древесные породы, мирится с недостатком влаги и ее избытком.
Отличаются ранним цветением и плодоношением, долговечностью. Признаки ксероморфизма конвергентно развиваются у разных растений, приспособившихся к засушливым местообитаниям. Для видов аридных районов такие структуры генетически обусловлены. Но в онтогенезе они возникают и у нексерофитных растений в пределах одного организма или органа.
В начале XX в. В. Р. Заленский (1904) установил закономерность, получившую название «правило Заленского»: выше расположенные листья побега, развивающиеся в условиях менее благоприятного водоснабжения, обладают более ксероморфными анатомо-морфологическими признаками. Верхние листья часто мельче и более рассечены по сравнению с нижними, число устьиц и жилок у них на единицу площади больше. Правило Заленского верно даже в пределах одного листа: верхушка его имеет больше ксероморфных признаков, чем основание. И в пределах кроны длительно освещенные листья обычно имеют более ксероморфную структуру, чем затененные.
Как правило, водный дефицит представляет собой результат совокупного действия факторов. Сходные анатомо-морфологические и физиологические реакции, составляющие основу устойчивости растений, могут возникать не только из-за водного дефицита, но и по другим причинам: высокая температура, недостаток кислорода или минерального питания и др.
Поглощение воды корнем. Растение получает воду в основном из почвы с помощью корневой системы. Масса корней составляет от 20 до 90% от общей фитомассы.
Экологические группы растений: характеристики, примеры
Кончик корня ежесуточно растет примерно на 5—10 мм. В гумидных зонах рост корней не прекращается в течение вегетационного периода, в аридных районах он прерывается летом лишь на период засухи. Корни обладают положительным гидротропизмом: они сами «отыскивают» новые влажные участки почвы. Огромная всасывающая поверхность корневых волосков, постоянный рост корней, а также микориза обеспечивают поступление воды из большого объема почвы.
Основные силы, вызывающие поступление воды в растение и ее передвижение, — транспирация и корневое давление, в результате чего возникает разница водных потенциалов и вода передвигается осмотическим путем до проводящих элементов ксилемы. Корневое давление — сила, вызывающая в растении односторонний ток воды с растворенными веществами, не зависящий от транспирации. Корневое давление связано с осмотической и метаболической активностью корней. Особенное значение для растений подача воды с помощью корневого давления имеет в отсутствие транспирации ранней весной.
Изобретательные ксерофиты
Ковыль лессинга (Красная книга Крыма)
(ковыль Браунера) Stipa lessingiana Trin. et Rupr. s. l. [incl. S. lessingiana subsp. brauneri Pacz.] Таксономическое положение Порядок мятликоцветные (Poales). Семейство мятликовые (Poaceae). Природоохранный статус Редкий вид (3).
Ареал
Степная зона Средней и Восточной Европы, Восточной Сибири; Балканы, Кавказ, Западная и Средняя Азия.
Особенности морфологии
Многолетнее плотнодерновинное травянистое растение с многочисленными голыми стеблями 30–60 см высотой. Листья свернутые, 0.5–0.8 мм в диаметре, снаружи острошероховатые от щетинистых волосков или бугорков. Влагалища стеблевых листьев голые или опушенные. Колос 6–20 см высотой, узкий, сжатый. Колосковые чешуи длиннозаостренные. Ость 13–25 см длиной, до второго колена голая, гладкая, выше – перистая, с волосками до 3 мм длиной. Нижняя цветковая чешуя густоопушенная, с веночком волосков под остью.
Особенности биологии
Растет на каменистых отложениях, склонах речных долин, балок, побережьях лиманов на южных черноземах, каштановых и малопродуктивных каменистых и мелкоземистых почвах. Эдификатор и один из наиболее характерных злаков разнотравно-типчаковоковыльных и типчаково-ковыльных степей. Ксерофит. В составе слабосбойных сообществ популяции многочисленные, интенсивный выпас приводит к снижению численности. Степень природного возобновления стабильная. Цветет в апреле – июне, плодоносит в мае – июне. Размножается семенами.
Факторы угроз
Распашка и облесение степей, чрезмерный выпас скота, сбор на букеты, рекреация.
Меры охраны
Охраняется в Казантипском, Опукском и Карадагском природных заповедниках, в природных парках «Караларский» и «Калиновский», государственных природных заказниках «Осовинская степь» и «Озеро Чокрак».
Источники информации
Флора европейской части СССР, 1974; Цвелев, 1976; Дубовик, 1989; Корженевский и др., 2006; Корженевский, Рыфф, 2006; ЧКУ, 2009; Багрикова, 2011 a, b; Красная книга Республики Башкортостан, 2011; Красная книга Приазовского региона, 2012.
Составители: Крайнюк Е. С., Багрикова Н. А.
Фото: Багрикова Н. А.
AOF | 06.01.2018 09:10:02