 |
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Растительный мир болот
Растительный мир болот
Растительный мир болот
Смирнов И.А.
Очень
своеобразен растительный мир верховых болот. Это связано с уникальными
почвенными и водными условиями, складывающимися в этих местообитаниях.
К
особенностям болот верхового типа можно отнести:
1.
обилие влаги,
2.
резкий недостаток кислорода в почве,
3.
болотный тип почвообразования как следствие первых двух факторов,
4.
кроме того, в торфяной почве отсутствуют необходимые растениям соли азотной и
фосфорной кислот — нитраты и фосфаты.
Влажность
во многом поддерживается благодаря влаголюбивым растениям, например, таким как
сфагнум. Почвообразование на верховых болотах идет медленно и из-за анаэробных
(бескислородных) условий характеризуется оглеением — биохимическим процессом
восстановления окисленных почвенных соединений, главным образом железа. По этой
же причине наблюдается накоплением торфа.
Ко
всем указанным факторам приспособлены растения болот. Какие приспособления
позволяют выживать им в таких непростых условиях?
Как
ни странно внешне приспособление к условиям верхового болота выражается в
ксероморфном облике растения. Под ксероморфным обликом обычно понимается особое
строение надземных частей растений, уменьшающее испарение. Такое строение часто
встречается у пустынных растений или видов, растущих в сухих местообитаниях.
Странно видеть растения ксероморфного облика на болоте. Между тем, у многих
болотных растений листья мелкие, края их загнуты вниз или листья свернуты в
трубочки. У пустынных растений при таком строении листьев устьица испаряют
меньше воды, так как они расположены на нижней стороне листьев. Между тем у
багульника болотного (вида, растущего вроде бы во влажных условиях) нижняя
поверхность листьев опушена, листья кожистые, а края листьев загнуты вниз. На
кожистых листьях мирта болотного (кассандры, или иначе — хамедафны болотной)
расположены чешуйки, у андромеды и клюквы листья снизу покрыты восковым
налетом. С чем же связаны все перечисленные особенности строения растений? Все
указанные растения относятся к семейству вересковых (Ericaceae s. l.) . Поэтому
для обозначения совокупности названных признаков часто говорят о растениях
эрикоидного типа (от латинского названия семейства). Но, по-видимому, дело не в
систематическом положении. У росянки (из своего собственного семейства —
росянковые) листья плотно прижаты к поверхности моховой подушки. Логично
предположить, что это защищает ее от ветра и высыхания — ведь именно так
поступают многие пустынные растения. Чем же вызвана эта странная особенность растений?
существует несколько объяснений.
Согласно
одной из точек зрения причина эрикоидного облика растений — избыток влаги. В
этом случае обильное опушение, чешуйки на листьях и стеблях понимаются как
приспособления для испарения избыточной воды. Действительно по некоторым данным
опушение может привести к значительному увеличению испаряющей поверхности. При
этом транспирация (испарение) происходит не через устьица как обычно, а через
всю поверхность кутикулы.
Другая
точка зрения — диаметрально противоположенная. В этом случае ход рассуждения
следующий. Если для болотных растений характерны те же признаки, что и для
пустынных, наверное, это говорит об их адаптации к сходным экологическим
условиям. Может ли такое быть? Вроде бы нет: пустынные растения явно испытывают
недостаток влаги, в то время как болотные в прямом смысле растут в воде! Разве
не парадокс? Однако надо учитывать, что водный режим на болоте не совсем
обычный. Хотя и, кажется, что воды на торфянике более чем достаточно, как ни
странно: воды-то как раз и не хватает. Она просто недоступна корням растений.
Происходит это потому, что сфагнум и торф — плохие проводники тепла. Летом
моховая подушка плохо прогревается (в жаркие солнечные дни поверхность мхов
прогревается до 30 — 40 °C). Если принять, что теплоизоляция воздуха равна
единице, то для торфа она составит 1,38. Температура в торфянике (на глубине 25
см) обычно не превышает 0,5 °С, даже в то время, когда на поверхности она
достигает +27° С. в такие дни поверхность торфяника может сильно нагреться и
болото буквально дымится, а корни растений находятся в ледяной воде. Таким
образом, для сфагновых торфяников характерен резкий контраст условий на
поверхности мохового ковра и на глубине корневых систем растений. Листья
растений, находящиеся на поверхности сильно испаряют воду. При этом всасывание
воды корнями сильно зависит от температуры воды, окружающей корни. В солнечный
летний день хрупкое равновесие нарушается: испарение воды листьями усиливается,
а поглощение ее корнями остается слабым. В результате разложения растительных
остатков в сфагновых торфяниках образуется много кислот и ядовитых веществ, что
также снижает способность корней поглощать воду. Это явление получило название
— физиологическая сухость. Растения, находясь в воде, испытывает острый ее
недостаток. Впервые физиологическая сухость была отмечена у акклиматизированных
тропических растений. Южные растения, выращиваемые в условиях умеренного
климата, несмотря на обильный полив засыхали. Оказалось, что причина усыхания и
увядания заключается в том, что минимальная температура воды, при которой ее
могут всасывать корневые волоски, составляла около 18 ?C. В то время как полив
обычно проводился 15-ти градусной водой. В результате несмотря на полив реально
растение не получало воды. Нечто похожие происходит с деревьями в зимний период
(именно поэтому древесные растения сбрасывают листья).
Между
тем явление физиологической сухости до конца не доказано у наших болотных
растений. Поэтому есть третья точка зрения, объясняющая ксероморфность болотных
растений вообще и их эрикоидный облик в частности. По некоторым данным
количество испаряемой воды у болотных видов ничем не отличается от других
растений умеренного климата. Тогда может "ксероморфность" вовсе не
является адаптацией? Может это просто следствие роста в неблагоприятных
условиях? Как было сказано выше, кроме водного режима к особенностям болот
следует отнести нехватку важнейших компонентов минерального питания: фосфатов и
нитратов. По результатам ряда работ при отсутствии этих соединений у растений и
вырабатывается тот комплекс признаков, который мы привыкли называть
ксероморфным обликом. Интересно, что в засушливых и пустынных условиях также
наблюдается нехватка этих минеральных веществ. То есть может быть особенности
строения болотных растений — не адаптация, а просто следствие голода. Это
явление называется пийноморфоз (от "пийнос — голод"). Обойтись
полностью без фосфатов и нитратов невозможно. Значит, растения должны либо
найти способ концентрировать минеральные соединения из почвы, либо использовать
альтернативный источник питательных веществ. В первом растениям на помощь
приходят грибы. Болотные кустарнички и полукустарники из семейства вересковые
вступают в симбиоз с грибом и образуют микоризу. Нити симбиотического гриба в
сотни раз увеличивают площадь всасывания питательных веществ, поэтому на
болотах растут только те растения, которые могут образовывать микоризу. Другой
вариант — использование альтернативного непочвенного источника азотистых
веществ. В этом растениям могут помочь цианобактерии (сине-зеленые водоросли).
Цианобактерии способны фиксировать атмосферный азот и переводить его в форму,
пригодную для растений. Цианобактерии распространены очень широко и растут на
самых разных субстратах (почве, камнях, частях растений и, конечно же, в воде).
Симбиотические цианобактерии могут поселяться внутри или на поверхности
листьев. Внутри листьев (в межклетниках) цианобактерии известны у многих
тропических растений (например, водных папоротников). Среди болотных растений
многочисленные водоросли и цианобактерии обнаружены в листьях мхов, в том числе
и наиболее характерного для верховых болот сфагнума. Как один из компонентов
цианобактерии входят с состав лишайников, в том числе и растущих на болотах.
Явление фиксации атмосферного азота цианобактериями, живущими на поверхности
листовых пластинок растений получило название листовая азотофиксация. листовая
азотофиксация показано у некоторых тропических видов растений, но
предполагается также и у некоторых болотных кустарничков.
Кроме
особенностей водного режима болот и дефицита минеральных веществ болотные
растения должны быть приспособлены и к недостатку кислорода. Эту проблему виды,
характерные для верховых болот, решают с помощью мощных межклетников в стеблях
и листьях. В межклетниках скапливается воздух. Некоторые кустарники, например
ивы, решают эту проблему иначе. Часть боковых корней меняет направление роста и
начинают расти не вбок, а вверх. Таким образом, формируются специализированные
дыхательные корни.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.portal-slovo.ru
| |
