Grupuri ecologice de plante în raport cu umiditatea. Apa este extrem de importantă pentru viața plantei. Celulele vii din protoplaste sunt active numai într-o stare saturată de apă, dacă pierde o anumită cantitate de apă, celula moare. Mișcarea substanțelor din plante se efectuează sub formă de soluții apoase.
În ceea ce privește umezeala, se disting următoarele grupuri principale de plante.
1. Xerofitele sunt plante care s-au adaptat la o lipsă permanentă sau temporară de umiditate în sol sau în aer.
2. Mesofiți - plante care trăiesc în condiții de umidificare moderată.
3. Hygrophytes - plante care au o umiditate ridicată a atmosferei.
4. Hidrofite - plante adaptate la viața acvatică. În sens restrâns, hidrofilele se numesc numai plante semi-submersate cu părți sub apă și deasupra apei sau plutitoare, care trăiesc atât în apă, cât și în aer. Complet scufundate în plante de apă sunt numite hidatofite.
Având în vedere trăsăturile tipice "medii" ale structurii frunzelor, tulpinilor și rădăcinilor, avem de obicei în vedere organele mezofite, care servesc drept standard.
Adaptarea la condiții mai extreme - lipsa sau excesul de umiditate - determină anumite abateri de la rata medie.
Exemplele gidatofitov pot servi elodea (^ Elodea), Vallisneria (Vallisneria), multe dintre pondweed (Potamogeton), cocoșului apa (Batrachium), Eurasiatică șoricelului apa (Myriophyllum), brădișuri (Ceratophyllum). Unii dintre ei să prindă rădăcini în sol din rezervor, în timp ce altele suspendat liber în coloana de apă, și numai în timpul mugurii înflorite ale lor nominalizate peste apă.
Structura Gidatofitov determinate de condițiile de viață. Aceste plante sunt puternic dificultate cu schimb de gaze, deoarece dizolvat apă foarte puțin oxigen, este mai mică, cu cât temperatura apei. Prin urmare, pentru gidatofitov caracterizat printr-o suprafață mare a corpurilor lor, în comparație cu greutatea totală. Frunzele sunt subtiri, de exemplu în elodea compus doar două straturi de celule (Fig. 15.2), și adesea disecat în lobi filiforme. Botaniști le-au dat un nume apt - „frunza-branhii“, care subliniază asemănările profunde cu frunze de pește setci, adaptat pentru schimbul de gaze în mediul acvatic disecate.
Lumina slabă atinge plantele scufundate în apă, deoarece unele dintre raze sunt absorbite sau reflectate de apă și, prin urmare, hidatofitele posedă anumite proprietăți ale iubitorilor de umbre. În special, cloroplastele fotosintetice normale sunt prezente în epidermă (Figura 15.2).
Pe suprafața epidermei cuticule absente, sau este atât de subțire, aceasta nu prezintă un obstacol pentru trecerea apei, astfel ca plantele acvatice, scoase din apă, își pierd complet apă și se usucă în câteva minute.
Apa este mult mai densă decât aerul și, prin urmare, sprijină plantele scufundate în el. La aceasta trebuie adăugată faptul că în țesuturile plantelor acvatice există numeroase spații intercelulare mari, umplute cu gaze și formând o aerogenă pronunțată (Figura 15.2). Prin urmare, plantele acvatice sunt suspendate liber în coloana de apă și nu necesită prezența țesuturilor mecanice speciale. Vasele slab dezvoltate sau complet absente, deoarece plantele percep apă în întregul corp.
Fig. 15.2. Caracteristici anatomice ale hidrofite (secțiuni transversale ale organelor): A - lamina gidatofita elodea Canadian (Elodea canadensis) laterale ale midrib; Biți - Sheet gidatofita segment Myriophyllum spicatum (Myriophyllum spicatum); In - foaia de placă plutitoare aerogidatofita crin alb de apă pură (Nymphaea candidoza); D - stem elodea Canadian (Elodea canadensis); D - gidatofita lamina eelgrass marine (Zostera marina); 1 - astrosklereida; 2 - cavitatea de aer; 3 - gidatody; 4 - mezofil spongioasă; 5 - xylem; 6 - parenchim cortexul primar; 7 - mezofil; 8 - pachet vascular; 9 - palisadă mezofil; 10 - fibre sclerenchyma; 11 - stoma; 12 - floem; 13 - epiderma.
Intercelularul nu numai că sporește flotabilitatea, dar contribuie și la reglementarea schimbului de gaze. În timpul zilei, în procesul de fotosinteză, ele sunt umplute cu oxigen, care este folosit în întuneric pentru a respira țesuturile; Dioxidul de carbon eliberat în timpul respirației se acumulează noaptea în spațiile intercelulare și în timpul zilei se utilizează în procesul de fotosinteză.
Majoritatea hidatofiților au o reproducere vegetativă foarte dezvoltată, care compensează reproducerea slabă a semințelor.
Aerogidatofity - echipa de tranziție. Constă în gidatofity care frunzele plutind pe suprafața apei, de exemplu, crin de apa (Nymphaea), bani-box (Nuphar), vodokras (Hydrocharis), lintiță (Lemna). Structura flotarea lasă câteva caracteristici diferite (Fig. 15.2, B). Toate stomată situat pe partea de sus a foii, de ex., E. sunt direcționate către atmosferă. Mulți dintre ei - galben cu nuferi (Nuphar lutea) per 1 mm 2 din suprafața ei trebuie să fie de până la 650. mezofil palisadă foarte dezvoltate. Prin stomate și spațiile intercelulare extinse dezvoltate în placa de frunze și pețiol, oxigenul intră rizomii și rădăcinile imersate într-un rezervor de sol.
Hidrofite (aerogidrofity. "Amfibieni" plante) sunt comune pe malurile de lacuri, cum ar fi aer mlastina (^ obligeană), sãge (Sagittaria), Alisma (Alisma), papura (Scirpus), stuful (Phragmites australis), Equisetum fluviatile (Equisetum fluviatile ) mulți rogoz (Carex) și altele. rizomii rezervor la sol, ele formează cu numeroase rădăcini adventive și sunt ridicate deasupra suprafeței apei sau lasă una sau cu frunze muguri.
În toate organele hidrofitelor există un sistem de spații intercelulare bine dezvoltate, prin care oxigenul este furnizat organelor scufundate în apă și în solul rezervorului. Pentru multe hidrofite, capacitatea de a forma frunze de structuri diferite este caracteristică, în funcție de condițiile în care se dezvoltă. Un exemplu este shooter-ul (Figura 15.3). Frunza ei, care se ridică deasupra apei, are o petiolă puternică și o placă densă ca săgeata, cu o mezofilă palisadă bine definită; Atât în placă cât și în petiol există un sistem de cavități cu aer.
Frunzele scufundate în apă, au forma unor panglici lungi și delicate, fără diferențiere pe placă și pețiol. Structura lor internă este similară cu cea a frunzelor de hidofizi tipici. În cele din urmă, în aceeași plantă, pot fi găsite frunze de caracter intermediar cu o placă ovală diferențiată plutitoare pe suprafața apei.
Fig. 15.3. Heterofilia în strelolist (Sagittaria sagittifolia): Podv - sub apă; Plav - plutitoare; Aerul - frunzele de aer.
Grupul de hygrophytes include plante care trăiesc pe sol umed, de exemplu în pajiști mlaștinoase sau în păduri umede. Deoarece aceste plante nu sunt lipsite de apă, structura acestora nu are niciun dispozitiv special menit să reducă transpirația. În frunza plămânului (Pulmonaria) (Figura 15.4), celulele epidermei sunt cu pereți subțiri, acoperite cu o cuticulă subțire. Stomac sau sunt la același nivel cu suprafața frunzei sau chiar ridicate deasupra ei. Spațiile intercellulare extinse creează o suprafață comună mare de evaporare. Acest lucru este facilitat și de prezența firelor vii dispersate cu pereți subțiri. Într-o atmosferă umedă, transpirația crescută duce la o mai bună mișcare a soluțiilor la lăstari.
Fig. 15.4. ^ Secțiune transversală a frunzei medulla (Pulmonaria obscura).
În hibrofitele forestiere, trăsăturile caracteristice plantelor care iubesc umbrele sunt adăugate la caracteristicile enumerate.
Plantele grupului ecologic de xerofite, în majoritatea cazurilor, au o varietate de adaptări pentru a menține echilibrul apei în absența solului și umidității atmosferice. În funcție de principalele modalități de adaptare la uscăciunea habitatelor, grupul de xerofite este împărțit în două tipuri: xerophyte reale și xerofite false.
Aceste xerofite reale includ plantele care, în creștere pe habitate uscate, nu au umiditate. Ei au adaptări anatomice și morfologice și fiziologice. Colectarea tuturor adaptărilor anatomice și morfologice ale xerofite acest lucru le dă o așa-numita structură specială, xeromorphic, care reflectă adaptarea la reducerea transpirației.
Semnele xeromorfice manifestate în mod clar în trăsăturile structurii epidermei. Celulele principale ale epidermei în xerofite au îngroșat pereții exteriori. O cuticulă puternică acoperă epiderma și se extinde adânc în golurile stomatale (Figura 15.5). Pe suprafața epidermei, secrețiile ceroase se formează sub formă de diferite boabe, cântare și tije. Pe lăstarii de palmier de ceară (ceroxilon), grosimea precipitatului de ceară atinge 5 mm.
Fig. 15.5. Secțiunea transversală a unei frunze de aloe (Aloevariegata) cu o stomată submersă.
La aceste caracteristici se adaugă diferite specii de trichomi. Acoperirea groasă a firelor de acoperire reduce transpirația direct (încetinind mișcarea aerului pe suprafața organelor) și indirect (reflectând razele soarelui și, prin urmare, reducând încălzirea lăstarilor).
Pentru xerofite caracteristic stomatelor se arunca cu capul în gropi numite cripte. care creează spațiu zatishnoe. Mai mult, pereții criptă pot avea o configurație complexă. De exemplu, aloe (Fig. 15.5) outgrowths pereții celulelor, aproape legați unul cu celălalt, creând un obstacol suplimentar pentru a ieși abur din foaia în atmosferă. In oleander (Nerium oleander) în fiecare criptă mare cufundat un întreg grup de stomate, iar cavitatea criptei este umplută cu păr, cum ar fi astupat cu un dop de bumbac (Fig. 15.6).
Fig. 15.6. Secțiunea transversală a foii de oleandru (Nerium oleander).
Țesuturile interne ale frunzelor în xerofite diferă adesea de celuloză mică și de scleroză puternică, ceea ce duce la o reducere a spațiilor intercelulare și la o suprafață comună de evaporare interioară.
Xerofitele, care au un grad ridicat de scleroză, se numesc sclerofite. Scleroza generală a țesutului este adesea însoțită de formarea de coloane solide de-a lungul marginii frunzei. Legătura extremă în acest proces este transformarea frunzei sau a întregului foc într-un ghimpe tare.
Frunzele multor cereale au diferite adaptări la coagulare, cu o lipsă de umiditate. În țesătura (Deschampsia caespitosa) de pe partea inferioară a frunzei, sub epidermă, există sclerenchyma, iar toate stomatele sunt pe partea superioară a frunzei. Acestea sunt situate pe părțile laterale ale crestăturilor care rulează de-a lungul lamei frunzei. În depresiunile care trec între crestături, există celule motor - celule vii cu pereți subțiri, capabili de a schimba volumul. Dacă frunza conține suficientă apă, celulele motorului, prin creșterea volumului, deschideți frunza. Cu o lipsă de apă, celulele motorului scad în volum, frunza, ca un arc, se îndoaie în tub și stomatele apar în interiorul unei cavități închise (Figura 15.7).
Fig. 15.7. Secțiunea transversală a frunzei (Deschampsia caespitosa): 1 parte a plăcii frunzei la mărire mare; Secțiunea 2 a întregii plăci de frunze; 3 - placă de foaie în stare pliată; MK - celule motoare; PP este un fascicul de conducere; Skl - slerenchyma; Chl - Chlorenchyme; E este epiderma.
Reducerea frunzelor este tipică pentru numeroși arbusti din Marea Mediterană, deserturi din Asia Centrală și alte locuri cu veri uscate și calde: Calligonum, Haloxylon, Spartium, Ephedra și multe altele. În aceste plante, tulpinile își asumă funcția de fotosinteză, iar frunzele fie subdezvoltate, fie cad în primăvara anului. În tulpinile de sub epidermă se află un țesut de palisadă bine dezvoltat (Figura 15.8).
Fig. 15.8. Ramura jugunului (Calligonum) (1) și a părții din secțiunea transversală (2): D - Drusa; Ckl - sclerenchyma; Chl - Chlorenchyme; E este epiderma.
De vreme ce xerofitele cresc în cea mai mare parte în stepi, în deșerturi, pe pante uscate și în alte locuri deschise, ele sunt la fel de adaptate la iluminarea puternică. Prin urmare, nu este întotdeauna posibilă distingerea între caracteristicile xeromorfice și semnele cauzate de adaptarea la lumina puternică.
Cu toate acestea, principalele adaptări ale xerofitelor reale la uscăciunea habitatelor sunt caracteristicile fiziologice: presiunea osmotică ridicată a rezistenței celulelor și a rezistenței la secetă a protoplastelor.
La xerofite false sunt plante care cresc pe habitate uscate, dar nu lipsesc de umiditate. Xerofitele false au dispozitive care vă permit să obțineți suficientă apă și, figurat vorbind, "fugiți de secetă". Prin urmare, ele sunt slăbite sau nu au semne de structură xeromorfă.
Pentru grupul de xerofite false, în primul rând, suculentele de stepă deșertă aparțin. Suculentele sunt plante suculente cărnoase cu un acvifer foarte dezvoltat în organele de suprafață sau subterane. Există două forme principale de viață - suculentele de tulpină și frunze. Suculentele sușelor au o tulpină groasă și suculentă de diferite forme. Frunzele sunt întotdeauna reduse și transformate în spini. Reprezentanții tipici ai suculentelor de tulpini sunt cactușii și cactușii de lapte. În sucul de frunze, țesutul purtător de apă se dezvoltă în frunze care devin groase și suculente și în care se acumulează o mulțime de apă. Talpa este uscată și rigidă. Suculentele tipice de frunze sunt specii de Aloe (Aloe) și Agave (Agave).
În perioadele favorabile atunci când solul este umezită abandonat precipitare, suprafața suculentele având mare sistem de rădăcină ramificata, se acumulează rapid în țesuturi acviferului cantitate mare de apă și apoi în timpul unei secete prelungite ulterior consuma foarte economic, practic fără a se confruntă cu o lipsă de umiditate. economisirea apei se realizează printr-o serie de caracteristici adaptive: suculentele stomatelor sunt mici, sunt situate în adâncituri și deschise numai noaptea, când scade temperatura și crește umiditatea; celulele epidermei sunt acoperite cu o cuticulă groasă și o acoperire cerată. Toate acestea determină o intensitate foarte scăzută a transpirației generale în suculente și le permite să dezvolte habitate extrem de uscate.
Cu toate acestea, tipul de schimb de apă specific suculenților face ca schimbul de gaz să fie mai dificil și, prin urmare, nu asigură suficientă intensitate a fotosintezei. Stemul din aceste plante este deschis numai noaptea, când procesul de fotosinteză este imposibil. Dioxidul de bioxid de carbon este depozitat noaptea în vacuole, se leagă sub formă de acizi organici și apoi se separă în timpul zilei și se utilizează în procesul de fotosinteză. În legătură cu aceasta, intensitatea fotosintezei în suculente este foarte scăzută, acumularea de biomasă și creșterea în ele se face încet, ceea ce determină capacitatea competitivă scăzută a acestor plante.
De asemenea, efemera de stepă și ephemeroidele aparțin unor xerofite false. Acestea sunt plante cu o perioadă de vegetație foarte scurtă, programate pentru un sezon mai rece și mai umed al anului. În timpul acestei scurte (uneori, nu mai mult de 4-6 saptamani) perioada favorabila pe care le administrează pentru a merge tot ciclul de un an de dezvoltare (de la germinare la semințe de formare), iar restul experienței nefavorabile an în repaus. Un astfel de ritm de dezvoltare sezonieră permite efemerilor și ephemeroidelor "să scape din secetă în timp".
Ephemeralele includ plantele anuale care se supun unei perioade nefavorabile sub formă de semințe și se înmulțesc numai prin semințe. De obicei, ele sunt de dimensiuni mici, deoarece într-un timp scurt nu au timp pentru a forma o masă vegetativă semnificativă. Ephemeroidele sunt plante perene. Prin urmare, ei experimentează un timp nefavorabil nu numai sub formă de semințe, ci și sub formă de organe subterane de odihnă - bulbi, rizomi, tuberculi.
De vreme ce efemera și ephemeroide timpul lor activ până la sezonul umed al anului, nu au un deficit de umiditate. Prin urmare, pentru ele este caracteristică o structură mezomorfă, ca și pentru mezofiți. Cu toate acestea, semințele și organele lor subterane sunt caracterizate de rezistență ridicată la secetă și rezistență la căldură.
Deficiențele xerofite false înrădăcinate "scapă de secetă în spațiu". Aceste plante au sisteme de rădăcină foarte adânci (până la 15-20 m și mai mult), care pătrund în sol a acvifere, unde rapid și ramura de aprovizionare lin planta cu apă chiar și în timpul perioadelor de secetă cele mai severe. Fara a experimenta deshidratare, glubokokornevye xerofite false rămân în formă de mezomorfism mare, deși au observat o ușoară scădere a suprafeței totale de evaporare datorită transformării frunzelor sau muguri în spini. Un reprezentant tipic al acestei forme de viață este un spin cămilă (Alhagi pseudalhagi) din familia leguminoaselor, care formează desișuri în deșerturile din Asia Centrală și Kazahstan.