3.3. umiditate
3.3.1. Adaptarea plantelor pentru a menține echilibrul apei
Cele mai joase plante terestre din substratul umed absorg apa scufundată în ea cu părți de talus și umiditatea ploii, a rocii și a ceații - întreaga suprafață. În starea umflată, lichenii conțin 20-30 de ori mai multă apă decât materia uscată.
Printre sol superioare speciilor de briofite plantele absorb apa din rizomi de sol, iar cele mai multe altele - rădăcini,, organisme specializate de apă de aspirație. În celulele din forța de aspirație rădăcină se dezvoltă cel mai adesea în mai multe atmosfere, dar este suficient pentru a extrage din sol cea mai mare parte a apei legat. Arbori de pădure zonele temperate dezvolta rădăcini forța de aspirație aproximativ 3 · 10 6 Pa (30 atm), unele plante erbacee (lemn capsuna, ursului) - 2 x 10 6 (20 atm), și chiar mai mult de 4 x 10 6 Pa (40 atm ) (obișnuit de gudron); plante zone uscate - până la 60 atm.
Când în imediata apropiere a rădăcinilor rezervele de apă din sol sunt epuizate, rădăcinile cresc în direcția unei umidități mai mari, astfel încât sistemul radicular al plantelor se află în mișcare constantă. Plantele de stepă și de deșert pot vedea adesea rădăcini efemere care cresc rapid în perioadele de udare a solului și cu debutul perioadei uscate, uscare.
Prin tipul de ramificație, se disting următoarele sisteme radiculare:
1) extensivă acoperă o mare cantitate de sol, dar ramuri relativ slabe, astfel încât solul este ciuruit cu rădăcini slab. Astfel de sisteme au plante multe rădăcină de stepă și deșert (haloxylon, vârfuri de cămilă) din copaci din zona temperată (Pinus sylvestris, mesteacăn), și de iarbă în Medicago falcata, albăstrea dur etc.;
2) grele - acoperă o cantitate relativ mică de sol, dar pătrunde dens numeroasele sale rădăcini foarte ramificate, cum ar fi, de exemplu, bunchgrasses de stepă (ierburi, păiuș, etc.), în secară, grâu .. Există tranziții între aceste tipuri de sisteme radiculare.
Sistemele radiculare sunt foarte plastic și reacționează brusc la schimbările de condiții, în primul rând umezirea (Figura 29). Cu o lipsă de umiditate, sistemul de rădăcină devine mai extins. Astfel, atunci când crește secara în condiții diferite, lungimea totală a rădăcinii (fără firele de păr) la 1000 cm3 de sol variază de la 90 la 13 km, iar suprafața părului rădăcinii poate crește de 400 de ori.
Fig. 29. Sistemele radiculare ale plantelor de perete și tundră (conform MS Shalyt și BA Tikhomirov, 1963):
A - Festuca sulcata;
B - Euphorbia gerardiana pe cernoziomuri din Askania-Nova;
B - Eriophorum scheuchzeri;
G - Hierochloe alpina - din tundra lui Taimyr
Absorbția apei prin rădăcini este dificilă dacă solul este uscat, salin sau aciditate puternică, la temperaturi scăzute. De exemplu, cenușa obișnuită la o temperatură a solului de 0 ° C absoarbe apă de 3 ori mai puțin decât la + (20-30 ° C) Abilitatea de a absorbi apa la o anumită temperatură depinde de adaptabilitatea plantelor la regimul termic al solurilor în locurile în care acestea cresc. Speciile cu debut precoce de dezvoltare, de regulă, pot suge apă cu rădăcini la o temperatură mai scăzută decât în curs de dezvoltare mai târziu. Plantele Tundra și unii copaci care cresc pe soluri cu substrat permafrost pot absorbi apa la o temperatură a solului de 0 ° C.
În plantele superioare, există alte căi de intrare a apei în corp. Mușchii pot absorbi apa cu toată suprafața, ca și licheni. În special, multă apă este absorbită de astfel de mușchi ca inul de kukushkin, specia sphagnum, care este facilitată de structura frunzelor și a lăstarilor. La o saturație completă, mușchii de sphagnum conțin în organism zeci de ori mai multă apă decât într-o stare uscată la aer (Figura 30). Semințele absorb apa din sol. Din aerul saturat cu vapori de apă, multe epifite din pădurile tropicale absorb apa, de exemplu fernophorum hymenophyllum - frunze subțiri, multe orhidee - rădăcini de aer. În vaginul în formă de ceașcă din frunzele apei umbelliferoase, care este absorbită treptat de epidermă. Speciile din genul tillyandsiya (Bromeliaceae) există în Atacama aproape exclusiv datorită umezelii și roua ceața care absorb firele solzoase pe frunze.
Intrat în plante, apa este transportată de la celulă în celulă (lângă transport) și xilem către toate organele, unde este folosită pentru procesele de viață (transport pe distanțe lungi). În medie, 0,5% din apă trece la fotosinteză, iar restul - pentru a compensa pierderile datorate evaporării și menținerii turgorului. Apa se evaporă de la toate suprafețele, atât interne cât și exterioare, în contact cu aerul. Distingem transpirația stomatală, cuticulară și peridemică.
Fig. 30. Parte dintr-o frunză de mlaștină de sphagnum cu două tipuri de celule: verde cu cloroplaste și acvifere incolore (Plant Life, T. 1978)
Prin stomate, umiditatea sa evaporat de pe suprafața celulelor din interiorul organelor. Acesta este principalul mod de consum al apei de către instalație. Transpirationul cuticular este mai mic de 10% din evaporarea liberă; în coniferele verzi este redusă la 0,5%, iar în cactuși până la 0,05%. Relativ mare transpirație cuticulară a frunzelor tinere în curs de dezvoltare. Transpirationul peridamic este de obicei nesemnificativ. Intensitatea transpirației totale crește odată cu creșterea luminii, a temperaturii, a uscării aerului și a vântului.
Balanța de apă rămâne echilibrată în cazul în care absorbția apei, desfășurarea acesteia și cheltuielile sunt coordonate armonios una cu cealaltă. Încălcările pot fi scurte sau prelungite. În funcție de adaptările plantelor terestre, fluctuațiile pe termen scurt în condițiile aprovizionării cu apă și evaporare se disting prin speciile poikidogidricheskie și gomoogidricheskie.
caracteristic Poykilogidrichnost de cianobacterii, alge toate, unele ciuperci, licheni (Figura 31.), precum și o serie de plante superioare: multe mosses, ferigile și chiar unele înflorire individuale, părea să fi trecut la al doilea modul de viață poykilogidricheskomu. Aceasta este, de exemplu, sud-african arbust Myrothamnus flabel-lifolia (Rosaceae).
Fig. 31. Pădurile de pin Lichen Cetraria islandica - un organism tipic poikilogidrichesky (Viața plantelor, T. 3 1978)
În celulele mici ale talusului celor mai joase plante nu există vacuole centrale, astfel că atunci când sunt uscate ele sunt comprimate uniform fără modificări ireversibile ale ultrastructurii protoplastului. Albii verzi-verzi (cianobacterii), vegetați pe suprafața solului din deșert, se usucă, se transformă într-o crustă întunecată. Din ploi rare, masa lor mucoasă se umflă și corpurile filamentoase încep să vegeteze. Mușchi în creștere pe rocă uscată, pot de asemenea trunchiuri de copaci sau pe pajiști de suprafață a solului și de stepă (genurile Thuidium, Tortula et al.) Mult uscat, fără a pierde viabilitatea.
Boabele de polen și embrionii din semințele plantelor sunt prinși în lapte.
Plantele homoeofagice sunt capabile să mențină o consistență relativă a țesutului tăiat cu apă. Acestea includ majoritatea plantelor terestre superioare. Ele sunt caracterizate de un vacuol central mare în celule. Datorită acestui fapt, celula are întotdeauna o sursă de apă și nu depinde atât de mult de condițiile externe volatile. In plus, lăstarii sunt acoperite cu epiderma de suprafață, cu permeabilitate scăzută pentru aparatele reglementate stomatal transpirației cuticule apa, un sistem radicular bine dezvoltat în timpul sezonului de creștere poate absorbi în mod continuu umiditatea din sol. Cu toate acestea, capacitatea plantelor care nu rezistă la uscare, reglează schimbul de apă al acestora sunt diferite. Printre acestea se numără diferite grupuri în ecologie.