Приспособляемость растений к среде обитания

Обычным явлением для многих регионов России и государств СНГ стали засухи. «Засуха это длительный бездождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности растений в воде»1. На территории России имеются регионы неустойчивого увлажнения с годовым количеством осадков 250 - 500 мм и засушливые, с количеством осадков менее 250 мм в год при испаряемости более 1000 мм. Засухоустойчивость способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит
от продолжительности засухи и ее напряженности.

Различают засуху почвенную и атмосферную.

Почвенная засуха вызывается длительным отсутствием дождей в сочетании с высокой температурой воздуха и солнечной инсоляцией, повышенным
испарением с поверхности почвы и транспирацией, сильными ветрами.
Все это приводит к иссушению корнеобитаемого слоя почвы, снижению
запаса доступной для растений воды при пониженной влажности воздуха.

Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и низкой
относительной влажностью воздуха (10 - 20 %). Жесткая атмосферная засуха
вызывается перемещением масс сухого и горячего воздуха суховея. К
тяжелым последствиям приводит мгла, когда суховей сопровождается
появлением в воздухе почвенных частиц (пыльные бури).
Атмосферная засуха, резко усиливая испарение воды с поверхности почвы
и транспирацию, способствует нарушению согласованности скоростей
___________

1Прокофьев А.А. ''Проблемы засухоустойчивости растений''. -  М.: Наука, 2003.

поступления из почвы в надземные органы воды и потери ее растением, в
результате растение завядает. Однако при хорошем развитии корневой
системы атмосферная засуха не причиняет растениям большого вреда, если
температура не превышает переносимый растениями предел.
Продолжительная атмосферная засуха в отсутствие дождей приводит к
почвенной засухе, которая более опасна для растений.
Засухоустойчивость обусловлена генетически определенной
приспособленностью растений к условиям места обитания, а также
адаптацией к недостатку воды. Засухоустойчивость выражается в
способности растений переносить значительное обезвоживание за счет
развития высокого водного потенциала тканей при функциональной
сохранности клеточных структур, а также за счет адаптивных
морфологических особенностей стебля, листьев, генеративных органов,
повышающих их выносливость, толерантность к действию длительной
засухи.
 

III. Типы растений по отношению к водному режиму.

Растения засушливых областей называются ксерофитами (от греческого хегоs сухой). «Они способны в процессе индивидуального развития приспосабливаться к атмосферной и почвенной засухе»1. Характерные признаки ксерофитов — незначительные размеры их испаряющей поверхности, а также небольшие размеры надземной части по сравнению с подземной. Ксерофиты это обычно травы или низкорослые кустарники. Их делят на несколько типов. Приводим классификацию ксерофитов по П. А.Генкелю.

Суккуленты — очень стойкие к перегреву и устойчивые к
обезвоживанию, во время засухи они не испытывают недостатка воды,
потому что содержат большое количество ее и медленно расходуют.
Корневая система у них разветвлена во все стороны в верхних слоях
почвы, благодаря чему в дождливые периоды растения быстро всасывают
воду. Это кактусы, алоэ, очиток, молодило.

Эвксерофиты — жаростойкие растения, которые хорошо переносят
засуху. К этой группе относятся такие степные растения, как вероника
сизая, астра мохнатая, полынь голубая, арбуз колоцинт, верблюжья
колючка и др. У них незначительная транспирация, высокое осмотическое давление, цитоплазма отличается высокой эластичностью и вязкостью, корневая система очень разветвлена, и основная ее масса размещена в верхнем слое почвы (50 - 60 см). Эти ксерофиты способны сбрасывать листья и даже целые ветви.

Гемиксерофиты, или полуксерофиты это растения, которые неспособны переносить обезвоживание и перегрев. Вязкость и эластичность
протопласта у них незначительная, отличается высокой транспирацией,
глубокой корневой системой, которая может достигать подпочвенной воды,
________________

1Прокофьев А.А. ''Проблемы засухоустойчивости растений''. -  М.: Наука, 2003.

что обеспечивает бесперебойное снабжение растения водой. К этой группе
относятся шалфей, резак обычный и др.

Стипаксерофшпы это ковыль, тырса и другие узколистные степные злаки. Они устойчивы к перегреву, хорошо используют влагу кратковременных дождей. Выдерживают лишь кратковременную нехватку воды в почве.

Пойкилоксерофиты растения, не регулирующие своего водного режима. Это в основном лишайники, которые могут высыхать до воздушносухого состояния и снова проявлять жизнедеятельность после дождей.

Гигрофиты (от греческого hihros влажный). У растений, относящихся к
этой группе, нет приспособлений, ограничивающих расход воды. Для гигрофитов характерны сравнительно большие размеры клеток,
тонкостенная оболочка, слабоодревесневшие стенки сосудов, древесных и
лубяных волокон, тонкая кутикула и малоутолщенные внешние стенки
эпидермиса, большие устьица и незначительное количество их на единицу
поверхности, большая листовая пластинка, плохо развитые механические
ткани, редкая сеть жилок в листе, большая кутикулярная транспирация,
длинный стебель, недостаточно развитая корневая система. По строению
гигрофиты приближаются к теневыносливым растениям, но имеют
своеобразную гигроморфную структуру. Незначительный недостаток воды в
почве вызывает быстрое завядание гигрофитов. Осмотическое давление
клеточного сока в них невысокое. К ним относятся манник, багульник, брусника, лох. По условиям произрастания и особенностям строения к гигрофитам очень близки растения с частично или полностью погруженными в воду или плавающими на ее поверхности листьями, которые называются гидрофитами.

Мезофиты (от греческого mesos средний, промежуточный). Растения этой экологической группы произрастают в условиях достаточного увлажнения. Осмотическое давление клеточного сока у мезофитов 11,5 тыс. Они легко завядают. К мезофитам относятся большинство луговых злаков и
бобовых пырей ползучий, лисохвост луговой, тимофеевка луговая, люцерна
синяя и др. Из полевых культур твердые и мягкие пшеницы, кукуруза,
овес, горох, соя, сахарная свекла, конопля, почти все плодовые (за
исключением миндаля, винограда), многие овощные культуры (морковь,
помидоры и др.).

Транспирирующие органы – листья отличаются значительной
пластичностью; в зависимости от условий произрастания в их строении
наблюдаются довольно большие отличия. Даже листья одного растения при
разном водоснабжении и освещении имеют различия в строении.
Установлены определенные закономерности в строении листьев в зависимости от расположения их на растении.
В. Р. Заленский обнаружил изменения в анатомическом строении листьев
по ярусам. Он установил, что у листьев верхнего яруса наблюдаются
закономерные изменения в сторону усиления ксероморфизма, т. е.
происходит образование структур, повышающих засухоустойчивость этих
листьев. Листья, расположенные в верхней части стебля, всегда
отличаются от нижних, а именно: чем выше расположен лист на стебле,
тем меньше размеры его клеток, большее количество устьиц и меньше их
размеры, большее количество волосков на единицу поверхности, гуще сеть
проводящих пучков, сильнее развита палисадная ткань. Все эти признаки
характеризуют ксерофилию, т. е. образование структур, способствующих
повышению засухоустойчивости.

С определенной анатомической структурой связаны и физиологические
особенности, а именно: верхние листья отличаются более высокой
ассимиляционной способностью и более интенсивной транспирацией.
Концентрация сока в верхних листьях также более высокая, в связи, с чем
может происходить оттягивание воды верхними листьями от нижних,
засыхание и отмирание нижних листьев. Структура органов и тканей,
повышающая засухоустойчивость растений, называется ксероморфизмом.
Отличительные особенности в структуре листьев верхнего яруса
объясняются тем, что они развиваются в условиях несколько
затрудненного водоснабжения. Для уравнения баланса между поступлением и расходом воды в растении образовалась сложная система анатомофизиологических приспособлений.

Такие приспособления наблюдаются у ксерофитов, гигрофитов, мезофитов. Результаты исследований показали, что приспособительные свойства у засухоустойчивых форм растений возникают под влиянием условий их существования.

Заключение.
       Удивительная гармония живой природы, ее совершенство создаются самой природой: борьбой за выживание. Формы приспособлений у растений и животных бесконечно разнообразны. Весь животный и растительный мир со времени своего появления совершенствуется по пути целесообразных
приспособлений к условиям обитания: к воде, к воздуху, солнечному
свету, силы тяжести и т.д.

Приспособленность онтогенеза растений к условиям среды является
результатом их эволюционного развития (изменчивости, наследственности,
отбора). На протяжении филогенеза каждого вида растений в процессе
эволюции выработались определенные потребности индивидуума к условиям
существования и приспособленность к занимаемой им экологической нише.
 

Список литературы.

1.      Володько И.К. ''Микроэлементы и устойчивость растений к
неблагоприятным условиям''. – Минск: Наука и техника, 2003.

2.      Горышина Т.К. ''Экология растений'': учебное пособие для вузов. - М.:Высшая школа, 2005.

3.      Грин Г., Стаут У., Тейлор Д. Биология: в 3-х т. Т.».: пер. с англ./ Под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 2007.

4.      Культиасов И.М. Экология растений. М.: Изд - во московского ун-та, 2005.

5.      Прокофьев А.А. ''Проблемы засухоустойчивости растений''. - М.: Наука, 2003.

6.      Сергеева К.А. ''Физиологические и биохимические основы
зимостойкости древесных растений''. – М.: Наука, 2001.