Эколого-биологические особенности растительности тундры

    

    Рис. 3 Карликовая березка 

      Своеобразны растения-подушки. Их  полусферическая форма создается  за счет густого ветвления  и слабого роста побегов. Листья  располагаются лишь на периферии,  в результате чего экономится  общая поверхность растения, через  которую происходит рассеивание тепла.

    Подушкообразный рост имеет и другое преимущество - он позволяет растению иметь очень  маленькую поверхность и тем  самым резко уменьшить поверхностное  испарение

    Рис.4.Альпийская крупка 

          В тундре преобладают вечнозеленые растения с кожистыми листьями. У них есть различные приспособления, которые уменьшают испарение и дают возможность не затрачивать весной много времени на образование новых листьев.

 Из-за  суровых условий жизни прирост  органической массы у растений  ничтожен. Лишайники нарастают всего  на 1–3 мм в год. У полярной  ивы на Кольском полуострове  побеги удлиняются за год всего  на 1–5 мм и дают по 2–3 листа. ⁶ 
 

6.Тихомиров  Б. А. Очерки  по биологии растений  Арктики. Л., Изд-во  АН     СССР, 1963 

           Растениям тундры присущи своеобразные формы, которые помогают им наилучшим образом использовать солнечное тепло и защищаться от ветра. Особенно характерны так называемые шпалерные формы кустарников и деревьев. Их образуют, например, березы, ели, различные ивы. Стволы и ветки этих растений, кроме отдельных веточек, скрыты под мхом и лишайниками.

      Значительная часть холодостойких растений имеет темную окраску, что помогает лучше поглощать тепловые лучи и нагреваться даже под снегом. В Антарктиде летом температура темно-коричневых  лишайников  бывает  выше  0⁰С даже под слоем снега 30 см.⁷

     Из внешних приспособлений растений к холоду в период роста и развития следует отметить карликовость, зависящую как от условий среды (когда растение тем меньше, чем суровее условия его произрастания), так и от генетических свойств (когда улучшение условий жизни не приводит к увеличению размеров растения.

        В качестве оригинального приспособления для повышения температуры жизненно важных органов может рассматриваться параболическая форма раскрытого цветка у некоторых видов растений. Имеются данные, говорящие о том, что в фокусе этого "параболического зеркала", где обычно располагаются рыльца и пыльники тычинок, температура на 10⁰С выше окружающего воздуха, что привлекает насекомых и таким образом благоприятствует процессам опыления.⁸ 

    ^{7. Кожевников Александр  Владимирович 'По  тундрам, лесам,  степям и пустыням  М , 1955} 
 
 

   Успешное существование растений в условиях Арктики невозможно без ряда приспособлений к короткому бесснежному и относительно тёплому периоду. Одно из них - раннее начало роста побегов весной, несмотря на низкую температуру почвы и воздуха. У многих растений рост начинается задолго до того, как среднесуточная температура достигнет 0 градусов. Появление первых листьев у камнеломки супротивнолистной на Новой Земле отмечалось в конце мая, когда среднесуточная температура не достигала 0⁰С даже в околопочвенном слое воздуха.⁹ 

    

 

    Рис.5 Камнеломка супротивнолистная 
 
 
 
 

    8 .www.ecosystema.ru

      9. Т. А .Турскова. Планета Земля. Полярные широты. – М.: «Вече», 
 
 

    . Уже первым исследователям арктических  растений в середине - конце прошлого  века было ясно, что быстрое  весеннее развитие объясняется  тем, что побеги будущего года  в почках возобновления формируются  уже предыдущей осенью. Известно, что у растений тундры к наступлению зимы у подавляющего большинства видов уже сформированы многие или даже все части цветка.¹⁰

       В полосе арктических тундр все цветковые растения к концу лета имеют в почках заложенные соцветия и цветки, сформировавшиеся в течение одного, двух и даже более лет. Таким образом, приспособлением тундровых растений к быстрому прохождению цикла сезонного развития является заблаговременное формирование побега с соцветием в почках возобновления.

    

    Рис.6. Снежный лютик с цветочными почками

    Другая  адаптивная особенность формы роста  — переход сравнительно крупных  растений (кустарников и даже деревьев) от ортотропного (вертикального) к плагиотропному (горизонтальному) росту и образование  стелющихся форм — стланцев, стлаников, стланичков. Такие формы способны образовывать кедровый стланик , можжевельник, рябина и др.

10. Флора тундровой  зоны Якутии. - Якутск: Якут. науч. центр СО АН СССР, 1991.

    

    Рис.7. Кедровый стланик

    Ветви стланцев распластаны по земле и  приподнимаются не выше обычной глубины  снежного покрова. Иногда это результат  отмирания ствола и разрастания  нижних ветвей (например, у ели), иногда это рост дерева как бы «лежа на боку» с плагиотропным, укоренившимся  во многих местах стволом и приподнимающимися  ветвями (кедровый стланик). Интересная особенность некоторых древесных  и кустарниковых стлаников —  постоянное отмирание старой части  ствола и нарастание «верхушки», в  результате чего трудно определить возраст особи.

    Стланики  распространены в высокогорных и  полярных областях, в условиях, которых  уже не выдерживают древесные  породы (например, на верхней границе  леса). Своеобразные «стланиковые»  формы в крайних условиях встречаются  и у кустарничков, и даже у видов  лишайников, обычно имеющих прямостоячий кустистый рост: на скалах Антарктиды они образуют стелющиеся слоевища.¹¹

    Низкий рост арктических растений позволяет не только скрыться под снеговым покровом, но и получить некоторое дополнительное количество тепла, так как почва прогревается сильнее, чем окружающий воздух. 

11 .Г. Вальтер / Растительность земного шара. Том 3. Тундры, луга, степи, внетропические пустыни/ М Прогресс,1975.с.11

    Помимо карликового роста, тундровые кустарники характеризуются мелколистностью и поверхностным расположением корней.

     

    Рис.8. Клюква (вверху обыкновенная, внизу мелколистная)

      По наблюдениям в тундре, корни  карликовой березки не проникают  глубже 30—35 сантиметров в слой, где  температура летом не ниже 5—6°,  основная же масса корней находится неглубоко. можно без особого труда выдергивать из почвы вместе с корнями, что нередко делают ненцы, заготовляя себе таким образом топливо.

    Почти все травянистые растения тундры многолетние. Однолетних трав крайне мало. Объясняется это тем, что в  тундре слишком короткое и холодное лето. За несколько прохладных летних недель трудно пройти полный жизненный  цикл — от прорастания семени до образования новых семян. Для  этого необходимы очень быстрые  темпы развития в условиях низкой температуры.¹²

    Почти нет в тундре и таких растений, у которых развиваются сочные подземные органы — клубни и луковицы. Поздно оттаивающая почва тундры с вечной мерзлотой неблагоприятна для произрастания подобных растений.  

12. Александрова В.Д.  Растительный покров  тундровой зоны, его  рациональное использование  и охрана//        Итоги науки и техники. Ботаника. 1978. Т.2. С.66-129  

     Иногда у крупных кустистых  лишайников в условиях тундр  и высокогорий развиваются добавочные  прикрепительные органы, с помощью  которых они прирастают к листьям  осок, злаков, к веточкам карликовых  берез и другим кустарничкам. Эти добавочные органы прикрепления, называемые гаптерами, могут возникнуть из любой части слоевища. Например, у цетрарии исландской они нередко развиваются из ресничек, окаймляющих края лопастей.¹³

Рис. 9. Цетрария исландская

  Если слоевище цетрарии исландской растет вблизи веточки какого-нибудь кустарника, листа злака, мха или даже слоевища другого лишайника и одна из его ресничек долгое время находится в соприкосновении с ними, то такая ресничка начинает вытягиваться и на ее конце возникает плоская пластиночка. С помощью этой пластиночки лишайник прикрепляется к растущему по соседству растению. Причем развитие гаптер и прикрепление слоевища к новому субстрату происходят довольно быстро. Обычно для их формирования достаточно одного вегетационного периода. Таким образом лишайники в суровых условиях северных и высокогорных тундр предохраняют себя от отрыва сильными ветрами и бурями.

13. Флора тундровой  зоны Якутии. - Якутск: Якут. науч. центр СО АН СССР, 1991.

    Среди других особенностей, помогающих растениям  преодолевать действие холода, существуют различные приспособления, направленные на углубление зимующих частей растений в почву. Это развитие контрактильных (сократительных) корней — толстых и мясистых, с сильноразвитой механической тканью. Осенью они высыхают и сильно сокращаются в длину (что хорошо заметно по поперечной морщинистости), при этом возникают силы, втягивающие в почву зимующие почки возобновления, луковицы, корни, корневища.

    Контрактильные корни встречаются у многих растений  тундр и других холодных местообитаний. Они позволяют, в частности, успешно противостоять морозному выпиранию растений из почвы. В последнем случае они не только втягивают почку возобновления, но и ориентируют ее перпендикулярно поверхности, если растение повалено. Глубина втягивания контрактильными корнями варьирует от сантиметра до нескольких десятков сантиметров в зависимости от особенностей растения и механического состава почвы. 

    2.2.Особенности  анатомического строения 

    У многих представителей тундровой флоры  имеются приспособления, направленные к уменьшению испарения в летнее время. Листья тундровых растений часто  мелкие, а поэтому испаряющая поверхность  невелика. Нижняя сторона листьев, где  находятся устьица, нередко покрыта  густым опушением, которое препятствует слишком сильному движению воздуха около устьиц и, следовательно, уменьшает потерю воды. У некоторых растений края листьев завертываются вниз и сам лист имеет вид не полностью замкнутой трубки. Устьица, расположенные на нижней стороне такою листа, оказываются внутри трубки, что также ведет к уменьшению испарения.

    Приспособления, направленные к сокращению потери воды, имеют важное значение для тундровых растений. Летом холодная почва тундры сильно затрудняет поглощение воды корнями растений, в то время как надземные органы, располагающиеся в теплом приземном слое воздуха, имеют все условия для энергичного испарения

    

    Рис.10. Поперечный срез листа багульника болотного (Ledum palustre): 1 – эпидерма; 2 – кутикула; 3 – кроющие волоски; 4 – железистые волоски; 5 – устьице; 6 – губчатый мезофилл; 7 – межклетники; 8 – закрытый коллатеральный проводящий пучок.

    Эпидерма однослойная, образована мелкими, плотно сомкнутыми клетками, на внешней стороне, контактирующей с атмосферой, откладывается толстый слой кутикулы. На нижней поверхности листа расположено большое количество простых и головчатых железистых волосков, устьица здесь не углубленные, а поверхностные. Число устьиц на единицу поверхности невелико.

    Мезофилл  листа гомогенный, имеет сильно развитую губчатую ткань, среди клеток которой  находится большое количество межклетников. Сеть жилок не густая, проводящие ткани  пучков развиты не сильно.

     Достаточное водоснабжение, но слабое минеральное питание, плохо аэрируемая и холодная почва вызывают общую задержку роста, а произрастание на открытых, не защищенных от ветра зимой и хорошо освещаемых летом местах, привело к образованию мощной кутикулы, играющей роль экрана, отражающего яркие солнечные лучи и уменьшающего испарение. Интенсивным освещением можно объяснить и сворачивание листьев, которое уменьшает транспирацию.¹⁴

    . Анатомо-морфологические адаптации проявляются в: