Влияние растений на климат и водный режим доклад. Как климат влияет на людей: особенности, примеры и интересные факты

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

Влияние климата и рельефа местности на растения. Влияние растений на климат и водный режим доклад


Пути воздействия организмов на среду обитания - Экология - Каталог файлов по биологии

Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в ней: они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности.

В результате этого изменяются и газовый состав воз­духа, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на ок­ружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания назы­вают их средообразующей деятельностью.

Влияние растений на климат и водный режим.

Фотосинтез — главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают ус­ловия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. 

Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на вод­ный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы.

Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность соз­дает особый микроклимат, смягчающий условия существования мно­гих видов.

Почвообразующая деятельность живых организмов.

Совмест­ная деятельность множества организмов создает   почву.  Сбрасывая годно листву, растительность образует на поверхности земли слой ого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов — бактерий, грибов, животных, которые разрушают перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся минеральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ  превращается в почвенный гумус. Это слож­ные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воз­духопроницаемость.   Тем  самым  улучшаются  условия  для  развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, ис­пользующих энергию мертвого органического вещества.

Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных мик­роорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы приходят­ся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микро­скоп, и тысячи — видимых простым глазом. Особенно важна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои поч­вы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки.Выделения из их кишечников представляют прочные органо-минеральные комочки, которые улучшают структуру почвы и повышают ее плодородие.

Средообразующая  деятельность бобров

Деятельность животных может иногда определять особенности ланд­шафта. Настоящие плотины устраивают бобры. Крупные животные-норники, такие, как суслики или сурки, обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов поч­вы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений.

Влияние водных организмов на качество природных вод. Ка­чество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или «парят» в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах — перловицы, беззубки, дрейссены, ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комоч­ки и осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии, отцеживают  пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров — щетками на верхней губе. Активно проце­живают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как например толстолобик и китовая акула.

Фильтраторы пресных водоемов

Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перлови­ца длиной 5—6 см при температуре 20 °С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускает­ся через их фильтровальный аппарат всего за один день. Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, за сутки может очистить до 280 м³ воды. Таким образом, чис­тота и прозрачность природных вод — результат деятельности живых организмов.

Способность организмов изменять среду обитания широко использу­ется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов произодят удобрения для внесения в истощенные почвы.

Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли милиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и почвенное плодородие и микроклимат складываются из их суммарной деятельности.

www.xn--90aeobaarlnb3f3fe.xn--p1ai

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Пути воздействия организмов на среду обитания

Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в ней. Они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воздуха, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на окружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания называют их средообразующей деятельностью.

Влияние растений на климат и водный режим

Фотосинтез – главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают условия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. Потребности в кислороде лишь одного человека за 70–80 лет жизни составляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за 2000 лет. Содержание в воздухе азота, углекислого газа и ряда других соединений также зависит от жизнедеятельности различных организмов.

Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на водный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы. Это составляет ежечасно многие тонны воды с гектара. Одно только дерево березы испаряет в день до 100 л воды.

Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность создает особый микроклимат, смягчающий условия существования многих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток меньше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также условия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых.

Почвообразующая деятельность живых организмов

Совместная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов – бактерий, грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся минеральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это сложные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воздухопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, использующих энергию мертвого органического вещества.

Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных микроорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы приходятся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микроскоп, и тысячи – видимых простым глазом. Особенно важна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои почвы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки. Выделения из их кишечников представляют прочные органо-минеральные комочки. Большое их количество в почве резко улучшает ее структуру и повышает плодородие. При высокой численности дождевые черви за год могут образовывать до 120 т таких комочков на 1 га. Таким образом, почва – это среда обитания, созданная деятельностью самих живых организмов.

Деятельность животных может иногда определять особенности ландшафта. Настоящие плотины устраивают бобры.

Крупные животные-норники, такие, как суслики или сурки, обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений.

Роющая деятельность норных животных в степи. Слева направо: перевязка, безногая ящерица желтопузик, слепыш, обыкновенный хомяк, степная пеструшка, европейский суслик, байбак

Влияние водных организмов на качество природных вод

Качество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или “парят” в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах – перловицы, беззубки, дрейссены, ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комочки и осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии, отцеживают пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров – щетками на верхней губе. Активно процеживают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как, например, толстолобик и китовая акула.

Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перловица длиной 5–6 см при температуре 20 °С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускается через их фильтровальный аппарат всего за один день. Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, за сутки может очистить до 280 м3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод – результат деятельности живых организмов.

Способность организмов изменять среду обитания широко используется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов производят удобрения для внесения в истощенные почвы.

Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли миллиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и почвенное плодородие, и микроклимат складываются из их суммарной деятельности.

< Предыдущая страница "Основные среды жизни"

Следующая страница "Приспособительные формы организмов" >

biolicey2vrn.ru

особенности, примеры и интересные факты :: SYL.ru

Климат – это, если говорить простым языком, многолетний устойчивый режим погоды. И он оказывает влияние практически на всё. На почву, водный режим, животный и растительный мир, возможность возделывать сельскохозяйственные культуры. И конечно же, нельзя не сказать о том, как климат влияет на людей и их возможности.

Естественный раздражитель

Ни для кого не является секретом, что на протяжении многих лет в процессе эволюции люди постепенно приспосабливались к воздействиям, исходящим из внешней среды. И в человеческом организме выработались разнообразные регуляторные механизмы, напрямую связанные с данными влияниями. Сегодня люди могут нормально жить и развиваться только за счет взаимодействия с внешней средой. Человеку важно потреблять кислород, подвергаться солнечному воздействию и поглощать необходимые вещества.

Как климат влияет на людей? Воздействие на самом деле носит сложный физико-химический характер. Имеет значение абсолютно всё – лучистая энергия, давление, температура, влажность, магнитное и электрическое поле, движение воздуха и даже вещества, которые выделяются в воздух растениями. При столь многообразном воздействии в реакцию вовлекаются практически все уровни функционально-структурной организации – начиная от клеточных и молекулярных и заканчивая психоэмоциональной сферой и периферическими нервными окончаниями.

Примеры

Теперь можно перейти к ситуациям, которые наглядно показывают, как климат влияет на людей. Как показали эксперименты биоклиматологов и опыт каждого из нас – человеческий организм способен работать оптимально лишь в узком температурном диапазоне.

В жаркое время года, особенно в период с июля по август, в южных регионах существовать довольно-таки сложно. Взять, к примеру, Приморье. Климат этого края умеренно муссонный. Лето тут жаркое и влажное. И в июле/августе весь край становится похож на теплицу.

Уникальным примером можно считать Крым. Несмотря на скромную площадь (27 000 км²), его территория делится на три климатических микрорегиона и 20 субрегионов. В Севастополе, самом посещаемом в летнее время городе, царит субтропический «режим» погоды. Лето тут сухое и жаркое. И каждый год – непредсказуемое. В 2016 году, например, июнь выдался намного более душным, чем июль и август. Иногда тут могут идти дожди несколько дней подряд, а порой столбик термометра поднимается выше 40 °C.

Разбор примеров

И как климат влияет на людей, если обращаться к вышеперечисленному? Не лучшим образом. Во-первых, при таких условиях усложняется кондиционирование воздуха в легкие. При духоте снижается работоспособность, ухудшается общее состояние, самочувствие. При повышенной влажности не происходит испарение с поверхности тела. К тому же при таких условиях в разы увеличивается вероятность заразиться какой-либо инфекцией, передающейся воздушно-капельным путём, поскольку духота и влажность образуют благоприятную обстановку для развития и выживания микробов.

Организм из-за сухой жары вынужден менять уровень выделения тепла. Мы начинаем потеть, вследствие чего наша кожа увлажняется. Это испарение поглощает часть ненужного тепла. А вот если становится прохладно, то возникает дрожь и так называемая гусиная кожа, которые служат некими обогревателями.

Ещё из последствий нарушенного температурного режима следует отметить нарушение кровообращения и перегрузку ЦНС. Именно поэтому в рабочих помещениях создаётся искусственный климат за счёт кондиционеров/отопления. Нормой считается показатель от +20 до +23 °C. А уровень влажности не должен быть меньше 80% и выше 60%.

Статистика

Рассказывая о том, как климат влияет на жизнь людей, стоит обратиться к интересным данным, выясненным социал-гигиенистом Владимиром Ивановичем Чибураевым и доктором медицинских наук Борисом Александровичем Ревичем. В одном из своих трудов они привели статистику, в которой наглядно демонстрируются последствия плохих или ухудшенных климатических условий.

Так, например, до 40 000 случаев смертности в год происходит из-за загрязнения воздуха взвешенными веществами. Этот фактор провоцирует возникновение и развитие болезней органов дыхания и сердечно-сосудистой системы. Из-за микробного загрязнения продуктов питания и воды появляются кишечные инфекции, которые некоторые люди запускают, не лечат. Около 1 100 человек в год погибают по этой причине. И из-за опасных природных явлений в год случается около тысячи смертей.

Всё это относится к теме о том, как климат влияет на жизнь людей. Как можно видеть, запущенные последствия бывают очень даже серьёзными.

Холод

Выше было сказано о жаре и духоте. Но, обсуждая то, как климат влияет на деятельность человека и его жизнь, важно упомянуть и о воздействии холода.

Если он кратковременный, то происходит остановка дыхания на усиленном вдохе, после чего происходит выдох, и оно учащается. Такое можно наблюдать при обливании, например. А вот длительное воздействие холода способствует выработке тепла и вентиляции. Соответственно, увеличивается и выделение углекислого газа. Организм людей, живущих на севере, работает несколько иначе. Они привыкают к холоду с детства и, соответственно, закаляются. Вот, например, если человек из Ханты-Мансийска, где на данный момент царит -52 °C, попадёт в июле в Сочи или в Крым, допустим, то ему с непривычки будет крайне сложно перенести жару. Потому что он никогда не был там, где температура воздуха около +40 °C вполне может считаться нормальной.

Польза холода

Но это ещё не всё, что можно рассказать о том, как климат влияет на образ жизни людей. Под влиянием холода также изменяется количество сердечных сокращений, и даже характер толчка. В этом есть польза, ведь аритмия исчезает в таких условиях. Ещё холод способствует увеличению мышечной силы и тонусу. Изменяется даже состав крови. Увеличивается количество красных кровяных телец и лейкоцитов. А обмен веществ обычно происходит без всяких сбоев. Движение жидкостей под воздействием холода происходит нормально, так что никаких застойных явлений не наблюдается.

Быт

О том, как климат влияет на образ жизни и быт людей, писали ещё такие великие деятели, как Монтескье, Боден и Аристотель. И по сей день данная тема актуальна.

На Севере, например, вследствие климата рождаются такие потребности, которых нет на Юге. У человека появляется необходимость оградить себя от внешних невзгод. Бóльшую часть времени северяне проводят внутри дома или рабочих помещений. У южан таких проблем нет. Но зато они должны подчиняться окружающей среде.

Морской климат

Его также стоит отметить вниманием. Было немного сказано о том, как климат влияет на жизнь человека. Примеры многочисленны. Но морской климат заслуживает отдельного внимания.

Людям со многими заболеваниями врачи рекомендуют отправляться к морю. Воздух, который царит в прибрежных городах, не содержит пыли. К тому же он насыщен большим количеством полезных веществ, благотворно влияющих на человеческий организм.

Калий, например, входящий в его состав, играет роль антиаллергена. Бром оказывает успокаивающее воздействие. Кальций способствует укреплению соединительных тканей человеческого организма. Йод влияет на омоложение клеток кожи, а магний снимает отёчность. Максимально насыщенным воздух становится во время шторма. Кстати, молекулы, находящиеся в нём, ионизированы. А это делает воздух ещё более целебным. Ведь ионы оказывают влияние на обмен веществ.

Люди и их воздействие

Говоря про быт, стоит затронуть вниманием тему о том, как человек влияет на климат. Примеры существуют. Самый яркий заключается в развитии сельскохозяйственной деятельности. В один момент она достигла такого уровня, что возник вопрос о её непреднамеренном воздействии на климат. Что произошло? Во-первых, распахивание гигантских массивов земли, по причине чего в атмосферу поднимается огромное количество пыли и теряется влага.

Во-вторых, резко сокращается количество деревьев. Леса буквально уничтожаются, особенно тропические. А ведь они влияют на воспроизводство кислорода. На выше предоставленной фотографии соединено два снимка, сделанных NASA в разные годы. И по ним визуально заметно, насколько сильны последствия вырубки лесов. Земля уже перестала быть «зелёной планетой».

Но это ещё не всё, что можно сказать о том, как люди влияют на климат. Приведите примеры сами, ведь они – вокруг нас! Вспомнить хотя бы животный мир. Многие виды уже вымерли. И до сих пор имеет актуальность перевыпас скота, из-за которого саванны и степи превращаются в пустыни. Как результат – иссушение почвы. Что и говорить о сжигании ископаемого органического топлива, из-за чего в атмосферу происходит огромный выброс СН4 и СО2. Воздействие промышленных отходов и вовсе меняет её состав, увеличивая содержание аэрозолей и радиационно-активных газов.

Вывод отсюда печальный. Земля на грани экологической катастрофы. И привели к ней сами люди. К счастью, сейчас мы спохватились, и начали предпринимать попытки по восстановлению природного баланса. Впрочем, как всё будет – покажет время.

www.syl.ru

Метеорология и климатология - Влияние леса и человека на климат и водный режим. Микроклимат и его отличие от климата

Влияние леса и человека на климат и водный режим. Микроклимат и его отличие от климата

Лес своим пологом задерживает солнечные лучи и их энергия ослабевает. Под пологом леса создается особый климат, отличающийся от климата поля. Лес понижает температуру воздуха под своим пологом и на прилегающей к нему тер-ии от 0,6 до 1,4 градуса. Лес увеличивает количество осадков на занимаемой им тер-ии. В лесной зоне Воронежской области осадки за май-сентябрь выпадают больше на 10-14% чем на прилегающей к ней открытой местности.Это происходит за счет повышенной турбулентности. Вырубка лесов значительно меняет воный режим местности. Весной вызывает быстроту таяние снега, увеличивается сток, вызывая усиленный пик половодья. В обезлесенной тер-ии быстро развиваются овраги. Реки начинают засорятся продуктами разлива и мелеют. а в летнее время могут и пересыхать.Климатические условия местности меняются под влиянием хоз-ой деятельности человека. Несколько веков назад леса занимали более значительные площади чем сейчас. Это заметно отразилось на климатич. усл. районов, подвергшихся интенсивной вырубке леса, на температуру воздуха, осадки, сток воды, развитие оврагов и т.д. Распашка степей внесла изменения в гидрологический режим местности. На распаханных участках снег выдувается, толщина его уменьшается, а местами почва обнажается. Толщина снежного покрова в начале марта в Каменской степи на косимой залежи 50см. Запас воды 177мм. А на косимых участках в тоже время она была 14см с запасом влаги 44см. Промерзание почвы в начале февраля на зябе было 66см,а на некосимой залежи 8см и снеж. покров соответственно. Крупные водохранилища изменяют климат, понижается суточная и годовая амплитуда колебания температуры воздуха. повышается влажность, увеличивается скорость ветра, возникает бризовая циркуляция воздуха. В отличие от климата большой тер-ий, климат формируется на небольших площадях под влиянием местных факторов, наз. микроклиматом. Он может образовываться в зависимости от рельефа, экспозиции склонов, почвы, хар-ра растительности и т.д. Суточные колебания температуры воздуха в нижнем приземном слое значительнее. Они уменьшаются с высотой до 1-1.5м,где скорость мала, что приводит часто к застою воздуха и обогащению его паром. В летнее время в дневные часы в приземном слое воздуха создаются высокие температуры. Большое влияние на микроклимат оказывает рельеф и экспозиция склонов. В долинах днем могут наблюдаться более высокие ,а ночью более низкие температуры чем на возвышенности.

cribs.me

Реферат - Водный режим у растений

Содержание

Введение

1.Морфоанотомические основы поглощения и движения воды

1.1 Корневая система как орган поглощения воды

1.2 Основные двигатели водного тока

1.3 Передвижение воды по растению

2.Транспирация: физиологические механизмы

2.1 Назначение транспирации

2.2 Лист как орган транспирации

3.Адаптация к дефициту воды

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Вода является основной составной частью растительных организмов. Её содержание доходит до 90 % от массы организмов, и она участвует прямо или косвенно во всех жизненных проявлениях. Вода- это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ. Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру, устойчивость входящих в состав цитоплазмы коллоидов, обеспечивает определенную конфирмацию молекул белка. Высокое содержание воды придает содержимому клетки (цитоплазме) подвижный характер. Вода – непосредственный участник многих химических реакций. Все реакции гидролиза, многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут с участием воды.[1]

Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой (тургор) обеспечивает прочность тканей, сохранение структуры травянистых растений, определенную ориентировку организмов растений в пространстве. Рост клеток в фазе растяжения идет главным образом за счет накопления воды в вакуоли.

Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена, коррелятивные взаимодействия, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой.

Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органном поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой.[1]

1.Морфоанотомические основы поглощения и движения воды

1.1 Корневая система как орган поглощения воды

Рост корня, его ветвление продолжается в течение всей жизни растительного организма, то есть практически он не ограничен. Меристемы- образовательные ткани- расположены на верхушке каждого корня. Доля меристематических клеток сравнительно велика (10% по массе против 1% у стебля).

Определение размеров корневых систем требует специальных методов. Очень много в этом отношении достигнуто благодаря работам русских физиологов В.Г. Ротмистрова, А.П. Модестова, И.В. Красовской. Оказалось, что общая поверхность корней обычно превышает поверхность надземных органов в 104-150 раз. При выращивании одиночного растения ржи было устоновленно, что общая длинна его корней достигает 600 км., при этом на них образуется 15 млрд. корневых волосков. Эти данные говорят об огромной потенциальной способности к росту корневых систем. Однако эта способность не всегда проявляется. При росте растений в фитоценозах, с достаточно большой густотой их строение, размеры корневых систем заметно уменьшаются.[2]

С физиологической точки зрения корневая система не однородна. Довольно не вся поверхность корня участвует в поглощении волы. В каждом корне различают несколько зон(рис.1). Правда, не всегда все зоны выражены одинаково четко.

Окончание корня с наружи защищено корневым чехликом, напоминающим округлый колпачок, таящий из живых тонкостенных продолговатых клеток. Корневой чехлик служит защитой для точки роста. Клетки корневого чехлика слущиваются, что уменьшает трение и способствует проникновению корня в глубь почвы. Под корневым чехликом расположена меристематическая зона. Меристема состоит из многочисленных мелких, усилено делящихся, плотно упакованных клеток, почти целиком заполненных протоплазмой. Следующая зона-зона растяжения. Здесь клетки увеличиваются в объеме (растягиваются). Одновременно в этой зоне появляются дифференцированные ситовидные трубки, затем следует зона корневых волосков. При дальнейшем увеличении возраста клеток, а так же расстояния от кончика корня корневые волоски исчезают, начинается кутинизация и опробковение клеточных оболочек. Поглощение воды происходит главным образом клетками зоны растяжения и зоны корневых волосков.[1]

Рис.1.Схема строения корня:

А — продольный разрез: 1-корневой чехлик; 2- меристема; 3-зона растяжения; 4- зона корневых волосков; 5- зона ветвления;

Б-поперечный разрез (по М.Ф. Даниловой): 1-ризодерма; 2- корневой волосок;3-паренхима; 4- эндодерма; 5- пояски Каспари; 6- перицикл; 7- флоэма; 8-ксилема. Пунктирные стрелки- пути передвижения веществ, поглощаемых из наружного раствора. Сплошные стрелки путь растворов по симпласту; прерывистые- путь по апопласту.

Поверхность корня в зоне корневых волосков покрыта ризодермой. Это однослойная ткань с двумя видами клеток, формирующими и не формирующими корневые волоски. В настоящее время показано, что клетки, формирующие корневые волоски, отличаются особым типом обмена веществ. У большинства растений клетки ризодермы обладают тонкими стенками. Вслед за ризодермой до перицикла идут клетки коры кора состоит из нескольких слоев паренхимных клеток. Важной особенностью коры является развитие системных крупных межклетников. На границе коры и центрального цилиндра развивается один слой плотно прилегающих друг к другу клеток- эндодерма, для которой характерно наличие поясков Каспари. Цитоплазма в клетках эндодермы плотно прилегает к клеточным оболочкам. По мере старения вся внутренняя поверхность клеток эндодермы, за исключением пропускных клеток, покрывается суберином. При дальнейшем старении сверху могут накладываться еще слои. По-видимому, именно клетки эндодермы служат основным физиологическим барьером для передвижения, как воды, так и питательных веществ. В центральном цилиндре расположены проводящие ткани корня.. При рассмотрении структуры корня в продольном направлении важно отметить, что начало роста корневых волосков, появление волосков Каспари в стенках эндодермы и дифференциация сосудов ксилемы происходят на одном и том же расстоянии от апикальной меристемы. Именно эта зона является основной зоной снабжения растений питательными веществами. Обычно поглощающая зона составляет 5-10 см в длину. Величина ее зависит от скорости роста корня в целом. Чем медленнее растет корень, тем зона поглощения короче.[1]

Надо отметить, что в целом корневые системы значительно менее разнообразны по сравнению с надземными организмами, в связи с тем что среда их обитания более однородна. Это не исключает того, что корневые системы изменяются под влиянием тех или иных условий. Хорошо показано влияние температуры на формирование корневых систем. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем несколько ниже по сравнению с ростом надземных органов того же растения. Все же сильное понижение температуры заметно тормозит рост корней и способствует образованию толстых, мясистых, мало ветвящихся корневых систем.

Большое значение для формирования корневых систем играет влажность почвы. Распределение корней по горизонтам почвы часто определяется распределением воды в почве. Обычно в первый период жизни растительного организма корневая система растет чрезвычайно интенсивно и, как следствие, скорее достигает более влажных слоев почвы. Некоторые растения развивают поверхностную корневую систему. Располагаясь близко к поверхности, сильно ветвящиеся корни перехватываются атмосферные осадки. В засушливых районах часто глубоко и мелко укореняющиеся виды растений растут рядом. Первые обеспечивают себя влагой за счет глубоких слоев почвы, вторые за счет усвоения выпадающих осадков.[3]

Важное значение для развития корневых систем имеет аэрация. Именно недостаток кислорода является причиной плохого развития корневых систем на заболоченных почвах. Растения, приспособленные к росту на плохо аэрируемых почвах, имеют в корнях систему межклетников, которые вместе с межклетниками в стеблях и листьях составляют единую вентиляционную систему.

Большое значение имеют условия питания. Показано, что внесение фосфорных удобрений способствует углублению корневых систем, а внесение азотных удобрений – их усиленному ветвлению.

1.2 Основные двигатели водного тока

Поглощение воды корневой системой идет благодаря работе двух концевых двигателей водного тока: верхнего концевого двигателя, или присасывающей силы испарения (транспирации), и нижнего концевого двигателя, или корневого двигателя. Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении, является присасывающая сила транспирации, в результате которого возникает градиент водного потенциала. Водный потенциал – это мера энергии, используемой водой для передвижения. Водный потенциал и сосущая сила одинаковы по абсолютному значению, но противоположны по знаку. Чем меньше насыщенность водой данной системы, тем меньше (более отрицателен) ее водный потенциал. При потере воды растением в процессе транспирации создается ненасыщенность клеток листа водой, как следствие, возникает сосущая сила (водный потенциал падает). поступление воды идет в сторону большей сосущей силы, или меньшего водного потенциала.[1]

Таким образом, верхний концевой двигатель водного тока в растении – это присасывающая сила транспирации листьев, и его работа мало связана с жизнедеятельностью корневой системы. Действительно, опыты показали, что вода может поступать в побеги и через мертвую корневую систему, причем в этом случае поглощение воды даже ускоряется.

Кроме верхнего концевого двигателя водного тока, в растениях существует нижний концевой двигатель. Это хорошо доказывается на примере таких явлениях, как гуттация.

Листья растений, клетки которых насыщены водой, в условиях высокой влажности воздуха, препятствующей испарению, выделяют капельно-жидкую воду с небольшим количеством растворенных веществ – гуттация. Выделение жидкости идет через специальные водные устьица – гидаторы. Выделяющаяся жидкость – гутта. Таким образом, процесс гуттации является результатом одностороннего тока воды, происходящего в отсутствие транспирации, и, следовательно, вызывается какой-то иной причиной.

К такому же выводу можно прийти и при рассмотрении явления плач растений. Если срезать побеги растения и к срезанному концу присоединить стеклянную трубку, то по ней будет подниматься жидкость. Анализ показывает, что это вода с растворенными веществами – пасока. В некоторых случаях, особенно в весенний период, плач наблюдается и при надрезе веток растений. Определения показали, что объем выделяющейся жидкости (пасоки) во много раз превышает объем корневой системы. Таким образом, плач – эт6о не просто вытекание жидкости в результате пореза. Все сказанное приводит к выводу, что плач, как и гуттация, связана с наличием одностороннего тока воды через корневые системы, не зависящего от транспирации. Силу, вызывающую односторонний ток воды по сосудам с растворенными веществами, не зависящую от процесса транспирации, называют корневым давлением. Наличие корневого давления позволяет говорить о нижнем концевом двигателе водного тока. Корневое давление можно измерить, присоединив манометр к концу, оставшемуся после срезания надземных органов растения, или поместив корневую систему в серию растворов различной концентрации и подобрав такую, при которой плач прекращается. Оказалось, что корневое давление равняется примерно 0,1 – 0,15 МПа (Д.А.Сабинин). Определения, проведенные советскими исследователями Л.В.Можаевой, В.Н.Жолкевичем, показали, что концентрация наружного раствора, останавливающего плач, значительно выше концентрации пасоки. Это позволило высказать мнение, что плач может идти против градиента концентрации. Было показано также, что плач осуществляется только в тех условиях, в которых нормально протекают все процессы жизнедеятельности клеток. Не только умерщвление клеток корня, но и снижение интенсивности их жизнедеятельности, в первую очередь интенсивность дыхания, прекращает плач. В отсутствии кислорода, под влиянием дыхательных ядов, при понижении температуры плач приостанавливается. Все сказанное позволило Д.А.Сабинину дать следующее определение: плач растений – это прижизненный односторонний ток воды и питательных веществ, зависящий от аэробной переработки ассимелятов. Д.А.Сабинин предложил схему, объясняющую механизм одностороннего тока воды в корне. Согласно этой гипотезе, клетки корня поляризованы в определенном направлении. Это проявляется в том, что в разных отсеках одной и той же клетки процессы обмена веществ различны. В одной части клетки идут усиленные процессы распада, в частности, крахмала на сахара, вследствие чего концентрация клеточного сока возрастает. На противоположном конце клетки преобладают процессы синтеза, благодаря чему концентрация растворенных веществ в этой части клетки уменьшается. Надо учитывать, что все эти механизмы будут работать только при достаточном количестве воды в среде и не нарушенном обмене веществ.[1]

Согласно другой гипотезе, зависимость плача растений от интенсивности дыхания является косвенной. Энергия дыхания используется для поступления ионов в клетки коры, откуда они десорбируются в сосуды ксилемы. В результате концентрация солей в сосудах ксилемы повышается, что и вызывает поступление воды.

1.3 Передвижение воды по растению

Вода, поглощенная клетками корня, под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации, а также силе корневого давления, передвигается до проводящих путей ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе передвигается не только по живым клеткам. Еще в 1932 г. немецкий физиолог Мюнх развил представление о существовании в корневой системе двух относительно не зависимых друг от друга объемов, по которым передвигается вода, — апопласта и симпласта. Апопласт – это свободное пространство корня, в которое входят межклетные промежутки, оболочки клеток, а также сосуды ксилемы. Симпласт – это совокупность протопластов всех клеток, отграниченных полупроницаемой мембраной. Благодаря многочисленным плазмодесмам, соединяющим между собой протопласт отдельных клеток, симпласт представляет единую систему. Апопласт, по-видимому, не непрерывен, а разделен на два объема. Первая часть апопласта расположена в коре корня до клеток эндодермы, вторая – по другую сторону клеток эндодермы, и включает в себя сосуды ксилемы. Клетки эндодермы благодаря пояскам Каспари представляют как бы барьер для передвижения воды по свободному пространству (межклетникам и клеточным оболочкам). Для того чтоб попасть в сосуды ксилемы, вода должна пройти через полупроницаемую мембрану и главным образом по апопласту и лишь частично по симпласту. Однако в клетках эндодермы передвижение воды идет, по-видимому, по симпласту. Далее вода поступает в сосуды ксилемы. Затем передвижение воды идет по сосудистой системе корня, стебля и листа.[4]

Из сосудов стебля вода движется через черешок или листовое влагалище в лист. В листовой пластинке водопроводящие сосуды расположены в жилках. Жилки, постепенно разветвляясь, становятся более мелкими. Чем гуще сеть жилок, тем меньшее сопротивление встречает вода при передвижении к клеткам мезофилла листа. Иногда мелких ответвлений жилок листа так много, что они подводят воду почти к каждой клетке. Вся вода в клетке находится в равновесном состоянии. Иначе говоря, в смысле насыщенности водой, имеется равновесие между вакуолью, цитоплазмой и клеточной оболочкой, их водные потенциалы равны. Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту сосущей силы.

Вся вода в растении представляет единую взаимосвязанную систему. Поскольку между молекулами воды имеются силы сцепления (когезия), вода поднимается на высоту значительно большую 10 м. сила сцепления увеличивается, так как молекулы воды обладают большим сродством друг к другу. Силы сцепления обладают и между водой и стенками сосудов.[5]

Степень натяжения водных нитей в сосудах зависит от соотношения процессов поглощения и испарения воды. Все это позволяет растительному организму поддерживать единую водную систему и не обязательно восполнять каждую каплю испаряемой воды.

В том случае, если в отдельные членики сосудов попадает воздух, они, по-видимому, выключается из общего тока проведения воды. Таков путь передвижения воды по растению (рис. 2).

Рис.2. Путь воды в растении.

Скорость перемещения воды по растению в течение суток изменяется. В дневные часы она на много больше. При этом разные виды растений различаются по скорости передвижения воды. Изменение температуры, введение метаболических ингибиторов не влияют на передвижение воды. Вместе с тем этот процесс, как и следовало ожидать, очень сильно зависит от скорости транспирации и от диаметра водопроводящих сосудов. В более широких сосудах вода встречает меньшее сопротивление. Однако надо учитывать, что в более широкие сосуды могут попасть пузырьки воздуха или произойти какие-либо иные нарушения тока воды.[1]

2.Транспирация: физиологические механизмы

В основе расходования воды растительным организмом лежит физиологический процесс испарения – переход воды из жидкого в парообразное состояние, происходящей при соприкосновении органов растения с не насыщенной водой атмосферой. Однако этот процесс осложнен физиологическими и анатомическими особенностями растения, и его называют транспирацией

2.1 Назначение транспирации

В обычно протекающих процессах транспирация не является необходимой. Так если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти сознательно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Известно, что большая часть всей поглощенной энергии тратится на транспирацию, которая в определенном объеме полезна растительному организму.[6]

1.Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может быть примерно 7`C ниже температуры листа завязающего, не транспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза около 30-33`C). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.

2.Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.

3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом, чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет процесс передвижения.[6]

2.2 Лист как орган транспирации

Основным транспортирующим органом является лист. Средняя толщина листа составляет 100-200 мкм. Паренхимных клетки листа расположены рыхло, между ними имеется система межклетников, составляющая в общей сложности от 15 до 25% объема листа. Лист окружен покровной тканью- эпидермисом, состоящим из компактно расположенных клеток, наружные стенки которых утолщены. Листья большинства растений покрыта кутикулой, в состав которой входит оксимонокарбоновые кислоты, содержащие по 16-18 атомов углерода и по 2-3 гидроксильных группы. Эти кислоты соединены друг с другом в цепочки с помощью эфирных связей. Кутикула варьирует как по составу, так и по толщине. Более развитой кутикулой характеризуются листья светолюбивых растений по сравнению с влаголюбивыми. Кутикула вместе с клетками эпидермиса образует как бы барьер на пути испарения паров воды. При этом особенно значительную преграду составляет кутикула. Удаление кутикулы во много раз повышает интенсивность испарения. Сопротивление выходу паров оказывают в определенной мере и утолщенные стенки клетки эпидермиса. Все эти особенности выработались в процессе эволюции как приспособление к сокращению испарения. Для соприкосновения листа с атмосферой имеются устьица. Устьица – одно из оригинальных приспособлений листа, обладающее способностью открываться и закрываться. Обычно устьичные отверстия ограничены двумя замыкающими клетками, стенки которых не равномерно утолщены. У двудольных растений замыкающие клетки бобовидной, или полулунной, формы, при этом их внутренние прилегающие друг к другу стенки долее толстые, а внешние – более тонкие. Когда воды мало, замыкающие клетки плотно прилегают друг к другу и устьичная щель закрыта. Когда воды в замыкающих клетках много, то она давит на стенки и более тонкие стенки растягиваются сильнее, а более толстые втягиваются внутрь, между замыкающими клетками появляется щель. У однодольных растений строение замыкающих клеток несколько иное. Они представлены двумя удлинёнными клетками, на концах которых стенки более тонкие. При насыщении водой более тонкие стенки на концах растягиваются и раздвигают замыкающие клетки, благодаря чему образуется щель. (рис.3)

Рис.3 Структура устьиц у двудольных (А) и однодольных (Б) растений:

1-устьичная щель; 2-ядро; 3-хлоропласты; 4-толстая клеточная стенка; 5-замыкающие клетки устьиц; 6-побочные клетки; 7-клетки эпидермиса с многочисленными порами.

Число устьичных отверстий колеблется в зависимости от вида растения от 1 до 60 тыс. на 1 кв.см. листа. Большая часть устьиц расположена на нижней стороне листа. Диаметр устьичных щелей составляет всего 3-12 мкм.[1]

Устьица соединяют внутренние пространство листа с внешней средой. Вода проступает в лист через сеть жилок, в которых расположены сосудистые элементы. Возможны два пути испарения: 1) через наружные стенки клеток эпидермиса в атмосферу; 2) через стенки клеток мезофилла в межклеточное пространство листа и далее в парообразном состоянии через устьица. В связи с этим различают устьичную и кутикулярную транспирацию. В том, что действительно испарение идет не только через устьица, но и через кутикулу, легко убедиться. Так, если взять листья, у которых устьица расположены только с нижней стороны ( например, листья яблони), и замазать эту сторону вазелином, то испарение воды будет продолжаться, хотя и в значительно уменьшенном размере. Следовательно, определенное количество воды испаряется через кутикулу.[7]

Кутикулярная транспирация обычно составляет около 10% от общей потери воды листом. Однако в некоторых случаях у растений, листья которых характеризуются слабым развитием кутикулы, доля этого вида транспирации может повышаться до 30%. Имеет значение также возраст листа. Молодые листья, как правило, имеют слабо развитую кутикулу и, следовательно, более интенсивную кутикулярную транспирацию. Наименьшая Кутикулярная транспирация наблюдается у листьев, Закончивших свой рост. У старых листьев доля кутикулярной транспирации снова возрастает, так как, хотя кутикула и сохраняет достаточную толщину, в ней появляются трещины, через которые легко проходят пары воды.

Все же основная часть воды испаряется через устьица. Процесс устьичной транспирации можно подразделить на ряд этапов.

Первый этап – это переход воды из клеточных оболочек, где она находится в капельно-жидком состоянии, в межклетники (парообразное состояние). Это собственно процесс испарения. Важно подчеркнуть, что уже на этом этапе растение обладает способностью регулировать процесс транспирации (внеустьичная регулировка). Это связано с несколькими причинами: 1. Между всеми частями клетки существует водное равновесие. Чем меньше воды в клетке, тем выше становится концентрация клеточного сока. А это, в свою очередь, будет уменьшать интенсивность испарения. 2. Между микро- и макро- фибриллами целлюлозы, составляющими клеточные оболочки, имеются капиллярные промежутки. Вода испаряется именно из капилляров. Когда воды в клетках достаточно, клеточные оболочки насыщенны водой, мениски в капиллярах имеют выпуклую форму, силы поверхностного натяжения ослаблены. В этом случае молекулы воды легко отрываются и переходят в парообразное состояние, заполняя межклетники. При уменьшении содержания воды мениски в капиллярах становятся более вогнутыми, это увеличивает силы поверхностного натяжения, и вода с большей силой удерживается в клеточных оболочках. Чем более вогнут мениск, тем путь молекул воды до межклеточных пространств более длинен и извилист. В результате интенсивность испарения сокращается. Таким образом, уже на этом первом этапе растение испаряет тем меньше воды, чем меньше её содержит.[3]

Второй этап – это выход паров воды из межклетников через устьичные щели. Поверхность всех клеточных стенок, соприкасающихся с межклетными пространствами, повышает поверхность листа примерно в 10-30 раз. Все же если устьица закрыты, то все это пространство быстро насыщается парами воды и переход воды из жидкого в парообразное состояние прекращается. Иная картина наблюдается при открытых устьицах. Как только часть паров воды выедет из межклетников через устьичные щели, так сейчас же этот недостаток восполняется за счет испарения воды с поверхности клеток. Поэтому степень открытости устьиц является основным механизмом, регулирующим интенсивность транспирации. При открытых устьицах общая поверхность устьичных щелей составляет всего 1-2% от площади листа. Казалось бы, это должно очень сильно уменьшать испарение по сравнению с испарением свободной водной поверхности той же площади, что и лист. Однако это не так. Сравнение испарения листа с испарением со свободной водной поверхности той же площади показало, что оно идет не в 100 раз, как это следовало бы, исходя из размеров открытой площади (1%), а всего в два раза медленнее. Объяснение этому явлению было дано в исследованиях английских физиологов Брауна и Эскомба, которые установили, что испарение из ряда мелких отверстий идет быстрее, чем из одного крупного той же площади. Это связано с так называемым явлением краевой диффузии. При диффузии из отверстий, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, молекулы воды, расположенные по краям, рассеиваются быстрее. Естественно, что таких краевых молекул значительно больше в ряде мелких отверстий по сравнению с одним крупным. В связи с этим для малых отверстий интенсивность испарения пропорциональна их диаметру, а не площади. Это видно из данных таблицы.

Диаметр пор,

В мм (d)

Площадь пор,

В отн.ед. (пd2 )

Периметр,

В отн.ед.

Испарение воды,

В отн.ед.

2,64

0,35

100

1

100

13

100

14

Указанная закономерность проявляется в том случае, если мелкие поры расположены достаточно далеко друг от друга. Структура листа удовлетворяет указанным требованиям. Поры (устьица) имеют малый диаметр и достаточно удалены друг от друга. При открытых устьицах выход паров воды идет достаточно интенсивно, закрытие устьиц резко тормозит испарение. Именно на этом этапе вступает в действие устьичная регулировка транспирации. При недостатке воды в листе устьица автоматически закрываются.[3]

Полное закрытие устьиц сокращает транспирацию примерно на 90%. Вместе с тем уменьшение диаметра устьичных щелей не всегда приводит к соответственному сокращению транспирационного процесса. Определения показали, что устьица должны закрываться больше чем на Ѕ, для того чтобы это сказалось на уменьшении интенсивности транспирации.

Третий этап транспирации – это диффузия паров воды от поверхности листа в более далекие слои атмосферы. Этот этап регулируется лишь условиями внешней среды.[1]

3.Адаптация к дефициту воды

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы метаболизма, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее, из-за потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их обитания.[5]

Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеснечение наземных организмов зависят, прежде всего, от количества атмосферных осадков, их распределения по временам года, наличия водоемов, уровня грунтовых вод, запасов почвенной влаги и тд. Влажность оказывает влияние на распространение растений и животных, как в пределах ограниченной территории, так и в широком географическом масштабе, определяя их зональность (смена лесов степями, степей — полупустынями и пустынями).

При изучении экологической роли воды учитывается не только количество выпадающих осадков, но и соотношение их величины и испаряемости. Области, в которых испарение превышает годовую величину суммы осадков, называются аридными (сухими, засушливыми). В аридных областях растения испытывают недостаток влаги в течение большей части вегетационного периода. Вгумидпых (влажных) областях растения обеспечены водой в достаточной мере.[3]

Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации к водному режиму. Высшие наземные растения, ведущие прикрепленный образ жизни, в большей степени, чем животные, зависят от обеспеченности субстрата и воздуха влагой. По приуроченности к местообитаниям с разными условиями увлажнения и по выработке соответствующих приспособлений среди наземных растений различают три основные экологические группы: гигрофиты, мезофиты и ксерофиты. Условия водоснабжения существенно влияют на их внешний облик и внутреннюю структуру.[3]

Гигрофиты — растения избыточно увлажненных местообитаний с высокой влажностью воздуха и почвы. Для них характерно отсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды, и неспособность переносить даже незначительную ее потерю. Наиболее типичные гигрофиты — травянистые растения и эпифиты влажных тропических лесов и нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (чистотел большой, недотрога обыкновенная, кислица обыкновенная и др.), прибрежные виды (калужница болотная, плакун-трава, рогоз, камыш, тростник), растения сырых и влажных лугов, болот (белокрыльник болотный, сабельник болотный, вахта трехлистная, осоки), некоторые культурные растения.[3]

Характерные структурные черты гигрофитов — тонкие листовые пластинки с небольшим числом широко открытых устьиц, рыхлое сложение тканей листа с крупными межклетниками, слабое развитие водопроводящей системы (ксилемы), тонкие слаборазветвленные корни, часто без корневых волосков. К физиологическим адаптациям гигрофитов следует отнести низкое осмотическое давление клеточного сока, незначительную водоудерживающую способность и, как следствие, высокую интенсивность транспирации, которая мало отличается от физического испарения. Избыточная влага удаляется также путем гуттации — выделения воды через специальные выделительные клетки, расположенные по краю листа. Избыточная влага затрудняет аэрацию, а следовательно, дыхание и всасывающую деятельность корней, поэтому удаление излишков влаги представляет собой борьбу растений за доступ воздуха.[5]

Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху, оставаясь физиологически активными. Это растения пустынь, сухих степей, саванн, сухих субтропиков, песчаных дюн и сухих, сильно нагреваемых склонов. Структурные и физиологические особенности ксерофитов нацелены на преодоление постоянного или временного недостатка влаги в почве или воздухе. Решение данной проблемы осуществляется тремя способами:

1) эффективным добыванием (всасыванием) воды

2) экономным ее расходованием

3) способностью переносить большие потери воды

Интенсивное добывание воды из почвы достигается ксерофитами благодаря хорошо развитой корневой системе. По общей массе корневые системы ксерофитов примерно в 10 раз, а иногда и в 300—400 раз превышают надземные части. Длина корней может достигать 10—15 м, а у саксаула черного — 30—40 м, что позволяет растениям использовать влагу глубоких почвенных горизонтов, а в отдельных случаях и грунтовых вод. Встречаются и поверхностные, хорошо развитые корневые системы, приспособленные к поглощению скудных атмосферных осадков, орошающих лишь верхние горизонты почвы.[5]

Экономное расходование влаги ксерофитами обеспечивается тем, что листья у них мелкие, узкие, жесткие, с толстой кутикулой, с многослойным толстостенным эпидермисом, с большим количеством механических тканей, поэтому даже при большой потере воды листья не теряют упругости и тургора. Клетки листа мелкие, плотно упакованы, благодаря чему сильно сокращается внутренняя испаряющая поверхность. Кроме того, у ксерофитов повышенное осмотическое давление клеточного сока, благодаря чему они могут всасывать воду даже при больших водоотнимающих силах почвы.

К физиологическим адаптациям относится и высокая водоудерживающая способность клеток и тканей, обусловленная большой вязкостью и эластичностью цитоплазмы, значительной долей связанной воды в общем водном запасе и т. д. Это позволяет ксерофитам переносить глубокое обезвоживание тканей (до 75% всего водного запаса) без потери жизнеспособности. Кроме того, одной из биохимических основ засухоустойчивости растений является сохранение активности ферментов при глубоком обезвоживании.[5]

Ксерофиты с наиболее ярко выраженными ксероморфными чертами строения листьев, перечисленными выше, имеют своеобразный внешний облик, за что получили название склерофиты .

К группе ксерофитов относятся и суккуленты — растения с сочными мясистыми листьями или стеблями, содержащими сильно развитую водоносную ткань. Различают листовые суккуленты (агавы, алоэ, молодило, очитки) и стеблевые, у которых листья редуцированы, а надземные части представлены мясистыми стеблями (кактусы, некоторые молочаи и др.). Фотосинтез у стеблевых суккулентов осуществляется периферическим слоем паренхимы стебля, содержащим хлорофилл. Длительные засушливые периоды преодолеваются ими путем накопления воды в водоносных тканях, связывания ее коллоидами клеток, экономного расходования, которое обеспечивается защитой эпидермиса растений восковым налетом, погруженными в ткань листа или стебля немногочисленными днем закрытыми устьицами. В результате транспирация у суккулентов чрезвычайно мала: в пустынях кактусы из рода Camegia транспирируют в сутки всего лишь I —3 мг воды на 1 г сырой массы.[3]

Корневая система поверхностная, мало развитая, рассчитана на поглощение воды из верхних слоев почвы, увлажненных редко выпадающими дождями. В засуху корни могут отмирать, но после дождей быстро (за 2—4 дня) отрастают новые. Суккуленты приурочены главным образом к засушливым зонам Центральной Америки, Южной Африки, Средиземноморья.

Мезофиты - занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Они распространены в умеренно влажных зонах с умеренно теплым режимом и достаточно хорошей обеспеченностью минеральным питанием. К мезофитам относятся растения лугов, травянистого покрова лесов, лиственные деревья и кустарники из областей умеренно влажного климата, а также большинство культурных растений и сорняки. Для мезофитов характерна высокая экологическая пластичность, позволяющая им адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды.[3]

Специфичные пути регуляции водообмена позволили растениям занять самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие способов приспособления лежит, таким образом, в основе распространения растений на Земле, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологической адаптации.[5]

Заключение

Из всего выше перечисленного можно вывести общее заключение, что при дефиците влаги растения могут адаптироваться е.т. образование корневой системы, которая достигает влажных зон почвы; ограничение расхода воды на транспирацию; запасание воды в тканях растений.

Так как вода является основной составной частью растительных организмов. Вода- это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ.

Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой (тургор) обеспечивает прочность тканей, сохранение структуры травянистых растений, определенную ориентировку организмов растений в пространстве. Рост клеток в фазе растяжения идет главным образом за счет накопления воды в вакуоли.

Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена, коррелятивные взаимодействия, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой.

Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органном поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой.

Литература

1.Якушкина Н.И. Физиология растений. М., Просвещение, 1980г.

2.Козловский Водный обмен растений. М., Колос. 1969г.

3.Сказкин Ф.Д. Критический период у растений к недостаточному водоснабжению. М., Наука. 1968г.

4.Радкевич В.А. Экология. Мин., Высшая школа. 1983г.

5.Генкель П.А. Физиология устойчивости растительных организмов. М., Изд-во МГУ. 1967г. т.3.

6. Жданов В.С. Аквариумные растения. / Под. ред. Коровина. —

М.: Лесн. пром-ть, 1981

7. Горышина Т.К. Экология растений. – М.: Высшая школа,1979

www.ronl.ru

Влияние климата и рельефа местности на растения

На произрастание садовых насаждений влияют следующие составляющие: климатические условия, рельеф местности, свойства почвы и почвогрунтов. При оценке садопригодности территории в первую очередь следует учитывать агробиологические требования садовых растений к климатическим условиям (табл.).

Агробиологические требования садовых культур к климатическим условиям

Культура

Сумма активных температур °С

Продолжительность вегетационного периода с t 10 °С

Повреждающая зимняя температура ниже 0 °С

Сумма осадков за год, мм

Яблоня

1800-2400

125-165

30-40

500-600

Груша

2200-2600

145-180

25-30

500-600

Вишня

1400-1700

110-115

35-40

300-400

Слива

1800-2000

130-140

30-35

300-400

Черешня

2700-2900

160-200

25-30

500-600

Облепиха

1900-2000

130-150

40-50

700-750

Крыжовник

150-1600

95-105

30-35

400-500

Смородина красная

1550-1750

105-120

40-45

600-700

Смородина черная

1400-1600

90-105

40-50

600-700

Малина

1100-1200

70-75

30-37

700-750

Земляника

 1700-1900

100-115

10-15

600-700

Ресурс Московской области

1880-2100

130-135

32-35

540-620

Для плодовых культур лучшим рельефом считается расчлененный (с чередованием повышений и понижений), обеспечивающий полноценный водный и воздушный дренаж.

На массивах с повышенным рельефом холодный воздух стекает в более низкие места, скапливаясь в замкнутых понижениях. Под сад наиболее пригодны участки на склонах, особенно их верхние и средние части. На склонах следует ожидать меньшее, чем в равнинных местностях, подмерзание садовых культур в суровые зимы, а также опасность весенних заморозков. В этой зоне при всех прочих условиях самой удачной под сад будет южная, юго-западная и отчасти юго-восточная экспозиция склонов. Более теплые верхние участки склона надо занимать теплолюбивыми породами, пониженные места пригодны для выращивания ягодников.

Зная различные требования к освещенности плодовых, ягодных и овощных культур, можно в соответствии с этими особенностями грамотно разместить на садовом участке эти культуры. К светолюбивым культурам относятся: черешня, абрикос, огурец, перец, томаты, горох. Немногие растения предпочитают тень (т.е. являются тенелюбивыми) - это смородина черная, жимолость, салат, шпинат, хрен. Большинство культур сада и огорода нужно отнести к теневыносливым, т.е. они могут расти и в тени, но не дадут большого урожая продукции хорошего качества.

Если участок расположен на четко выраженном склоне, то с учетом глубины залегания корней и высоты деревьев на самом высоком месте нужно посадить деревья груши, а затем ниже по склону разместить: сливу, яблоню, вишню, красную смородину, крыжовник, черную смородину, облепиху, аронию. Тогда они на склоне не будут затенять друг друга.

Как видим, климатические условия произрастания оказывают на садовые растения многогранное действие и к неблагоприятным факторам садовод должен быть готов (табл.).

Влияние климатических факторов на жизнедеятельность садовых растений

Неблагоприятные факторы климата и погоды

Возможные последствия действия факторов

Работы садовода

Весенние заморозки

Повреждение цветочных почек при температуре —4 °С, бутонов— при —2—3 °С, пестиков цветка— при —1,5—2 °С, молодых завязей — при —1 °С

Подбор сортов с различными сроками цветения, дождевание и полив при заморозке, дымление, укрытие материалами

Сильные ветры

Иссушение почвы и побегов растений, плохое опыление цветков, поломы ветвей, повреждение корней, потери урожая

Садозащитные посадки, полив, крепление ветвей, ветроломные сооружения

Летняя засуха

Задержка в росте побегов, сбрасывание листьев, мельчание плодов и ягод, зимние повреждения корней и побегов

Полив растений, борьба с сорняками, мульчирование почвы

Грозы, ливни, град

Повреждения цветков, листьев, плодов, ветвей; смыв почвы

Укрытие растений

Засушливое лето с последующими осадками

Вторичный рост побегов, снижение их зимостойкости и возможность зимнего подмерзания; осеннее растрескивание коры

Полив растений, рациональная система удобрения, прищипка верхушек побегов

Холодное влажное лето

Запаздывание с окончанием роста побегов, подмерзание невызревших побегов, отмирание коры

Окучивание снегом, бороздование побегов (на следующий год)

Холодное дождливое лето с ранним наступлением зимы и установлением снегового покрова, теплая дождливая осень

Выпревание и вымокание коры

Устройство водоотводных канав, лечение ран

Осенняя засуха

Зимнее иссушение побегов

Осенний влагозарядковый полив

Отсутствие (или мало) снега, сильные морозы

Повреждение корней, подмерзание почек и побегов

Пригибание побегов на зиму; осенний полив и мульчирование почвы торфом, листьями и т.п.; осеннее рыхление почвы; меры по снегозадержанию

Потепление в конце зимы

Нарушение покоя у растений и вымерзание цветочных почек (особенно косточковых пород)

Полив во время заложения цветочных почек (июнь-июль)

Резкие перепады дневных и ночных температур в солнечные зимне-весенние дни

Солнечные ожоги коры, растрескивание коры

Побелка штамбов и скелетных ветвей осенью (октябрь-ноябрь) и рано весной (март), затемнение снега золой (торфом)

Похожие статьи

medn.ru

Климат, погода - факторы влияющие на них

 

Влияние воды на климат

Конечно, именно атмосфера является самой мощной силой, формирующей климат нашей планеты. Но сильно на нее влияет и вода, поэтому неподалеку от водоемов и воздух, и климат другой, и это замечает каждый человек. Как же влияет вода на воздух и почему?

Теплоемкость воздуха невелика, точно так же как и его теплопроводность, и именно поэтому климат может резко меняться. А вот вода – дело другое, она сохраняет тепло намного дольше и дольше же его получает. Именно океаны прекрасно сохраняют тепло нашей планеты, не позволяя резких перепадов температур. Именно поэтому водоемы и участки земли рядом обладают различными температурами. Влияние воды велико, и поэтому воздушные массы над водной поверхностью будут иметь во многом другие показатели, чем те, что находятся пусть и неподалеку, но над сушей.

Вода намного более прозрачна, чем почва, и при этом более плотна, чем атмосфера. Поэтому она поглощает больше энергии, но почти вся она распределяется по различным слоям, поэтому на самом деле такую же высокую температуру поверхности у воды, как иногда наблюдается у суши, найти невозможно. Также распространение тепла на различных глубинах является следствием конвекционных процессов в одной толще. Почти всю эту энергию океаны и водоемы сохраняют до самых холодов. Да и после них температуры воды подо льдом намного выше, чем воздуха на поверхности. Поэтому нагревание продолжается.

Именно теплоемкость воды как химического соединения стала причиной столь сильного влияния на климат планеты ее больших масс. Замечено, что при нагревании в жаркое время года над водной поверхностью температура будет меньше, потому что она поглощает, а не отдает энергию. А вот в то время, когда окружающая температура низкая, воздух будет нагреваться уже от океана или озера. Такое взаимодействие привело к появлению морского типа климата, в котором резкие колебания редки из-за смягчающего действия накопленного в океане тепла. Зимы там теплее, а летние месяцы холоднее. Также часты там и дожди, а воздух намного более влажен, чем над континентами.

Океан, благодаря своей площади, получает от Солнца большую часть тепла, которое вообще попадает на Землю. Но при этом нагревается только верхний слой воды, толщина которого всего несколько метров. Нижние слои воды получают тепло благодаря постоянному перемешиванию, но, конечно, температура при погружении на большие глубины постепенно понижается. На самых больших глубинах воды почти по всему земному шару имеют одинаковую температуру, что обусловлено тем, что они все имеют одинаковое происхождение – из полярных областей. На глубинах более 3000 м. температура обычно колеблется в диапазоне от 0 до +2С.

Температура вод на поверхности неодинакова, она уже зависит от Солнца, а значит от широты. Чем, соответственно, дальше воды от экватора, тем ниже температура. Наибольшие температуры вод наблюдаются в экваториальных широтах - +28-29С. К полюсам температура постепенно понижается, однако к южному плюсу понижение температуры идет быстрей из-за холодного материка Антарктиды.

На температуру вод мирового океана влияет и то, какими зонами суши окружен тот или иной участок. Персидский залив, окруженный пустынями, имеет большую температуру, чем близлежащие участки вод. Тот же эффект наблюдается и в других районах с примыкающими зонами жаркого климата.

Конечно, на температуру вод влияют и течения. Вода в океанах постоянно перемешивается, теплые течения переносят воды от экватора, холодные – от полюсов. Поэтому не всегда климат и суши, и температура вод соответствуют широтам. Примером тому может остров Англия и его прибрежные воды.

Из океанов самый теплый – Тихий, второй по теплу – Индийский. Средняя температура вод океана (поверхностных слоев) – 17,5С.

Океан поглощает множество тепла, что очень важно для климата планеты. Вода сначала накапливает тепло, а потом постепенно его отдает. Это смягчает климат Земли, и поднимает его температуру.

Климат формируется в значительной степени под влиянием мирового океана. Половина тепла, переносящегося из низких широт в высокие и обратно, циркулирует благодаря водным течениям. Холодные течения делают атмосферу более устойчивой, ослабляют вертикальный перенос воздуха между слоями, уменьшают облачность и влажность воздуха. Холодными являются в основном течения, которые направлены с юга или севера к тропикам.

Теплые океанические течения, напротив, увеличивают конвекцию в атмосфере и способствуют увлажнению воздуха даже на больших высотах. Эти течения, как правило, направлены из низких широт в высокие.

Рельеф земной поверхности также влияет на климат. Выраженные формы рельефа – горы – образуют особую горную климатическую зону. С одной стороны, с увеличением высоты повышается приток солнечной радиации. Однако возрастает и эффективное излучение с поверхности, и расход тепла не возмещается притоком радиации. Поэтому с высотой воздух становится более холодным. Кроме того, горы сильно влияют на воздушную циркуляцию – задерживают и изменяют направление ветров, замедляют движение фронтов.

Влияние солнца на климат

Если представить, что Земля не имела бы атмосферы, а поверхность планеты была бы однородна, то климат характеризовался бы только количеством получаемого от Солнца тепла. Тогда климат любой местности определялся бы лишь высотой светила, зависящей от широты и времени года. Суммой солнечной радиации называется количество солнечной энергии, поглощаемой поверхностью за определенный отрезок времени (сутки, полугодие или год). Если бы подстилающая поверхность по всей Земле была бы однородной, то южное полушарие из-за особенностей движения Земли по орбите имело бы большую годовую амплитуду приземной температуры воздуха, чем северное. Но из-за преобладания водной поверхности в южном полушарии температуры летом и зимой отличаются меньше, чем в северном. При этом разница между суммами радиации летом и зимой в любом полушарии растет с увеличением широты.

Благодаря неравномерному распределению солнечного тепла, а, следовательно, и давления, на Земле сформировалась целая система постоянных крупных воздушных потоков, соизмеримых по масштабам с большими разделами океанов и континентов. Эту систему называют общей циркуляцией атмосферы. Она обеспечивает воздухо- и влагообмен между материками и океанами, высокими и низкими широтами. Система воздушных течений образована под влиянием многих физических причин: силы Кориолиса (под действием вращения Земли), градиентной силы, силы трения (о подстилающую поверхность). Система усложняется разницей в свойствах суши и воды, особенно в приземном воздушном слое. Нарушают четкую зональность общей циркуляции циклоны и антициклоны, на периферии которых образуются холодные и теплые воздушные течения, благодаря которым воздух циркулирует в меридианальном направлении. Циклоны также развивают движение воздуха по вертикали – благодаря конвекции в атмосферных фронтах.

Влияние рельефа и почвы на климат

также как и почвы могут влиять на Клима, сам климат влияет на почвы. Климат является одним из самых важных факторов как географии почв, так и их образования. А сам климат уже регулируется по большей части космическими причинами. Проявление наиболее общих законов географического расположения почв связано именно с климатом.

Непосредственное влияние, которое оказывает климат на почвы и их географию, проявляется в разнице гидротермических особенностей формирования видов почв. Именно водный и тепловой режимы оказывают основное влияние на интенсивность и характер процессов, которые происходят в почве. Они регулируют процессы выветривания, интенсивности химических реакций, концентрацию почвенного раствора, растворимости газов, и многие другие. Гидротермальные условия влияют на бактерии и их активность, а значит и скорость разложения останков органики, и многое другое, именно поэтому в различных климатических зонах существенно различаются и скорость выветривания, и почвообразование, и многое другое. Климат определяет и зональность, и вертикальную поясность, что является главной закономерностью распространения почв.

Значительное влияние на климат оказывают крупные формы рельефа — горы. Горы задерживают массы воздуха, приходящие из холодных мест, например с севера. В этом случае горные хребты могут являться границей, разделяющей области с различными климатическими условиями.

Так, климатические условия районов, лежащих к северу от Кавказских гор, будут иными, чем южных.

Горные хребты, расположенные перпендикулярно к преобладающим влажным ветрам, создают благоприятные условия для конденсации водяного пара. Ввиду этого на склонах, обращенных в сторону влажных ветров, осадков выпадает больше, чем на противоположных.

Вся защищенная горами Кавказа полоса побережья Черного моря имеет влажную и теплую зиму. В Сочи средняя зимняя температура порядка 7°, в Батуми — порядка 8°. Количество осадков к югу все возрастает, и Батуми, как известно, принадлежит к самым дождливым местностям России. Колхидская низменность — долина Риони, окруженная с трех сторон горными хребтами и открытая с запада морским влажным ветрам, — отличается очень высокой влажностью и высокими температурами. Здесь успешно возделывается чай, бамбук, мандарины, лимоны, рис и другие субтропические растения.

По другую сторону Кавказского хребта, в районе Минеральных Вод, морозы зимой доходят до —30°, в Пятигорске средняя температура января —5°. Даже сравнительно невысокие Уральские горы оказывают влияние на распределение осадков: количество осадков на западном склоне значительно выше, чем на восточном; средняя сумма осадков в Уфе 599 мм, в Челябинске — 366 мм. Расположены они примерно на одной широте.

Большое влияние на распределение осадков оказывают Гималаи. Юго-западный очень теплый и влажный муссон оставляет на южных склонах Гималайских гор такое количество влаги, которое не наблюдается почти нигде на земном шаре. Станция Черрапунджи вошла во все учебники как место с максимальным количеством осадков: в среднем за год здесь выпадает 11 640 мм, из них 10 150 с мая по сентябрь.

С ноября по февраль осадков выпадает всего 130 мм — типичное выражение муссонного климата. На побережье Бенгальского залива, через .которое муссон проникает в северовосточную Индию, количество осадков всего около 200 мм; оно даже приблизительно не достигает такой величины, как в Черрапунджи, где ливни обусловлены поднятием влажных масс воздуха по склонам хребта. В 1861 г. в Черрапунджи выпало 22 900 мм осадков, из них 9300 мм в одном июле; 14 июня 1876 г. выпало 1036 мм за одни сутки! Если бы эта вода не стекала и не испарялась, она дала бы слой более 1 м глубины. Это суточное количество дождя примерно вдвое больше, чем нормальные годовые суммы осадков для Москвы.

По мере возрастания высоты понижение температуры происходит вследствие удаления от основного источника нагревания — земной поверхности — и увеличения потери тепла излучением! ближе к земной поверхности остаются более плотные, влажные и запыленные слои, задерживающие лучеиспускание.

Кордильеры, Гималаи, Каракорум чаще всего превышают 4000 м и находятся в области постоянного мороза. На склоне Эльбруса, на «Приюте девяти» например, средняя температура летом около 0°, на высочайшем пике Коммунизма около —11°, на вершине Джомолунгма в Гималаях около —28°. Зимой там, конечно, еще гораздо холоднее и, главное, господствуют сильные ветры и бури.



biofile.ru


Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта