Проводящая система растений. Корни водных растений
Корни и стебли водных растений
Растения имеют вегетативные и генеративные органы.
Вегетативные: лист, стебель, корень служат для поддержания жизни растения.
Генеративные: цветки, плоды обеспечивают сохранение вида.
Корень — орган прикрепления растения в грунте и орган питания.
Корневая система растения бывает стержневой или мочковатой. Если у растения сильно развит главный корень, значительно превосходящий по длине и толщине все остальные корневые отростки, такая корневая система называется стержневой. Однако большинство растений имеет мочковатую корневую систему: главный корень или совсем не развит или развит крайне слабо и не превосходит остальные корни по длине и толщине. Корень водного растения имеет в подавляющем большинстве случаев нитевидную или цилиндрическую форму.
Корень растения поглощает из грунта необходимые минеральные и органические вещества. Корень всасывает их в виде растворов очень низкой концентрации. Корень, как и другие органы растения, постоянно дышит — поглощает из воды кислород и выделяет углекислый газ. Кислород, растворенный в воде, поступает в корневую систему через грунт, поэтому грунт должен быть достаточно рыхлым.
Корни некоторых растений доходят до самой глубины грунта, других — располагаются в основном в поверхностной части грунта. Некоторые аквариумные растения совсем не имеют корней.
Стебель служит опорой для листьев и одновременно транспортирует питательные вещества от корня к листьям. Стебель также выносит листья растений и цветки к свету: так называемая компенсаторная реакция растений — удлинение стебля или черенков листьев.
По направлению роста стебли подразделяются на прямостоячие, ползучие и восходящие. По форме поперечного разреза: округлые, двух-, трех -, четырех — гранные или сплюснутые. Стебли также бывают заполненными тканью или полыми.
Места прикрепления листьев к стеблю называются узлами, а промежутки между ними — междоузлия.
НА стебле растут почки (ростовые или вегетативные, несущие зачаток нового побега, или цветочные, несущие зачаток цветка), листья, цветки и плоды. Если повредить стебель выше почек, то они образуют новые побеги.
Видоизменение стебля — клубни, корневища и луковицы отличаются от корней наличием побегов и листовых следов. Кроме того, они накапливают и хранят питательные вещества и способны к размножению. Растут они за счет обновления листьев. Листья на данных видоизменениях стебля недоразвиты и имеют вид маленьких чешуек.
www.aqualover.ru
Корни обеспечивают растение водой
Корни обеспечивают растение водой, выполняя всасывающую функцию, это обеспечивает поступление воды из почвы в наземные части растения.
Корневая система
Вода в растение поступает из почвенного раствора через корневую систему. Всасывает воду растение не всей поверхностью корня, а только его корневыми волосками. Количество их громадно и достигает нескольких миллиардов у одного растения.
Корневые волоски недолговечны, и отмершие быстро заменяются новыми, которые образуются ближе к кончику корня. Корневые волоски во много раз увеличивают всасывающую поверхность корня. Остальная часть корня покрыта пробкой и служит для проведения воды и закрепления растения в почве.
Например, у хлебных злаков общая поверхность корней в 130 раз превосходит надземную. Корни злаков углубляются в почву на 1,5—2 м, у люцерны и других растений засушливых мест —значительно глубже.
Корни значительно распространяются и в ширину. Общая длина корней со всеми их разветвлениями измеряется километрами, а у крупных растений, например сосны — десятками километров.
Размеры корневой системы
Размеры корневой системы растений непостоянны и зависят от условий, в которых развивается растение.
В южных районах растения имеют более развитую и проникающую глубже в почву корневую систему по сравнению с северными, где корни прижаты к поверхности почвы. Способность корней к ветвлению в 1000 раз превышает таковую у надземных органов.
Корневая система деревьев прижата к поверхности почвыПоглощение воды непосредственно надземными частями растения — листьями и стеблем — ничтожно, и не может удовлетворить потребности большинства растений в воде.
Водные растения, не покрытые кутикулой и пробкой, поглощают воду и минеральные вещества всей поверхностью.
Корневое давление
Всосанная вода передвигается по корню вначале перпендикулярно длине корня, по направлению к центральному его цилиндру, где расположены сосуды. Этот короткий путь воды идет по живым клеткам корня. Передвижение ее в этом направлении объясняется разницей между величинами сосущей силы клеток.
По направлению от периферии корня к его центральному цилиндру сосущая сила клеток возрастать вследствие чего вода доходит до центрального цилиндра корня и затем по сосудам поднимается в надземные органы.
Сила с которой корень нагнетает воду в надземные органы, называется корневым давлением.
Корневое давление можно наблюдать, срезав стебель хорошо увлажненного растения. Через несколько минут с поверхности среза выделяется сок, называемый пасокой. Это явление называется плачем растения.
Корневое давление можно измерить, надев на конец срезанного стебля резиновую трубку и соединив ее с манометром. Показатель корневого давления неодинакова у разных растений: у травянистых растений — 1—3 атм, у древесных обычно выше.
Гуттация
Корневое давление можно наблюдать, не повреждая растение, во влажной атмосфере. В этом случае нет испарения воды с поверхности листьев, (подробнее: Транспирация у растений), вода выдавливается через особые отверстия (гидатоды) в виде капель и скапливается на кончиках листьев. Такое явление называется гуттацией и тоже доказывает наличие корневого давления.
Корневое давление играет важную роль в поднятии воды по растению в весеннее время до распускания листьев, а также в ночные часы, когда ликвидируется водный дефицит, создающийся в течение дня. Корневое давление называют еще нижним концевым двигателем водного тока.
Влияние внешних условий на всасывающую деятельность корней
Скорость поступления воды в корни растения зависит от следующих показателей:
Температура почвы
Приведем такой пример: если обложить горшок с растением снегом или льдом, то через некоторое время растение завянет.
Это объясняется тем, что скорость поступления воды в растение с понижением температуры замедляется, а испарение наземных органов растения, которые находятся при другой, более высокой, чем корни, температуре, остается довольно высоким.
Задержка всасывания воды с понижением температуры почвы объясняется повышением вязкости протоплазмы во всасывающих клетках корня.
При резком понижении температуры почвы наблюдается увядание растений, приводящее к нарушению многих физиологических процессов: закрываются устьица, уменьшаются испарение воды и фотосинтез, задерживаются поступление минеральных веществ (главным образом азота) и переработка поступивших в клетку веществ.
У озимых злаков вода в корни поступает почти без задержки, поэтому по сравнению с другими растениями они могут хороню расти ранней весной и осенью.
Наличие кислорода
Наличие кислорода в почве также играет большую роль в поступлении воды в растение. Протоплазма клеток корня активно продвигает воду только при наличии энергии, выделяемой в процессе дыхания клеток. При недостатке кислорода в плохо аэрируемых почвах замедляется дыхание, тормозится деление клеток образовательной ткани, что задерживает рост корня.
Наличие кислорода в почве — обеспечивает поступлении воды в растениеВ результате вода в растение поступает очень медленно, в клетках нарушается обмен веществ: накапливаются спирты, углекислота и органические кислоты, изменяющие осмотические свойства протоплазмы. Такое явление может наблюдаться при плохой обработке почвы, ее заболачивании, а также при вымокании растений весной и осенью в низких местах, залитых водой.
Концентрация почвенного раствора
Поступление воды в растение также зависит от концентрации почвенного раствора. Вода начнет поступать в растение лишь в том случае, если концентрация клеточного сока корня будет больше концентрации почвенного раствора.
В противном случае растения не только не могут взять воду из почвы, но и сам почвенный раствор будет высасывать ее из клеток. На соленных почвах с высокой концентрацией почвенного раствора развивается особая галофитная растительность, приспособленная к высокому содержанию солей в почве.
Почва должна быть структурной, чтобы обеспечить нормальный водный, воздушный и температурный режим растений. Неблагоприятные условия температуры, недостаток кислорода, высокая концентрация почвенного раствора создают физиологическую сухость почвы. В таких условиях корни обеспечивают растение водой замедленно. Но это понятие относительно: имеются растения, которые могут использовать воду и этих почв.
libtime.ru
Съедобные корни и клубни наземных, водных и прибрежных растений
Корни и клубни съедобных дикорастущих растений бесценный источник пищи для терпящих бедствие или находящихся в экстремальной ситуации. В них много питательных веществ, особенно крахмала. Все корни и клубни следует тщательно готовить.
Наибольшее содержание крахмала в корнях и клуюнях приходится на период от осени до весны. Весной часть крахмала превращается в сахар, чтобы обеспечивать новый рост. Некоторые съедобные корни и клубни могут иметь толщину до нескольких сантиметров и длину более метра.
Клубни представляют собой утолщенные луковицеобразные корни — крупный клубень может обеспечить терпящего бедствие довольно длительный период. Многие корни и клубни особенно вкусны в жареном виде. Варите их, пока они не начнут становиться мягкими, а затем обжарьте на горячих камнях в углях костра. Некоторые корни и клубни, включая сыть длинную и одуванчик, являются хорошей заменой кофе, если их обжарить и растолочь или размолоть. Другие, например белокрыльник болотный, можно толочь или молоть, чтобы использовать как муку.
Корень окопника лекарственного особенно ценен. В нем так много крахмала, что после кипячения раствор становится как гипс, что делает его пригодным для изготовления шин при переломах конечностей. Все корнеплоды лучше готовить перед едой, так как некоторые в сыром виде опасны. Большинство корней следует готовить, чтобы они стали достаточно мягкими и их можно было есть. Очистите корнеплод, промойте в чистой воде и варите, пока он не станет мягким. Некоторые похожие на картофель клубни содержат основную часть своих витаминов и минералов около поверхности, поэтому не следует снимать с них шкурку. Корни и клубни будут готовиться быстрее, если предварительно их нарезать кубиками. Острой палочкой попробуйте готовность корнеплодов, если она легко втыкается, то они готовы.
Горец, гречишка.
Имеет высоту в среднем 30-60 см., узкие треугольные листья и небольшой колос розовых или белых цветов. Растет в травянистых и лесистых местах, забирается далеко на север. Корни вымочите, чтобы избавиться от горечи, затем жарьте.
Клейтония клубневая.
Имеет высоту в среднем 15-30 см., пару овальных листьев на длинных ножнах посередине стебля и небольшие белые или розовые цветы. Растет но лугах, каменистых и песчаных местах. Острой палкой выкопайте клубни, очистите их и сварите. Молодые листья съедобны, содержат витамины А и С.
Лапчатка гусиная.
Небольшое ползучее растение с серебристо-белой нижней поверхностью сегментированных листьев и одиночными (не в соцветиях) пятилепестковыми цветами желтых тонов. Растет во влажных местах. Мясистые корни съедобны, но лучше их готовить. Настой из листьев применяйте внутрь при проблемах с пищеварением.
Солодка, лакричник.
Представляет собой ветвящееся растение до 30-60 см. высотой, с маленькими овальными листьями в супротивных парах и зеленовато-кремовыми цветами. Растет в травянистых, песчаных, поросших кустарником местах. Корень в вареном виде напоминает по вкусу морковь.
Пастернак дикий.
Это колючее растение в среднем имеет высоту 1 метра, листья зазубренные, плотные желтые головки из мелких цветов. Растет на пустошах и травянистых местах. Корни едят и сырыми, и вареными.
Окопник лекарственный (аптечный).
Покрытое волосами грубое растение высотой до 1 метра, с заостренными листьями, сужающимися к стеблю, и гроздьями кремовых или розовато-лиловатых цветов. Растет в канавах, рвах и влажных местах. Корни едят сырыми или вареными. Другие части имеют медицинское применение.
Козлобородник.
Достигает в среднем 60-90 см., имеет длинные, похожие на траву листья, плавно примыкающие к стеблю, и крупные пурпурные одиночные цветы, похожие на цветы одуванчика. Растет на сухих пустошах. Клубнеобразный корень и молодые листья едят в вареном виде.
Мытник шерстистый.
Представляет собой покрытое волосами стелющееся растение с розоватыми цветами и желтым корнем, который едят сырым или вареным. Широко распространен в северной американской тундре. Почти все другие виды мытников ядовиты.
Птицемлечник зонтичный.
Вырастает в среднем до 10-30 см., похожие но траву листья имеют белую главную жилку и идут от корня, цветы белые, с шестью лепестками, на лепестках зеленые полоски. Растет в травянистой местности. Корень опасен в сыром виде, его необходимо готовить. Не ешьте другие части растения.
Лук дикий.
Встречается почти везде, его легко узнать по характерному запаху. Длинные, похожие на траву листья выходят от самого основания растения. На верхушке стебля — головка из шестилепестковых розовых, багрянистых или белых цветов. Съедобная луковица может находиться очень глубоко.
Аронник пятнистый.
Вырастает до 15-40 см., имеет темно-зеленые стреловидные, иногда с темными пятнами, листья и пурпурный пальцевидный орган цветения, заключенный в бледный листовидный «капюшон», из которого появляются красные ягоды. Растет в затененных и лесистых местах в Евразии. Корень опасен в сыром виде, его необходимо готовить. Не ешьте другие части.
Кабаний арахис.
Встречается в сырых местах Северной Америки. Вьющееся растение с тонким стеблем, светло-зелеными овальными листьями и цветами от белого до лилового тонов. Извлеките каждое семя из коричневой семенной коробочки (подземной) и варите.
Американский земляной орех.
Небольшое вьющееся растение с овальными заостренными светло-зелеными листочками и цветами от красно-коричневого до коричневатого тонов. Растет в сырых, обычно лесистых местах в Северной Америке. Мелкие клубни чистите, а затем жарьте или варите.
Земляная груша, топинамбур.
Напоминает подсолнечник, это очень высокое, покрытое волосками растение, с длинными грубыми овальными листьями и крупными желтыми дисковидными цветами. Широко распространено во всем мире. Приготовленные клубни исключительно вкусны. Не очищайте их, чтобы не терять пищевую ценность продукта.
Белокрыльник болотный.
Имеет небольшие размеры, сердцевидные листья с длинными ножками и похожий на штырь орган цветения, окруженный листьевидным капюшоном, бледным изнутри, из которого появляются красные ягоды. Растет всегда у воды. Корни опасны, их необходимо готовить. Не ешьте другие части.
Стрелолист.
Является водным растением, в среднем 30-90 см. высотой. Листья крупные, их форма может быть от узкой до широкой стреловидной, а под водой иногда полосчатой. Цветы имеют три округлых лепестка. Всегда растет у пресной воды. Клубни съедобны в сыром виде, но приготовленные гораздо вкуснее.
Водный орех.
Является водным растением с ромбовидными плавающими и разветвляющимися подводными листьями. Широки распространен в пресных водах Евразии. Серые твердые семена диаметром 2,5 см, с рожками, съедобны в сыром и жареном виде.
По материалам книги «Полное руководство по выживанию в экстремальных ситуациях, в дикой природе, на суше и на море». Джон Уайзман.
Другие статьи схожей тематики :
- Съедобные древесные и грунтовые грибы, внешний вид, время и место произрастания, способы приготовления, пищевая ценность грибов.
- Съедобные дикорастущие растения и части деревьев при выживании в аварийных и экстремальных ситуациях.
- Съедобные орехи и семена некоторых дикорастущих растений, их приготовление и употребление в пищу при выживании в аварийной ситуации.
- Употребление в пищу внутреннего слоя коры деревья, смолы и камеди, хвойный чай, березовый и кленовый сироп.
- Шампиньоны фаршированные колбасой, луком и чесноком, и тушеные в сковороде, простой походный рецепт горячей закуски.
- Рецепт приготовления кокота или жюльена из шампиньонов с луком, сыром и соусом Бешамель, на сковородке в полевых походных условиях.
- Съедобные дикорастущие растения которые можно собирать в сентябре, октябре, ноябре и декабре, приготовление для употребления в пищу и пищевые свойства.
survival.com.ua
Проводящая система растений
Проводящая система растений включает в себя такие понятия, как поступление, движение воды в растениях и испарение ее.
Вода необходима растениямПроводящая система растений
Передвигается вода в растениях по клеткам коровой паренхимы до центрального цилиндра корня, затем по проводящей системе до листовой паренхимы и, наконец, по клеткам листовой паренхимы. На первом участке пути вода передвигается осмотически благодаря повышению сосущей силы клеток корня.
Движение воды от корневого волоска в сторону центральных сосудовЭтот отрезок пути очень небольшой (доли миллиметра), но передвижение воды по этому участку очень затруднено, так как воде приходится преодолевать сопротивление слоев живой протоплазмы. Это сопротивление примерно равно 1 атм на 1 мм пути, поэтому передвижение воды по живым клеткам на более значительные расстояния не обеспечивало бы потребности растения в воде.
Действительно, растения, у которых не развита проводящая система, например мхи, (подробнее: Как образуется болото) имеют незначительные размеры и приспособлены к жизни только во влажных условиях. У наземных растений в процессе эволюции образовалась проводящая ткань, которая устанавливает сообщение между всасывающими воду корнями и испаряющими воду листьями.
Проводящая воду ткань
Проводящая воду ткань состоит из сосудов, или трахей, и трахеидов; она начинается в центральном цилиндре корня, проходит через весь корень и стебель и заканчивается в виде тончайших разветвлений — жилок, пронизывающих всю листовую паренхиму.
Сосуды представляют собой мертвые трубки, образовавшиеся из живых клеток. В сосудах сохраняются поперечные перегородки на разном расстоянии (от нескольких миллиметров до метра в зависимости от вида растения) одна от другой.
Исчезновение перегородок даже на небольшом расстоянии в тысячи раз ускоряет передвижение воды. Трахеиды это длинные мертвые клетки с заостренными концами. При образовании сосудов и трахеид происходит утолщение и одревеснение их оболочек, вследствие чего они не сдавливаются под давлением окружающих их живых паренхимных клеток.
Движение воды в древесных растенияхОдревеснение, однако, никогда не бывает сплошным: на стенке сосудов остаются тонкие места — поры, по которым вода может перемещаться не только вверх по сосудам, но и в радиальном направлении.
Подъем воды по сосудам
Подъем воды по сосудам можно доказать следующим опытом. Если у срезанной и поставленной в воду ветки снять кольцо коры выше уровня воды, листья ее не завянут, так как сосуды расположены в древесине.
Движение воды по сосудам чаще всего направлено снизу вверх и называется поэтому восходящим током.
Восходящий токПоследний отрезок пути водного тока по листовой паренхиме идет по живым клеткам. Вода передвигается осмотическим путем по клеткам мезофилла листа до последних клеток, граничащих с межклеточниками. Этот отрезок пути, так же как и первый, очень короткий.
Если срезанную ветку растения герметически закрепить в стеклянной трубке, заполненной водой, и нижний конец ее опустить в сосуд со ртутью, то при испарении веткой воды ртуть в трубке будет подниматься.
Из этого опыта ясно, что передвижение воды по растению обусловлено главным образом транспирацией, (подробнее: Транспирация у растений), а не только корневым давлением.
При испарении воды с поверхности листьев в клетках возникает сосущая сила. Величина ее тем больше, чем меньше воды остается в клетках листа. Эта возникающая сосущая сила поддерживает постоянное передвижение воды в растении.
Транспорт веществ в растенияхСилы, приводящие воду в движение
Таким образом, силы, приводящие воду в движение, находятся по концам проводящей системы: нагнетающий воду корень, работа которого получила название нижнего концевого двигателя, и сила присасывания воды листьями — верхний концевой двигатель.
Оба двигателя действуют в одном направлении и могут заменять и дополнять друг друга. Во время сильной инсоляции летом и при, засухе водоснабжение растения идет за счет присасывающего действия транспирации.
Корневое давление
Когда же почва богата водой, а воздух водяными парами, подъем воды обеспечивается силой корневого давления, (подробнее: Корни обеспечивают растение водой). Следовательно, в зависимости от условий внешней среды главная роль принадлежит то одному, то другому концевому двигателю.
Водные нити не рвутся под влиянием своей тяжести, несмотря на то, что при сильной транспирации они находятся в состоянии натяжения. Это объясняется силой сцепления молекул воды, достигающей 300—350 атм, а так как в сосудах нет воздуха, то целостность водного тока не прерывается.
Скорость водного тока
Скорость водного тока зависит от строения проводящих воду элементов. Вода быстрее передвигается по сосудам, причем скорость движения ее зависит от диаметра сосудов: чем он меньше, тем медленнее будет передвигаться вода.
Движение воды в растениях происходит благодаря работе двух концевых двигателей, верхнего и нижнего, и сил сцепления, обеспечивающих целостность водных нитей.
libtime.ru
Систематика и ареалы происхождения водных растений. Вариететы
В соответствии с иерархией растительного мира основная единица аквариумных растений — вид. Виды объединяются в рода, рода — в семейства, далее идут порядок, класс, отдел. Сообщество отделов составляет Царство Растений.
Название растения чаще всего и есть его вид.Внешне виды растений отличаются друг от друга по форме и размеру листьев, стеблей, корней и другим признакам (например, цвету, количеству листьев, стеблей и т.д.).Однако определить вид растения не всегда может быть просто. Водные растения одного вида в аквариумах могут иметь достаточно разные признаки, в зависимости от ареала их происхождения и условий содержания в биотопе.Разновидности одного вида растения называют еще вариететами. Для точного определения вида растения по его вариетете необходимо учитывать условия природных ландшафтов, в которых этот вид произрастает у себя на родине.
В природе биотопы имеют постоянные и изменяющиеся свойства. К постоянным относятся: состав грунта, воды, ее гидрохимические показатели; к изменяющимся: температура, давление (высота водяного столба), прозрачность, скорость течения (у нестоящих вод). У каждого водоема есть свои особенности, которые влияют на его растительность и формируют облик вариетете. Водные растения в глубоких и непрозрачных водах имеют коричневый и красный цвета с зеленоватыми оттенками. Водоемы с прозрачной и быстро текущей водой характеризуются зелеными растениями. Водные растения одного и того же вида (вариетете) в зависимости от условий произрастания могут иметь на листьях пятна, полосы и другие отличительные элементы.
Среди основных видов биотопов, воспроизводимых в аквариумистике, выделяют следующие тропические уголки природы: бассейн Амазонки, различные биотопы Африки, биотопы Южной и Центральной Америки, Индо-Малайская географическая зона (куда часто включают и Таиланд), Индию и Шри-Ланку, реки Южного Китая.
В водоемах умеренного климата вода зимой падает ниже 10 градусов или замерзает. Водные растения приспосабливаются к таким природным явлениям разными способами: становятся однолетками, размножаются преимущественно или только вегетативно, оставляют на зиму только семена, оставляют на зиму только корневища или специальные «зимующие» отростки.
www.aqualover.ru
Естественный биологический процесс растений
За редким исключением, растения не потребляют другие организмы для получения энергии и основных элементов, но они должны жить, расти и размножаться. Вместо потребления организмов, они используют процессы фотосинтеза для получения энергии, и поглощать жизненно важные элементы непосредственно из окружающей среды. Этот упрощенный образ жизни позволил растениям процветать и размножаться во многих местах обитания, становясь основой для поддержки более сложных организмов в пищевой цепи. Растения производители, а не потребители, они производят биологический материал, а не потребляют его. Сами растения поедаются травоядными животными, которые в свою очередь потребляются хищными животными. Очевидно, что растения имеют важное место в природе, как поставщик источника питания, без них, разнообразные животные не выживут.
 |
На рисунке: Кислород произведенного в процессе фотосинтеза хорошо заметен на листе этого Echinodorus. Кислород является побочным продуктом и выделяется обратно в воду, где используется другими организмами. |
Растения произрастающие на земле, прежде ближайшие родственик подводных и водных растений. Водные растения высоко адаптированы к подводной окружающей среде, многие их физические атрибуты могут быть прослежены до их наземных потомков. Другие атрибуты были потеряны в ходе эволюции, такие как тонкие еле заметные волоски, которыми покрыты листья, используются для захвата влаги, или жесткие, сильные стебли для поддержки листьев, они не нужны под водой. Наоборот, водные условия, у растений сформировали определенные атрибуты менее заметными, чтобы помочь подводному выживанию. Многие из этих свойств, основаны на производстве химических веществ, поддержание этих условий зависит от грунта, откуда растения могут брать питательные вещества, а химические вещества, используются для защиты от поедания животными и конкуренции со стороны других растений. Физические изменения, могут также быть замечены в развитии сложной структуры листа, чтобы максимизировать количество света, полученного растениями, позволяя им остаться в живых, в сложных условиях под водой.
На фото:Без деревьев и другой растительности в бассейне этой реки, было бы очень мало жизни под поверхностью воды. Растения служат основой для самых сложных экосистем.
Глядя на биологическую структуру водных растений, помогает нам понять, почему определенные условия нужны в аквариуме, если мы хотим сохранить водные растения жизнедеятельными. Большее понимание функций водных растений также поможет выявить причины и решения проблем, возникающих при содержании растений в аквариуме.
Фотосинтез
Уникальная функция, которой растения обладают, это способность получить энергию из солнечного света, углекислого газа, и воды, используя процесс фотосинтеза. Фотосинтетические клетки в пределах листьев, и тканей стебля содержат пигменты, которые удерживают энергию света, чтобы разложить молекулярное соединение воды, в водород и кислород. Водород связывается сначала с углекислым газом, а затем с кислородом, и формируют глюкозу, которая является сахаром, основой и важным энергоисточником. Немного кислорода от этого процесса выпускается назад в воду, где он или будет израсходован бактериями и животными, или выпущен в атмосферу с поверхности воды.
Глюкоза производится из фотосинтеза, и является водорастворимой, и при хранении в больших количествах, она абсорбирует воду, и увеличивает клетки, которые содержат ее. Очевидно, что это - нежелательно для растений, таким образом, глюкоза быстро преобразуется в нерастворимый состав крахмала и транспортируется в различные части растения для хранения, в большинстве случаев в верхнюю область корня. Некоторые растения могут разместить огромное количество крахмала, в специально разработанной структуре корня. Один из самых прекрасных примеров – банановое дерево, растения (Nymphoides aquatica), который производит многочисленные плоды, которые хранят крахмал и другие питательные вещества. Многие растения накапливают крахмал в клубнях, корневищах, и продолговатых луковицах. Крахмал может быть легко преобразован назад в глюкозу, и транспортирован в окружение растения, при необходимости.
Факторы, влияющие на фотосинтез
Растения не имеет полного контроля над скоростью фотосинтеза, который происходит в их клетках, ряд факторов окружающей среды отвечают за его производство в клетках, и это всегда фактор в мере питания, который ограничивает скорость фотосинтеза. Цель в акварюмиста, чтобы удалить большинство ограничений на фотосинтез, для получения оптимального уровня. Более высокие темпы фотосинтеза будут способствовать более быстрому росту, воспроизводству и улучшению здоровья растений. Хотя свет и является наиболее очевидным экологическим фактором, но температура, уровень углекислого газа, и наличие питательных веществ также влияет на скорость фотосинтеза.
Свет
Растения фотосинтезирует, когда необходимое количество света, становится доступным, чтобы улавливаться фотосинтетическими клетками. Ночью, растения останавливают фотосинтез, и опять начнают при дневном свете. Интенсивность и продолжительность светового периода - факторы, которые затрагивают уровень фотосинтеза. В природе большинство тропических растений испытывает приблизительно 12 часов солнечного света в сутки. В течение дня изменяется интенсивность света. В зависимости от места растения и затенения, освещение является самым сильным в открытых областях, во время полудня. В аквариуме та же самая продолжительность светового периода должна соблюдаться, в большинстве случаев, источник яркого света предпочтителен. Если свет будет оставлен в течение более длинного периода, то фотосинтетический период также увеличится. Это может привести к существенным проблемам, возможно, что растения, черезмерно фотосинтезируют, и могут истощиться.
Скорость фотосинтеза, прямо пропорционально интенсивности света, улавливаемого растениями, пока уровень света не достигнет точки насыщения. Медленно ростущие растения, которые живут в природе, в затененых областях, могут испытать сложности в условиях яркого света. Эти растения, будут ассимилировать питательные вещества и углекислый газ при более низком уровне, таким образом, увеличение фотосинтеза, стимулируемого ярким светом, может вызвать дефицит питательных веществ в окружении растения, даже когда большое количество питательных веществ доступно в окружающей среде.
Температура
Тепло воздействует на все биологические процессы в организме, обеспечивая изменение в температуре в пределах допуска организма, увеличение температуры вызывает увеличение метаболизма. В растених, увеличение на 10°C, удвоит уровень фотосинтеза, предполагая, что все другие факторы благоприятны. Однако, если окружающая среда станет слишком теплой, то растения просто начнет умирать, и фотосинтез остановится. Увеличение температурных аффектов воздействует не только на фотосинтез, но и целиком на метаболизм растения, таким образом, это также увеличивает требования растений к питательным веществам, углекислого газа, и других элементов. Поэтому, простое увеличение температуры аквариума, чтобы помочь растениям в фотосинтезе, с целью стимулирования роста, вряд ли будет эфективным. Если в аквариуме поддерживается температура, аналогичная температуре в биотопе растения, то нехватка темпа роста, или потребность увеличить его, может быть эффективнее, путем изменения других факторов.
Двуокись углерода
Растения поглощают углекислый газ из окружающей воды и грунта. Если углекислый газ не доступен в достаточном количестве, многие растения имеют способы получения углеродсодержащих соединений и создания собственного источника углекислого газа. Это происходит больше в жесткой воде, растения, включая разновидности Vallisneria и Egeria,которые используют более низкие уровни углекислого газа в природе. В жесткой воде, углекислый газ, более вероятно, связываются с минералами, создавая карбонаты. Многие растения используют эти карбонаты, и окисляют их, позволяя углероду стать углекислым газом.
Растения, которые имеют листья над поверхностью воды, имеют методы использования углекислого газа из атмосферного воздуха, где его концентрация намного выше. Плавающие растения имеют постоянный доступ к воздуху, поэтому, гораздо проще для них, это получение углекислого газа из окружающего воздуха через листья, так же, как у наземных растений. Некоторые стебли растений выпускают ростки и листья над поверхностью воды. Воздух, втянутый к центру стебля, используется и чтобы получить углекислый газ и насытить области корня кислородом.
В большинстве естественных ситуаций это - нехватка углекислого газа, который ограничивает фотосинтез и предотвращает устойчивый рост водных растений. В аквариуме аквариумист, имеет больше контроля над уровнями углекислого газа, и может достигнуть постоянного высокого уровня при использовании углекислых удобрений.
Доступность питательных веществ
Фотосинтетических пигменты - как правило, хлорофилл - производятся в клетках растений, чтобы выработать его, необходимы питательные вещества, в том числе магний, калий, железо и азота. Эти питательные вещества и другие, косвенно имеют жизненно важное значение для производства и постоянного использования фотосинтетических пигментов и клеток, содержащих их. Отсутствие любого из этих питательных веществ, часто можно рассматривать как отмирание или изменение цвета листьев, поскольку это влияет на производство пигмента хлорофилла.
Фотосинтез и цвет листа
Цвет объекта, который мы видим, зависит от пигментов, которые отражают определенной длины волны света соответствующего спектра. Зеленый пигмент будет поглощать большую часть светового спектра за исключением зеленых областей, которые отражаются, заставляя объект казаться зелеными. Зеленый фотосинтетический пигмент в большинстве растений, это хлорофилл и содержится в структурах, названных хлоропластами в пределах клеток растений. Хлорофилл производится в необходимых количествах в частях растений, которые получают больше света - главным образом в листьях. Корни растения, не получают света ниже уровня грунта, они не содержат хлорофилл и следовательно, не кажется зеленым.
На фото:У этих тропических лилий (Nymphaea) листья растут выше поверхности воды, чтобы легко получать углекислый газ и солнечный свет. Они также предоставляют укрытие другим гидробионтам.
Как мы рассматривали ранее, растения имеют очень мало возможностей над контролем над интенсивностью фотосинтеза, в пределах их собственных клеток и просто фотосинтезу на максимально возможной скорости, в зависимости от условий окружающей среды. В условиях яркого освещения, растение может получить больше света, чем нужно, для производства достаточного количества глюкозы. Если это происходит непрерывно в биотопе растения, это может развить другой метод фотосинтезирования при более низком уровне. Это часто связанно с использованием различных фотосинтетических пигментов, которые могут быть менее эффективным при разложении воды для фотосинтеза. Эти вторичные пигменты называют каротиноидами, и изменяются в цвете от бледно-желтого до темно-красного. В зависимости от условий освещения, обычно испытываемых растениями, листья изменятся в цвете и могут появиться в различные оттенки зеленые, коричневые, оранжевые, или красные. Некоторые растения wilfaivvays, сохраняют тот же самый цвет, в то время как другие могут быть в состоянии изменить свой цвет в зависимости от условий освещения. В аквариуме, глядя на цвет листа растения, может помочь установить, какой интенсивности свет, требуется растениям. Растение, у которого произрастают красноватые листья, может быть адаптированно к условиям яркого света в природе, и будет нуждаться в тех же самых условиях в аквариуме, чтобы фотосинтезировать должным образом. Иногда, у красных растений, сначала вырастают зеленые листья, которые позже меняются на красный. Если они прекращают краснеть, или возвращаются назад к зеленому, это может указать, что интенсивность света в аквариуме не достаточно высока. Либо, в очень ярких условиях, зеленые, растения, могут начать производить красные листья, но это не следует воспринимать как свидетельство того, что свет слишком яркий.
 |
На рисунке: Это растение Saururus cernuus, имеет листья над водой, откуда они могут абсорбировать углекислый газ непосредственно из воздуха, подводные листья больше и более тонкие, чем воздушные. |
Некоторые растения, особенно вида cryptocoryne группы, производят коричневые листья. Эти растения, часто произрастают в небольших протоках, с нависающей над водой растительностью, и возможно, развивается использование фотосинтетических пигментов, которые более эффективны, при использовании зеленых областей светового спектра. Они растут обильнее, в окружающей среде, затененной другими растениями. Поэтому, растения с коричневыми листьями, успешно произрастают в засаженных областях аквариума. Во многих случаях, зеленые листья cryptocorynes разовьются в зеленые листья, когда содержатся в ярко освещенной области аквариума. Эти изменения цвета, происходит из-за изменения в световом спектре, отличительным от биотопа растения. Зеленый фотосинтетический пигмент, такой как хлорофилл, может стать более полезным для растения, чем предыдущие фотосинтетические пигменты.
На фото: У Alternanthera reineckii (с лева) есть отличительный красно-коричневый цвет листа, красный фотосинтетический пигмент менее эффективен при использовании энергии света, знак того что эти растения, требует сильного освещения.Echinodorus «Рубин» (в низу), производит большие, коричневатые листья и может быть в состоянии использовать зеленый свет более эффективно, чем другие растения. Это к особенно полезно в затененых областях.Лист Echinodorus (с права), с пятнами зеленого и красного цвета, это указывает, что есть два, отдельных фотосинтетических пигмента. В ярком свете менее эффективный красный пигмент помогает уменьшить уровень фотосинтеза, в то время как при слабом освещении, зеленый пигмент увеличит эффективность фотосинтеза.
Дыхание и уровень кислорода
Процесс дыхания происходит во всех сложных организмах, и имеет место во всех растительных клетках. Дыхание помогает расщепить нитриенты и выпускает энергию в клетки. Во время процесса потребляется кислород, и углекислый газ выпускается как побочный продукт. Химическое уравнение процесса дыхания – это обратная копия фотосинтеза, за исключением того, что не вовлечена энергия солнечного света. В отличие от фотосинтеза, дыхание - непрерывный процесс, который не останавливается ночью. Таким образом, фотосинтез хранит энергия, тогда как дыхание выпускает энергию.
Важно знать о дыхании растения, потому что в большой степени растения в аквариуме, имеет существенный эффект на кислородных уровнях в пределах резервуара. В любой суточный период, растения выпускают больше кислорода через фотосинтез, чем они израсходовали его, во время дыхания. Это - одна причина, почему многие быстрорастущие или быстро фотосинтезирующие растения, необходимы, поскольку важно насыщение кислородом из растений, водоемов и аквариумов. Однако, так же как растения - рыбы и бактерии также непрерывно потребляют кислород при дыхании. Фактически, бактерии - крупнейшие потребители кислорода в аквариуме. В темноте, в большой степени, растения в аквариуме могут быстро израсходовать кислород, но пока кислород не на таком низком уровне, при котором рыбы начинают переносить кислородное голодание от его дефицита. Эта проблема вообще ограничена в большой степени растениями аквариума, с небольшой аэрацией или движением воды, и может быть компенсирована, увеличивая оксигенацию во время периодов темноты.
Незначительная аэрация воды, или сильное поверхностное течение, обеспеченное насосами и фильтрами, снабжает аквариум достаточным количеством кислорода, чтобы в аквариуме не допустить его дифицит. Растения не предпочитают высокий кислородный уровень в аквариуме, потому что он уменьшает их способность получить нитриенты. Это означает, что постоянная аэрация не благоприятна в растительных аквариумах, и должна использоваться только ночью, когда может быть дефицит кислорода. Цель состоит в том, чтобы уравновесить потребности растений и рыбы в растительном аквариуме.
Анатомия растений
Хотя некоторые растения имеют центральный стебель, но растения, такие как мхи и папоротники не производят цветов, анатомию большинства растений можно разделить на четыре основные зоны, корни, стебель, листья, цветы. Все эти части играют жизненно важную роль основных функций растений, в том числе рост, размножение, питательные сбор, и хранения.
 |
На рисунке: Тонкие, "волосоподобные" тянущиеся корни, этого плавающего растения, имеют большую площадь поверхности, чем большинство корней, и делает их идеалом для того, чтобы получить большое количество необходимых питательных веществ из окружающей воды. |
Типы корня: Корни растений имееют три основные функции, это удержание растений в грунте, сбор питательных веществ, и хранение питательных веществ. В большинстве случаев, корни не содержат зеленый хлорофилл и обычно испытывают недостаток в пигментах, и имеют белый цвет. У корней наземного растения есть много тонких волосков для того, чтобы удерживать влажность, но их нет у водных растений, хотя они могут произрастать на заболоченной почве. Корни большинства водных растений - комбинация многих центральных корней, до 1.5 мм, в диаметре. В пределах корней есть много васкулярных систем, которые транспортируют воду, питательные вещества, и газы от корня к остальной части растения. Кислород, поглощенный листьями, или произведенный в результате фотосинтеза, и с готовностью транспортируется вниз к корням, и выпущен в субстрат. Это препятствует повреждению корней, застаиванию в грунте и окислению воды.
Большие растения, такие как Echinodorus, производит много длинных корней, чтобы обеспечить хорошее укоренение и расширение питательной области. Эти длинные корни могут быстро прорасти в грунте аквариума, который относительно ограничен в размере по сравнению с природной средой. В аквариуме тримминг корней, является методом борьбы с разрастанием растений, такими как Echinodorus. Без большого корневища растение не будет достигать своего потенциального размера и останется удобным, маленьким и компактным.
На картинке: Большие растения, производят длинные и более густые корни, для лучшего укоренения и запасания питательных веществ.Нет необходимости в укоренении у плавающих растений, они производят много разветвленных, прекрасных корней, которые помогают абсорбировать питательные вещества.В некоторых корнях, верхняя часть, содержит большое количество питательных веществ, в специальных запасающих органах.Многие растения, растут из луковиц или клубней, которые содержат большие резервы питательных веществ.Некоторые водные растения, такие как папоротники и разновидности Anubias, развивают корни, которые способны укореняться на камнях или древесине.
Маленькие растения из мелких или болотистых областей, имеют более короткие и более тонкие корни. В их природных средах грунт является часто очень мелким и присутствует небольшая циркуляция воды, таким образом, растения не нуждаются, в длинных корнях. Корни тоньше, потому и васкулярная система гораздо меньше, в более коротких корнях, берущиеся из воды, питательные вещества и газы, имеют в итоге меньшее расстояние для доставки, потому что в мелких субстратах намного больше кислорода.
Некоторые корни приспособлены, чтобы расти вне грунта, и могут укореняться на древесине, камнях, и других твердых объектах. Это дает растениям преимущество, потому что они могут вырасти в местах, где другие растения, не могут укореняться. Microsorium, Anubias, и Bolbitis они предпочитают расти на твердых объектах выше грунта. Корни этих растений, разрастаются горизонтально и вертикально, так как они "прощупывают" подходящие места, чтобы укорениться.
Ниспадающие корни, выпускаемые плавающими, растениями ниже поверхности воды, функционируют, чтобы абсорбировать питательные вещества из воды. Эти корни являются длинными, тонкими, и перистыми по внешности.
Так как они не должны транспортировать газы, их капилярные системы очень просты, и потому что им нет нужды укореняться в почве, они тонкие как волоски. У этих многочисленных, похожих на волосы корней, но есть большой, полный контакт с окружающей водой, способные плавать растения, принимают питательные вещества из воды более быстро, чем другие растения.
Функция стеблей: Стебли есть у большинства водных растений, и выполняет две основные функции, это поддержка листьев и транспортировка питательных веществ от корня. Функции стебля помогают, обеспечивать газом или заполнять воздухом клетки, которые обеспечивают плавучесть и помогают держать растения вертикально. Так как окружающая вода поддерживает растения, стебли водных растений намного более тонкие и более гибкие, чем чтебли земных растений. Гибкие стебли, позволяют растениям перемещаться с потоками воды, вместо того, чтобы пытаться противостоять этим потокам, рискуя получить ущерб.
 |
На рисунке: Это сечение типичного стебля растения (Ammannia gracilis)ясно показывает внутреннюю структуру. Здесь есть, заполненные воздухом клетки, обеспечивают плавучесть и поддержку и сосудистых клеток для транспортировки питательных веществ. |
Как и корни, стебли содержат сосудистые системы, для того, чтобы транспортировать питательные вещества, воду, и газы из окружения растений. Область стебля, это основа растения и может значительно изменяться по размеру, между различным видами. Стебель растения, имеет длину вдоль всей области выше грунта растения. Стебель разделен на участки, названные междоузлиями, и с обоих концов узлы, на которых растут листья. Верхнюю часть стебля называют растительным конусом, это точка, где производятся и растут новые листья. Некоторые растения, имеют более короткий стебель, иногда меньше чем несколько дюймов, на которых листья растут в спиральном порядке. Растения, кажется, не имеют никакой основы и часто называются, розетка растения.
Во многих растениях, стебель приспособлен, чтобы накапливать питательные вещества, и являются частью корневой системы. Корневища и клубни, найденные на Anubias, Echlnodorus, и разновидностях Aponogeton, среди других видов, являются типичными примерами разрастания стеблей, используемых, чтобы сохранить питательные вещества. Растения могут использовать эти накопления, чтобы пережить неблагоприятные условия, во время зимнего периода, воспользовавшись этими запасами, чтобы снова расти и делать запасы, когда окружающие условия улучшаются.
На фото: Листья Echinodorus растут выше поверхности воды, где есть меньше конкуренция за свет с другими водными растеними. У многих растений, воздушные листья различны по строению с затопленными.
Листья: Листья растений, по существу приспособление для сбора солнечного света, для процесса фотосинтеза. Газообмен и сбор некоторых питательных веществ, осуществляется также по листьям. Листья наземных растений, имеют толстый, восковой наружный слой, который называется кутикула, она защищает растение от высыхания. В водных растениях этот слой намного тоньше и жидкость может пройти через более легко, что помогает растению принимать питательные вещества. Водные растения, которые производят воздушные листья, часто имеют две различные формы листа, надводную и подводную. Это происходит из-за различных условий и изменения слоя кутикулы.
На фото: Водные растения не нуждаются в восковом слое кутикулы, чтобы предотвратить иссушение. Это позволяет, растениям, таким как этот Cabomba, развить более тонкие и более сложные структуры листа.
Разновидность в формах листьев, между водными растениями высока и часто касается адаптаций к выживанию в различных окружающих средах. Все листья содержат фотосинтетические пигменты и концентрация этих пигментов часто выше, по направлению к внешней стороне листа. Вот почему многие листья имеют различный цвет или оттенок на наружной и внутренней сторонах.
 |
На фото: Глядя сверху, обращаем внимание, что овальные листья этого cryptocoryne устроены, чтобы быть подставлены такому большому количеству солнечного света насколько возможно, позволяя каждому листу получить максимальный свет. |
Цветы: Хотя не все водные растения могут зацвести в аквариуме, в природе, большинство из цветковых растений будут производить семена и размножаются цветением. Цветы обычно производятся над водой, где они могут быть опыленными насекомыми, как наземное растение.
На фото: Ростки производятся в небольших группах на толстом стебле и станут довольно большими прежде, чем они отделятся и укоренятся как генетически идентичные версии исходного растения.Цветы, находятся выше основного, растения, где они легкодоступны для земных переносящих пыльцу насекомых.В Alternanthera reineckii «Rosaefolia» мелкие цветы - ясно видимые в листовых пазухах листа. Они растут на воздушных побегах и опыляются насекомыми.
Некоторые водные растения, производят цветы под поверхностью воды. В этих случаях, семена способны плыть вниз по течению, а несколь ко видов не производят цветов вообще, предпочитают воспроизводиться вегитативно.
Структуры клетки
Жизненные процессы существования растений, такие как фотосинтез, дыхание, транспортировка питательных веществ, и газовый обмен, они все имеют место в пределах отдельных клеток. Все клетки состоят из тех же самых структурных компонентов, и с помощью этих структур, создаются различные клетки, в различных целях.
Адаптация к природным средам
Водные растения произрастают во многих формах и размерах, и чрезвычайно приспособлены к их биотопам. Формы листа и его цвета, часто связываются с условиями освещения, и размер растения, также определен влиянием окружающих условий. Маленькие растения приученны к низким уровням света, и не были бы жизнеспособны в глубокой, открытой воде с большим количеством света, и наоборот, большие растения, который требуют, чтобы был интенсивный свет, не чувствовали бы себя благоприятно в мелких, затененых областях в маленьких протоках. Зная физические характеристики растений, возможно, определить, какие условия они испытывают в природе, и в чем они будут нуждаться в аквариуме. Это особенно важно для организации резервуаров подобных биотопу.
Озерные растения
Пресноводные озера встречаются во многих частях мира, и в озеро, как правило, впадает или вытекает, по крайней мере, одна река, и виды растений, произрастающих в этом озере, как правило, такие же, как и те, что в сопредельных реках. Тем не менее, в то время как река может иметь много различных природных условий, по всей ее длине, озеро же как правило, достаточно однородное, по типу обитания. Это означает, что есть конкуренция за определенные области, она является интенсивной, и обычно несколько видов растений доминируют в каждой области обитания, конкретного озера. Кроме того, из-за широко открытого пространства, свет легкодоступен в большинстве областей озера. Эти факторы указывают, что растения в таком водоеме, будут быстро расти, и стремиться к доминированию, те виды, которые, способны использовать в своих интересах условия яркого освещения. Типичные примеры растений, приспособленных к озеру, это vallisneria, и плавающие растения. Быстрорастущие, быстро размножающие растения vallisnerias, могут воспользоваться большой площадью ложа озера, особенно в песчаной местности, в то время как плавающие растения способны воспользоваться большими открытыми пространствами воды.
На фото: Cryptocoryne идеально подходит для неглубоких тропических речек. Они развиваются в специфических условиях, где другие растения не смогут расти.
Болотные растения
Некоторые виды водных растений - наземные растения, произрастающие во влажных областях, которые это периодически затопляются. Эти растения должны быть способны выживать в течение года, как выше, так и ниже уровня воды. Чтобы сделать это, некоторые растения имеют вегетационный период и период покоя, который меняется в зависимости от условий окружающей среды. В зависимости от состояния растения, роста или покоя, может происходить либо когда растение подводой или на поверхности. Есть растения, такие, как некоторые виды Cryptocoryne, будут цвести, когда уровень воды начинает падать, а затем репродуктироваться в воде. Листья болотных растений, как правило, немного толще, потому что их кутикулы толще, они помогают предотвратить листья от высыхания, когда уровень воды падает. Как мы видели, некоторые растения производят разную форму листьев, в зависимости от того, находятся они под водой или без воды.
Растения в быстрых течениях
В небольших потоках, есть немного места для роста растений, минимальный субстрат, высокая оксигенация, и немного питательных веществ, но часто много света. Эти условия не идеальны для водных растений, и рост крупных, широколиственных растений, не возможен. Уровни углекислого газа обычно низки в таких условиях, и яркий свет не столь же полезен, как могли бы ожидать, потому, что фотосинтез ограничен уровнями углекислого газа. Часто, течение воды довольно сильно, делая укорененым растениям некоторый ущерб. Поэтому, небольшие растения, часто растут в быстрых потоках, так как они не требуют большого количества субстрата или питательных веществ, для воспроизводства. Мхи и волосовидные растения, такие как Eleocharis, развивающиеся в этой окружающей среде, так же, как и растения, укореняющиеся на древесине и камнях, такие как Явский папоротник Microsorium.
Речные растения
Реки имеют широкий диапазон биотопов, по всей их длине, поэтому классификацировать растения, по признаку "приспособлены к жизни реки", было бы бесполезно. Большинство водных растений - из различных областей рек. Echinodorus часто встречаются растущиеми над водой, в середине мелководных рек, или по краям глубоких рек. В таких ситуациях они могут воспользоваться комбинацией питательных веществ из русла реки, сильное освещение над водой, и углекислый газ из атмосферы. Cryptocorynes и медленно растущие растения, развиваются по краям русла, где они часто в тени, от нависающей растительности. Стебли растения, также найдены у берегов, но обычно на глубине, по крайней мере 40-50 см. Плавающие растения не так часто встречаются, и лишь только в более широкой, открытой и медленной части реки.
На фото: Водный салат (Pistia Stratiotes) будет расти до значительных размеров, в зависимости от окружающей среды. В аквариуме, листья вырастут до 5 см, тогда как в открытом водоеме, они будут расти больше чем в три раза.
Рост растений в природе и аквариуме
Рост растений зависит от многих факторов, и окружающей их среды, и многие растения, значительно отличаются, если выращены в аквариуме, по сравнению с их дикими коллегами. В аквариуме есть менее доступный субстрат, нет сезонных разновидностей, различных условий освещения, меняющиеся качества воды. Весь аквариум, набор факторов влияющих на растения, чтобы развиваться по-другому, чем это было бы в природе. Во многих случаях, растения в аквариуме, не будут разрастаться столь же большими, как в природе. Известный пример - водный салат Pistia stratiotes. В аквариуме растение производит небольшие листья, обычно до 5 см. Однако, в его биотопе, листья растут намного больше в размере и более мясистые, разрастаясь до 15 см в диаметре.
На фото: Условия, с которыми сталкиваются растения в аквариуме, отличаются от природных. Они реагируют, производя различные формы листьев, расцветок и размеров, чтобы приспособиться к окружающей среде аквариума. Результаты могут быть потрясающими.
Многие водные растения естественные болотные растения с подводной формой листа, и хотя они отлично растут и воспроизводятся под водой, в их природных биотопах, где они обычно обитают, становясь надводными в болотистых или очень мелководных условиях. Lobelia cardinalis, часто выращивается в пруду с предельной растительностью из водных растений. В аквариуме это - невысокое, растение обычно от 15 см до 30 см, с мясистыми листьями, от легкого зеленого цвета к пурпурно-красному. Когда растет в заболоченной местности, вытягивается до 90 см в высоту, и производит листья в диапазоне цветов от красного, до свекольного цвета.
aquarium-best.ru
осевые, обычно подземные вегетативные органы высших растений. Экопарк Z
Занимаясь посадками и выращиванием растений, необходимо знать тип корневой системы каждого выращиваемого растения, чтобы обеспечить ему хорошие условия роста, развития и плодоношения, а также чтобы правильно сочетать растения в смешанных интенсивных посадках.
Помимо основного корня многие растения имеют боковые и придаточные корни. Все корни растения образуют корневую систему. Если главный корень мал, а придаточные корни велики, корневую систему называют мочковатой.
Корневую систему называют стержневой, если главный корень значительно преобладает.
Если хорошо развиты и главный корень, и придаточные корни, то корневую систему называют смешанной.
Историческое развитие корня
Филогенетически корень возник позже стебля и листа — в связи с переходом растений к жизни на суше и вероятно, произошёл от корнеподобных подземных веточек. У корня нет ни листьев, ни в определённом порядке расположенных почек. Для него характерен верхушечный рост в длину, боковые разветвления его возникают из внутренних тканей, точка роста покрыта корневым чехликом. Корневая система формируется на протяжении всей жизни растительного организма. Иногда корень может служить местом отложения в запас питательных веществ. В таком случае он видоизменяется.
Виды корней
Главный корень образуется из зародышевого корешка при прорастании семени. От него отходят боковые корни.
Придаточные корни развиваются на стеблях и листьях.
Боковые корни представляют собой ответвления любых корней.
Каждый корень (главный, боковые, придаточные) обладает способностью к ветвлению, что значительно увеличивает поверхность корневой системы, а это способствует лучшему укреплению растения в почве и улучшению его питания.
Типы корневых систем
Различают два основных типа корневых систем: стержневая, имеющая хорошо развитый главный корень, и мочковатая. Мочковатая корневая система состоит из большого числа придаточных корней, одинаковых по величине. Вся масса корней состоит из боковых или придаточных корешков и имеет вид мочки.
Сильно разветвлённая корневая система образует огромную поглощающую поверхность. Например,
- общая длина корней озимой ржи достигает 600 км;
- длина корневых волосков – 10 000 км.;
- общая поверхность корней – 200 м2.
Это во много раз превышает площадь надземной массы.
Если у растения хорошо выражен главный корень и развиваются придаточные корни, то формируется корневая система смешанного типа (капуста, помидор).
Внешнее строение корня. Внутреннее строение корня
Зоны корня
Корневой чехлик
Корень растёт в длину своей верхушкой, где находятся молодые клетки образовательной ткани. Растущая часть покрыта корневым чехликом, защищающим кончик корня от повреждений, и облегчает продвижение корня в почве во время роста. Последняя функция осуществляется благодаря свойству внешних стенок корневого чехлика покрываться слизью, что уменьшает трение между корнем и частичками почвы. Могут даже раздвигать частички почвы. Клетки корневого чехлика живые, часто содержат зёрна крахмала. Клетки чехлика постоянно обновляются за счёт деления. Участвует в положительных геотропических реакциях (направление роста корня к центру Земли).
Клетки зоны деления активно делятся, протяженность этой зоны у разных видов и у разных корней одного и того же растения неодинакова.
За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста). Протяжённость этой зоны не превышает нескольких миллиметров.
По мере завершения линейного роста наступает третий этап формирования корня – его дифференциация, образуется зона дифференциации и специализации клеток (или зона корневых волосков и всасывания). В этой зоне уже различают наружный слой эпиблемы (ризодермы) с корневыми волосками, слой первичной коры и центральный цилиндр.
Строение корневого волоска
Корневые волоски – это сильно удлинённые выросты наружных клеток, покрывающих корень. Количество корневых волосков очень велико (на 1 мм2 от 200 до 300 волосков). Их длина достигает 10 мм. Формируются волоски очень быстро (у молодых сеянцев яблони за 30-40 часов). Корневые волоски недолговечны. Они отмирают через 10-20 дней, а на молодой части корня отрастают новые. Это обеспечивает освоение корнем новых почвенных горизонтов. Корень непрерывно растёт, образуя всё новые и новые участки корневых волосков. Волоски могут не только поглощать готовые растворы веществ, но и способствовать растворению некоторых веществ почвы, а затем всасывать их. Участок корня, где корневые волоски отмерли, некоторое время способен всасывать воду, но затем покрывается пробкой и теряет эту способность.
Оболочка волоска очень тонкая, что облегчает поглощение питательных веществ. Почти всю клетку волоска занимает вакуоль, окружённая тонким слоем цитоплазмы. Ядро находится в верхней части клетки. Вокруг клетки образуется слизистый чехол, который содействует склеиванию корневых волосков с частицами почвы, что улучшает их контакт и повышает гидрофильность системы. Поглощению способствует выделение корневыми волосками кислот (угольной, яблочной, лимонной), которые растворяют минеральные соли.
Корневые волоски играют и механическую роль – они служат опорой верхушке корня, которая проходит между частичками почвы.
Под микроскопом на поперечном срезе корня в зоне всасывания видно его строение на клеточном и тканевом уровнях. На поверхности корня – ризодерма, под ней – кора. Наружный слой коры – экзодерма, вовнутрь от неё – основная паренхима. Её тонкостенные живые клетки выполняют запасающую функцию, проводят растворы питательных веществ в радиальном направлении – от всасывающей ткани к сосудам древесины. В них же происходит синтез ряда жизненно важных для растения органических веществ. Внутренний слой коры – эндодерма. Растворы питательных веществ, поступающие из коры в центральный цилиндр через клетки эндодермы, проходят только через протопласт клеток.
Кора окружает центральный цилиндр корня. Она граничит со слоем клеток, долго сохраняющих способность к делению. Это перицикл. Клетки перицикла дают начало боковым корням, придаточным почкам и вторичным образовательным тканям. Вовнутрь от перицикла, в центре корня, находятся проводящие ткани: луб и древесина. Вместе они образуют радиальный проводящий пучок.
Проводящая система корня проводит воду и минеральные вещества из корня в стебель (восходящий ток) и органические вещества из стебля в корень (нисходящий ток). Состоит она из сосудисто-волокнистых пучков. Основными слагаемыми частями пучка являются участки флоэмы (по ним вещества передвигаются к корню) и ксилемы (по которым вещества передвигаются от корня). Основные проводящие элементы флоэмы – ситовидные трубки, ксилемы – трахеи (сосуды) и трахеиды
Процессы жизнедеятельности корня
Транспорт воды в корне
Всасывание воды корневыми волосками из почвенного питательного раствора и проведение её в радиальном направлении по клеткам первичной коры через пропускные клетки в эндодерме к ксилеме радиального проводящего пучка. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называется сосущей силой (S), она равна разнице между осмотическим (P) и тургорным (T) давлением: S=P-T.
Когда осмотическое давление равно тургорному (P=T), то S=0, вода перестаёт поступать в клетку корневого волоска. Если концентрация веществ почвенного питательного раствора будет выше, чем внутри клетки, то вода будет выходить из клеток и наступит плазмолиз – растения завянут. Такое явление наблюдается в условиях сухости почвы, а также при неумеренном внесении минеральных удобрений. Внутри клеток корня сосущая сила корня возрастает от ризодермы по направлению к центральному цилиндру, поэтому вода движется по градиенту концентрации (т. е. из места с большей её концентрацией в место с меньшей концентрацией) и создаёт корневое давление, которое поднимает столбик воды по сосудам ксилемы, образуя восходящий ток. Это можно обнаружить на весенних безлистных стволах, когда собирают «сок», или на срезанных пнях. Истекание воды из древесины, свежих пней, листьев, называется «плачем» растений. Когда распускаются листья, то они тоже создают сосущую силу и притягивают воду к себе – образуется непрерывный столбик воды в каждом сосуде – капиллярное натяжение. Корневое давление является нижним двигателем водного тока, а сосущая сила листьев – верхним. Подтвердить это можно с помощью несложных опытов.
Всасывание воды корнями
А влияет ли температура воды на интенсивность всасывания корнем воды?
Температура сильно влияет на работу корня.
Тёплая вода активно поглощается корнями.
Минеральное питание
Физиологическая роль минеральных веществ очень велика. Они являются основой для синтеза органических соединений, а также факторами, которые изменяют физическое состояние коллоидов, т.е. непосредственно влияют на обмен веществ и строение протопласта; выполняют функцию катализаторов биохимических реакций; воздействуют на тургор клетки и проницаемость протоплазмы; являются центрами электрических и радиоактивных явлений в растительных организмах.
Установлено, что нормальное развитие растений возможно только при наличии в питательном растворе трёх неметаллов – азота, фосфора и серы и – и четырёх металлов – калия, магния, кальция и железа. Каждый из этих элементов имеет индивидуальное значение и не может быть заменён другим. Это макроэлементы, их концентрация в растении составляет 10-2–10%. Для нормального развития растений нужны микроэлементы, концентрация которых в клетке составляет 10-5–10-3%. Это бор, кобальт, медь, цинк, марганец, молибден др. Все эти элементы есть в почве, но иногда в недостаточном количестве. Поэтому в почву вносят минеральные и органические удобрения.
Растение нормально растёт и развивается в том случае, если в окружающей корни среде будут содержаться все необходимые питательные вещества. Такой средой для большинства растений является почва.
Дыхание корней
Для нормального роста и развития растения необходимо, чтобы к корню поступал свежий воздух.Гибель растения наступает из-за недостатка воздуха, необходимого для дыхания корня.
Видоизменения корней
У некоторых растений в корнях откладываются запасные питательные вещества. В них накапливаются углеводы, минеральные соли, витамины и другие вещества. Такие корни сильно разрастаются в толщину и приобретают необычный внешний вид. В формировании корнеплодов участвуют и корень, и стебель.
Корнеплоды
Если запасные вещества накапливаются в главном корне и в основании стебля главного побега, образуются корнеплоды (морковь). Растения, образующие корнеплоды, в основном двулетники. В первый год жизни они не цветут и накапливают в корнеплодах много питательных веществ. На второй – они быстро зацветают, используя накопленные питательные вещества и образуют плоды и семена.
Корневые клубни
У георгина запасные вещества накапливаются в придаточных корнях, образуя корневые клубни.
Бактериальные клубеньки
Своеобразно изменены боковые корни у клевера, люпина, люцерны. В молодых боковых корешках поселяются бактерии, что способствует усвоению газообразного азота почвенного воздуха. Такие корни приобретают вид клубеньков. Благодаря этим бактериям эти растения способны жить на бедных азотом почвах и делать их более плодородными.
Ходульные
У пандуса, произрастающего в приливно-отливной зоне, развиваются ходульные корни. Они высоко над водой удерживают на зыбком илистом грунте крупные облиственные побеги.
Воздушные
У тропических растений, живущих на ветвях деревьев, развиваются воздушные корни. Они часто встречаются у орхидей, бромелиевых, у некоторых папоротников. Воздушные корни свободно висят в воздухе, не достигая земли и поглощая попадающую на них влагу от дождя или росы.
Втягивающие
У луковичных и клубнелуковичных растений, например у крокусов, среди многочисленных нитевидных корней имеется несколько более толстых, так называемых втягивающих, корней. Сокращаясь, такие корни втягивают клубнелуковицу глубже в почву.
Столбовидные
У фикуса развиваются столбовидные надземные корни, или корни-подпорки.
Почва как среда обитания корней
Почва для растений является средой, из которой оно получает воду и элементы питания. Количество минеральных веществ в почве зависит от специфических особенностей материнской горной породы, деятельности организмов, от жизнедеятельности самих растений, от типа почвы.
Почвенные частицы конкурируют с корнями за влагу, удерживая её своей поверхностью. Это так называемая связанная вода, которая подразделяется на гигроскопическую и плёночную. Удерживается она силами молекулярного притяжения. Доступная растению влага представлена капиллярной водой, которая сосредоточена в мелких порах почвы.
Между влагой и воздушной фазой почвы складываются антагонистические отношения. Чем больше в почве крупных пор, тем лучше газовый режим этих почв, тем меньше влаги удерживает почва. Наиболее благоприятный водно-воздушный режим поддерживается в структурных почвах, где вода и воздух находятся одновременно и не мешают друг другу – вода заполняет капилляры внутри структурных агрегатов, а воздух – крупные поры между ними.
Характер взаимодействия растения и почвы в значительной степени связан с поглотительной способностью почвы – способностью удерживать или связывать химические соединения.
Микрофлора почвы разлагает органические вещества до более простых соединений, участвует в формировании структуры почвы. Характер этих процессов зависит от типа почвы, химического состава растительных остатков, физиологических свойств микроорганизмов и других факторов. В формировании структуры почвы принимают участие почвенные животные: кольчатые черви, личинки насекомых и др.
В результате совокупности биологических и химических процессов в почве образуется сложный комплекс органических веществ, который объединяют термином «гумус».
Метод водных культур
В каких солях нуждается растение, и какое влияние оказывают они на рост и развитие его, было установлено на опыте с водными культурами. Метод водных культур – это выращивание растений не в почве, а в водном растворе минеральных солей. В зависимости от поставленной цели в опыте можно исключить отдельную соль из раствора, уменьшить или увеличить ее содержание. Было выяснено, что удобрения, содержащие азот, способствуют росту растений, содержащие фосфор – скорейшему созреванию плодов, а содержащие калий – быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням. В связи с этим содержащие азот удобрения рекомендуется вносить перед посевом или в первой половине лета, содержащие фосфор и калий – во второй половине лета.
С помощью метода водных культур удалось установить не только потребность растения в макроэлементах, но и выяснить роль различных микроэлементов.
В настоящее время известны случаи, когда выращивают растения методами гидропоники и аэропоники.
Гидропоника – выращивание растений в сосудах, заполненных гравием. Питательный раствор, содержащий необходимые элементы, подаётся в сосуды снизу.
Аэропоника – это воздушная культура растений. При этом способе корневая система находится в воздухе и автоматически (несколько раз в течение часа) опрыскивается слабым раствором питательных солей.
Приглашаю всех высказываться в Комментариях. Критику и обмен опытом одобряю и приветствую. В хороших комментариях сохраняю ссылку на сайт автора!
И не забывайте, пожалуйста, нажимать на кнопки социальных сетей, которые расположены под текстом каждой страницы сайта.
Продолжение тут…
ep-z.ru
