Реферат: Приспособление растений к водному режиму. Приспособление растений к свету
Приспособление растений к световому режиму
Приспособление растений к световому режиму. Анатомо-морфологические и физиологические адаптации. Рациональное существование в конкретной окружающей среде возможно лишь при условии оптимального приспособления к ней. Но приспособление — это прежде всего специализация, а специализация невозможна без разделения труда. Все виды приспособлений, встречающиеся у растений, представляют собой образцы дифференциации функций: корни, стебель, листья — каждый из вегетативных органов выполняет свои конкретные и очень важные для растения в целом функции. Ходульные, воздушные и цепляющиеся корни, листья-ловушки для насекомых, защищающие растения шипы и колючки, запасающие воду урнообразные листья, способные планировать семена — это только некоторые примеры дифференциации обязанностей в растительном мире. Сила света имеет большое влияние на распределение видов и на богатство растительного сообщества неделимыми. В случае недостаточного освещения растения растут плохо, истощаются и гибнут. Общеизвестна разница между растениями, обитающими в лесах, тенистых местах, и растущими в местах освещенных. В полярных странах различие в облачности (числе солнечных дней, и дней пасмурных и туманных) является, несомненно, причиною описываемого многими путешественниками различия между богатой флорой внутри фиордов и скудной растительностью побережий и островов. Приспособления наземных растений, направленные на улавливание и поглощение световой энергии. К таким приспособлениям прежде всего следует отнести увеличение площади фотосинтезирующей поверхности. Хорошо известно явление листовой мозаики (у липы, клена и др.) когда листья не перекрывают друс друга. У травянистых растений, например у злаков в посевах и на лугах, верхние листья располагаются почти вертикально, нижние, более затененные, — под небольшим углом к горизонтали, а средние — занимают промежуточное положение. Следует назвать очень важное в экологическом отношении понятие, которое подчеркивает тесную связь между пропусканием потока световой энергии сообществом и размером оптически деятельной поверхности листьев, приходящейся на единицу площади растительного покрова. Это — индекс листовой поверхности (ИЛП или LAI — leaf area index). Второй группой приспособлений к улавливанию света может быть увеличение общей поверхности самих хлоропластов. Было найдено, например, что у бука поверхность хлоропластов почти в 200 раз превышает поверхность самого листа. Кроме того, мы уже говорили, хлоропластам свойствен фототаксис,когда при очень высоких интенсивностях света они переходят на боковые стенки и подставляют лучам свои боковые грани. К разряду приспособлений для улавливания света относится также изменение концентрации хлорофилла в листьях. Было отмечено, что в ясные дни она снижается. Количество хлорофилла в листьях соответствует оптимальной для данного вида напряженности света. При изменении этой величины в ту или иную сторону количество пигментов падает как при увеличении, так и при уменьшении интенсивности света. А при оптимальном содержании хлорофилла световые растения создают больше сухого вещества, чем теневые. Но все-таки минимальное количество хлорофилла у световых растений отмечается при полном и наиболее сильном дневном освещении. При повышении температуры разрушение хлорофилла идет быстрее, чем его образование,.и рост растения снижается, поэтому при ярком свете и высокой температуре растения стараются избегать перегрева, поворачивая листовую пластинку ребром к солнечным лучам.
28.Влияние света на отдельные функции растений: прорастание семян, рост, репродукцию, транспирацию. Рост растения обычно начинается с прорастания самого важного органа размножения - семени. Для прорастания семян необходимо наличие влаги, кислорода и благоприятных условий. В природе встречаются растения, требующие дополнительных условий для прорастания семян. Чем дольше были облучены семена, тем выше процент проростания. повышенная интенсивность света связана с повышением температуры среды и самого растения. Зависимость от температуры отдельных физиологических процессов, происходящих в высших растениях (рост, фотосинтез, дыхание и др.) различна, и кардинальные точки этих процессов обычно не совпадают. Поэтому в природе, в естественном местообитании, по отдельным физиологическим процессам почти невозможно судить об общем развитии растений. - Однако для удобства изучения мы разделим функции точно так же, как поступили с отдельными факторами. На прорастание семян температура может влиять двояко: 1) низкие положительные температуры могут снять состояние покоя; 2) температура прямо определяет скорость прорастания. Семена, у которых происходит снятие покоя низкими температурами, относятся обычно к популяциям из областей с продолжительными холодными зимами. Например, у морошки Rubus cha-maemorus (бореально-циркумполярного ареала) для единичного прорастания семян необходимо воздействие на набухшие семена (стратификация) низких (4—5°) температур в течение 5 месяцев, а для полного прорастания семена должны пройти стратификацию продолжительностью 9 месяцев. Это предупреждает прорастание семян осенью и зимой. С другой стороны, прорастание семян некоторых видов, например Calluna vulgaris и Erica cinerea, можно стимулировать кратким (менее 1 мин) воздействием высоких температур (оба эти вида, как правило, подвержены частым воздействиям пожаров). Наконец, у некоторых видов прорастание семян стимулирует смена температур.
Рекомендуем ознакомится: http://studopedia.ru worldunique.ru Приспособления растений к меняющимся условиям освещения. Как можно регулировать условия освещения растений.
Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.Текстовое содержимое слайдов презентации:Ответьте на вопросы: На какие экологические группы делят растения по отношению к свету?Где растут светолюбивые растения? Почему их так называют? Приведите примеры.Каково клеточное строение листьев светолюбивых растений?Почему растение назвали «оконным»? Для чего ему нужно окошко? Какие растения относят к теневыносливым? Почему?Что называют листовой мозаикой?Как объяснить, что многие деревья и кустарники широколиственного леса образуют листовую мозаику?В каких условиях освещения лучше растут теневыносливые растения? Ответ подтвердите примерами. Ответьте на вопросы: Почему в ельниках много растений, зимующих с зелеными листьями?Какие особенности имеет кислица как тенелюбивое растение? Ответьте на вопросы: Приспособления растений к меняющимся условиям освещения. Как можно регулировать условия освещения растений. Григорьева О.Н.6 класс урок 5 Иногда в одном и том же месте условия освещения сильно меняются (например в разные времена года) и растения вынуждены к этому приспосабливаться. Продолжительность светового дня является важным регулирующим фактором в жизни живых организмов. В результате естественного отбора выживали организмы, чьи физиологические функции регулировались продолжительностью светового дня. Сезонные изменения физиологической активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи называют фотопериодизмом. Длина светового дня для каждой местности изменяется строго закономерно (известно, что самый короткий день 22 декабря, а самый длинный — 22 июня, известна продолжительность любого дня года). Если продолжительность светового дня искусственно поддерживать более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост прекращается, они сбрасывают листву и у них наступает состояние зимнего покоя. В зависимости от приспособленности к условиям освещения растения можно разделить на 4 группы: ЭфемероидыЛетнезеленыеЛетне-зимнезеленыеВечнозеленые Эфемероиды В переводе с греческого «однодневный», «мимолетный».Эфемероиды или подснежники – многолетние растения. Зацветают в конце апреля. Листья имеют световое строение, в них очень активно идет процесс фотосинтеза. После созревания плодов и осыпания семян в начале июня надземные побеги эфемероидов отмирают. Подземные органы с почками и запасом крахмала будут находиться в состоянии глубокого покоя около 10 месяцев до будущей весны. Эфемероиды – светолюбивые растения. Для активной жизни они используют короткое светлое время в лесу. Эфемероиды – многолетние раннецветущие травянистые растения, у которых летом надземные побеги полностью отмирают, остаются лишь подземные запасающие органы с почками (луковицы, клубни, корневища). Эфемероид.Гусиный лук желтый Эфемероид.Тюльпан Прострел раскрытый, или Сон-трава Летнезеленые растения Ландыш майскийФиалка удивительнаяСныть обыкновенная Побеги вырастают весной и отмирают осенью. Это теневыносливые и тенелюбивые растения Летне-зимнезеленые Кислица Побеги зимуют, но листья живут менее года Вечнозеленые Листья зимуют под снегом и живут больше одного года Осока волосистаяКопытень европейский Медуница неясная Цветет в одно время с эфемероидами. Её листья имеют световое строение. Когда она отцветет, побег отмирает. Из почки на корневище рядом с з
schoolfiles.netРеферат - Приспособление растений к водному режиму
--PAGE_BREAK--Основные морфолого-анотомические черты мезофитов – средние между чертами гигрофитов и ксерофитов. Мезофиты имеют умеренно развитые корневые системы как экстенсивного, так и интенсивного типа, со всеми переходами между ними. Для листа характерна дифференцировка тканей на более или менее плотную палисадную паренхиму и рыхлую губчатую паренхиму с системой межклетников. Сеть жилок сравнительно негустая. Покровные ткани могут иметь отдельные ксероморфные черты, но не столь ярко выраженные, как у ксерофитов. Психрофиты имеют ярко выраженную ксероморфную структуру листа. Так, психрофильные злаки узколистны, имеют хорошо развитую проводящую и механическую ткани; некоторые из них способны к свертыванию листовой пластинки в трубку, напоминая степные ксерофиты. Вечнозеленые кустарнички имеют плотные кожистые листья, иногда с весьма мощной кутикулой, плотной палисадной паренхимой. Нижняя сторона, несущая устьица, часто опушена или покрыта восковым налетом. Вместе с тем в структуре листа ясно заметны и некоторые гигроморфные черты, главным образом, крупные размеры клеток и развитие больших межклетников в губчатой ткани. Анатомо-морфологические черты гидрофитов существенно отличают их от наземных растений. Заметна редукция механических тканей. Столь же сильно редуцированна и проводящая система. Если у сухопутных мезофитов длина жилок на 1 кв.см. листа составляет около100 мм и более, а у ксерофитов доходит до300, то у водных и прибрежных растений она в несколько раз меньше. Вот несколько примеров (по Гесснеру Ф., 1959):Вид Плавающие листья, мм Подводные листья, мм Nelumbium nuciferum 71 — Victoria cruciana 41 — Victoria regia 20 — Potamogeton praelongus — 14 У некоторых погруженных растений, не прикрепленных к грунту, корни полностью редуцированны, другие корни сохранили, но отдельно плавающие части растений могут обходиться и без них. Корни укрепляющихся гидрофитов слабоветвистые, без корневых волосков. Вместе с тем ряд видов имеет толстые и прочные корневища, которые играют роль якоря, хранилища запасных веществ и органа вегетативного размножения. Листья погруженных гидрофитов очень тонки и нежны, имеют упрощенное строение мезофилла без заметной дифференциации на палисадную и губчатую паренхиму. Подводные листья без устьиц. В отдельных местах находятся группы клеток эпидермиса с утонченными стенками. Считается, что они играют большую роль в поглощении воды и растворенных минеральных солей. У растений лишь частично погруженных в воду, хорошо выражена гетерофиллия — различие строения надводных и подводных листьев на одной и той же особи. Первые имеют черты, обычные для листьев наземных растений, вторые – очень тонкие или рассеченные листовые пластинки. Гетерофиллия отмечена у водного лютика – Ranunculus diversifolius, кувшинок и кубышек, стрелолиста и других видов. Интересный пример – поручейник, на стебле которого можно видеть несколько форм листьев, представляющих все переходы от типично наземных до водных. Глава III.Физиологические адаптации растений, приуроченных к местообитаниям разной увлажненности. Наряду с морфологическими особенностями у растений, приуроченных к местам с разными условиями увлажненности, выработались и физиологические. Способность гигрофитов к регуляции водного режима ограничена: устьица большей частью широко открыты, так что транспирация мало отличается от физического испарения. Благодаря беспрепятственному потоку воды и отсутствию защитных приспособлений интенсивность транспирации очень высока: у световых гигрофитов в дневное время листья могут терять за час количество воды, в 4-5 раз превышающее массу листа. Высокая оводненность тканей гигрофитов поддерживается в основном за счет постоянного притока влаги из окружающей среды. Другие характерные физиологические черты гигрофитов, обусловленные легкой доступностью влаги, — низкое осмотическое давление клеточного сока, незначительная водоудерживающая способность, приводящая к быстрой потере запасов воды.особенно показательны для гигрофитов небольшие величины сублетального водного дефицита: так, для кислицы и майника потеря 15%-20% запаса воды уже необратима и ведет к гибели. В некоторых случаях у растений сильно увлажненных местообитаний возникает необходимость удаления избытка влаги. Обычно, это бывает, когда почва хорошо прогрета и корни активно всасывают воду, а транспирация отсутствует (например, утром или при тумане, когда влажность воздуха 100%). Избыточная влага удаляется путем гуттации – выделение воды через специальные выделительные клетки, расположенные по краю или на острие листа.Ксерофиты обладают рядом разнообразных физиологических адаптаций, позволяющих им успешно выдерживать недостаток влаги. У ксерофитов обычно повышено осмотическое давление клеточного сока, позволяющее всасывать воду даже при больших водоотнимающих силах почвы, то есть использовать не только легкодоступную, но и труднодоступную почвенную влагу. Оно измеряется тысячами кПа, а у некоторых пустынных кустарников зарегистрированы цифры, достигающие 10000-30000 кПа. С давних пор пристальное внимание привлекала проблема расхода воды ксерофитами на транспирацию. Казалось бы, многочисленные анатомические приспособления, достаточно надежно защищающие наземные части ксерофитов от сильного испарения, должны способствовать значительному снижению транспирации. Однако выяснилось, что в действительности это не так. При достаточном водоснабжении большинство ксерофитов имеют довольно высокую транспирацию, но при наступлении засушливых условий, они сильно сокращают ее. При этом играет роль и закрывание устьиц, и сильное обезвоживание листа при начинающемся подвядании. Несомненно, анатомо-морфологические приспособления имеют определенное значение, но основную роль в засухоустойчивости ксерофитов в настоящее время отводят физиологическим механизмам. К числу этих механизмов принадлежит высокая водоудерживающая способность тканей и клеток, обусловленная рядом физиологических и биохимических особенностей. Большое значение для выживания ксерофитов при резком недостатке влаги имеет их способность переносить глубокое обезвоживание тканей без потери жизнеспособности и способности восстановления нормального содержания воды в растении при возобновлении благоприятных условий. Ксерофиты способны потерять до 75% всего водного запаса и, тем не менее, остаться живыми. Ярким примером в этом отношении служат пустынные растения, которые летом высыхают до состояния, близкого к воздушно-сухому, и впадают в анабиоз, но после дождей возобновляют рост и развитие. Еще одна система адаптаций, обеспечивающих выживание ксерофитов в аридных условиях, — выработка сезонных ритмов, дающих возможность растениям использовать для вегетации наиболее благоприятные периоды года и резко сократить жизнедеятельность во время засухи. Так, в областях со средиземноморским климатом с резко выраженным летним сухим периодом многие ксерофильные виды имеют “двухтактный” ритм сезонного развития: весенняя вегетация сменяется летним покоем, во время которого растения сбрасывают листву и снижают интенсивность физиологических процессов; в период осенних дождей вегетация возобновляется, и затем уже следует зимний покой. Сходное явление наблюдается и у растений сухих степей в середине и конце лета: потеря части листовой поверхности, приостановка развития, сильное обезвоживание тканей и т.д. Такое состояние, получившее название полупокоя, длится вплоть до осенних дождей, после которых у степных ксерофитов начинают отрастать листья. Физиологические адаптации суккулентов столь своеобразны, что их необходимо рассмотреть отдельно. Основной способ преодоления засушливых условий у суккулентов – накопление больших запасов воды в тканях и крайне экономное ее расходование. В условиях жаркого и сухого климата весь водный запас мог бы быть быстро растрачен, но растения имеют защитные приспособления, направленные к сокращению транспирации. Одно из них – своеобразная форма надземных частей суккулентов. В дополнение к этому у многих суккулентов поверхность защищена восковым налетом опушением, хотя есть и суккуленты с тонким не защищенным эпидермисом. Устьица очень немногочисленны, часто погружены в ткань листа или стебля. Днем устьица обычно закрыты, и потеря воды идет в основном через покровные ткани. Транспирация у суккулентов чрезвычайно мала. Ее трудно уловить за короткий период и приходится определять расход воды не за час, а за сутки или за неделю. Водоудерживающая способность тканей суккулентов значительно выше, чем у других растений экологических групп, благодаря содержанию в клетках гидрофильных веществ. Поэтому и без доступа влаги суккуленты расходуют водный запас очень медленно и долго сохраняют жизнеспособность даже в гербарии. Ограничения, обусловленные особенностями водного режима суккулентов, создают и другие трудности для жизни этих растений в аридных условиях. Слабая транспирация сводит к минимуму возможность терморегуляции, с чем связано сильное нагревание массивных надземных органов суккулентов. Затруднения создаются и для фотосинтеза, поскольку днем устьица обычно закрыты, а открываются ночью, следовательно, доступ углекислоты и света не совпадают во времени. Поэтому у суккулентов выработался особый путь фотосинтеза, при котором в качестве источника углекислоты, частично используются продукты дыхания. Иными словами, в крайних условиях растения частично используют принцип замкнутой системы с реутилизацией отходов метаболизма. В силу всех этих ограничений интенсивность фотосинтеза суккулентов невелика, рост и накопление массы идут очень медленно, вследствие чего они не отличаются высокой биологической продуктивностью и не образуют сомкнутых растительных сообществ. Физиологические показатели водного режима мезофитов подтверждают их промежуточную позицию: для них характерны умеренные величины осмотического давления, содержания воды в листьях, предельного водного дефицита. Что касается транспирации, то ее величина в большей степени зависит от условий освещенности и других элементов микро климата. Один и тот же мезофильный вид, попадая в разные по водоснабжению условия, обнаруживает известную пластичность, приобретая в сухих условиях более ксероморфные, а во влажных более гигроморфные черты. Пластичность листьев проявляется не только в разных местообитаниях, но даже у одной и той же особи. Например, у деревьев на опушке леса листья на стороне, обращенной в сторону леса, имеют более мезофильный и теневой характер по сравнению с несколько ксероморфными листьями внешней стороны дерева (см. табл. ниже ). Листья разных высотных ярусов одних и тех же растений находятся в неодинаковых условиях водоснабжения, так как поступление воды в верхние части связано с преодолением большого сопротивления. К тому же у деревьев верхние листья обычно находятся в условиях иного микроклимата.Различие анатомо-физиологических показателей листьев на разных сторонах кроны дерева, растущего на опушке леса. I – сторона, обращенная к лесу, II – сторона, обращенная к поляне Древесная порода Площадь листа, см2Число устьиц на 1 мм2Содержание воды, % Содержание хлорофилла, мг/г Средняя интенсивность фотосинтеза, мг СО2 /дм2 ·ч Толщина листа, мкм Дуб – Quercus robur I 42 45 61 3.0 1.9 97 II 18 125 54 2.4 2.3 181 Липа – Tilia cordata I 38 38 71 3.6 1.6 93 II 24 45 62 2.0 1.1 106 Водная среда существенно отличается от воздушной, поэтому у водных растений существует ряд своеобразных физиологических адаптивных черт. Интенсивность света в воде сильно ослаблена, поскольку часть падающей радиации отражается от поверхности воды, другая – поглощается ее толщей. В связи с ослаблением света фотосинтез у погруженных растений сильно снижается с увеличением глубины. Считают, сто выживанию глубоководного фитопланктона в зонах, где освещенность ниже точки компенсации, способствуют его периодические вертикальные перемещения в верхние зоны, где идет интенсивный фотосинтез и пополнение запасов органических веществ. В воде кроме недостатка света растения могут испытывать и другое затруднение, существенное для фотосинтеза, — недостаток доступной СО2. Углекислота поступает в воду в результате растворения СО2, содержащегося в воздухе, дыхания водных организмов, разложения органических остатков и высвобождения из карбонатов. При интенсивном фотосинтезе растений идет усиленное потребление СО2, в связи с чем легко возникает ее дефицит. На увеличение содержания СО2 в воде гидрофиты реагируют заметным повышением фотосинтеза. У погруженных растений транспирации нет, значит, нет и “верхнего двигателя”, поддерживающего ток воды в растении. Однако этот ток, доставляющий к тканям питательные вещества, существует, при чем с явной суточной периодичностью: днем больше, ночью отсутствует. Активная роль в его поддержании принадлежит корневому давлению и деятельности специальных клеток, выделяющих воду, — водяных устьиц. Плавающие или торчащие над водой листья обычно имеют сильную транспирацию, хотя и расположены в слое воздуха, который непосредственно граничит с водой и имеет повышенную влажность. Устьица широко открыты и закрываются полностью только в ночное время. Столь же велика транспирация у прибрежных растений, при чем у них значительное количество воды расходуется не только листьями, но и стеблями. Осмотическое давление у водных и прибрежных растений очень низкое, так как им не приходится преодолевать водоудерживающую силу почвы при поглощении воды. Примеры осмотического давления (в кПа) у водных растений и гелофитов (по Гесснеру Ф.,1959)Название растения Давление в корне Давление в листе Водные растения Hippuris vulgaris 940 1120 Nymphaea dentata 580 760 Victoria regia 580 760 Гелофиты Polygonum amphibium — 950 Menyanthes trifoliata 580 1120 Lythrum salicaria — 1190 Typha angustifolia — 880 Список литературы. 1. Ботаника с основами экологии: Учеб. Пособие для студентов пед. ин-тов /Л.В. Кудряшов и др. – М.: Просвещение,1979 2. Горышина Т.К. Экология растений. – М.: Высшая школа,1979 3. Гусев Н.А. Некоторые закономерности водного режима растений. – М.: Изд-во АН СССР, 1959. 4. Двораковский М.С. Экология растений. – М.: Просвещение 1964 5. Жданов В.С. Аквариумные растения. / Под. ред. Коровина. — М.: Лесн. пром-ть, 1981 6. Крафтс А. Вода и ее значение в жизни растений. – М.: Иност. лит
www.ronl.ru
|
|
|
|
| Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта
|
