Адаптивные реакции растений на экологический стресс

30. Растения индикаторы щелочной и кислой среды почвы

Индикаторами кислой почвы служат растущие на такой почве растения: трехцветная фиалка, дикий щавель, подорожник.

Признак сильнокислой почвы -- зазеленение поверхности.

На нейтральной и слабокислой почвах растут: пырей, ромашка, клевер

На щелочной почве растут: мак, вьюнок, дрема белая

На азотистых и плодородных почвах растут: пастушья сумка, мокрица, лебеда, крапива

На глинистых и влажных почвах растут: мать-и-мачеха, хвощ, дикая мята

Если вы хотите выяснить, какая у вас почва в разных частях сада -- огорода, залейте одним стаканом кипятка несколько листьев смородины или вишни, листья фиалки либо ягоды бузины или черемухи и добавьте немного земли. Если настой краснеет, то реакция почвы кислая. Если настой синеет или зеленеет -- щелочная или нейтральная. Сильнокислые и кислые почвы надо обязательно раскислить, добавляя в них известь, мел, древесную золу.

31. Растения галофиты. Их среда обитания и анатомо-морфологические особенности

Галофимты (солелюбы) -- растения, способные переносить высокие уровни засоления почвы (солянки, анабазис, полыни, бессмертники, тамариск и др.). Распространены на морских побережьях, а также в местностях с сухим климатом -- пустынях, полупустынях и даже степях на особых типах почвы -- солонцах и солончаках. Нередко имеют суккулентный облик -- с толстыми стеблями и вздутыми листьями, что способствует сохранению труднодоступной влаги. Приспособленность растений к высокой концентрации солей в среде обусловливается повышенной концентрацией вакуолярного сока, который по всасывающей силе выше почвенного раствора; излишек солей некоторых галофитов выделяется наружу, где после высыхания образует твердые пленки или кристаллические скопления. Морфологически галофиты часто сходны с суккулентами, но отличаются от них высоким осмотическим давлением. Галофиты делят на 3 группы: 1) эвгалофиты, или настоящие галофиты (т. н. солянки); 2) криногалофиты (тамарикс, кермек в сухих степях, пустынях и полупустынях) и 3) гликогалофиты (солонцовые растения). Криногалофиты - растения, способные выделять наружу скопляющиеся в них соли при помощи особых желёзок, покрывающих листья и стебли. В сухую погоду они покрываются сплошным налётом солей, который впоследствии частью сдувается ветром, частью смывается дождями. К этой группе относятся распространённые в полупустынях и сухих степях виды кермека, тамариксы и др. Гликогалофиты - растения, корневая система которых очень мало проницаема для солей, и поэтому в их тканях нe происходит накопления солей. Это - различные виды полыни. Среди культурных растений настоящих Г. нет, существуют лишь растения, обладающие большей или меньшей степенью солеустойчивости

32. Растения индикаторы на выбросы в атмосферу

Некоторые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения атмосферы. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды. Индикаторные растения могут использоваться как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды. Индикаторами присутствия сернистого газа являются лишайники и хвойные породы, наиболее сильно страдающие от загрязнений. Во многих промышленных городах вокруг заводов возникают зоны, где лишайники вообще отсутствуют - «лишайниковые пустыни». Хвоя сосны образует на своей поверхности тем более толстый слой воска, чем выше концентрация или продолжительнее действие на нее сернистого газа. На этом основании был разработан метод индикации в атмосфере сернистого газа - «тест помутнения по Гертелю». Суть метода заключается в том, что определенное количество хвои кипятят в воде. Принимается, что степень помутнения экстракта прямо пропорциональна количеству воска, покрывающего хвою.

Загрязнение медью сказывается на росте растений, цинком - приводит к отмиранию листьев у растений, кобальтом - к ненормальному развитию и т.д. Индикаторами присутствия фтора являются чувствительные растения, накапливающие его и реагирующие на этот фитотоксикант некрозом листьев (гладиолусы, фрезия). Живые индикаторы имеют существенные преимущества перед применением дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов определения степени загрязнения среды: они суммируют все без исключения биологически важные данные о загрязнениях, указывают скорость происходящих изменений, пути и места скоплений в экосистемах различного рода токсикантов, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека. Антропогенное загрязнение влияет на высшие растения, часто приводя к окраске листьев, некрозу, опадению листвы, изменению формы роста и ветвления и др. Так, при загрязнении атмосферы диоксидом серы типичными признаками повреждения являются: у сосны обыкновенной (Pinussilvestris L.) побурение кончиков игл хвои, у ясеня американского (Fraxinus Americana L.) - обширное междужилковое обесцвечение листьев и т.д.

Из декоративных растений наиболее достоверными индикаторами на фтористый водород являются: тюльпан (Tulipa L.), нарцисс (Narcissus L.), ландыш (Convallaria L.). Хорошими индикаторами на озон служат наиболее чувствительные сорта табака, томаты, цитрусовые.

Основные растения-индикаторы загрязнения атмосферного воздуха

Диоксид серы Ель (европейская, сербская), пихта европейская, сосна (обыкновенная, Банкса) Пшеница, ячмень, гречиха

Фтористый водород Ель европейская, Пихта европейская, Сосна обыкновенная, Орех грецкий Виноград, абрикос, петрушка, гладиолус, ландыш, тюльпан, нарцисс, рододендрон

Аммиак Граб обыкновенный, Липа сердцевидная Сельдерей, Махорка

Хлористый водород Ель европейская, пихта кавказская, лиственница европейская, ольха клейкая, лещина обыкновенная Фасоль обыкновенная, шпинат, редис, смородина, клубника

Озон Сосна Беймутова Табак, картофель, соя, томаты, цитрусовые

Тяжелые металлы Теуга канадская, вяз гладкий, боярышник обыкновенный Овсянина, орхидея, Бромелиевые



33. Растения поглотители радионуклидов

В растения радионуклиды поступают непосредственно из загрязненной окружающей среды (атмосферный воздух, дожди, ветер, снег, почва). Наиболее опасно прямое загрязнение сельскохозяйственных растений (в период их вегетации) из радиоактивного облака. По степени возрастания задерживания радионуклидов растения могут быть расположены в следующий ряд: капуста -- свекла -- картофель -- пшеница -- естественная травяная растительность.

Дальнейшая судьба задержанных частиц радионуклидов зависит от их растворимости и скорости удаления под действием дождя и других процессов. Нерастворимые радионуклиды загрязняют только поверхность растений, а растворимые поглощаются через листья, стебли и плоды, а также из почвы. Процессы всасывания протекают сравнительно быстро. По скорости листового всасывания радионуклиды также можно расположить в ряд: цезий -- барий -- стронций. По степени возрастания поступления в растения из почвы радионуклиды можно расположить в следующий ряд: стронций-89 -- стронций-90 -- йод-131 -- барий-140 -- цезий-137. Интенсивность этого процесса обусловлена типом почвы.

Известно, что химический состав растений и грибов находится в тесной зависимости от состава почвы, так как эти организмы являются хорошими поглотителями всех доступных химических элементов, содержащихся в ней, в т. ч. радионуклидов. Наименьший переход радионуклидов в растения наблюдается в регионах, где преобладают черноземы, а наибольший -- в регионах с торфяно-болотными почвами. Высокий коэффициент перехода радионуклидов в растения характерен также для песчаных почв.

Выявлено, что накопление искусственных радионуклидов основными представителями растительных формаций зависит от видовых особенностей растений. В общей проблеме охраны окружающей среды определённый интерес представляет изучение закономерностей поступления радионуклидов в растения. Ещё В.И. Вернадский отмечал, что растительность, под влиянием которой осуществляется биогенная миграция и накопление химических элементов, оказывает большое влияние на поведение радионуклидов в биосфере. Биогенная миграция радионуклидов проявляется в вовлечении их в малый биологический круговорот веществ. Размеры накопления радионуклидов растениями, в зависимости от их биологических особенностей, может достигать значительных размеров. Таковыми являются растения-концентраторы радионуклидов, на основе которых разработан радиобиохимический метод поиска рудных месторождений. В зависимости от среды (атмосфера, почвенно-растительный покров), в которую попадают радионуклиды, различают три пути их поступления в растения. Листовое усвоение, т.е. усвоение оседающих из атмосферы радионуклидов непосредственно через листья; усвоение из поверхностной корневой дернины, этот путь характерен для пастбищных луговых растений; усвоение непосредственно из почвы. Часть выпадающих из атмосферы радионуклидов, усваиваемых через надземные органы растений, в зависимости от конкретных условий, может быть различным.

Усвоение радионуклидов из корневой дернины характерно для луговых трав. В этом случае дернина является двояким “резервуаром” радионуклидов. С одной стороны, в ней накапливаются радионуклиды, усвоенные за прошлые годы, а с другой - дернина непосредственно поглощает радионуклиды, выпадающие на её поверхность. Радионуклиды этого “резервуара” обычно легкодоступны отрастающей зелёной массе трав и являются одним из основных путей поступления в растения. По мере того, как количество радиоактивных осадков будет уменьшаться, роль почвенного пути поступления радионуклидов будет увеличиваться.

Корни растений кроме снабжения надземной части растений радионуклидами сами выступают своего рода «резервуаром» где происходит накопление вовлекаемых в биологический круговорот радионуклидов. Из корней высвобождение радионуклидов идет за счет прижизненного «корнеопада» и за счет разложения после прекращения периода вегетации. Таким образом, корни выступают в качестве поставщика легкодоступных для растений форм радионуклидов.

34 Что представляет собой лихеноиндикаторный метод

При лихеноиндикационных исследованиях необходимо использовать параллельно два частных метода: картирование распространения индикаторных видов позволяет установить качественную сторону загрязнения (преобладание кислого или щелочного); зонирование территории на основе индексов эпифитных лишайниковых синузий дает количественную характеристику состояния синузий, отражающуюстепень загрязнения воздуха.

Примененные лихеноиндикационные методы эффективны при оценке распространения и качества загрязняющих примесей в атмосферном воздухе, позволяют получить репрезентативную информацию для ограниченных и обширных территорий.

Изменение кислотности субстратов под воздействием загрязнителей воздуха оказывает существенное влияние на характер распространения видов эпифитных лишайников и на состав лихеносинузий. В условиях сложного загрязнения воздуха с преобладанием щелочной пыли возникают качественно новые эпифитные лишайниковые синузии, которые характеризуются повышенным количеством видов (по сравнению с природными).

Методы лихеноиндикации основаны на индивидуальной реакции эпифитных лишайников к действию поллютантов атмосферы. Результаты лихеноиндикационных исследований предоставляют интегральную оценку степени загрязненности атмосферного воздуха за длительный промежуток времени и, таким образом, являются хорошим дополнением к санитарно-гигиенической оценке условий среды обитания. Установленная зависимость 4 чувствительности эпифитных лишайников от типа коры дерева - форофита, состава комплекса загрязнителей и, что особенно важно, климата.

35. С помощью каких растений вы будите проводить фитоконтроль среды на наличие выбросов в атмосфере

36. Под почвой надо понимать

все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов". 1. В почве наблюдается сглаженность суточных колебаний температуры (начиная с 50 см глубины) и, начиная с глубины нескольких метров, сглаженность сезонных различий. Для живых организмов одним из следствий структурированности почв выступает относительное постоянство условий обитания, меньшее воздействие погодных условий. Известна инертность почвенного микроклимата: самый теплый месяц почв нашего района - октябрь, самый холодный - май. Похожую инертность в отношении температуры и влажности воздуха прибрежных зон дает океан, напр., на побережье Баренцева моря Северный Ледовитый океан летом охлаждает воздух, а зимой - согревает его.

2. Недостаток (с точки зрения наземных животных) кислорода, анаэробные условия на значительной глубине. Дождевые черви предпочитают избыток СО2 по сравнению с атмосферным воздухом. 3. Темнота.

Основными структурными элементами почвы являются: минеральная основа, органическое вещество, воздух и вода.

Минеральная основа (скелет) (50-60% всей почвы) - это неорганическое вещество, образовавшееся в результате подстилающей горной (материнской, почвообразующей) породы в результате ее выветривания. Размеры скелетных частиц: от валунов и камней до мельчайших песчинок и илистых частиц. Физико-химические свойства почв обусловлены в основном составом почвообразующих пород.От соотношения в почве глины и песка, размеров фрагментов, зависят проницаемость и пористость почвы, обеспечивающие циркуляцию, как воды, так и воздуха. В умеренном климате идеально, если почва образована равными количествами глины и песка, т.е. представляет суглинок. В этом случае почвам не грозит ни переувлажнение, не пересыхание. И то и другое одинаково губительно как для растений, так для и животных.

Органическое вещество - до 10% почвы, образуется из отмершей биомассы (растительная масса - опад листьев, ветвей и корней, валежные стволы, ветошь травы, организмы погибших животных), измельченной и переработанной в почвенный гумус микроорганизмами и определенными группами животных и растений. Более простые элементы, образовавшиеся в результате разложения органики, вновь усваиваются растениями и вовлекаются в биологический круговорот.

Воздух (15-25%) в почве содержится в полостях - порах, между органическими и минеральными частицами. При отсутствии (тяжелые глинистые почвы) или заполнении пор водой (во время подтоплений, таяния мерзлоты) в почве ухудшается аэрация и складываются анаэробные условия. В таких условиях тормозятся физиологические процессы организмов, потребляющих кислород - аэробов, разложение органики идет медленно. Постепенно накапливаясь, они образуют торф. Большие запасы торфа характерны для болот, заболоченных лесов, тундровых сообществ. Торфонакопление особенно выражено в северных регионах, где холодность и переувлажнение почв взаимообусловливают и дополняют друг друга.

Вода (25-30%) в почве представлена 4 типами: гравитационной, гигроскопической (связанной), капиллярной и парообразной.

Гравитационная - подвижная вода, занимают широкие промежутки между частицами почвы, просачивается вниз под собственной тяжестью до уровня грунтовых вод. Легко усваивается растениями.

Гигроскопическая, или связанная - адсорбируется вокруг коллоидных частиц (глина, кварц) почвы и удерживается в виде тонкой пленки за счет водородных связей. Освобождается от них при высокой температуре (102-105°С). Растениям она недоступна, не испаряется. В глинистых почвах такой воды до 15%, в песчаных - 5%.

Капиллярная - удерживается вокруг почвенных частиц силой поверхностного натяжения. По узким порам и каналам - капиллярам, поднимается от уровня грунтовых вод или расходится от полостей с гравитационной водой. Лучше удерживается глинистыми почвами, легко испаряется. Растения легко поглощают ее.

Парообразная - занимает все свободные от воды поры. Испаряется в первую очередь.

Осуществляется постоянный обмен поверхностных почвенных и грунтовых вод, как звено общего круговорот воды в природе, меняющий скорость и направление в зависимости от сезона года и погодных условий.

37. Песчаные почвы и особенности произрастания растений на них

Песчаные почвы достаточно воздушны и хорошо пропускают воду и их приходится часто поливать. В них требуется вносить органические удобрения, являющиеся главным источником питания выращиваемых культур. На песчаных почвах удобрения быстро разлагаются, а питательные вещества уходят в подпочвенный слой. Для улучшения структуры в такие почвы вносят торф.

Для почв суховатых, песчаных, иногда и для почти чистых песков характерно произрастание сосны, вереска обыкновенного, тимьяна обыкновенного (или богородной травы, чабреца, кстати, типичного растения и для степной зоны), кипрея узколистного, или иван-чая. Другой пример родственников с разными экологическими «характерами» -- из семейства бобовых. Рассмотрим различные виды клеверов. Они различаются, конечно, и внешностью: листьями, цветом венчика и соцветий. Клевер гибридный, или розовый предпочитает места с временным переувлажнением (низины, поймы, колеи, канавы); клевера луговой и ползучий -- типичные мезофиты, растут на лугах с нормальным увлажнением почвы; клевера горный (несмотря на такое название вполне широко распространен в луговой и лесостепной зонах) и средний встречаются на лугах с легкими почвами, на песчаных насыпях, солнечных склонах холмов; клевер пашенный заметен на открытых песках, на беднейших подзолах, а клевер шуршащий может встретиться на суховатых местообитаниях, на сыроватых тяжелых почвах, а иногда на почвах нормального увлажнения, но может расти и в сырой колее или в луже на лужочке.

38. Растения литофиты

Литофимты -- растения, приспособленные к жизни в скальных и каменистых породах. Часто литофиты образуют подушки, дерновины или стелющиеся формы. К литофитам относят растения, обладающие корневой системой (то есть сосудистые растения -- покрытосеменные, голосеменные, папоротники и др.). Жизнедеятельность литофитов играет важную роль в расселении высших растений.

Литофиты, будучи пионерами в заселении каменистых местообитаний и первичным фактором разрушения скальных пород, подготавливают почву для растений, более требовательных к субстрату. Обычно на каменистых участках сначала появляются бактерии и водоросли, потом расселяются лишайники и мхи, следом за ними -- литофиты. Корни многих литофитных растений могут проникать при определённых обстоятельствах непосредственно в горную породу, тем самым способствуя её разрушению. Необходимые для существования питательные вещества они получают из остатков мхов, атмосферы (дождевая вода и пыль) или из собственных омертвелых тканей и частей. Некоторые литофиты предпочитают карбонатные породы (известняки, мраморы, доломиты), другие селятся на более кислых средах. Иногда категорию литофитов подразделяют на специализированные группы: эпилиты (или собственно литофиты -- растения, закрепляющиеся на поверхности камня и произрастающие на нём), литофагофиты (растения, чья корневая система активно разрушает горную породу) и хазмофиты (растения, обитающие на первичных почвах или детрите, селящиеся в углублениях или небольших расселинах).К литофитам относятся камнеломки, большинство видов колокольчиков и овсяниц. Многие папоротники также являются литофитами; из древесных пород наиболее характерными представителями литофитов являются можжевельники и многие виды из рода сосна. Литофиты широко распространены и в тропической зоне: таковыми являются некоторые виды орхидей из родов пафиопедилюм, дендробиум, фаленопсис; некоторые плотоядные растения (непентесы, жирянки), представители семейства бромелиевые (тилландсии, диккии, фрезии). Некоторые виды растений, относящихся к литофитам, одновременно являются и эпифитами (у этих групп растений имеются черты сходства); подобные виды могут произрастать как на каменистом субстрате, так и закрепляясь на деревьях.

39. Торф как среда обитания растений

Торф прекрасно улучшает структуру почвы, улучшаются её воздушно-водные свойства. Такая среда обитания подходит большинству растений. Торф является хорошим влагорегулятором, который способен создавать оптимальные условия для роста растений, что позволяет его использование во всех климатических зонах. И хотя в торфе не содержится большое количество макро- и микроэлементов, но в нём есть другие не менее уникальные компоненты. Гуминовые кислоты являются стимуляторами роста и развития. Аминокислоты превращают некоторые элементы в ту форму, которая усваивается растением. Так же торф выступает как бактерицидное вещество, имеет большую газопоглотительную способность, пригоден для любых типов почвы.

Торф для сельского хозяйства делят на две группы:

Лёгкий или светлый торф добывается из верхних слоёв залежи. Это молодой, ещё слаборазложившийся торф со степенью разложения до 15%. Эту категорию торфа характеризует малый удельный вес от 150 до 250 кг/м3. В нем такая же газопоглотительная и водопоглотительная способность, однако, содержание аминокислот и гуминовых кислот гораздо меньше, так как процесс разложения ещё не закончился.

Тяжёлый или тёмный торф добывается из нижних слоёв залежи. Это достаточно «зрелый» торф, где степень разложения превысила 15%. Удельный вес торфа составляет от 350 кг/м3. Содержание гумуса в таком торфе высокое, но газо- и водоудерживающих свойств меньше.

Для улучшения структуры обрабатываемой почвы, для длительного увлажнения почвы, для аккумулирования влаги, для получения среды для кислородообменных процессов использую торф в чистом виде.

Из торфа делается субстрат: торф выступает за основу, которая смешивается с необходимыми для растения макро- и микроэлементами. В итоге получается качественный грунт. Такая технология распространена в теплицах, садах, «многоэтажном» выращивании.Торф используется и в качестве сырья для изготовления органических удобрений.

40. Растения псалмофиты и особенности их произрастания

Растения подвижных песков, гл. обр. пустынь. Имеют ряд приспособлений для существования на перевеваемых ветром песках, оголяющих корневую систему или засыпающих растения и затрудняющих прорастание семян. Древесные и кустарниковые П. образуют мощные придаточные корни на стволах, погребённых в песке (саксаул, кандым), и побеги из придаточных почек на оголённых корнях (песчаная акация и др.). Травянистые П. образуют подземные побеги иногда в виде длинных, быстро растущих корневищ, прорастающие сквозь толщу песка (осока песчаная -- Саrехаrеnaria). Многие П.-- эфемеры. Многолетние П. имеют мелкие, сильно редуцированные листья или лишены листьев; фотосинтез и гранспирапию у них осуществляет стебель (напр., у саксаула). Благодаря разл. придаткам плоды П. летучи и не погребаются песком.

растения, обитающие на песках. Обычно имеют хорошо развитую корневую систему, которая не только обеспечивает их достаточным количеством влаги и минерального питания, но и закрепляет на лёгком субстрате. В наиболее тяжёлых условиях находятся псаммофиты барханных (двигающихся) песков: выдувание песка обнажает корневую систему, надвигание песка угрожает полным засыпанием, приземный вихревой ветер (позёмка) подсекает всходы. Главный корень, устремляясь к воде, находящейся на большой глубине, образует множество боковых корней, длина которых может достигать 20 м. Но и при этих условиях псаммофиты вегетируют только весной, когда пески обеспечены влагой. Осмотическое давление клеточного сока сильно повышается в летний засушливый период.

41. Формы взаимодействия растений друг с другом

Одним из ключей к загадке взаимоотношений растений может служить анализраспределения разных их видов в пространстве. Будем исходить из того, что семена, переносимые ветром, птицами, водой и млекопитающими, распределяются случайно (это не всегда верно). Но нет никакого сомнения, что растительный покров не случаен: растения предпочитают жить в определенных сообществах, имеющих довольно четкие границы. Причина такой разборчивости заключается в специфических требованиях к свету, теплу, температуре и почвенным условиям. Причины, по которым растения живут только в определенных сообществах, до конца так и не выяснены. Некоторые растения вытесняют своих ближайших соседей, побеждая их в конкурентной борьбе за воду или питательные вещества в почве. Другие ведут настоящую химическую войну, выделяя вещества, тормозящие рост соседей. Есть и такие, которые паразитируют, питаясь соками других растений. Но гораздо приятнее рассказывать о растениях, которые, наоборот, способствуют росту более слабых и беззащитных.

Прямые (контактные) взаимодействия между растениями

Примером механического взаимодействия является повреждение ели и сосны в смешанных лесах от схлестывающего действия березы. Раскачиваясь от ветра, тонкие ветви березы ранят хвою ели, сбивают легкие молодые иглы. Очень заметно это сказывается зимой, когда ветви березы безлиственны.

Взаимное давление и сцепление стволов нередко оказывает отрицательное воздействие на растения. Однако чаще такие контакты встречаются в подземной сфере, где большие массы корней тесно переплетаются в небольших объемах почвы. Типы контактов могут быть различны - от простого сцепления до прочного срастания. Так, губительным в жизни многих деревьев тропического леса оказывается разрастание лиан, зачастую приводящее к обламыванию ветвей под их тяжестью и усыханию стволов в результате сдавливающего действия вьющимися стеблями или корнями. К форме механических контактов относится и использование в качестве субстрата одним растением другого. Растения, живущие на других растениях (на ветвях, стволах деревьев), без связи с почвой, получили название эпифитов, а поселяющиеся на листьях - эпифиллов. В отличие от паразитов они не вступают в прямой физиологический контакт с растением-субстратом, а самостоятельно существуют как автотрофные организмы. Экологический смысл эпифитизма состоит в своеобразной адаптации к световому режиму в густых тропических лесах: возможность выбраться к свету в верхних ярусах леса без больших затрат веществ на рост. Само происхождение эпифитного образа жизни связывают с борьбой растений за свет. Физиологические контакты между растениями включают паразитизм, симбиоз, сапрофитизм, срастание корней. Паразитизм - наиболее яркий пример прямых физиологических воздействий между растениями, т.е. переход одного из партнеровна гетеротрофный способ питания и существование за счет организма-хозяина. Например, повилика, питающаяся соками клевера, угнетает его, не только подавляя развитие вегетативной массы, но и заметно задерживая развитие растения. Характерным примером тесного симбиоза, или мутуализма между растениями является сожительство водоросли и гриба, которые образуют особый целостный организм-лишайник.

Срастание корней близко растущих деревьев (одного и того же вида или родственных видов) относится также к прямым физиологическим контактам междурастениями.

42. Симбиотические взаимодействия растений

Симбиоз - это взаимовыгодное сосуществование представителей разных биологических видов.

В природе часто встречается сожительство двух или более видов, которое в ряде случаев становится необходимым для обоих партнёров. Такое сожительство называют симбиотическим взаимоотношением организмов или симбиозом. Симбиоз - неразделимые взаимополезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов, иногда даже с элементами паразитизма. Муравьи Irisomyrmex и растение Myrmecodia извлекают пользу от симбиозных отношений. Муравьи питаются сахарным нектаром этого растения. Растение потребляет жизненно важные минералы из дефекации муравьев и их отходов. Микосимбиотрофия реализуется в виде микоризы -- взаимодействия гиф грибов и корней растений. Различают эктомикоризу, когда мицелий опутывает корни растения и эндомикоризу, когда проникает в них.

Экологический смысл образования микоризы состоит в том, что гриб получает от растения углеводы и некоторые витамины, а растение следующие выгоды: мицелий гриба увеличивает всасывающую поверхность корней растения, улучшая снабжение его водой и минеральными веществами гриб может выделять некоторые витамины и ростовые вещества разлагая недоступные растениям органические вещества, грибы переводят их в доступную усвояемую форму, заражение корней микоризными грибами предохраняет растение от воздействия патогенных микроорганизмов, в том числе паразитических грибов при эндомикоризе часть грибных клеток в корнях растений разлагается и используется в качестве источника питательных веществ

Бактериосимбиотрофия -- симбиоз растений с клубеньковыми бактериями (в основном сем. Бобовые (около 86% видов семейства), а также некоторые виды сем. Мятликовые, Берёзовые, Лоховые, Крушиновые). Клубеньковые бактерии играют роль азотфиксаторов, переводя атмосферный азот в доступные растениям формы.

43. Конкуренция у растений

В качестве особой формы трансбиотических взаимоотношений растений выделяют конкуренцию. Это те взаимные или односторонние отрицательные влияния, которые возникают на основе использования энергетических и пищевых ресурсов мест обитания. Сильное влияние на жизнь растений оказывает конкуренция за почвенную влагу (особенно четко выражена в областях с недостаточным увлажнением) и конкуренция за питательные вещества почвы, более заметная на бедных почвах. Примером конкуренции могут служить взаимоотношения лисохвоста лугового (Alopecuruspratensis) и типчака (Festucasulcata). Типчак можетпроизрастать во влажной почве, однако, в сообществе лисохвостного луга не растет из-за подавления теневыносливым и быстро растущим лисохвостом. В формировании типчакового или лисохвостного фитоценоза решающее значение имеет не влажность почвы, а конкурентные взаимоотношения типчака и лисохвоста. В более сухих местообитаниях типчак заглушает лисохвост, а на увлажненных лугах выходит победителем лисохвост.

Межвидовая конкуренция проявляется у растений так же, как и внутривидовая (морфологические изменения, снижение плодовитости, численности и т. д.). Доминирующий вид постепенно вытесняет или сильно снижает его жизнеспособность.

Самая жесткая конкуренция, нередко с непредвиденными последствиями, возникает при введении в сообщества новых видов растений без учета уже сложившихся отношений.

Конкуренция развивается либо из-за исходной ограниченности ресурсов местообитания, либо в результате уменьшения их доли, приходящейся на каждое растение, вследствие перенаселённости. Конкуренция ведёт к снижению потребления ресурсов растением и, как следствие, уменьшению скорости роста и запасания веществ, а это, в свою очередь, приводит к снижению количества и качества диаспор. Различают внутри- и межвидовую конкуренцию.

Межвидовая конкуренция также широко распространена в природе, поскольку абсолютное большинство фитоценозов (кроме некоторых агроценозов) являются многовидовыми. Многовидовой состав обеспечивается тем, что каждый вид имеет характерную только для него экологическую нишу, которую и занимает в сообществе. При этом ниша, которую вид мог бы занять при отсутствии межвидовой конкуренции -- фундаментальная, сужается до размеров реализованной. В фитоценозе дифференциация экологических ниш происходит за счёт:

разной высоты растений

разной глубины проникновения корневой системы

контагиозного распределения особей популяции (отдельными группами / пятнами)

разных сроков вегетации, цветения и плодоношения

неравной эффективности использования растениями ресурсов местообитания

При слабом перекрывании экологических ниш может наблюдаться сосуществование двух ценопопуляций, при сильном же более конкурентоспособный вид вытесняет из местообитания менее конкурентоспособный.

44. Аллелопатия у растений

Аллелопатия -- влияние растений друг на друга и на другие организмы путём выделения в среду активных метаболитов как при жизни растения, так и при разложении его остатков, страдание), взаимодействие растений посредством выделения биологически активных веществ (фитонцидов, колинов, антибиотиков и др.) во внеш. среду.

Аллелопатическая активность того или иного вида обуславливается определённым набором химических веществ различной природы, качественный и количественный состав которого существенно зависит от внешних условий. Аллелопатически активные вещества выделяются как надземными органами (главным образом листьями), так и подземными в основном тремя способами: активное выделение через железы или гидатоды вымывание атмосферными осадками выделение посредством разложения опада микроорганизмами

Иногда А. определяют только как вредное влияние одних растений на другие, но в более широком понимании А.-- как отрицательное, так и положительное взаимодействие растений друг с другом путём выделения хим. веществ. Растения с высокой аллелопатич. активностью (напр., пырей, ясень, лох) легко внедряются в сообщества, подавляя др. виды, но вызывают при этом почвоутомление и не могут быть доминантами. Так, под влиянием летучих эфирных масел, выделяемых мятой, задерживается рост всходов бобовых. Аллелопатическую активность растений необходимо учитывать при создании смешанных посевов.

В качестве примера можно назвать выделения соплодий свеклы, тормозящие прорастание семян куколя (Agrostemmagithago). Нут (Cicerarietinum) подавляюще действует на картофель, кукурузу, подсолнечник, томаты и другие культуры, фасоль - на рост яровой пшеницы; корневые выделения пырея (Agropyronrepens) и костреца (Bromusinermis) - на растущие вблизи с ними другие травянистые растения и даже деревья.Как крайнюю форму аллелопатии или невозможность существования того или иноговида в присутствии другого в результате интоксикации среды, называют аменсализмом. Аменсализм соответствует прямой конкуренции, антибиозу и антагонизму. Так, благодаря выделению корнями токсических веществ ястребянка (Hieracium pilosella) из семейства сложноцветных вытесняет другие однолетние растения и нередко образует чистые заросли на довольно больших площадях.

45. Современное состояние лесов в Беларуси

В настоящее время лесной фонд страны составляет более 9,4 млн. гектаров, запас древесины на корню оценивается в 1,6 млрд. м3, а лесистость территории - в 38,5%. В результате целенаправленной политики лесовосстановления и лесоразведения увеличивается площадь покрытых лесом земель, сохранена формационная структура и видовое разнообразие лесов, повышается их устойчивость и продуктивность. Кроме того, в Беларуси наблюдается устойчивый рост площадей приспевающих, спелых и перестойных насаждений. За двадцатилетний период территория спелых древостоев увеличилась более чем в два раза. Площадь особо охраняемых природных территорий и особо защитных участков составляет 24,6% от общей площади лесного фонда.

Все леса в стране являются исключительной собственностью государства. К примеру, кодексом предусмотрены девять видов рубок. Но лес не растет, как пшеница на полях. Срубить дерево можно за считанные секунды, а вот на его рост уходят десятилетия. Ровные ряды молодых елей и дубков, посаженные на вспаханную почву на местах вырубок, - это еще не лес. Пройдет не одно десятилетие, прежде чем эти посадки, успешно избежав пожаров, ураганов, нашествия вредителей и болезней, смогут превратиться в настоящий лес с его необозримым разнообразием форм и видов живых существ: сообщества сотен тысяч видов растений, животных и микроогранизмов.

В Беларуси в малонарушенном состоянии сохранилось лишь 13,4% лесов. Все они являются уязвимыми перед антропогенным прессом в силу своих экологических особенностей и находящимися под угрозой исчезновения. Каждый год рубками уничтожается примерно 0,4% от площади малонарушенных лесов. Лесохозяйственная деятельность вынуждает диких животных покидать свои местообитания. В пойменных лесах заказника «Средняя Припять» в нижнем течении реки Случь орнитологами много лет проводится мониторинг гнездящейся группировки краснокнижного черного аиста. В 2000 году они насчитали 7 гнездящихся пар этих редких птиц. К 2009 году на контролируемой территории осталось только 4 пары, из которых две сместились со своего прежнего гнездового участка. Выборочные рубки отдельных старовозрастных и мертвых деревьев и небольших участков леса в непосредственной близости от гнездовых участков черного аиста заставили птиц покинуть лес.



46. Влияние избытка и недостатка углекислого газа на растения

Углекислый газ (СО2) = двуокись углерода. Содержание в атмосферном воздухе 0,3%.Углерод важнейший элемент питания растений, потому что является основой для построения органических веществ, а также через свои соединения влияет на значения рН и жесткости воды. СО2 важнейший компонент фотосинтеза растений, если описать это химической формулой то получается вот что:

6CO2 + 6H2O + солнечная энергия -> C6H12O6 + 6O2

Получается, что из воды и углекислого газа строятся углеводы, аминокислоты и другие органические вещества. То есть, фактически, можно сказать, что растение “строит” себя за счет поглощения СО2. Выделяемый кислород, это побочный продукт, главное, что нужно растению это получить строительный материал для своих клеток, то из чего вырастут стебель, листья, цветоносы и все остальная биомасса растения. СО2 - главная пища, лишите растение СО2 и оно перестанет расти и даже начнет чахнуть, все удобрения, шарики под корни, таблетки в грунт, жидкие удобрения - все это не более чем добавки. (Разумеется, такое сравнение некорректно, для сравнения можно представить, что все удобрения это как витамины. Человек не способен питаться одними витаминами. Пускай даже самыми лучшими и дорогими. Для жизни все-таки нужен поджаристый бифштекс, ну или хотя бы, овсянка на воде. Вот растениям также главное - СО2, все остальное вспомогательное.

Растения удовлетворяют свою потребность в углероде за счет свободного углекислого газа и в меньшей степени за счет угольной кислоты. Растворенный в воде углекислый газ большей частью остается в виде свободного CO3 (99,3%) и в меньшей образует угольную кислоту.

CO2 поступает в воду аквариума за счет:

1) 99% - ее контакта с воздухом, (растворяется в 50 раз лучше кислорода, как ни парадоксально, но СО2 может быстро и освобождаться из воды, если ее турбулентно мешать или аэрировать)

2) выделяется при дыхании рыб, растений и других водных организмов

3) при разложении органических веществ (например листьев, остатков корма и т.п.).

Небольшой процент СО3 (примерно 0,1-0,2%) превращается в углекислоту (СО3+H2O<=>H2CO3), которая неустойчива и распадается, поэтому часть растворенного в воде CO2 находится в свободном состоянии.

Угольная кислота -- слабая кислота и диссоциирует на ионы (H2CO3<=>H++HCO3-), в результате концентрация ионов Н+ повышается и вода подкисляется. Таким образом, при повышении в воде содержания СО2 значение рН уменьшается. Богатые углекислотой воды могут достигать величины рН в 5 единиц, изредка и ниже. Лишь газообразный растворенный в воде СО3 подходит для снабжения растений без всяких осложнений, но некоторые из них при его нехватке приспособились использовать гидрокарбонаты кальция и магния, которые влияют на временную жесткость, и при их распаде происходит уменьшение ее значения, т.е. биогенное умягчение воды. В этом процессе происходят следующие реакции:

Ca(HCO3)2 = CO2 (поглощается растением) + CaCO3(осадок) + H2O

Ca(HCO3)2=2CO2 (поглощается растением) + Ca(OH)2

Образующиеся в результате первой реакции карбоната выпадают в осадок, что видно по белому налету на листьях растений, во второй же реакции образуется щелочь, которая повышает значение рН, причем эта реакция идет тем интенсивнее и, следовательно, подщелачивание воды тем сильнее, чем выше значение концентрации кислорода.

Недостаток CO2 служит причиной для:

1. появления искалеченных и убогих растений в аквариуме;

2. неестественного, сильного повышения рН. Слишком высокое значение рН, вызванное недостатком CO2, в свою очередь служит частой причиной для;

а) недостатка железа для питания растений;

б) аммиачного отравления рыб после смены воды;

в) наступления криптокориновой болезни;

г) прекращения роста растений;

д) тяжелых и хронических грибковых заболеваний рыб.

47. Экология корневой системы растений

Корневая система в жизни растений имеет огромное значение. По современным взглядам корни выполняют следующие функции:

1. Поглощают из почвы влагу и питательные вещества.

2. Являются вместилищем запасных питательных веществ;

3. Укрепляют растения в почве;

4. Иногда являются органами размножения (вишня, слива, малина и др.);

5. В корневой системе происходит ряд специфических для данных растений процессов превращения веществ. Так, установлено, что в корнях яблони и персика при температуре почвы выше 0° может происходить превращение минеральных азотистых соединений в органические формы.

Уже надо считать твердо установленным, что из сахаров, притекающих от листьев, и азотных соединений, поступающих из почвы, в корнях проходит синтез аминокислот. Имеются данные, что в корнях происходит также процесс превращения минеральных соединений фосфора в органические (нуклеопротеиды и липоиды).

6) корни выделяют в наружную среду сахара, органические кислоты, соли фосфора, калия и др. Эти вещества, выделяемые корнями, с одной стороны, служат пищей для необходимых растениям микроорганизмов, а с другой, способствуют растворению и лучшему использованию растением минеральных веществ почвы; они могут быть также использованы корнями других растений, если они попадут в зону корневых выделений;

7) корневая система во взаимосвязи с листьями регулирует окислительно-восстановительные процессы в растении.

В последнее время, используя новейший метод исследований при помощи меченых атомов, удалось установить, что корни могут также поглощать из почвы углекислоту и углекислые соли. Это говорит о том, что корни играют весьма важную роль и в процессе фотосинтеза, монопольная роль в котором ранее признавалась только за листьями.

Значительный интерес представляют также новейшие исследования Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева (Д.Б. Вахмистров) о распределительной деятельности корней. Она состоит в том, что «при избыточном питании балластные ионы аккумулируются в корне и лишь небольшая часть их подается в надземные органы. В условиях же недостаточного питания корни подают в надземные органы большую часть поглощаемых ионов, а также мобилизуют и секретируют в сосуды' ксилемы часть ранее поглощенных солей».

48. Экология стебля

Стебель -- осевая часть побега. Стебель выносит листья к свету, поддерживает генеративные органы, по нему осуществляется транспорт воды и растворенных в ней веществ, в стебле откладываются запасные вещества, он может принимать участие в вегетативном размножении. Молодые стебли могут выполнять функцию фотосинтеза.

Стебель растений делится на узлы и междоузлия. В узлах к стеблю прикрепляются листья и почки. Стебли бывают одревесневающими и неодревесневающими. На поперечном срезе стебля многолетнего растения видны кора, представленная покровной тканью и подлежащими клетками, луб, камбий, древесина и сердцевина. Кора защищает стебель от различного рода повреждений. Луб -- это совокупность флоэмы и механической ткани, древесина -- совокупность ксилемы, механической ткани и паренхимы. Камбий -- это образовательная ткань, клетки которой в процессе деления откладывают наружу клетки луба, а внутрь -- клетки древесины. Сердцевина представлена в основном паренхимной тканью, в ней могут откладываться запасные вещества или продукты метаболизма. Стебли - это в основном надземные органы растений, на них расположены листья, иногда органы полового размножения (например, цветы). Однако существуют растения, в частности, некоторые печеночники (представителях мхов), у которых нельзя выделить ни стеблей, ни листьев. А есть и так называемые бесстебельные (такие, как одуванчик), у которых стебель почти не заметен, настолько он короткий, а листья расположены на уровне почвы.

Травянистые и деревянистые стебли. Деревянистые стебли содержат лигнин - вещество, которое пропитывает стенки некоторых клеток, делая их жесткими и непроницаемыми. Наиболее характерные примеры - стволы и ветви деревьев, однако лигнин могут также содержать и более тонкие стебли (вереск, тимьян). Стебли травянистых растений, например, луговых трав, содержат совсем мало лигнина. Каждый год на зиму они отмирают, в отличие от содержащих лигнин стеблей, которые живут несколько лет. Флоэма и ксилема - ткани, проводящие растительный сок. Стебель связывает корни, поставщики сырого сока (воды с минеральными элементами, черпаемыми из почвы), с листьями, в которых создается настоящий растительный сок (жидкость, содержащая органические вещества, выработанные в процессе фотосинтеза). Сырой и настоящий растительный сок должны циркулировать по всему растению, питая каждую клетку. У сосудистых растений (папоротникообразные и семенные) его перенос обеспечивается специальными тканями. Эти проводящие ткани, которые простираются в корни и листья, называются флоэма (для нисходящего тока настоящего растительного сока) и ксилема (для восходящего тока сырого сока). Клетки, в которых циркулирует сок, напоминают вытянутый цилиндр. Они расположены друг за другом параллельно оси стебля и связаны между собой перфорацией.

49. Ультрафиолетовая радиация у растений

Итак, коротковолновое излучение

Обладает высокой энергией и способностью повреждать биомолекулы. Белки активно поглощают излучение с максимумом 220-240 нм, нуклеиновые кислоты - 260 нм. Возбуждение от этого поглощения напрямую вызывает изменение или разрыв химических связей, поэтому белки перестают выполнять свои функции, а нуклеиновые кислоты подвергаются мутациям. Также поглощение коротковолнового излучения пигментами может вызывать фотолиз воды с образованием активных свободных радикалов и перекиси водорода. Эти соединения разрушают и окисляют любые органические молекулы, в связи с чем клетка разрушается.

Именно коротковолновое излучение применяют в качестве бактерицидного. У человека эта часть спектра вызывает сильные ожоги даже в небольших дозах. Растения так же гибнут от такого излучения за очень небольшое время. Однако, в некоторые работах показана стимуляция развития растений при облучении коротковолновой частью спектра в низких дозах (несколько минут раз в две недели). Причем стимул был существенным и составлял до 50% увеличения роста (для злаковых сельскохозяйственных культур). Однако необходимые дозы такого облучения оказались строго специфичными для каждого вида растений. Небольшое повышение приводило к подавлению роста, а понижение приводило к снятию стимулирующего эффекта.

Можно сделать вывод, что в связи с высокой активностью и опасностью как для человека, так и для растений, в бытовых условиях полезное действие коротковолнового излучения малоприменимо. Однако в промышленности стоит задуматься о его использовании.

Средневолновое излучение

Его можно подразделить на два типа. Первый - 290-310 нм вызывает ожоги у человека. Второй - 310-350 уже относительно безвреден. Для растений средневолновое излучение безопасно в средних кратковременных дозах, однако вызывает угнетение и гибель при постоянном воздействии. Постоянное действие малых доз усиливает пигментацию растений, но стимулирующего действия не наблюдается. При воздействиях порядка 20 минут каждый день эта часть спектра вызывает усиление роста у широкой группы растений (Например, исследуемые растения томатов были в два раза крупнее контрольных. Растения кукурузы были крупнее на 26%. Риса и хлопчатника - на 30-50%. Цветение так же наступало раньше, а плоды были больше. Исходно высокогорные виды реагируют на наличие средневолнового излучения еще сильнее, их увеличение роста доходит до 100%. Однако превышение доз приводит к типичным симптомам солнечного ожога - измельчание листьев, плохой рост, ослабление растения и гибели растения. Таким образом, можно рекомендовать периодическое облучение растений ультрафиолетовыми лучами среднего диапазона, как относительно безопасных и сохраняющих стимулирующее действие. В особенности это справедливо для высокогорных растений. Однако следует помнить, что превышение может даже привести к гибели цветов и ожогам у человека.

Длинноволновое излучение

Фактически эта часть спектра безвредна как для растений, так и для человека. Интересно, что стимулирующий эффект кратковременного сильного излучения так же отсутствует. Однако долговременное излучение относительно высокой интенсивности увеличивает рост высокогорных растений. Наблюдаются интересные физиологические явления и в связи с фотопериодизмом, о чем сказано ниже. Его можно рекомендовать для использования в качестве одного из компонентов постоянного света при выращивании при искусственном освещении. Это безвредно, а для некоторых растений (высокогорных) вызывает усиление роста. Так же, ниже описывается его действие на растения "короткого" и "длинного" дня, что может иметь практическое значение.

Еще некоторые общие физиологические моменты действия УФ излучения:

Все его виды вызывают усиленный синтез каротиноидов и антоцианов. Простыми словами - он вызывает покраснение листьев. При длительных воздействиях синтез хлорофилла уменьшается, а при кратковременных (в физиологических дозах) - увеличивается. Так же в разы увеличивается синтез некоторых биологически- активных веществ (алкалоиды, терпены, эфирные масла). Но мы же не коноплю выращиваем, поэтому данное свойство бесполезно.