Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности
Н.М. Чернова, А.М. Былова
Общая экология. Учебник
М.: Дрофа, 2004
| Предыдущая | Оглавление | Следующая |
Содержание статьи:
- 1 Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов
- 1.1 3.2. Свет
- 1.1.1 3.2.2. Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности
- 1.1 3.2. Свет
3.2.2. Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности
Световой режим любого местообитания определяется интенсивностью прямого и рассеянного света, количеством света (годовой суммарной радиацией), его спектральным составом, а также альбедо – отражательной способностью поверхности, на которую падает свет.
Перечисленные элементы светового режима очень переменчивы и зависят от географического положения, высоты над уровнем моря, от рельефа, состояния атмосферы, характера земной поверхности, растительности, от времени суток, сезона года, солнечной активности и глобальных изменений в атмосфере.
У растений возникают различные морфологические и физиологические адаптации к световому режиму местообитаний.
По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:
1) светолюбивые (световые), или гелиофиты, – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний;
2) тенелюбивые (теневые), или сциофиты, – растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами;
3) теневыносливые, или факультативные гелиофиты, – могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету; они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения.
Можно отметить некоторые общие приспособительные особенности, свойственные растениям каждой экологической группы.
Световые адаптации гелиофитов и сциофитов.
Гелиофиты часто имеют побеги с укороченными междоузлиями, сильно ветвящиеся, нередко розеточные.
Листья гелиофитов обычно мелкие или с рассеченной листовой пластинкой, с толстой наружной стенкой клеток эпидермы, нередко с восковым налетом или густым опушением, с большим числом устьиц на единицу площади, часто погруженных, с густой сетью жилок, с хорошо развитыми механическими тканями. У ряда растений листья фотометричные, т. е. повернуты ребром к полуденным лучам или могут менять положение своих частей в зависимости от высоты стояния Солнца. Так, у степного растения софоры листочки непарноперистосложного листа в жаркий день подняты вверх и сложены, у василька русского так же ведут себя сегменты перисторассеченного листа.Оптический аппарат гелиофитов развит лучше, чем у сциофитов, имеет большую фотоактивную поверхность и приспособлен к более полному поглощению света. Обычно у них лист толще, клетки эпидермы и мезофилла мельче, палисадная паренхима двухслойная или многослойная (у некоторых саван-ных растений Западной Африки – до 10 слоев), нередко развита под верхней и нижней эпидермой.
Хлорофилла на сухую массу в листьях гелиофитов приходится меньше, но зато в них содержится больше пигментов I пигментной системы и хлорофилла П700. Отношение хлорофилла а к хлорофиллу b равно примерно 5: 1. Отсюда высокая фотосинтетическая способность гелиофитов. Компенсационная точка лежит в области более высокой освещенности. Интенсивность фотосинтеза достигает максимума при полном солнечном освещении. У особой группы растений – гелиофитов, у которых фиксация СО 2 идет путем С4-дикарбоновых кислот, световое насыщение фотосинтеза не достигается даже при самой сильной освещенности. Это растения из засушливых областей (пустынь, саванн). Особенно много С4-растений среди семейств мятликовых, осоковых, аизовых, портулаковых, амарантовых, маревых, гвоздичных, молочайных. Они способны к вторичной фиксации и реутилизации СО2, освобождающегося при световом дыхании, и могут фотосинтезировать при высоких температурах и при закрытых устьицах, что часто наблюдается в жаркие часы дня.
Обычно С4-растения, особенно сахарный тростник и кукуруза, отличаются высокой продуктивностью.
Сциофиты– это растения, постоянно находящиеся в условиях сильного затенения. При освещенности 0,1–0,2 % могут расти только мхи и селягинеллы. Плауны довольствуются 0,25-0,5 % полного дневного света, а цветковые растения встречаются обычно там, где освещенность в пасмурные дни достигает не менее 0,5–1% (бегонии, недотрога, травы из семейств имбирные, мареновые, коммелиновые).
В северных широколиственных и темнохвойных лесах полог сомкнутого древостоя может пропускать всего 1–2% ФАР, изменяя ее спектральный состав. Сильнее всего поглощаются синие и красные лучи, и пропускается относительно больше желто-зеленых лучей, дальних красных и инфракрасных. Слабая освещенность сочетается с повышенной влажностью воздуха и повышенным содержанием в нем СО2, особенно у поверхности почвы. Сциофиты этих лесов – зеленые мхи, плауны, кислица обыкновенная, грушанки, майник двулистный и др.
Листья у сциофитов располагаются горизонтально, нередко хорошо выражена листовая мозаика. Листья темно-зеленые, более крупные и тонкие. Клетки эпидермы крупнее, но с более тонкими наружными стенками и тонкой кутикулой, часто содержат хлоропласты. Клетки мезофилла крупнее, палисадная паренхима однослойная или имеет нетипичное строение и состоит не из цилиндрических, а из трапециевидных клеток. Площадь жилок вдвое меньше, чем у листьев гелиофитов, число устьиц на единицу площади меньше. Хлоропласты крупные, но число их в клетках невелико.
У сциофитов по сравнению с гелиофитами меньше хлорофилла П700. Отношение хлорофилла а к хлорофиллу b равно примерно 3: 2. С меньшей интенсивностью протекают у них такие физиологические процессы, как транспирация, дыхание. Интенсивность фотосинтеза, быстро достигнув максимума, перестает возрастать при усилении освещенности, а на очень ярком свету может даже понизиться.
У лиственных теневыносливых древесных пород и кустарников (дуба черешчатого, липы сердцевидной, сирени обыкновенной и др.
) листья, расположенные по периферии кроны, имеют структуру, сходную со структурой листьев гелиофитов, и называются световыми, а в глубине кроны – теневые листья с теневой структурой, сходной со структурой листьев сциофитов (рис. 24).
Рис. 24. Поперечный срез светового (слева) и теневого (справа) листа сирени (по И. С. Михайловской, 1977)
Факультативные гелиофиты, или теневыносливые растения, в зависимости от степени теневыносливости имеют приспособительные особенности, сближающие их то с гелиофитами, то со сциофитами. К этой группе можно отнести некоторые луговые растения, лесные травы и кустарники, растущие и в затененных участках леса, и на лесных полянах, опушках, вырубках. На осветленных местах они разрастаются часто сильнее, однако оптимальное использование ФАР у них происходит не при полном солнечном освещении.
У деревьев и кустарников теневая или световая структура листа часто определяется условиями освещения предыдущего года, когда закладываются почки: если закладка почек идет на свету, то формируется световая структура, и наоборот.
Если в одном и том же местообитании закономерно периодически изменяется световой режим, растения в разные сезоны могут проявлять себя то как светолюбивые, то как теневыносливые.
Весной в дубравах под полог леса проникает 50–60 % солнечной радиации. Листья розеточных побегов сныти обыкновенной имеют световую структуру и отличаются высокой интенсивностью фотосинтеза. В это время они создают основную часть органического вещества годичной продукции. Листья сныти летней генерации, появляющиеся при развитом древесном пологе, под который проникает в среднем 3,5 % солнечной радиации, имеют типичную теневую структуру, и интенсивность фотосинтеза их значительно ниже, в 10–20 раз. Подобную двойственность по отношению к свету проявляет и осока волосистая, светолюбивая весной и теневыносливая летом. По-видимому, это свойственно и другим растениям дубравного широкотравья.
Отношение к световому режиму меняется у растений и в онтогенезе. Проростки и ювенильные растения многих луговых видов и древесных пород более теневыносливы, чем взрослые особи.
Иногда у растений меняются требования к световому режиму, когда они оказываются в иных климатических и эдафических условиях. Так, обычные теневыносливые растения хвойного леса – черника, седмичник европейский и некоторые другие – в тундре приобретают особенности гелиофитов.
Наиболее общая адаптация растений к максимальному использованию ФАР – пространственная ориентация листьев. При вертикальном расположении листьев, как, например, у многих злаков и осок, солнечный свет полнее поглощается в утренние и вечерние часы – при более низком стоянии солнца. При горизонтальной ориентации листьев полнее используются лучи полуденного солнца. При диффузном расположении листьев в разных плоскостях солнечная радиация в течение дня утилизируется наиболее полно. Обычно при этом листья нижнего яруса на побеге отклонены горизонтально, среднего направлены косо вверх, а верхнего располагаются почти вертикально.
Считают, что кукуруза является одной из самых высокопродуктивных сельскохозяйственных культур потому, что наряду с высоким КПД фотосинтеза у нее наблюдается диффузное расположение листьев, при котором полнее поглощается ФАР.
На севере, где высота стояния солнца меньше, встречается больше растений с вертикальным расположением листьев, а на юге – с горизонтальным. Для получения большей биомассы выгодны также посевы и насаждения, в которых сочетаются растения с разной пространственной ориентацией листьев, причем в верхнем ярусе лучше иметь растения с вертикальным расположением листьев, которые полнее используют свет при низком стоянии солнца, не препятствуют прохождению полуденных лучей к расположенным в нижнем ярусе листьям с горизонтальной ориентацией.
| Предыдущая | Оглавление | Следующая |
Сведения об образовательной организации
Размер:
A
A
A
Цвет: CCC
Изображения Вкл.Выкл.
Обычная версия сайта
Горно-Алтайский государственный университет
- Университет
- Обращение ректора
- История
- Ученый совет
- Администрация
- Медиацентр
- Отдел делопроизводства
- ОПОД и УИК
- Управление бухгалтерского учета и финансового контроля
- Планово-финансовое управление
- Управление кадров
- Центр цифрового развития
- Административно-хозяйственное и материально-техническое подразделение
- Контрактный управляющий
- Противодействие коррупции
- Сведения о доходах
- Антитеррористическая безопасность
- Международная деятельность
- Безопасность и охрана труда
- Лучшие студенты
- Структура
- Календарь мероприятий
- Профком студентов и аспирантов
- Республиканская профсоюзная организация высшей школы
- Вопросы ректору
- Образование
- Факультеты и институт
- Учебно-методическое управление
- Методический совет ГАГУ
- Образовательная деятельность
- Отдел практической подготовки студентов
- Заочное обучение
- Центр дополнительного образования
- Центр карьеры
- Методические и иные документы
- Консультационный центр поддержки студентов
- Региональный центр финансовой грамотности
- Учебно-тренинговый центр
- Центр развития педагогического образования
- Локальный центр тестирования иностранных граждан
- Воспитание
- Центр воспитательной и внеучебной работы
- Центр социально-психологической помощи
- Совет по воспитательной работе
- Волонтёрский центр
- Cовет обучающихся
- Информационные материалы
- Совет кураторов
- Клуб выпускников
- Наука
- Новости науки
- Центр развития науки и инноваций
- Отдел научно-технической информации
- Отдел подготовки научно-педагогических кадров
- Библиотечно-издательский центр
- Лаборатории, НШ, НИЦ, вузовско-академическая кафедра
- Музейный комплекс ГАГУ
- Научные мероприятия в ГАГУ
- Центр развития туризма и гостеприимства
- Национальный проект «Наука и университеты»
- Культура и спорт
- Немецкий культурный центр
- Центр языка и культуры Китая
- Туристский клуб «Горизонт»
- Спортивный клуб «Буревестник»
- Киберспорт
- Военно-патриотический клуб «БАРС»
- Спортивно-оздоровительная база на Телецком озере
- Контакты и адреса
- Телефонный справочник
- Платежные реквизиты
- Символика ГАГУ
- Карта корпусов
- Карта сайта
- Сведения об образовательной организации
- ›
- Файлы
Адаптация растений к лиственным лесам
Леса — это сообщества, в которых деревья образуют закрытый полог, так что только слабое количество солнечного света может проникать, когда деревья распущены. Эти леса делят планету с биомами пустыни, бореальных лесов, тропических лесов, лугов, кустарников и тундры. Часто принимаемые как должное, лиственные леса умеренного пояса встречаются редко в глобальном масштабе, и их следует ценить и охранять. |
Лиственные леса — это леса, где деревья ежегодно сбрасывают листья осенью, потому что при понижении температуры вода в клетках листьев замерзает, разрушая клеточные стенки.» Одним из самых заметных и потрясающе красивых сезонных явлений в северной умеренной зоне является цветение и распускание листьев в северном лесу. И цветение, и распускание листьев определяют популяции насекомых, которые, в свою очередь, формируют летний мир возможен для большинства птиц и большинства млекопитающих ». Генрих, Бернд. Летний мир (с. 14). Электронные книги HarperCollins. Киндл издание.
Адаптации и стратегии жизни в лиственном лесу
Растительность приспособлена к глубокой тени летом и к более холодным, но солнечным условиям зимы.
Большое количество опавших листьев, которые каждую осень выпадают на лесную подстилку, также играет важную роль.
Ирис карликовый хохлатый, весенний эфемер. Хью и Кэрол Норс Форелевая лилия с ямочками, весенний эфемер. Ричард и Терса Уэр Виноград в лесу: Мускатный виноград в плодах. Дж. Пакчар Лиана Вирджиния в фруктах. Дж. Пакчар Разложенные веером листья женьшеня в плодах. J. Pakchar Теневые листья саженца гикори, расположенного очень близко к лесной подстилке. Их огромный размер можно оценить, сравнив их с мускусными листьями рядом с ними. Л. Эдвардс Серебряный колокольчик Каролины (во фруктах). Ветки этого подлеска расходятся веером, чтобы захватить солнечный свет. Дж. Пакчар Эти саженцы деревьев «подавлены»: ждут открытия в кроне. by J. Pakchar Молодые деревья ждут, пока рядом не упадет ветка или дерево, что даст им больше света для роста. by J. Pakchar Высокие, прямые стволы деревьев: эти деревья распускают листья выше, чтобы поймать солнечный свет. Высокие прямые стволы деревьев в бухте Сосиби Хью и Кэрол Норс Буковые капли не содержат хлорофилла; вместо этого они паразитируют на корнях буковых деревьев. Мелинда Лэнгстон Паразит: Индийские трубки белые (с розовым оттенком), так как в них нет хлорофилла. Вместо этого они, по-видимому, являются паразитами гриба, который получает энергию и питательные вещества от других растений. Дж. Пакчар | Весеннее цветение . В лесах многие растения расцветают весной до того, как кроны деревьев полностью распустятся, потому что они могут улавливать больше солнечной энергии. Они используют эту дополнительную энергию для цветения и формирования семян. «Весенние эфемеры» зацветают и завязывают семена к началу лета; их листья исчезают к середине лета. Виноград. Вьющаяся лоза — это эффективный способ получить солнечный свет в кроне, не затрачивая много энергии на создание большого ствола. Крупные листья, обычно расходящиеся веером, в тенистых местах . Большие распущенные листья могут улавливать больше солнечного света, что очень важно на нижних уровнях леса. Листья крупные в низких ярусах леса и гораздо мельче в высоком пологе. Разнонаправленные слои ветвей в подпологовых деревьях . Ветви растут многослойно и направлены в разные стороны, чтобы улавливать солнечный свет, который проходит под разными углами в разное время дня и года. Подавленный рост: «Подавленный рост» относится к деревьям, которые годами и даже десятилетиями живут в виде саженцев в подлеске. Эти маленькие деревья «освобождаются», когда большая ветка или целое дерево, отбрасывавшее на них тень, умирает, оставляя брешь в кроне. Деревья быстро взмывают в щель. Прямые неразветвленные стволы на деревьях с кронами деревьев: когда над деревом подлеска открывается просвет, дерево направляет всю свою энергию на рост в кроне над ним, а не на рост боковых ветвей в тенистом подлеске, поэтому деревья, как правило, высокие и прямые. Паразитизм также является эффективным способом жить в тенистых условиях: некоторые растения вместо фотосинтеза образуют связи с другими растениями и/или грибами в почве и потребляют необходимые им питательные вещества. |
Л. Эдвардс
Ягоды многих лоз поедают птицы; цветы дают нектар и пыльцу для насекомых.
Многие лианы начинают жизнь в пологе тропического леса и отправляются
корни до земли.
Хотя дерево растет
довольно медленно эти надземные корни могут вырасти на 28 дюймов в месяц. 