Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности

По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:

1) светолюбивые (световые), или гелиофиты, – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний (степная зона, русский василек);

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.

Морфологические адаптации

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. Оптический аппарат гелиофитов хорошо развит 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, нередко развита под верхней и нижней эпидермой. Мелкие хлоропласты с хорошо развитой гранальной структурой и их много.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. Есть особая группа гелиофитов – С-4 (семейства 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.

Сциофиты– это растения, постоянно находящиеся в условиях сильного затенения (бегонии, недотрога, травы из семейств имбирные, мареновые, коммелиновые, 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.

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.

18. Фотопериодизм организмов.

Фотопериод – это чередование в течении 24 ч темного и светлого времени суток. В районах с умеренным климатом фотопериод изменяется со временем года.

Фотопериодизм – реакция живых организмов на суточный ритм освещения, продолжительность светового дня и соотношением между темным и светлым временем суток

Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию - это адаптации растений к условиям существования. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные воздействия — яровизация р астений. За восприятие фотопериодических условий у растений отвечают особые рецепторы листьев - фитохром ы.

Растения делят на длиннодневные, зацветают при непрерывной суточной освещенности более 12 часов, такие как рожь, морковь, лук и короткодневные, зацветают при непрерывной суточной освещенности менее 12 часов, такие как хризантемы, георгины, астры, капуста.

Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.

У животных изменение длины светового дня определяет сроки размножения, миграции, подготовки к спячке или к другим формам покоя. У растений изменение длины светового дня определяет начало цветения, начало листопада, начало подготовки к глубокому покою.

Циркадные (циркадианные) ритмы — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Несмотря на связь с внешними стимулами, циркадные ритмы имеют эндогенное происхождение, представляя, таким образом, «внутренние часы» организма. Циркадные ритмы присутствуют у таких организмов как цианобактерии, водоросли, грибы, растения, животные. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам.

Циркадные ритмы растений

· Изменение положения листьев в течение суток

· активность ферментов

· интенсивность газообмена и фотосинтетическая активность.

Свойства циркадных ритмов:

· по своей природе эндогенны, т.е. имеют внутренние причины

· устойчивые колебания, не затухающие со времен

· являются врожденным свойством организма

· для каждого организма величина и изменчивость периода ритма индивидуальна

· новому устойчивому состоянию ритма всегда предшествуют переходные явления, которые могут продолжаться от 5 до 40 суток. В это время происходит рассогласование физиологических и биохимических процессов в организме и может наступить ДЕСинХРОНОЗ.

У человека отмечено свыше 100 физиологических функций, затронутых суточной периодичностью: сон и бодрствование, изменение температуры тела, ритма сердечных сокращений, глубины и частоты дыхания, объема и химического состава мочи, потоотделения, мышечной и умственной работоспособности. По смене периодов сна и бодрствования животных делят на дневных и ночных. Ярко выражена дневная активность, например, у домашних кур, большинства воробьиных птиц, сусликов, муравьев, стрекоз. Типично ночные животные – ежи, летучие мыши, совы, кабаны, большинство кошачьих, травяные лягушки, тараканы и многие другие

Цирканнуальные ритмы – эндогенные биологические циклы с окологодовой периодичностью В настоящее время такие ритмы обнаружены у 29 видов животных: моллюсков, членистоногих, рептилий, птиц и млекопитающих. Под их контролем находятся такие функции, как подвижность, спячка, линька, миграции и др. Цирканные ритмы хорошо выражены и у человека. Из четырех времен года для человека самой плодотворной является ОСЕНЬ. Это символ успешного творчества и длительного вдохновения. Весна - довольно трудное время года.

Поиск по сайту: