Особенности водного обмена у растений различных экологических групп

Растения вынуждены регулировать свой водный баланс, т.е. поддерживать необходимую влажность тканей путем выравнивания поступления и расхода воды при помощи различных механизмов. По приспособленности к условиям внешней среды выделяют три экологические группы растений:

Первая – гигрофиты, растения, произрастающие на переувлажненных участках. У этой группы растений нет приспособлений ограничивающих расход воды. Для них характерна: тонкая кутикула, большие устьица, редкая сеть жилкования, большая кутикулярная транспирация. Они имеют некоторые черты водных растений: как то - наличие аэронхимы, воздухоносная ткань, по которой проходит воздух от наземных частей к их корням. Отличаются от типичных водных растений по величине осмотического давления. У гигрофитов осмотический потенциал клеточного сока порядка до 1 тыс. КПа. Типичными представителями являются: осока, багульник, брусника.

Вторая группа – мезофиты. Растения этой экологической группы произрастают в условиях достаточного увлажнения. Листовая пластинка средних размеров, с более густой сетью жилок, не опушены, имеют большое количество устьиц. Осмотический потенциал клеточного сока у мезофитов порядка1-2,5 тыс. КПа. К мезофитам относится подавляющая часть хлебных злаков, почти все плодовые культуры – яблоки, груши, вишни. Из овощных культур – морковь, помидоры, капуста.

Третья группа – ксерофиты. Растения, растущие на местах с постоянно или периодически недостаточным водоснабжением. Сухие местообитания встречаются во всех климатических областях, но степи, полупустыни и пустыни являются для этой экологической группы растений преимущественными местами обитания. У ксерофитов для уравнивания баланса между поступлением и расходом воды образовалась сложная система анатомо-физиологических приспособлений. Ксерофиты пропускают через свои ткани больше воды, чем это наблюдается у растений растущих при достаточном количестве воды в почве. Чтобы понять, почему это имеет место у ксерофитов, необходимо принять во внимание, что излишняя защита от транспирации привела бы к затрудненному поглощению и переувлажнению. Ксерофиты, за исключением суккулентов, в два раза сильнее испаряют, чем мезофиты. Ксерофильные признаки растений: толстая кутикула, восковой налет, волосковый покров важны как средства снижающие кутикулярную транспирацию.

Общим признаком для всех ксерофитов является:

большое количество устьиц в расчете на 1 см² листа,

уменьшение размеров листовой поверхности,

наличие многослойной кутикулы (восковой налет),

наличие сильно развитого опушения,

высокое осмотическое давление, достигающее 6-8 тыс. КПа

У ксерофитов из-за сильно развитого кутикулярного слоя или наличия воскового налета или волоскового покрова кутикулярная транспирация слабее устьичной в 25 раз.

Выделяют 6 типов ксерофитов:

Первый – тип ксерофильных злаков. Характеризуется узкими, часто свернутыми в трубочку жесткими листьями. В сухое время листья злаков свернуты в трубочку, а во влажное они разворачиваются в плоскую полоску. Корневая система сильно развита и состоит из массы мелких корешков.

Второй – тип сильно опушенных ксерофитов. Характеризуется сильно развитым * опушением из воздухоносных кроющих волосков. Опушение снижает устьичную транспирацию на 30-40%. При опушении изменяется скорость ветра. Скорость ветра на расстоянии 0.5 мм от поверхности опушенных листьев на 40% меньше, чем у листьев непокрытых волосками. Приспособление к засухе строится на основе понижения транспирации в период с высокой температурой воздуха.

Третий тип жестколистных двудольных ксерофитов. Жесткость листьев обусловлена развитыми механическими тканями (пример:* колючий).

Четвертый – тип безлистных ксерофитов или с малым их количеством (пример:**).

Пятый – тип суккулентов.

Тип суккулентов – растения с мясистыми листьями (алоэ, агава), с мясистыми стеблями (кактусы). Корнева система очень поверхностная. Дыхание, транспирация, ассимиляция совершаются иначе, чем у остальных ксерофитов, так как у них устьица открываются ночью и днем они закрыты.

Шестой тип – глубококорневые ксерофиты. Глубокорневые ксерофиты с мезоморфной организацией листьев. Листья не несут совершенно каких-либо признаков ксероморфизма и являются обычно тонкими, ** часто лишенных опушения и быстро завядающие. Не способны переносить обезвоживание и перегрев. Все эти растения имеют сильно развитую, идущую в глубь корневую систему достигающую в глубину до 10-15 м. Они достают воду из глубоких слоев почвы (верблюжья колючка, люцерна).