Гидрофиты особенности строения кратко

Обновлено: 05.07.2024

Современную высшую водную растительность, обитающую в пресных, солоноватых и в значительно меньшей мере морских водоемах, принято называть вторично-водной, т.е. это потомки более древних наземных растений, приспособившихся к жизни в воде. Общую схему эволюционного пути водных растений можно представить следующим образом: море —> пресные воды —> суша —> пресные воды —> море (Кокин, 1982).

Экологические особенности водной среды.Распространение высших водных растений зависит от многих факторов внешней среды: света, содержания растворимых газов, температуры и биогенных веществ и др.

Световой режим в воде отмечается заметным ослаблением освещенности и изменением спектрального состава света с глубиной. Например, в самых чистых водах Саргассова моря прозрачность достигает глубины 66,5 м (величину прозрачности определяют путем погружения в воду белого диска диаметром около 30 см до предельной глубины его видимости). В то же время в мутных проточных водах уже на глубине 50 см количество света может уменьшаться до 7%, т.е. до такой же величины, как и под густым пологом елового леса.

Газовый режим водоемов существенно отличается от назем-но-воздушной среды, и прежде всего меньшим количеством воздуха и иным его составом. Так, содержание углекислого газа в воде на единицу объема при одинаковой температуре почти в 700 раз больше, а кислорода в 30-35 раз меньше, чем в воздухе. Причем если в воздухе концентрация кислорода достаточно постоянна (21%), то в воде его содержание значительно меняется. Это может быть дефицит кислорода (ночью или зимой подо льдом) или повышенная концентрация в дневное время в случае массового размножения фитопланктона.

Температурный режим водоемов характеризуется прежде всего отсутствием резких перепадов температуры в течение года и суток. Это связано с высокой удельной теплоемкостью и теплопроводностью воды, которые в 500 и 30 раз соответственно выше, чем у воздуха. Именно поэтому вода медленно нагревается и медленно остывает. В результате амплитуда суточных и сезонных колебаний температуры в водоемах относительно низкая.

Солевой режим гидросферы определяется содержанием в воде разнообразных минеральных веществ - карбонатов, сульфатов, хлоридов. В зависимости от количества растворимых веществ выделяют пресные (до 0,5 г/л), солоноватые (0,5 -16 г/л), морские (16-47 г/л) и пересоленные (47 - 350 г/л) воды. Для гидробионтов наибольшее значение имеют хлориды натрия, магния и серы, а также сульфат магния, растворенные в воде.

Основными элементами минерального питания макрофи-тов являются азот, фосфор, кремний, железо, марганец, которые встречаются во всех пресных водоемах в виде нитратов, фосфатов, кремнезема и др.

Экологические особенности водных растений.Экологические особенности водной среды накладывают определенный отпечаток на морфолого-анатомические и физиолого-биохимиче-ские признаки гидрофитов. Важнейшими чертами структурно-функциональной организации макрофитов являются следующие.

1. Большинство водных растений - корневищные многолетники, способные расти не только в воде, но и на суше. Это выражается в явлении диморфизма, когда при высыхании водоема растения не погибают, а продолжают жить, изменившись морфологически в наземную форму. Таковы некоторые виды шелковников (Ваtrachium), стрелолистов (Sagittaria), калужниц (Caltha), горец земноводный (Реrsicaria amphibia) и др. Однолетних видов среди водных растений мало. Многие из них цветут и плодоносят под водой.

2. В связи с малым количеством света в воде и иным его спектральным составом для макрофитов характерно большое развитие поверхности тела по отношению к его массе. Это достигается за счет ветвления тонких длинных стеблей и рассечения листовых пластинок на узкие тонкие полоски (роголистники (Ceratophyllum), урути (Муriophyllum), шелковники и др.). Увеличение поверхности листьев позволяет водным растениям полнее использовать свет и СО₂ в процессе фотосинтеза. Доказательством тому, что это действительно является важным приспособительным признаком, служит явление гетерофиллии (разнолистности), т.е. наличие на одном побеге листьев разной формы - подводные листья сильнорассеченные, а надводные менее рассеченные или цельные (рис. 6.1). Гетерофиллия хорошо выражена у кувшинок (Nymphaea) и кубышек (Nuphar), стрелолиста, поручейника широколистного (Sium latifolium) и у некоторых других видов.

3. У водных растений наблюдается частичное или полное отсутствие дифференцировки мезофилла на палисадный и губчатый, что связано с резким уменьшением доступа света к ним.

4. В связи с большой плотностью воды у макрофитов механическая ткань развита слабо или совсем отсутствует. Механические элементы у ряда видов, обеспечивающие гибкость стеблей и листьев при сильном течении или волнении воды, расположены в центральной части стебля и по центральной оси листа, обычно вокруг проводящих пучков.

5. У многих водных растений в клетках эпидермиса имеются хлоропласты, что способствует более эффективному использованию света.

6. Проводящие элементы ксилемы развиты слабо. Поглощение воды и растворенных в ней веществ происходит всей поверхностью погруженных в воду частей тела растения, что сопровождается некоторой редукцией проводящей ткани.

7. У макрофитов хорошо развита воздухоносная ткань -аэренхима, образованная системой межклетников, пронизывающая все тело растения, что обеспечивает более эффективный газообмен.

8. Листья погруженных водных растений часто лишены устьиц; газообмен совершается всей поверхностью тела. В то же время у водных растений с плавающими листьями устьица расположены на верхней стороне листа и их количество в сравнении с наземными растениями увеличено.

9. Для макрофитов характерна редукция корневой системы или изменение ее функции. Так, корни многокоренника (Spirodela polyrhiza) и рясок (Lemna) - это орган равновесия, а корневая система водяного ореха (Тrapa natans) служит для прикрепления их к грунту и выполняет функцию фотосинтеза.

10. У водных растений вегетативное размножение преобладает над семенным. Самый распространенный способ зимовки многолетних растений - в виде побегов с сильно укороченными междоузлиями или в виде особых зимующих почек, образующихся на материнском растении в конце вегетационного периода.

11. Для водных растений характерен усиленный рост по сравнению с наземными, поскольку в течение сравнительно короткого вегетационного периода растение должно пройти весь цикл развития.

12. Плоды и семена многих макрофитов долго сохраняют способность к прорастанию.

Таковы в общих чертах основные приспособления высших растений к обитанию в водной среде. Наличие генетически обусловленного устойчивого механизма гомеостаза позволяет гидрофитам осваивать значительные территории и иметь широкое географическое распространение.

Классификация водных растений.В качестве естественной биологической группы водные растения стали рассматриваться лишь в конце XIX в. Согласно одной из первых сводок, посвященных описанию жизни пресных вод (Ламперт, 1900), водные растения подразделены на следующие группы:

1) растения с листьями, погруженными в воду;

2) растения с листьями, плавающими на поверхности воды;

Все последующие многочисленные варианты классификации водных растений и водной растительности, разработанные различными авторами, в том или ином виде включают в себя эти основные группы.

Наиболее часто используются классификации Г.И. Поплав-ской (1948) и А.П. Шенникова (1950). Г.И. Поплавская выделяет две группы водных растений: гидрофиты - растения, меньшей своей частью погруженные в воду, и гидатофиты - растения полностью или большей частью погруженные в воду. Гидатофиты в свою очередь она подразделяет на три группы: гидатофиты настоящие, аэрогидатофиты погруженные и аэрогида-тофиты плавающие.

А.П. Шенников, напротив, к группе гидрофитов относит погруженные в воду растения и растения с плавающими листьями или листоподобными стеблями. Воздушно-водные растения отнесены им к гелофитам.

К водным растениям (гидрофитам) близки гигрофиты -исконно сухопутные растения, приуроченные к избыточно увлажненным местообитаниям. Поскольку многие виды гигрофитов по своим морфолого-анатомическим особенностям схожи с гидрофитами, в последние годы наблюдается тенденция включения в списки флоры водоемов большого числа прибрежных (околоводных) растений.

В настоящее время не существует единой общепринятой лассификации водных растений, поскольку гидрофиты не представляют собой единого целого. Из многочисленных классификаций гидрофитов наибольший интерес представляет экобиоморфологическая система В.М. Катанской (1981), согласно которой все водные растения по своим морфологическим (формы роста) и эколого-биологическим особенностям объединяются в следующие экологические группы.

Гидрофиты (от греч. hydror-вода)-это растения водных местообитаний. В их группу объединяется макрофиты ,т.е высшие водные растения. В морях макрофитов мало ,а пресноводная флора их разнообразна .
Высшие водные растения вынуждены адаптироваться к особенностям минерального питания ,газового и светового режимов, движению воды в водоемах. Г.И.Поплавская (1948) предложила подразделять их на несколько групп.

Вложенные файлы: 1 файл

Гидрофиты.doc

Высшие водные растения вынуждены адаптироваться к особенностям минерального питания ,газового и светового режимов, движению воды в водоемах. Г.И.Поплавская (1948) предложила подразделять их на несколько групп:

1.Гидатофиты-полностью погруженные растения (над водой могут быть только цветки).Среди них различают :а)неукореняющиеся ,или взвешенные (пузырчатки-Uiricularia, роголистники –Ceratophyllum и др.)и б)укореняющиеся (водяные лютики-Batrachium,уруть- Myriophyllum spicatum ,валлиснерия –Vallisneria spicata и др.)

2.Аэрогидатофиты-растения с плавающими листьями.В этой группе также можно выделить:а)неукореняющиеся( водокрас-Hydrocharic

3.Собственно гидрофиты (гидрофиты в узком смысле ) имеют листья , расположенные над водой. Они обычны по берегам водоемов ( стрелолист- Sagittaria sagittifolia, частуха -Alisma plantago –aquatica , камыш озерный – Scirpus lacustris и др.).

Многие виды характеризуются гетерофиллией –образуют листья разного строения в зависимости от среды их образования). У некоторых гидрофитов ( например , стреолист , поручейник –Sium latifolium и др.) одновременно развиваются воздушные , плавающие и погруженные в воду листья, отличающиеся морфологически, анатомически и функционально .

Для гидрофитов характерно слабое развитие механических тканей, центральное положение которых в стебле обеспечивает эластичность и прочность в условиях постоянного изгибания текущей водой . В них развита система межклетников , обеспечивающих снабжение кислородом погруженных в воду органов. Кроме того, эти полости обеспечивают плавучесть стеблей и листьев.

Для многих гидрофитов характерно слабое развитие корневой системы , что связано со способностью всасывать воду всей поверхностью тела. Основная роль корней- закрепление растений в грунте , а насасывание ими растворов идет слабо. Поэтому элодея , например, может развивать корни. А может обходиться без них. Корневища некоторых гидрофитов ( кувшинки ,кубышки и др.) играют роль запасающих органов и обеспечивают вегетативное размножение.

Недостаток в водоемах минеральных веществ и света , затрудняющий фотосинтез . способствует возникновению растений –хищников, питающихся мелкими водными организмами. В России и сопредельных государствах в олиготрофных водоемах распространены 8видов пузырчаток, и альдрованда .

Гидрофиты могут накапливать в своем теле разные минеральные вещества, концентрация которых иногда в тысячи раз больше, чем в окружающей воде (например ,элодея накапливает в клетках углекислый кальций).Такое избирательное накопление изменяет среду обитания (кислотность, солевой состав и.т.п.)и может приводить к смене экосистем.

Гидатофиты – это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду. Среди них – цветковые, которые вторично перешли к водному образу жизни (элодея, рдесты, водяные лютики, валлиснерия, уруть и др.). Вынутые из воды, эти растения быстро высыхают и погибают. У них редуцированы устьица и нет кутикулы. Транспирация у таких растений отсутствует, а вода выделяется через особые клетки – гидатоды.

Рис. 32. Поперечный срез стебля урути Myriophyllum verticillatum (по Т. К. Горышиной, 1979)

Листовые пластинки у гидатофитов, как правило, тонкие, без дифференцировки мезофилла, часто рассеченные, что способствует более полному использованию ослабленного в воде солнечного света и усвоению СО₂. Нередко выражена разнолистность – гетерофиллия; у многих видов есть плавающие листья, имеющие световую структуру. Поддерживаемые водой побеги часто не имеют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима (рис. 32).

Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирована, иногда отсутствует совсем или утратила свои основные функции (у рясок). Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела. Цветоносные побеги, как правило, выносят цветки над водой (реже опыление совершается в воде), а после опыления побеги снова могут погружаться, и созревание плодов происходит под водой (валлиснерия, элодея, рдесты и др.).

Гидрофиты – это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах. Встречаются в районах с самыми разными климатическими условиями. К ним можно отнести тростник обыкновенный, частуху подорожниковую, вахту трехлистную, калужницу болотную и другие виды. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. Хорошо выражена аэренхима. В аридных районах при сильной инсоляции их листья имеют световую структуру. У гидрофитов есть эпидерма с устьицами, интенсивность транспирации очень высока, и они могут расти только при постоянном интенсивном поглощении воды.

Гигрофиты – наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и часто на влажных почвах. Среди них различают теневые и световые. Теневые гигрофиты – это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (недотрога, цирцея альпийская, бодяк огородный, многие тропические травы и т. п.). Из-за высокой влажности воздуха у них может быть затруднена транспирация, поэтому для улучшения водного обмена на листьях развиваются гидатоды, или водяные устьица, выделяющие капельно-жидкую воду. Листья часто тонкие, с теневой структурой, со слабо развитой кутикулой, содержат много свободной и малосвязанной воды. Обводненность тканей достигает 80 % и более. При наступлении даже непродолжительной и несильной засухи в тканях создается отрицательный водный баланс, растения завядают и могут погибнуть.

К световым гигрофитам относятся виды открытых местообитаний, растущие на постоянно влажных почвах и во влажном воздухе (папирус, рис, сердечники, подмаренник болотный, росянка и др.). Переходные группы – мезогигрофиты и гигромезофиты.

Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. К мезофитам можно отнести вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов, листопадные деревья саванн, древесные породы влажных вечнозеленых субтропических лесов, летнезеленые лиственные породы лесов умеренного пояса, кустарники подлеска, травянистые растения дубравного широкотравья, растения заливных и не слишком сухих суходольных лугов, пустынные эфемеры и эфемероиды, многие сорные и большинство культурных растений. Из приведенного перечня видно, что группа мезофитов очень обширна и неоднородна. По способности регулировать свой водный обмен одни приближаются к гигрофитам (мезогигрофиты), другие – к засухоустойчивым формам (мезоксерофиты).

Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Это растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн.

Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты– сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах. Стеблевые суккуленты – кактусы, стапелии, кактусовидные молочаи; листовые суккуленты – алоэ, агавы, мезембриантемумы, молодило, очитки; корневые суккуленты – аспарагус. В пустынях Центральной Америки и Южной Африки суккуленты могут определять облик ландшафта (рис. 33).

Рис. 33. Суккулентное растение – древовидный кактус из пустыни Аризона

Листья, а в случае их редукции стебли суккулентов имеют толстую кутикулу, часто мощный восковой налет или густое опушение. Устьица погруженные, открываются в щель, где задерживаются водяные пары.

Днем они закрыты. Это помогает суккулентам сберегать накопленную влагу, но зато ухудшает газообмен, затрудняет поступление СО₂ внутрь растения. Поэтому многие суккуленты из семейств лилейных, бромелиевых, кактусовых, толстянковых ночью при открытых устьицах поглощают СО₂, который только на следующий день перерабатывают в процессе фотосинтеза. Поглощенный СО₂ переводится в малат. Кроме того, при дыхании ночью углеводы разлагаются не до углекислого газа, а до органических кислот, которые отводятся в клеточный сок. Днем на свету малат и другие органические кислоты расщепляются с выделением СО₂, который используется в процессе фотосинтеза. Таким образом, крупные вакуоли с клеточным соком запасают не только воду, но и СО₂. Так как у суккулентов ночная фиксация углекислоты и переработка ее днем в ходе фотосинтеза разделены во времени, они обеспечивают себя углеродом, не подвергаясь риску чрезмерной потери воды, но масштабы поступления углекислого газа при таком способе невелики, и растут суккуленты медленно.

Осмотическое давление клеточного сока суккулентов мало – всего 3 · 10 5 – 8 · 10 5 Па (3–8 атм), они развивают небольшую сосущую силу и способны всасывать воду лишь атмосферных осадков, просочившихся в верхний слой почвы. Корневая система их неглубокая, но сильно распростертая, что особенно характерно для кактусов.

Склерофиты– это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими листьями, иногда свернутыми в трубочку. Листья могут быть также рассеченными, покрытыми волосками или восковым налетом. Хорошо развита склеренхима, поэтому растения без вредных последствий могут терять до 25 % влаги не завядая. В клетках преобладает связанная вода. Сосущая сила корней до нескольких десятков атмосфер, что позволяет успешно добывать воду из почвы. При недостатке воды резко снижают транспирацию. Склерофиты можно подразделить на две группы: эуксерофитов и стипаксерофитов.

К эуксерофитам относятся многие степные растения с розеточными и полурозеточными, сильно опушенными побегами, полукустарнички, некоторые злаки, полынь холодная, эдельвейс эдельвейсовидный и др. Наибольшую биомассу эти растения создают в период, благоприятный для вегетации, а в жару уровень обменных процессов у них очень низок.

Стипаксерофиты– это группа узколистных дерновинных злаков (ковыли, тонконоги, типчак и др.). Характеризуются низкой транспирацией в засушливый период и могут переносить особенно сильное обезвоживание тканей. Свернутые в трубочку листья имеют внутри влажную камеру. Транспирация идет через погруженные в бороздки устьица внутрь этой камеры, что снижает потери влаги (рис. 34).

Рис. 34. Поперечный срез листа ковыля Stipa capillata (по A. Кернеру, 1896): A – при засухе (лист свернут); Б – во влажную погоду (пластинка листа развернута)

Кроме названных экологических групп растений, выделяют еще целый ряд смешанных или промежуточных типов.

Различные пути регуляции водообмена позволили растениям заселить самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие приспособлений лежит, таким образом, в основе распространения растений по поверхности земли, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологических адаптаций.

водные растения, прикрепленные к почве и погруженные в воду только нижними своими частями. Г. обитают по берегам рек, озёр, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных лугах (т. н. Гелофиты). Некоторые Г. могут расти на влажных полях в качестве сорняков, как, например, частуха, тростник и др. Корневая система у Г. хорошо развита и служит как для проведения воды и растворённых в ней питательных веществ, так и для укрепления растений на местах их обитания. В отличие от гидатофитов (См. Гидатофиты), Г. имеют хорошо развитые механические ткани и сосуды, проводящие воду. В тканях Г. много межклетников и воздушных полостей, по которым доставляется воздух в нижние части растения, т.к. в воде меньше кислорода, чем в воздухе. Из культурных растений к Г. относится Рис. Многие Г., участвуя в процессе зарастания водоёмов, являются торфообразователями. Некоторые Г., особенно среди однодольных растений, служат кормом для скота. См. также Водные растения.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое "Гидрофиты" в других словарях:

Гидрофиты — [от гидро. и . фит (ы)], наземно водные растения, погруженные в воду только нижними частями. Растут по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах (рдесты, элодея, кувшинки, валиснерия, роголист, наяда и др.). Гидрофиты адаптированы к… … Экологический словарь

ГИДРОФИТЫ — водные растения, подразделения гигрофитов. Некоторые из них (гидратофиты) полностью погружены в воду (некоторые виды: рдест, наяда, валлиснерия, роголист), а др. (собственно гидрофиты) погружены в воду частично (стрелолист, частуха, тростник и др … Геологическая энциклопедия

ГИДРОФИТЫ — (от гидро. и греч. phyton растение) растения, погруженные в воду только нижними частями (в отличие от гидатофитов) и прикрепленные к грунту, напр. тростник, рис и др … Большой Энциклопедический словарь

ГИДРОФИТЫ — (от гидро. и . фит), водные растения, прикреплённые к грунту и погружённые в воду только ниж. частями. Обитают по берегам рек, озёр, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных лугах (т. н. гелофиты), иногда на влажных полях в качестве… … Биологический энциклопедический словарь

гидрофиты — (см. гидро. + . фит) вод ные растения, погруженные в воду только нижними своими частями (стрелолист, роголистник, частуха и др.); ср. гидатофиты. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. гидрофиты [гидро… + гр. растение] – растения,… … Словарь иностранных слов русского языка

гидрофиты — ов; мн. (ед. гидрофит, а; м.). [от греч. hydōr вода и phyton растение]. Ботан. Водные растения, погружённые в воду только своей нижней частью. * * * гидрофиты (от гидро. и греч. phytón растение), растения, погружённые в воду только нижними… … Энциклопедический словарь

гидрофиты — hidrofitai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Augalai, kuriems per visą gyvenimo ciklą būtinas nuolatinis vegetatyvinių dalių sąlytis su vandeniu. atitikmenys: angl. hydrophytes vok. Hydrophyten, m rus. гидрофиты … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Гидрофиты — мн. Водные растения, прикрепленные к почве и погруженные в воду нижней своей частью. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

ГИДРОФИТЫ — (отгидро. и греч. растение), растения, погружённые в воду только ниж. частями (в отличие от гидатофитов) и прикреплённые к грунту, напр, тростник, рис и др … Естествознание. Энциклопедический словарь

гидрофиты — растения, обитающие в водной среде … Анатомия и морфология растений

Читайте также: