Соленые почвы
Береговые дюны и скалы осваивают светолюбивые, засухо-и солеустойчиые виды
В разные периоды своей истории человек сталкивался с нехваткой соли для питания, ее всегда надо было добывать. Наземные животные часто встречаются с подобной проблемой. Но будто в доказательство того, что все в природе сбалансировано, растения не испытывают в ней недостатка и почти четвертая часть почв на земном шаре подвержена засолению.
Солончаки, солонцы, солоди
Засоление происходит по нескольким причинам и в разных эколого-климатических условиях. В жарком и засушливом климате степей и пустынь не хватает воды, чтобы промыть почвы, а напротив, преобладает восходящий подсос воды, обогащенной солями. Засоление почвы также происходит по морским и океаническим побережьям, причем даже во влажном климате.
Различают типы засоления по химическому составу (сульфатное, хлоридное, хлоридно-сульфатное, хлоридно-содовое) и по количеству содержащихся в почве солей. Солончаки характеризуются повышенным до 1 % и более содержанием в верхнем почвенном горизонте различных типов солей. Большая часть их отличается хорошей растворимостью: хлорид кальция (СаСl2), хлорид магния (MgCl2), сульфат магния (MgSO4), хлорид натрия (NaCl), карбонат натрия (Na2CO3), сульфат натрия (Na2SO4), причем преобладают соли натрия. Солончакам присущ особый тип растительности, основу которого составляют галофиты.
Если климат станет влажнее или произойдет понижение уровня грунтовых вод, солончаки могут преобразоваться в солонцы. В этом случае соли вымываются в более низко лежащие слои почвы, формируя засоленный горизонт. Растительность в таких местах становится по составу ближе к степной с преобладанием полыней и других видов со склероморфным обликом.
Солоди образуются из солончаков в понижениях, когда стекающие с рельефа воды промывают почвы. Примером типичной растительности солодей могут служить осиновые колки в степи. В целом рельеф в степях и полупустынях оказывает сильное влияние на распределение галофитной растительности, во многом определяя ее мозаичность, связанную собственно с различиями в самих засоленных местообитаниях.
Галофитами называются растения засоленных местообитаний, легко приспосабливающиеся в процессе своего индивидуального развития к высокому содержанию солей в почве благодаря наличию анатомо-морфологических особенностей.
П.А. Генкель
Эугалофиты
Сборная группа солеустойчивых видов крайне неоднородна и по способам приспособления к жизни в засоленной почве, и, соответственно, по морфологическим признакам.
В ней можно выделить эугалофиты – настоящие галофиты, обитающие на солончаках. Они без вреда для себя способны накапливать соль в своих клетках даже больше, чем в почвенном растворе. Цитоплазма их клеток проницаема для солей, и в результате поглощения обогащенной ими воды значительно увеличивается осмотическое давление клеточного сока. Однако представители этой группы способны против градиента концентрации потреблять влагу из почвы. Они не страдают от физиологической сухости и не уменьшают уровень транспирации, как можно было бы предположить, поскольку соли связываются в клетках растения с органическими веществами. В итоге, обладая потребностью в повышенной концентрации соли и быстрым ростом в этих условиях, эугалофиты получают в засоленных местообитаниях конкурентное преимущество перед другими растениями. Даже семена у настоящих галофитов лучше прорастают в соленой воде. К типичным эугалофитам относятся виды рода Солянка (Salsola), Солерос (Salicornia), Галогетон (Halogeton) и другие представители семейства маревые (Chenopodiaceae).
Проблема угнетения растений реагентами, применяемыми зимой для плавления льда, актуальна до сих пор, как и задача изучения негалофитных видов, устойчивых к действию солей.
Галофобы
Другой стратегии придерживаются галофобы (гликофиты) – растения, цитоплазма которых плохо проницаема для солей. Сюда относятся полыни (Artemisia), лохи (Elaeagnus), и обитают они на солонцах, при умеренных уровнях засоления почв. Проблема поглощения воды решается у них благодаря повышению осмотического давления клеточного сока с помощью углеводов, а не поглощаемых солей. В целом их облик несет черты ксероморфизма, и более всего они сходны со склерофитами, способными добывать влагу, развивая глубокие корни. К этой же группе относят виды, способные аккумулировать излишки соли в специальных образованиях, например пузыревидных волосках на листьях.
Криногалофиты
Криногалофиты представляют еще одну группу видов, избегающих вредного воздействия соли за счет способности выделять ее на поверхность с помощью железок, количество которых способно увеличиваться при повышении уровня засоления почвы. В морфологическом плане эта группа еще более разнообразна, в нее входят такие непохожие растения, как тамарикс (Tamarix), армерия (Armeria), кермек (Limonium). Они характеризуются мезоморфными чертами, признаки галоморфизма у них выражены слабо или отсутствуют. Криногалофиты встречаются в растительных сообществах, которые помимо степей и полупустынь с успехом освоили прибрежные дюны, соленые марши, береговые утесы и океанические побережья. Некоторые виды освобождаются от солей, накапливающихся в их организме, сбрасывая листья или ветки годичного прироста, в последнем случае приобретая жизненную форму полукустарника или полукустарничка.
К криногалофитам относятся растения из рода Авиценния (Avicennia), составляющие мангровые заросли. Как известно, внешняя, открытая морскому прибою полоса мангровых лесов во время приливов до самых крон затапливается морской водой, таким образом, не только корни, но и стволы деревьев погружены в солевой раствор океана. Не все мангровые виды относятся к криногалофитам. Так, корни ризофор (Rhizophora), образующие плотную полосу вдоль побережья, обладают способностью фильтровать соленую воду. В результате в сосуды поступает достаточно опресненная вода, хотя со временем соль все же накапливается в листьях растений.
Поскольку молодые проростки чувствительнее к соли, у ризофор в процессе эволюции выработалось важное свойство – прорастание семян еще на материнском растении, так называемое живорождение. Биологический смысл данного явления в том, что у проростка существует барьерный слой ткани, через который опять же происходит фильтрация соленой воды. В ткани развивающегося проростка при этом поступает почти пресная вода. Молодое растение остается долго, от 30–40 недель до года, на дереве, а затем падает, пронзая острыми корешками илистый грунт, заякореваясь в нем. Попавшие в воду проростки способны длительное время (около года) не терять жизнеспособность в морской воде, расселяясь на значительные расстояния по побережью.
Ксероморфизм – морфолого-анатомические особенности, присущие ксерофитам – растениям, обитающим в засушливых местах.
Соль и солнце
Предполагались разные причины влияния повышенной концентрации соли на растения: токсичность солей, физиологическая сухость. Оказалось, что галофиты, имея облик ксерофитов, сильно отличаются от них внутренним строением. В частности, солеустойчивые галофиты имеют крупные клетки паренхимы, наполненные водой и покрытые тонким эпидермисом, и по морфологическим признакам более всего напоминают листья светолюбивых растений. Повышение концентрации соли в почве приводит к увеличению размеров клеток у галофитов, а не к мелкоклеточности, как у ксерофитов. Интересно, что у растений, избегающих соленых почв, в условиях засоления размер клеток уменьшается. Однако необходимо добавить, что при очень сильном засолении почвы (например, при пересыхании солончака) и у галофитов уменьшается размер клеток, происходит торможение ростовых процессов, они могут впадать в состояние покоя.
Существующее сходство внешних признаков солеустойчивых и засухоустойчивых растений тем не менее подтверждает единообразие путей морфологических адаптаций растений к неблагоприятным условиям в целом. При этом физиологические механизмы выживания в условиях засоления иные, чем при недостатке влаги. Подчеркнем, что галофиты – это особая экологическая группа, для которой солевой режим является важным или определяющим фактором окружающей среды.
Неприспособленные виды
Виды же, не имеющие приспособлений для выживания в условиях засоления, проявляют целый ряд признаков угнетения при избытке солей в почве. Растения, как правило, с трудом поглощают воду и страдают от ее недостатка, особенно в жару и засуху. Отмечается плохой рост наземных побегов, плохое развитие и побурение корней, некроз краев листьев и их раннее опадение. Для сельскохозяйственных культур это сказывается на продуктивности, а для декоративных растений – еще и на внешнем виде. Подобные явления можно наблюдать как в природе, так и в условиях антропогенного воздействия, в частности в городах. Чувствительными к засолению породами считаются липа, рябина, лещина, бересклет.
Проблема угнетения растений реагентами, применяемыми зимой для плавления льда, актуальна до сих пор, как и задача изучения негалофитных видов, устойчивых к действию солей. Примерами толерантных травянистых видов, применяемых в сложных случаях в качестве замены злаковых газонов, могут служить барвинок малый (Vinca minor), лапчатка гусиная (Potentilla anserinа), горец птичий (Polygonum aviculare). Помимо уже указанных выше древесных видов можно перечислить кустарники: сосна горная (Pinus mugo), миндаль низкий (Amygdalus nana), вишня степная (Cerasus fruticosa), вяз низкий (Ulmus pumila), облепиха, скумпия, снежноягодники. Целый ряд солеустойчивых древесных растений применяется для озеленения городов России и Европы: слива раcтопыренная (Prunus divaricata), кельрейтерия метельчатая (Koelreuteria paniculata), или мыльное дерево, акация белая (Robinia pseudoacacia), ясень пенсильванский (Fraxinus pensylvanica).
Паренхима – основная ткань растений, состоящая из клеток одинакового размера, образуют однородные скопления в теле растения, заполняют пространства между другими тканями, входят в состав проводящих и механических тканей, могут выполнять ассимиляционную, выделительную и другие функции.
Источник
Адаптация растений к засолениям почвы
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 31 Января 2014 в 23:28, реферат
Краткое описание
Выбранная тема чрезвычайно актуальна, так как без растений невозможно представить себе жизни на Земле. Целью данной работы является изучение влияния окружающей среды, в частности, засоления почв, на растения и их адаптационные возможности. Задача: по литературным источникам изучить условия обитания растений на засоленных почвах, пронаблюдать за тем, как изменяются и приспосабливаются растения к среде их обитания.
Содержание
Введение
Понятие адаптации растений
Классификация почв в зависимости от степени и типа засоления.
Зависимость природного засоления почв от климатических факторов.
Примеры растений засоленных почв.
Механизмы приспособление растений к условиям засоления.
Осморегуляция
Соленакапливающие растения
Солевыделяюшие растения
Соленепроницаемые растения
Солелокализующие растения
Анатомо-морфологическая характеристика галофитов.
Солевое закаливание семян агрокультур.
Заключение
Словарь
Использованные информационные ресурсы при выполнении реферата
Прикрепленные файлы: 1 файл
Реферат адаптация растений к засолению почв.docx
- Анатомо-морфологическая характ еристика галофитов.
Галофи́ты (также солелюбы) — растения, способные переносить высокие уровни засоления почвы (солянки, анабазис, полыни, бессмертники, тамариск и др.). Распространены на морских побережьях (морские марши), 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. В России галофиты произрастают на соляных куполах, выходах соляных отложений и засоленных понижениях вокруг соляных озёр Баскунчак, Эльтон.
Соотношение солей в засоленной почве является для растений определенным формообразующим фактором, который в пределах вида может создавать отдельные экотипы с характерными анатомо-морфологическими признаками. Галофитов особенно много в семействах маревых, свинчатковых, франкениевых, тамариско-вых и др. Типичными галофитами надо считать растения увлажненных и мокрых солончаков. В качестве примера можно рассмотреть однолетник солерос (Sali-cornia herbacea). Это сочное, суккулентное, безлистное растение. Функцию фотосинтеза выполняет вся зеленая поверхность побегов, чешуевидные листья срослись со стеблем. В соответствии с новой функцией (фотосинтеза) стебель имеет строение, напоминающее световой лист: тонкий эпидермис с устьицами, двухслойная палисадная паренхима, крупноклеточная внутренняя паренхима с большим содержанием воды, в; центре — центральный проводящий пучок. Подобный тип строения растения называют галоморфным.
В зависимости от накопляемых в клеточном соке солей принято различать галофиты — хлоридные, сульфатные, хлоридо-сульфатные. Соотношение этих солей, типичное для данного вида, остается постоянным, даже если его культивировать на иной почве.
Характерные анатомо-морфологические изменения растений, растущих на засоленных почвах, во многом обусловливаются качеством засоления. Например, у довольно солеустойчивого (но не галофита) хлопчатника при хлорздном засолении (по сравнению с сульфатным) обнаружены увеличение размеров клеток эпидермиса, уменьшение числа устьиц на единицу площади листа, увеличение мощноссти палисадной и губчатой паренхимы. Кроме того, при хлоридном засолении стимулируется растяжение клеток что увеличивает толщину коры. Иначе говоря, в условиях хлоридного. засоления проявляются признаки галосуккулентности, а в условиях сульфатного — галоксероморфизма. Однако суккулентность галофитов значительно отличается от суккулентности, свойственной ксерофитам; эти суккуленты имеют лишь внешние сходства.
У суккулентов-ксерофитов (кактусы и др.) основная часть воды находится в связанном состоянии за счет высокой вязкости цитоплазмы. У суккулентов-галофитов водоудерживающие силы определяются в основном высоким осмотическим давлением клеточного сока и цитоплазмы; адаптация к засолению ведет у них к увеличению размеров клеток, а не к их уменьшению, как при действии засухи. Однако у егалофитов, помещенных в условия засоления, иногда наблюдают образование суккулентности, а также уменьшение клеток. При очень высоких концентрациях солей у галофитов размеры клеток уже уменьшаются, что задерживает рост растения. К тому же очень сильное засоление почвы помимо подавления ростовых процессов переводит растения (в особо неблагоприятные периоды) в состояние частичного или кратковременного покоя, что тоже ингибирует рост.
Несмотря на большое содержание солей в клеточном соке, они обычно связаны с органическим веществом и поэтому для растений безвредны. Такое связывание солей называют солеемкостью растения. Интересно, что реакция клеточного сока у галофитов обычно нейтральная или слабощелочная.
Галофиты пропускают через себя много засоленной воды, но не превращаются при этом в солевую сосульку. Устьица галофитов продолжают работать даже при весьма высоких концентрациях солей. Засоленность (не чрезмерная) почвы стимулирует рост галофитов, т. е. они обращают себе на пользу отрицательный экологический фактор. Быстрый рост галофита на засоленной лочве способствует увеличению солеемкости растения, а отсюда i— уменьшению концентрации солей в клеточном соке. Однако дальнейшее повышение концентрации соли в почве (например при высыхании солончака) уже начинает угнетать рост. Но к этому времени увеличивается вязкость клеточного сока, что предохраняет галофит от чрезмерной потери воды через транспирацию. У других галофитов (Petrosimonia, Suaeda) имеются свободные несросшиеся листья, покрытые волосками. Эти солянки распространены на сухих солончаках. На сильно просыхающих солончаках растут, например, кокпек (Atriplex сапа) и лебеда. Их мясистые сочные листья густо опушены. Наконец, на еще более просыхающих солончаках растет, например, биюргун (Anabasis salsa), имеющий сросшиеся со стеблем листья, двухслойный эпидермис с погруженными устьицами. Все перечисленные морфологические черты прежде обычно связывали с так называемой ксероморфной структурой галофитов. Но к этому вопросу надо подходить иначе.
Растения солонцов обычно не обладают подобными галоморфными чертами. Это более или менее типичные ксероморфные растения, т. е. ксерофиты по своему водному режиму. Сюда можно отнести пустынные полыни, полупустынный ромашник и другие. Их.корни доходят до глубоких засоленных горизонтов солонцов, т. е. они тоже и солеустойчивы. Но достигают они солеустойчи вости не путем галоморфизма, а способом ксерофитов, может быть даже — склерофитов. Их солеемкость в отличие от галофитов намного ниже, содержание NaCl измеряется долями процента. У них тоже повышенное осмотическое давление, но не за счет накопления легкорастворимых солей, как у галофитов, а за счет накопления углеводов, как у ксерофитов. Крино-галофиты имеют обычное мезоморфное строение, и признаки галоморфоза у них отсутствуют или выражены слабо.
- Солевое закаливание семян агрокультур.
Изучение солестойких растений помогает человеку расширить посевы культурных растений за счет пустынь и засоленных почв. Зная, как дикорастущее растение защищается от засухи и избытка солей, можно повысить устойчивость растений к засухе и высокому содержанию солей в почве, т. е. увеличить их солеустойчивость. Для этого путем отбора выводят сорта различных культурных растений, которые смогут противостоять вредному влиянию засолению почвы. Применяют агротехнику и мелиорацию (удобрения, гипсование солонцов и т. д.). Кроме того, в известной мере к засухе и засолению почвы можно заставить растение приспособиться.
Солестойкость растений, солеустойчивость растений, способность растений произрастать на засоленных почвах. Наиболее солеустойчивы галофиты, однако и они очень чувствительны к внезапному засолению. Любое растение приспосабливается к высокому содержанию солей в процессе онтогенеза в соответствии со своей наследственной природой. Адаптация растений зависит от вида засоления. При хлоридном засолении растения становятся мясистыми — суккулентами, при сульфатном — обычно приобретают ксероморфную структуру.
Основная причина повреждения растений на засоленных почвах — токсичность солей, а не высокое осмотическое давление, как считали до начале 20 в. солеустойчивость растений при культивировании на почвах хлоридного, сульфатного и карбонатного (содового) засоления повышают путём адаптации растений в соответствующих солевых растворах (намачивание семян). При такой «закалке» снижается проницаемость протоплазмы для солей, повышается порог её коагуляции солями, меняется характер обмена веществ. На засоленных почвах у растений наблюдаются изменения нуклеинового, белкового, углеводного и фосфорного обмена.
При солевом закаливании семена растений выдерживаются перед посевом несколько часов в солевых растворах. После этого они приобретают повышенную солеустойчивость и приносят больший урожай на засоленной почве, так как поглощают меньше вредных солей из почвы и проявляют пониженную чувствительность к ядовитому действию солей.
Так, используя природную способность растительного организма приспосабливаться к неблагоприятным условиям существования, можно существенно изменить свойства культурных растений и значительно повысить их урожайность.
Удивительная гармония живой природы, ее совершенство создаются самой природой: борьбой за выживание. Формы приспособлений у растений бесконечно разнообразны. Растительный мир со времени своего появления совершенствуется по пути целесообразных приспособлений даже к самым сложным условиям обитания.
Аутэкология, раздел экологии, специализирующийся на изучении влияния факторов окружающей среды на отдельные организмы, популяции и виды, и выявляющий физиологические, морфологические и прочие приспособления (адаптации) видов к различным экологическим условиям: режиму увлажнения, высоким и низким температурам, засолению почвы, несомненно, способна предложить новые решения существующих проблем засоленных почв, основанные на экологичных принципах сосуществования природы и человека. Не допущение расширения ареала солончаков, рекультивация существующих, возникших в ходе хозяйственной деятельности человека, возможно при использовании сил самой природы, заложенной в основу высочайшей приспособляемости растений. Примером может служить использование фитомелиорантов. Показано, что некоторые виды растений способны поглощать NaCI из засоленных почв и тем самым эффективно улучшать их режим. Так, возделывание амаранта в течение 2—3 лет на засоленных в результате поливного земледелия почв приводит к их рекультивации, и они становятся пригодными для возделывания пшеницы. Дальнейшие изучение адаптационных механизмов растений может служить экономически взвешенному и экологически сбалансированному подходу к землепользованию.
Генотип — генетическая структура отдельного организма, специфический набор генов, который он несет.
Галофи́ты (также солелюбы) — растения, способные переносить высокие уровни засоления почвы.
Денатурация — характерное для белковых веществ изменение их строения и естественных свойств при изменении физических и химических условий среды: при повышении температуры, изменении кислотности раствора и др. Обратный процесс называется ренатурацией.
Засоленность почв — Процесс засоления. Это накопление легкорастворимых солей в почвенных горизонтах.
Метаболизм — это обмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду.
Осморегуляция — это совокупность физико-химических и физиологических процессов, обеспечивающих относительное постоянство осмотического давления (ОД) жидкостей внутренней среды.
Протоплазма — содержимое живой клетки, включая её ядро и цитоплазму; материальный субстрат жизни, живое вещество, из которого состоят организмы.
Тилакоиды — ограниченные мембраной компартменты внутри хлоропластов и цианобактерий. В тилакоидах происходят светозависимые реакции фотосинтеза.
Устьице — щелевидное отверстие (устьичная щель) в эпидермисе надземных органов растений и две ограничивающие его (замыкающие) клетки.
Фотосинтез — образование органических веществ зелеными растениями и некоторыми бактериями с использованием энергии солнечного света. В ходе фотосинтеза происходит поглощение из атмосферы диоксида углерода и выделение кислорода.
- Использованные информационные ресурсы при выполнении реферата
Источник