Какими способами болотные растения могут их решить

Какими способами болотные растения могут их решить

Почему растения болот (клюква, багульник), обитающие в условиях повышенной влажности, имеют ряд признаков, характерных для растений засушливых мест (опушенность, восковой налет, мелкие кожистые листья)?

1) Болотная вода холодная,

2) плохо впитывается корнями,

3) возникает необходимость уменьшения испарения воды.

Из-за переувлажненности болотной почвы у растений корень испытывает недостаток в корневом дыхании и плохо растет, оттого не может поглощать достаточное кол-во воды из почвы.

Критерии оценивания ответа на задание С4	Баллы
Ответ включает все названные выше элементы, не содержит биологических ошибок	3
Ответ включает 2 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 3 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки	2
Ответ включает 1 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 2 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки	1
Ответ неправильный	0
Максимальное количество баллов	3

Неверное или по крайней мере, неполное объяснение. В болоте специфические экологические условия- очень мало элементов минерального питания. У растений возникает пейноморфоз- они всячески пытаться сохранить элементы минерального питания путём уменьшения испарения, и приобретают черты растений пустынь.

(от греч. peina — голод, жажда и morphe — форма, вид), приспособление растений к недостаточной обеспеченности элементами минерального питания (например, азотом). Пейноморфоз — способ предотвращения вымывания из листьев минерального питания.

Источник

Парадоксы болота.

Странно выглядят на болоте, среди обилия воды, кустарнички со всеми признаками засухоустойчивых растений. Словно произошло фантастическое смещение в пространстве – и пересеклись, наложились друг на друга два очень не схожих ландшафта.

Этим бы кустарничкам другой фон: раскаленные скалы, сухие пески. Но здесь вокруг них мхи, напитаны влагой. И бесчисленные мочажины. И целые озерки. Пей, сколько хочешь! Ноу кустарничков такой вид, будто они мучимы жаждой. Воистину танталовы муки. Вода рядом, а не зачерпнуть. Но почему, почему?

Болотные растения делают все возможное, чтоб уменьшить испарение, будто дорожат каждой каплей влаги. Листья андромеды словно вощеные – восковой налет придерживает испарение. А у кассандры листья покрыты чешуйками: они как заслонки над устьицами.

Регуляция испарения получается вполне надежная. Вереск иначе защищает устьица: листья у него как свернуты в трубочку, что устьица оказалась на его внутренней стороне. очень похожим способом пользуется и водяника. У багульника другая придумка – его листья подбиты снизу рыжим войлоком. Ива лапландская хотя и не в родстве с багульником, но ограничитель испарения у него в принципе такой же – опушение листа с двух сторон.

Болотные растения часто стараются уменьшать испаряющуюся поверхность листьев. К их цилиндрической форме или завернутым внутрь краям независимо пришли самые разные растения – от кукушкиного мха до пушицы. Это так называемые ксерофитные, засухоустойчивые признаки, черты растений-южан, знающих цену воде. Но вон тот кустик андромеды поднимается прямо из мочажин! Такие водные богатства даже не снились южным ксерофитам. Тем не менее андромеда-северянка только внешне очень похожа на них. Взять хотя бы ее вечнозеленые кожистые листья. Ну никак они не идут к болотному фону. Можно ли водяную лилию представить в пустыне? Абсурд, нелепость. Но ведь на болоте перед нами не менее резкая, хотя и противоположная по смыслу инверсия.

Болотные растения не укладываются в логику здравого смысла. Они алогичны, парадоксальны. Мы привыкли считать, что все в природе гармонично. Но здесь случай явной дисгармонии между растениями и параметрами среды. Впрочем, не будем спешить с выводами. То, что в одной системе отсчета кажется дисгармонией, при ином подходе может обнаружить свой целесообразный смысл. Еще Гераклид говорил: “Скрытая гармония, лучше явной”.

Да, по внешним признакам болотные растения диссонируют с окружающей средой. Но правильно ли мы толкуем природу этих признаков? Быть может, мы слишком поверхностно судим об экологических соответствиях и несоответствиях. Ведь все дисгармоничное отбрасывается естественным отбором. Однако болотные растения никак не похожи на брак природы. Скорее наоборот: они должны числятся среди ее достижений.

Многие ли растения смогли приспособиться к жизни и условиям болота? Ксероморфизм, засухоустойчивые признаки болотных растений вызвали к жизни множество гипотез. Обычно одна гипотеза подчеркивает другую. Нов случае с болотными растениями все сложнее и интереснее. Поначалу и здесь думали: вот она новая смелая идея делает ненужными предшествующие концепции. Но потом выяснилось, что в старых взглядах была толика истины – осознание этого помогло шире взглянуть на проблему.
Родоначальником в ее изучении стал ботаник В. Шимпер. выдвинутая им концепции “физиологической сухости” утверждала: хотя на болоте много воды, но она остается недоступной для растений.

Почему?

Тут называлась серия причин. Главная – перепад температур на болоте: корни соприкасаются с ледяной водой, а стебли и листья находятся в хорошо прогреваемом слое воздуха. Вспомним: мох обладает плохой тепло проводимостью. Сунешь руку в него среди летней дары и ощутишь костоломный холод. Поэтому можно предложить, что у растения возникает разбалансировка: скорость всасывания воды отстает от скорости ее испарения. Корням – холодно, листьям – жарко. Корни работают еле-еле, а листья активизированы теплом, светом. Как согласовать деятельность корней и листьев? Этому помогают структуры, которые берут на себя роль выпускных клапанов, перекрывают путь для выхода воды наружу.

Логичная и стройная гипотеза! Однако против нее были выдвинуты контраргументы. Вот они: опыты показали, что болотные растения хорошо всасывают воду, причем даже при низких температурах. Болотным кустарничкам в этом помогает грибная микориза. Она работает как надежный насос даже тогда, когда корни погружены в смерзшийся торф.
Быть может, физиологическая сухость вызывается иными причинами? Попробуем выявить некоторые из них.

Во-первых, торф связывает воду, поэтому на болоте ее основная масса находится в несвободном состоянии; во-вторых, болотная вода насыщена кислотами и не каждое растение решится всасывать ее; наконец, в этой воде очень мало кислорода, что тормозит течение многих жизненных процессов. соображения резонный! Однако факты противоречат им. Конечно, растения не могут извлечь воду, плененную клетками мха сфагнума: вода эта, так сказать, за семью замками. Но и свободной воды на болоте более чем достаточно. Насыщенность ее кислотами и слабую аэрированность растения тоже успешно обходят.

Правда, бывают в жизни болота критические моменты. Это длительные засухи. тогда-то сфагнум становиться белым. Отсюда и название: “белый мох”. Гипотеза физической сухости утверждает, что ксерофитные признаки – это адаптация, приспособление к катастрофическим засухам. Странно звучит: горящее болото. И тем немение при пересыхании оно вспыхивает как порох. Каково растениям на обезвоженных до огнеопасности пространствах? Андромеда, багульник, голубика, поставленные в такие экстремальные условия, выживут – это несомненно.

Однако от засухи страдают и леса, и луга. И все же там нет растений, похожих на обитателей болот. И вот еще одно соображение против тории физической сухости: верховые болота, мучимые сильными засухами. – молодое явление биосферы, тогда как засухоустойчивые черты болотных растений сформировались гораздо раньше. Конечно, они стали полезными в новых условиях. Но прямого приспособления тут быть не могло. вообще возраст болот еще несколько мал, что эволюция там пока слабо проявила себя.

Но так ли уже бесполезны ксерофитные свойства для болотных растений? Отвлечемся от проблемы: растения – вода. И сосредоточим внимание на взаимоотношений растений и солнца.

Пасмурно. Листочки андромеды расплодились согласно закону листовой мозаики: ни один не заслоняет другой – световой поток распределяется оптимально. Но вот показалось солнце. К полудню оно полновластно царит в небе, обрушивая в низ горячие лучи.
И андромеде стало жарко. Прижав листья в стволу, она повернула их к солнцу матовой изнанкой, как бы набросила на себя белый защитный халат. Растение хочет ограничить поток света. Интересное наблюдение! Оно позволяет по новому взглянуть и на ксерофитные черты других растений.

Кожистый лист кассандры… Быть может, это тоже приспособление для защиты от солнца. Заметьте: у многих болотных растений ассимилирующие органы поставлены вертикально. световой поток как бы стекает, соскальзывает с них, растение явно не стремиться к тому, чтобы перегородить этот поток, направить его на себя. Значит, света сейчас в избытке. И вправду, вокруг обширные открытые пространства. какая тень от чахлых, низкорослых болотных березок и сосен? Ее принимать в расчет не стоит.

Засухоустойчивые черты болотных растений исследователям не применено хотелось связать с дефицитом влаги. А что, если это не заслонки от воды, а зонтики от солнца? Впрочем, может быть, и то, и другое одновременно. То есть ксерофитные черты могут обеспечивать сразу две функции: поддерживать испарение и уменьшать инсоляцию. Тут мы вместо категоричной формулы “или-или” пользуемся более гибкими “и то, и другое”. Пожалуй это более подходит для познания таких неоднозначных явлений, как ксеромофортность болотных растений.

Почему, однако, они так яро защищаются от избыточного света? Возможно, из-за особенностей фотосинтеза на болоте. Для его успешного протекания необходим азот – без этого элемента нельзя построить белки. Но как раз азота на болотах в обрез! растениям он достается с великим трудом. Так что приходиться умерять фотосинтез. Как это делать? Лучше всего зашториться от солнца.

Такая гипотеза хорошо объясняет, почему у многих болотных кустарничков сохранилась черта тропических растений – вечнозеленые листья. Верно, и консерватизм иногда бывает полезен: удержав особенности своих теплолюбивых предков, болотные кустарнички проявили дальновидность – на севере ксероморфортность приобрела новый жизненный цикл.

Азотное голодание, пожалуй главная причина засухоустойчивых структур. Но вот закавыка – усилив азотное питание болотных растений, мы будем вынуждены признать. что их ксероморфоность не уменьшилась. Да и так ли уж болота бедны азотом? Ведь там много цианобактерий, отличных поставщиков азота. Так что проблема все же остается. Наметим еще один подход к ее решению.

Мы с вами уже убедились что болотные растения вынуждены замедлять жизнедеятельность. они уменьшают приток света, ограничив расход воды, что обрекает их на несколько пассивную роль в биосфере. Потребление воды и света – этих ускорителей жизни – сводиться к минимуму. Образно выражаясь, растения находятся в полусонном состоянии, как бы скованы изнутри. Эта скованность имеет прямое физиологическое выражение: белковые коллоиды, обладающие сродством к воде, в их клетках сильно обезвожены. Вокруг растения – избыточная влажность; внутри – предельная сухость. Отсюда засухоустойчивые признаки.

Гипотеза внутренней физиологической сухости возвращает нас к классическим взглядам В. Шемпера. Но возвращает не в буквальной, а переработанной форме. Перед нами спираль познания: на новом витке повторяющиеся черты прежнего опыта. Разумеется, спираль продолжает разворачиваться – проблему никак нельзя считать решенной. Можно ли в сомне гипотез выбрать какую-нибудь одну и признать ее единственно верной? Нет, нельзя. Перед нами исключительная для методологии ситуация: полифония гипотез! Вроде бы одна отменяет другую, но потом выясняет что их связывает отношение дополнительности.

Да, вода на болотах бывает в таких состояниях, когда не может усваиваться растениями. Да, растения на болотах могут страдать от самой очевидной физической сухости. Да, их ксероморфные признаки выработаны очень давно, в иных экологических условиях. Да, эти признаки оказались совсем не лишними при дефиците азота и минеральных веществ. Да, болотные ксерофиты часто стоят перед задачей, ограничить приток света. Да, гидродация колоидов в их клетках очень низкая.
И все же странно среди болотных мочажин увидеть растение, которое словно собралось переселиться в пустыню. Но нет, не отпускает его северная мшара.
Разлад? Диссонанс? Противоречие?

На первый взгляд – да. Но сколь ни велика сила первичного впечатления, впоследствии мы убеждаемся: перед нами новая форма гармонии. разве не вписалась в картину болота нарядная андромеда? Или задумчивый и меланхоличный багульник?
Здесь они нашли свое место под солнцем. И здесь будут оставаться долго долго.

Источник

Какие проблемы могут возникать у болотных растений?

Болот чаще остерегаются — топкие, мрачноватые места, сырые, вдалеке от жилья.

Болота затрудняют прокладку дорог, другую хозяйственную деятельность. Болота — рассадники болезней, например, малярии, раздолье для комаров и мошек, преследователей людей. Но болота — это и торф, идущий на топливо, использующийся в качестве подстилки для животных на фермах. Раньше на болотах добывали много торфа на топливо, использовали его в топках паровозов, на электростанциях, для обогрева жилья. Сравним торф с другими видами топлива, учитывая энергетическую ценность и калорийность: дрова — 4500 кал, торф — 5000-5700 кал, бурый уголь — 6200 кал, каменный уголь — 7900 кал, антрацит — 8400 кал.

К середине и, особенно, к концу XX в. использование торфа на топливо заметно сократилось, стало уходить в прошлое, но в наше время различных дефицитов, в том числе топливных, вновь возродилось мнение о том, что в определенных условиях торф как топливо может иметь значение и применяться. Далее, торф используется при строительстве (сфагновый мох — известный утеплитель, который укладывают меж бревен); теперь изготавливают торфяные плиты для утепления стен жилищ.

Болота — это и щедрые дары природы, витаминные ягоды: клюква — «северный виноград», черника, голубика, морошка. Сфагновый мох, кстати, можно использовать как отличный подручный перевязочный материал, в нем нет вредных микробов.

Для ботаника, эколога, физиолога растений болото представляет собой своеобразное местообитание, постоянно переувлажненное, со специфическими растениями, приспособленными веками расти в таких необычных условиях, почти без кислорода в почве-субстрате. И в таких условиях эти скромные растения вносят свой заметный вклад в обеспечение земной атмосферы кислородом: вполне продуктивно фотосинтезируют все болотные растения.

Надо отметить, что среди болотных растений есть и лекарственные (череда трех раздельная, сабельник болотный, черника и др.), однако встречаются на болотах и ядовитые (вех ядовитый, чемерица Лобеля). Много на болотах и растений, поедаемых домашним скотом, — кормовых растений (различные виды злаков, осок), поэтому болота являются угодьями побочного кормового использования: в засушливые годы на них накашивают сено, а то и выпасают скот.

Болота — аккумуляторы значительных количеств пресной воды, питающей окружающие и вытекающие из болот реки, озера. Наконец, болота — это запасы торфа (используется и как сырье в химической промышленности для получения кокса, газа, смол, битума, парафина, воска, спирта).

Болота — это и особые торфяные почвы, на которых можно выращивать ряд сельскохозяйственных культур после осушения и освоения болот.

Таким образом, с одной стороны, болота — это опасность, сложности, но с другой стороны, они же — природный объект, ценный для людей.

Обратимся еще раз к С. Т. Аксакову — он предложил свою «классификацию» болот, отметив их различия. Вот его описания: «Болота мокрые и кочковатые, всегда поддерживаемые ключами; изредка на них растет кустарник. Излишне влажные условия — луговые травы не могут сохраняться, много чемерицы, трилистника (вахты трехлистной) и др. Болота топкие, с грязями, ржавчинами, лужами со ржавою водою, луговых трав нет, да и болотная растительность скудна: осоки, хвощи. Лесные болота чаще с еловым лесом — это глухие болота, с клюквой, брусникой. Есть и болота зыбкие — трясины, волнуются под ногами человека, зыблются. Обычно они образовались на месте бывшего озера, иногда с открытой водой в центре. По таким болотам без товарища ходить не должно — может засосать!» И далее у С. Т. Аксакова: «Самое лучше болото — чистое, луговое, заливаемое весенними потоками, поросшее-1 кустиками и редкими деревьями. Как хорошо оно в теплое весеннее утро. Каждый куст и дерево окружено собственною, благоуханною атмосферой. » Вот пример истинного внимания и любви к природе, к каждому растению, даже на болоте.

Два подхода к использованию болот:

• использование болот в их естественном состоянии с сохранением самого болота (а используют растения или торф); после заготовки торфа болото видоизменяется и остается так называемый выработанный торфяник, с небольшим, до 30 см, слоем донного торфа

• освоение болот путем их осушения, сведения лесокустарниковой и моховой растительности, да и всей прочей болотной растительности, распашки верхнего горизонта торфа, выравнивания поверхности и использования такой площади в качестве сельскохозяйственного угодья (пашни или луга); применение данного подхода завершается фактически ликвидацией болота.

Выработанные торфяники можно превратить в сельскохозяйственное угодье (обычно сеяные сенокосы, но для получения хорошего урожая требуется их удобрять значительными дозами удобрений). Или можно создать на выработанных торфяниках охотничьи угодья, посадив деревья.

Капитальное освоение болот — дорогое мероприятие, требующее довольно длительного времени: в зависимости от площади освоения (сотни гектаров) от 3 до 5 лет. В процессе освоения болот искусственно создаются все условия, требующиеся для культурных растений, преимущественно мезофитов: регулируется вводно-воздушный режим (осушение), освобождается и приводится в нормальное состояние территория (мелиорация), обрабатывается и заправляется удобрениями почва. Для дальнейшего использования в качестве сельскохозяйственной площади лучше подходят низинные и переходные болота с достаточно плодородными почвами. После их освоения высеваются или высаживаются картофель, овощные, кормовые культуры, луговые травосмеси.

На вновь освоенных и интенсивно обрабатываемых торфяных почвах активизируются микробиологические процессы, происходит слишком быстрое разложение запасов органических веществ — возникает экологическая проблема: нужно сохранить торфяные почвы путем сдерживания биологической эрозии. На осушенных территориях болот нередко имеет место и ветровая эрозия — дефляция торфа, который лепсо сносится ветрами.

Как все-таки непросто получить новые пахотные земли, подчинить себе природу!

Однако микробиологи, почвоведы, агрохимики и луговоды нашли выход: при освоении болот рациональнее всего высевать луговые растения, формируя сплошные луговые травостои, естественно, из ценных, введенных в культуру растений, создавая сеяные косимые и пастбищные угодья долголетнего использования. Исследователи выяснили, что густые травяные покровы и отсутствие обработок почвы в течение многих лет (следовательно, не пресыщение кислородом почвы) сдерживают активность микробиологических процессов в толще торфяной почвы, поэтому быстрой работки торфа не происходит. Было, например, определено, что слой торфа мощностью 50 см минерализуется полностью за 30 лет при выращивании однолетних культур (и ежегодной обработке почвы), но этот же слой минерализуется за 225 лет, если после освоения создать долголетние луга; за такой период под уменьшающимся постепенно слоем торфа образуется минеральная почва, благодаря луговой растительности. Значит, после работки останется не пустошь без почвы, а нормальное сельскохозяйственное угодье. Следует помнить и о том, что на протяжении долгих лет с лугов на торфяных почвах получают самые дешевые и питательные травяные корма для животных. Такое использование освоенных болот привелось наблюдать при посещении Кировской опытной станции по приглашению друзей-коллег, исследователей мелиораторов и луговодов. На месте бывших топких болот на станции созданы высокопродуктивные луга, скашиваемые и пастбищного использования. Впечатлил музей опытной станции с фотографиями типичных для Вятского края болот до освоения. А вокруг, на ровных зеленых площадях, — стада пасущихся дойных коров и заготовка травяных кормов на зиму с помощью современной техники. Экономично, экологично, научно обоснованно и полезно для людей!

К слову, не все болота можно так осваивать. Вместе с экологами создали «Красные книги болот», в которых указаны конкретные болота, питающие водой реки и озера, которые обеспечивают поддержание водного баланса территории, растений и животных. Поэтому эти болота рекомендуется не осушать, сохраняя в естественном состоянии.

Интересные данные мониторинга на болотах были представлены и обсуждены на научной конференции в Минске осенью 2005 г. в Научно-исследовательском институте мелиорации и луговодства Белорусской Академии наук. В сборнике материалов этой конференции, присланном мне друзьями-коллегами из Белоруссии, опубликовано 127 докладов по различным вопросам освоения и использования болот в Белоруссии, России, на Украине, в Польше, Прибалтийских республиках и других странах. Представлен огромный научный и практический опыт. Характерен пример Белоруссии: из ее 3,2 млн га лугов более 1 млн га созданы и используются на торфяных почвах. Исследователи подчеркивают сильную изменчивость торфяных почв, невозможность их сохранения и получения устойчивых урожаев без луговых покровов и лесных полос — слишком открытые территории подвержены эрозии. Белорусский академик И. Лиштван подчеркнул, что торфяные залежи имеют большую биологическую активность, их роль в образовании органического вещества на планете и в выделении кислорода в атмосферу аналогична роли лесов или даже больше ее. Верховые болота поглощают до 40% парниковых газов на Земле.

Кстати, представленные выше, в разделе, посвященном лесам, формы территориальной охраны природы в России относятся и к охране болот: в государственных природных заповедниках, заказниках и памятниках природы, в национальных парках. Режимы охраны заповедных болотных территорий предусматривают полное запрещение всякой хозяйственной деятельности, включая сбор ягод, грибов, охоту, а в заказниках — запрещение хозяйственной деятельности (рубки леса, мелиорации, прокладки дорог, строительства), но разрешение сбора ягод, грибов и рыбной ловли (без использования моторных лодок).

К нашему времени системы оценки земель еще не разработаны детально, но такая деятельность осуществляется в международном масштабе. Петербургские М. С. Боч и В. А. Смагин описывают, например, подходы к определению значимости функций болот (местообитания растений и животных, гидрологические, социально-культурные), которые предложил в 1980 — 1990-е гг. американский профессор Джозеф Ларсон. Мне довелось встретиться с этим ученым и провести несколько интересных дней, когда он вместе со своим коллегой Бобом Моссом посетил Новгородский государственный университет в 2001 г. Проректор и заведующий кафедрой экологии В. Ф. Литвинов организовал для американцев поездку в Рдейский болотный заповедник на юге Новгородской области. Мы вчетвером и с водителем Димой выехали туда в середине июня на машине. Американцев, да и нас тоже, изумляли прекрасные виды озера Ильмень, по берегу которого шла дорога, просторы лугов и лесов. Прибыли в уютный, весь в зелени городок Холм. Отсюда вместе с встретившими нас директором заповедника и егерями отправились на обширные территории с верховыми болотами.

Источник