Избыток влаги

Водоемы, особенно небольшие, быстро зарастают

Без воды невозможна жизнь вообще и жизнь растений в частности. Количество осадков определяет климат местности, а содержание воды в почве и атмосфере в совокупности с особенностью рельефа и при участии других экологических факторов формируют микроклимат места. Кроме того, вода – пресная и морская – является непосредственной средой обитания немалого количества видов растений. О приспособлениях растений к недостатку влаги мы уже писали, а как ее избыток влияет на жизнь представителей флоры?

Как среда обитания

Оказывается, вода, в качестве среды обитания, скорее облегчает жизнь растениям, чем осложняет ее. Ничего удивительного – ведь далекие предки современных растений обитали в воде, именно поэтому в настоящее время в местах, хорошо обеспеченных влагой, встречается большой процент более древних в эволюционном отношении представителей зеленого царства – мхов, папоротников, плаунов, не говоря уже о господствующих в водной стихии водорослях, которые относятся к низшим растениям.

Жизненный цикл представителей перечисленных групп, в частности размножение, теснее связан с водной средой, а особенности их строения требуют хорошей влагообеспеченности. В результате эволюции растения выходили на сушу из комфортной водной стихии, благами которой пользуются и современные живущие в воде виды.

Погруженные и плавающие

Погруженные в воду и плавающие в ней растения (гидатофиты) могут поглощать растворенные в воде кислород и питательные вещества всей поверхностью тела, и поэтому для них характерно сильное ветвление побегов, как у рдестов (Potamogeton), и изрезанная листовая пластинка, как у турчи болотной (Hottonia palustris). Корневая система у них, напротив, неразвита, как и механические ткани в листьях и стеблях, поскольку нет необходимости поддерживать тело, находящееся «в свободном плавании», и противостоять силе земного притяжения.

В воде углекислоты, необходимой для фотосинтеза, больше, чем нужного для дыхания кислорода. Водная среда инертнее воздушной, и температурные перепады в ней менее резкие: в жару – прохладнее, в холод – теплее. В результате такого преимущества растения в воде отличаются быстрым вегетативным ростом и связанным с ним активным расселением – вспомните высокую скорость зарастания водоемов.

Интересно, что вегетативное размножение настолько эффективно, что часто тормозит образование генеративных побегов – в них нет необходимости, и организм экономит на цветении и образовании плодов. Заметим, что выравненность условий обитания в воде привела к тому, что в разных климатических зонах и географических областях можно наблюдать большой процент сходных видов водных растений.

Прикрепленные ко дну

У прикрепленных ко дну водоема растений – гигрофитов – стебли и корни пронизаны крупными межклетниками и воздухоносными полостями, доставляющими кислород (который поступает через устьица верхних листьев) во все ткани растения, скрытые под водой или находящиеся в перенасыщенной влагой почве.

У этой группы растений нередко наблюдается полиморфизм листьев: подводные – похожи на листья живущих в воде растений, плавающие на поверхности – часто округлой формы, обычно с уплощенной листовой пластинкой, как у красавиц кувшинок (Nymphaea) или более скромных кубышек (Nuphar). У этих растений устьица, через которые происходит газообмен, расположены на верхней стороне листа, обычно гладкой с восковым налетом, благодаря чему вода легче скатывается. Выступающие над водой листья могут быть самой разной формы.

Живущие в сырости

Растения, живущие в местах, где почва насыщена влагой, а атмосфера – водяными парами, называются гигрофитами. К ним относятся околоводные растения, обитающие вдоль берегов рек, прудов и в сырых местах в понижениях рельефа – в пойменных и болотистых лесах.

У них обычно слабо разветвленная корневая система, а листья снабжены аэренхимой (воздушной тканью). Устьица располагаются на обеих сторонах листа, а его кутикула тонкая. Так особенности строения листа способствуют в перенасыщенном влагой воздухе усилению транспирации (испарению воды растением), которая стимулирует восходящий ток воды (вместе с растворенными в ней питательными веществами) от корней к листьям.

Среди гигрофитов различают светолюбивые и теневыносливые. Теневые гигрофиты отличаются широкими тонкими листьями и высоким уровнем транспирации. Характерной особенностью этих видов является быстрое увядание без воды. И действительно, букетик незабудок (Myosotis) или купальниц (Trollius) недолго будет радовать вас. Вероятно, поэтому многие из гигрофитов цветут весной и в первую половину лета, а затем их лиcтья отмирают до осени, как у калужницы болотной (Caltha palustris), что может быть связано с сезонной заболоченностью их местообитаний.

Гигрофиты-однолетники обладают большой интенсивностью семенного размножения, как незабудка болотная (M. palustris) и недотрога обыкновенная (Impatiens noli-tangere) или ее индо-малайская родственница н. бальзаминовая (I. balsamina).

Деревья-гигрофиты

Из деревьев нашей зоны к гигрофитам относят «мягкие» древесные породы: ивы (Salix), ольху (Alnus), осину (Populus tremula), березу (Betula), котoрые образуют ивовые заросли и болотные леса (ольшатники, березняки) в понижениях рельефа и по берегам рек. Под их пологом формируется ярус гигрофитных трав.

В южных широтах поражают мощностью влажные тропические леса. Над их пологом можно постоянно наблюдать клубящиеся облака. Однако помимо насыщенной влагой атмосферы и почвы эти местообитания отличаются круглый год стабильно теплой (25–28 °С) температурой воздуха, что в совокупности создает благоприятные условия для роста растений. Деревья могут достигать высоты 60 м, а растущие на них эпифиты и лианы осваивают все свободные ярусы.

Однако, как и в водной среде, вопрос дыхания и поглощения для фотосинтеза углекислоты остается актуальным, поэтому растения часто имеют такую же гладкую поверхность листьев с восковым налетом и оттянутым кончиком, чтобы лучше скатывались излишки влаги и не препятствовали газообмену через устьица.

Дыхательные корни

Итак, избыток влаги создает скорее благоприятный режим для обитания растений, если не сочетается с недостатком кислорода в почве. В таких условиях в тропиках растения формируют досковидные и ходульные корни. Интересно, что разные виды деревьев образуют на богатых, влажных почвах похожие досковидные выросты в нижней части ствола, что, вероятно, связано как с дыхательной функцией, так и с механической, укрепляющей, подобно подпоркам конструкций.

У ходульных корней все же проще объяснить дыхательную нагрузку – они чаще появляются у деревьев на топкой, плохо дренированной почве и вдоль морской береговой линии, которая периодически полностью затапливается водой. Впечатляющим примером существующих в таких условиях сообществ являются мангры, которые приурочены в тропиках к побережью океана и связаны с полосой прилива и отлива. Именно в топких условиях мангровых зарослей растут панданусы (Pandanus) и обычны растения из рода Ризофора (Rhizophora), у которых образуются, соответственно, воздушные и ходульные корни, поглощающие кислород и запасающие его для всего растения. Аналогичные дыхательные корни, или пневматофоры, можно увидеть и у статного покорителя топей – болотного кипариса (Taxodium).

В местообитаниях, хорошо обеспеченных водой, обычны мхи, папоротники, плауны. Пневматофоры болотного кипариса Калужница болотная

Эпифиты и болотные растения

Насыщенность атмосферы тропического леса водяными парами во многом способствовала распространению в его флоре растений-эпифитов, поселяющихся на деревьях, кустарниках и лианах. Они способны использовать дождевую и конденсируемую из воздуха влагу с помощью специальных образований: листьев в форме чаши, где скапливается находящаяся в избытке атмосферная влага, бульбовидных утолщений стебля или расположенной в корнях специализированной губчатой ткани – веламена.

В близком нам умеренном климате значительная часть территории покрыта болотами, низинными и верховыми, где растения помимо избытка влаги и в почве, и в воздушной среде сталкиваются еще и с пониженными температурами воздуха и почвы, высокой ее кислотностью и недостатком питательных веществ (верховые болота). В этих условиях образовался особый тип болотной растительности, причем на низинных и верховых болотах она различается. Растения верховых болот несут черты ксероморфизма, вызванные в большей степени недостатком питательных веществ и низкими температурами, замедляющими ростовые процессы. На низинных болотах и в богатых гумусом болотистых лесах растения имеют типичный гигрофитный облик.

Чешуевидные листья в форме чаши у эпифитных папоротников

Нижние листя эпифитов образуют чашу, в уоторй собирается вода и питательные вещества.

Досковидные корни деревьев дождевого тропического леса.