Экологические фитотехнологии
Шрифт:
1.8. Высшие растения
В процессе эволюции в результате адаптаций к жизни в наземно-воздушной среде у высших растений произошла дифференциация клеток на ткани и формирование органов.
1.8.1. Высшие споровые растения
Споровые растения имеют два общих свойства:
1. Для осуществления полового процесса им необходима капельно-жидкая влага, что существенно ограничивает их распространение.
2. Образующиеся споры мелкие, содержат мало питательных веществ и имеют слабую жизнеспособность.
1.8.2.Отдел Моховидные
Моховидные, или мхи (около 25 тыс. видов), произошли от водорослей, относятся к высшим споровым растениям, для которых характерно разделение тела на органы. Ареал мхов очень широкий, их можно встретить во многих экосистемах, за исключением ледников, соленых водоемов, полупустынь и пустынь, однако наиболее широко мхи представлены областях с умеренным холодным климатом: в густых лесах (часто встречаются в хвойных экосистемах), на болотах, на коре деревьев, часто поселяются на стенах и крышах деревянных построек, на скалах. Мхи толерантны к колебаниям температур, низкому освещению, они способны переносить большие морозы и сильную жару и даже высыхание. Большинство мхов являются многолетними растениями. Мхи, хотя и редко, достигают более 10 см в высоту, их размеры колеблются – от 1 мм до 3-4 см и даже до 60 – 70 см – размер стеблей у водных и эпифитных мхов. Моховидные – самые примитивные из высших наземных растений.
Представители самого большого класса мхов – листостебельные, растут в самых разных условиях среды (их 14 тысяч видов). Стебель у них прямостоячий или стелящийся, а листорасположение спиральное. Листостебельными моховидными являются кукушкин лен и сфагнум.
Кукушкин лен – многолетнее растение, представитель зеленых мхов, встречающийся на болотах и в еловых экосистемах. Кукушкин лен фиксируется в почве ризоидами, которые поглощают воду и минеральные вещества, в хлоропластах листьев идет процесс фотосинтеза.
Печеночники обладают уплощенным телом, у которого четко различимы верхняя и нижняя стороны. Они похожи на лопастные пластины без признаков листьев или как облиственные побеги. Встречаются печеночники во влажных местообитаниях.
Сфагнум представитель белых или торфяных мхов – многолетнее растение, встречающееся в болотных экосистемах умеренных широт. Ризоидов у сфагнума нет. В листьях содержатся клетки двух типов. Они располагаются в один слой, из-за этого лист имеет ажурный вид, средняя жилка отсутствует. Часть клеток содержат хлоропласты – хлорофиллоносные клетки, в которых идет процесс фотосинтеза. Между этими клетками и в местах прикрепления листьев к стеблю находятся крупные бесцветные клетки с отверстиями в оболочках – водосборные клетки, которые поглощают и запасают большие количества воды. Это растение используют как влагопоглощающий материал. Сфагнум способствует заболачиванию почвы.
Сфагнум растет медленно (до 3 см в год) верхней частью побега. В результате отмирания и уплотнения нижних участков стебля при медленном разложении и малом доступе кислорода образуется торф. Отмершие остатки – основной компонент торфа. Мхи выделяют антисептическое вещество сфагнол, в результате тормозится процесс гниения, и в слоях торфа сохраняются, не разрушаясь, не только листья и пыльца растений, но и пни и корни деревьев. Возраст торфяных болот может даже достигать тысяч лет.
Торф используется в качестве топлива, удобрения, и т.д. Высушенный сфагнум неплохой перевязочный материал благодаря своим антисептическим свойствам.
1.8.3 Экологическое значение мхов.
Обычно мхи не поедаются животными. Мхи являются регуляторами водного баланса лесных экосистем, являясь хорошими накопителями влаги. Мхи обладают хорошей накопительной способностью, концентрируя не только полезные вещества, но и вредные токсиканты. В тоже время мхи приводят к заболачиванию почвы и делают ее непригодной для посевов.
1.8.4. Плауновидные
Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные –древнейшие группы высших растений. Они произошли от псилофитов (риниофитов), которые произошли от зеленых водорослей и первыми заселили сушу. Их расцвет пришелся на каменноугольный период, после чего большое количество видов вымерло.
Плауновидные – это сосудистые травянистые многолетние растения, с прямостоячими (у большинства видов) или стелящимися стеблями, покрытыми темно-зелеными мелкими листочками. Они укреплены в почве с помощью придаточных корней, встречаются в хвойных и смешанных лесах. Около 1 тыс. видов. Однако, плауны можно встретить не только в северных лесах, но и в тропических экосистемах.
Плауны влаголюбивые растения. Большинство видов образуют споры в шишковидных структурах – стробилах. У многих видов спороносные листья формируются лишь на концах специализированных побегов, которые отличаются от вегетативных листьев и собраны в длинные узкие стробилы. Из спор развиваются образующие гаметы растения – заростки. Плауновидные могут размножаться и вегетативно (частями стебля). К сожалению, плауны растут очень медленно и поэтому подлежат охране. Животными не поедаются. Некоторые виды плаунов содержат сильнейший парализующий яд, сходный по характеру действия с ядом кураре.
1.8.5.Отдел Хвощевидные
Хвощевидные – это многолетние травянистые растения, обитающие влажной кислой почве в сырых лесных экосистемах, на болотах и т.д. Это почти вымершая группа, представленная в современной флоре единственным родом хвощ. В настоящее время насчитывается всего около 20 видов,12 из которых можно встретить на территории России. Однако, несмотря на небольшое видовое разнообразие, некоторые виды (хвощ полевой) очень широко распространены в различных экосистемах планеты. Русское название «хвощ» растение получило за сходство с хвостами некоторых животных, в особенности, лошадей. Хвощи имеют хорошо развитое корневище с клубнями. На корневище от узлов отходят корни, а на надземном стебле – розетки чешуевидных листьев и у многих видов – мутовки боковых веточек. Стебли со сложной системой сосудистых тканей зеленые, фотосинтезирующие. В клеточных стенках накапливается кремнезем, который выполняет механическую и защитную функции (поэтому хвощи практически не поедаются животными), раньше хвощ использовался как наждак. Из-за содержания кремнезема стебли хвоща жёсткие. Раньше стеблем хвоща чистили горшки и кастрюли. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.
Споры прорастают в половые заростки, напоминающие заростки папоротников. Некоторые из ископаемых форм этой группы представляли собой настоящие деревья, стебель которых рос в толщину, как у современных деревянистых видов.
Хвощи несъедобны для животных, хвощ полевой применяют в фитотерапии как мочегонное, противовоспалительное средство при заболеваниях почек и мочевыводящих путей.
1.8.6. Отдел Папоротниковидные
Папоротники – высшие споровые, травянистые, реже древесные растения. Около 10 тыс. видов. Они встречаются в пустынях, на болотах, озерах, в солоноватых водоемах, особенно широко представлены лесных экосистемах (хвойных, широколиственных и т.д.). Папоротники в умеренных широтах представлены травянистыми формами (орляк), древовидные, лиановые, эпифитные папоротники являются обитателями влажных тропиков. Папоротники – сосудистые растения, листья у них особенные (их называют вайями) – крупные, двоякоперистые, разделенными у большинства видов на множество мелких сегментов. Вайи соответствуют побегу, так как характеризуются длительным ростом.
Стебель папоротников, растущий в умеренных широтах, укороченный, часто подземный, образующий снизу корни, а сверху – на растущем конце – розетку листьев. Многие тропические папоротники – древовидные, с высокими стволами, до 20 м, и пышными кронами. В толщину их стволы не растут и сохраняют цилиндрическую форму. Большинство папоротников растут во влажных тенистых экосистемах, однако некоторые папоротники смогли приспособиться даже к жизни на открытых скалах или в воде.
Лист папоротника совмещает функции фотосинтеза и спороношения. Летом на нижней стороне листа появляются бурые бугорки – сорусы (группы спорангиев представляющие собой характерные выпуклые штрихи или крапинки на нижней стороне листьев), в которых образуются и созревают гаплоидные споры. Созревшие споры разносятся ветром, прорастают, образуя сердцевидную зеленую пластинку – заросток, который прикрепляется к почве ризоидами.