Морфофизиологические адаптации растений жаркого и сухого климата к условиям произрастания

Лабораторная работа 8.
Морфофизиологические адаптации растений жаркого и сухого климата к условиям произрастания
Введение.
Тропический сухой климат – разновидность тропического климата, где преобладает сухой тропический воздух. Климат
характеризуется высокими температурами воздуха и суточными колебаниями, иногда достигающими 40˚, а также малым количеством
осадков (годовая сумма меньше 250 мм в год). Указанный район составляют пояса тропических пустынь.
В связи с особыми условиями обитания растения приобрели различные приспособления для адаптации. На основании адаптации к
различным факторам среды выделяют основные морфолого-анатомические группы растений:
По отношению к водному балансу растения засушливых местообитаний выносят в группу ксерофитов. Можно указать ряд
морфологических признаков, которые выделяют растения, растущие при затрудненном водоснабжении.
К морфолого-анатомическим признакам будут относиться следующие признаки: уменьшение размеров стебля, при одновременном
увеличении объема корневой системы; относительно более мелкие размеры клеток листьев и межклетников; пластинка листа будет толще,
но меньше по размерам, устьица более мелкие, но их больше на единицу площади, сеть жилок гуще; кутикула и клеточные стенки толще,
отмечается отложение кутина или восковых веществ, развитие опушения; палисадная ткань развита сильнее, а губчатый мезофилл слабее,
клетки ксилемы по размерам меньше, ксилема содержит больше механических элементов, но общая площадь сосудисто-волокнистого пучка
и ксилемы относительно больше.
К физиологическим признакам относят более высокую интенсивность транспирации в периоды благоприятного водоснабжения, более
высокую вязкость цитоплазмы и большую устойчивость к завяданию. Также выделяют более раннее цветение и плодоношение.
Стоит отметить, что не все ксерофиты будут иметь вышеперечисленные признаки. В зависимости от своего подразделения они будут
сочетать в себе различный набор признаков. Ксерофиты подразделяют на суккулентов – сочные мясистые растения с водозапасающей
тканью и склерофитов – суховатые, тощие, жестковатые растения.
Суккулентность связана с разрастанием клеток паренхимы при одновременном увеличении вакуоли и сильном сокращении размеров
межклетников. Основной отличительной особенностью является способность запасать большие количества воды и надежно ее сохранять,
экономно расходуя. Это связывают с тем, что образуется много углеводов типа пентоз, которые увеличивают водоудерживающую силу
клеточного сока. Кроме того, суккуленты имеют весьма низкую интенсивность транспирации, так как днем обычно закрывают устьица. Для
них характерен особый путь CAM-фотосинтеза. Корневая система у них поверхностная, а во время засухи большая часть и вовсе отмирает.
Осмотическое давление суккулентов понижено.
Склерофиты – как бы полная противоположность суккулентам. Это суховатые, тощие, жестковатые растения. Они способны
переживать условия засухи и эффективно перестраивать водный режим. Также они обладают высоким осмотическим давлением.
Транспирация у склерофитов имеет высокую интенсивность при благоприятном водоснабжении. Также к признакам ксероморфизма
добавляют: ослизнение оболочки, высокая концентрация сока, высокое содержание эфирных масел, опушение. Корневая система развита
очень значительно, зачастую во много сильнее, чем надземная часть. (по Культиасову)
Результаты работы.
Анатомо-морфологические и физиологические адаптации растений жарких и сухих тропиков и субтропиков, представленных в коллекции
закрытого грунта Ботанического сада ЮФУ
№
Название растения
Семейство
Область распространения
Адаптации к среде обитания
и условия произрастания
Анатомо-морфологические
Физиологические
1
Adenium obesum
Apocynaceae
Тропические районы
Суккулент. Ствол
Имеет два периода
Африки.
клубнеподобный, каудексный цветения в связи с
корень, листья немного
адаптацией к жарким и
мясистые, слегка опушены.
дождливым периодам
вегетационного
периода.
2
Agave angustifolia
Agavaceae
Тропические и
Листовой суккулент. На конце Цветет один раз за
субтропические области
листа имеется колючка.
жизнь. CAMСеверной и Центральной
Паренхимная ткань листа
фотосинтез.
Америки, на севере
узкоспециализирована как
Южной Америки.
водозапасающая, а эпидерма
покрыта восковым налетом.
3
Aloe brevifolia
Asphodelaceae
Тропические районы
Листовой суккулент. Листья
CAM-фотосинтез.
Южной Африки.
покрыты шипами в верхней
части, мясистые, имеют
восковой налет. Корневище с
мясистыми придаточными
корнями.
4
Aloe perryi
Asphodelaceae
Тропические районы
Листовой суккулент. Листья
CAM-фотосинтез.
Южной Африки.
толстые, мясистые, с
водоносной паренхимой.
Толстая кутикула у листа,
устьица погружены глубоко.
Листья покрыты шипами.
5
Aloe squarrosa
Asphodelaceae
Тропические районы
Листовой суккулент. Листья
CAM-фотосинтез.
Южной Африки.
небольшие, мясистые, с
6
Alоe arborеscens
Asphodelaceae
Тропические районы
Южной Африки.
7
Asparagus falcatus
Asparagaceae
Тропики Старого Света.
8
Austrocylindropuntia
subulata
Cactaceae
Тропические районы
Южной Америки.
9
Carissa macrocarpa
Apocynaceae
10
Cereus repandus
Cactaceae
Тропические районы
Южной Африки.
Засушливые районы
Бразилии
11
Delosperma cooperi
Aizoaceae
Тропические районы
Южной Африки.
12
Echinocactus grusonii
Cactaceae
Пустынные или
тропические районы
Мексики.
шипами. На листьях белые
пятна.
Листовой суккулент. Листья
толстые, мясистые, с шипами.
Корень мочковатый, сильно
разветвленный.
Филлокладии. Развитая
корневая система.
Стеблевой суккулент.
Рудиментарные
видоизмененные мясистые
листья, которые опадают и на
их месте появляются колючки.
Мелкие кожистые листья.
Стебель с шипами.
Стеблевой суккулент. Стебель
толстый, мясистый,
запасающий воду. Листья
редуцированы. Колючки
крупные.
Листовой суккулент. Стебель
и листья мясистые. Листья
мелкие, вытянутые, кожистые.
На стебле волоски. Корень
утолщается, как
водозапасающий орган.
Стеблевой суккулент. Стебель
бочкообразный, даже
шаровидный, запасающий
воду и выполняющий
функцию фотосинтеза. Листья
редуцированы. Ареолы
крупные, опушенные. Корень
развит слабо, больше для
закрепления.
CAM-фотосинтез.
Уменьшение
транспирации.
CAM-фотосинтез.
CAM-фотосинтез,
уменьшение
транспирации.
Способны
использовать влагу
туманов и рос
CAM-фотосинтез,
уменьшение
транспирации.
13
Euphorbia candelabrum
Euphorbiaceae
Тропические районы
Африки.
14
Euphorbia neriifolia
Euphorbiaceae
Засушливые районы
Западной Индии, Южного
Вьетнама.
15
Euphorbia resinifera
Euphorbiaceae
Тропические районы
Африки (Марокко)
16
Euphorbia valida
Euphorbiaceae
Засушливые районы
Южной Африки.
17
Euphоrbia trigona
Euphorbiaceae
Засушливые районы ЮгоЗападной Африки
18
Haemanthus albiflos
Amaryllidaceae
Тропические районы
Южной Африки.
19
Haworthia attenuata
Asphodelaceae
Тропические районы
Южной Африки.
20
Haworthia cymbiformis
Asphodelaceae
Тропические районы
Южной Африки.
21
Haworthia Limifolia
Asphodelaceae
Тропические районы
Стеблевой суккулент. Стебель
толстый, запасающий воду,
ветвится, с шипами. Листья
редуцированы. Корневая
система развита хорошо.
Стеблевой суккулент. Стебель
толстый, запасающий, с
шипами. Листья со временем
редуцируются. Корневая
система хорошо развита.
Стеблевой суккулент. Стебель
толстый, запасающий, с
шипами. Листья мелкие,
коричневые, быстро опадают.
Корневая система хорошо
развита.
Стеблевой суккулент. Стебель
округлый, даже шаровидный,
не ветвится. Листья
редуцированы. Имеет циатии.
Стеблевой суккулент. Стебель
сочный, ветвится, с шипами.
Листья мясистые, лопатчатые
Корень хорошо развит.
Листья гладкие, плотные, с
восковым налетом и
ресничками по бокам.
Листовой суккулент. Стебель
почти отсутствует. Листья
длинные, вытянутые, покрыты
мелкими белыми бугорками.
Листовой суккулент. Стебель
отсутствует. Листья сочные,
мясистые.
Листовой суккулент. Стебель
Образует млечный сок.
Образует млечный сок.
Образует млечный сок.
Образует млечный сок.
Образует млечный сок.
_________
CAM-фотосинтез.
CAM-фотосинтез.
CAM-фотосинтез.
Южной Африки.
22
Hoya carnosa
Asclepiadaceae
Засушливые районы ЮгоВосточной Азии.
23
Kalanchoe beharensis
Crassulaceae
Засушливые районы
Южного Мадагаскара.
24
Mammillaria prolifera
Cactaceae
Засушливые районы
островов Кубы, Гаити.
25
Pereskia godseffiana
Cactaceae
Тропические районы
Южной и Центральной
Америки.
26
Pachypodium lamerei
Apocynaceae
Тропические районы
Африки и Мадагаскара.
27
Sansevieria kirkii
Dracaenaceae
Тропические районы
Южной Африки.
28
Sansevieria Pinguicula
Dracaenaceae
Засушливые районы
Кении.
29
Sedum Burrito
Crassulaceae
Засушливые районы
Америки, Африки, Азии
отсутствует. Листья сочные,
мясистые, имеет бугры белого
цвета.
Листовой суккулент. Листья
мясистые, покрытые восковым
налетом.
Листовой суккулент. Листья
мясистые. Присутствует
опушение.
Стеблевой суккулент. Стебель
мясистый, шаровидный,
запасающий воду. Листья
редуцированы в колючки.
Лиановидный древний кактус.
Листья мясистые, покрытые
восковой кутикулой. Есть
колючки.
Стеблевой суккулент. Стебель
толстый, мясистый, покрыт
колючками. Сверху есть
листья.
Листовой суккулент. Стебель
отсутствует. Листья длинные,
узкие, плотные, покрытые
кутикулой, окрашены
неравномерно.
Листовой суккулент. Стебель
почти отсутствует. Листья
мясистые, толстые, покрыты
восковым налетом, из-за чего
выглядят сизыми.
Листовой суккулент. Листья
мелкие, сочные, покрытые
восковым налетом. Корневая
система слабо развита.
Млечный сок.
CAM-фотосинтез,
уменьшение
транспирации.
CAM-фотосинтез,
уменьшение
транспирации.
CAM-фотосинтез,
уменьшение
транспирации.
Уменьшение
транспирации.
Уменьшение
транспирации.
Уменьшение
транспирации.
CAM-фотосинтез.
30
Senecio articulatus
Asteraceae
31
Senecio rowleyanus
Asteraceae
32
Synadenium grantii
Euphorbiaceae
33
Washingtonia filifera
Arecaceae
34
Yucca aloifolia
Agavaceae
35
Yucca elephantipes
Agavaceae
Тропические районы
Южной Африки.
Листовой суккулент. Стебель
толстый, мясистый, имеет
колючки.
Тропические районы Юго- Листовой суккулент. Имеет
Западной Африки.
ползучие побеги. Листья
видоизменены, шаровидные,
мясистые.
Тропические районы
Стеблевой суккулент. Листья
Африки.
мясистые, имеют восковой
налет.
Засушливые районы Юго- Ствол одревесневает. Листья
Запада Америки.
веерообразные, рассеченные,
покрыты кутикулой. Корневая
система развита хорошо.
Засушливые районы
Ствол одревесневает. Листья
Восточной Мексики.
мясистые, сочные, покрытые
кутикулой.
Засушливые районы
Ствол одревесневает. Листья
Мексики, Гватемалы.
мясистые, покрытые
кутиклой, с зубчцом на конце.
_________
Млечный сок.
_________
_________
_________
Выводы:
В оранжерейной коллекции ботанического сада представлены растения, имеющие адаптации к засушливым тропическим районам. Условно
их можно разделить на склерофитов и суккулентов. Среди описанных мною растений были отмечены следующие адаптации:
Морфо-физиологические: развитие водозапасающей паренхимной ткани в листьях, либо стебле; редукция, либо видоизменение листьев,
ствола; развитие колючек, шипов, выростов; развитие неравномерной окраски, воскоподобной кутикулы, опушения у листьев; хорошее
развитие, либо редукция корневой системы и так далее.
К физиологическим адаптациям можно отнести фотосинтез по типу толстянковых (CAM-фотосинтез), который позволяет уменьшать
транспирацию в жаркое время дня и различные особенности цветения.
Все эти адаптации помогают растениям выживать в засушливых условиях.
Список использованной литературы:
1. Культиасов И. М. Экология растений: Учебник. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. – 384 с.
2. А. Л. Тахтаджян А.Л. Жизнь растений: в 6-ти томах, 1974 – т. 5, 6.