Fenológia mestských rastlín
· V mestách sa fenologické javy z hľadiska načasovania a rýchlosti výrazne líšia od ich obvyklého priebehu pre danú oblasť. Je všeobecne známe, že jarné javy v meste prichádzajú skôr a rýchlejšie odchádzajú. Vedúci čas vo veľkom meste je niekoľko dní.
V prirodzených rastlinných spoločenstvách sa trávy vyvíjajú a kvitnú jasný fenologická sekvencia. V meste však vzhľadom na rôznorodosť „mikropodmienok“ takáto jasná fenologická postupnosť neexistuje. Napríklad pri tepelných komunikáciách, kde sa pôda zahrieva a nie je snehová pokrývka, rastliny nemusia ísť na zimný odpočinok. Často pozorujú vývoj generatívnych orgánov na jeseň a dokonca aj v zime (u púpavy lekárskej - Taraxacum officinale, biele jahňacie - Lamium album a fialová- L. purpureum, bluegrass ročný - Poa annua). Podobné úkazy pozorujeme aj pri vykúrenej stene domu, kde už kvitne púpava a klas klas a na susednom zatienenom trávniku sa sotva začalo klíčiť prezimované trávy. Niekedy takýto otepľovací efekt ovplyvňuje aj vývoj jednotlivých vetiev stromu alebo kríkov umiestnených pri stene alebo visiacich nad asfaltom. Výsledkom je, že na jednej strane kríka prichádza jar o 2-4 dni skôr ako na druhej.
· Stromy na osvetlenej strane ulice púčia skôr a skôr ako na tienenej, keďže teplota vzduchu je tu o 3–5oC vyššia. Všimli sme si, že v Moskve na uliciach zemepisnej šírky sú lipy rastúce na slnečnej strane obalené listami o 6–8 dní skôr ako na tienistej strane. Naopak, žltnutie a opadávanie listov sa vyskytuje oveľa skôr ako zvyčajne, a to aj v dôsledku akumulácie toxických látok v listoch.
Keďže apikálne púčiky na stromoch často odumierajú, dochádza k takému narušeniu sezónneho vývoja, ako je prebudenie spiacich púčikov, z ktorých sa vyvíjajú ďalšie („tukové“) výhonky. Tieto výhonky sú však krátkodobé: nestihnú zdrevnateť a v zime vymrznú.
· Môžete nájsť zaujímavú vlastnosť, ktorá je typická pre stromy žijúce v mestách. Tie, ktoré rastú v bezprostrednej blízkosti lampiónov, sa so zhadzovaním listov neponáhľajú. V niektorých prípadoch možno na uliciach na konci póru opadu lístia postrehnúť dokonca istý rytmus v striedaní stromov, už úplne holých a ešte aspoň čiastočne olistených; celkom jasne zodpovedá umiestneniu pouličného osvetlenia. Zrejme za to môže večerné umelé osvetlenie, ktoré ovplyvňuje fotoperiodizmus rastlín.
Anatomické a morfologické znaky mestských rastlín
Vysoká koncentrácia toxických látok a drsné mikroklimatické podmienky vedú k štrukturálnym zmenám rastlín, ktoré sa prejavujú vo vzhľade a posilňovaní xeromorfných znakov.
Ak teda v korune lesného stromu majú xeromorfné znaky len dobre osvetlené – „svetlé“ horné listy a väčšina lístia je v hlbokom tieni, potom v mestských stromoch prevládajú práve „svetlé“ listy. koruna, keďže takéto tienenie od susedov, ako v lese, prakticky chýba. A „tieňové“ listy v korune mestského stromu sú xeromorfnejšie ako „svetlé“ listy v lese.
Mestské stromy majú zvyčajne redšie koruny, kratšie výhonky, menšiu plochu lístia a každý list jednotlivo. Ako ukazuje príklad lipy, už v zárodku sú rudimenty listov v meste menšie ako u vidieckych stromov. Táto medzera vo veľkosti sa potom zväčšuje v procese „otvoreného rastu“, keď list vychádza spod ochrany púčikov. Keďže ročný rast výhonkov v mestských stromoch je znížený v dôsledku inhibície fotosyntézy, v korune sa tvoria kratšie výhonky (v tej istej lipe - o 10–12%, v iných druhoch - až o 30–50%). Znečistenie ovzdušia môže spôsobiť aj iné poruchy rastu a rozvetvenia, napríklad niekedy sa na lipe vytvoria dvojité púčiky. Pri veľkom množstve takýchto porúch stromy vyvíjajú škaredé formy rastu, ktoré sa nazývajú „habitus znečistenia“.
Trávniky sa aj bez kosenia ukazujú ako poddimenzované. Veľké trávy („vysoké trávy“ prírodných lúk) na trávnikoch pneumatík a chemických závodov teda nedorastajú nad 10–20 cm.
Pozorovania anatomickej stavby listu mestských rastlín ukázali, že sa zmenšuje veľkosť čepele listu a jej hrúbka, zväčšuje sa hrúbka krycích pletív, zmenšuje sa hrúbka kutikuly, počet prieduchov na jednotku povrchu listu a počet žiliek. zvýšiť.
Absorpcia a akumulácia toxických látok listom často vedie k narušeniu prieduchového a fotosyntetického aparátu: prieduchové bunky a peristomatálne bunky sú deformované, vnútorná štruktúra chloroplastov je narušená, obsah chlorofylu v listoch vonkajších rastlín je 1,5–4 krát menej ako u rastlín v prírodných podmienkach. Okrem toho sa pozoruje nedostatočný rozvoj a deformácia peľu v prašníkoch. Ukazuje sa, že povaha pigmentových zmien v listoch mestských stromov závisí od plynovej odolnosti druhu. Nestabilné druhy reagujú znížením obsahu pigmentu, zatiaľ čo druhy odolné voči plynom si ich množstvo zachovávajú alebo zvyšujú.
Vzhľad mestských rastlín, t.j. ich habitus sa často vytvára pod vplyvom prerezávanie a strihanie vlasov. Tým sa nielen narušia rastové procesy, ale zmení sa aj prirodzený pomer nadzemných a podzemných častí. Prerezávanie a strihanie prudko znižuje celkový fotosyntetický povrch listov, zatiaľ čo nefotosyntetická časť (kmeň, konáre, korene) naďalej míňa produkty fotosyntézy na dýchanie. Porušenie pomeru medzi syntézou organických látok a ich spotrebou na dýchanie oslabuje ich rast.
V trávnikových trávach, ktoré sú neustále kosené, sú tiež narušené procesy rastu a vetvenia. Odnožovanie sa zintenzívňuje, objavuje sa mnoho ďalších výhonkov, v dôsledku čoho trávy rastú vo forme hustého krovia, s oveľa vyššou hustotou výhonkov ako v porastoch lúčnych tráv. A pravidelné odstraňovanie fotosyntetického povrchu znamená nemožnosť vytvárať a ukladať potrebné množstvá zásobných živín v podzemných orgánoch. Niet divu, že trávniky na rozdiel od prírodných lúk vyžadujú od človeka neustálu podporu a obnovu.
Reakcia rastlín na neustále strihanie a strihanie sa prejavuje rýchlym rastom nových výhonkov po reze, zvýšenou fotosyntézou v zostávajúcich odrezkoch listov, závislosťou týchto rastlín na pomoci človeka (napríklad hnojenie) atď.
Zmeny sa pozorujú aj v štruktúre podzemných orgánov. Koreňový systém mestských rastlín je teda asymetrický: dlhšie a povrchové, dobre rozvetvené korene siahajú smerom k trávniku, zatiaľ čo na opačnej strane korene siahajú hlavne hlboko a rozvetvujú sa len k asfaltovej hranici. V mestských stromoch a kríkoch je vývoj malých koreňov vo všeobecnosti potlačený, čo vedie k zníženiu absorbčnej plochy. Okrem toho dochádza k prehĺbeniu hlavnej hmoty koreňov sacích stromov na tienistej strane ulice do hĺbky 30-60 cm a na teplejšej slnečnej strane - ešte hlbšie, až do 40-80 cm, čo je spojené s tepelným režimom pôd.
Vlastnosti fyziologických procesov mestských rastlín
Fotosyntéza. Vo všetkých mestských rastlinách sa pozoruje zníženie intenzity fotosyntézy. U 20-25-ročných lip v meste je teda fotosyntéza približne dvakrát slabšia ako u tých istých stromov v prímestskom parku. Pokles fotosyntézy pretrváva dlhú dobu (až šesť mesiacov), aj keď sa rastliny presádzajú z oblastí s plynom do oblastí bez plynu. Zároveň u trávnikových rastlín pri neustálom kosení dochádza k zvýšeniu fotosyntézy vo zvyšných častiach odrezaných listov.
Dych v mestských rastlinách má často zvýšenú intenzitu, najmä nočné dýchanie na stromoch pri kamenných budovách a múroch, cez deň vyhrievané a v noci vydávajúce teplo.
transpirácia. Vodný režim mestských rastlín je najmenej skúmaným aspektom ich života. Napriek tomu mestské rastliny vykazovali zvýšenú transpiráciu rastlín a deficit vody. Ak teda listy lipy v lese zvyčajne obsahujú 70–80% vody, potom v uliciach mesta v horúcom lete bol zaznamenaný pokles obsahu vody v listoch na 50–52%. Vodný režim komplikuje aj narušenie celistvosti prieduchových buniek: vplyvom znečistenia ovzdušia často strácajú schopnosť regulovať šírku prieduchových medzier.
minerálna výživa mestské rastliny sú náročné predovšetkým kvôli nedostatku minerálov v pôde. Ale zároveň časté okysľovanie pôdy vedie k zvýšeniu mobility mnohých chemických prvkov. Okrem toho, ťažké kovy absorbované rastlinami, ako je zinok, molybdén, mangán, meď, sú stopové prvky a podieľajú sa na metabolických procesoch rastlín. Mnohé ťažké kovy, aj keď sú absorbované (napríklad olovo), sa v rastlinách nepohybujú, ale sú sústredené v koreňovom systéme.
Mesto ako ekosystém zahŕňa množstvo špeciálnych technogénnych biotopov, ktoré sa zásadne líšia od rastových podmienok zonálnych vegetačných typov. Preto sa v nej vytvárajú špecifické rastlinné spoločenstvá so svojráznym druhovým zložením. Zo zvyškov „pôvodnej“ vegetácie a prvkov okolitej „divokej“ flóry sa v kombinácii s introdukovanými burinami a pestovanými druhmi vytvára v každom meste svojrázny vegetačný kryt akoby bez ľudského zásahu.
Tvorbu mestskej flóry ovplyvňujú dva protichodne smerujúce procesy:
1. vymiznutie množstva druhov charakteristických pre prirodzené biotopy regiónu;
2. obohatenie floristickej skladby miest.
Vymieranie druhov spojené s vysokou citlivosťou a znečistením životného prostredia, ako aj vysokou citlivosťou na rekreačný stres. Pri štúdiu lišajníkovej flóry v okolí Petrohradu sa zistilo, že zo 63 druhov nájdených v roku 1991 a zo 74 druhov uvedených v roku 1918 sa len 26 druhov ukázalo ako bežných.
V obohacovaní flóry miest adventívne (introdukované druhy) zohrávajú dôležitú úlohu. Na začiatku 19. storočia bolo v Moskve 50 náhodných druhov a na začiatku 21. storočia ich bolo identifikovaných 370! Cudzie druhy tvoria v priemere asi 30 % mestskej flóry, ich podiel je maximálny na skládkach a železnici. Štúdie uskutočnené vo Vladivostoku, Rige, Petrohrade, Kyjeve, Varšave, Zürichu, Helsinkách, Prahe ukázali, že najrozšírenejšie sú uletené kultúrne a okrasné rastliny, ktoré vytláčajú pôvodné druhy (napríklad boľševník Sosnovského - Heracleum sosnowskyi, lupina mnoholistá - Lupinus polyphyllus, galinsog malokvetý - Galinsoga parviflora atď.). Preto existuje názor, že v mestách nedochádza ku kvantitatívnemu úbytku flóry.
Flóra mesta je posudzovaná ako celok, ale výskyt druhov nie je rovnaký v rôznych častiach mestského prostredia. Rôzne druhy sa usadzujú v rôznych biotopoch mesta, takže časti mesta ako centrum, obytné a priemyselné oblasti, zelené plochy, pustatiny a cintoríny sa vyznačujú vlastným súborom druhov. Existujú aj také špecifické biotopy ako strechy, steny domov, staré hrady, žulové násypy, pamiatky, pevnosti, podchody, doprava atď.
Pre mnohé mestá sveta boli zostavené zoznamy cudzokrajnej flóry jednotlivých antropogénnych biotopov: „železničná flóra“, „prístavná flóra“, „flóra ulíc, okrajov ciest, skládky“ atď.
Príčina druhovej bohatosti mesta spočíva v silnej heterogenite mesta ako biotopu a v rôznych modeloch využívania krajiny, ktoré vytvárajú početné ekologické niky.
Podobnosť podmienok v mestách vedie k určitej podobnosti floristického zloženia miest v rôznych klimatických zónach. 15 % rastlinných druhov je teda spoločných pre všetky európske mestá. A ak berieme do úvahy len centrá miest, tak toto percento je ešte vyššie.
Vo vzťahu k podmienkam mestského prostredia sa rozlišuje päť skupín rastlinných druhov:
· Extrémni urbanofóbi druhy vyhýbajúce sa mestským biotopom.
· Mierni urbanofóbi– druhy rozšírené v prirodzených alebo antropogénnych biotopoch s miernym narušením (v parkoch, záhradách a pod.).
· Mestské neutrálne rastliny- druhy, ktoré sú bežné vo všetkých oblastiach mesta a majú široké spektrum vlahy, zatienenia a bohatosti pôdy.
· Mierni urbanofili- druhy vyskytujúce sa v zastavanej časti mesta, ale nemiznúce z okolia.
· Extrémni urbanofili- nachádza sa len v zastavanej časti mesta.
Adaptabilita ontogenézy rastlín na podmienky prostredia je výsledkom ich evolučného vývoja (variabilita, dedičnosť, selekcia). Počas fylogenézy každého rastlinného druhu, v procese evolúcie, sa vyvinuli určité potreby jednotlivca na podmienky existencie a adaptability na ekologickú niku, ktorú zaberá. Tolerancia vlhka a tieňa, tepelná odolnosť, mrazuvzdornosť a ďalšie ekologické vlastnosti konkrétnych druhov rastlín sa vytvorili v priebehu evolúcie ako výsledok dlhodobého vystavenia vhodným podmienkam. Teplomilné rastliny a rastliny krátkeho dňa sú teda charakteristické pre južné zemepisné šírky, menej náročné na teplo a rastliny dlhého dňa - pre severné.
V prírode, v jednej geografickej oblasti, každý rastlinný druh zaberá ekologickú niku zodpovedajúcu jeho biologickým vlastnostiam: vlhkomilný - bližšie k vodným útvarom, odolný voči tieňom - pod lesným baldachýnom atď. Dedičnosť rastlín sa vytvára pod vplyvom určitých environmentálnych podmienok. Dôležité sú aj vonkajšie podmienky ontogenézy rastlín.
Vo väčšine prípadov rastliny a plodiny (výsadby) poľnohospodárskych plodín, ktoré zažívajú pôsobenie určitých nepriaznivých faktorov, vykazujú odolnosť voči nim v dôsledku prispôsobenia sa podmienkam existencie, ktoré sa historicky vyvinuli, čo poznamenal K. A. Timiryazev.
1. Základné životné prostredie.
Pri štúdiu životného prostredia (biotop rastlín a živočíchov a ľudských výrobných činností) sa rozlišujú tieto hlavné zložky: ovzdušie prostredie; vodné prostredie (hydrosféra); fauna (ľudia, domáce a voľne žijúce zvieratá vrátane rýb a vtákov); flóra (pestované a voľne rastúce rastliny vrátane rastlín rastúcich vo vode), pôda (vegetačná vrstva), podložie (vrchná časť zemskej kôry, v ktorej je možná ťažba); klimatické a akustické prostredie.
Vzduchové prostredie môže byť vonkajšie, v ktorom väčšina ľudí trávi menšiu časť svojho času (do 10-15%), vnútorné výrobné (človek v ňom trávi až 25-30% času) a vnútorné obytné, kde ľudia zostávajú väčšinu času (až 60 -70 % alebo viac).
Vonkajší vzduch na zemskom povrchu obsahuje objemovo: 78,08 % dusíka; 20,95 % kyslíka; 0,94 % inertných plynov a 0,03 % oxidu uhličitého. Vo výške 5 km zostáva obsah kyslíka rovnaký, zatiaľ čo dusík sa zvyšuje na 78,89%. Vzduch na povrchu zeme má často rôzne nečistoty, najmä v mestách: tam obsahuje viac ako 40 zložiek, ktoré sú cudzie prirodzenému ovzdušiu. Vnútorný vzduch v obydliach má spravidla
zvýšený obsah oxidu uhličitého a vnútorný vzduch priemyselných priestorov zvyčajne obsahuje nečistoty, ktorých charakter je daný technológiou výroby. Spomedzi plynov sa uvoľňuje vodná para, ktorá sa v dôsledku vyparovania zo Zeme dostáva do atmosféry. Väčšina (90 %) je sústredená v najnižšej päťkilometrovej vrstve atmosféry, s výškou jej množstvo veľmi rýchlo klesá. Atmosféra obsahuje množstvo prachu, ktorý sa tam dostáva z povrchu Zeme a čiastočne aj z vesmíru. Počas silných vĺn vetry zachytávajú vodnú hmlu z morí a oceánov. Z vody sa tak dostávajú častice soli do atmosféry. V dôsledku sopečných erupcií, lesných požiarov, priemyselných zariadení atď. vzduch je znečistený produktmi nedokonalého spaľovania. Najviac prachu a iných nečistôt je v prízemnej vrstve vzduchu. Aj po daždi obsahuje 1 cm asi 30 tisíc prachových častíc a v suchom počasí je ich niekoľkonásobne viac.
Všetky tieto drobné nečistoty ovplyvňujú farbu oblohy. Molekuly plynov rozptyľujú krátkovlnnú časť spektra slnečného lúča, t.j. fialové a modré lúče. Takže cez deň je obloha modrá. A častice nečistôt, ktoré sú oveľa väčšie ako molekuly plynu, rozptyľujú svetelné lúče takmer všetkých vlnových dĺžok. Preto, keď je vzduch prašný alebo obsahuje kvapky vody, obloha sa stáva belavá. Vo vysokých nadmorských výškach je obloha tmavofialová až čierna.
V dôsledku fotosyntézy, ktorá prebieha na Zemi, tvorí vegetácia ročne 100 miliárd ton organických látok (asi polovicu tvoria moria a oceány), pričom asimiluje asi 200 miliárd ton oxidu uhličitého a uvoľňuje asi 145 miliárd ton životné prostredie. voľný kyslík, predpokladá sa, že v dôsledku fotosyntézy sa tvorí všetok kyslík v atmosfére. O úlohe zelených plôch v tomto cykle vypovedajú nasledovné údaje: 1 hektár zelených plôch vyčistí vzduch o 8 kg oxidu uhličitého v priemere za 1 hodinu (200 ľudí vypustí za tento čas pri dýchaní). Dospelý strom uvoľní 180 litrov kyslíka denne a za päť mesiacov (od mája do septembra) absorbuje asi 44 kg oxidu uhličitého.
Množstvo uvoľneného kyslíka a absorbovaného oxidu uhličitého závisí od veku zelených plôch, druhového zloženia, hustoty výsadby a ďalších faktorov.
Rovnako dôležité sú morské rastliny – fytoplanktón (hlavne riasy a baktérie), ktoré uvoľňujú kyslík prostredníctvom fotosyntézy.
Vodné prostredie zahŕňa povrchové a podzemné vody. Povrchové vody sa sústreďujú najmä v oceáne s obsahom 1 miliardy 375 miliónov kubických kilometrov – asi 98 % všetkej vody na Zemi. Povrch oceánu (vodná plocha) je 361 miliónov štvorcových kilometrov. Je to asi 2,4-násobok rozlohy zeme – územia, ktoré zaberá 149 miliónov kilometrov štvorcových. Voda v oceáne je slaná a väčšina z nej (viac ako 1 miliarda kubických kilometrov) si zachováva konštantnú slanosť okolo 3,5 % a teplotu okolo 3,7 °C. Znateľné rozdiely v slanosti a teplote sú pozorované takmer výlučne na povrchu vrstve vody, a tiež v okrajových a najmä v Stredozemných moriach. Obsah rozpusteného kyslíka vo vode výrazne klesá v hĺbke 50-60 metrov.
Podzemná voda môže byť slaná, brakická (nižšia slanosť) a čerstvá; existujúce geotermálne vody majú zvýšenú teplotu (viac ako 30ºC).
Na výrobnú činnosť ľudstva a jeho potreby v domácnosti je potrebná sladká voda, ktorej množstvo tvorí len 2,7 % z celkového objemu vody na Zemi a jej veľmi malý podiel (iba 0,36 %) je dostupný na miestach, ktoré sú ľahko dostupné na extrakciu. Väčšina sladkej vody sa nachádza v snehu a sladkovodných ľadovcoch, ktoré sa nachádzajú predovšetkým v oblasti Antarktického kruhu.
Ročný globálny riečny odtok sladkej vody je 37,3 tisíc kubických kilometrov. Okrem toho možno využiť časť podzemnej vody rovnajúcu sa 13 tisícom kubických kilometrov. Žiaľ, väčšina toku rieky v Rusku v objeme asi 5 000 kubických kilometrov pripadá na okrajové a riedko osídlené severné územia.
Klimatické prostredie je dôležitým faktorom podmieňujúcim vývoj rôznych druhov flóry a fauny a jej úrodnosť. Charakteristickým znakom Ruska je, že väčšina jeho územia má oveľa chladnejšie podnebie ako v iných krajinách.
Zahrnuté sú všetky uvažované zložky životného prostredia
BIOSFÉRA: obal Zeme vrátane časti atmosféry, hydrosféra a vrchná časť litosféry, ktoré sú vzájomne prepojené zložitými biochemickými cyklami migrácie hmoty a energie, geologický obal Zeme, obývaný živými organizmami. Horná hranica života biosféry je obmedzená intenzívnou koncentráciou ultrafialových lúčov; nižšia - vysoká teplota zemského vnútra (nad 100`C). Jej krajné hranice dosahujú len nižšie organizmy – baktérie.
Adaptácia (adaptácia) rastliny na špecifické podmienky prostredia je zabezpečená fyziologickými mechanizmami (fyziologická adaptácia) a v populácii organizmov (druhov) - v dôsledku mechanizmov genetickej variability, dedičnosti a selekcie (genetická adaptácia). Faktory prostredia sa môžu pravidelne a náhodne meniť. Pravidelne sa meniace podmienky prostredia (zmena ročných období) vyvíjajú v rastlinách genetickú adaptáciu na tieto podmienky.
V prirodzených podmienkach rastu alebo pestovania druhu, v priebehu svojho rastu a vývoja, často pociťujú vplyv nepriaznivých faktorov prostredia, medzi ktoré patria kolísanie teplôt, sucho, nadmerná vlhkosť, zasolenosť pôdy a pod. schopnosť prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam.podmienky prostredia v medziach určených jeho genotypom. Čím vyššia je schopnosť rastliny meniť metabolizmus v súlade s prostredím, tým väčšia je rýchlosť reakcie tejto rastliny a tým lepšia je schopnosť adaptácie. Táto vlastnosť rozlišuje odolné odrody poľnohospodárskych plodín. Mierne a krátkodobé zmeny faktorov prostredia spravidla nevedú k výraznejším poruchám fyziologických funkcií rastlín, čo je spôsobené ich schopnosťou udržiavať relatívne stabilný stav v meniacich sa podmienkach prostredia, t.j. udržiavať homeostázu. Prudké a dlhotrvajúce nárazy však vedú k narušeniu mnohých funkcií rastliny a často až k jej smrti.
Vplyvom nepriaznivých podmienok môže pokles fyziologických procesov a funkcií dosiahnuť kritickú úroveň, ktorá nezabezpečí realizáciu genetického programu ontogenézy, narušenia energetického metabolizmu, regulačných systémov, metabolizmu bielkovín a iných životných funkcií rastlinného organizmu. Keď je rastlina vystavená nepriaznivým faktorom (stresorom), vzniká v nej stresový stav, odchýlkou od normy je stres. Stres je všeobecná nešpecifická adaptačná reakcia organizmu na pôsobenie akýchkoľvek nepriaznivých faktorov. Existujú tri hlavné skupiny faktorov, ktoré spôsobujú stres v rastlinách: fyzikálne - nedostatočná alebo nadmerná vlhkosť, svetlo, teplota, rádioaktívne žiarenie, mechanická záťaž; chemické - soli, plyny, xenobiotiká (herbicídy, insekticídy, fungicídy, priemyselné odpady atď.); biologické - poškodenie patogénmi alebo škodcami, konkurencia s inými rastlinami, vplyv živočíchov, kvitnutie, dozrievanie plodov.
Sila stresu závisí od rýchlosti rozvoja nepriaznivej situácie pre rastlinu a od úrovne stresového faktora. Pri pomalom rozvoji nepriaznivých podmienok sa im rastlina lepšie prispôsobí ako pri krátkodobom, ale silnom účinku. V prvom prípade sa spravidla vo väčšej miere prejavujú špecifické mechanizmy rezistencie, v druhom - nešpecifické.
Odolnosť a produktivitu rastlín v nepriaznivých prírodných podmienkach určuje množstvo znakov, vlastností, ochranných a adaptačných reakcií. Rôzne druhy rastlín poskytujú stabilitu a prežitie v nepriaznivých podmienkach tromi hlavnými spôsobmi: prostredníctvom mechanizmov, ktoré im umožňujú vyhnúť sa nepriaznivým účinkom (pokoj, efeméra atď.); prostredníctvom špeciálnych konštrukčných zariadení; kvôli fyziologickým vlastnostiam, ktoré im umožňujú prekonávať škodlivé vplyvy prostredia.
Jednoročné poľnohospodárske rastliny v miernom pásme, dokončujúce ontogenézu v relatívne priaznivých podmienkach, prezimujú vo forme stabilných semien (dormancia). Mnohé viacročné rastliny prezimujú ako podzemné zásobné orgány (cibuľky alebo pakorene) chránené pred vymrznutím vrstvou pôdy a snehu. Ovocné stromy a kríky mierneho pásma, ktoré sa chránia pred zimou, zhadzujú listy.
Ochrana pred nepriaznivými environmentálnymi faktormi v rastlinách je zabezpečená štrukturálnymi úpravami, vlastnosťami anatomickej štruktúry (kutikula, kôra, mechanické tkanivá atď.), Špeciálnymi ochrannými orgánmi (horiace chĺpky, tŕne), motorickými a fyziologickými reakciami a produkciou ochranných látok. látky (živice, fytoncídy, toxíny, ochranné proteíny).
Štrukturálne úpravy zahŕňajú drobnolisté a dokonca aj absenciu listov, voskovú kutikulu na povrchu listov, ich husté vynechanie a ponorenie prieduchov, prítomnosť šťavnatých listov a stoniek, ktoré zadržiavajú zásoby vody, vzpriamené alebo ovisnuté listy atď. majú rôzne fyziologické mechanizmy, ktoré im umožňujú adaptovať sa na nepriaznivé podmienky.podmienky prostredia. Ide o vlastný typ fotosyntézy v sukulentných rastlinách, ktorý minimalizuje straty vody a je nevyhnutný pre prežitie rastlín v púšti atď.
2. Adaptácia v rastlinách
Odolnosť rastlín voči nízkym teplotám je rozdelená na mrazuvzdornosť a mrazuvzdornosť. Odolnosťou voči chladu sa rozumie schopnosť rastlín znášať kladné teploty mierne vyššie ako 0 C. Odolnosť voči chladu je charakteristická pre rastliny mierneho pásma (jačmeň, ovos, ľan, vika a pod.). Tropické a subtropické rastliny sú poškodené a odumierajú pri teplotách od 0º do 10º C (káva, bavlna, uhorka atď.). Pre väčšinu poľnohospodárskych rastlín nie sú nízke kladné teploty škodlivé. Je to spôsobené tým, že počas chladenia nie je narušený enzymatický aparát rastlín, neznižuje sa odolnosť voči hubovým chorobám a nedochádza vôbec k znateľnému poškodeniu rastlín.
Stupeň odolnosti rôznych rastlín voči chladu nie je rovnaký. Mnoho rastlín južných zemepisných šírok je poškodených chladom. Pri teplote 3 ° C sa poškodia uhorka, bavlna, fazuľa, kukurica a baklažán. Odrody sa líšia v tolerancii chladu. Na charakterizáciu odolnosti rastlín voči chladu sa používa pojem teplotného minima, pri ktorom sa rast rastlín zastaví. Pre veľkú skupinu poľnohospodárskych rastlín je jeho hodnota 4 °C. Mnohé rastliny však majú vyššie teplotné minimum, a preto sú menej odolné voči chladu.
Odolnosť voči nízkym teplotám je geneticky podmienená vlastnosť. Odolnosť rastlín voči chladu je určená schopnosťou rastlín udržiavať normálnu štruktúru cytoplazmy, meniť metabolizmus počas obdobia ochladzovania a následného zvýšenia teploty na dostatočne vysokej úrovni.
Mrazuvzdornosť - schopnosť rastlín tolerovať teploty pod 0 ° C, nízke negatívne teploty. Mrazuvzdorné rastliny sú schopné zabrániť alebo znížiť účinok nízkych negatívnych teplôt. Mrazy v zime s teplotami pod -20 °C sú bežné na významnej časti územia Ruska. Jednoročné, dvojročné a viacročné rastliny sú vystavené mrazu. Rastliny znášajú zimné podmienky v rôznych obdobiach ontogenézy. V jednoročných plodinách prezimujú semená (jarné rastliny), naklíčené rastliny (oziminy), v dvojročných a viacročných plodinách - hľuzy, okopaniny, cibuľky, pakorene, dospelé rastliny. Schopnosť prezimovania ozimných, viacročných bylinných a drevitých ovocných plodín je spôsobená ich pomerne vysokou mrazuvzdornosťou. Tkanivá týchto rastlín môžu zamrznúť, ale rastliny neumierajú.
Schopnosť rastlín znášať negatívne teploty je daná dedičným základom daného rastlinného druhu, avšak mrazuvzdornosť tej istej rastliny závisí od podmienok predchádzajúcich nástupu mrazu, ktoré ovplyvňujú charakter tvorby ľadu. Ľad sa môže tvoriť tak v bunkovom protoplaste, ako aj v medzibunkovom priestore. Nie každá tvorba ľadu spôsobuje odumieranie rastlinných buniek.
Postupné znižovanie teploty rýchlosťou 0,5-1 °C/h vedie k tvorbe ľadových kryštálikov, predovšetkým v medzibunkových priestoroch, a spočiatku nespôsobujú smrť buniek. Dôsledky tohto procesu však môžu byť pre bunku škodlivé. K tvorbe ľadu v protoplaste bunky spravidla dochádza pri rýchlom poklese teploty. Dochádza ku koagulácii protoplazmatických proteínov, bunkové štruktúry sú poškodené ľadovými kryštálmi vytvorenými v cytosóle, bunky odumierajú. Rastliny zabité mrazom po rozmrazení strácajú turgor, voda vyteká z ich dužinatých pletív.
Mrazuvzdorné rastliny majú úpravy, ktoré znižujú dehydratáciu buniek. S poklesom teploty v takýchto rastlinách sa zaznamenáva zvýšenie obsahu cukrov a iných látok, ktoré chránia tkanivá (kryoprotektory), sú to predovšetkým hydrofilné proteíny, mono- a oligosacharidy; zníženie hydratácie buniek; zvýšenie množstva polárnych lipidov a zníženie nasýtenia ich zvyškov mastných kyselín; zvýšenie počtu ochranných proteínov.
Mieru mrazuvzdornosti rastlín vo veľkej miere ovplyvňujú cukry, regulátory rastu a ďalšie látky tvoriace sa v bunkách. V prezimujúcich rastlinách sa v cytoplazme hromadia cukry, obsah škrobu klesá. Vplyv cukrov na zvýšenie mrazuvzdornosti rastlín je mnohostranný. Akumulácia cukrov zabraňuje zamrznutiu veľkého objemu vnútrobunkovej vody, výrazne znižuje množstvo vytvoreného ľadu.
Vlastnosť mrazuvzdornosti sa vytvára v procese ontogenézy rastlín pod vplyvom určitých podmienok prostredia v súlade s genotypom rastliny, spojeným s prudkým poklesom rýchlosti rastu, prechodom rastliny do pokojového stavu.
Životný cyklus vývoja zimných, dvojročných a viacročných rastlín je riadený sezónnym rytmom svetelných a teplotných období. Na rozdiel od jarných letničiek sa na nepriaznivé zimné podmienky začínajú pripravovať od chvíle, keď prestanú rásť, a potom na jeseň, keď teploty klesnú.
Priamy vplyv mrazu na bunky nie je jediným nebezpečenstvom, ktoré ohrozuje viacročné bylinné a drevinové plodiny, zimné rastliny počas zimy. Okrem priameho pôsobenia mrazu sú rastliny vystavené množstvu ďalších nepriaznivých faktorov. V zime môžu teploty výrazne kolísať. Mrazy sú často nahradené krátkodobými a dlhodobými topeniami. V zime nie sú nezvyčajné snehové búrky a v zime bez snehu v južnejších oblastiach krajiny sa vyskytujú aj suché vetry. To všetko vyčerpáva rastliny, ktoré po prezimovaní vychádzajú veľmi oslabené a môžu následne uhynúť.
Obzvlášť početné nepriaznivé účinky majú bylinné viacročné a jednoročné rastliny. Na území Ruska v nepriaznivých rokoch úhyn ozimných plodín dosahuje 30-60%. Umierajú nielen oziminy, ale aj viacročné trávy, ovocné a bobuľové plantáže. Okrem nízkych teplôt sa zimné rastliny v zime a skoro na jar poškodzujú a odumierajú v dôsledku množstva iných nepriaznivých faktorov: premokrenie, premokrenie, ľadová kôra, vydutie, poškodenie zimným suchom.
Tlmenie von. Medzi uvedenými nepriazňami je na prvom mieste rozpad rastlín. Smrť rastlín v dôsledku tlmenia sa pozoruje hlavne v teplých zimách s veľkou snehovou pokrývkou, ktorá trvá 2-3 mesiace, najmä ak sneh padá na mokrú a rozmrazenú zem. Štúdie ukázali, že príčinou úhynu ozimných plodín v dôsledku vysychania je vyčerpanie rastlín. Rastliny pod snehom pri teplote okolo 0°C vo vysoko vlhkom prostredí, takmer úplnej tme, t.j. v podmienkach, v ktorých je dosť intenzívny proces dýchania a je vylúčená fotosyntéza, postupne spotrebúvajú cukor a ďalšie zásoby živín nahromadené počas tohto obdobia. prechádzajú prvou fázou otužovania a zomierajú vyčerpaním (obsah cukrov v tkanivách klesá z 20 na 2-4%) a jarnými mrazmi. Takéto rastliny na jar ľahko poškodí snehová pleseň, čo tiež vedie k ich smrti.
Zmáčanie. K zamokreniu dochádza najmä na jar v nízkych polohách v období topenia snehu, menej často pri dlhotrvajúcich topeniach, kedy sa na povrchu pôdy hromadí voda z topenia, ktorá sa nevsakuje do zamrznutej pôdy a môže zaplaviť rastliny. V tomto prípade je príčinou smrti rastlín prudký nedostatok kyslíka (anaeróbne podmienky - hypoxia). V rastlinách, ktoré sú pod vrstvou vody, sa normálne dýchanie zastaví kvôli nedostatku kyslíka vo vode a pôde. Neprítomnosť kyslíka podporuje anaeróbne dýchanie rastlín, v dôsledku čoho sa môžu vytvárať toxické látky a rastliny odumierajú vyčerpaním a priamou otravou organizmu.
Smrť pod ľadovou kôrou. Ľadová kôra sa tvorí na poliach v oblastiach, kde časté topenia vystriedajú silné mrazy. Účinok namáčania sa v tomto prípade môže zhoršiť. V tomto prípade dochádza k tvorbe visiacich alebo prízemných (kontaktných) ľadových kôr. Závesné kôry sú menej nebezpečné, pretože sa tvoria na povrchu pôdy a prakticky neprichádzajú do kontaktu s rastlinami; dajú sa ľahko zničiť valčekom.
Keď sa vytvorí súvislá ľadová kontaktná kôra, rastliny úplne zamrznú do ľadu, čo vedie k ich smrti, pretože rastliny, už oslabené premáčaním, sú vystavené veľmi silnému mechanickému tlaku.
Vydutie. Poškodenie a úhyn rastlín z vydutia je podmienené prasklinami v koreňovom systéme. Vydutie rastlín sa pozoruje, ak sa na jeseň vyskytnú mrazy v neprítomnosti snehovej pokrývky alebo ak je v povrchovej vrstve pôdy málo vody (počas jesenného sucha), ako aj počas rozmrazovania, ak má snehová voda čas absorbovať pôda. V týchto prípadoch zamŕzanie vody nezačína od povrchu pôdy, ale v určitej hĺbke (kde je vlhkosť). Vrstva ľadu vytvorená v hĺbke postupne hrubne v dôsledku pokračujúceho toku vody cez kapiláry pôdy a zdvíha (vyčnieva) horné vrstvy pôdy spolu s rastlinami, čo vedie k lámaniu koreňov rastlín, ktoré majú prenikli do značnej hĺbky.
Zimné škody spôsobené suchom. Stabilná snehová pokrývka chráni ozimné obilniny pred vysychaním v zime. V podmienkach bezsnežnej alebo málo zasneženej zimy, ako sú ovocné stromy a kríky, im však v mnohých regiónoch Ruska často hrozí nadmerné vysychanie neustálym a silným vetrom, najmä na konci zimy s výrazným vykurovaním. slnko. Faktom je, že vodná bilancia rastlín sa v zime vyvíja mimoriadne nepriaznivo, pretože tok vody zo zamrznutej pôdy sa prakticky zastaví.
Aby sa znížilo vyparovanie vody a nepriaznivé účinky zimného sucha, druhy ovocných drevín vytvárajú na konároch hrubú vrstvu korku a na zimu zhadzujú listy.
Fotoperiodické reakcie na sezónne zmeny dĺžky dňa sú dôležité pre frekvenciu kvitnutia mnohých druhov v miernych aj tropických oblastiach. Treba však poznamenať, že medzi druhmi miernych zemepisných šírok, ktoré vykazujú fotoperiodické odozvy, je pomerne málo druhov kvitnúcich na jar, aj keď sa neustále stretávame so značným počtom „kvetov kvitnúcich na jar“ a mnohé z týchto foriem kvitnúcich na jar napríklad Ficariaverna, prvosienka (Primulavutgaris), fialky (druhy rodu Viola) atď., vykazujú výrazné sezónne správanie, zostávajú vegetatívne po zvyšok roka po bohatom jarnom kvitnutí. Dá sa predpokladať, že jarné kvitnutie je reakciou na krátke dni v zime, no u mnohých druhov to tak zrejme nie je.
Samozrejme, dĺžka dňa nie je jediným vonkajším faktorom, ktorý sa počas roka mení. Je zrejmé, že teplota tiež vykazuje výrazné sezónne výkyvy, najmä v miernych oblastiach, hoci tento faktor vykazuje značné denné aj ročné výkyvy. Vieme, že sezónne zmeny teplôt, ako aj zmeny dĺžky dňa majú významný vplyv na kvitnutie mnohých druhov rastlín.
Zistilo sa, že mnohé druhy, vrátane zimných letničiek, ako aj dvojročných a viacročných bylinných rastlín, je potrebné ochladiť, aby prešli do kvitnutia.
Zimné letničky a dvojročné rastliny sú známe ako monokarpické rastliny, ktoré vyžadujú jarovitosť – zostávajú vegetatívne počas prvého vegetačného obdobia a kvitnú nasledujúcu jar alebo začiatkom leta v reakcii na ochladzovanie prijaté v zime. Potreba chladenia dvojročných rastlín na vyvolanie kvitnutia bola experimentálne preukázaná u mnohých druhov, ako je červená repa (Betavulgaris), zeler (Apiutngraveolens), kapusta a iné kultúrne odrody rodu Brassica, zvonček (Campanulamedium), mesačník (Lunariabiennis) , náprstník (Digitalispurpurea) a iné. Ak sa rastliny digitalis, ktoré sa za normálnych podmienok správajú ako dvojročné rastliny, teda kvitnú v druhom roku po vyklíčení, uchovávajú v skleníku, môžu zostať vegetatívne aj niekoľko rokov. V oblastiach s miernymi zimami môže kel rásť vonku niekoľko rokov bez „hrotu šípu“ (t. j. kvitnutia) na jar, čo sa zvyčajne vyskytuje v oblastiach s chladnými zimami. Takéto druhy nevyhnutne vyžadujú jarovizáciu, ale u mnohých iných druhov sa kvitnutie pri vystavení chladu urýchľuje, ale môže sa vyskytnúť aj bez jarovizácie; takéto druhy vykazujúce fakultatívnu potrebu chladu zahŕňajú šalát (Lactucasaiiva), špenát (Spinacia oleracea) a neskoro kvitnúci hrach (Pistimsa-tivum).
Rovnako ako dvojročné rastliny, mnohé trvalky vyžadujú vystavenie chladu a nebudú kvitnúť bez každoročného zimného chladu. Z bežných viacročných rastlín prvosienka (Primulavulgaris), fialky (Violaspp.), lakfiol (Cheiranthuscheirii a C. allionii), levka (Mathiolaincarna), niektoré odrody chryzantém (Chrisanthemummorifolium), druhy rodu Aster, klinček turecký (Dianthus) , plevy (Loliumperenne). Vytrvalé druhy vyžadujú revernalizáciu každú zimu.
Je pravdepodobné, že iné na jar kvitnúce trvalky potrebujú chladenie. Na jar kvitnúce cibuľové rastliny, ako sú narcisy, hyacinty, čučoriedky (Endymionnonscriptus), krokusy atď., nevyžadujú chladenie, aby rozkvitli, pretože kvetné primordia sa usadili v cibuľke minulé leto, ale ich rast je veľmi závislý od teplotných podmienok . Napríklad u tulipánu je začiatok kvitnutia priaznivý pre relatívne vysoké teploty (20°C), ale pre predlžovanie stonky a rast listov je najskôr optimálna teplota 8-9°C s postupným zvyšovaním v neskorších štádiách do 13, 17 a 23 °C. Podobné reakcie na teplotu sú charakteristické pre hyacinty a narcisy.
U mnohých druhov sa iniciácia kvetu neuskutočňuje počas samotného obdobia ochladzovania a začína až potom, čo bola rastlina vystavená vyšším teplotám po ochladení.
Hoci sa teda metabolizmus väčšiny rastlín pri nízkych teplotách značne spomaľuje, niet pochýb o tom, že jarovizácia zahŕňa aktívne fyziologické procesy, ktorých povaha je zatiaľ úplne neznáma.
Tepelná odolnosť (tepelná tolerancia) - schopnosť rastlín znášať pôsobenie vysokých teplôt, prehrievanie. Ide o geneticky podmienenú vlastnosť. Druhy rastlín sa líšia toleranciou voči vysokým teplotám.
Podľa tepelnej odolnosti sa rozlišujú tri skupiny rastlín.
Tepelne odolné - teplomilné modrozelené riasy a baktérie horúcich minerálnych prameňov, ktoré znesú zvýšenie teploty až na 75-100°C. Tepelná odolnosť termofilných mikroorganizmov je daná vysokou úrovňou metabolizmu, zvýšeným obsahom RNA v bunkách a odolnosťou cytoplazmatického proteínu voči tepelnej koagulácii.
Tepelne odolné - rastliny púští a suchých biotopov (sukulenty, niektoré kaktusy, členovia čeľade Crassula), odolávajúce zahrievaniu slnečným žiarením až do 50-65ºС. Tepelná odolnosť sukulentov je do značnej miery určená zvýšenou viskozitou cytoplazmy a obsahom viazanej vody v bunkách a zníženým metabolizmom.
Nežiaruvzdorné - mezofytické a vodné rastliny. Mezofyty otvorených miest znášajú krátkodobé pôsobenie teplôt 40-47 °C, zatienené miesta - asi 40-42 °C, vodné rastliny znášajú teploty do 38-42 °C. Z poľnohospodárskych plodín sú teplomilnejšie rastliny južných zemepisných šírok (cirok, ryža, bavlna, ricínový bôb atď.).
Mnohé mezofyty znášajú vysoké teploty vzduchu a vyhýbajú sa prehriatiu v dôsledku intenzívnej transpirácie, ktorá znižuje teplotu listov. Tepelne odolné mezofyty sa vyznačujú zvýšenou viskozitou cytoplazmy a zvýšenou syntézou tepelne odolných enzýmových proteínov.
Rastliny si vyvinuli systém morfologických a fyziologických úprav, ktoré ich chránia pred tepelným poškodením: svetlú povrchovú farbu, ktorá odráža slnečné žiarenie; skladanie a krútenie listov; pubescencia alebo šupiny, ktoré chránia hlbšie tkanivá pred prehriatím; tenké vrstvy korkového tkaniva, ktoré chránia floém a kambium; väčšia hrúbka kutikulárnej vrstvy; vysoký obsah sacharidov a nízky - voda v cytoplazme atď.
Rastliny reagujú veľmi rýchlo na tepelný stres indukčnou adaptáciou. Na vystavenie vysokým teplotám sa dokážu pripraviť za pár hodín. Takže v horúcich dňoch je odolnosť rastlín voči vysokým teplotám popoludní vyššia ako ráno. Zvyčajne je tento odpor dočasný, nekonsoliduje sa a pomerne rýchlo zmizne, ak sa ochladí. Reverzibilita tepelnej expozície sa môže pohybovať od niekoľkých hodín do 20 dní. Pri tvorbe generatívnych orgánov klesá tepelná odolnosť jednoročných a dvojročných rastlín.
Suchá sa stali bežným javom v mnohých regiónoch Ruska a krajín SNŠ. Sucho je dlhé bezdažďové obdobie sprevádzané poklesom relatívnej vlhkosti vzduchu, pôdnej vlhkosti a zvýšením teploty, kedy nie sú uspokojované bežné potreby rastlín na vodu. Na území Ruska sú oblasti s nestabilnou vlhkosťou s ročnými zrážkami 250-500 mm a suché oblasti s menej ako 250 mm zrážok za rok s rýchlosťou odparovania nad 1000 mm.
Odolnosť voči suchu – schopnosť rastlín znášať dlhé obdobia sucha, výrazný deficit vody, dehydratácia buniek, tkanív a orgánov. Poškodenie úrody zároveň závisí od trvania sucha a jeho intenzity. Rozlišujte medzi pôdnym suchom a atmosférickým suchom.
Pôdne sucho je spôsobené dlhodobým nedostatkom dažďa v kombinácii s vysokou teplotou vzduchu a slnečným žiarením, zvýšeným výparom z povrchu pôdy a transpiráciou a silným vetrom. To všetko vedie k vysychaniu koreňovej vrstvy pôdy, zníženiu dodávky vody dostupnej pre rastliny pri nízkej vlhkosti vzduchu. Atmosférické sucho sa vyznačuje vysokou teplotou a nízkou relatívnou vlhkosťou (10-20%). Silné atmosférické sucho je spôsobené pohybom más suchého a horúceho vzduchu – suchého vetra. Opar vedie k vážnym následkom, keď je suchý vietor sprevádzaný objavením sa častíc pôdy vo vzduchu (prachové búrky).
Atmosférické sucho, ktoré prudko zvyšuje odparovanie vody z povrchu pôdy a transpiráciu, prispieva k narušeniu koordinácie rýchlosti vstupu vody z pôdy do nadzemných orgánov a jej strate rastlinou, v dôsledku čoho rastlina vädne. . Atmosférické sucho však pri dobrom vývoji koreňového systému nespôsobuje rastlinám veľkú ujmu, ak teplota neprekročí hranicu tolerovanú rastlinami. Dlhodobé atmosférické sucho pri absencii dažďa vedie k pôdnemu suchu, ktoré je pre rastliny nebezpečnejšie.
Odolnosť voči suchu je spôsobená geneticky podmienenou prispôsobivosťou rastlín stanovištným podmienkam, ako aj prispôsobením sa nedostatku vody. Odolnosť voči suchu sa prejavuje v schopnosti rastlín znášať výraznú dehydratáciu v dôsledku rozvoja vysokého vodného potenciálu tkanív s funkčným zachovaním bunkových štruktúr, ako aj v dôsledku adaptívnych morfologických vlastností stonky, listov, generatívnych orgánov, ktoré zvýšiť ich odolnosť, toleranciu voči účinkom dlhotrvajúceho sucha.
Rastliny suchých oblastí sa nazývajú xerofyty (z gréckeho xeros - suché). Sú schopné v procese individuálneho vývoja prispôsobiť sa atmosférickému a pôdnemu suchu. Charakteristickými znakmi xerofytov sú malá veľkosť ich výparného povrchu, ako aj malá veľkosť nadzemnej časti v porovnaní s podzemnou. Xerofyty sú zvyčajne byliny alebo zakrpatené kríky. Sú rozdelené do niekoľkých typov. Uvádzame klasifikáciu xerofytov podľa P. A. Genkela.
Sukulenty sú veľmi odolné voči prehriatiu a odolné voči dehydratácii, v období sucha nepociťujú nedostatok vody, pretože jej obsahujú veľké množstvo a spotrebúvajú ju pomaly. Ich koreňový systém je rozvetvený vo všetkých smeroch v horných vrstvách pôdy, vďaka čomu rastliny v daždivých obdobiach rýchlo absorbujú vodu. Ide o kaktusy, aloe, rozchodník, mladé.
Euxerofyty sú žiaruvzdorné rastliny, ktoré dobre znášajú sucho. Do tejto skupiny patria stepné rastliny ako Veronica sivá, astra chlpatá, palina modrá, kolocynt vodný, tŕň ťavy atď. Majú nízku transpiráciu, vysoký osmotický tlak, cytoplazma je vysoko elastická a viskózna, koreňový systém je veľmi rozvetvený a jeho hmota sa umiestni do hornej vrstvy pôdy (50-60 cm). Tieto xerofyty sú schopné zhadzovať listy a dokonca aj celé konáre.
Hemixerofyty alebo semixerofyty sú rastliny, ktoré nie sú schopné tolerovať dehydratáciu a prehriatie. Viskozita a elasticita ich protoplastu je nevýznamná, vyznačuje sa vysokou transpiráciou, hlbokým koreňovým systémom, ktorý sa môže dostať až do podložnej vody, čím je zabezpečený neprerušovaný prísun vody do rastliny. Do tejto skupiny patrí šalvia, rezačka obyčajná atď.
Stipakserofshpy sú perie, tyrsa a iné úzkolisté stepné trávy. Sú odolné proti prehriatiu, dobre využívajú vlhkosť krátkodobých dažďov. Odoláva len krátkodobému nedostatku vody v pôde.
Poikiloxerofyty sú rastliny, ktoré neregulujú svoj vodný režim. Ide najmä o lišajníky, ktoré môžu vyschnúť až do suchého stavu a po dažďoch sa opäť aktivujú.
Hygrofyty (z gréckeho hihros - vlhké). Rastliny patriace do tejto skupiny nemajú úpravy, ktoré by obmedzovali spotrebu vody. Hygrofyty sa vyznačujú pomerne veľkými veľkosťami buniek, tenkostennou schránkou, slabo lignifikovanými stenami ciev, drevenými a lykovými vláknami, tenkou kutikulou a mierne zhrubnutými vonkajšími stenami epidermy, veľkými prieduchmi a ich malým počtom na jednotku povrchu, veľká listová čepeľ, slabo vyvinuté mechanické pletivá, vzácna sieť žilnatosti v liste, veľká kutikulárna transpirácia, dlhá stonka, nedostatočne vyvinutý koreňový systém. Štruktúrou sa hygrofyty približujú k rastlinám odolným voči odtieňom, ale majú zvláštnu hygromorfnú štruktúru. Mierny nedostatok vody v pôde spôsobuje rýchle vädnutie hygrofytov. Osmotický tlak bunkovej šťavy v nich je nízky. Patria sem mannik, divoký rozmarín, brusnice, prísavník.
Podľa podmienok rastu a štruktúrnych znakov sú rastliny s listami čiastočne alebo úplne ponorenými vo vode alebo plávajúcimi na jej povrchu, ktoré sa nazývajú hydrofyty, veľmi blízke hygrofytom.
Mezofyty (z gréckeho mesos - stredné, stredné). Rastliny tejto ekologickej skupiny rastú v podmienkach dostatočnej vlhkosti. Osmotický tlak bunkovej šťavy v mezofytoch je 1-1,5 tisíc kPa. Ľahko vädnú. Medzi mezofyty patrí väčšina lúčnych tráv a strukovín - pýr plazivý, lipňa lúčna, timotejka lúčna, lucerna siata a pod. Z poľných plodín tvrdá a mäkká pšenica, kukurica, ovos, hrach, sója, cukrová repa, konope, takmer všetko ovocie ( s výnimkou mandlí, hrozna), veľa zeleninových plodín (mrkva, paradajky atď.).
Transpirujúce orgány - listy sa vyznačujú výraznou plasticitou; v závislosti od podmienok pestovania v ich štruktúre sa pozorujú pomerne veľké rozdiely. Dokonca aj listy tej istej rastliny s rôznym prívodom vody a osvetlením majú rozdiely v štruktúre. V štruktúre listov sa vytvorili určité vzory v závislosti od ich umiestnenia na rastline.
V. R. Zalensky objavil zmeny v anatomickej stavbe listov podľa radov. Zistil, že listy hornej vrstvy vykazujú pravidelné zmeny v smere zvyšovania xeromorfizmu, t.j. vytvárajú sa štruktúry, ktoré zvyšujú odolnosť týchto listov voči suchu. Listy umiestnené v hornej časti stonky sa vždy líšia od spodných, a to: čím vyššie je list umiestnený na stonke, tým menšia je veľkosť jeho buniek, tým väčší je počet prieduchov a tým menšia je ich veľkosť, čím väčší je počet chĺpkov na jednotke povrchu, čím je sieť cievnych zväzkov hustejšia, tým je vyvinuté pevnejšie palisádové tkanivo. Všetky tieto znaky charakterizujú xerofíliu, t.j. tvorbu štruktúr, ktoré prispievajú k zvýšeniu odolnosti voči suchu.
Fyziologické znaky sú spojené aj s určitou anatomickou stavbou, a to: horné listy sa vyznačujú vyššou asimilačnou schopnosťou a intenzívnejšou transpiráciou. Koncentrácia šťavy v horných listoch je tiež vyššia, a preto môže horné listy čerpať vodu z dolných, spodné listy môžu vyschnúť a odumrieť. Štruktúra orgánov a tkanív, ktorá zvyšuje odolnosť rastlín voči suchu, sa nazýva xeromorfizmus. Charakteristické znaky v štruktúre listov hornej vrstvy sú vysvetlené skutočnosťou, že sa vyvíjajú v podmienkach trochu ťažkého zásobovania vodou.
Na vyrovnanie rovnováhy medzi prítokom a odtokom vody v rastline bol vytvorený komplexný systém anatomických a fyziologických úprav. Takéto úpravy sa pozorujú u xerofytov, hygrofytov, mezofytov.
Výsledky výskumu ukázali, že adaptačné vlastnosti suchomilných rastlinných foriem vznikajú pod vplyvom podmienok ich existencie.
Úžasnú harmóniu živej prírody, jej dokonalosť vytvára sama príroda: boj o prežitie. Formy adaptácií u rastlín a živočíchov sú nekonečne rozmanité. Celý živočíšny a rastlinný svet sa od svojho objavenia zdokonaľuje cestou účelného prispôsobovania sa životným podmienkam: vode, vzduchu, slnečnému žiareniu, gravitácii atď.
1. Volodko I.K. "Mikroelementy a odolnosť rastlín voči nepriaznivým podmienkam", Minsk, Veda a technika, 1983.
2. Goryshina T.K. ""Ekológia rastlín"", uch. Príručka pre univerzity, Moskva, V. škola, 1979.
3. Prokofiev A.A. "Problémy odolnosti rastlín voči suchu", Moskva, Nauka, 1978.
4. Sergeeva K.A. "" Fyziologické a biochemické základy zimnej odolnosti drevín "", Moskva, Nauka, 1971
5. Kultiasov I.M. Ekológia rastlín. - M.: Vydavateľstvo Moskovskej univerzity, 1982
Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.
Hostené na http://www.allbest.ru/
1 . Adaptívnysyndrómprirastlinynaakciestresory
Existujú tri hlavné skupiny faktorov, ktoré spôsobujú stres v rastlinách: fyzikálne - nedostatočná alebo nadmerná vlhkosť, svetlo, teplota, rádioaktívne žiarenie, mechanická záťaž; chemické - soli, plyny, xenobiotiká (herbicídy, insekticídy, fungicídy, priemyselné odpady atď.); biologické - poškodenie patogénmi alebo škodcami, konkurencia s inými rastlinami, vplyv živočíchov, kvitnutie, dozrievanie plodov. súbor adaptačných reakcií organizmu, ktoré majú všeobecnú ochrannú povahu a vznikajú ako reakcia na nepriaznivé účinky, ktoré sú významné v sile a trvaní – stresory. Funkčný stav, ktorý sa vyvíja pod vplyvom stresorov, sa nazýva stres. Adaptačný syndróm navrhol kanadský fyziológ-endokrinológ Hans Selye (1936). Vo vývoji A. s. zvyčajne existujú 3 fázy. 1. štádium úzkosti trvá od niekoľkých hodín do 2 dní a zahŕňa dve fázy – šokovú a protišokovú, pričom posledná z nich mobilizuje obranné reakcie organizmu. Počas 2. etapy A. s. - štádiá odolnosti - zvyšuje sa odolnosť organizmu voči rôznym vplyvom. Toto štádium vedie buď k stabilizácii stavu a zotaveniu, alebo je nahradené posledným štádiom A. s. - štádium vyčerpania, ktoré môže skončiť smrťou organizmu.
V prvej fáze sa pozorujú výrazné odchýlky vo fyziologických a biochemických procesoch, objavujú sa príznaky poškodenia aj ochranná reakcia. Hodnota ochranných reakcií spočíva v tom, že sú zamerané na elimináciu (neutralizáciu) vzniknutého poškodenia. Ak je expozícia príliš veľká, organizmus odumiera aj v štádiu poplachu počas prvých hodín. Ak sa tak nestane, reakcia prechádza do druhej fázy. V druhej fáze sa telo buď prispôsobí novým podmienkam existencie, alebo sa poškodenie zintenzívni. S pomalým rozvojom nepriaznivých podmienok sa im telo ľahšie prispôsobuje. Po ukončení adaptačnej fázy rastliny bežne vegetujú za nepriaznivých podmienok už v adaptovanom stave s celkovo zníženou úrovňou procesov. Vo fáze poškodenia (vyčerpanie, smrť) sa zintenzívnia hydrolytické procesy, potláčajú sa energietvorné a syntetické reakcie, narúša sa homeostáza. Pri silnej intenzite stresu presahujúcej prahovú hodnotu pre organizmus rastlina odumiera. S ukončením stresového faktora a normalizáciou podmienok prostredia sa zapínajú procesy reparácie, t.j. obnovy alebo odstraňovania škôd. Adaptačný proces (prispôsobenie v širšom zmysle) prebieha neustále a „prispôsobuje“ telo zmenám vonkajšieho prostredia v medziach prirodzených výkyvov faktorov. Tieto zmeny môžu byť nešpecifické aj špecifické. Nešpecifické sú rovnaké typy reakcií organizmu na pôsobenie heterogénnych stresorov alebo rôznych organizmov na rovnaký stresový faktor. Špecifické reakcie zahŕňajú reakcie, ktoré sa kvalitatívne líšia v závislosti od faktora a genotypu. Najdôležitejšou nešpecifickou odpoveďou buniek na pôsobenie stresorov je syntéza špecifických proteínov.
Stres je všeobecná nešpecifická adaptačná reakcia organizmu na pôsobenie akýchkoľvek nepriaznivých faktorov. Existujú tri hlavné skupiny faktorov, ktoré spôsobujú stres v rastlinách: fyzikálne - nedostatočná alebo nadmerná vlhkosť, svetlo, teplota, rádioaktívne žiarenie, mechanická záťaž; chemické - soli, plyny, xenobiotiká (herbicídy, insekticídy, fungicídy, priemyselné odpady atď.); biologické - poškodenie patogénmi alebo škodcami, konkurencia s inými rastlinami, vplyv živočíchov, kvitnutie, dozrievanie plodov.
2 . TypyprispôsobenieprirastlinySpríklady
Adaptácia (adaptácia) rastliny na špecifické podmienky prostredia je zabezpečená fyziologickými mechanizmami (fyziologická adaptácia) a v populácii organizmov (druhov) - v dôsledku mechanizmov genetickej variability, dedičnosti a selekcie (genetická adaptácia). Faktory prostredia sa môžu pravidelne a náhodne meniť. Pravidelne sa meniace podmienky prostredia (zmena ročných období) vyvíjajú v rastlinách genetickú adaptáciu na tieto podmienky. Adaptácia je proces prispôsobovania živých organizmov určitým podmienkam prostredia. Existujú nasledujúce typy prispôsobenia:
1. Adaptácia na klimatické a iné abiotické faktory (opadávanie listov, mrazuvzdornosť ihličnatých stromov).
2. Adaptácia na získavanie potravy a vody (dlhé korene rastlín v púšti).
4. Adaptácia, ktorá zabezpečuje hľadanie a prilákanie partnera u zvierat a opelenie u rastlín (vôňa, jasná farba u kvetov).
5. Adaptácia na migrácie u živočíchov a šírenie semien v rastlinách (krídla semien na prenos vetrom, tŕne semien).
Rôzne druhy rastlín poskytujú stabilitu a prežitie v nepriaznivých podmienkach tromi hlavnými spôsobmi: prostredníctvom mechanizmov, ktoré im umožňujú vyhnúť sa nepriaznivým účinkom (pokoj, efeméra atď.); prostredníctvom špeciálnych konštrukčných zariadení; kvôli fyziologickým vlastnostiam, ktoré im umožňujú prekonávať škodlivé vplyvy prostredia Jednoročné poľnohospodárske rastliny v miernom pásme, dokončujúce ontogenézu v relatívne priaznivých podmienkach, prezimujú vo forme stabilných semien (dormancia). Mnohé viacročné rastliny prezimujú ako podzemné zásobné orgány (cibuľky alebo pakorene) chránené pred vymrznutím vrstvou pôdy a snehu. Ovocné stromy a kríky mierneho pásma, ktoré sa chránia pred zimou, zhadzujú listy.
Ochrana pred nepriaznivými environmentálnymi faktormi v rastlinách je zabezpečená štrukturálnymi úpravami, vlastnosťami anatomickej štruktúry (kutikula, kôra, mechanické tkanivá atď.), Špeciálnymi ochrannými orgánmi (horiace chĺpky, tŕne), motorickými a fyziologickými reakciami a produkciou ochranných látok. látky (živice, fytoncídy, toxíny, ochranné proteíny).
Štrukturálne úpravy zahŕňajú drobnolisté a dokonca aj absenciu listov, voskovú kutikulu na povrchu listov, ich husté vynechanie a ponorenie prieduchov, prítomnosť šťavnatých listov a stoniek, ktoré zadržiavajú zásoby vody, vzpriamené alebo ovisnuté listy atď. majú rôzne fyziologické mechanizmy, ktoré im umožňujú adaptovať sa na nepriaznivé podmienky.podmienky prostredia. Ide o vlastný typ fotosyntézy sukulentných rastlín, ktorý minimalizuje straty vody a je nevyhnutný pre prežitie rastlín v púšti atď. Spôsoby prežitia rastlín v stepi
Je známe, že prevažná väčšina stepných rastlín sa vyznačuje silným dospievaním stoniek, listov a niekedy aj kvetov. Z tohto dôvodu má stepná tráva matnú, sivastú alebo modrastú farbu, ktorá kontrastuje so svetlou smaragdovou zeleňou lúčnych spoločenstiev. Mnohí zástupcovia rodu Euphorbia môžu poslúžiť ako príklady rozšírených druhov rastlín s modrastým voskovým povlakom.K zníženiu spotreby vody prispieva aj celkové zníženie odparovacej plochy, čo je dosiahnuté vývojom úzkych listových čepelí v mnohých stepiach. trávy a ostrice, ktoré sa navyše v suchom počasí môžu zvinúť a zmenšiť tak odparovaciu plochu. Podobná vlastnosť bola zaznamenaná najmä u niektorých druhov perín. Zníženie odparovacieho povrchu v mnohých stepných rastlinách je tiež dosiahnuté vďaka silne rozrezaným listovým čepelám. Podobný jav možno pozorovať pri porovnaní mnohých blízko príbuzných druhov dážďovníkov, ako aj u paliny z čeľade Compositae. Množstvo rastlín rieši problém nedostatku vlahy rozvojom hlbokých koreňových systémov, ktoré umožňujú získavať vodu z hlbších pôdnych horizontov a tým si zachovať relatívnu nezávislosť od prudkých zmien vlahy, ku ktorým dochádza počas vegetačného obdobia. Do tejto skupiny patria mnohé stepné rastliny – lucerna, niektoré astragalusy, kermeky, ako aj množstvo druhov z čeľade Asteraceae.
Schopnosť rastliny znášať pôsobenie nepriaznivých faktorov a produkovať potomstvo za takýchto podmienok sa nazýva odolnosť alebo tolerancia stresu. Adaptácia (lat. adaptio - prispôsobenie, prispôsobenie) je geneticky podmienený proces tvorby ochranných systémov, ktoré zabezpečujú zvýšenie stability a plynutie ontogenézy v pre ňu predtým nepriaznivých podmienkach. Adaptácia zahŕňa všetky procesy (anatomické, morfologické, fyziologické, behaviorálne, populačné atď.) Kľúčovým faktorom je však čas, ktorý má telo na reakciu. Čím viac času na odpoveď, tým väčší výber možných stratégií.
Pri náhlom pôsobení extrémneho faktora by reakcia mala nasledovať okamžite. V súlade s tým sa rozlišujú tri hlavné adaptačné stratégie: evolučná, ontogenetická a urgentná.
3 . evolučnéprispôsobenieprirastliny
Evolučné (fylogenetické) adaptácie sú adaptácie, ktoré vznikajú počas evolučného procesu (fylogenézy) na základe genetických mutácií, selekcie a sú dedené.
Príkladom sú anatomické a morfologické vlastnosti rastlín žijúcich v suchých horúcich púštiach zemegule, ako aj v slaných oblastiach (prispôsobenie sa nedostatku vlhkosti). Biorytmy sú biologické hodiny tela. Väčšina biologických rytmov u rastlín, zvierat a ľudí sa vyvinula v procese evolúcie života na Zemi pod vplyvom rôznych environmentálnych faktorov, predovšetkým kozmického žiarenia, elektromagnetických polí atď.
Fylogenetická adaptácia je proces, ktorý trvá niekoľko generácií a už len z tohto dôvodu nemôže byť podľa Yu.Malova vlastnosťou jedného jediného organizmu. Homeostáza organizmu ako základná vlastnosť je výsledkom fylogenetickej adaptácie. Jednotnosť predstaviteľov ľudského druhu sa prejavuje nie v striktnej podobnosti morfologických a funkčných charakteristík jednotlivých jedincov, ale v súlade s ich vonkajšími podmienkami prostredia. Rozdiel v štruktúre orgánov a tkanív ešte nie je negáciou normy. Je dôležité, či táto štruktúra a jej funkcie zodpovedajú zmenám vo vonkajšom prostredí. Ak štruktúra zodpovedá výkyvom vonkajších faktorov, potom zabezpečuje životaschopnosť organizmu a určuje jeho zdravie. Obsahom pojmu adaptácia je nielen schopnosť živých systémov reflektovať prostredníctvom zmeny faktory prostredia, ale aj schopnosť týchto systémov v procese interakcie vytvárať mechanizmy a modely aktívnej zmeny a transformácie prostredia v ktorým žijú.
4 . ontogeneticképrispôsobenieprirastliny
Ontogenetická adaptácia je schopnosť organizmu prispôsobiť sa vo svojom individuálnom vývoji meniacim sa vonkajším podmienkam. Existujú nasledujúce poddruhy:
genotypová adaptácia - výber dedične podmieneného (zmena genotypu) zvýšená adaptabilita na zmenené podmienky (spontánna mutagenéza), fenotypová adaptácia - pri tejto selekcii je variabilita obmedzená rýchlosťou reakcie determinovanou stabilným genotypom.
Ontogenetické alebo fenotypové úpravy zabezpečujú prežitie daného jedinca. Sú spojené s genetickými mutáciami a nie sú zdedené. Tvorba takýchto adaptácií si vyžaduje pomerne dlhý čas, preto sa niekedy nazývajú dlhodobé adaptácie. Klasickým príkladom takýchto adaptácií je prechod niektorých rastlín C3 na typ fotosyntézy CAM, ktorý pomáha šetriť vodu v reakcii na slanosť a vážny nedostatok vody.
Ontogenetická adaptácia je schopnosť organizmu prispôsobiť sa vo svojom individuálnom vývoji meniacim sa vonkajším podmienkam. Rozlišujú sa tieto poddruhy: genotypová adaptácia - výber dedične podmieneného (zmena genotypu) zvýšená adaptabilita na zmenené podmienky (spontánna mutagenéza) fenotypová adaptácia - pri tejto selekcii je variabilita obmedzená reakčnou rýchlosťou určenou stabilným genotypom. Ontogenetické alebo fenotypové úpravy zabezpečujú prežitie daného jedinca. Sú spojené s genetickými mutáciami a nie sú zdedené. Klasickým príkladom takýchto adaptácií je prechod niektorých rastlín C3 na typ fotosyntézy CAM, ktorý pomáha šetriť vodu v reakcii na slanosť a vážny nedostatok vody. U rastlín môžu byť zdrojom adaptácie aj nededičné adaptačné reakcie – modifikácie. Ontogenéza jedinca začína od okamihu jeho vzniku. Touto udalosťou jedinca môže byť vyklíčenie spóry, vznik zygoty, začiatok fragmentácie zygoty, vznik jedinca tak či onak počas vegetatívneho rozmnožovania (niekedy sa začiatok ontogenézy pripisuje tzv. tvorba počiatočných buniek, napríklad oogónia). V priebehu ontogenézy dochádza k rastu, diferenciácii a integrácii častí vyvíjajúceho sa organizmu. Ontogenéza jedinca sa môže skončiť jeho fyzickou smrťou alebo rozmnožením (najmä pri rozmnožovaní delením). Každý organizmus v období individuálneho vývoja je integrálnym systémom, preto je ontogenéza integrálnym procesom, ktorý nemožno rozložiť na jednoduché zložky bez straty kvality. Stupeň možnej variability počas implementácie genotypu sa nazýva reakčná norma a vyjadruje sa súhrnom možných fenotypov v rôznych podmienkach prostredia. To určuje takzvanú ontogenetickú adaptáciu, ktorá zabezpečuje prežitie a rozmnožovanie organizmov niekedy aj pri výrazných zmenách vonkajšieho prostredia. Tolerancia vlhka a tieňa, tepelná odolnosť, mrazuvzdornosť a ďalšie ekologické vlastnosti konkrétnych druhov rastlín sa vytvorili v priebehu evolúcie ako výsledok dlhodobého vystavenia vhodným podmienkam. Teplomilné rastliny a rastliny krátkeho dňa sú teda charakteristické pre južné zemepisné šírky, menej náročné na teplo a rastliny dlhého dňa - pre severné.
5 . Naliehavéprispôsobenieprirastliny
Naliehavá adaptácia, ktorá je založená na vytváraní a fungovaní systémov ochrany proti šoku, nastáva pri rýchlych a intenzívnych zmenách životných podmienok. Tieto systémy poskytujú len krátkodobé prežitie pod poškodzujúcim účinkom faktora a vytvárajú tak podmienky na vytvorenie spoľahlivejších dlhodobých adaptačných mechanizmov. Medzi obranné systémy proti šoku patrí napríklad systém tepelného šoku, ktorý vzniká ako reakcia na rýchle zvýšenie teploty, alebo systém SOS, ktorého spúšťačom je poškodenie DNA.
Naliehavá adaptácia je okamžitá reakcia organizmu na vplyv vonkajšieho faktora. Dlhodobá adaptácia je postupne sa rozvíjajúca reakcia organizmu na pôsobenie vonkajšieho faktora. Prvý, počiatočný, poskytuje nedokonalú adaptáciu. Začína od momentu pôsobenia podnetu a uskutočňuje sa na základe existujúcich funkčných mechanizmov (napríklad zvýšená tvorba tepla pri ochladzovaní).
6 . Aktívneprispôsobenie
Tvorba ochranných mechanizmov, pričom predpokladom prežitia je navodenie syntézy enzýmov s novými vlastnosťami alebo nových bielkovín, ktoré zabezpečujú bunkovú ochranu a metabolizmus v dovtedy nevhodných podmienkach pre život. Konečným výsledkom tejto adaptácie je rozšírenie ekologických hraníc života rastlín.
7 . Pasívneprispôsobenie
- "odchod" z poškodzujúceho účinku stresora alebo spolužitia s ním. Tento typ prispôsobenia má pre rastliny veľký význam, pretože na rozdiel od živočíchov nie sú schopné uniknúť ani sa skryť pred pôsobením škodlivého činiteľa. Medzi pasívne adaptácie patrí napríklad prechod do kľudového stavu, schopnosť rastlín izolovať „agresívne“ zlúčeniny, ako sú ťažké kovy, v starnúcich orgánoch, tkanivách či vakuolách, t.j. koexistovať s nimi. Skutočným „únikom“ pred pôsobiacim faktorom je veľmi krátka ontogenéza efemérnych rastlín, ktorá im umožňuje vytvárať semená pred nástupom nepriaznivých podmienok. Napríklad v reakcii na zvýšenie teploty vzduchu rastlina „opúšťa“ aktívny faktor, znižuje teplotu tkanív v dôsledku transpirácie a súčasne aktívne chráni bunkový metabolizmus pred vysokou teplotou syntetizovaním proteínov tepelného šoku.
V procese adaptácie rastlina prechádza dvoma rôznymi fázami:
1) rýchla počiatočná odozva;
2) oveľa dlhšie štádium spojené s tvorbou nových izoenzýmov alebo stresových proteínov, ktoré zabezpečujú plynulosť metabolizmu za zmenených podmienok.
Rýchla počiatočná reakcia rastliny na škodlivý účinok sa nazýva stresová reakcia a fáza, ktorá po nej nasleduje, sa nazýva špecializovaná adaptácia. Keď stresor ustane, rastlina sa dostane do stavu zotavenia.
8 . Klasifikáciarastlinyvzávislostiodichteplotaoptimálne
Podľa stupňa adaptácie rastlín na podmienky extrémneho nedostatku tepla možno rozlíšiť tri skupiny:
1) rastliny neodolné voči chladu – sú vážne poškodené alebo hynú pri teplotách, ktoré ešte nedosiahli bod mrazu vody. Smrť je spojená s inaktiváciou enzýmov, narušeným metabolizmom nukleových kyselín a proteínov, membránovou permeabilitou a zastavením toku asimilátov. Sú to rastliny tropických dažďových pralesov, riasy teplých morí;
2) nemrazuvzdorné rastliny – tolerujú nízke teploty, ale uhynú hneď, ako sa v pletivách začne vytvárať ľad. S nástupom chladného obdobia zvyšujú koncentráciu osmoticky aktívnych látok v bunkovej šťave a cytoplazme, čím znižujú bod mrazu na - (5-7) °C. Voda v bunkách sa môže ochladiť pod bod mrazu bez okamžitej tvorby ľadu. Podchladený stav je nestabilný a trvá najčastejšie niekoľko hodín, čo však umožňuje rastlinám znášať mrazy. Sú to niektoré vždyzelené subtropické rastliny - vavrín, citróny atď.;
3) rastliny odolné voči ľadu alebo mrazu - rastú v oblastiach so sezónnym podnebím, s chladnými zimami. Počas silných mrazov nadzemné orgány stromov a kríkov premrznú, no napriek tomu zostávajú životaschopné, keďže sa v bunkách netvorí kryštalický ľad. Rastliny sa na prenos mrazu pripravujú postupne a po ukončení rastových procesov prechádzajú predbežným otužovaním. Otužovanie spočíva v nahromadení v bunkách cukrov (až 20-30%), derivátov sacharidov, niektorých aminokyselín a iných ochranných látok viažucich vodu. Zároveň sa zvyšuje mrazuvzdornosť buniek, pretože naviazanú vodu ťažšie odvádzajú ľadové kryštály vznikajúce v extracelulárnych priestoroch.
Rozmrazenie uprostred a najmä na konci zimy spôsobuje rýchle zníženie odolnosti rastlín voči mrazu. Po skončení zimného pokoja sa otužovanie stráca. Jarné mrazy, ktoré prídu náhle, môžu aj pri mrazuvzdorných rastlinách poškodiť výhonky, ktoré začali rásť, a najmä kvety.
Podľa stupňa adaptácie na vysoké teploty možno rozlíšiť tieto skupiny rastlín:
1) rastliny, ktoré nie sú odolné voči teplu, sú poškodené už pri + (30-40) ° С (eukaryotické riasy, vodné kvitnutie, suchozemské mezofyty);
2) rastliny odolné voči teplu tolerujú polhodinové zahrievanie až na + (50-60) ° С (rastliny suchých biotopov so silným slnečným žiarením - stepi, púšte, savany, suché subtrópy atď.).
Niektoré rastliny sú pravidelne postihnuté požiarmi, keď teplota krátkodobo vystúpi na stovky stupňov. Požiare sú obzvlášť časté v savanách, v suchých lesoch z tvrdého dreva a krovinatých oblastiach, ako je chaparral. Existuje skupina pyrofytných rastlín, ktoré sú odolné voči požiarom. Savannah stromy majú na kmeňoch hrubú kôru, impregnovanú žiaruvzdornými látkami, ktoré spoľahlivo chránia vnútorné tkanivá. Plody a semená pyrofytov majú hrubé, často lignifikované obaly, ktoré pri spálení ohňom praskajú.
9 . Tepelná odolnosťrastliny
Tepelná odolnosť (tepelná tolerancia) - schopnosť rastlín znášať pôsobenie vysokých teplôt, prehrievanie. Ide o geneticky podmienenú vlastnosť. Podľa tepelnej odolnosti sa rozlišujú tri skupiny rastlín.
Tepelne odolné - teplomilné modrozelené riasy a baktérie horúcich minerálnych prameňov, schopné tolerovať teploty do 75-100°C. Tepelná odolnosť termofilných mikroorganizmov je daná vysokou úrovňou metabolizmu, zvýšeným obsahom RNA v bunkách a odolnosťou cytoplazmatického proteínu voči tepelnej koagulácii.
Tepelne odolné - rastliny púští a suchých biotopov (sukulenty, niektoré kaktusy, členovia čeľade Crassula), odolávajúce zahrievaniu slnečným žiarením až do 50-65 ° C. Tepelná odolnosť sukulentov je do značnej miery určená zvýšenou viskozitou cytoplazmy a obsahom viazanej vody v bunkách a zníženým metabolizmom.
Nežiaruvzdorné - mezofytické a vodné rastliny. Mezofyty na otvorených stanovištiach krátkodobo znášajú teploty 40-47°C, zatienené miesta - cca 40-42°C, vodné rastliny znášajú teploty do 38-42°C. Z poľnohospodárskych plodín sú teplomilnejšie rastliny južných zemepisných šírok (cirok, ryža, bavlna, ricínový bôb atď.).
Mnohé mezofyty znášajú vysoké teploty vzduchu a vyhýbajú sa prehriatiu v dôsledku intenzívnej transpirácie, ktorá znižuje teplotu listov. Tepelne odolné mezofyty sa vyznačujú zvýšenou viskozitou cytoplazmy a zvýšenou syntézou tepelne odolných enzýmových proteínov.
Tepelná odolnosť do značnej miery závisí od trvania vysokých teplôt a ich absolútnej hodnoty. Väčšina poľnohospodárskych rastlín začne trpieť, keď teplota stúpne na 35-40°C. Pri týchto a vyšších teplotách sú normálne fyziologické funkcie rastliny inhibované a pri teplote okolo 50 °C dochádza k zrážaniu protoplazmy a odumieraniu buniek.
Prekročenie optimálnej teplotnej úrovne vedie k čiastočnej alebo globálnej denaturácii bielkovín. To spôsobuje deštrukciu proteín-lipidových komplexov plazmatickej membrány a iných bunkových membrán, čo vedie k strate osmotických vlastností bunky.
Pôsobením vysokých teplôt v rastlinných bunkách dochádza k indukcii syntézy stresových proteínov (proteínov tepelného šoku). Rastliny na suchých, svetlých stanovištiach sú odolnejšie voči teplu ako tieňomilné.
Tepelná odolnosť je do značnej miery určená fázou rastu a vývoja rastlín. Vysoké teploty spôsobujú najväčšie poškodenie rastlín v počiatočných štádiách ich vývoja, pretože mladé, aktívne rastúce tkanivá sú menej stabilné ako staré a „odpočívajúce“. Odolnosť voči teplu v rôznych rastlinných orgánoch nie je rovnaká: podzemné orgány sú menej odolné, výhonky a puky sú odolnejšie.
10 . Fyziologické a biochemickézákladynešpecifickéašpecifickéreakcienastres
Nešpecifické sú rovnaké typy reakcií organizmu na pôsobenie heterogénnych stresorov alebo rôznych organizmov na rovnaký stresový faktor. Špecifické reakcie zahŕňajú reakcie, ktoré sa kvalitatívne líšia v závislosti od faktora a genotypu.
Medzi primárne nešpecifické procesy vyskytujúce sa v rastlinných bunkách pri pôsobení akýchkoľvek stresorov patria:
1. Zvýšená permeabilita membrány, depolarizácia membránového potenciálu plazmalemy.
2. Vstup vápenatých iónov do cytoplazmy z bunkových stien a vnútrobunkových kompartmentov (vakuola, endoplazmatické retikulum, mitochondrie).
3. Posun pH cytoplazmy na kyslú stranu.
4. Aktivácia zostavy aktínových mikrofilament cytoskeletu, čo vedie k zvýšeniu viskozity a rozptylu svetla v cytoplazme.
5. Zvýšený príjem kyslíka, zrýchlená spotreba ATP, rozvoj procesov voľných radikálov.
6. Zvýšenie obsahu aminokyseliny prolínu, ktorá môže vytvárať agregáty, ktoré sa správajú ako hydrofilné koloidy a prispievajú k zadržiavaniu vody v bunke. Prolín sa môže viazať na proteínové molekuly, čím ich chráni pred denaturáciou.
7. Aktivácia syntézy stresových proteínov.
8. Zvýšená aktivita protónovej pumpy v plazmaleme a prípadne v tonoplaste, ktorá zabraňuje nepriaznivým posunom homeostázy iónov.
9. Posilnenie syntézy etylénu a kyseliny abscisovej, inhibícia delenia a rastu, absorpčnej aktivity buniek a iných fyziologických procesov prebiehajúcich za normálnych podmienok.
11 . Šougenetickésekvenciereakcienastres
Pojem špecifickosť a nešpecifickosť adaptačných reakcií sa používa po prvé pri určovaní postoja organizmu (druhu, odrody) k rôznym stresorom a po druhé pri charakterizovaní reakcie rôznych organizmov (druhov, odrôd) na rovnaký stresor. Najdôležitejšou nešpecifickou odpoveďou buniek na pôsobenie stresorov je syntéza špecifických proteínov. Boli identifikované gény kódujúce proteíny a ukázalo sa, že stres vyvoláva expresiu mnohých génov. To umožňuje posúdiť, ktoré gény sú zodpovedné za rezistenciu. Stresové proteíny sa v rastlinách syntetizujú v reakcii na rôzne vplyvy: anaerobiózu, vysoké a nízke teploty, dehydratáciu, vysoké koncentrácie solí, pôsobenie ťažkých kovov, škodcov, ale aj vplyvy rán a ultrafialové žiarenie. Stresové proteíny sú rôznorodé a tvoria skupiny proteínov s vysokou a nízkou molekulovou hmotnosťou. Proteíny s rovnakou molekulovou hmotnosťou sú reprezentované rôznymi polypeptidmi. Je to spôsobené tým, že každá skupina proteínov je kódovaná nie jedným génom, ale rodinou príbuzných génov. Po dokončení syntézy proteínov môže dôjsť k rôznym modifikáciám, ako je reverzibilná fosforylácia. Ochrannú úlohu stresových proteínov v rastline potvrdzujú fakty bunkovej smrti po zavedení inhibítorov syntézy proteínov v období pôsobenia stresora. Na druhej strane zmeny v štruktúre génu, poškodzujúce syntézu proteínov, vedú k strate bunkovej rezistencie. V dôsledku zmeny pôsobenia faktora alebo faktorov sa bunkový život prepne do stresového programu. Toto sa vykonáva súčasne na mnohých úrovniach regulácie. Expresia génov, ktorých aktivita je charakteristická pre život buniek za normálnych podmienok, je inhibovaná a aktivujú sa gény stresovej reakcie. K aktivácii stresových génov dochádza v dôsledku príjmu signálu a zodpovedajúceho signálneho reťazca. Zdá sa, že abiotické stresové faktory (nadbytok solí, zvýšená teplota atď.) aktivujú receptory v plazmatickej membráne. Tam začína signálny reťazec, ktorý cez rôzne medziprodukty, ako sú proteínkinázy, fosfatázy, vedie k vytvoreniu transkripčného faktora. Tieto faktory v jadre aktivujú gény väzbou na špecifické promótory. Poradie reakcií je nasledovné: stresový signál -> receptor v plazmaleme -> signálny reťazec v cytosóle -> transkripčný faktor v jadre -> stresom indukovaný génový promótor -> mRNA -> proteín -> ochranná úloha v rastline .
12 . Čotakýkrížová adaptácia?
Krížové alebo krížové adaptácie sú adaptácie, pri ktorých rozvoj rezistencie voči jednému faktoru zvyšuje odolnosť voči sprievodnému.
13 . KlasifikáciarastlinynavzťahKomusvetlo.Príklady
Vo vzťahu k svetlu sú všetky rastliny vrátane lesných stromov rozdelené do nasledujúcich ekologických skupín:
heliofyty (svetlomilné), vyžadujúce veľa svetla a schopné tolerovať len mierne zatienenie (k fotofilným patria takmer všetky kaktusy a iné sukulenty, veľa zástupcov tropického pôvodu, niektoré subtropické kríky) borovica, pšenica, smrekovec (silná kutikula, veľa prieduchov );
sciofyty (tieňomilné) - naopak, vystačia si s nevýznamným osvetlením a môžu existovať v tieni (rôzne ihličnany, veľa papradí, niektoré dekoratívne listnaté rastliny patria k tieňovo odolným);
tolerantné voči odtieňom (voliteľné heliofyty).
Heliofyty. ľahké rastliny. Obyvatelia otvorených biotopov: lúky, stepi, horné vrstvy lesov, skoré jarné rastliny, mnohé kultúrne rastliny.
malá veľkosť listov; vyskytuje sa sezónny dimorfizmus: listy sú na jar malé, v lete väčšie;
listy sú umiestnené pod veľkým uhlom, niekedy takmer vertikálne;
listová čepeľ lesklá alebo husto dospievajúca;
tvoria roztrúsené porasty.
Sciofyty. Neznesie silné svetlo. Stanovište: spodné tmavé vrstvy; obyvatelia hlbokých vrstiev vodných útvarov. V prvom rade sú to rastliny rastúce pod korunou lesa (oxalis, kostyn, dna).
Vyznačujú sa nasledujúcimi vlastnosťami:
listy sú veľké, jemné;
tmavo zelené listy;
listy sú mobilné;
charakteristická je takzvaná listová mozaika (čiže špeciálne usporiadanie listov, pri ktorom sa listy navzájom čo najviac nezakrývajú).
Odolný voči odtieňom. Zaberajú strednú polohu. Často sa im darí v bežných svetelných podmienkach, no znesú aj tmavé podmienky. Podľa ich charakteristík zaujímajú strednú polohu.
Príčiny tejto odlišnosti treba hľadať predovšetkým v špecifických vlastnostiach chlorofylu, potom v odlišnej architektonike druhov (v štruktúre výhonkov, usporiadaní a tvare listov). Usporiadaním stromov lesa podľa potreby svetla, ktorá sa prejavuje ich súťaživosťou, keď zrastú, a umiestnením tých najsvetlomilnejších vpredu získame približne nasledujúce rady.
1) Smrekovec, breza, osika, jelša
2) jaseň, dub, brest
3) smrek, lipa, hrab, buk, jedľa.
Je pozoruhodne a biologicky dôležité, že takmer všetky stromy znesú viac tieňa, keď sú mladé, ako keď sú vyspelejšie. Ďalej je potrebné poznamenať, že schopnosť tolerovať tieňovanie je v určitej závislosti od úrodnosti pôdy.
Rastliny sa delia na:
1. dlhý deň 16-20 hodín dĺžka dňa - mierne pásmo, severná šírka,
2. krátky deň noc sa rovná dňu - rovníkové zemepisné šírky,
3. neutrálne - javor americký, púpava lekárska a pod.
14 . Zvláštnostiodolný voči odtieňomrastlinyaichcharakteristika
Rastliny odolné voči tieňu, rastliny (hlavne drevnaté, mnohé bylinné pod korunami listnatých drevín, skleníky atď.), ktoré znášajú určité zatienenie, ale dobre sa vyvíjajú na priamom slnku. Fyziologicky T. r. charakterizované relatívne nízkou intenzitou fotosyntézy. Listy T. r. majú množstvo anatomických a morfologických znakov: stĺpovitý a hubovitý parenchým je slabo diferencovaný, bunky obsahujú malý počet (10–40) chloroplastov, ktorých povrch sa pohybuje medzi 2–6 cm2 na 1 cm2 listu oblasť. Množstvo rastlín pod zápojom lesa (napr. kopytník, dna a pod.) je skoro na jar, pred rozkvitnutím listov stromovej vrstvy, fyziologicky fotofilné a v lete pri uzavretom zápoji zatienia- tolerantný.
Tieňodolné rastliny - rastliny znášajúce tieňovanie, rastúce najmä na tienistých stanovištiach (na rozdiel od svetlomilných rastlín heliofytov), ale dobre sa rozvíjajúce aj na otvorených plochách s viac či menej priamym slnečným žiarením (na rozdiel od tieňomilných rastlín sciofytov) . Rastliny odolné voči odtieňom sa v ekológii rastlín považujú za prechodnú skupinu medzi heliofytmi a sciofytmi; sú definované ako fakultatívne heliofyty.
Vlastnosti morfológie a fyziológie rastlín odolných voči odtieňom
Mozaikové usporiadanie listov prispieva k lepšiemu zachyteniu rozptýleného svetla. listy cukrového javora
Rastliny odolné voči tieňom sa vyznačujú relatívne nízkou intenzitou fotosyntézy. Ich listy sa líšia od listov heliofytov v množstve dôležitých anatomických a morfologických znakov. V liste rastlín odolných voči odtieňom je stĺpcový a hubovitý parenchým zvyčajne slabo diferencovaný; charakterizované zväčšenými medzibunkovými priestormi. Pokožka je skôr tenká, jednovrstvová, bunky epidermy môžu obsahovať chloroplasty (ktoré sa u heliofytov nikdy nenachádzajú). Kutikula je zvyčajne tenká. Prieduchy sú zvyčajne umiestnené na oboch stranách listu s nevýznamnou prevahou na rubovej strane (u fotofilných rastlín spravidla chýbajú prieduchy na prednej strane alebo sú umiestnené hlavne na rubovej strane). V porovnaní s heliofytmi majú rastliny odolné voči odtieňom výrazne nižší obsah chloroplastov v bunkách listov - v priemere od 10 do 40 na bunku; celkový povrch listových chloroplastov mierne presahuje jeho plochu (2-6 krát; kým u heliofytov je prebytok desaťnásobný).
Niektoré rastliny odolné voči odtieňom sa vyznačujú tvorbou antokyanov v bunkách, keď rastú na jasnom slnku, čo dáva listom a stonkám červenkastú alebo hnedastú farbu, čo je v podmienkach prirodzeného prostredia netypické. V iných, pri pestovaní na priamom slnku, je zaznamenaná bledšia farba listov.
Vzhľad rastlín odolných voči odtieňom sa tiež líši od rastlín milujúcich svetlo. Rastliny odolné voči tieňom majú zvyčajne širšie, tenšie a mäkšie listy, aby zachytili viac rozptýleného slnečného svetla. V tvare sú zvyčajne ploché a hladké (zatiaľ čo heliofyty majú často zložené hľuzovité listy). Charakteristické je horizontálne usporiadanie listov (u heliofytov sú listy často umiestnené pod uhlom voči svetlu) a listová mozaika. Lesné trávy sú zvyčajne pretiahnuté, vysoké, majú predĺženú stonku.
Mnohé rastliny odolné voči odtieňom majú vysokú plasticitu svojej anatomickej štruktúry v závislosti od osvetlenia (v prvom rade ide o štruktúru listov). Napríklad v prípade buka, orgovánu a dubu majú listy vytvorené v tieni zvyčajne výrazné anatomické rozdiely od listov pestovaných na jasnom slnečnom svetle.
Niektoré koreňové plodiny (reďkovka, repa) a korenené rastliny (petržlen, medovka, mäta) sú odolné voči odtieňom. Pokiaľ ide o čerešňu tolerantnú voči tieňu (jeden z mála ovocných stromov odolných voči tieňom); odolné voči odtieňom sú niektoré kríky bobuľovitého ovocia (ríbezle, černice, niektoré odrody egrešov) a bylinné rastliny (záhradné jahody, brusnice).
Niektoré rastliny odolné voči tieňom sú cennými kŕmnymi plodinami. Vika pestovaná na tieto účely sa využíva aj ako zelené hnojenie.
15. Svetlomilnýrastlinyaichanatomické a fyziologickézvláštnosti
Svetlomilné rastliny, heliofyty, rastliny rastúce na otvorených miestach a neznášajúce dlhodobé zatienenie; Pre normálny rast potrebujú intenzívne slnečné alebo umelé žiarenie. Dospelé rastliny sú fotofilnejšie ako mladé. K S. r. Zahŕňajú bylinné (stromček veľký, lekno atď.) a dreviny (smrekovec, akácia atď.) rastliny skoré jarné - stepi a polopúšte a z pestovaných - kukuricu, cirok, cukrovú trstinu atď. majú množstvo anatomických, morfologických a fyziologických znakov: pomerne hrubé listy s malobunkovým stĺpovitým a hubovitým parenchýmom a veľkým počtom prieduchov. Listové bunky obsahujú od 50 do 300 malých chloroplastov, ktorých povrch je desaťkrát väčší ako povrch listu. V porovnaní s rastlinami odolnými voči tieňom sú listy S. r. obsahujú viac chlorofylu na jednotku plochy a menej - na jednotku hmotnosti listu. Charakteristickým fyziologickým znakom S. p. - vysoká intenzita fotosyntézy, (heliofyty).
Rastliny, ktoré neznášajú dlhodobé zatienenie. Ide o rastliny otvorených stanovíšť: stepné a lúčne trávy, skalné lišajníky, rastliny alpínskych lúk, pobrežné a vodné (s plávajúcimi listami), skoré jarné bylinné rastliny listnatých lesov.
Medzi svetlomilné dreviny patria: saxaul, akát, akát, albitia, breza, smrekovec, cédre atlasské a libanonské, borovica lesná, jaseň obyčajný, sofora japonská, moruša biela, brest, akát amurský, orech čierny a topoľ biely, osika , obyčajný dub; ku kríkom - prísavník úzkolistý, amorfa, oleander a pod. Náročnejšie na svetlo sú listnaté, zlaté, bielo pestré formy drevín a kríkov. U svetlomilných rastlín sú listy zvyčajne menšie ako u rastlín odolných voči tieňom. Ich listová čepeľ je umiestnená vertikálne alebo pod veľkým uhlom k horizontálnej rovine, takže počas dňa listy dostávajú iba kĺzavé lúče. Toto usporiadanie listov je typické pre eukalyptus, mimózu, akáciu a mnohé druhy stepných bylín. Povrch listu je lesklý (vavrín, magnólia), pokrytý ľahkým voskovým povlakom (kaktusy, pryšec, crassula) alebo husto ochlpený, je tu hustá kutikula. Vnútorná stavba listu sa vyznačuje svojimi znakmi: palisádový parenchým je dobre vyvinutý nielen na hornej, ale aj na spodnej strane listu, bunky mezofylu sú malé, bez veľkých medzibunkových priestorov, prieduchy sú malé a početné. fotofilné rastliny. vyznačuje sa vysokou intenzitou fotosyntézy, spomaľuje rastové procesy, je citlivejšia na nedostatok svetla. Náročnosť na svetlo sa mení s vekom rastliny a závisí od podmienok prostredia. Rovnaký druh je v mladosti tolerantnejší voči tieňom. Pri sťahovaní (kultúrne) dreviny z teplých oblastí do chladnejších oblastí sa zvyšuje jej potreba svetla, na čo majú vplyv aj nutričné podmienky rastlín. Na úrodnej pôde sa rastliny môžu rozvíjať pri menej intenzívnom osvetlení, na chudobnej pôde sa potreba svetla zvyšuje.
16. Tieňomilnýrastlinyaichanatomické a fyziologickézvláštnosti
Rastliny, ktoré neznesú silné svetlo. Patria sem napríklad mnohé lesné byliny (oxalis, maynik atď.). Pri rúbaní lesa, keď sú na svetle, prejavujú známky útlaku a hynú. Najvyššia intenzita fotosyntézy sa pozoruje u takýchto rastlín pri miernom osvetlení.
17. Vplyvteplotanarastarozvojrastliny.Klasifikáciarastliny
Väčšina poľnohospodárskych rastlín začne trpieť, keď teplota stúpne na 35--40°C. Pri týchto a vyšších teplotách sú normálne fyziologické funkcie rastliny inhibované a pri teplote okolo 50 °C dochádza k zrážaniu protoplazmy a odumieraniu buniek. Prekročenie optimálnej teplotnej úrovne vedie k čiastočnej alebo globálnej denaturácii bielkovín. To spôsobuje deštrukciu proteín-lipidových komplexov plazmatickej membrány a iných bunkových membrán, čo vedie k strate osmotických vlastností bunky. V dôsledku toho dochádza k dezorganizácii mnohých bunkových funkcií, zníženiu rýchlosti rôznych fyziologických procesov. Takže pri teplote 20 °C všetky bunky prechádzajú procesom mitotického delenia, pri 38 °C sa mitóza pozoruje v každej siedmej bunke a zvýšenie teploty na 42 °C znižuje počet deliacich sa buniek 500-krát. (jedna deliaca bunka na 513 nedeliacich sa buniek). Pri maximálnych teplotách spotreba organických látok na dýchanie prevyšuje ich syntézu, rastlina je chudobnejšia na sacharidy a potom začne hladovať. Toto je obzvlášť výrazné u rastlín s miernejším podnebím (pšenica, zemiaky, mnohé záhradné plodiny).
Fotosyntéza je citlivejšia na vysoké teploty ako dýchanie. Pri suboptimálnych teplotách rastliny prestávajú rásť a fotoasimilovať, čo je spôsobené porušením aktivity enzýmov, zvýšením výmeny dýchacích plynov, znížením jeho energetickej účinnosti, zvýšením hydrolýzy polymérov, najmä bielkovín a otravou. protoplazmy s produktmi rozpadu škodlivými pre rastlinu (amoniak atď.). V tepelne odolných rastlinách sa za týchto podmienok zvyšuje obsah organických kyselín, ktoré viažu nadbytočný amoniak.
Zvýšená transpirácia poskytovaná výkonným koreňovým systémom môže slúžiť ako spôsob ochrany pred prehriatím. V dôsledku transpirácie sa teplota rastlín niekedy zníži o 10–15 °C. Vädnúce rastliny s uzavretými prieduchmi odumierajú ľahšie z prehriatia, ako keď je dostatočne zásobené vodou. Rastliny ľahšie znášajú suché teplo ako vlhké, keďže počas horúčav s vysokou vlhkosťou vzduchu je regulácia teploty listov v dôsledku transpirácie obmedzená.
Zvýšenie teploty je nebezpečné najmä pri silnom slnečnom žiarení. Aby sa znížila intenzita vystavenia slnečnému žiareniu, rastliny usporiadajú svoje listy vertikálne, paralelne s jeho lúčmi (erektoidné). Súčasne sa chloroplasty aktívne pohybujú v bunkách listového mezofylu, akoby sa vzďaľovali od nadmerného slnečného žiarenia. Rastliny si vyvinuli systém morfologických a fyziologických úprav, ktoré ich chránia pred tepelným poškodením: svetlú povrchovú farbu, ktorá odráža slnečné žiarenie; skladanie a krútenie listov; pubescencia alebo šupiny, ktoré chránia hlbšie tkanivá pred prehriatím; tenké vrstvy korkového tkaniva, ktoré chránia floém a kambium; väčšia hrúbka kutikulárnej vrstvy; vysoký obsah uhľohydrátov a nízky obsah vody v cytoplazme atď. V poľných podmienkach je škodlivý najmä kombinovaný účinok vysokých teplôt a dehydratácie. Pri dlhotrvajúcom a hlbokom vädnutí je inhibovaná nielen fotosyntéza, ale aj dýchanie, čo spôsobuje porušenie všetkých základných fyziologických funkcií rastliny. Vysoké teploty spôsobujú rastlinám najväčšie škody v počiatočných štádiách ich vývoja, pretože mladé, aktívne rastúce tkanivá sú menej stabilné ako staré a „odpočívajúce“. Tepelná odolnosť v rôznych rastlinných orgánoch nie je rovnaká: podzemné orgány sú menej stabilné, výhonkov a pukov je viac. Rastliny reagujú veľmi rýchlo na tepelný stres indukčnou adaptáciou. Pri tvorbe generatívnych orgánov klesá tepelná odolnosť jednoročných a dvojročných rastlín. Škodlivý vplyv zvýšených teplôt je jednou z najdôležitejších príčin výrazného zníženia úrod skorých jarných plodín pri oneskorenej sejbe. Napríklad u pšenice vo fáze odnožovania dochádza k diferenciácii kláskov v rastovom kuželi. Vysoká teplota pôdy a vzduchu vedie k poškodeniu rastového kužeľa, urýchľuje proces a skracuje čas prechodu štádiami IV-V, v dôsledku čoho sa počet kláskov na klas, ako aj počet kvetov na klas. špice, klesá, čo vedie k zníženiu výnosu.
Vývoj rastlín, ich rast a ďalšie fyziologické procesy prebiehajú za určitých teplotných podmienok. Okrem toho má každý typ rastliny teplotné minimá, optimá a maximá pre každý fyziologický proces. Teplo je preto dôležitým ekologickým faktorom, ktorý určuje život jednotlivej rastliny, rozšírenie rastlinných druhov na zemskom povrchu a tvorbu vegetačných typov.
Pre každý rastlinný druh treba rozlišovať dve teplotné hranice: minimálnu a maximálnu, t.j. teploty, pri ktorých ustávajú životné procesy v rastlinách, a optimálnu teplotu, ktorá je pre život rastlín najpriaznivejšia. Pre rôzne fyziologické procesy (fotosyntéza, dýchanie, rast) v tom istom rastlinnom druhu nie je poloha týchto hraníc rovnaká. Iné je to aj pre fenologické fázy v druhoch stromov. Napríklad rast smrekových a jedľových výhonkov začína pri teplotách od +7 do +10°C a kvitnutie začína pri vyšších teplotách, nad +10°C. Druhy ako jelša, osika, lieska, vŕba kvitnú pri nižších teplotách a rast výhonkov nastáva oveľa neskôr pri vyšších teplotách.
Pre všetky životné procesy rastlín je charakteristické, že pre ne optimálne teploty sú bližšie k maximu ako k minimu. Ak k rastu borovice dôjde v teplotnom rozsahu od +7 do +34 °, potom je optimálna teplota od +25 do +28 °.
Semená mnohých rastlín, vrátane drevitých, vyžadujú predbežné vystavenie nízkym teplotám, aby včas normálne vyklíčili. Na tomto princípe je založená stratifikácia semien niektorých drevín: jaseň, lipa, euonymus, hloh. Taktiež po pôsobení nízkych teplôt dochádza u drevín k rýchlejšiemu kvitnutiu listových a kvetných pukov.
Vyššie teploty rastliny lepšie znášajú, ak obsahujú málo vody (najmä semená a výtrusy rastlín) alebo ak sú v kľude (púštne rastliny).
Ochranou pred prehriatím rastlín je transpirácia, ktorá výrazne znižuje telesnú teplotu rastliny. Hromadenie solí v rastlinných bunkách tiež zvyšuje odolnosť ich protoplazmy voči koagulácii pri pôsobení vysokej teploty. To je bežné najmä u púštnych rastlín (saxaul, slanoplodka). Vo výpestkoch a jednoročných sadeniciach drevín vysoká teplota okrem vysychania niekedy spôsobuje opál koreňového krčka.
Minimálna teplota má veľkú amplitúdu pre rôzne druhy rastlín. Niektoré tropické rastliny sú teda poškodené chladom už pri teplote + 5 ° a zomierajú pod nulou (napríklad niektoré orchidey). Dôvodom úhynu rastlín chladom je najmä strata vody bunkami. Ľadové kryštály vytvorené v medzibunkových priestoroch odvádzajú vodu z buniek, vysušujú ich a ničia. Preto rastliny a ich časti, ktoré obsahujú málo vody, lepšie znášajú nízke teploty (napríklad lišajníky, suché semená a výtrusy rastlín).
V mnohých prípadoch nie je pre rastlinu škodlivá samotná nízka teplota, ktorá vedie k vymrznutiu, ale rýchle rozmrazovanie alebo striedanie rozmrazovania s mrazom. Niektoré rastliny, ako napríklad rašeliníky, aj keď obsahujú veľa vody, dokážu rýchlo zamrznúť a rozmraziť sa bez poškodenia života.
Veľmi nízke zimné teploty (-40 - 45 °) niektoré dreviny znášajú bez ujmy (borovica, smrekovec, sibírsky céder, breza, osika), iné druhy sú poškodené. Povaha a rozsah poškodenia sú však rôzne. V smreku európskom sú čiastočne alebo úplne poškodené jednoročné ihličie a dokonca aj odpočívajúce púčiky. V dube, jaseni, javore odumierajú spiace púčiky; v tomto prípade stromy zostávajú dlho bez listov, až do konca júna, kým spiace púčiky nevyklíčia a neobnovia normálne listovanie koruny. Niekedy zostanú pokojné púčiky neporušené, ale kambium kmeňa a konárov je veľmi vážne poškodené mrazom, čo je obzvlášť nebezpečné, pretože po ňom sa púčiky na jar otvárajú, ale čoskoro mladé výhonky vädnú a strom úplne odumiera. Toto sa pozoruje u niektorých topoľov, mladých stromov jelše čiernej, jabloní.
Pri podchladení vonkajších častí kmeňa pri prudkých poklesoch teplôt v zime niekedy dochádza k pozdĺžnemu roztrhnutiu povrchu kmeňa a vzniku mrazových trhlín, ktoré strom oslabujú a kazia kvalitu dreva. Ihličnaté stromy niekedy trpia skorým jarným vykurovaním, keď z rozmrznutého ihličia začne odparovať voda a zo zamrznutých častí kmeňa a koreňov voda ešte netečie. Tento jav sa nazýva úpal, vedie k hnednutiu mladšieho, zvyčajne jednoročného ihličia.
Stromy rôzne reagujú na neskoré jarné mrazy, ktoré sa vyskytujú na začiatku vegetačného obdobia, keď teplota v nižších vrstvách atmosféry (do výšky 3–4 m) v noci klesne na -3–5 °. Potom sú na mladých stromoch výhonky, ktoré sa práve objavili po zlome pukov, poškodené do takej miery, že niekedy úplne odumrú; medzi takéto druhy patrí smrek, jedľa, dub, jaseň.
Vo vzťahu k teplu sa dreviny prirodzene rastúce alebo vyšľachtené v ZSSR klasifikujú takto:
1. Celkom mrazuvzdorné, úplne nepoškodené nízkymi zimnými teplotami, znášajúce mrazy do -45-50° a niektoré aj nižšie, nepoškodzujú ho neskoré jarné mrazy. Medzi takéto dreviny patria smrekovec sibírsky a dahurský, borovica lesná, smrekovec sibírsky, céder sibírsky a trpasličí, borievka obyčajná, breza osika, breza páperovitá a bradavičnatá, jelša sivá, jaseň, kozia vŕba, topoľ voňavý.
2. Odolné voči chladu, znášajú ťažké zimy, ale poškodené veľmi silnými mrazmi (pod - 40 °). V niektorých sú poškodené ihly, v iných odpočívajúce púčiky. Niektoré druhy tejto skupiny poškodzujú neskoré jarné mrazy. Patria sem smrek obyčajný, jedľa sibírska, jelša čierna, lipa malolistá, brest, brest, javor nórsky, topoľ čierny a biely.
3. Pomerne teplomilné s dlhším vegetačným obdobím, v dôsledku čoho ich jednoročné výhonky nestihnú vždy lignifikovať a sú čiastočne alebo úplne ubité mrazom; všetky rastliny sú vážne poškodené veľmi nízkymi zimnými teplotami; mnohé z nich sú poškodené neskorými jarnými mrazmi. Medzi takéto druhy patria duby letné a zimné, jaseň obyčajný, lipa veľkolistá, hrab, brezová kôra, aksamietnica, orech mandžuský, euonymus, topoľ kanadský.
4. Teplomilné s ešte dlhším vegetačným obdobím, ich výhonky často nedozrievajú a odumierajú mrazom. Pri silných dlhotrvajúcich mrazoch v takýchto rastlinách odumiera úplne nadzemná časť a k jej obnove dochádza zo spiacich púčikov na koreňovom krku. Medzi takéto druhy patrí pyramídový topoľ, orech, skutočný gaštan, moruše, biela akácia.
5. Veľmi teplomilné, ktoré neznášajú alebo neznášajú dlhotrvajúce mrazy až do -10-15 °. Pri tejto teplote počas niekoľkých dní buď úplne odumrú, alebo sú vážne poškodené; patrí sem pravý céder, cyprus, eukalyptus, citrusové plody, korkový dub, veľkokvetá magnólia, hodvábna akácia.
Ostrú hranicu medzi týmito skupinami nemožno vytýčiť, mnohé dreviny zaujímajú medzipolohu. Zvýšenie odolnosti proti chladu toho istého druhu závisí aj od podmienok pestovania. To všetko však nevylučuje potrebu porovnávacej charakteristiky a klasifikácie drevín vo vzťahu k teplu.
18. Odolnosť proti chladuprirastliny
Ekologické skupiny rastlín: hydatofyty, hydrofyty, hygrofyty, mezofyty a xerofyty. Všeobecná charakteristika ultrafialového žiarenia a jeho úloha vo vývoji živých organizmov. Vplyv UV žiarenia na obsah fotosyntetických pigmentov. Koncept stresu rastlín.
semestrálna práca, pridaná 11.7.2015
Zváženie a analýza hlavných skupín faktorov, ktoré môžu spôsobiť stres v rastlinách. Oboznámenie sa s fázami Selyeho triády vo vývoji stresu u rastlín. Skúmanie a charakterizácia fyziológie odolnosti rastlín voči stresu pomocou obranných systémov.
test, pridané 17.04.2019
Stres ako súbor nešpecifických adaptačných reakcií organizmu na vplyv nepriaznivých faktorov. oxidačný stres. Psychologické reakcie obyvateľstva žijúceho v rádioaktívne kontaminovaných územiach na radiačnú hrozbu.
prezentácia, pridané 05.03.2017
Aktivácia určitých enzymatických systémov rastlín pomocou stopových prvkov. Úloha pôdy ako komplexného edafického faktora v živote rastlín, pomer stopových prvkov. Klasifikácia rastlín v závislosti od potreby živín.
ročníková práca, pridaná 13.04.2012
Definícia pojmov „sucho“ a „odolnosť voči suchu“. Preskúmajte reakciu rastlín na sucho. Štúdium typov rastlín vo vzťahu k vodnému režimu: xerofyty, hygrofyty a mezofyty. Opis mechanizmu adaptácie rastlín na podmienky prostredia.
abstrakt, pridaný 07.05.2015
Podstata pojmu "fotoperiodizmus". Neutrálne rastliny s dlhým a krátkym dňom. Svetlo a jeho úloha v živote rastlín. Ekologické skupiny rastlín vo vzťahu k svetlu. Prispôsobenie rastlín svetelnému režimu. Lokalizácia fotoperiodických reakcií.
semestrálna práca, pridaná 20.05.2011
Charakteristika hlavných skupín rastlín vo vzťahu k vode. Anatomické a morfologické adaptácie rastlín na vodný režim. Fyziologické adaptácie rastlín obmedzené na biotopy s rôznym obsahom vlhkosti.
ročníková práca, pridaná 3.1.2002
Taxonomické jednotky rastlinného sveta, systematika rastlín, ich význam vo výžive voľne žijúcich živočíchov a človeka. Štruktúra a funkcie epidermis listu; klasifikácia, biologický význam obličiek. Ekologické skupiny rastlín vo vzťahu k zloženiu pôdy.
kontrolné práce, doplnené 02.06.2012
Vplyv svetla na výživu a odparovanie. Význam svetla pre distribúciu rastlín. Sila svetla a smer svetelných lúčov. Klasifikácia rastlín vo vzťahu k svetlu. Smer a osvetlenie listov. Rozdiely v anatomickej štruktúre.
abstrakt, pridaný 21.01.2003
Kardinálne teplotné body. Proces fotosyntézy pomocou svetla. cirkadiánne cykly. Pohyby rastu: typizácia, možné mechanizmy. Prispôsobenie rastlín teplotám. Novotvar špecifických proteínov odolných voči dehydratácii.
Morfologické adaptácie zahŕňajú zmeny v tvare alebo štruktúre organizmu. Príkladom takéhoto prispôsobenia je tvrdý pancier korytnačiek, ktorý poskytuje ochranu pred dravými zvieratami. Fyziologické adaptácie sú spojené s chemickými procesmi v tele. Vôňa kvetu teda môže slúžiť na prilákanie hmyzu a tým na podporu opelenia rastliny. Adaptácia správania je spojená s určitým aspektom života zvieraťa. Typickým príkladom je medvedí zimný spánok. Väčšina úprav je kombináciou týchto typov. Napríklad cicanie krvi u komárov je zabezpečené komplexnou kombináciou takých adaptácií, ako je vývoj špecializovaných častí ústneho aparátu prispôsobených na satie, vytváranie vyhľadávacieho správania pri hľadaní koristi a produkcia špeciálnych sekrétov slinnými žľazami. ktoré zabraňujú zrážaniu sacej krvi.
Všetky rastliny a živočíchy sa neustále prispôsobujú svojmu prostrediu. Aby sme pochopili, ako sa to deje, je potrebné zvážiť nielen zviera alebo rastlinu ako celok, ale aj genetický základ adaptácie.
genetický základ. V každom druhu je program rozvoja vlastností zakotvený v genetickom materiáli. Materiál a v ňom zakódovaný program sa odovzdávajú z generácie na generáciu a zostávajú relatívne nezmenené, takže zástupcovia jedného alebo druhého druhu vyzerajú a správajú sa takmer rovnako. V populácii organizmov akéhokoľvek druhu však vždy dochádza k malým zmenám v genetickom materiáli, a teda k odchýlkam v charakteristikách jednotlivých jedincov. Práve z týchto rôznych genetických variácií proces adaptácie vyberá alebo uprednostňuje vývoj tých vlastností, ktoré najviac zvyšujú šance na prežitie, a tým aj na zachovanie genetického materiálu. Adaptáciu možno teda považovať za proces, ktorým genetický materiál zlepšuje svoje šance na uchovanie v nasledujúcich generáciách. Z tohto pohľadu každý druh predstavuje úspešný spôsob uchovania určitého genetického materiálu.Aby mohol jedinec akéhokoľvek druhu odovzdať genetický materiál, musí byť schopný sa živiť, prežiť do obdobia rozmnožovania, zanechať potomstvo a potom ho rozšíriť na čo najväčšie územie.
Výživa. Všetky rastliny a živočíchy musia prijímať energiu a rôzne látky z prostredia, predovšetkým kyslík, vodu a anorganické zlúčeniny. Takmer všetky rastliny využívajú energiu slnka a premieňajú ju v procese fotosyntézy. (pozri tiež FOTOSYNTÉZA). Zvieratá získavajú energiu jedením rastlín alebo iných živočíchov.Každý druh je prispôsobený určitým spôsobom, aby si zabezpečil potravu. Hawky majú ostré pazúry na uchopenie koristi a umiestnenie ich očí pred hlavou im umožňuje posúdiť hĺbku priestoru, ktorá je potrebná na lov pri lietaní vysokou rýchlosťou. Iné vtáky, ako napríklad volavky, majú vyvinuté dlhé krky a nohy. Zháňajú potravu tak, že sa obozretne túlajú v plytkých vodách a číhajú na zočiace vodné živočíchy. Darwinove pinky, skupina blízko príbuzných druhov vtákov z Galapágskych ostrovov, sú klasickým príkladom vysoko špecializovaných adaptácií na rôzne druhy stravovania. V dôsledku určitých adaptačných morfologických zmien, predovšetkým v štruktúre zobáka, sa niektoré druhy stali zrnožravými, zatiaľ čo iné sa stali hmyzožravými.
Ak sa obrátime na ryby, tak dravce, ako sú žraloky a barakudy, majú ostré zuby na ulovenie koristi. Iné, ako sú malé ančovičky a sleď, získavajú malé čiastočky potravy filtrovaním morskej vody cez hrebeňové žiabre.
U cicavcov sú vynikajúcim príkladom prispôsobenia sa druhu potravy vlastnosti štruktúry zubov. Tesáky a stoličky leopardov a iných mačkovitých šeliem sú mimoriadne ostré, čo týmto zvieratám umožňuje držať a roztrhať telo obete. U jeleňov, koní, antilop a iných pasúcich sa zvierat majú veľké stoličky široké rebrované povrchy, prispôsobené na žuvanie trávy a inej rastlinnej potravy.
Rôzne spôsoby získavania živín možno pozorovať nielen u zvierat, ale aj u rastlín. Mnohé z nich, predovšetkým strukoviny - hrach, ďatelina a iné - sa vyvinuli symbioticky, t.j. obojstranne výhodný vzťah s baktériami: baktérie premieňajú atmosférický dusík na chemickú formu dostupnú pre rastliny a rastliny poskytujú baktériám energiu. Hmyzožravé rastliny, ako je sarracenia a rosička, získavajú dusík z tiel hmyzu uloveného zachytávaním listov.
Ochrana. Životné prostredie pozostáva zo živej a neživej zložky. Životné prostredie akéhokoľvek druhu zahŕňa zvieratá, ktoré sa živia jedincami tohto druhu. Adaptácie mäsožravých druhov sú zamerané na efektívne hľadanie potravy; druhy koristi sa prispôsobujú tak, aby sa nestali korisťou predátorov.Mnohé druhy – potenciálna korisť – majú ochranné alebo maskovacie sfarbenie, ktoré ich skrýva pred predátormi. Takže u niektorých druhov jeleňov je škvrnitá koža mladých jedincov neviditeľná na pozadí striedajúcich sa škvŕn svetla a tieňa a je ťažké rozlíšiť biele zajace na pozadí snehovej pokrývky. Dlhé tenké telá tyčového hmyzu sú tiež ťažko viditeľné, pretože pripomínajú uzly alebo vetvičky kríkov a stromov.
Jelene, zajace, kengury a mnohé ďalšie zvieratá si vyvinuli dlhé nohy, ktoré im umožňujú utiecť pred predátormi. Niektoré zvieratá, ako sú vačice a hady s prasačími tvárami, si dokonca vyvinuli zvláštny spôsob správania – napodobňovanie smrti, čo zvyšuje ich šance na prežitie, keďže mnohé dravce zdochlinu nežerú.
Niektoré druhy rastlín sú pokryté tŕňmi alebo tŕňmi, ktoré odstrašujú zvieratá. Mnohé rastliny majú pre zvieratá odpornú chuť.
Faktory prostredia, najmä klimatické, často stavajú živé organizmy do zložitých podmienok. Napríklad zvieratá a rastliny sa často musia prispôsobiť teplotným extrémom. Zvieratá unikajú chladu pomocou izolačnej srsti alebo peria migráciou do teplejších podnebí alebo hibernáciou. Väčšina rastlín prežije chlad tak, že prejde do stavu pokoja, ekvivalentného hibernácii u zvierat.
V horúcom počasí sa zviera ochladzuje potením alebo častým dýchaním, čím sa zvyšuje odparovanie. Niektoré zvieratá, najmä plazy a obojživelníky, sú schopné prezimovať v lete, čo je v podstate to isté ako zimný spánok, ale spôsobené skôr teplom ako chladom. Iní len hľadajú chládok.
Rastliny si dokážu do určitej miery udržiavať svoju teplotu reguláciou rýchlosti vyparovania, čo má rovnaký chladivý účinok ako potenie u zvierat.
Rozmnožovanie. Kritickým krokom na zabezpečenie kontinuity života je reprodukcia, proces, ktorým sa genetický materiál prenáša na ďalšiu generáciu. Rozmnožovanie má dva dôležité aspekty: stretávanie sa heterosexuálnych jedincov za účelom výmeny genetického materiálu a výchovu potomstva.Medzi úpravy, ktoré zabezpečujú stretávanie sa jedincov rôzneho pohlavia, patrí zvuková komunikácia. U niektorých druhov hrá v tomto zmysle významnú úlohu čuch. Mačky sú napríklad silne priťahované pachom mačky v estru. Veľa hmyzu vylučuje tzv. atraktanty – chemikálie, ktoré priťahujú jedincov opačného pohlavia. Kvetinové vône sú účinnými úpravami rastlín na prilákanie opeľujúceho hmyzu. Niektoré kvety sladko voňajú a priťahujú včely, ktoré sa živia nektárom; iné zapáchajú nechutne, priťahujú zdochlinové muchy.
Vízia je tiež veľmi dôležitá pre stretávanie sa s jedincami rôzneho pohlavia. U vtákov párenie samca, jeho svieže perie a jasné sfarbenie priťahuje samicu a pripravuje ju na kopuláciu. Farba kvetov v rastlinách často naznačuje, ktoré zviera je potrebné na opelenie tejto rastliny. Napríklad kvety opeľované kolibríkmi sú sfarbené do červena, čo tieto vtáky láka.
Mnoho zvierat vyvinulo spôsoby, ako chrániť svoje potomstvo počas počiatočného obdobia života. Väčšina adaptácií tohto druhu je behaviorálna a zahŕňa akcie jedného alebo oboch rodičov, ktoré zvyšujú šance mláďat na prežitie. Väčšina vtákov si stavia hniezda špecifické pre každý druh. Niektoré druhy, ako napríklad krava, však kladú vajíčka do hniezd iných druhov vtákov a mláďatá zverujú do rodičovskej starostlivosti hostiteľského druhu. Mnoho vtákov a cicavcov, ako aj niektoré ryby, máva obdobie, keď jeden z rodičov veľmi riskuje a preberá funkciu ochrany potomstva. Aj keď toto správanie niekedy ohrozuje smrť rodiča, zaisťuje bezpečnosť potomstva a zachovanie genetického materiálu.
Množstvo druhov zvierat a rastlín používa inú reprodukčnú stratégiu: produkujú obrovské množstvo potomkov a nechávajú ich nechránené. V tomto prípade sú nízke šance na prežitie pre jednotlivého rastúceho jedinca vyvážené veľkým počtom potomkov. pozri tiež REPRODUKCIA.
Presídlenie. Väčšina druhov má vyvinuté mechanizmy na odstraňovanie potomkov z miest, kde sa narodili. Tento proces, nazývaný rozptýlenie, zvyšuje pravdepodobnosť, že potomstvo vyrastie na neobývanom území.Väčšina zvierat sa jednoducho vyhýba miestam, kde je príliš veľká konkurencia. Zhromažďujú sa však dôkazy, že k šíreniu dochádza v dôsledku genetických mechanizmov.
Mnohé rastliny sa prispôsobili šíreniu semien pomocou zvierat. Sadenice kúkoľa majú na povrchu háčiky, ktorými sa prichytávajú na srsť okoloidúcich zvierat. Iné rastliny produkujú chutné mäsité plody, ako sú bobule, ktoré jedia zvieratá; semená prejdú tráviacim traktom a neporušené sa „zasievajú“ inam. Rastliny využívajú na rozmnožovanie aj vietor. Napríklad „vrtule“ javorových semien nesie vietor, rovnako ako semená bavlníka, ktoré majú chumáče jemných chĺpkov. Stepné rastliny druhu tumbleweed, ktoré získajú guľovitý tvar v čase, keď dozrievajú semená, sú destilované vetrom na veľké vzdialenosti a rozptyľujú semená pozdĺž cesty.
Vyššie uvedené boli len niektoré z najvýraznejších príkladov úprav. Takmer každý znak akéhokoľvek druhu je však výsledkom adaptácie. Všetky tieto znaky tvoria harmonickú kombináciu, ktorá telu umožňuje úspešne viesť svoj osobitý spôsob života. Človek vo všetkých svojich vlastnostiach, od stavby mozgu až po tvar palca na nohe, je výsledkom adaptácie. Adaptívne črty prispeli k prežitiu a reprodukcii jeho predkov, ktorí mali rovnaké črty. Vo všeobecnosti má pojem adaptácia veľký význam pre všetky oblasti biológie. pozri tiež DEDIČNOSŤ.
LITERATÚRA Levontin R.K. Adaptácia. – In: Evolúcia. M., 1981Sexuálna reprodukcia v semenných rastlinách, ktoré zahŕňajú kvitnutie a nahosemenné rastliny, sa vykonáva pomocou semien. V tomto prípade je zvyčajne dôležité, aby semená boli v dostatočnej vzdialenosti od materskej rastliny. V tomto prípade je pravdepodobnejšie, že mladé rastliny nebudú musieť súťažiť o svetlo a vodu medzi sebou aj s dospelou rastlinou.
Angiospermy (sú kvitnúce) rastliny v procese evolúcie rastlinného sveta najúspešnejšie vyriešili problém distribúcie semien. „Vynašli“ taký orgán, akým je plod.
Plody slúžia ako adaptácia na určitý spôsob šírenia semien. V skutočnosti sa najčastejšie distribuujú plody a semená spolu s nimi. Keďže existuje veľa spôsobov distribúcie ovocia, existuje veľa druhov ovocia. Hlavné spôsoby distribúcie ovocia a semien sú nasledovné:
s pomocou vetra
zvieratá (vrátane vtákov a ľudí),
samošírenie,
s pomocou vody.
Plody rastlín, ktoré roznáša vietor, majú špeciálne zariadenia, ktoré zväčšujú ich plochu, ale nezväčšujú ich hmotnosť. Ide o rôzne nadýchané chĺpky (napríklad plody topoľa a púpavy) alebo výrastky pterygoidu (ako plody javora). Vďaka takýmto formáciám sa semená dlho vznášajú vo vzduchu a vietor ich unáša stále ďalej a ďalej od materskej rastliny.
V stepi a polopúšti rastliny často vysychajú a vietor ich láme až pri koreni. Zvädnuté rastliny zvinuté vetrom rozmetajú svoje semená po okolí. Dalo by sa povedať, že takéto „tumbleweed“ rastliny nepotrebujú ani ovocie na šírenie semien, pretože samotná rastlina ich šíri pomocou vetra.
Pomocou vody sa distribuujú semená vodných a polovodných rastlín. Plody takýchto rastlín neklesajú, ale sú unášané prúdom (napríklad v jelši rastúcej pozdĺž brehov). A nemusí to byť práve drobné ovocie. V kokosovej palme sú veľké, no ľahké, takže sa nepotopia.
Adaptácie plodov rastlín na distribúciu živočíchmi sú rozmanitejšie. Koniec koncov, zvieratá, vtáky a ľudia môžu distribuovať ovocie a semená rôznymi spôsobmi.
Plody niektorých krytosemenných rastlín sú prispôsobené na priľnutie k srsti zvierat. Ak napríklad vedľa lopúcha prejde zviera alebo človek, zachytí sa na ňom niekoľko pichľavých plodov. Skôr či neskôr ich zviera zhodí, no semená lopúcha už budú pomerne ďaleko od svojho pôvodného miesta. Okrem lopúcha je príkladom rastliny s háčikovými plodmi šnúrka. Jej plody sú typu nažka. Tieto nažky však majú malé hroty pokryté zubáčmi.
Šťavnaté ovocie umožňuje rastlinám distribuovať semená pomocou zvierat a vtákov, ktoré jedia tieto plody. Ale ako ich šíria, ak zviera zje a strávi ovocie a semená spolu s ním? Faktom je, že je to hlavne šťavnatá časť oplodia plodu, ktorá je trávená, ale semená nie. Vychádzajú z tráviaceho traktu zvieraťa. Semená sú ďaleko od materskej rastliny a sú obklopené trusom, ktorý, ako viete, je dobrým hnojivom. Preto možno šťavnaté ovocie považovať za jeden z najúspešnejších úspechov v evolúcii voľne žijúcich živočíchov.
Pri šírení semien zohral významnú úlohu človek. Takže plody a semená mnohých rastlín boli náhodne alebo zámerne prinesené na iné kontinenty, kde sa mohli zakoreniť. Výsledkom je, že teraz môžeme napríklad pozorovať, ako v Amerike rastú rastliny charakteristické pre Afriku av Afrike - rastliny, ktorých vlasťou je Amerika.
Existuje variant distribúcie semien pomocou rozhadzovania, alebo skôr samorozhadzovania. Samozrejme, toto nie je najefektívnejšia metóda, keďže semená sú stále blízko materskej rastliny. Táto metóda sa však často pozoruje v prírode. Zvyčajne je rozptyl semien charakteristický pre plody typu struk, fazuľa a krabica. Keď fazuľa alebo struk uschne, jej krídla sú skrútené rôznymi smermi a ovocie praská. Semená z neho vyletujú s malou silou. Takto šíria semená hrachu, akácie a iných strukovín.
Plody debničky (napríklad v maku) sa kývajú vo vetre a semienka sa z nich vysypú.
Vlastné šírenie sa však neobmedzuje len na suché semená. Napríklad v rastline zvanej šialená uhorka vyletujú semená zo šťavnatých plodov. Zhromažďuje hlien, ktorý je pod tlakom vypudzovaný spolu so semenami.
