Типи рослин по відношенню до світла

Замовлення від 13.01.2003 18:11
ТИПИ РОСЛИН по відношенню до світла
Розділ: Фізіологія рослин
Вид роботи: Реферати
Мова: Російський
П Л А Н
1. Вплив світла на харчування та випаровування.
2. Значення світла для розподілу рослин
3. Сила світла і напрям світлових променів.
4. Класифікація рослин по відношенню до світла
5. Напрямок листя та освітлення.
6. Відмінності в анатомічному будову між світлолюбними
і тіньовитривалими рослинами


Вплив світла на харчування і випаровування
Практично єдиним джерелом енергії для всіх живих організмів є енергія сонця. Напряму утилізувати сонячну енергію може тільки одна група організмів - зелені рослини і фотосинтезуючі організми. Мова йде про унікальному природному явищі - фотосинтезі. Всі інші організми, по суті, поглинають енергію сонця, перетворену зеленими рослинами в енергію хімічних зв'язків.
Значення світла для рослинності дуже велике: як для вироблення життєвих форм і рослинних угруповань, так і для місцевого розподілу рослин. Істотний вплив на рослини роблять зміни напруженості світла і тривалість освітлення.
Світло впливає:
1) На харчування. У відсутності світла немає асиміляції вугільної кислоти, немає життя на землі. Починаючи з відомого мінімуму (різного для різних видів рослин) асиміляція збільшується зі зростанням напруженості світла, до відомого максимуму. Дуже сильне освітлення впливає шкідливо;
2) На випаровування, тому що частина світлових променів перетворюється в рослині у теплоту, що сприяє випаровуванню. У цьому відношенні існує також для кожного виду рослин відомий оптимум. Від занадто сильного випаровування рослини захищають себе різним чином. Світло, крім того, впливає на явища зростання, руху і взагалі на майже всі життєві процеси.
Значення світла для розподілу рослин.
Немає майже такого куточка на земній поверхні, де б, завдяки нестачі освітлення, рослинне життя була неможлива, тому що, якщо освітлення дуже слабко в певний час року (напр., під час полярних ночей), то в інший час воно набуває достатню силу, що б викликати прояв життя.
Сила світла має великий вплив на розподіл видів і на багатство рослинного співтовариства неподільними. У разі недостатнього освітлення рослини ростуть погано, виснажуються і гинуть. Загальновідома різниця між рослинами, що живуть у лісах, тінистих місцях, і що ростуть в місцях освітлених. У полярних країнах відмінність у хмарності (числі сонячних днів, і днів похмурих і туманних) є, безсумнівно, причиною описуваного багатьма мандрівниками відмінності між багатою флорою всередині фіордів і убогою рослинністю узбереж і островів.
Про вплив забарвлення і напруженості світла на поширення водяних рослин на різних глибинах буде мова в розділі про гідрофітних рослинах.
Час, протягом якого рослина досягає свого повного розвитку, перебуває в залежності не тільки від сили світла, але і від тривалості освітлення. Таким чином, якщо у Фінляндії та Північної Норвегії ячмінь дозріває через 89 днів після посіву, а в Шонене, не дивлячись на більш високу температуру і велику силу світла, для здійснення тієї ж роботи потрібно цілих 100 днів, то причина цього полягає почасти і в тому , що більш тривалий освітлення прискорює утворення речовини. На півночі, завдяки більш тривалого освітлення, життєві періодичні явища рослин відбуваються влітку набагато швидше, ніж навесні. За Арнелла, щоб зацвіли рослини в місцевості на один градус північніше Шонена в квітні потрібно 4,3 дня, у травні 2,3 дня, в червні 1,5 дня і в липні 0,5 дня.
 
Сила світла і напрям світлових променів
Деякі рослини надзвичайно чутливі до сили світла, а листя або їх листочки здатні виробляти руху, що регулюють освітлення, причому платівка листа утворює у них при відомій ступеня освітлення певний кут з падаючими променями; при помірному освітленні (наприклад, в ранкові години) пластинки листка розташовуються найбільш вигідно по відношенню до світла, щоб промені світла падали на них під прямим кутом (площинне розташування). У міру збільшення сили світла пластинки складаються так, щоб світло падало на них завжди під більш гострими кутами (профільне положення).
Завдяки цьому, вони менше висвітлюються і нагріваються, і випаровування, внаслідок цього, також зменшуватися. Сюди відносяться багато рослин зі складними листям, особливо з числа тропічних низьких чагарників, наприклад, багато видів Acacia та ін Mimosaceae, багато Papilionaceae і Caesalpinaceae, Oxalidaceae та інші.
Такі ж, залежні від сили світла руху ми зустрічаємо і у рослин з простим листям, наприклад, у Hura crepitans, Bauhinia. У названих рослин листя також не мають ксерофільних будови. Листя, наприклад, вест-индских бобових рослин, що мають здатність рухатися згідно з силою світла, часто навіть і вкриті тонкою і голою шкіркою.
Листя, розташовані ребром, зустрічаються у багатьох інших видів, наприклад, в багатьох австралійських видів Eucalyptus і Proteaceae, південно-африканських видів Statice, у Conocarpus erecta та ін у Вест-Індії.
Сила світла і напрям світлових променів роблять досить великий вплив на форму деревних рослин. Наприклад, тривалість життя окремих гілок знаходиться частково в залежності від сили світла. Затінення, вироблене молодими століттями, перешкоджає асиміляційну діяльності листя більш старих гілок, розвитку на них нирок і, врешті-решт, позбавляє їх життя, після чого сухі гілки обламуються вітром або під впливом власної ваги. Внаслідок цього шкідливого впливу внутрішні частини крони у дерев і чагарників не мають листя. Вільно зростаюча сосна має конічну форму і зверху до низу покрита зеленими гілками, між тим як така ж сосна в лісовій гущавині, завдяки різниці в освітленні, має лише маленьку зелену крону, внизу ж вона зовсім позбавлена ​​гілок або ж покрита сухими, позбавленими листя суками. Вільно зростаючі листяні дерева напр., Буки, дуби та інші мають цілком яйцевидну крону, тоді як зростаючі в густих заростях лише маленьку крону з піднятими вгору гілками.
Далі, відношення рослин до світла відіграє важливу роль у змаганні, яке ведуть один з одним дерева, що утворюють спільноти.
 
Класифікація рослин по відношенню до світла
По відношенню до світла всі рослини, в тому числі і лісові дерева поділяються такі екологічні групи:
· Геліофітів (світлолюбні), що потребують багато світла і здатні переносити лише незначне затінення (до світлолюбні ставляться майже всі кактуси і інші сукуленти, багато представників тропічного походження, деякі субтропічні чагарники);
· Сціофіти (тіньолюбні) - задовольняються навпаки незначним освітленням і що можуть існувати в тіні (до тіньовитривалим відносяться різні хвойні рослини, багато папороті, деякі декоративно-листяні рослини);
· Тіньовитривалі (факультативні геліофітів).
Геліофітів. Світлові рослини. Мешканці відкритих місць проживання: лук, степів, верхніх ярусів лісів, ранньовесняні рослини, багато культурні рослини.
Характеризуються такими ознаками:
· Дрібні розміри листя; зустрічається сезонний диморфізм: навесні лестощі дрібні, влітку - більше;
· Листя розташовується під великим кутом, іноді майже вертикально;
· Листова пластинка блискуча або густо опушена;
· Утворюють виряджені насадження.
Сціофіти. Не виносять сильного світла. Місця проживання: нижні затемнені яруси; мешканці глибоких шарів водойм. Перш за все, це рослини, що ростуть під наметом лісу (кислиця, Костина, снить).
Характеризуються такими ознаками:
· Листи великі, ніжні;
· Листя темно-зеленого кольору;
· Листя рухливі;
· Характерна так звана листова мозаїка (тобто особливе розташування листя, при якому листя макимально не затуляють один одного).
Тіньовитривалі. Займають проміжне положення. Часто добре розвиваються в умовах нормального освітлення, але можуть при цьому переносити і затемнення. За своїми ознаками займають проміжне положення.
Причини цієї відмінності потрібно шукати, перш за все, в специфічних особливостях хлорофілу, потім в різній архітектоніці видів (в будові пагонів, розташуванні та формі листя). Розподіливши лісові дерева згідно з їх потребою в світі, що виявляється в їх змаганні, коли вони ростуть разом, і, ставлячи найбільш світлолюбні вперед, ми отримаємо приблизно наступні ряди.
1) Модрина, береза, осика, вільха.
2) Pinus silvestris, P. strobus, ясен, дуб, в'яз, Acer Pseudoplatanus.
3) Pinus montana Mill, ялина, липа, граб, бук, ялиця.
Чудово й біологічно важливо обставина, що майже всі дерева в молодості можуть переносити великого затінення е, ніж у більш зрілому віці. Далі слід зауважити, що здатність переносити затінення знаходиться у відомій залежності від родючості грунту.
 
 
Напрямок листя та освітлення.
На листя впливає сама незначна різниця у висвітленні, по відношенню до якого вони беруть найбільш вигідне для себе положення. Листя світлолюбних рослин часто стирчать прямо вгору, направлені майже вертикально (напр. Lactuca Scariola в сонячних місцях та інші, так звані компасні рослини (Stahl IV), або вони звисають вниз, що особливо часто буває у молодих рослин (Mangifera Jndica і інші тропічні рослини ).
Листя ж тіньолюбних рослин завжди розпростерті горизонтально, що легко спостерігати на дводольних рослинах, наприклад, букових лісів. На листя світлолюбних рослин сонячні промені падають під гострим кутом, і, отже, не можуть провести повного дії, тоді як у лісах ослаблений світло падає на листя тіньолюбних рослин під прямим кутом.
У дводольних світлолюбних рослин часто спостерігається утворення так званої листової мозаїки (Kerner) складається в тому, що маленькі й великі листя стикаються своїми краями і використовують всю висвітлювану поверхню (Fagus, Tnentalis, Mercurialis, Тгара). Різниця між геліофільнимі і геліофобнимі рослинами виражена особливо різко серед рослин з голчастими і лінійними листками, наприклад, Juniperus, Calluna.
Геліофільние (світлолюбні) рослини мають листя підняті вгору або притиснуті, листя геліофобних (тіньолюбні) рослин стирчать на всі боки; у перших постійно залишається вертикальне розташування, у других змінюється горизонтальне; такі просторові відносини купуються рослинами в молодості, під час росту.
Крім того рослини мають фотометричними рухами, які спостерігаються у багатьох рослин під впливом змін до напруженості і в напрямку світла. Під впливом сильного освітлення листя приймають профільне положення, більш слабке освітлення викликає прихильність горизонтальне.
 
Відмінності в анатомічному будову між світлолюбними і тіньолюбних рослинами
Анатомічна будова листків світлолюбних і тіньолюбних рослин представляє важливі відмінності. Листя світлолюбних рослин часто рівносторонній, якщо вони займають вертикальне положення, листя ж тіньолюбних рослин завжди двосторонні. Листя світлолюбних рослин забезпечені високою палісадна паренхімою, що складається або з одного ряду витягнутих клітин, або з клітин, розташованих у кілька поверхів, або ж з тих і з інших одночасно.
Світлолюбні і тіньолюбні (геліофільние і геліофобние) рослини відрізняються між собою значно як за своєю зовнішньою формою, так і за внутрішньою будовою.
Сильне освітлення уповільнює ріст пагонів, тому-то геліофільние рослини часто короткочленісти і стиснуті, геліофобние ж навпаки длінночленісти.
Рослини, складові лісовий килим, звичайно високі, з довгим стеблом. Листя світлолюбних рослин звичайно вузькі, дрібні, лінійної або подібною форми, тим часом як тіньолюбні рослини в тих же умовах мають великі, широкі листя. Листя Majanthemum bifolium, рослини, що росте звичайно в тіні чагарників, досягають на сонці всього 1 / 3, своєї звичайної величини.
Листи багатьох видів рослин досягають більшої величини в північних країнах, ніж у широтах більш південних, що, мабуть, пов'язано з більшою тривалістю періоду слабкого освітлення.
Листя світлолюбних рослин часто складчастий (злаки, пальми, Pandanus), або кучеряві і горбкуваті, між тим як листя тіньових рослин пласкі і гладкі. Численні приклади цього дає нам рослинність сухих і жарких країн Вест-Індії.
Палісадна тканину тіньових рослин завжди невисока, (стебла, бідні листям або зовсім позбавлені листя, мають звичайно високу палісадна тканина навколо стебла); зате губчаста тканина досягає у геліофобних рослин більш потужного розвитку. Листя типових геліофобних рослин складаються всього з одного ряду клітин (Hymenophyllaceae). Листя геліофільних рослин мають вузькі, листя геліофобних рослин широкі міжклітинні простори. В одному і тому ж вигляді рослини процес дихання і асиміляції відбувається з більшою інтенсивністю в світлолюбних листі, ніж у листі тіньових.
Шкірочка (епідерміс) світлолюбних рослин товста і зазвичай не містить хлорофілу (вона завжди позбавлена ​​хлорофілу на верхній стороні листа); іноді вона перетворюється шляхом поперечного поділу клітин в багатошарову водоносну тканину (Ficus elastica та ін тропічні рослини); її кутикула, (або кутикулярним верстви), буває завжди потовщений.
Шкірочка тіньових рослин тонка і одношарова, іноді містить хлорофіл і покрита тонкою кутикулою. Листя світлолюбних рослин часто блискучі і відображають багато світла, прикладом тому є численні тропічні рослини.
Листя тіньових рослин мають матовий колір і в'януть на сухому повітрі набагато швидше листя світлолюбних рослин. Епідерміческіе клітини листя світлолюбних рослин, особливо на верхній стороні листа, мають менше хвилясті стінки, ніж у листя тіньових рослин. Тільки нижня поверхня двосторонніх листя світлолюбних рослин забезпечена устьицами або, принаймні, вони тут більш численні, ніж на верхній стороні (виняток становлять деякі альпійські рослини) і занурені в тканину аркуша. У тіньових рослин продихи розподілені рівномірно на обох сторонах листа, в усякому разі, однак більш чисельні на нижній стороні, і разом з тим лежать в одній площині з усією поверхнею листа або навіть підняті над нею.
Одеревіння пагонів більш поширене серед геліофільних рослин, наприклад, освіта шипів. Завдяки почасти цій обставині, частково ж більшою товщини й будови шкірочки листя геліофільних рослин звичайно жорсткі і шкірясті; листя ж геліофобних рослин здебільшого тонкі і, у разі більшої величини, м'які (напр. листя багатьох з наших лісових рослин, види Corydalis і Circaea , Lactuca muralis, Oxalis Acetosella, багатьох папоротей, наприклад, в тропічних країнах Hymenophylaceae, мохів та ін.)
Ступінь волосистої дуже різна. Геліофільние рослини, часто покриті густими волосками, сіро-повстяного або сріблясто-білого кольору, мають невелику опушенность, особливо на нижній поверхні (багато рослин, що ростуть на скелях, на пустищах і в степах). Листя геліофобних рослин взагалі набагато менше волосисті, іноді навіть зовсім голи.
По всій імовірності існує велика різниця в ступені чутливості хлорофілу до світла; хлорофіл геліофобних рослин, має бути більш чутливий і має більшу здатність використовувати слабке світло, ніж хлорофіл геліофільних рослин. Це підтверджується обставиною, що спиртовий екстракт хлорофілу папороті дуже легко знебарвлюється на світлі (Gautier).
З приводу впливу світла на забарвлення рослин слід зазначити, що крім значення світла для утворення хлорофілу, він може ще, мабуть, викликати утворення червоного клітинного соку (антокіана). Під впливом безпосередніх сонячних променів епідерміческіе клітини голих частин рослин забарвлюються нерідко в червоний колір, що служить, мабуть, захистом протоплазмі і хлорофілу (багато молоді пагони, проростки, високогірних та інших рослин), хоча є твердження, що забарвлення останніх може залежати і від впливу холоду.
Крім того, ряд дослідників вказують, що забарвлення листя, квіток і плодів рослин в більш високих широтах більш інтенсивна, що, можливо, обумовлюється дією майже безперервного освітлення.
Зі сказаного вище очевидно, що світло має великий вплив на зовнішню форму і внутрішню будову рослин. Це підтверджується ще здатністю багатьох рослин пристосовувати своє анатомічна будова і, головним чином, будова своїх листів до різних умов освітлення ("пластичні листя"). Лист бука, наприклад, має на сонці іншу будівлю, ніж аркуш того ж бука в тіні. Розташування хлорофілльних зерен в клітці і пов'язаний з цим колір листя знаходяться в залежності від освітлення, більш сильне висвітлення викликає менш інтенсивне забарвлення, і назад.
Сучасна наука (фізіологія) на даному етапі не може пояснити, як і чому це відбувається. Одні вважають, що світло, залежно від ступеня своєї інтенсивності, сам по собі викликає згадані відмінності в будові хлорофілльних тканини, але вони не в змозі з'ясувати, яким саме чином діє світло.
Інші дотримуються думки, що причину явища потрібно шукати в посиленому випаровуванні, що знову-таки знаходиться в залежності від напруженості світла. Ще інші приписують головне значення посиленої, асиміляційну діяльності листя.
Майже не підлягає сумніву, що всі вищевказані відмінності між геліофільнимі і геліофобнимі рослинами пов'язані з проявами саморегулюючої здатності рослин.
Процес саморегулювання здійснюється у нас на очах у пластичних рослинах, здатних пристосовувати свою будову до ступеня напруженості світла; в інших випадках будова рослини змінилося поступово під час філогенетичного розвитку і закріпилося шляхом спадковості в продовження численних генерацій. Користь всіх цих відмінностей в будові ми повинні шукати в наступному:
- В захисті хлорофілу від руйнівного впливу занадто сильного освітлення у захисті самої протоплазми (руйнівний дію світла на протоплазму позначається, між іншим, в тому, що світло вбиває бактерії, являє собою дезінфікуючий засіб),
- В захисті проти занадто сильного випаровування і, нарешті, у регулюванні асиміляційних процесів.
Якщо взяти до уваги, що потужність палісадна тканини перебуває в залежності не тільки від напруженості освітлення, але, як показали досліди, і від сили випаровування, а також від усіх тих діячів, які, сприяючи поглинанню рослиною грунтової вологи, впливають на випаровування (наприклад, від солей у грунті, пошкодження коренів), то мимоволі приходимо до переконання, що сама суттєва причина всіх цих відмінностей в будові полягає в регулюванні процесів випаровування.
Це підтверджується ще й тією обставиною, що потужність палісадна тканини збільшується помітно у рослин, що ростуть в сухому кліматі. Випаровування посилюється під впливом більш сильного освітлення, оскільки світлові промені перетворюються в рослині у теплоту, світло найважливіший фактор у процесі випаровування, і рослина регулює його дія в залежності від ступеня його напружено