Морфологічні й анатомічні пристосування рослин до води

Рослини, присвячені до місцеперебувань із різними умовами зволоження, виробили відповідні пристосування до водного режиму.

Гігрофіти — це рослини надмірно зволожених місць існування з високою вологістю повітря і грунту. При досить великому розмаїтті місць існування, особливостей водного режиму та анатомо-морфологічних рис всіх гігрофітов об'єднує відсутність пристосувань, які обмежують витрата води, і нездатність виносити навіть незначну її втрату. Яскраво виражені гігрофіти — трав’янисті рослини і епіфіти вологих тропічних лісів, не виносять скільки-небудь помітного зниження вологості повітря. Навіть у розпал сезону дощів дрібні епіфітні папороті на стовбурах дерев втрачають тургор і засихає, якщо на них протягом 2−3 годин падають сонячні промені. Риси гігрофітов мають трав’янисті рослини темнохвойних лісів (кислиця, майнік дволиста, двулепестнік альпійський). До гігрофітам можна віднести і види, що ростуть на відкритих і добре освітлених місцепроживання, але в умовах надлишку грунтової вологи — поблизу водойм, у дельтах річок, у місцях виходу грунтових вод. У наших широтах прикладом можуть служити прибережні види: Калюжниця — Caltha palustris, плакун-трава — Lythrum salikaria, а в країнах жаркого клімату — папірус, болотні пальми. З культурних рослин сюди можна віднести рис, культивований на полях, залитих водою. Характерні структурні риси гігрофітів — тонкі ніжні листові пластинки з невеликим числом устячок, що не мають товстої кутикули, пухке додавання тканин аркуша з великими межклетниками, слабкий розвиток водопроводящей тканини, тонкі слаборазветвленние корінь.

Для ксерофітів велике значення мають різноманітні структурні пристосування до умов недоліку вологи. Кореневі системи звичайно сильно розвинені, що допомагає рослинам збільшити поглинання ґрунтової вологи. По загальній масі кореневі системи ксерофітів нерідко перевищують надземні частини, іноді досить значно. Так, у багатьох трав’янистих і чагарникових видів середньоазіатських пустель підземна маса більше надземної в 9−10 разів, а в кесрофитов памірських високогірних холодних пустель — в 300−400 разів. Кореневі системи ксерофітів часто бувають екстенсивного типу, тобто рослини мають довгих корінь, що поширюються у великому обсязі ґрунти, але порівняно мало розгалужені. Проникнення таких корінь на більшу глибину дозволяє ксерофітам використовувати вологу глибоких ґрунтових обріїв, а в окремих випадках — і ґрунтових вод В інших видів кореневі системи інтенсивного типу: вони охоплюють щодо невеликий обсяг ґрунту, але завдяки дуже густому розгалуженню максимально використовують ґрунтову вологу. Корінь ряду ксерофильних видів мають спеціальні пристосування для запасания вологи. Надземні органи ксерофітів також відрізняються своєрідними (так званими ксероморфними рисами), які мають відбиток важких умов водопостачання. У них сильно розвинена водопроводящая система, що добре помітно по густоті мережі жилок у листах, що підводять воду до тканин. Ця риса полегшує ксерофітам поповнення запасів вологи, що витрачається на транспірацію Різноманітні структурні пристосування захисного характеру, спрямовані на зменшення витрати води, в основному зводяться до наступного:

Загальне скорочення транспирирующей поверхні. Багато ксерофітів мають дрібні, вузькі, сильно скорочені листові пластинки. В особливо посушливих пустельних місцеперебуваннях листи деяких деревних і чагарникових порід скорочені до ледь помітних лусочок. У таких видів фотосинтез здійснюють зелені галузі.

Зменшення листової поверхні в найбільш жаркі й сухі періоди вегетаційного сезону. Для багатьох чагарників середньоазіатських, североафриканских і інших пустель, а так само для деяких видів сухих субтропіків середземномор’я характерний сезонний деформизм листів: провесною при ще сприятливому водному режимі утворяться відносно великі листи, які влітку, при настанні жари й сухості, переміняються дрібними листами більше ксероморфного будови з меншою інтенсивністю транспірації.

Захист листів від більших втрат вологи на транспірацію. Вона досягається завдяки розвитку потужних покривних тканин — товстостінного, іноді багатошарового епидермиса, часто несучі різні вирости й волоски, які утворять густе «повстяне» опушення поверхні аркуша. В інших видів поверхня покрита водонепроникним шаром товстої кутикули або воскового нальоту. Розвиток захисних покривів на листах причина того, що степовий травостій має тьмяні, сивуваті відтінки, що різко відрізняються від яркою зелені лугів Устячка в ксерофітів звичайно захищені від надмірної втрати вологи, наприклад, розташовані в спеціальних поглибленнях у тканині аркуша, іноді постачених волосками й іншими додатковими захисними пристроями. У ковилей і інших степових злаків існує цікавий механізм захисту устячок у самі жаркі й сухі годинники дня: при більших втратах води великі тонкостінні водоносні клітки епидермиса втрачають тургор, і аркуш свертивается в трубку; так устячка виявляються ізольованими від навколишнього сухого повітря усередині замкнутої порожнини, де завдяки транспірації створюється підвищена вологість. У вологу погоду клітки епидермиса відновлюють тургор, і листова пластинка знову розгортається Посилений розвиток механічної тканини. Клітки тканин листів у ксерофітів відрізняються дрібними розмірами й досить щільним упакуванням, тобто малим розвитком межклетников, завдяки чому сильно скорочується внутрішня поверхня, що випаровує, аркуша. Оскільки ксерофіти звичайно живуть на відкритих, добре освітлених місцеперебуваннях, багато рис ксероморфной структури аркуша — це одночасно й риси світлової структури. Так у багатьох видів листи мають потужну іноді багаторядну палісадну паренхіму, часто розташовану з обох сторін Основні морфолого-анатомічні риси мезофітів — середні між рисами гігрофітів і ксерофітів. Мезофіти мають помірковано розвинені кореневі системи як екстенсивного, так і інтенсивного типу, з усіма переходами між ними. Для аркуша характерна дифференцировка тканин на більш-менш щільну палісадну паренхіму й пухку губчату паренхіму із системою межклетников. Мережа жилок порівняно негуста. Покривні тканини можуть мати окремі ксероморфние риси, але не настільки яскраво виражені, як у ксерофітів Психрофити мають яскраво виражену ксероморфную структуру аркуша. Так, психрофільні злаки узколистни, мають добре розвинені провідні й механічну тканини; деякі з них здатні до згортання листової пластинки в трубку, нагадуючи степові ксерофіти. Вічнозелені чагарнички мають щільні шкірясті листи, іноді з досить потужною кутикулою, щільною палісадною паренхімою. Нижня сторона, що несе устячка, часто опушене або покрита восковим нальотом. Разом з тим у структурі аркуша ясно помітні й деякі гигроморфние риси, головним чином, великі розміри кліток і розвиток більших межклетников у губчатій тканині.

Анатомо-морфологічні риси гідрофітів істотно відрізняють їх від наземних рослин. Помітна редукція механічних тканин. Настільки ж сильно редуцированна й провідна система. Якщо в сухопутних мезофітів довжина жилок на 1 кв.див. аркуша становить близько100 мм і більше, а в ксерофітів доходить до300, то у водних і прибережних рослин вона в кілька разів менше. От кілька прикладів (по Гесснеру Ф., 1959):

рослина еволюція гігрофіти ксерофіти.

У деяких занурених рослин, не прикріплених до ґрунту, корінь повністю редуцированни, інших корінь зберегли, але окремо плаваючі частини рослин можуть обходитися й без них. Корінь гідрофітів, що зміцнюють, слабоветвистие, без кореневих волосків. Разом з тим ряд видів має товсті й міцні кореневища, які відіграють роль якоря, сховища запасних речовин і органа вегетативного розмноження Листи занурених гідрофітів дуже тонкі й ніжні, мають спрощена будова мезофилла без помітної диференціації на палісадну й губчату паренхіму. Підводні листи без устячок. В окремих місцях перебувають групи кліток епидермиса з витонченими стінками. Уважається, що вони відіграють більшу роль у поглинанні води й розчинених мінеральних солей У рослин лише частково занурених у воду, добре виражене гетерофиллия — розходження будови надводних і підводних листів на одній і тій же особині. Перші мають риси, звичайні для листів наземних рослин, другі - дуже тонкі або розсічені листові пластинки. Гетерофиллия відзначена у водного жовтцю — Ranunculus diversifolius, латать і кубушок, стрелолиста й інших видів. Цікавий приклад — поручейник, на стеблі якого можна бачити кілька форм листів, що представляють всі переходи від типово наземних до водних.