Групи рослин за відношенням до світла. Вплив видимого та інфрачервоного випромінювання на організми

, або — це частина спектру сонячного випромінювання в діапазоні від 380 до 700 нм.

Довжина та інтенсивність світла, фотоперіодизм значно впливають на всі живі істоти. Так, у межах цього спектру відбувається велике планетарне явище — фотосинтез.

Різні види рослин по-різному реагують на інтенсивність освітлення. Але для багатьох рослин із збільшенням інтенсивності освітлення інтенсивність фотосинтезу падає (рис. 3).

Рис. 3. Вплив інтенсивності освітлення на інтенсивність фотосинтезу (за Р.Дажо, 1975)

1 — фотосинтез у ціаней;
2 — фотосинтез у дуба звичайного;
3 — фотосинтез у сосни ладанної

Інтенсивне освітлення руйнує хлоропласти. У рослин С4-шляху фотосинтезу світлове насичення досягається за більш високих значень інтенсивності освітлення.

Видиме світло впливає на ріст, розвиток і розмноження тварин і рослин, на утворення хлорофілу, газообмін, транспірацію, фотоперіодизм у рослин і тварин. Для тварин видиме світло має інформаційне значення.

Пригадаємо, що фотосинтез відбувається не у всіх спектрах ФАР, а тільки в червоній і синьо-фіолетовій частинах. У наземних екосистемах якісні характеристики сонячного світла не дуже змінюються, і це не значно впливає на фотосинтез. Але коли світло проходить через воду, то червона й синя частини спектру одфільтровуються, й залишається зелене світло, яке слабо поглинається хлорофілом. Проте червоні водорості, що живуть у морях, мають доповнюючі пігменти (фікобілини), які дозволяють їм використовувати цю енергію й жити на більшій глибині, ніж зелені водорості.

— це реакція організмів на зміну довжини світлового дня. Він впливає на ріст і цвітіння багатьох рослин, накопичення жиру, міграції й розмноження та на інші процеси.

Фотоперіодизм пов’язаний з широко відомим механізмом біологічного годинника і є універсальним механізмом регулювання функцій за часом.

Представники тваринного світу проявляють чітку залежність від добового циклу. Є тварини денної активності, у яких 75% активності припадає на денні години (багато ссавців, бджоли, денні метелики). До тварин з нічною активністю відносять гризунів, земноводних, деяких лускокрилих, сов та інших. Тварини з цілодобовою активністю — це осетрові, лосось, личинки лускокрилих.

Видиме світло впливає на розмноження організмів. Так, тонконіг потребує світла ще до початку проростання. Насіння його повинно лежати на поверхні грунту. Насіння моркви, ялини може проростати без впливу світлових імпульсів.

У птахів відмічено вплив довжини світлового дня на розвиток статевих залоз.

Світло може впливати на поведінку тварин. Наприклад, — орієнтація тварин відносно світла. Поліпи мають позитивний фототаксис. Від’ємний фототаксис у планарії, у дощового черв’яка. Довжина дня обумовлює діапаузу комах.

Інфрачервоні промені та їх вплив на живі істоти

Ці промені мають довжину більше ніж 750 нм. На їх долю припадає 45% променевої енергії Сонця. Оком людини вони не сприймаються. До певного часу вважали, що вони не мають біологічної активності. Інфрачервоні промені поділяються на

• Ближні інфрачервоні промені відбиваються й несуть основну частину сонячної енергії.
• Дальні — сильно поглинаються водою і листям.

Сьогодні відомо, що додання цих променів збільшує фотосинтез, що вони впливають на фотоперіодичні явища в рослин. Тварини використовують інфрачервоні промені головним чином як джерело теплової енергії.

Що стосується радіохвиль, то невідомо, чи мають вони якесь екологічне значення. Відмічено їх використання перелітними птахами.

Екологічні групи рослин за відношенням до світла

За відношенням до світла рослини поділяються на

• світлолюбиві (геліофіти) — рослини відкритих місць існування, які постійно й добре освітлюються, та
• тіньолюби (сціофіти) — рослини нижніх ярусів лісів, глибоководні рослини, лісові трави. Вони зростають у місцях, де світла мало, погано переносять освітлення прямими сонячними променями.
• Є ще одна група рослин за відношенням до світла — це тіньовитривалі, тобто факультативні геліофіти. Вони можуть зростати як на світу, так і виносити затінення.

Існують різні шляхи пристосування рослин до освітлення:

• морфологічні,
• анатомічні,
• біохімічні й
• фізіологічні.

Геліофіти. Світло гальмує ріст. Пагони мають укорочені міжвузля. Листя геліофітів має розсічену пластинку, восковий наліт, густе опушення, велику кількість продихів, густу сітку жилок. Листя фотометричне. Добре розвинута палісадна хлорофілоносна паренхіма. Висока фотосинтетична активність. Багато хлорофілу П 700. Відношення хлорофілу «a» до хлорофілу «b» приблизно 5:1, підвищена концентрація клітинного соку, велика всисна сила.

Сціофіти — постійно перебувають в умовах сильного затінення (мохи, плауни, грушанки, веснівка дволиста, кисличник двостовбчатий та інші). Пагони витягнуті, листя темно-зелене, нерідко добре виражена листова мозаїка. Добре розвинута губчаста паренхіма. Клітини епідермісу великі, але оболонки в них тонкі. Палісадна паренхіма одношарова. Продихів мало, площа жилок менша, ніж у геліофітів. Концентрація клітинного соку менша. Всисна сила менша (порівняно з геліофітами). Інтенсивність фотосинтезу швидко досягає максимуму і при дуже сильному світлі починає падати. Відношення хлорофілу «а» до хлорофілу «b» приблизно 3:2.

Тіньовитривалі (дуб звичайний, липа серцелиста, лісові трави, чагарники, деякі лугові рослини та інші). Листя в цієї групи рослин по периферії крони має структуру, як у геліофітів, а в середині — як у сціофітів.

Відношення до світла в рослин може змінюватись посезонно. Так, листя яглиці, що зростає в дубраві, навесні має світлову структуру, а влітку — тіньову. Змінюється відношення до світла і в онтогенезі. Так, проростки та ювенільні рослини багатьох деревинних порід більш тіньовитривалі, ніж дорослі форми. Деякі рослини, якщо їх перенести в інші кліматичні або едафічні умови, змінюють своє відношення до освітлення. Так, чорниця в тундрі стає геліофітом.

При копіюванні інформації обов’язкові прямі посилання на сторінки сайту та авторів матеріалів.
Всі книги та статті є власністю їхніх авторів та служать виключно для ознайомлення.

Екологічні групи рослин по відношенню до світла, вологи та родючості ґрунту

За відношенням до абіотичних факторів рослини поділяють на такі екологічні групи:

• 1. Екологічні групи рослин за відношенням до вологи;
• 2. Екологічні групи рослин за відношенням до світла;
• 3. Екологічні групи рослин за відношенням до родючості ґрунту.

До першої групи відносять:

Гігрофіти (від грец. hygros – вологий і phyton – рослина) – рослини, пристосовані до життя в умовах надмірного зволоження ґрунту (напр., калюжниця болотна, ситник мілководний, частуха подорожників та ін.).

В залежності в яких місцях зростають гігрофіти їх поділяють на дві групи:

• 1. Гідатофіти (від грец. hydor, род. відм. hydatos – вода і phyton – рослина) – рослини, які цілком або більшою своєю частиною занурені у воду. Серед Г. одні не прикріплені коренями до ґрунту (ряска), інші – прикріплені (латаття);
• 2. Гідрофіти (від грец. hydor – вода і phyton – рослина) – рослини, що прикріплені до ґрунту і нижньою частиною занурені у воду (напр., стрілолист, комиш, очерет та ін.).

Вся група гігрофітів – це рослини, що зростають головним чином, на вологих луках і вологих лісах. Вони відрізняються великим ростом, широкими листковими пластинками і неглибокою кореневою системою, наприклад, в калюжниці болотної, ситника та ін. У зв’язку з надмірним зволоженням (вода досить часто вкриває всю рослину) гігрофіти мають у вегетативних органах спеціальні пристосування. В них добре розвинена система міжклітинників, формується спеціальна тканина – аеренхіма, яка виконує важливу роль в газообміні. Специфічні умови життя гігрофітів обумовили особливості анатомічної будови, а саме:

• – у гігрофітів порожнини можуть займати до 70% їх об’єму;
• – вони мають велику кількість продихів на листку. Так, в глечиків їх нараховується до 650, причому, на нижній частині листка продихи відсутні і у водних листків;
• – гігрофіти мають слабо розвинену провідну систему (судинно-волокнисті пучки) і дуже редуковані механічні тканини. Осмотичний тиск у гігрофітів вищий ніж у водних рослин, що їх відрізняє від типових водяних рослин.

Мезофіти (від грец. mesos – середній і phyton – рослина) – рослини, що ростуть ів умовах середнього зволоження (напр., конюшина лучна, тимофіївка лучна, костриця лучна та ін.).

В цю групу входять різноманітні рослин, які займають проміжні по вологості місцезростання між гігрофітами і ксерофітами. Деякі із мезофітів стоять ближче до ксерофітів і тому їх називають ксерофітами (наприклад, дуб), а деякі стоять ближче до гігрофітів, і тому їх називають гігрофітами (наприклад, чорниця, хвощ лісовий, перстач прямостоячий та ін.). Більшість же рослин являються типовими мезофітами. До них відносять більшість рослин наших лук, лісів. Культурні рослини також є мезофітами. Мезофіти – це багаторічні рослини, трав’янисті види мають кореневища. Листки плоскі, з розвинутою механічною тканиною. Осмотичний тиск у мезофітів вищий, ніж у гігрофітів і дорівнює 10-25 атм. Типовими мезофітами є лучні рослини: тимофіївка лучна, грястиця лучна, конюшина червона, з лісових рослин: верес, брусниця, орляк, веснівка дволиста, буквиця, звіробій, квасениця. Із деревних рослин мезофітами є: липа, ліщина, в’яз та ін. Необхідно відмітити, що мезофіти характеризуються не лише відношенням до вологості місцезростань, але й відношенням до інших екологічних факторів.

Вони зростають при середніх умовах зволоження, теплового і повітряного режиму, мінерального живлення. Це витікає з факту зв’язку між водопостачанням рослин, його мінеральним живленням, тепловим и умовами і умовами аерації.

Ксерофіти (від грец. xeros – сухий і phyton – рослина) – рослини, що ростуть в посушливих умовах. За умовами, в яких вони зростають, ксерофіти протилежні гігрофітам. Ксерофіти здатні переносити, залишаючись в активному стані тривалу засуху повітря і ґрунту. Такий тип рослин зміг виробитись лише в засушливому кліматі. Вони переважають в євроазіатських степах і пустинях, на південному березі Криму, по берегах Середземного моря, в степах і пустинях Африки, Австралії, Північної і Південної Америки.

Ксерофіти зустрічаються і в областях з вологим кліматом – в умовах лісової зони. Тут вони зростають в сухих місцезростаннях, на підвищених місцях, на південних, добре обігрітих схилах. Здатність продовжувати жити при високій атмосферній і ґрунтовій засусі ксерофіти досягають завдяки різним анатомічним і фізіологічним пристосуванням.

За характером пристосування ксерофіти поділяються на два основних типи:

Незважаючи на те, що вони зростають в однакових умовах між сукулентами і склерофітами є діаметрально протилежна відмінність як за зовнішніми морфологічними ознаками, так і за анатомічною будовою, а також за фізіологічними функціями. Спільною ознакою між сукулентами і склерофітами є те, що вони здатні переносити великі засухи.

Сукуленти (відж лат. succulentus – соковитий) – посухостійкі рослини з добре розвиненою в листках та стеблах паренхімою. Розрізняють С. листкові і стеблові. У листкових нагромаджується багато води у паренхімі листків (алое, молодило, агава), а у стеблових – у паренхімі стебла (молочаї, опунції та ін.).

Характерною особливістю цієї групи рослин є наявність великої кількості води і мала транспіраційна поверхня з небагатьма продихами. Завдяки цьому розхід вологи відбувається дуже повільно. Здатність сукулентів нагромаджувати в своїх органах велику кількість води, на думку деяких вчених (Блекман та ін.), пов’язана з особливим типом обміну речовин, під час якого в клітинах утворюється велика кількість пентоз, які підвищують воду затримуючі властивості клітинного соку. Стебла кактусів голі, вкриті товстим епідермісом. Характерною особливістю сукулентів є те, що продихи вдень закриті, а відкриті вночі. Вдень відсутній і доступ СО2, який надходить в організм через продихи. Вуглекислий газ поступає в рослину вночі, засвоюється, а в процес фотосинтезу включається вдень. Осмотичний тиск сукулентів малий, не вище 2-3 атм.

Склерофіти (відж грец. skleros – твердий і phyton – рослина) – рослини з жорсткими листками, вкритих товстою кутикулою та дуже розвиненими механічними тканинами (напр., ковила, сосна, ялівець, верес та ін.).

За зовнішніми морфологічними ознаками склерофіти – протилежні сукулентам. Вони здатні тратити до 25% води, яка міститься в їх тілі, що майже не позначається на життєдіяльності цитоплазми. Другою особливістю склерофітів є високий осмотичний тиск, який досягає 40-60, а в окремих випадках до 100 атм.

Більшість склерофітів – багаторічні трави, напівкущі, кущики. До них належать ковила, типчак (костриця), верес, ялівець, саксаул, дуб пухнастий, олеандр, шипшина персидська, сосна, лимон та ін. Морфологічними ознаками листків склерофітів є наступні: блискуча поверхня, яка відбиває світло, опушення, що розсіює світло, товщина листка і його будова, що зменшують нагрівання хлорофілоносних клітин.

Крім того, транспіруючи органи склерофітів мають такі особливості:

• 1. В анатомічній будові є такі відмінні риси:
  • а) наявність товстої кутикули з товстостінним епідермісом;
  • б) дуже розвинена стовпчаста паренхіма, яка розміщується в 2-3 шари як біля верхнього, так і біля нижнього епідермісу;
  • в) губчаста тканина недорозвинена;
  • г) добре розвинута механічна тканина, яка надає рослині твердості, міцності.

  Тропофіти (від грец. tropos – напрям, поворот і phyton – рослина) – рослини, що пристосувалися в процесі еволюції до життя в умовах з чергуванням вологої й посушливої пір року. Одні тропофіти на посушливий період року скидають листки (напр., листяні дерева), інші втрачають вологу (напр., багато надґрунтових лишайників).

  Світло відіграє важливу роль у процесі росту та розвитку рослин. Воно є джерелом енергії для рослин. Без світла не можуть існувати безхлорофільні організми (бактерії, гриби). Для деяких з них світло навіть шкідливе. Наприклад, для розмноження грибів шампіньйонів використовують закриті темні приміщення, в яких на відповідному ґрунті розводять шампіньйонів. Деякі безхлорофільні рослини синтезують органічні речовини з вуглекислого газу без світла. Процес асиміляції в таких рослин відбувається за рахунок використання хімічної енергії і неорганічних сполук (так званий хемосинтез). Це сіркобактерії, нітрифікуючи та ін., що окислюють метан, водень, солі заліза. Більшість безхлорофільних рослин є сапрофітами, або паразитами, тобто живляться готовими органічними речовинами з неживих або живих організмів. Для всіх зелених рослин світло абсолютно необхідне. Світло, як екологічний фактор має значення для рослин, по – перше, як фактор необхідний для фотосинтезу, по – друге, що підвищує транспірацію, і по – третє, як фактор, що впливає на зовнішній вигляд рослини. наприклад, сосна, що виросла на відкритій місцевості, має зовсім інший габітус крони, ніж сосна, яка виросла в густому травостої, має довші міжвузля, вужчі листки, ніж конюшина, яка виросла окремо.

  Крім відмічених впливів світла на рослину, воно впливає і на внутрішню будову рослини. Так, у рослин краще розвинена стовпчаста паренхіма, ніж у тіньовитривалих, а губчаста – навпаки.

  Світло має важливу роль для фотосинтезу – утворення рослиною складних органічних сполук із вуглекислого газу і води. К.А. Тімірязєв, який вніс великий вклад у вивчення цього процесу встановив, що у фотосинтезі вирішальну роль відіграють теплові промені – червоні, оранжеві і жовті, в меншій мірі – зелені. Промені правої частини спектра – фіолетові, сині, голубі – відіграють роль в процесах росту. Природне денне світло складається із світла прямого (пряма радіація), що надходить безпосередньо від сонця, і розсіяного (дифузного), яке отримується внаслідок відбивання хмарами і небом. За відношенням до світла розрізняють такі екологічні групи рослин:

  • 1. Світлолюбні (геліофіти) (від грец. helios – сонце і phyton – рослина) – рослини, що пристосовані до життя при повному сонячному освітленні (напр., сосна, модрина, береза, пшениця та ін.);
  • 2. Тіньолюбні (сціофіти) (від грец. skia – тінь і phyton – рослина) – рослини, що не переносять прямої сонячної радіації і нормально розвиваються лише в затінених місцях (напр., квасениця, пшінка);
  • 3. Тіньовитривалі – рослини, що можуть нормально розвиватись при значному затіненні (напр., копитняк, пшінка та ін.).

  За відношенням рослин до родючості ґрунту розрізняють такі екологічні групи рослин:

  • 1. Мегатрофні рослини (ві грец. тegas, род. відм. megalu – великий і trophe – живлення) – рослини, що ростуть на багатих ґрунтах і є своєрідними їх індикаторами (наприклад, ясен, дуб, бузина та ін.);
  • 2. Мезотрофні рослини (від грец. mesos – середній і trophe – живлення) – рослини, що займають проміжне по відношенню до родючості ґрунту положення між евтрофними і оліготрофними рослинами (наприклад, ялина та інші);
  • 3. Оліготрофні рослини (оліготрофи) (від грец. oligos – нечислений і trophos – живлення)- рослини, які невибагливі до мінерального живлення і ростуть на бідних ґрунтах (наприклад, селагінела, традесканція та ін.).

  Екологічні групи рослин по відношенню до світла

  В залежності від забезпеченості рослини сонячним світлом виділяють наступні групи рослин:

  геліофіти (вони ж світлові рослини, светолюбы)
  Це рослини, що живуть на відкритих просторах, з надлишком сонячного світла. При його недоліку швидко хиріють і навіть помирають. До них відносяться береза біла, дуб монгольський, сосна могильна, кущисті лишайники, конюшина повзуча, соняшник і т. д.

  сциофиты (вони ж геліофоби, тіньові рослини, тінелюби)
  Це рослини, що живуть в замкнутих просторах лісу. Чудово відчувають себе в напівтемних і вологих лісових «коридорах». При впливі прямих сонячних променів понад 20-30 хвилин гинуть від перегріву. До них відносяться кислиця, папороті, мохи, плауни, хвощі, молода поросль хвойних дерев.

  факультативні геліфіти (вони ж тіньовитривалі рослини)
  Це більшість рослин, які ростуть в Росії. Віддають перевагу світлим місцях, але можуть вільно переносити невелике затемнення. До них відносяться клен гостролистий, липа, багато чагарнички (малина, смородина, глід) і трави (подорожник, деревій, волошка, іван-да-марья).