Екогрупи рослин по відношенню до світла

ЕКОЛОГІЧНІ ГРУПИ РОСЛИН

Геліофіти–це світлолюбні рослини відкритих, постійно добре освітлюваних місцепроживання. Прикладом їх є багато лугові трави, рослини степів і пустель; з лісових рослин – високостовбурні дерева, що утворюють перший ярус та трави фемероїдного типу.

Особлива група геліофітів – С-4-рослини та САМ-рослини (пустелі, савани). Більшість рослин у результаті перетворень вуглекислоти у процесі фотосинтезу утворюються дві молекули 3-фосфо-гліцеринової кислоти з 3 атомами вуглецю кожна. Надалі через низку проміжних реакцій в мезофіл листа утворюється 3-фосфо-гліцериновий альдегід, який використовується як основа для синтезу вуглеводів. Такий шлях фотосинтезу називається С3-шлях (цикл Кальвіна).

С4-шлях визначається анатомією листа. У мезофілі листя С4-рослин є обкладкові клітини пучків, в яких міститься багато крохмалю та їх хлоропласти відрізняються особливою будовою. При фіксації СО2 у листі утворюється щавлевооцтова кислота, яка може перейти в аспарагінову або в яблучну кислоти, що накопичуються в обкладальних клітинах пучків. Вони мають по 4 атоми вуглецю і називаються чотиривуглецевими карбоновими або С-4-дикарбоновими кислотами. Надалі ці кислоти переробляються в мезофіл листа з утворенням вуглекислоти та інших речовин, що знову залучаються в процес фотосинтезу.

У рослин із С4-шляхом СО2 не виділяється назовні при фотодиханні, а знову включається в процес, тобто відбувається повна утилізація вуглекислого газу. В результаті світлове насичення фотосинтезу не досягається навіть при найсильнішій освітленості. С-4-рослини можуть рости навіть при закритих продихах і дуже високій температурі (кукурудза, сорго, цукрова тростина). Виявлено 500 видівпокритонасінних з С4-шляхом, який розглядається як своєрідна адаптація до сухого режиму з високими температурами та інсоляцією та вважається найефективнішим у створенні органічної речовини. Ця речовина більше йде на новоутворення коріння, ніж пагонів.

САМ-рослини – процес поглинання вуглекислоти відокремлений від фотосинтезу. Вночі продихи листя відкриті і впускають СО2, а вдень закриваються. Вночі СО2 накопичується в органічних кислотах, а вдень включається до послідовності реакцій фотосинтезу при закритих продихах.

П р і м е ч а н ня :

C3 рослини включають приблизно 92% всіх судинних рослин і мають тривуглецевий фосфогліцерат як первинний продукт фотосинтезу. С4-рослини мають 4-вуглецеву кислоту - малат або аспартат як первинний фотосинтетичний продукт, і включають приблизно 1% судинних рослин, включаючи багато сільськогосподарсько важливих видів (наприклад, кукурудза та сорго).

С-4 рослини – невелика група рослин, що еволюційно досягли швидшого механізму фотосинтезу – на чверть швидше протікає весь цикл. Результат – удвічі швидше зростають і вчетверо більше створюють органіки. Це кукурудза, цукрова тростина, сорго, просо, амаранти, соняшник та деякі молочаї.

САМ-рослини – рослини з дуже повільним метаболізмом та, як наслідок, дуже повільним зростанням. Рослини CAM можуть утилізувати відносно більше CO2 щодо води, втраченої при транспірації. САМ-метаболізм відзначений приблизно у 7% (300 тисяч видів) судинних рослин. По суті, всі САМ-рослини розвиваються в умовах обмеженої доступності води: в пустелях або в кроні дерев без доступу до ґрунтової води (епіфіти).

Сціофіти (тенелюбні та факультативні) – це рослини, якірозвиваються за умов слабкого висвітлення. До них відносяться рослини, що ростуть у нижніх ярусах фітоценозів, наприклад, кислиця, вороняче око, копитник, зелені мохи, плауни.

Індекс листової поверхні (ІЛП) – відношення площі листової поверхні до площі відповідної ділянки поверхні. Оптимальне значення ІЛП те, у якому досягається найбільша швидкість фіксації сонячної енергії у перерахунку одиницю площі. Воно непостійне, оскільки у різний час доби сезону висота сонця над горизонтом, інтенсивність випромінювання, розташування листя у кроні змінюються. Якщо ІЛП занадто високий - найзатіненіше листя і рослини можуть знизити асиміляційний потенціал популяції. Від видалення нижнього листя в переущільнених посадках темпи наростання органічної речовини наростають.

Рухи рослин пов'язані з реакцією світ: фототропізм, фотонастії. Екологічне значення – асимілюючі органи намагаються зайняти становище, у якому рослина отримуватиме оптимальну кількість світла. У геліофітів листя «відвертається» від надмірного світла, а у тіньовитривалих видів, навпаки, «повертається» до нього.

Фототропізм викликається відтоком ростових гормонів – ауксинів – у затінений бік. Зміна зростання з різних боків верхівкової пагони призводить до викривлення стебла. У лісі гілки ростуть у напрямі відкритого неба. Фотонастії – зростання певних клітин у листі чи стеблах під впливом світла. При сильній освітленості сильніше ростуть клітини верхньої поверхні - епінастія, і бічні пагони (шавлія, хризантема, квасоля) або листя в розетках (подорожник, суниця, перстач) приймають горизонтальне положення, в темряві витягуються клітини нижньої поверхні - гіпонастія, і втеча приймає вертикальне . Ніктінастія –зміни положення органів протягом доби зі зміною інтенсивності світла та тургору, листя «складаються» вертикально (кімнатна квітка маранта).

Факультативні геліофіти – це велика група рослин, які здатні рости як при дуже великій, так і при малій кількості світла. До цієї групи належать, наприклад, їжака збірна, суниця, липа, черемха та інші.

П р і м е ч а н ня :

Фототаксис у рослин полягає лише у переміщенні хлоропластів у цитоплазмі під впливом світла.