Екологія та біологічні особливості водних рослин

Водні рослини включаються ботаніками в особливу екологічну групу гігрофітів.

Одні рослини цієї групи живуть лише у воді (гідрофіти), інші на суші, але в місцях з високою або надмірною вологістю ґрунту. Всі гігрофіти мають спільні риси у будові та способі життя. Життєві процеси в організмах водних рослин складаються під впливом тих самих чинників, як і суші.

У 1 л води міститься у розчиненому стані 20 - 25 см3 повітря, частку кисню доводиться трохи більше 6 - 8 см3. При вмісті у водоймі 0,5 - 0,3 см3 кисню на 1 л води життя в ньому припиняється: гине не тільки іхтіофауна та вища рослинність, а й мікрофлора. Кисень поглинається водою з повітря на межах зіткнення середовищ, особливо інтенсивно при перемішуванні, хвилюванні, припливно-відливних течіях, а також виділяється рослинами в процесі фотосинтезу. Розчинена у воді вуглекислота утворюється в процесі дихання водних тварин, в результаті гниття органічних залишків, а також поглинається з повітря. Холодні та прісні водойми багатші газами, ніж теплі та солоні. Гази потрібні водним рослинам як для дихання і фотосинтезу; вони збільшують випливання, підтримують органи рослини у вертикальному положенні.

Промениста енергія, що надходить від сонця, сильно відбивається від поверхні води. Дуже багато тепла витрачається на випаровування: що сухіше повітря, то більше випаровування. Навесні вода прогрівається набагато пізніше за суші, затримуючи розвиток водних рослин. Навіть у тому самому водоймі кожному виду рослин притаманні свої температурні відхилення. Наприклад, дикий водяний рис (Zizania aquatica) проростає при 6 - 7 ° С, а водяний горіх (Trapanatans) при 12 - 14 ° С, хоча вони і ростуть в безпосередній близькості один від одного. Водні рослини порівняно пізно зацвітають, і вегетативне розмноження переважає у них над насіннєвим. Крім того, більшість водних рослин – багаторічники, що, мабуть, теж пояснюється нестачею тепла протягом вегетаційного періоду.

Освітленість води дуже швидко зменшується: чим нижче сонце над горизонтом, тим менше світла надходить у товщу води. Глибина 3 м є межею для зростання вищої водної рослинності. Водорості у прісних водах глибше 30 м не спостерігалися.

У СНД найбільшу прозорість мають води оз. Байкал, а найменшої - води Амудар'ї та інших середньоазіатських водойм, що несуть велику кількість змучених речовин. З глибиною спектральний склад світла змінюється: оранжево-червоні промені поглинаються поверхневими шарами, глибше проникають сині та зелені промені. Занурене у воду листя знаходиться в особливих умовах фотосинтезу: при ослабленому освітленні та надходженні СО2 з води. У цих умовах вигідніше мати листя дуже тонке і сильно розсічене на вузькі часточки. Хлорофілоносні клітини в них отримують найбільшу кількість світла (у товстому листі внутрішні клітини відчували б нестачу світла). У тонких і товстих листках всередину клітин проникає різна кількість води з СО2 та Са(НСО3). Розсіченість листя на тонкі ниткоподібні частки характерна для завантаженого листя роголістника, перистолистника, пухирчатки та ін. Найбільш тонке листя у елодеї (всього два шари клітин) та водних мохів (один шар).

Рослини мають багато пристроїв, що оберігають їх від нестачі кисню і сприяють поліпшенню газообміну.Органи водних рослин, що стикаються з водою, можуть поглинати воду з розчиненим у ній киснем всією своєю поверхнею завдяки особливій будові оболонок клітин покривних тканин. Покращенню газообміну сприяє також сильна розчленованість підводного листя, що збільшує поверхню зіткнення їх з водою та викликає розвиток у всіх органах великих міжклітинників та повітряних порожнин. Дуже велике значення для рослин має хімічний склад води. У водоймищах, де міститься багато хлоридів, сульфатів, вуглекислого натрію, прісноводні рослини не живуть. Більшість водних рослин не виносить забруднення водойм. Навіть різні за формою корчі, які нерідко використовуються для декоративного оформлення акваріумів, приносять рослинам шкоду.

Завдяки здатності водних рослин поглинати воду з розчиненими в ній речовинами всією поверхнею, у деяких з них слабо розвивається коренева система, а також водопровідні тканини. У деяких випадках вона зникає зовсім або служить лише для прикріплення рослини до ґрунту, але практично не доставляє йому поживних речовин. Наприклад, у ряскових (Lemnaсеае) корінь виконує роль органу рівноваги. Це підтверджується і відсутністю на ньому кореневих волосків. Кореневища, що розвиваються, служать коморами поживних речовин і органами вегетативного розмноження.

Розвиток на тому самому рослині листя, плаваючих лежить на поверхні води і що височіють над нею,- явище звичайне у водяних рослин. Плаваючі листи на зовнішній стороні, що сполучається з повітрям, несуть продихи. Чим більше продихів, тим сильніше розвинені міжклітинні порожнини. Міжклітинні порожнини забезпечують омивання водою, що містить гази і солі, внутрішніх клітин, збільшують плавучість. Крім того, в органів, що сполучаються з повітряним середовищем,ці порожнини через продихи виконують роль вентилюючої системи для підводних пагонів і коренів. Найбільш сильно виражена пристосованість до водного середовища у рослин, повністю занурених у воду. Рослини, хоча б частково стикаються з повітряним середовищем, виявляють риси, властиві сухопутним рослинам. Наприклад, стрілолист звичайний (Sagittaria sagittifolia) у глибоких водах розвиває листя трьох видів: підводні, плаваючі та повітряні. Якщо стрілолист росте в болоті, на ньому розвивається тільки повітряне стрілоподібне листя, в стеблі збільшуються судинні канали і лист набуває звичайної будови, як у наземної рослини.

Для всіх водних рослин, як і для сухопутних, характерні два основні періоди: період росту та період спокою.

Період зростання. У країнах з холодним, помірним і субтропічним кліматом період росту рослин падає в основному на весняні та літні місяці, а в країнах з тропічним кліматом він настає після тропічних злив. У період росту рослини інтенсивно розвиваються, дають нові пагони, листя, квіти та плоди накопичують поживні речовини. У цей час їм потрібно багато світла, тепла та поживних речовин.

Період спокою. Може бути попереднім або повним. При попередньому надкореневій частині рослини зберігається, йде процес фотосинтезу, дихання протікає нормально. При повному спокої рослина втрачає надкореневу частину, фотосинтезу немає, а дихання протікає слабо. У країнах з холодним, помірним та субтропічним кліматом період спокою у рослин настає в осінні та зимові місяці, а в країнах з тропічним кліматом у сухий період року або після цвітіння та плодоношення. Взимку глибокі водоймища не промерзають, і температура води в глибині залишається більш-меншпостійної, тому на зиму рослини річок та озер занурюються в товщу води або опускаються на дно водойми. Одні з них просто повністю занурюються, щоб навесні знову спливти на поверхню (ряскові), інші зимують у вигляді кореневищ, що стелиться по дну, або занурюються в грунт (латаття, рдести та ін), у третіх до осені утворюються особливі пагони або нирки, що зимують. , які на час замерзання водойми занурюються на дно, а навесні знову спливають і дають початок новим рослинам. Здатність рослин переходити у стан спокою виробилася у процесі еволюції.