Ministerio de Educación General y Profesional R.F.

Universidad Pedagógica Estatal de Lipetsk.

Naturalmente Facultad de Geografía.

Departamento de Botánica.

trabajo de curso

sobre el tema de:

"Adaptación de las plantas al régimen hídrico"

El trabajo fue realizado por un estudiante.

3er año EGO EHF:

Gaganova V. V.

Trabajo aceptado:

Solovieva N.Yu.

Lípetsk 2001.

Introducción. ……………………………………………………………….3

CapítuloI. Características de los principales grupos de plantas en relación con el agua. …………….………………………………………...4

CapítuloII. Adaptaciones anatómicas y morfológicas

plantas al régimen hídrico. ………………….……………………..10

Capítulotercero. Adaptaciones fisiológicas de plantas confinadas a hábitats de diferente contenido de humedad. ………..16

Bibliografía. ………………………………………………24

Introducción.

El agua es el factor ambiental más importante para toda la vida en la tierra. Para los procesos de metabolismo con el medio ambiente, que forman la base de la vida, es necesaria la participación del agua como disolvente y metabolito. Entonces, en las plantas, el agua está involucrada en las reacciones de fotosíntesis, las sales minerales ingresan a las plantas desde el suelo solo en forma de soluciones acuosas. El agua es el componente principal del cuerpo de la planta. Incluso en animación suspendida, las plantas contienen agua. El papel especial del agua en las plantas terrestres radica en la constante reposición de sus grandes gastos por evaporación en relación con el desarrollo de una gran superficie fotosintética. El agua, al causar la presión de turgencia necesaria, también interviene de cierta manera en el mantenimiento de la forma de las plantas terrestres como organismos que no tienen un esqueleto de soporte. Además, para un gran grupo de plantas que viven en embalses, mares y océanos, el agua es el hábitat inmediato.

CapítuloI. Características de los principales grupos de plantas en relación con el agua.

Mediante el confinamiento a hábitats con diferentes condiciones de humedad y el desarrollo de adaptaciones apropiadas, se distinguen tres tipos ecológicos principales entre las plantas terrestres: higrofitas, mesófitas y xerófitas.

Las plantas para las que el agua no es sólo un factor ambiental necesario, sino el hábitat inmediato, son las acuáticas, llamadas hidrófitas.

HIGROFITAS. Estas son plantas de hábitats excesivamente húmedos con alta humedad del aire y del suelo. Con una variedad bastante grande de hábitats, características del régimen de agua y características anatómicas y morfológicas, todos los higrofitos están unidos por la ausencia de adaptaciones que limitan el flujo de agua y la incapacidad de soportar incluso una pequeña pérdida. Higrofitos pronunciados - plantas herbáceas y epífitas de bosques tropicales húmedos, que no pueden tolerar ninguna disminución notable de la humedad del aire. Incluso en el apogeo de la temporada de lluvias, los pequeños helechos epífitos en los troncos de los árboles pierden su turgencia y se secan si los rayos del sol caen sobre ellos durante 2-3 horas. Las características de los higrofitos tienen plantas herbáceas de bosques oscuros de coníferas (oxalis, mainik de dos hojas, biloba alpina). Los higrofitos también incluyen especies que crecen en hábitats abiertos y bien iluminados, pero en condiciones de exceso de humedad del suelo: cerca de cuerpos de agua, en deltas de ríos, en lugares donde sale agua subterránea. En nuestras latitudes, las especies costeras pueden servir como ejemplo: caléndula - Caltha palustris, plakun-grass - Lythrum salikaria, y en países con clima cálido - papiro, palmeras de pantano. De las plantas cultivadas, esto incluye el arroz cultivado en campos inundados con agua.

XERÓFITAS. Estas son plantas de hábitats secos que pueden tolerar una falta significativa de humedad: suelo y sequía atmosférica. Son comunes, abundantes y variadas en zonas de clima cálido y seco. Este grupo incluye especies de desiertos, estepas secas, sabanas, bosques espinosos, subtrópicos secos. En áreas más húmedas, los xerófitos participan en la cubierta vegetal solo en los hábitats más cálidos y menos húmedos (por ejemplo, en las laderas de la exposición sur).

El régimen hídrico desfavorable de las plantas en hábitats secos se debe, en primer lugar, al suministro limitado de agua cuando es deficiente en el suelo y, en segundo lugar, a un aumento en el consumo de humedad por transpiración en condiciones de alta sequedad del aire y altas temperaturas. Por tanto, para paliar la falta de humedad son posibles diferentes caminos: aumentando su absorción y reduciendo el consumo, además, la capacidad de tolerar grandes pérdidas de agua. Todo esto es aprovechado por las xerófitas al adaptarse a la sequía, pero en diferentes plantas en grado desigual, por lo que algunos autores distinguen dos formas principales de superar la sequía por parte de las xerófitas: la capacidad de resistir la desecación de los tejidos, o regulación activa del balance hídrico, y la Capacidad para soportar la desecación severa.

Dependiendo de las características estructurales y formas de regular el régimen hídrico, existen varias variedades de xerófitas (según Genkel P.A.): euxerófitas, hemixerófitas, poiquiloxerófitas.

El grupo de xerófitas también incluye suculentas, plantas con hojas o tallos suculentos. Hay suculentas de hoja (agaves, aloe) y suculentas de tallo, en las que las hojas se reducen y las partes molidas están representadas por tallos carnosos (cactus, algunos euforbios).

Los xerófitos con las características xeromórficas más pronunciadas de la estructura de las hojas tienen un aspecto peculiar, por lo que recibieron el nombre de esclerófitos. La apariencia de un esclerofito típico es fácil de imaginar en el ejemplo del cardo: Carduus crispus y artemisa del desierto, hierba de plumas, saxaul.

MESOFITOS. Este grupo incluye plantas que crecen en condiciones moderadamente húmedas. Esto incluye las plantas de los prados, la cubierta herbácea de los bosques, los árboles y arbustos caducifolios de zonas de clima moderadamente húmedo, así como la mayoría de las plantas cultivadas.

Los mesófitos son un grupo muy diverso no solo en la composición de especies, sino también en diferentes matices ecológicos debido a las diferentes combinaciones de factores en los hábitats naturales. Están conectados por transiciones con otros tipos ecológicos de plantas en relación con el agua, por lo que es muy difícil trazar una línea clara entre ellos. Por lo tanto, entre los mesófitos de pradera, se distinguen especies con mayor amor por la humedad, que prefieren áreas permanentemente húmedas o temporalmente inundadas (cola de zorra de pradera - Alopecurus pratensis, beckmania común - Beckmannia eruciformis).

Se combinan en un grupo de transición de higromesofitos junto con algunos pastos forestales amantes de la humedad que prefieren los bosques más húmedos, los barrancos del bosque (delicado - Impatiens nolitangere). Por otro lado, en hábitats con falta de humedad periódica o constante (pequeña), hay muchos mesófitos con ciertas características xeromórficas con mayor resistencia fisiológica a la sequía. Este grupo es de transición entre mesófitos y xerófitos, - xeromesófitos. Un ejemplo son muchas especies de estepas del norte, bosques de pinos secos, hábitats arenosos: trébol de cabeza blanca - Trifolium montanum, paja amarilla - Galium verum y otros.

Un lugar especial entre los mesófitos lo ocupan las efímeras y efemérides esteparias y desérticas. Plantas pertenecientes a este grupo. a principios de primavera cubriendo las estepas y los desiertos con una alfombra de flores multicolores (perennes - tulipanes, cebollas de ganso; anuales - amapolas, verónicas). Se trata de especies con un período de vegetación extremadamente corto y un largo período de latencia, que experimentan las efímeras anuales como semillas y las perennes como bulbos, tubérculos y rizomas latentes. Además de la primavera, también existen efemérides otoñales que crecen en zonas de ritmo climático de tipo mediterráneo. Estos incluyen especies de los géneros Crocus, Scilla y otros.

En muchos aspectos de la estructura y fisiología, las plantas se acercan a las xerófitas, las cuales, por una u otra razón, experimentan una falta de humedad asociada a la acción de las bajas temperaturas. A veces, estas especies se incluyen como una subdivisión especial en el grupo de xerófitas, a veces se distinguen en tipos ecológicos independientes: psicrófitas y criófitas.

Los psicrofitos son plantas de suelos húmedos y fríos en hábitats fríos de alta montaña y latitudes septentrionales. A pesar de la suficiente humedad del suelo, a menudo experimentan falta de humedad (ya sea debido a la sequedad fisiológica causada por las bajas temperaturas, o debido al predominio de la humedad inaccesible en el suelo, como, por ejemplo, en suelos de turba). Entre los psicrofitos hay plantas herbáceas (por ejemplo, cereales de los prados del norte: barba blanca - Nardus strikta; cereales caucásicos de alta montaña: festuca multicolor - Festuka varia), arbustos y arbustos alpinos, pantanosos y de tundra, ambos de hoja perenne (brezo - Calluna vulgaris) y con hojas caídas (sauces enanos - Salix polaris, S. herbacea). Los psicrofitos también incluyen especies de árboles coníferos de latitudes templadas y del norte.

Los criofitos son ecológicamente muy cercanos a los psicrofitos y están conectados con ellos por formas de transición. Estas son plantas de hábitats secos y fríos: áreas secas de la tundra, rocas, talud. Suelen considerarse y caracterizarse junto con los psicrofitos, ya que comparten muchos rasgos morfológicos y fisiológicos similares. Pero entre los criófitos también hay formas muy peculiares: estas son plantas de almohada de desiertos fríos de gran altitud.

HIDRÓFITOS. Este plantas acuáticas. Según el modo de vida y estructura, se pueden distinguir entre ellas las plantas sumergidas y las plantas con hojas flotantes. Las plantas sumergidas se dividen en enraizadas en el suelo del fondo y suspendidas en la columna de agua. De plantas superiores los primeros incluyen el telorez - Stratiotes aloides, el escudo de agua - Subularia aquatika. Este grupo también incluye algas adheridas al suelo. Las plantas suspendidas en la columna de agua incluyen Ceratophyllum demersum, pénfigo común, Utrikularia vulgaris y numerosas especies de algas planctónicas.

Las plantas con hojas flotantes utilizan en parte agua, en parte aire. De estos, los nenúfares del género Nymphaea, las cápsulas de huevo del género Nuphar, las algas, las nueces de agua - Trapa natans echan raíces en el suelo.

Muchas especies, además de las hojas que flotan en la superficie del agua, también las tienen bajo el agua. Flotar en la superficie del agua, sin enraizamiento, lenteja de agua, vodokras.

Un grupo de helófitos o anfibios, plantas anfibias, se encuentra muy cerca de las plantas acuáticas reales y generalmente se considera junto con ellas. Estos son tipos de hábitats costeros y costeros con humedad excesiva o variable. Pueden crecer tanto en el aire como parcialmente sumergidos en agua, y pueden soportar inundaciones temporales completas. Como en la naturaleza no existe un límite nítido entre los hábitats acuático y terrestre para las plantas, el grupo de helófitos está conectado por transiciones imperceptibles, por un lado, con verdaderos hidrófitos, por otro lado, con higrófitos e higromesófitos terrestres. Ejemplos de helófitos - plantas de la franja costera de embalses de agua dulce y ríos: punta de flecha - Sagittaria sagittifolia, curruca capirotada - Sparganium ramosum.

CAPÍTULOII. Adaptaciones anatómicas y morfológicas de las plantas al régimen hídrico.

Las plantas confinadas a hábitats con diferentes condiciones de humedad han desarrollado adaptaciones apropiadas al régimen hídrico.

Rasgos estructurales característicos higrofitos - láminas foliares delgadas y delicadas con una pequeña cantidad de estomas, que no tienen una cutícula gruesa, composición suelta de tejidos foliares con grandes espacios intercelulares, desarrollo deficiente de tejido conductor de agua, raíces delgadas y ligeramente ramificadas.

Para xerófitas varias adaptaciones estructurales a las condiciones de falta de humedad son de gran importancia.

Los sistemas de raíces suelen estar bien desarrollados, lo que ayuda a las plantas a aumentar la absorción de humedad del suelo. Por peso total sistemas de raíces los xerófitos a menudo exceden las partes aéreas, a veces de manera bastante significativa. Entonces, en muchas especies herbáceas y arbustivas de los desiertos de Asia Central, la masa subterránea es 9-10 veces mayor que la de la superficie, y en los kesrophytes de los desiertos fríos de alta montaña de Pamir, 300-400 veces. Los sistemas de raíces de las xerófitas son a menudo del tipo extensivo, es decir, las plantas tienen raíces largas que se extienden en un gran volumen de suelo, pero relativamente poco ramificadas. La penetración de tales raíces a gran profundidad permite que las xerófitas utilicen la humedad de los horizontes profundos del suelo y, en algunos casos, las aguas subterráneas.

Otras especies tienen sistemas de raíces de tipo intensivo: cubren una cantidad relativamente pequeña de suelo, pero debido a la ramificación muy densa aprovechan al máximo la humedad del suelo. Las raíces de varias especies xerófilas tienen adaptaciones especiales para almacenar humedad. Los órganos sobre el suelo de los xerófitos también se distinguen por características peculiares (las llamadas características xeromórficas), que llevan la huella de condiciones difíciles de suministro de agua. Tienen un sistema de abastecimiento de agua muy desarrollado, lo que se ve claramente en la densidad de la red de venas de las hojas que llevan el agua a los tejidos. Este rasgo facilita que las xerófitas repongan sus reservas de humedad utilizadas para la transpiración.

1. Reducción general de la superficie transpirante. Muchos xerófitos tienen láminas foliares pequeñas, estrechas y fuertemente reducidas. En hábitats desérticos especialmente áridos, las hojas de algunos árboles y arbustos se reducen a escamas apenas perceptibles. En estas especies, la fotosíntesis la realizan las ramas verdes.

2. Disminución del área foliar durante los períodos más cálidos y secos de la temporada de crecimiento. Para muchos arbustos de Asia Central, África del Norte y otros desiertos, así como para algunos tipos de subtrópicos secos del Mediterráneo, la deformidad estacional de las hojas es característica: a principios de la primavera, con un régimen hídrico todavía favorable, se forman hojas relativamente grandes, que en verano, con la llegada del calor y la sequía, son sustituidas por pequeñas hojas de estructuras más xeromorfas y con menor índice de transpiración.

3. Protección de las hojas de grandes pérdidas de humedad por transpiración. Se logra debido al desarrollo de poderosos tejidos tegumentarios: epidermis de paredes gruesas, a veces de varias capas, que a menudo tiene varios crecimientos y pelos que forman una densa pubescencia de "fieltro" de la superficie de la hoja. En otras especies, la superficie está cubierta con una capa impermeable de cutícula gruesa o capa cerosa. El desarrollo de cubiertas protectoras en las hojas es la razón por la que la hierba de la estepa tiene tonos apagados y grisáceos, que difieren mucho del verde brillante de los prados.

Los estomas en las xerófitas generalmente están protegidos contra la pérdida excesiva de humedad, por ejemplo, están ubicados en huecos especiales en el tejido de la hoja, a veces equipados con pelos y otros dispositivos de protección adicionales. En el pasto pluma y otras gramíneas esteparias, existe un mecanismo interesante para proteger los estomas durante las horas más calurosas y secas del día: con grandes pérdidas de agua, las células acuíferas grandes de paredes delgadas de la epidermis pierden turgencia y la hoja se enrolla en un tubo; por lo que los estomas están aislados del aire seco circundante dentro de una cavidad cerrada, donde, debido a la transpiración, se crea una mayor humedad. En clima húmedo, las células epidérmicas restauran la turgencia y la lámina de la hoja se despliega nuevamente.

4. Desarrollo mejorado del tejido mecánico.

Las células de los tejidos de las hojas en los xerófitos son de tamaño pequeño y están muy densamente empaquetadas, es decir, con un pequeño desarrollo de espacios intercelulares, por lo que la superficie interna de evaporación de la hoja se reduce considerablemente. Dado que las xerófitas suelen vivir en hábitats abiertos y bien iluminados, muchas características de la estructura de la hoja xeromórfica también son características de la estructura ligera. Entonces, en muchas especies, las hojas a veces tienen un poderoso parénquima en empalizada de varias filas, a menudo ubicado en ambos lados.

Características morfológicas y anatómicas básicas mesófitos - promedio entre las características de las higrofitas y las xerófitas. Los mesófitos tienen sistemas de raíces moderadamente desarrollados de tipos extensivos e intensivos, con todas las transiciones entre ellos. La hoja se caracteriza por la diferenciación tisular en un parénquima en empalizada más o menos denso y un parénquima esponjoso laxo con un sistema de espacios intercelulares. La red de venas es relativamente delgada. Los tejidos tegumentarios pueden tener características xeromórficas separadas, pero no tan pronunciadas como en los xerófitos.

Los psicrofitos tienen una estructura foliar xeromórfica pronunciada. Así, las gramíneas psicrófilas son de hojas angostas, tienen tejidos conductivos y mecánicos bien desarrollados; algunos de ellos son capaces de doblar la lámina de la hoja en un tubo, asemejándose a las xerófitas esteparias. Los arbustos de hoja perenne tienen hojas coriáceas densas, a veces con una cutícula muy poderosa, parénquima denso en empalizada. La parte inferior, que contiene los estomas, a menudo es pubescente o está cubierta con una capa cerosa. Al mismo tiempo, algunas características higromórficas también son claramente visibles en la estructura de la hoja, principalmente el gran tamaño de las células y el desarrollo de grandes espacios intercelulares en el tejido esponjoso.

Características anatómicas y morfológicas hidrófitos distinguirlos significativamente de las plantas terrestres. Se nota la reducción de los tejidos mecánicos. El sistema conductor está igualmente fuertemente reducido. Si en tierra mesofitos la longitud de las venas por 1 sq.cm. la hoja es de unos 100 mm o más, y en xerófitas llega a 300, luego en acuáticas y plantas costeras es varias veces más pequeño. He aquí algunos ejemplos (según Gessner F., 1959):

En algunas plantas sumergidas que no están adheridas al suelo, las raíces se reducen por completo, mientras que otras raíces se conservan, pero las partes de plantas flotantes por separado pueden prescindir de ellas. Las raíces de los hidrófitos fortalecedores están ligeramente ramificadas, sin pelos radiculares. Al mismo tiempo, varias especies tienen rizomas gruesos y fuertes, que desempeñan el papel de ancla, almacenamiento de sustancias de reserva y órgano de propagación vegetativa.

Las hojas de los hidrófitos sumergidos son muy delgadas y delicadas, tienen una estructura mesófila simplificada sin diferenciación apreciable en empalizada y parénquima esponjoso. Hojas sumergidas sin estomas. En algunos lugares hay grupos de células epidérmicas con paredes adelgazadas. Se cree que juegan un papel importante en la absorción de agua y sales minerales disueltas.

En plantas parcialmente sumergidas en agua, la heterofilia está bien expresada: la diferencia en la estructura de las hojas superficiales y submarinas en el mismo individuo. Los primeros tienen características comunes a las hojas de las plantas terrestres, los segundos tienen láminas foliares muy delgadas o diseccionadas. Se observó heterofilia en el ranúnculo de agua: Ranunculus diversifolius, nenúfares y cápsulas de huevo, punta de flecha y otras especies. Un ejemplo interesante es el malvavisco, en cuyo tallo se pueden ver varias formas de hojas, que representan todas las transiciones de lo típicamente terrestre a lo acuático.

CapítuloIII Adaptaciones fisiológicas de plantas confinadas a hábitats de diferente contenido de humedad.

Junto con las características morfológicas, las plantas confinadas en lugares con diferentes condiciones de humedad desarrollaron características fisiológicas.

Capacidad higrofitos a la regulación del régimen hídrico es limitada: los estomas están en su mayoría bien abiertos, por lo que la transpiración difiere poco de la evaporación física. Debido al flujo de agua sin obstáculos y la ausencia de dispositivos de protección, la intensidad de la transpiración es muy alta: en higrofitas ligeras, durante el día, las hojas pueden perder una cantidad de agua por hora, 4-5 veces la masa de la hoja. El alto contenido de agua de los tejidos higrofitos se mantiene principalmente debido a la constante entrada de humedad del medio ambiente.

Otros rasgos fisiológicos característicos de las higrofitas, debido a la fácil disponibilidad de humedad, son la baja presión osmótica de la savia celular, una insignificante capacidad de retención de agua, lo que conduce a una rápida pérdida de las reservas de agua. Pequeñas cantidades de déficit hídrico subletal son especialmente indicativas de higrofitas: por ejemplo, para oxalis y minica, una pérdida del 15% -20% del suministro de agua ya es irreversible y conduce a la muerte. En algunos casos, en plantas de hábitats muy húmedos, se hace necesario eliminar el exceso de humedad. Por lo general, esto sucede cuando el suelo se calienta bien y las raíces absorben agua activamente y no hay transpiración (por ejemplo, en la mañana o durante la niebla, cuando la humedad del aire es del 100%). El exceso de humedad se elimina por gutación: la liberación de agua a través de células excretoras especiales ubicadas a lo largo del borde o en el borde de la hoja.

xerófitas tienen una serie de adaptaciones fisiológicas diversas que les permiten soportar con éxito la falta de humedad.

En las xerófitas, la presión osmótica de la savia celular generalmente aumenta, lo que hace posible absorber agua incluso con altas fuerzas de eliminación de agua del suelo, es decir, utilizar no solo la humedad del suelo fácilmente accesible, sino también la difícil de alcanzar. . Se mide en miles de kPa, y algunos arbustos del desierto han registrado cifras que alcanzan los 10.000-30.000 kPa.

Durante mucho tiempo, se ha prestado mucha atención al problema del consumo de agua por parte de los xerófitos para la transpiración. Parecería que numerosos dispositivos anatómicos que protegen de manera confiable las partes bajas de los xerófitos de una fuerte evaporación deberían contribuir a una disminución significativa de la transpiración. Sin embargo, resultó que en realidad este no es el caso. Con un suministro de agua suficiente, la mayoría de las xerófitas tienen una transpiración bastante alta, pero cuando se presentan condiciones secas, la reducen considerablemente. En este caso, juegan un papel el cierre de los estomas y la fuerte deshidratación de la hoja durante el inicio del marchitamiento. Sin duda, las adaptaciones anatómicas y morfológicas tienen cierta importancia, pero el papel principal en la resistencia a la sequía de los xerófitos se asigna actualmente a los mecanismos fisiológicos.

Entre estos mecanismos se encuentra la alta capacidad de retención de agua de los tejidos y células, debido a una serie de características fisiológicas y bioquímicas.

De gran importancia para la supervivencia de los xerófitos con una fuerte falta de humedad es su capacidad para tolerar la deshidratación profunda de los tejidos sin pérdida de viabilidad y la capacidad para restaurar el contenido normal de agua en la planta cuando se reanudan las condiciones favorables. Los xerófitos pueden perder hasta el 75% del suministro total de agua y, sin embargo, permanecer vivos. Un buen ejemplo en este sentido, sirven las plantas del desierto, que en verano se secan hasta un estado cercano al secado al aire, y caen en una animación suspendida, pero después de las lluvias reanudan el crecimiento y el desarrollo.

Otro sistema de adaptaciones que asegura la supervivencia de las xerófitas en condiciones áridas es el desarrollo de ritmos estacionales que permiten a las plantas aprovechar al máximo periodos favorables año y reducir drásticamente la actividad vital durante una sequía. Así, en zonas de clima mediterráneo con un período seco estival pronunciado, muchas especies xerófilas tienen un ritmo de desarrollo estacional de “vagabundeo”: la vegetación primaveral es sustituida por la latencia estival, durante la cual las plantas pierden sus hojas y reducen la intensidad de la actividad fisiológica. procesos; durante las lluvias de otoño, la vegetación se reanuda y luego sigue la inactividad invernal. Un fenómeno similar también se observa en plantas de estepas secas a mediados y finales de verano: pérdida de parte de la superficie foliar, suspensión del desarrollo, deshidratación severa de tejidos, etc. Este estado, llamado semi-reposo, dura hasta las lluvias de otoño, después de lo cual las xerófitas esteparias comienzan a desarrollar hojas.

Las adaptaciones fisiológicas de las suculentas son tan peculiares que deben considerarse por separado.

La principal forma de superar las condiciones secas en suculentas es acumular grandes reservas de agua en los tejidos y utilizarla de manera extremadamente económica. En un clima cálido y seco, todo el suministro de agua podría agotarse rápidamente, pero las plantas tienen adaptaciones protectoras destinadas a reducir la transpiración. Uno de ellos es una forma peculiar de las partes aéreas de las suculentas. Además de esto, en muchas suculentas la superficie está protegida por una capa cerosa de pubescencia, aunque hay suculentas con una epidermis delgada y desprotegida. Los estomas son muy pocos, a menudo inmersos en el tejido de la hoja o del tallo. Durante el día, los estomas suelen estar cerrados y la pérdida de agua se produce principalmente a través de los tejidos tegumentarios.

La transpiración en suculentas es extremadamente baja. Es difícil atraparlo en un período corto y es necesario determinar el consumo de agua no por una hora, sino por un día o una semana. La capacidad de retención de agua de los tejidos suculentos es muy superior a la de otras plantas de grupos ecológicos, debido al contenido de sustancias hidrófilas en las células. Por lo tanto, incluso sin acceso a la humedad, las suculentas consumen su suministro de agua muy lentamente y permanecen viables durante mucho tiempo incluso en un herbario.

Las restricciones causadas por las peculiaridades del régimen hídrico de las suculentas crean otras dificultades para la vida de estas plantas en condiciones áridas. La transpiración débil minimiza la posibilidad de termorregulación, que es la razón del fuerte calentamiento de los órganos aéreos masivos de las suculentas. También se crean dificultades para la fotosíntesis, ya que los estomas suelen estar cerrados durante el día y abiertos durante la noche, por lo que el acceso de dióxido de carbono y luz no coincide en el tiempo. Por lo tanto, las suculentas han desarrollado una forma especial de fotosíntesis, en la que los productos respiratorios se utilizan parcialmente como fuente de dióxido de carbono. En otras palabras, bajo condiciones extremas, las plantas utilizan parcialmente el principio de un sistema cerrado con el reciclaje de desechos metabólicos.

Debido a todas estas limitaciones, la intensidad de la fotosíntesis en las suculentas es baja, el crecimiento y la acumulación de masa son muy lentos, por lo que no tienen una alta productividad biológica y no forman comunidades vegetales cercanas.

Indicadores fisiológicos del régimen hídrico mesófitos confirman su posición intermedia: se caracterizan por valores moderados de presión osmótica, contenido de agua en hojas y déficit hídrico limitante. En cuanto a la transpiración, su valor depende en gran medida de las condiciones de iluminación y otros elementos del microclima.

La misma especie mesófila, al caer en diferentes condiciones de suministro de agua, exhibe cierta plasticidad, adquiriendo más características xeromórficas en condiciones secas y más características higromórficas en condiciones húmedas.

La plasticidad foliar se manifiesta no solo en diferentes hábitats, sino incluso en un mismo individuo. Por ejemplo, en los árboles en el borde del bosque, las hojas del lado que da al bosque son más mesófilas y sombreadas en comparación con las hojas algo xeromórficas en el exterior del árbol (ver la tabla a continuación). Las hojas de diferentes niveles de altitud de las mismas plantas se encuentran en diferentes condiciones de suministro de agua, ya que el flujo de agua hacia las partes superiores está asociado con la superación de una gran resistencia. Además, las hojas superiores de los árboles suelen estar en un microclima diferente.

La diferencia en los parámetros anatómicos y fisiológicos de las hojas en diferentes lados de la copa de un árbol que crece al borde de un bosque.

I - lado que da al bosque,II - lado que da al claro

El ambiente acuático es significativamente diferente del aire, por lo que plantas acuáticas hay una serie de peculiares rasgos adaptativos fisiológicos. La intensidad de la luz en el agua se debilita mucho, ya que parte de la radiación incidente se refleja desde la superficie del agua, mientras que la otra parte es absorbida por su espesor. Debido al debilitamiento de la luz, la fotosíntesis en las plantas sumergidas disminuye considerablemente al aumentar la profundidad. Se cree que la supervivencia del fitoplancton de aguas profundas en áreas donde la iluminación está por debajo del punto de compensación se ve facilitada por sus movimientos verticales periódicos hacia las zonas superiores, donde hay una intensa fotosíntesis y reposición de materia orgánica.

En el agua, además de la falta de luz, las plantas también pueden experimentar otra dificultad esencial para la fotosíntesis: la falta de CO 2 disponible. El dióxido de carbono ingresa al agua como resultado de la disolución del CO 2 contenido en el aire, la respiración de los organismos acuáticos, la descomposición de los residuos orgánicos y la liberación de carbonatos. Con la fotosíntesis intensiva de las plantas, hay un mayor consumo de CO 2 y, por lo tanto, su deficiencia se produce fácilmente.
Los hidrófitos responden a un aumento del contenido de CO 2 en el agua mediante un notable aumento de la fotosíntesis.

Las plantas sumergidas no tienen transpiración, lo que significa que no hay un “motor superior” que mantenga el flujo de agua en la planta. Sin embargo, esta corriente, que aporta nutrientes a los tejidos, existe, además, con una clara periodicidad diaria: más durante el día, ausente por la noche. Un papel activo en su mantenimiento pertenece a la presión de la raíz y la actividad de células especiales que liberan agua: estomas de agua.

Las hojas que flotan o sobresalen del agua suelen tener una fuerte transpiración, aunque se encuentran en una capa de aire que linda directamente con el agua y tiene mucha humedad. Los estomas están bien abiertos y se cierran completamente solo por la noche.

La transpiración es igual de grande en las plantas costeras, y en ellas una cantidad importante de agua es consumida no solo por las hojas, sino también por los tallos.

La presión osmótica de las plantas acuáticas y costeras es muy baja, ya que no tienen que vencer el poder de retención de agua del suelo al absorber agua.

Ejemplos de presión osmótica (en kPa) en plantas acuáticas y helófitas (según Gessner F., 1959)

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Grupos ambientales plantas en relación con la humedad y su adaptación al régimen hídrico. Las plantas terrestres superiores que llevan un estilo de vida adjunto, en mayor medida que los animales, dependen de la disponibilidad de sustrato y aire con humedad.

Grupos ecológicos de plantas en relación con la temperatura

En las adaptaciones protectoras de las plantas a las altas temperaturas se utilizan diferentes formas de adaptación.
... opresión (dificultad en la absorción de agua, trastornos del régimen hídrico, etc.), que puede ser causada por la "sequedad fisiológica" de los suelos fríos.

Los factores ambientales que afectan a las plantas se dividen en abióticos y bióticos. En relación con estos dos grupos de factores, las plantas desarrollaron en el proceso de evolución métodos peculiares de protección o adaptación a su experiencia.

Así, en relación a los factores abióticos, se distinguen tres formas principales de adaptación de las plantas:

• mecanismos para evitar efectos adversos(transición a un estado de reposo: la formación de brotes, semillas, organos vegetativos),
• elementos estructurales especiales(varias modificaciones de hojas, tallos de flores, etc.),
• mecanismos fisiológicos(C 4 -ruta de la fotosíntesis, CAM-fotosíntesis, aumento de la viscosidad del citoplasma).

En relación a los factores bióticos, las plantas también distinguen varias formas de adaptación (defensa natural):

• adaptaciones morfológicas,
• el mecanismo de la inmunidad no específica, es decir, dispositivos bioquímicos (fitoncidas, fitoalexinas, alcaloides),
• el mecanismo de inmunidad específica (la producción de anticuerpos especializados contra patógenos).

Adaptación de las plantas al factor temperatura.

Tanto las temperaturas bajas como las altas tienen un efecto significativo en las plantas.

En relación a las bajas temperaturas, existen:

• resistencia al frío, es decir. la capacidad de la planta para tolerar bajas temperaturas positivas, mientras que las plantas no sufren cambios en el aparato enzimático, ya que las propias enzimas, aparentemente, tienen características estructurales que les permiten mantener la estructura espacial y la actividad biológica en condiciones de baja temperatura,
• resistencia a las heladas, es decir. la capacidad de las plantas para tolerar el enfriamiento por debajo de 0 o C,
• resistencia al invierno, es decir. resistencia compleja de las plantas contra los factores invernales adversos (heladas que alternan con deshielos, capa de hielo, nevadas, etc.).

Cuando las plantas sobreviven a las condiciones invernales, los daños típicos de las plantas y los métodos para prevenirlos son de particular importancia:

• bulto,
• decadencia,
• remojo,
• vitrificación.

abultado- esta es la muerte de los cultivos de invierno, que ocurre debido al hecho de que se forma una capa de hielo en el suelo, levantando la capa superior del suelo junto con las plantas, lo que conduce a la ruptura del sistema de raíces. Una capa de hielo se forma cuando el agua derretida, que ha tenido tiempo de filtrarse en el suelo, se congela con la aparición de las heladas.

decadencia- esta es la muerte de las plantas bajo una capa de nieve profunda en inviernos suaves. El motivo de la descomposición es el consumo de sustancias almacenadas desde el otoño para la respiración sin su reposición fotosintética. La resistencia a la humectación está determinada por la alta acumulación de carbohidratos y el bajo nivel de respiración en invierno.

empapándose- esta es la muerte de las plantas que ocurre principalmente en la primavera o durante los deshielos prolongados, cuando se acumula agua de deshielo en la superficie del suelo, que no ha sido absorbida por el suelo congelado. La causa de la muerte es la falta de oxígeno. Cuando esta agua derretida se congela, se forma una costra de hielo, que puede apretar y rasgar las plantas de cultivos de invierno congeladas en ella.

vitrificación- esta es la transición del agua libre en las células vegetales a un estado vítreo cuando enfriamiento abrupto de las plantas por debajo de 20 grados escarcha. El tejido vegetal congelado en forma de masa vítrea amorfa conserva su viabilidad durante mucho tiempo. Las condiciones de descongelación de las plantas vitrificadas determinan la posibilidad de restauración de la viabilidad:

• con calentamiento lento, los tejidos se restauran,
• con un calentamiento rápido, la muerte celular ocurre debido al hecho de que el agua que ingresa en grandes cantidades al protoplasto no tiene tiempo de pasar a un estado unido a proteínas y daña las estructuras del núcleo y el citoplasma.

Las plantas u órganos de plantas que se encuentran en un estado de latencia profunda toleran temperaturas muy bajas, por ejemplo, en condiciones experimentales, fue posible mantener la viabilidad de los esquejes de grosella después de congelarlos a -253 ° C.

yo Tumanov en los años 60 del siglo pasado justificó la teoría del endurecimiento de las plantas, según la cual, durante el endurecimiento en los tejidos vegetales, los procesos fisiológicos ocurren con las células en el siguiente orden:

• en la primera fase de endurecimiento, los azúcares se acumulan, la presión osmótica disminuye bajo la influencia de bajas temperaturas positivas, el crecimiento de las plantas se detiene,
• en la segunda fase de endurecimiento a temperaturas negativas de 0 a -1 o C, es decir a temperaturas que aún no causan daño irreversible a las células, hay una pérdida parcial de agua por parte de las células y aumenta la cantidad de agua unida a coloides.

El endurecimiento de las plantas se ve facilitado por la acumulación de inhibidores del crecimiento, y el proceso de endurecimiento se debilita por un aumento en la concentración de giberelinas.

La manifestación de la resistencia a las heladas de las plantas está influenciada por el fotoperíodo en estas condiciones climáticas, por ejemplo, un día largo contribuye a la acumulación de estimulantes del crecimiento y un día corto, inhibidores del crecimiento.

La resistencia a las heladas en los cultivos es diferente.

EN práctica la agricultura utiliza los siguientes métodos aumentar la resistencia al frío plantas:

• endurecimiento semillas hinchadas durante 5-10 días alternativamente con temperaturas superiores e inferiores a 0 ° C,
• remojo semillas de cultivos amantes del calor (maíz) en solución alumbre de potasio,
• remojar semillas en disoluciones oligoelementos, nitrato de amonio,
• endurecimiento de plántulas en invernaderos e invernaderos con bajas temperaturas positivas (marcos abiertos, levantando "delantales" en invernaderos de película durante el día).

Aumentar resistencia a las heladas cuando cultivan cultivos de frutas del sur en las regiones del norte, logran por acortamiento artificial del día, al mismo tiempo, la temporada de crecimiento se acorta y se crean las condiciones para la maduración de la madera, la salida completa de los riñones a un estado latente y, en consecuencia, se asegura una hibernación exitosa.

De gran importancia es la resistencia al frío y las heladas en los cultivos de invierno. El nudo de macollamiento de los cultivos de invierno es el único órgano capaz de formar nuevas raíces y brotes por encima del suelo, por lo que su profundidad es de particular importancia. En las variedades resistentes al invierno, este valor es 1,5-2 veces mayor que en las variedades no resistentes al invierno. Con un aumento en la profundidad de colocación de semillas durante la siembra, también aumenta la profundidad del nodo de macollamiento.

De este modo puede ser controlado proceso de hibernación, regulando tiempo, métodos de siembra, profundidad de siembra, tasas de siembra, activamente aplicar desgarrador de primavera, estimulando la capacidad de regenerar el nudo de macollamiento de los cereales, recogiendo variedades, la mejor manera adaptado a las condiciones climáticas dadas.

En relación a las altas temperaturas, existen:

• resistencia al calor- la capacidad de las plantas para tolerar el sobrecalentamiento de 40 a 65 ° C. En caso de daño a las plantas altas temperaturas sin cambiar el nivel de humedad en los tejidos, el complejo de proteínas y lípidos de las membranas se destruye, las células pierden sus propiedades osmóticas, se produce la deshidratación de los tejidos y se destruyen las estructuras coloidales del citoplasma.
• tolerancia a la sequía- la capacidad de las plantas para tolerar la sequía atmosférica y del suelo.

sequías se dividen en los siguientes tipos dependiendo del momento de ocurrencia:

• sequía de primavera caracterizada por temperaturas relativamente bajas, bajas humedad relativa aire y fuertes vientos secos,
• sequía de verano caracterizado por altas temperaturas, baja humedad y mayor volatilidad,
• sequía de otoño caracterizado por altas temperaturas, baja humedad del aire y fuerte secado del suelo.

Según las características del curso de la sequía, se dividen en dos tipos:

1. sequía del suelo- caracterizado por el secado gradual del suelo y las plantas son hasta cierto punto capaces de adaptarse temporalmente a él. Con este tipo de sequía las hojas inferiores se marchitan primero. Pero con un período suficientemente largo de duración de la sequía del suelo al final del verano y el otoño, es mucho más peligroso que una sequía atmosférica a corto plazo.

Muchas plantas esteparias extraen agua de un sistema radicular que se adentra profundamente en el suelo: 1 - raíz de falcaria; 2 - raíz de salvia; 3 - raiz de veronica grey

sequía atmosférica- caracterizado por una fuerte disminución de la humedad relativa del aire (hasta 10-20%), como resultado de lo cual el sistema de raíces no tiene tiempo para suministrar agua a las hojas con una transpiración mucho mayor. Hay una deshidratación rápida de las hojas superiores, órganos reproductivos. La sequía atmosférica se caracteriza por fenómenos como "fusión" y "captura". El fusible es el daño a las hojas y otros órganos de la superficie bajo la influencia del sobrecalentamiento y la alta sequedad del aire. Con un fuerte grado de puesta del sol las hojas se secan y quedan verdes , con la mecha habitual, la clorofila se desintegra y las hojas se vuelven marrones. La captura es el daño al pan por vientos secos en la etapa de madurez lechosa o de cera lechosa (finales de junio - principios de julio). Debido al sobrecalentamiento y al fuerte déficit de agua, los granos se secan, las proteínas se coagulan y se perturba la salida de sustancias plásticas de las hojas y la paja. el grano es débil con baja germinación. Por lo tanto, se utilizan variedades de maduración temprana en la zona de vientos secos y se toman medidas agroforestales para reducir la intensidad de los vientos secos.

Las plantas se adaptan a todo tipo de exposición al factor temperatura utilizando todo tipo de adaptaciones (morfológicas - para reducir la transpiración, fisiológicas - para cambiar la viscosidad del citoplasma, transición a un estado latente).

La resistencia de las plantas a la sequía o a temperaturas elevadas se determina por varios métodos como laboratorio(en experimentos especiales usando tejidos y órganos individuales), y laboratorio de campo(en experimentos especiales en recipientes vegetativos con régimen de riego controlado). En el campo, la resistencia a la sequía y al calor de las plantas y la necesidad de riego se determinan utilizando varios instrumentos:

"turgomer" (principio de funcionamiento: medir el grosor de las hojas cuando se exponen a altas temperaturas),

ESTLP-1a (un dispositivo para determinar la resistencia eléctrica de los tejidos de las hojas) (el principio de funcionamiento es la medición de la resistencia eléctrica de los tejidos de las hojas, que tiene una estrecha relación negativa con el contenido de agua en las hojas y una relación positiva con el capacidad de retención de agua de las hojas).

En relación al factor temperatura y régimen hídrico, todas las plantas se dividen en los siguientes tipos ecológicos:

1. Xerófitos ( adaptados a la sequía atmosférica) y se dividen en subtipos:

suculentas (resistentes al sobrecalentamiento, contienen una gran cantidad de agua y la consumen lentamente: cactus, aloe, cultivo de piedra),

euxerófitas (toleran bien la sequía debido a adaptaciones morfológicas y fisiológicas - espina de camello, ajenjo),

hemixerófitos (semi-xerófitos) (tolerar la deshidratación y el sobrecalentamiento debido al sistema de raíces profundas - salvia),

stipaxerofitas (toleran el sobrecalentamiento, pero toleran mal la sequía del suelo - hierba pluma y otras hierbas esteparias),

poikiloxerofitas (dejan condiciones desfavorables - tulipanes esteparios, líquenes),

2. Higrofitas- plantas acuáticas - no toleran la sequía y las altas temperaturas,

3. Mesofitos- crecer en condiciones de suficiente suministro de agua - la gran mayoría de las plantas cultivadas.

Causas del alojamiento y medidas para combatirlo.

Bajo la influencia de una humedad excesiva, así como en presencia de viento, en los mesófitos con una masa vegetativa suficientemente grande, se observa un fenómeno alojamiento. Este fenómeno trae grandes inconvenientes cuando se cultivan plantas usando tecnologías industriales procesamiento de plantas y su cosecha, se observan pérdidas especialmente grandes durante el alojamiento de cultivos de cereales. Este fenómeno se debe a que con el exceso de humedad se nota un rápido crecimiento de la planta, los entrenudos crecen, se estiran y se retrasa la formación de estructuras esqueléticas (síntesis de celulosa, lignina incluida en las paredes celulares), por lo que la fuerza de la el tallo disminuye.

Para eliminar este fenómeno, se deben seguir los siguientes pasos: preventivo medidas:

• evitar el engrosamiento de los cultivos,
• evitando una sobredosis de fertilizantes nitrogenados,
• evitando el exceso de humedad durante el riego artificial.

Con tendencia al acame para cultivos altos, se recomienda utilizar retardantes, aquellos. sustancias que ralentizan el crecimiento de las plantas, por ejemplo, cloruro de clorocolina.

4. Adaptación de las plantas al nivel de acidez del suelo.

De gran importancia es el nivel de pH del suelo, que determina tanto la resistencia de las plantas en general como la inmunidad a ciertos patógenos y plagas. El nivel de acidez del suelo determina la movilidad de los nutrientes, su disponibilidad para las plantas. Cultivos como sandía, berenjena, trigo sarraceno, fresas, patatas, grosellas, lino, frambuesas, chirivías, perejil, arroz, grosellas, tabaco, manzanos, el nivel óptimo de acidez es pH = 5,5-6,5, y uvas, guisantes, champiñones, repollo, maíz, limón, cebolla, alfalfa, zanahoria, pepino, pimiento, girasol, trigo, rábano, lechuga, remolacha, apio, ciruela, tomate, frijol, cebada prefieren suelos más alcalinos, donde el nivel de pH es 6, 0-7.5 .

Nivel de acidez el suelo afecta la acumulación y conversión en una forma disponible en el suelo metales pesados. Como se señaló en la conferencia científica y práctica internacional "Minas retardadas", celebrada en Moscú en 1992, a fines de los años 80, un fuerte aumento en la concentración de metales pesados ​​​​y otras sustancias tóxicas en los productos agrícolas, así como en las aguas subterráneas, se registró, en los ríos, mientras que no se observaron indicadores objetivos de este en forma de emisiones de las empresas, los accidentes. Resultó que este aumento en la concentración de metales pesados ​​es consecuencia de la entrada a largo plazo en el medio ambiente de pequeñas cantidades de estas sustancias que se acumulan en el suelo o sedimento. Cuando la acidez del suelo aumenta, el suelo deja de retener estos contaminantes. Instalado, por ejemplo, que cuando el pH del suelo desciende de 6,0 a 5,5 se produce una peligrosa liberación de cadmio, que puede acumularse durante muchos años, ya que se incluye en la composición de los fertilizantes minerales en forma de impureza insignificante.