Разнообразие растений

Во флоре Кавказа насчитывается около 6000 видов цветковых растений, а на такой же площади равнины в Европе — около 2000. Чем Вы можете объяснить это различие?

Среди многих причин богатства растительного покрова Кавказа можно выделить три основные:
а) Большое разнообразие экологических условий. В горах изменение климата от субтропического до сходного с арктическим происходит на расстоянии 20–30 км (2–3 км по высоте), тогда как на равнине — 3–4 тыс. км. А ведь каждому климату сопутствует и определенный комплекс видов растений: от теплолюбивых каштанов и хурмы до крохотных примул и ясколок, живущих у самого снега.
б) Наличие в горах, в том числе и на Кавказе, особых типов местообитаний, которые не могут длительно существовать на равнинах. Речь идет о скалах, являющихся выходом разнообразных твердых пород, как известковых, так и силикатных. Скалы — прибежище массы эндемичных видов, которые в других районах нигде больше не встречаются. Группа скальных видов (петрофилов) — одна из наиболее многочисленных во флоре Кавказа.
в) Длительность развития флоры Кавказа. С тех пор как в мезозое возник Кавказский остров, на нем непрерывно развивалась флора. Многие группы на территории Кавказа эволюционировали десятки миллионов лет. В то же время на большей части европейской равнины флора была полностью уничтожена или катастрофически обеднена во время оледенения. Новая флора на территории европейской части России возникла всего несколько десятков тысяч лет назад.
г) Еще одна важная причина — наличие на Кавказе многочисленных изолированных горных ущелий. Небольшие изолированные популяции одного вида растений с течением времени могут превращаться в самостоятельные виды.

Минеральное питание растений

Какие растения и как в природных условиях получают минеральное питание не из почвы?

Минеральное питание не из почвы получают следующие группы растений:
а) мхи и лишайники получают элементы минерального питания главным образом с атмосферными осадками, пылью, в меньших количествах — из субстрата, на котором они произрастают (скалы, кора деревьев и т. п.);
б) эпифиты — с осадками из разлагающихся органических остатков, скапливающихся в трещинах коры деревьев, развилках ветвей и т. п.;
в) многие бобовые и другие растения (например, ольха), имеющие симбиоз с азотфиксирующими бактериями или актиномицетами, получают соединения азота главным образом не из почвы;
г) паразиты и полупаразиты получают элементы минерального питания из растений-хозяев;
д) насекомоядные растения — из своих жертв;
е) водные растения поглощают элементы минерального питания из окружающей водной толщи.

Выделение у растений

Удаление многих ненужных организму веществ у животных осуществляется через выделительную систему. А как и что выделяют растения?

Растения, как и все живые организмы, обладают таким важнейшим свойством, как обмен веществ. К сожалению, еще широко распространен взгляд на растения как на поглотителей элементов минерального питания, в которые «что попало, то пропало». На самом деле растения активно и пассивно выделяют большое количество органических и минеральных веществ, в частности:
а) листья выделяют кислород, углекислый газ, транспирационную воду, летучие метаболиты (например, эфирные масла), ряд минеральных веществ;
б) дождевые воды, стекающие по листьям и стволам, вымывают из листьев значительное количество органических и минеральных веществ;
в) корни растений выделяют значительное количество продуктов фотосинтеза, которые используются микрофлорой ризосферы и симбиотическими организмами (микоризные грибы, азотфиксирующие бактерии и актиномицеты); корневые выделения содержат сахара, органические кислоты и ряд минеральных соединений;
г) перед отмиранием отдельных органов растений (например, листьев перед листопадом) из них происходит реутилизация («откачка») необходимых растению веществ (чаще всего соединений азота и фосфора) и накопление в отмирающих органах многих балластных веществ;
д) некоторые растения засоленных почв (тамариски, кермеки) способны выделять избыток солей в виде солевого раствора через особые «железки» на листьях;
е) как защитную реакцию растений можно рассматривать выделение смол, млечного сока и других веществ и ответ на травмирование их организмов;
ж) наконец, многие растения выделяют нектар благодаря имеющимся у них специальным «железкам» — нектарникам.

Растения бедных почв

Какие приспособления имеются у растений, произрастающих на бедных элементами минерального питания почвах?

Растения бедных почв обладают способностью как получать элементы минерального питания при их недостатке, так и экономно использовать их. Для этих растений характерны следующие черты:
а) низкая поглощающая способность корней (малая скорость поглощения);
б) высокая степень развития микориз;
в) малая скорость роста и большая длительность жизни всего растения и отдельных его органов;
г) относительно большая биомасса корней по сравнению с биомассой надземных органов;
д) избыточное потребление, при котором растение поглощает элементы минерального питания как бы впрок, в большем количестве, чем ему необходимо в данный момент для обеспечения роста и развития. В ряде случаев последнее свойство может быть причиной гибели растения, так как, попадая в условия хорошего обеспечения почвы, например, нитратами, растение может накапливать их во вредных для себя концентрациях;
е) приспособление к получению элементов минерального питания не из почвы (например, насекомоядные растения);
ж) высокая степень реутилизации («перекачки») элементов минерального питания из отмирающих органов в живые.

Высшие растения при глобальной катастрофе

Предположим, на Земле исчезли все живые организмы, кроме высших растений. Опишите дальнейшее развитие событий.

После исчезновения всех живых организмов на Земле, кроме высших растений, вскоре вымрут и эти растения. Причины их вымирания могут быть следующие:
— для фотосинтеза необходим СО2, который выделяется при дыхании; дыхания растений и вулканической деятельности недостаточно, чтобы покрыть расходы СО2 на фотосинтез;
— растения не могут усваивать азот из атмосферы, этой способностью обладают лишь прокариоты; после того как запасы доступного им азота в почвах будут исчерпаны, растения погибнут;
— многие растения не могут существовать без микоризы, то есть симбиоза с грибами (к обычным микосимбиотрофам относятся растения из семейства орхидных, грушанковых, вересковых и др.).
Можно указать еще множество последствий такой глобальной катастрофы, как «исчезновение биогеохимического круговорота веществ». Без этого круговорота невозможно существование биосферы. Высшие же растения настолько специализированы, что не могут выполнять функции грибов, бактерий и животных.

Биологические ошибки

В одном из старинных романов можно прочитать: «..Летние месяцы поручик А. М. Чебурков любил проводить в своем имении. Как прекрасно побродить в июльский зной по дышащему прохладой ельнику-черничнику, где в массе распустились цветки кислицы, печеночницы, любки и зимолюбки! Изящные цветки этих растений напоминают белые огоньки в темном сумраке елового леса. Удивительный мир растений с детства привлекал поручика, и любовь к ботанике не покидала его всю жизнь... А вот и буроватые побеги подъельника распустили свои цветки. «Это растение лишено хлорофилла и, видимо, паразитирует на корнях ели»,— подумал поручик. Навеявшее воспоминание о шашлыках прошлогоднее кострище уже заросло различными лишайниками, среди которых особенно много было зеленых лопастей маршанции. Выйдя к лесной поляне, Чебурков полакомился созревшими ягодами земляники и собрал букет из нескольких цветков ромашек и колокольчиков. По пути домой он сорвал какой-то лютик, из стебля которого сразу же показался оранжево-красный млечный сок. У самой усадьбы внимание Алексея Михайловича привлекла расцветшая белыми цветками крапива. «Пора собрать ее на щи», — подумал он...»
Какие биологические ошибки и неточности допустил автор романа в этом отрывке?

В этом отрывке содержатся следующие биологические ошибки и неточности:
а) печеночница и кислица цветут весной (апрель — май, кислица — до начала июня), поэтому в июле трудно любоваться их цветками;
б) околоцветник печеночницы синевато-лиловый, а не белый;
в) предположение А. М. Чебуркова оказалось недалеким от истины: подъельник имеет симбиотические связи с микоризными грибами, от которых он получает органические вещества, а мицелий этих грибов, в свою очередь, получает питание от корней деревьев. Таким образом, подъельник паразитирует на дереве опосредованно, используя для этих целей свои симбиотические связи с грибом;
г) маршанция — не лишайник, а печеночный мох; лишайники растут довольно медленно, поэтому за один год они не могут покрыть кострище;
д) плод земляники — земляничина — относится к многоорешкам и с ботанической точки зрения не может рассматриваться как ягода;
е) чтобы сорвать «несколько цветков ромашек», лучше вооружиться пинцетом, так как соцветие состоит из многих цветков; отдельные цветки ромашки столь малы, что могут украшать лишь букет лилипутов;

Подробнее...

Размеры семян растений

Опишите преимущества растений как с крупными, так и с мелкими семенами.

Размеры семян растений связаны как с особенностями их распространения, историей формирования тех или иных таксонов, так и с экологическими условиями, в которых происходят прорастание семян и приживание проростков. Крупные семена могут нести большой запас питательных веществ, который необходим для приживания всходов в условиях сомкнутого растительного покрова. Однако увеличение веса семян уменьшает общее количество семян, производимых растением, ограничивает возможности их распространения, особенно с помощью ветра. Крупные семена легче становятся добычей животных, поэтому многие из них должны содержать высокие концентрации токсичных для животных соединений. Кроме того, крупные семена обладают обычно небольшой долговечностью, многие из них быстро теряют всхожесть.
На мелких семенах содержится меньший запас питательных веществ, поэтому всходы растений с мелкими семенами имеют мало шансов выжить в сомкнутых сообществах. Растения с мелкими семенами имеют возможность производить их при той же затрате веществ больших количествах, чем растения с крупными семенами. Благодаря небольшим размерам семена этих растений легче переносятся ветром и быстро осваивают нарушенные местообитания (гари, вырубки и т. п.), а также субстраты, еще не заселенные растениями (свежие отмели рек, вулканические пеплы и т. п.). Мелкие семена ряда видов растений (марь белая, коровяк тараканий) могут очень длительно сохранять всхожесть в почве (несколько десятилетий).

Влияния народных промыслов на растения

Крестьяне в России издавна заготовляли ивовые прутья, лыко с липы, бересту, березовый сок, живицу (смолу сосны). Оцените вред этих промыслов для упомянутых видов растений.

По степени ущерба, который эти промыслы наносили дереву, их можно разделить на три группы:
а) Ивовые прутья. Наносится минимальный вред дереву, так как срезаются ветви предыдущего года (более старые слишком толсты), которые легко возобновляются. Кроме того, ива настолько стремительно размножается вегетативно и семенами, что подорвать «запасы» этого вида сырья достаточно сложно.
б) Березовый сок и живица. Деревьям наносится более значительный ущерб, так как через надрезы легко проникает инфекция (главным образом споры патогенных грибов). Кроме того, дерево может быть истощено слишком интенсивным промыслом. Но если промысел организован разумно, ущерб, наносимый дереву, невелик.
в) Береста и липовое лыко. Этот промысел наносит деревьям наибольший вред, так как повреждения, наносимые деревьям, смертельны. С молодого дерева обычно снималась кора (корка и луб) «кольцом», из-за чего полностью прерывается ток органических веществ через луб (флоэму) и дерево погибает. Даже если кора снимается «полукругом», дерево не выдерживает более двух-трех таких операций. Истребляется подрост, в результате чего нарушается возобновление леса. Вероятно, промысел лыка был главной причиной почти полного уничтожения некогда огромных массивов липняков в европейской части страны.

Рост цветочных стрелок после отцветания

У каких растений цветочные стрелки и стебли, несущие цветки, после отцветания сильно растут и что это дает растениям?

Для всех этих групп растений удлинение стеблей способствует более дальнему распространению плодов и семян. Цветочные стрелки и стебли удлиняются после отцветания у многих анемохорных растений, то есть растений, плоды или семена которых распространяются ветром. Благодаря удлинению стебля плоды выносятся в более высокий ярус, а чем выше, тем больше скорость ветра. Примерами таких растений могут быть одуванчик, мать-и-мачеха, многие виды чертополоха. Вытягивание генеративных побегов с созревающими плодами делает плоды более заметными для птиц, которые могут способствовать распространению семян некоторых видов растений. При падении длинных сухих стеблей находящиеся на них семена оказываются на большем расстоянии от места укоренения материнских растений. Большое значение имеет удлинение прочных и упругих стеблей растений, распространяющих свои семена метанием («баллисты»): от порывов ветра или если их задевают пробегающие и рунные животные, стебли наклоняются, а затем упруго распрямляются, разбрасывая семена (многие виды зонтичных, колокольчиковых и др.).

Тополиный пух

Все ли тополя «пушат»?

«Пушат», то есть рассеивают семена, окутанные массой волосков, не все тополя. Тополь — одно из тех растений, у которых все цветки однополые: тычиночные или пестичные. Причем на одних деревьях только тычиночные цветки (и эти деревья не «пушат»), а на других — пестичные (они «пушат»). Эта особенность может использоваться при озеленении городов. Так как тополиный пух создает в городе много неудобств, для посадочного материала необходимо брать только черенки деревьев с тычиночными цветками, которые не «пушат».