Глава 4

Экологические группы растений по жаростойкости

Жаростойкость (жаровыносливость) — способность растений переносить действие высоких температур/перегрев. Этот признак генетически обусловлен. Именно по этому признаку различают сорта и виды сельскохозяйственных растений.

По данному критерию выделяют три основные группы растений[26]:

1.Первая группа - жаростойкие растения. В основном это термофильные сине-зеленые водоросли, которые способны переносить повышение температур до 70-100°C. Их жаростойкость обусловлена высоким уровнем обмена веществ, повышенным содержанием в клетках РНК, устойчивостью белка цитоплазмы к температурной коагуляции.

2.Вторая группа - жаровыносливые. В основном это растения пустынь и сухих мест обитания (суккуленты, некоторые кактусы, представители семейства Толстянковые). Их температурные границы находятся в пределах 50-65°C. Способность противостоять высоким температурам у них обусловлена повышенной вязкостью цитоплазмы, содержанием связанной воды в клетках и пониженным обменом веществ.

3. И, наконец, третья группа - нежаростойкие. Сюда относятся мезофитные и водные растения. Данная группа характерна для наших мест обитания.

Исходя из того, что мы проживаем в условиях умеренных температур, я решила более подробно рассмотреть такие группы растений, как ксерофиты, мезофиты и частично гидрофиты (достаточно распространенная группа водных растений).

Первая группа, которую я бы хотела рассмотреть, это группа ксерофитных растений.

Ксерофиты(от греч. xerox – сухой)- растения засушливых мест-пустынь, саванн, полупустынь, степей,- где в почве воды достаточно мало, а воздух горячий и сухой , обладающие способностью в процессе онтогенеза хорошо приспособляться к засухе благодаря наличию ряда признаков и свойств, возникших под влиянием условий существования и естественного отбора в процессе эволюции.( Генкель, 1956) Эти растения по-разному адаптированы к засушливым условиям, в которых они находятся: одни переживают в виде спор и семян, которые при наступлении благоприятных условий начинают прорастать, другие подстраивают свой организм так, чтобы за достаточно короткий срок быстро пройти все фазы вегетации. Приуроченность к засушливым условиям определяет их морфо-физиологические особенности. Они имеют достаточно разветвленную корневую систему с большой сосущей силой и приспособлениями к данным условиям- наличие шипов, колючек и мелких узких листьев. Многие имеют опушенные листья или восковой налет как защита от солнечного излучения.

Одной из характерных групп ксерофитов являются суккуленты, к которым относятся всем известные кактусы, агавы, ряд молочайных растений и представителей нашей флоры- очиток едкий (Sedum acre) , молодило остролистный (Sempervivum soboliferum Sims) и другие. Эту группу представляют многолетние растения, которые запасают воду в стеблях, листьях или корнях. Собственно, отсюда и пошло их название -succulentus с латинского языка переводится как «сочный». Органы, запасающие воду, становятся толстыми, мясистыми вследствие сильно развитой водозапасающей паренхимы. Именно там скапливается вода после дождей и служит резервным фондом для растения. Например, кактус цереус высотой до 10 метров способен запасать в стебле до 3000 литров воды. Также суккуленты характеризуются очень экономным расходованием воды из-за низкой интенсивности транспирации, а это связано с сокращением испаряющей поверхности благодаря наличию колючек и шипов, в которые видоизменяются листья. При этом фотосинтетическую функцию листьев берет на себя стебель. Другой их особенностью является то, что они приспособились к экономному расходованию таким образом, что днем у них устьица закрыты, а открыты ночью, когда температура воздуха низкая, а влажность высокая.

Встречается данная группа растений чаще всего в засушливых районах, где другие виды растений произрастать уже не могут.

В своей работе я использовала представителей разных семейств данной группы (см. Приложение). Среди них встречаются такие, как:

Семейство Толстянковые (Crassulaceae) – характерная черта данного семейства заключается в его названии, а именно- слово «crassus» переводится как «толстый», то есть их примечательной особенностью является наличие мясистых, сочных листьев и стеблей.

• Каланхоэ Блоссфельда (Kalanchoe blossfeldiana). Родиной является  Мадагаскар. Растение с голыми слабоветвящимися стеблями высотой до 30 см. Листья яйцевидные, по краю городчатые, зелёные, с красной каймой по краю. Цветки до 1 см в диаметре, красные, розовые, жёлтые или оранжевые; собраны в верхушечное соцветие.

• Толстя́нка  sp(Crássula) — род суккулентных растений семейства Толстянковые. Более двухсот видов произрастают в Южной Африке. Значительное число видов распространено в Тропической Африке и на Мадагаскаре, несколько видов встречается на юге Аравии. Растения этого рода распространены очень широко, но преимущественно в Южном полушарии.

Семейство Кактусовые (Cactaceae) - многолетние цветковые растения. Главной особенностью является видоизменение листьев в колючки, а роль фотосинтезирующего органа взял на себя мясистый сочный стебель

• Зигокактус обрубленный (Zygocactus truncatus). Многолетний эпифитный кустик. Растет в прибрежных влажных тро­пических лесах Бразилии, в штате Рио-де-Жанейро на деревьях или влажных скалах

• Опунция мелковолосистая (Opuntia microdasys) . Произрастает в долинах центральной Мексики (Идальго) на высоте около 1000 метров над уровнем моря. Описана Иоганном Леманом в 1827 году.

Семейство Молочайные (Euphorbiaceae) цветковые растения. Данное семейство объединяет общий признак- при надрезе из стеблей и листьев этих растений вытекает вязкий и белый как молоко сок, откуда, собственно, и название данной группы.

• Педилантус титималоидный (Pedilanthus tithymaloides)- Прямостоячие, зеленые, мясистые, зигзагообразно изогнутые стеб­ли педилантуса титамалоидного достигают порой 2 м в высоту и силь­но ветвятся. Характерно наличие пестрых, волни­стых, короткочерешковых листьев с неровной, фарфорово-белой с пе­реходом в розовую или карминово-красную каймой.

• Молоча́й (Euphórbia) — самый большой род растений, в котором насчитывается около 2000  видов. На территории России и сопредельных стран представлен 160 видами. Это однолетние и многолетние травы, кустарники (зачастую суккулентные или кактусовидные), иногда небольшие деревья. Все формы характеризуются содержанием едкого млечного сока.

Семейство Ксанторреевые (Xanthorrhoeaceae) – однодольные цветковые растения, имеет широкий ареал в тропическом и умеренном климатических поясах. Многие его представители выращиваются как декоративные растения. Несколько видов обладают лекарственными свойствами.

• Ало́э древови́дное ( Alóe arboréscens, также известно как «столетник») — вечнозелёное суккулентное растение. Его естественный ареал охватывает Южную Африку — Мозамбик, Зимбабве, Свазиленд и Малави. Алоэ древовидное — вечнозелёное суккулентное, низко и сильно ветвящееся деревце или кустарник, 2—5 м высотой, с мочковатым, сильно разветвлённым, цилиндрическим, серовато-оранжевым корнем.

Семейство Агавовые (Agavoideae)

корневищные древовидные растения, для которых характерно вторичноеутолщение стебля однодольного типа. Представители семейства произрастают в тропических, субтропических и тёплых умеренных областях планеты.

• Агава американская(Agave americana L. )

род однодольных растений с прикорневыми сочными толстыми зелеными или зелено-пестрыми, большими, твердыми, линейно-ланцетными, зауженными к верхушке, листьями.

Данные виды характеризуются разной толерантностью к повышенным температурам, на основании чего я сделала сравнительную таблицу, показывающую, как данные виды реагируют на изменение температурного порога.

Материалами, оборудованием и реактивами служили:

• Листья растений

• Водяная баня с термометром

• Кюветка для охлаждения листьев после бани

• Кюветка с 0,2N-ной соляной кислотой

Таблица 1 – Жароустойчивость группы растений ксерофитного типа.

Объект исследования	Степень повреждения листьев
	40°С	50°С	60°С	70°С	80°С

Продолжение

Агава американа( Agave americana L.)	-	-	-	+	+
Зигокактус обрубленный(Zygocactus truncatus)	-	+	+	++	++
Опунция мелковолосистая(Opuntia microdasys)	-	-	+	++	+++
Красула портулак(Crássula)	-	-	+	++	+++
Каланхо́э[, (Kalanchoë)	-	-	+	+	++
Традеска́нция (Tradescantia)	-	-	+	+	+++
Ало́э (Áloë)	-	-	-	+	+++
Педилантус титималоидный(Pedilanthus tithymaloides)	-	-	+	++	++
Молочай sp (Euphórbia)	-	+	++	++	+++

Обозначения:

1) знак «-» - отсутствие побурения

2) знак «+» - -слабое побурение

3) знак «++» - побурение более 50% поверхности листа

4) знак «+++» - сплошное побурение

Второй группой является группа мезофитных растений, широко распространенных в наших местах и повсеместно встречающихся.

Мезофиты - растения, обитающие в условиях достаточного, но не избыточного увлажнения; являются промежуточной группой между ксерофитами и гигрофитами. Достаточно легко подвержены увяданию. Условия жизни мезофитов достаточно благоприятны для роста, поэтому они имеют хорошо развитую корневую систему, относительно большую поверхность листьев. К мезофитам относится большинство растений средней полосы: луговые злаки и бобовые, почти все плодовые культуры, многие овощные растения.

Мезофиты способны переносить кратковременное действие температур 40-50 °C, водные растения могут выдерживать повышение температуры до 38-42 °С. Многие мезофиты переносят высокие температуры воздуха и избегают перегрева благодаря интенсивной транспирации, которая способствует снижению температуры листьев. Более жаростойкие мезофиты отличаются высокой вязкостью цитоплазмы и усиленным синтезом жаростойких белков-ферментов (БТШ), которые синтезируются в клетках при приближении температур к высоким границам. Растения, клетки которых имеют способность образовывать такие белки, устойчивы к высоким температурам.

Из данной группы я использовала виды следующих семейств (см. Приложение):

Семейство Агавовые (Agavoideae) корневищные древовидные растения, для которых характерно вторичноеутолщение стебля однодольного типа. Представители семейства произрастают в тропических, субтропических и тёплых умеренных областях планеты.

• Сансевиерия трехполосая, или Гвинейская (Sansevieria trifasciata). Родин- Южная Африка. Распространенное и весьма стойкое в комнатной культуре растение. Травянистый многолетник с толстым, ползучим корневищем, от которого отрастают мечевидные, прямостоячие, жесткие, с темно-зелеными горизонтальными полосами на светлом фоне листья. Цветки мелкие, беловато-зеленые, собраны в длинную кисть, с приятным запахом.

Семейство Розоцветные (Rosaceae)- Семейство включает около 100 родов и 3000 видов, распространенных почти во всех областях земного шара, от субтропиков до Арктики. Это семейство необыкновенно ценно для человека. Плодоводство основано главным образом на различных видах именно этого семейства.

• Я́блоня дома́шняя (Malus domestica) — вид деревьев рода Яблоня. Широко распространённое плодовое дерево, выращиваемое ради его плодов — яблок.

Семейство Бобовые (Мотыльковые ( Fabáceae, или Fabaceae s.l., или Leguminósae, или Papilionaceae) - Травянистые представители семейства, способные фиксировать атмосферный азот.

• Клевер луговой (Trifolium praténse)- двулетнее, чаще многолетнее травянистое растение, которое достигает в высоту 15—55 см. Имеет ветвистые  приподнимающиеся стебли.

Семейство Зо́нтичные (Umbellíferae), или Сельдере́евые- многолетние травы, имеющие характерные  соцветия— простые или сложные зонтики, цветки мелкие, большей частью белые, реже жёлтые или голубые, правильные, обоеполые.

• Морковь посевная (Daucus carota subsp) -Двулетнее травянистое растение с мясистым корнеплодом и многократно перисто-рассечёнными листьями.

Семейство Гераниевые (Geraniaceae)- распространены преимущественно в умеренных областях. Представлены в основном травянистыми растениями. Однолетние виды имеют тонкий стержневой корень, легко выдергивающийся из земли.

• Гера́нь крова́во-кра́сная, или кровя́но-кра́сная ( Geranium sanguineum)- многолетнее растение с длинным, мясистым, узловатым корневищем. Образует плотную куртину, во время цветения украшенную многочисленными карминно-красными цветками.  Образует одно поколение листьев в сезон. Листья зимующие