Многообразие насекомоядных растений Беларуси

 

ПЛАН:

Введение

Особенности флоры  Беларуси

Видовой состав.

• Жизненные формы.
• Доминирующие семейства.
• Способы питания растений.

2. Причины появления насекомоядности у растений и общие черты их экологии

• Азотное питание.

3. Основные типы ловчих аппаратов насекомоядных растений

• Метаморфозы листьев.

4. Видовой состав насекомоядных растений во флоре Беларуси

• Характеристика видов: семейство, научное название, особенности морфологии и экологии.

Заключение

Литература

Приложение

 

Введение

Насекомоядные растения (используются также термины хищные растения и плотоядные растения) — собирательное название около 630 видов растений из 19 семейств, которые приспособились к ловле и перевариванию небольших животных, в основном насекомых. Таким образом, они дополняют свое нормальное автотрофное питание (фотосинтез) одной из форм гетеротрофного питания. В результате насекомоядные растения менее зависят от почвенного неорганического азота, необходимого для синтеза их собственных белков^[9].

Хищные растения стали истинными воплощением таинственности и неопознанности дикой природы. Они покоряют своей изобретательностью, великолепной приспособляемостью к враждебному окружению и просто своей красотой. Если придерживаться истины, то следовало бы, конечно, называть их насекомоядными, а не хищными. Многие насекомоядные растения так малы, выглядят такими изящными и нежными, что вовсе не кажутся коварными хищниками, обманом завлекающими и затем поглощающими добычу.

 Только в середине XVIII века ученые начали подозревать некоторые растения в плотоядных гастрономических пристрастиях. Именно тогда в Северной Америке была обнаружена венерина мухоловка, живой экземпляр которой попал в руки английского натуралиста и торговца Джона Эллиса. В 1769 г. он прислал описание мухоловки Карлу Линнею, однако его не замедлили объявить фантазером. В 1782 г. немецкий врач А. В. Рот описал своеобразные движения, совершаемые листьями росянки для ловли насекомых, и развил мысль Эллиса, что пойманные беспозвоночные являются источником пищи для таких растений. Позднее плотоядными растениями заинтересовался сам Чарльз Дарвин. В 1875 г. он опубликовал свой классический труд «Плотоядные растения», в котором описал ряд изученных им растений. Многие коллеги подняли его на смех, однако по прошествии некоторого времени им все же пришлось поверить в казавшиеся невероятными открытия. Некоторые ботаники даже впали в непомерный энтузиазм и принялись пугать обывателей всякими небылицами о гигантских растениях, таящихся в дебрях тропических джунглей и пожирающих зверей и людей^[7].

Считается, что истинные насекомоядные  растения эволюционировали независимо друг от друга в пяти различных группах цветковых растений.

 Насекомоядные — преимущественно многолетние травянистые растения, встречающиеся во всех частях света. На территории Беларуси растут 10 видов, относящихся к 2 семействам: Росянковые и Пузырчатковые (приложение табл.1).

 

 

2. Особенности флоры Беларуси.

 
Флора Беларуси формировалась  на протяжении длительного времени  под воздействием многих факторов, и в первую очередь изменения  климата в четвертичный период. Современный  растительный мир республики включает 12 тысяч видов растений и грибов. Наиболее многочисленны в видовом отношении грибы (более 7000 видов - около 1250 съедобных и ядовитых грибов, около 500 видов древоразрушающих грибов и ряд видов паразитных грибов) и водоросли (2232 вида). Сосудистых растений – 1680 видов (в том числе 1590 видов покрытосеменных), мохообразных – 442, лишайников – 477.

В спектре жизненных форм флоры сосудистых растений преобладают  травы – более 1500 видов. Из древесных  растений известно 107 дикорастущих аборигенных  видов, из которых 28 видов – деревья, а остальные – кустарники, полукустарники и кустарнички. Среди мохообразных преобладают бриевые мхи (около 305 видов), сфагновых – 34, печеночных – 102, антоцеротовых – 2 вида. Естественная растительность в Беларуси занимает 67% территории страны и представлена:

• лесами (7,8 млн. га или 37,8%),
• лугами (3,3 млн. га или 15,8%),
• болотами (2,4 млн. га или 11,5%),
• кустарниками (0,4 млн. га или 1,9%).

 
Разнообразие растительности представлено 29 классами, 50 порядками, 78 союзами и 233 растительными ассоциациями^[3].

Особую форму взаимоотношений между растениями в сообществах представляют паразитизм, симбиоз. Органы паразитов проникают внутрь тканей хозяина, в его межклетники и даже в клетки. Иногда тело паразита целиком располагается в теле хозяина. Аналогичное взаиморасположение бывает и при симбиозе. Тесный контакт паразита с хозяином или двух симбионтов создает возможность прижизненного обмена веществ между ними. Паразитирование одного растения на другом широко распространено в растительных сообществах. Среди паразитных растений различают настоящие (полные) паразиты и полупаразиты. Первые получают от автотрофов и энергию и вещества (включая воду и элементы минерального питания). Вторые имеют зеленые листья, способные к фотосинтезу, и от растений-хозяев получают лишь воду и минеральные вещества, а иногда и энергетический материал. Между настоящими паразитами и полупаразитами имеются переходные формы.

Наиболее широко распространены паразитные грибы и бактерии. Вероятно, нет ни одного растительного сообщества, в котором бы они отсутствовали. Они поселяются на надземных и подземных органах древесных и травянистых растений. В состав некоторых растительных сообществ входят и цветковые паразиты. Известно около 2000 видов цветковых полупаразитов, относящихся к 8 семействам и 83 родам, и свыше 500 видов настоящих паразитов из 9 семейств и 52 родов. Особенно много видов полных паразитов в семействах раффлезиевых, баланофоровых, заразиховых и повиликовых. Полные цветковые паразиты наиболее широко распространены в тропических странах. В Беларуси паразитных цветковых растений относительно немного, наиболее часто из них встречаются повилики и заразихи, паразитирующие главным образом на травах, реже на кустарниках (некоторые повилики).

Основную часть полупаразитных растений составляют представители семейств ремнецветных (около 1000 видов), норичниковых (около 500 видов) и санталовых (около 400 видов). В Беларуси наиболее широко распространены полупаразиты из семейства норичниковых, как однолетние (погремки, очанки, марьяники и др.), так и многолетние (большинство видов мытников). На деревьях в юго-западных и южных районах нередко поселяется вечнозеленый полупаразит — омела^[6].

В растительных сообществах широко распространены симбиотические (взаимно  полезные) взаимоотношения между  растениями. В зависимости от того, какой организм вступает в симбиотические отношения с сосудистыми растениями, различают микотрофию (симбиоз с грибом), бактериотрофию (симбиоз с бактериями или актиномицетами), альготрофию (симбиоз с водорослью). При микротрофии гриб поселяется на корнях растений (снаружи корня или внутри его клеток); в отличие от грибных паразитов, микоризные грибы оказывают на сосудистые растения положительное влияние, выраженное более или менее заметно. Особенно благоприятно микоризные грибы, представленные шляпочными (подберезовик, подосиновик, белый гриб, масленок и др.), влияют на деревья (сосну, ель, дуб, бук и т. д.). Менее широко в растительных сообществах распространена бактериотрофия. Она наиболее хорошо изучена у бобовых, на корнях, которых бактерии, фиксирующие атмосферный азот, образуют клубеньки. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые обеспечены необходимым для них азотом. При отмирании клубеньков и корней, бобовых содержащийся в них азот после минерализации отмерших органов становится доступным для растений, произрастающих совместно с ними. Аналогичные клубеньки в результате симбиоза с актиномицетами, способными фиксировать атмосферный азот, образуются на корнях ольхи, лоха, облепихи и др. Фиксация азота, особенно в ольховых лесах, происходит в значительных количествах, что создает условия для произрастания видов, особенно требовательных к обеспеченности азотом, например двудомной крапивы.

На стволах и ветвях древесных растений нередко поселяются другие растения (водоросли, мхи, лишайники, папоротники, цветковые). Древесные растения служат для них субстратом для прикрепления, но не являются источником энергии и минеральных веществ. Такие растения получили название эпифитов. Взаимоотношения эпифитов с теми растениями, на которых они поселяются, — пример комменсализма, т. е. явления, когда один из партнеров получает пользу от связи с другим, а для второго партнера в этой связи нет ни пользы, ни вреда.

Эпифиты наиболее широко распространены в тропических лесах, где, помимо многочисленных травянистых эпифитов (папоротников, орхидных, бромелиевых), встречаются и кустарниковые эпифиты. В Беларуси из эпифитов широко распространены лишайники и частично мхи, поселяющиеся на нижних частях стволов деревьев. Эпифиты-лишайники наиболее обильно разрастаются на ветвях старых или вообще угнетенных деревьев. Это дает основание предполагать, что достаточно молодые и неугнетенные деревья обладают какой-то приспособленностью, препятствующей поселению на них лишайников-эпифитов, и что это свойство утрачивается при старении или угнетении деревьев. Нет сомнения, что обильное поселение эпифитов на ветвях деревьев может оказывать на них отрицательное влияние: оно увеличивает нагрузку на ветви; эпифиты конкурируют с древесными растениями за углекислоту; повышение влажности воздуха способствует поражению древесных растений грибными и бактериальными паразитами^[6].

 

3. Причины появления насекомоядности у растений и общие черты их экологии.

 

 Если в давние времена некоторые из растений принялись «поедать», а вернее «переваривать» насекомых, то исключительно, лишь для того, чтобы выжить во враждебной среде, где почва настолько бедная или настолько кислая, что корни не могли получать питательные вещества привычным путем. Это способ для получения дополнительных минеральных веществ, в основном фосфора и азота, а также серы и различных микроэлементов. Не найдя иной возможности удовлетворить свою потребность в минеральных солях и микроэлементах, эти растения эволюционировали настолько, что смогли получать их из органической материи. При этом эффект от пойманных насекомых проявляется сильнее на более бедных минеральными веществами почвах. Высокое содержание азота в почве приводит к сокращению числа взрослых растений в популяции и положительно влияет на интенсивность вегетативного роста. Именно поэтому хищные растения начали ловить живые существа, которые обеспечивают им необходимое питание. Что заставляет эти растения «выходить на охоту»? Дело в том, что растут «хищники», как правило, на болотах, в топких и влажных местах - там, где большинство растений просто не могут выжить из-за нехватки питательных веществ. А растения хищники отлично чувствуют себя в таких спартанских условиях, пополняя рацион животной пищей. Неизбежное в таких условиях азотистое голодание, а также недостаток фосфора, калия и др. веществ насекомоядные растения восполняют за счёт насекомых, улавливаемых ими при помощи ловчих органов - метаморфизованных листьев. На поверхности таких листьев имеются желёзки, выделяющие пищеварительные ферменты типа пепсина и органические кислоты (муравьиную, бензойную и др.). Ферменты расщепляют белки тела животного до более простых, усваиваемых насекомоядными растениями соединений. У наземных насекомоядных растений корневая система развита слабо, у водных она редуцирована, тем не менее, все они могут существовать за счёт веществ, получаемых из почвы или воды. Однако дополнительное питание животной пищей ускоряет развитие насекомоядных растений.

 

4. Основные типы ловчих аппаратов насекомоядных растений.

 

 У насекомоядных растений  все листья особи или часть из них метаморфизированы в ловчие аппараты. Растения этих видов автотрофные, но наряду с этим при помощи ловчих аппаратов они используют богатую азотом и фосфором органическую пищу, переваривая животных.

Эти специфические ветви  эволюции возникли в результате приспособления растений к жизни в неблагоприятных условиях азотного и минерального питания. Именно такие условия характерны для верховых болот и пресноводных водоемов тропической и умеренной широт, где главным образом они обитают.

Строение ловчих аппаратов разнообразно, при этом у растений одних видов они неподвижны, у других — обладают способностью к движению при захвате и переваривании добычи.

У взрослых растений развиваются длинные  цепляющиеся побеги. В пределах каждого  побега листья различаются: одни из них выполняют только функции фотосинтеза — они крупные, кожистые, узколанцетные, с усиковидной верхушкой, другие — метаморфизированы и имеют ловчие аппараты.

Нижняя часть метаморфизированных  листьев подобна фотосинтезирующим  — это уплощенное, имеющее вид пластинки основание листа (филлодий). Тонкая цилиндрическая часть, выполняющая функцию усика (она закручивается вокруг ветвей других растений), — черешок. Нижняя часть пластинки листа превращена в цилиндрический или кувшинов ловчий аппарат, который благодаря черешку-усику подвешен в воздухе. У молодых кувшинов устье (отверстие) плотно закрыто крышечкой (верхняя часть пластинки), у вполне развитых — она несколько приподнимается, располагаясь под углом, и в дальнейшем остается неподвижной. Крышечка препятствует попаданию в кувшин дождевой воды; у многих видов ее край обрамляют острые длинные волоски, преграждающие путь в ловушку животным  более крупным, чем те, на которых рассчитан ловчий аппарат.

У пузырчаток, насчитывающих около 250 видов и распространенных во всех частях света, ловчий аппарат снабжен клапаном, который закрывает попавшимся животным выход из ловушки.

Конечно, растения охотятся совсем не так, как животные, и добыча у них не самая крупная - насекомые. Все растения охотники - цветковые. Но не цветки (хотя подчас очень красивые) привлекают насекомых. Главная приманка для жертвы - листья, издающие сладкий запах особой жидкости, выделяемой растениями.

Все насекомоядные  растения можно условно разделить  на две группы по механизму ловли:

• активно ловящие — с активно движущимися органами для ловли насекомых (росянка, мухоловка);
• пассивно ловящие;
• со слизистыми и клейкими выделениями на листьях, улавливающими насекомых (росолист);
• с ловушками  — кувшинчиками, пузырьками и тому подобным (пузырчатка, непентес, саррацения).