Адаптация растений к засолениям почвы

Адаптация растений к засолениям почвы

2012

Проверил Гладков Е.А.

Выполнила Гусарова Е.И.

15.04.2012

МГУИЭ

Оглавление

• Введение
• Понятие адаптации растений
• Классификация почв в зависимости от степени и типа засоления.
• Зависимость природного засоления почв от климатических факторов.
• Примеры растений засоленных почв.
• Механизмы приспособление растений к условиям засоления.
• Осморегуляция
• Соленакапливающие растения
• Солевыделяюшие растения
• Соленепроницаемые растения
• Солелокализующие растения
• Анатомо-морфологическая характеристика галофитов.
• Солевое закаливание семян агрокультур.
• Заключение
• Словарь
• Использованные информационные ресурсы при выполнении реферата 
  

Введение

Выбранная тема чрезвычайно актуальна, так как без растений невозможно представить себе жизни на Земле. Они создают условия существования для всех организмов: выделяют кислород, служат источником пищи для всех живых организмов и т.д. Но почти четвертая часть почв всего земного шара засолена в той или иной мере, а потребность введения их в сельскохозяйственный оборот только растёт. Различные факторы способствуют распространению ареала таких почв. Это и активная хозяйственная деятельность человека, вызывающая нарушение экологического равновесия, приводящего, в частности к засолению почв, и регистрируемое изменение глобального климата, и другие причины. На данный момент на Земле тяжелая экологическая ситуация, и многие экологические факторы меняют окружающую среду, а, следовательно, меняются и обитатели этой среды, они приспосабливаются к условиям жизни. Но ведь не только окружающая среда влияет на растения. Растения тоже оказывают влияние на их среду обитания. Именно поэтому, адаптация растений к окружающей среде является особо важным и насущным вопросом в наше время, нуждающимся во всестороннем изучении с целью, как понимания механизмов данных процессов, так и применения полученных научных данных на практике, и в области экологии, и в различных областях хозяйственной деятельности человечества, для гармоничного развития современного общества, требующего всё более высоких стандартов уровня жизни, одним из основополагающих требованием которого, конечно же, является экология.

Целью данной работы является изучение влияния окружающей среды, в частности, засоления почв, на растения и их адаптационные возможности.

Задача: по литературным источникам изучить условия обитания растений на засоленных почвах, пронаблюдать за тем, как изменяются и приспосабливаются растения к среде их обитания.

• Понятие адаптации растений

Адаптация - это развитие любого признака, который способствует выживанию  вида и его размножению. В процессе своей жизнедеятельности растения адаптируются к: загрязнению атмосферы, засолению почвы, различным биотическим  и климатическим факторам и т.д. Все растения и животные постоянно адаптируются к окружающей среде. Чтобы понять, как это происходит, необходимо рассматривать не только животное или растение в целом, но и генетическую основу адаптации.

У каждого вида программа развития признаков заложена в генетическом материале. Материал и закодированная в нем программа передаются от одного поколения другому, оставаясь  относительно неизменными, благодаря  чему представители того или иного  вида выглядят и ведут себя почти  одинаково. Однако в популяции организмов любого вида всегда присутствуют небольшие  изменения генетического материала  и, следовательно, вариации признаков  отдельных особей. Именно из этих разнообразных  генетических вариаций процесс приспособления отбирает те признаки, которые благоприятствуют развитию таких признаков, которые в наибольшей степени увеличивают шансы на выживание и тем самым на сохранение генетического материала. Адаптация, таким образом, может рассматриваться как процесс, посредством которого генетический материал повышает свои шансы на сохранение в последующих поколениях в условиях изменяющейся окружающей среды.

• Классификация почв в зависимости от степени и типа засоления.

По степени засоления почв различают: незасоленные, слабозасоленные, среднезасоленные. Тип засоления определяется по содержанию анионов в почве: хлоридное, сульфатное, хлоридно-сульфатные и карбонатное. Наиболее вредное влияние оказывает  содовое засоление, поскольку в  почве сода распадается, образуя  сильную щелочь (гидроксид натрия). Соли хорошо растворимы в воде, так  что во влажном климате обычно вымываются из почвы атмосферными осадками и сохраняются в ней в ничтожных  количествах. В сухом же и жарком климате не только не происходит промывания почвы дождем, но, наоборот, растворы солей поднимаются с восходящим током почвенной воды из глубин субстрата. Вода испаряется, а соли остаются в  верхних слоях почвы. Так, в поливной зоне нашей страны насчитывается  до 36% засоленных земель. По побережьям морей даже при влажном климате  почва насыщена солями.

В зависимости от состава солей  различают почвы:

• хлоридно-сульфатные (избыток хлоридных и сульфатных ионов
• сульфатно-содовые (избыток сульфатных и карбонатных йонов
• нитратное (избыток нитратных йонов) и т.д

По степени засоления, т.е. количеству солей, различают почвы:

• Незасоленные, содержание солей меньше 0,25% на протяжении всех почвенных горизонтов (до 150 см
• солончаковые √ содержание солей больше 0,25
• слабосолончаковые - засоление сплошное до 80√150 см
• солончаковатые √ засоление до 30√80 см
• солончаковые √ засоление до 5√30 см
• солончак √ в верхнем горизонте почвы содержится больше 1% солей

Основными типами засоленых почв являются солончаки и солонцы. Почвы солончаков постоянно и сильно увлажнены  солеными водами. Летом часто на поверхности солончаков возникает  солевая корочка. Почвы солонцов с поверхности не засолены, верхний  слой выщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены и насыщены ионами натрия. Образование солонцов происходит при вымывании солей.

Особенно сильно действует на растение хлоридное засоление. Избыточная концентрация солей влияет:

• на величину осмотического давления, которое нарушает водоснабжение растений
• действует как отравляющее вещество, нарушающее азотный обмен и способствующий накоплению продуктов белкового распада
• подавляет процессы роста и замедляет синтез белка.

• Зависимость природного засоления почв от климатических факторов.

В областях с гумидным климатом засоление почв легкорастворимыми солями происходит в исключительных случаях, например, там, где почва увлажняется грунтовыми водами, богатыми солями (побережья морей). Но в жарком, аридном, климате, где осадков недостаточно, чтобы промыть почву, и преобладает испарение, вызывающее восходящий ток воды, богатый солями, засоление — обычное явление, поэтому засоленные почвы особенно широко распространены в южных степях и пустынях.

Преобладают в солончаках соли натрия. Если - почва засолена только хлоридами и сульфатами, то реакция почвенного раствора таких солончаков близка к нейтральной; при содовом засолении (в Западной Сибири, на северо-востоке Казахстана) значение рН почвенного раствора может достигать 9—11.

Но в природе часто наблюдаются  случаи, когда из засоленной почвы  происходит вымывание солей, т. е. идет рассоление, например, при увлажнении климата или, чаще, при понижении  зеркала грунтовых вод. При. рассолении по мере выщелачивания легкорастворимых, особенно натриевых, солей солянковая растительность (например в южных  степях) постепенно сменяется сначала  полынной, а затем злаковой. Этот процесс называют осолонцеванием, а  образующиеся при этом почвы —  солонцами. Солонцы в большинстве  случаев также засолены хорошо растворимыми солями, которые находятся в под-солонцовом горизонте, и значение рН этого горизонта  близко к нейтральному. Для растений имеет значение и структура солонцового  горизонта: в сухом состоянии  он сильно уплотнен, а во влажном  — бесструктурный и мажущийся.

При дальнейшем понижении уровня грунтовых  вод связь солонца с ними может разорваться. Легкорастворимые соли постепенно вымываются в самую нижнюю часть промачиваемой толщи. Солонцеватая растительность постепенно сменяется степной, т. е. идет процесс остепнения солонца. Другим направлением эволюции солонцов может быть путь, когда грунтовые воды не понижаются, но если солонец расположен в понижении микрорельефа, то сюда стекают воды и промывают его. В результате образуются солоди, а сам процесс называется осолодением. В степной зоне для таких почв типичны так называемые осиновые кусты, или колки. На юге степной зоны и в полупустынях солонцы и солончаки обусловлены в основном микрорельефом и определяют типичную черту растительности этих регионов — ее комплексность и мозаичность.

• Примеры растений засоленных почв.

Интересна группа растений галофитов (от греческого слова «гальс» — соль). Они растут на засоленной почве: по берегам морей или в засушливом климате (в зоне степей, полупустынь и пустынь). В засушливом климате с поверхности почвы сильно испаряется вода, а растворенные в ней соли (поваренная соль, сернокислый натрий, сода и др.) поднимаются с водой наверх и остаются в почве. Так образуются солончаки, на которых могут расти только одни галофиты. Обычно в самом центре солончака, где засоление наиболее сильно, растений совсем нет, а только белеют «выцветы» солей. Вокруг лишенного растительности пятна, там, где солей уже меньше, поселяется самое солеустойчивое на свете растение — солерос. Вид у солероса необычный. Это небольшое, высотой от 10 до 30 см, однолетнее травянистое растение. Оно состоит из отдельных члеников, толстых и мясистых. Каждый такой членик представляет сросшийся с листом стебель. Внутри своих тканей солерос накапливает соли. Когда в ткани оказывается слишком много солей, отдельные членики отпадают. Так солерос защищается от избытка солей внутри своего организма. Солерос лучше развивается на засоленной почве. В сосуде слева почва незасоленная, в сосуде справа — засоленная. Посеяны растения одновременно.

 Бок о бок с солеросом  растет сведа, имеющая стебель и толстые мясистые листья. Она хуже, чем солерос, выдерживает засоление почвы. Несколько иным образом борется с засолением кермек, обладающий прикорневой розеткой листьев. В жаркий солнечный день листья кермека покрывает похожий на муку белый налет. Попробуйте лизнуть этот налет языком, и вы почувствуете солено-горький вкус. Через особые желёзки кермек выделяет избыток солей на поверхность листа, а отсюда их смывает дождь. Так же выделяет соли и среднеазиатский кустарник тамарикс. По самому краю солончака растет особый вид полыни — полынь солончаковая. Она может расти на засоленной почве, но отличается от, солероса и кермека тем, что поглощает из почвы очень мало солей. Галофиты, несомненно, произошли в далеком прошлом от глюкофитов, т. е. растений, растущих на незасоленной почве (от греческого слова «глюкос» — сладкий). В процессе естественного отбора среди глюкофитов, поселявшихся на засоленной почве, выживали те, которые были способны переносить засоление. Теперь многие галофиты уже не могут жить в ином месте и лучше развиваются при сравнительно высоком содержании солей в почве. Их происхождение от глюкофитов подтверждается и тем, что семена многих галофитов лучше прорастают на малозасоленной почве. Обычно осенью, зимой и ранней весной солончак отмывается от солей, вернее соли уходят вместе с дождевой водой в более глубокие слои почвы. Семена солероса прорастают, когда в почве почти совсем нет солей. Затем понемногу соли поднимаются с испаряющейся водой наверх, где их поглощают корни проросшего растения.

Галофит солерос: 1 — общий  вид; 2 — веточка; 3 — поперечный разрез веточки.

Своеобразно приспособилась к засолению мангровая растительность. Мангровые растения растут по побережьям тропических морей — в заливах, проливах или в устьях рек, там, куда не доходит морской прибой. Очень часто мангровой растительностью покрыты внутренние берега коралловых атоллов. В тропической части Китая, на острове Хайнань, мангровые представляют собой кустарники значительно выше человеческого роста. В Индонезии некоторые мангровые достигают 20 и более метров высоты.

Большинство мангровых растений —  деревья с гладкими кожистыми  листьями, они напоминают комнатные  фикусы, но стоят как бы на огромных подпорках. Это ходульные корни, они помогают мангровым растениям  вынести крону выше уровня прилива. С поверхности почвы поднимаются  вверх искривленные дыхательные  корни. С их помощью многие мангровые  поглощают из атмосферы кислород. В почве мангровым его не хватает, так как она затопляется приливом.

Самое удивительное у многих мангровых  то, что это растения живородящие: их семена прорастают на материнском  растении. Плоды с проросшими семенами свешиваются с деревьев в виде длинных образований, достигающих  у некоторых пород 30 см. На поверхности  почвы, где растут мангровые, обычно лежит большое количество таких  проростков, отпавших от материнского растения. У многих из проростков на нижнем конце можно заметить корни, идущие в грунт. Все исследователи, изучавшие жизнь мангровых растений, утверждают, что корни на этих проростках образуются очень быстро (за несколько  часов), и проросток легко укореняется  в илистом либо песчаном грунте. Если бы семя мангровых пород упало  в морскую воду непроросшим, оно  быстро отравилось бы солями. Однако этого  не происходит, потому что семя прорастает на материнском растении. Получая  от него питательные вещества и соли, оно приспосабливается к засолению. Оторвавшемуся от материнского растения проростку уже не страшно сильное  засоление.