Ксерофиты - это группа растений, в процессе эволюционных изменений приспособившихся к дефициту влаги в окружающей среде. Она не является однородной в плане физиологических особенностей. У одних снижены процессы транспирации, а у других наоборот - усилены. Способы преодоления засухи у ксерофитов разные. П. Л. Генкель разработал классификацию флоры, способной переносить длительное отсутствие влаги.
Суккуленты
К данной группе относят растения, которые приспособились делать запасы воды в тканях и органах. Яркие представители ксерофитов - это кактусы и толстянковые. Влага в достаточном количестве накапливается в мясистых стеблях (молочай, кактус) и листьях (алоэ, молодило, очиток, агавы).
Характерные признаки суккулентов:
- Уменьшена поверхность, с которой происходит испарение влаги.
- Редуцированы листья.
- Толстая кутикула, ограничивающая транспирацию.
- Корневая система неглубокая, но обильно разросшаяся.
- В корнях мало клеточного сока.
Встречаются суккуленты в районах, где период обильных дождей сменяется длительной засухой. Для уменьшения потери воды, устьица открываются только в ночное время. Отсутствие воды растения этого типа переносят плохо. Они больше приспособлены к жаре, чем к засухе, во время которой экономно тратят запасенную в тканях жидкость.
Эвксерофиты
Настоящие ксерофиты - это растения, способные значительно уменьшать потерю влаги при ее дефиците. В процессе эволюции эвксерофиты получили следующие приспособления на клеточном уровне:
- Повышенная эластичность цитоплазмы.
- Сниженная оводненность.
- Повышенная способность удерживать влагу.
- Увеличенная вязкость.
Все это помогает всасывать влагу из практически сухой почвы. Иногда подземные части и стебли эвксерофитов обрастают пробковым слоем. Толстый слой кутикулярной оболочки покрывает листья ксерофитов. Растения этой группы имеют защиту устьиц в виде:
- Углублений, в которых они расположены.
- Крышечек из смолы и воска.
- Сворачивания листьев в трубочку.
Представители эвксерофитов: саксаул, песчаная акация, аристида, некоторые виды полыней и пр.
Гемиксерофиты
Если разобрать значение слова «ксерофиты», то можно увидеть, что оно образовано от латинских слов "сухой" и "растение". Следовательно, это часть флоры, приспособленная к местам обитания с дефицитом влаги.
Что такое ксерофиты данной группы и чем они уникальны? Гемиксерофиты отличаются развитыми приспособлениями для извлечения воды с большой глубины. Их корни уходят далеко под землю и сильно ветвятся. В клетках подземных органов отрицательный водный потенциал и высококонцентрированный клеточный сок.
Перечисленные особенности помогают извлекать влагу из огромных объемов грунта. Если водоносный горизонт залегает не очень глубоко, то корневая система может его достичь. Обилие ветвящихся прожилок на листьях позволяет минимизировать время доставки влаги от корней до клеток.
У этого типа ксерофитов транспирация происходит интенсивнее, чем у других. Благодаря этому листья охлаждаются и даже в жару в них идут фотосинтезирующие реакции. Это хорошо проявляется у степной люцерны, дикого арбуза, резака и шалфея.
Псевдоксерофиты
Ложные ксерофиты - это растения, жизнь которых настолько коротка, что они не застают засушливый период года. Вегетационная стадия у них совпадает с дождливым сезоном. Неблагоприятные условия они переживают в стадии луковиц, семян, клубней или корневищ.
Пойкилоксерофиты
К пойкилоксерофитам относятся растения, которые не способны регулировать водный обмен. Засушливый период они пережидают в состоянии анабиоза. В это время обмен веществ не происходит или идет очень медленно.
Папоротники, часть водорослей, большая часть лишайников и некоторые покрытосеменные относятся к пойкилоксерофитам. Данную группу отличает способность протопласта сгущаться до гелеобразного состояния. После этого, будучи сухими на ощупь, они продолжают жить. С наступлением дождливого сезона данные растения возвращаются к обычному состоянию. Потеря воды для них не является патологией.
Ксерофиты: признаки и особенности
Анатомия листа во многом зависит от яруса, в котором он находится. Зависимость назвали законом Заленского, по фамилии открывшего его физиолога. С увеличением высоты над поверхностью земли:
- Уменьшается размер клетки.
- Уменьшается просвет устьиц.
- Увеличивается плотность жилок и устьиц.
- Становится больше палисадной паренхимы.
- Усиливается транспирация и интенсивность фотосинтеза.
Причина обнаруженной закономерности кроется в ухудшении снабжения влагой расположенных на верхушке листьев. Аналогичная картина наблюдается и в отношении растений, произрастающих в сухом климате. Ксероморфная структура характерна для листьев видов, приспособленных к засухе.
Транспирационный коэффициент характеризует, насколько рационально расходуется влага. Степень открытости устьиц одинаково влияет как на испарение, так и на накопление сухого вещества.
Попытки сделать растения устойчивее к засухе ведутся генными инженерами и селекционерами. Предлагаются и другие методы:
- Предпосевное закаливание семян: подсушивание их после замачивания.
- Внесение удобрений, которые способствуют удержанию влаги в клетках.
- Обработка гормональными препаратами.
- Агротехнические приемы (прикатывание, весеннее боронование и др.).
Ученые при разработке методик опираются на опыт ксерофитов. Изучая их строение и обменные процессы, они предлагают способы адаптации культурных растений к неблагоприятным условиям. В результате в сельском хозяйстве появляются устойчивые к засухе сорта.
