Лучшие вопросы
Таймлайн
Чат
Перспективы
Водные растения
растения, адаптированные к жизни в воде Из Википедии, свободной энциклопедии
Remove ads
Во́дные расте́ния — растения, для которых водная среда или водопокрытый грунт служат оптимальными местообитаниями[1].
Большинство водных растения являются многолетними, но встречаются и однолетние виды. Наибольшее разнообразие таких растений наблюдается в пресноводных водоёмах, однако отдельные виды приспособились к жизни в солёной или солоноватой воде. Обычно они обитают на глубинах до 3 метров, поскольку для фотосинтеза им требуется достаточное количество солнечного света, который на больших глубинах уже не проникает в нужном количестве. У водных растений слабо развиты или даже отсутствуют сосуды в проводящих пучках.
Почти все водные растения размножаются вегетативно. Некоторые водные растения (наяды, роголистники, буцефаландры[2]) цветут и опыляются водой (гидрофильны), но у большинство видов, даже у растущих под водой, цветки поднимаются из воды, и цветение с опылением происходит в воздушной среде. Семена и плоды распространяются птицами либо водными течениями.
Некоторые водные растения приспособились к периодическому высыханию водоёмов (например, Частуха, Стрелолист, Жеруха). Наряду с околоводными (земноводными) и частично погружёнными в воду сухопутными (наземными) растениями, водные растения формируют флору водоёмов.
Водные растения играют ключевую роль в функционировании водных экосистем: выделяют кислород, участвуют в круговороте питательных веществ, служат местом обитания, укрытием и источником пищи для множества видов животных, а также способствуют укреплению берегов и стабилизации донных отложений.
Во флоре России и сопредельных стран насчитывалось около 260 видов цветковых водных растений, преимущественно однодольных.
Среди водных растений есть немало видов, полезных для человека: некоторые используются в пищу или как кормовые культуры, другие служат сырьём для промышленных нужд, третьи ценятся как декоративные растения в аквариумистике и для украшение прудов и садовых водоёмов.
Изучением водных растений, а также процессов зарастания и изменения водоёмов, занимается наука гидроботаника.
Remove ads
Объём понятия
Суммиров вкратце
Перспектива
_1.jpg)
Иногда объём понятия водные растения сужают до более узких групп[1]:
- водные макрофиты — это крупные, различимые невооружённым глазом растения, включающие как высшие растения, так и многоклеточные водоросли (в отличие от фитопланктона или микроводорослей, также являющихся фотосинтезирующими организмами, но не относящихся к макрофитам), причём сами водоросли в современной классификации распределены по различным царствам прокариот и эукариот, тогда как ранее их относили к растениям;
- высшие водные растения[3] — включают водные моховидные и все водные сосудистые растения;
- сосудистые водные растения — включают высшие водные растения, за исключением мхов и печёночников[4], то есть спорообразующие сосудистые растения — плауны (Lycopodiophyta), хвощи (Equisetophytina) и папоротники (Polypodiophyta) и представители отдела покрытосеменных (Magnoliophyta).
Так как в морской воде превалируют водоросли, отдельно выделяют особую группу — морские травы — группа цветковых растений, которая приспособилась к жизни в морской воде.
Некоторые древесные растения способны длительное время находиться в затопленном состоянии, например ивы (Salix)[5], таксодиум двурядный (Taxodium distichum)[6] или растения мангровых зарослей растут из солоноватой воды, но обычно их не относят к понятию водных растений.
Существуют и виды, которые не являются водными растениями, но создают собственные водоёмы: так, некоторые эпифитные бромелии накапливают воду в розетках листьев, образуя миниатюрные водоёмы с уникальной экосистемой[7].
Remove ads
Классификация
Суммиров вкратце
Перспектива
По мере развития гидроботаники, учёные использовали различные термины, и вкладывали в них различные понятия, что иногда приводит к путанице и неразберихе. Существуют различные классификации растений водоёмов и водотоков, основанные на различных подходах: аутэкологическом, типологическом, физиономическом и эколого-морфологическом[8].
Исторические классификации
Ещё более чем за три столетия до нашей эры древнегреческий философ Теофраст в своём труде Historia plantarum классифицировал растения по внешнему облику. Среди прочего он выделял прибрежные, водные и амфибийные/болотные[9].
В XX веке советский биолог И. Г. Серебряков предложил морфологическую классификацию жизненных форм растений, положив в её основу продолжительность жизни всего организма и его скелетных осей. В рамках этой системы он выделял группу «водные травы», подразделяя их на «земноводные травы» и «плавающие и подводные травы»[10].
В отечественной литературе широко известна и классификация Поплавской Г. И. (1948)[11], основанная на морфолого-экологическом подходе[12]. Согласно ей, водные растения делятся на две основные группы: гидрофиты — погружены в воду лишь нижней частью и при вынимании из воды сохраняют жёсткось, и гидатофиты — полностью или большей частью погружены в воду и при извлечении из воды теряют форму. Гидатофиты, в свою очередь, подразделяются на настоящие, погружённые и плавающие формы. Именно в таком объёме понятия «гидрофиты» и «гидратофиты» приводятся в Большой Советской энциклопедии (1971)[13], в энциклопедии «Жизнь растений» (1974)[14], или Большой Российской Энциклопедии[15].
Следует учитывать, что другие гидроботаники, например Шенников А. П., Белавская А. П., Катанская В. М.[16], Распопов И. М.[17], Паченков В. Г. — использовали термин «гидрофиты» в ином, омонимичном значении, относя его только к погружённым в воду растениям. При этом воздушно-водные виды они называли «гелофитами». Из-за этого в литературе возможна терминологическая путаница, и при использовании этих терминов важно уточнять, какая именно классификация подразумевается.
Типологическая классификация Паченкова
Согласно современной классификации, предложенной В. Г. Паченковым в 2001 году на основе типологического подхода, растения водоёмов подразделяются на три экотипа[18][19]:
- Настоящие водные растения — гидрофиты — их полноценный жизненный цикл возможен только в воде, а на суше они если и могут находиться, то не очень продолжительное время. Они могут быть прикреплены к грунту или нет, иметь надводные части или нет.
- Прибрежно-водные растения — гелофиты — это земноводные растения, прибрежные растения, которые могут жить как в воде, так и во влажном грунте на суше. Их базальные органы (корни и корневища) обычно находятся в грунте под водой, а вегетативные части выступают над водой. Выделяют низкотравные и высокотравыне гелофиты. Растения, обитающие у разреза воды, то есть на на отмелях не глубже 20–40 см, называются гигрогелофиты.
- Заходящие в воду береговые (околоводные растения) — гигрофиты — это сухопутные растения, которые могут длительное время находиться в затопленном состоянии, но их полноценный жизненный цикл реализуется на суше. В строгом смысле, они не являются водными растениями, а являются влаголюбивыми видами, которые могут оказаться в воде.
Иногда чётко разграничить экотипы бывает сложно. Земноводные растения нередко имеют две выраженные формы — водную и сухопутную, которые заметно различаются по строению и физиологии побегов. При этом в случае резкого изменении среды на противоположную, растение может не успеть адаптироваться и погибнуть.
Remove ads
Настоящие водные растения
Суммиров вкратце
Перспектива
Настоящие водные растения или гидрофиты — истинные водные растения, которые для нормального прохождения своего жизненного цикла требуют постоянного контакта вегетативного тела с водной средой[20].
Согласно классификации Паченкова, приведённой выше, экотип гидрофитов подразделяется на 5 экогрупп[18]:
- Макроводоросли и водные мхи.
- Гидрофиты, свободно плавающие в толще воды.
- Погружённые укореняющиеся гидрофиты.
- Укореняющиеся гидрофиты с плавающими на воде листьями.
- Гидрофиты свободно плавающие на поверхности воды.
Макроводоросли и водные мхи
Макроводоросли и водные мхи, в отличие от сосудистых растений, полностью лишены проводящих тканей. Питательные вещества они получают не через корни, а всей поверхностью вегетативного тела, за счёт осмоса из окружающей воды, поэтому система внутреннего транспорта им не нужна. У водорослей вообще нет дифференциации на ткани, их тело состоит из однородного слоевища[21], а у мхов слабая дифференциация тканей. Эти организмы свободно плавают в толще воды или прикрепляются к твёрдому субстрату, а водные течения и диффузия снабжает их питательными веществами. Механические ткани у них отсутствуют или развиты крайне слабо[22]: в водной среде высокая плотность компенсирует силу тяжести, и потребность в прочном опорном каркасе отпадает. На суше же сухопутные растения вынуждены формировать жёсткие стебли и стволы, чтобы удерживать листья на максимальной высоте и получать больше солнечного света для фотосинтеза. Отсутствие развитых опорных тканей делает макроводоросли и водные мхи гибкими, что помогает им переносить воздействие течений и волн, не повреждаясь.
Риччия плавающая (Riccia fluitans) — водный печёночный мох, часто встречается в аквариумах
Эгагропила Линнея (Aegagropila linnaei) — водоросль, которая образует шар-кочку и больше известна под синонимом кладофора
Яванский мох (Vesicularia dubyana) свободно плавает в толще воды и может прикрепляться к корягам и камням
.jpg)
.jpg)
Гидрофиты, свободно плавающие в толще воды
Свободно плавающие в толще воды гидрофиты не закрепляются корнями в донном грунте, а свободно дрейфуют в толще воды, и могут перемещаться под действием течений. Корневая система, если вообще развивается, представлена слаборазвитыми, тонкими и нежными нитями. Они могут служить для механического закрепления за предметы или субстрат, но в процессах питания носят второстепенный характер. Основное поглощение минеральных веществ и газов у таких видов происходит через всю поверхность листьев и стеблей[23]. Но при этом у некоторых плавающих видов при укоренении наблюдается усиление вегетации, увеличение листовых пластинок и густоты, так как растение получает дополнительное питание через корни, такое наблюдается, например, у представителей рода людвигия (Ludwigia)[24].
Жизнь в водной среде обусловила формирование особых адаптаций. Одной из ключевых черт является значительное увеличение площади поверхности тела относительно его массы, что облегчает поглощение растворённых в воде газов и питательных веществ. Это особенно важно, поскольку концентрация кислорода и углекислого газа в воде значительно ниже, чем в воздухе. Увеличение площади поверхности растения достигается развитием больших тонких листьев (рдесты), расчленением листовой пластинки на тонкие нитевидные участки (уруть, роголистники).
Вода как среда обитания обладает высокой плотностью, это снижает необходимость в прочных механических тканях. Поэтому механические элементы в листьях и стеблях развиты слабо, а немногочисленные жёсткие волокна в стебле расположены ближе к его центру, придавая всей конструкции гибкость и устойчивость к колебаниям. В результате многие плавающие растения имеют сходный габитус: длинные шнуровидные побеги с многочисленными тонкими ответвлениями, создающими мягкий, «перистый» силуэт.
Из-за быстрого ослабления силы света с глубиной, особенно в мутной или заиленной воде, у многих представителей этой группы в клетках эпидермиса имеются хлорофилловые зёрна, что позволяет эффективно использовать даже слабое освещение. У некоторых видов листья или стебли содержат воздушные полости (аэренхиму), облегчающие растение и способствующие его удержанию на определённой глубине.
Для погружённых в воду растений характерна гидрофилия (от др.-греч. ὕδωρ «вода») — опыление с помощью воды, хотя некоторые виды цветут над водой, например уруть мутовчатая (Myriophyllum verticillatum), которая также имеют надводную форму листьев.
Как органы сохранения в зимний период, некоторые свободно плавающие растения используют турионы — специализированные почки.
Кабомба каролинская (Cabomba caroliniana) имеет корни и корневища, но тоже может существоать в плавающем виде. Цветки цветут над водой.
.jpg)
Заросли многих из плавающих в толще воды растений служат местом икрометания рыб[23]. Густые заросли плавающих растений могут затруднять судоходство.
Погружённые укореняющиеся гидрофиты
Корневая система водных растений развита слабо, корневые волоски отсутствуют: вода с растворёнными в ней минеральными веществами может проникать непосредственно в листья.
Укореняющиеся водные растения условно можно разделить на те, кто образуют прикорневую розетку и длинностебельные виды, у которых листья расположены на стебле. Часто они размножаются как ползучие растения — отводками и столонами.
Полушник колючеспорый (Isoetes echinospora)
Посидония океанская (Posidonia oceanica) образует «подводные луга» на морском дне
.jpg)
Укореняющиеся гидрофиты с плавающими на воде листьями
У водных растений сильно развита разнолистность (гетерофиллия): подводные, плавающие и надводные листья на одном и том же растении значительно различаются как по внутреннему, так и по внешнему строению. Так, подводные листья не имеют устьиц; у плавающих на поверхности воды листьев устьица находятся только на верхней (адаксиальной) стороне, у надводных (воздушных) листьев устьица — на обеих сторонах. Для увеличения плавучести органы водных растений имеют полости, утолщения, наполненные воздухом. У лотоса имеются три вида листьев: подводные, плавающие и надводные.
Кувшинка. Черешок листа, поперечный разрез
Кувшинка сорта 'James Brydon'
Стебли кувшинок используют в пищу
.jpg)
У некоторых видов водных растений цветение происходит над поверхностью воды — цветки либо плавают на поверхности, либо выступают над водой на длинных цветоносах.
Типичные представители этой группы — это водяные лилии — собирательное название для цветущих над водой растений с округлыми плавающими листьями.
Гидрофиты свободно плавающие на поверхности воды
Ряска малая (Lemna minor) хорошо очищает водоёмы от органических загрязнений, уменьшает цветение воды, так как затеняет водоём
Эйхорния толстоножковая (Eichhornia crassipes) — однолетние растение, которое стремительно захватывает водоёмы
_1.jpg)
Remove ads
Некоторые представители водных растений
Суммиров вкратце
Перспектива
Водокрас, или Лягушечник (Hydrocharis morsus-ranae L.) — вид, весьма распространённый по умеренной Европе и Азии в прудах и стоячих водах. Плавучая трава с коротким корневищем, как бы отгрызенным снизу (отсюда название лат. morsus ranae — укус лягушки). Каждый побег начинается двумя короткими низовыми листьями, за которыми следуют до 5 длинночерешковых листьев с округлыми пластинками, при основании сердцевидными (как у кувшинки и нимфеи, или водяной лилии), около 2,5 см в поперечнике; из углов листьев выходят боковые плетеобразные побеги, развивающие на концах новые листья и придаточные корни. Отгнивши или оторвавшись от первоначального растения, такой побег становится самостоятельным; таким образом, водокрасы размножаются двояко. Цветки двудомные — на одних растениях тычиночные (мужские), на других пестичные (женские); выходят на длинных ножках из углов листьев, в начале совсем закрыты 1 или 2 полупрозрачными кроющими листьями; мужских цветков 1 или 2, редко больше, на каждой ножке, с 12—15 сросшимися при основании тычинками и 3 белыми лепестками; женских — 2 с 6 неразвитыми тычинками, многогнёздным плодиком и 3 лепестками. Плоды не раскрываются. У водокраса образуются ещё зимующие почки, длинные и плотные, падающие на дно и прорастающие весною. Длинные придаточные корни водокраса покрыты тонкими волосками.
Апоногетон (Aponogeton L.f.) из Индии, Цейлона, Южной Африки и Мадагаскара. Корневище, сначала клубнеобразное, затем удлиняется и наконец разветвляется на 15—20 частей, выпускающих узкие надводные листья на длинных черешках; при основании черешков плёнчатые прилистники, рано отпадающие; небольшие ароматные цветки очень просты, не имеют ни чашечки, ни венчика и состоят из 6—25 тычинок и 3—8 отдельных одногнёздных околоплодников; прикрыты довольно крупным белым прицветником; цветки образуют неплотные соцветия вроде колоса или кисти; у апоногетона двуколосого (Aponogeton distachyos) таких соцветий два, а у апоногетона одноколосого (Aponogeton monostachyos) — одно; плодики сухие, лопаются по брюшному шву и содержат несколько семян. Разводится цветоводами в водоёмах с умеренной температурой.
Апоногетон мадагаскарский, или продырявленный, или Увирандра окончатая (Aponogeton madagascariensis, или Ouvirandra fenestralis (Mirb.) H.Bruggen) — тропическое растение с цветками такого же устройства, но с очень оригинальными листьями в виде решётки или окна (лат. fenestra — окно); такое устройство листьев произошло от того, что сосуды пересекаются под прямыми углами, а в промежутках между ними не развилась листовая паренхима или мелкоклеточная ткань.
Лотос Комарова, или Лотос орехоносный (Nelumbo nucifera Gaertn.) — произрастает в подтропическом поясе Старого света; в России в устье Волги и на Каспийском море. Высокое красивое растение; листья на длинных черешках, надводные, щитовидные (прикреплены к черешку своею серединой), и притом вогнутые воронкообразно; есть и подводные небольшие чешуйчатые листья, сидящие на корневище; крупные цветки с 4-листной чашечкой, множеством лепестков и тычинок и своеобразной конической завязью или цветоложем, разросшимся в конус с основанием кверху, в которое и погружены несколько завязей, превращающихся по отцветании в орехообразные плодики. Корневища в Китае употребляются в пищу; разводилось прежде и в Египте.
Лотос египетский (Nymphaea lotus L.) — любимейший цветок Древнего Египта, служивший часто для украшения мёртвых (находки в мумиях) и изображавшийся очень часто в иероглифах. В Египте и теперь два вида лотоса — белый и голубой (Nymphaea caerulea Savigny. Два белых цветка совершенно такого же устройства, как и у нашего вида — кувшинки белой, или водяной лилии (Nymphaea alba L.), сходны и с нелумбием; 2 листа, раскрывшийся и нераскрывшийся; плод шаровидный и многосемянный, покрыт рубцами от росших на нём и отпавших лепестков и тычинок.
Remove ads
Прибрежно-водные растения
Прибрежно-водные растения или гелофиты — воздушно-водные укореняющиеся травянистые растения, вегетативное тело которых находится как в воде, так и над её поверхность. Растения этой экологической группы занимают прибрежные мелководья с глубиной до 1 (2) м[28]. Обычно базальные части надземных побегов гелофитов частично погружены в воду, однако эти растения способны переносить длительное обсыхание в период вегетации.
Для этой группы растений характерно сильное развитие корневищ, аэренхимы, механических тканей. Покровные ткани хорошо развиты и сходны по строению с сухопутными растениями. Средняя часть листа разделена на столбчатую и рыхлую ткани. Для многих растений характерна разнолистность (гетерофиллия): частуха, стрелолист. Представителями этой экологической группы, кроме вышеназванных, являются сусак зонтичный, манник большой, хвощ приречный, камыш озёрный, ежеголовник прямой и другие[3].
Remove ads
Значение и применение
Суммиров вкратце
Перспектива
Экосистемная роль
Водные растения играют важную роль в очищении водоёмов, хотя иногда (например, элодея, некоторые виды рдестов), в связи с быстрым распространением при размножении, сорничают и сами могут быть вредными при сильном разрастании их в водоёмах и особенно в водохранилищах. Эйхорния отличная (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms), разрастаясь, образует сплошные плавни в реках, препятствуя судоходству, засоряет дренажные и оросительные системы. Крупные макрофиты (тростник, рогоз и т.д.), затеняя поверхность воды и поглощая биогенные вещества и другие минеральные соли, являются мощными антагонистами синезелёных водорослей в борьбе за питательные вещества, подавляют их развитие и этим устраняют вредное «цветение воды»[3].
Семена и плоды многих водных растений служат кормом для некоторых птиц. Отмершими остатками водных растений часто питаются беспозвоночные животные, служащие пищей рыбам.
Водные растения играют ключевую роль в образовании болот при зарастании водоёмов.
Полезные растения
Многие виды водных и прибрежно-водных растений являются ценными лекарственными растениями и используются как в народной, так и научной медицине (кубышка жёлтая, роголистник погружённый, череда трёхраздельная)[3].
Среди водных растений есть съедобные растения. Некоторые водные растения накапливают в подземных органах — корневищах — очень много крахмала. Корневища сусака зонтичного, рогоза широколистного, стрелолиста обыкновенного (Sagittaria sagittifolia), частухи обыкновенной (Alisma plantago-aquatica), тростника обыкновенного, камыша приморского — легко доступный ценный источник питания. Человеком употребляются издавна в пищу семена водяного ореха (Trapa natans), зерновки манника. К водным растениям, выращиваемым в промышленных масштабах, относятся: батат водяной, жеруха обыкновенная (Nasturtium officinale), болотница сладкая (Eleocharis dulcis), лотос орехоносный (Nelumbo nucifera), омежник яванский (Oenanthe javanica). В полузатопленном состоянии выращивают васаби и рис, для которого устраивают заливные поля и террасы.
Скошенные водные растения иногда употребляют на корм скоту или на удобрение, например, ряску малую (Lemna minor).
Декоративное использование
Многие водные растения находят широкое применение в декоративных целях.
В аквариумистике растения используют для оформления подводных ландшафтов, создания фона и укрытий для рыб, а также для поддержания биологического равновесия в замкнутой экосистеме аквариума.
В ландшафтном дизайне водные и прибрежные растения применяют для украшения садовых водоёмов, прудов, ручьёв и фонтанов. Их высаживают как непосредственно в грунт на дне, так и в специальные контейнеры, а также используют в плавающих корзинах и вазонах. Некоторые виды размещают в декоративных вазах, наполненных водой, для оформления входных зон, террас и интерьеров.
Отдельные водные растения востребованы и во флористике как срезочные культуры. Так, цветки лотоса, кувшинок и некоторых стрелолистов используют как срезочный материал в букетах и композициях, а листья кувшинок или стрелолистов — в качестве декоративного фона.
Remove ads
Символическое, религиозное и культурное значение
Лотос выступает одним из ключевых мифоэпитесчких символов в культуре востока. Наибольшее распространение этот мифопоэтический образ получил в мифологии Египта, Индии и Китая, выступая в качестве алломорфа мирового яйца, рождающего вселенную — «…боги, особенно в Египте и Индии, выходят из цветка лотоса»[29]. Это священный цветок как в индуизме, так и в буддизме, представляющий путь к духовному пробуждению и просветлению. В китайской мифологии образ лотоса связан с чистотой и целомудренностью, является одной из восьми эмблем удачного предсказания, а также символизирует производительную силу[29].
В изобразительном искусстве
В живописи, пожалуй, самым известным примером изображения водных растений как центрального мотива является цикл «Кувшинки» из 250 полотен импрессиониста Клода Моне. Гораздо чаще они служат фоном для сцен, происходящих в водоёмах или под водой — например, детализированная водная растительность представлена в «Садко» (1876) Ильи Репина, «Офелии» (1852) Джона Эверетта Милле и «Рыболове» (1871) Василия Перова[30].
Remove ads
См. также
Примечания
Литература
Ссылки
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads