Экологические группы растений по отношению к воде

Экологические группы растений

Разнообразие растений в зависимости от условий их жизни

Растения можно встретить как в воде, так и в засушливых пустынных биомах. Где бы ни жило растение, оно имеет анатомические и физиологические приспособления к среде обитания. К основным экологическим группам растений по отношению к влаге являются: ксерофиты, мезофиты, гигрофиты, гидрофиты и гидатофиты. Данные термины все чаще появляются в различных сборниках, демоверсиях и проверочных работах, поэтому следует ожидать, что они скоро появятся и на ЕГЭ по биологии. Растения внутри этих групп можно классифицировать на еще меньшие и узкоспециализированные подгруппы.

 

 

Таблица – Классификация растений по отношению к влаге

Разнообразие растений в зависимости от условий их жизни

Ксерофиты

Ксерофиты – растения, испытывающие долгую нехватку воды. В таких условиях растения стремятся экономить воду, для чего уменьшают поверхность листа (следовательно, и поверхность испарения), уменьшают количество устьиц. Устьица небольшие, располагаются глубоко, лист часто покрыт восковым слоем, эпидермис толстый – все это уменьшает транспирацию и испарение влаги. Корневая система тоже приспособлена к жизни в засушливых условиях, например, у верблюжьей колючки корни достигают десяти и даже двадцати метров, что позволяет им потреблять глубокие грунтовые воды. У многих других пустынных растений корни, наоборот, короткие, образуют густую сеть у самой поверхности почвы, так как скудные осадки проникают неглубоко.

Среди ксерофитов часто встречаются стеблевые и листовые суккуленты – растения, способные накапливать в своих органах воду.

  • К листовым суккулентам относятся агава, алоэ, толстянки (денежное дерево), литопсы.
  • Стеблевые суккуленты основной запас воды делают в стеблях, часто выполняющих основную роль в фотосинтезе, тогда как листья у таких растений мелкие, игловидные. К стеблевым суккулентам относятся кактусы.

Опушение листьев – приспособление к уменьшению потери влаги

Другие ксерофиты имеют густое опушение на листьях, работающее как изолирующий и удерживающий влагу слой. Опушение часто светлое (светлые цвета лучше преломляют свет, избавляют от избытка солнечной радиации).

В России достаточно много мест с подходящими для ксерофитов условиями жизни, например бархан Сары-Кум в Дагестане

Еще одна группа ксерофитов редуцирует листья, как орган наибольшего испарения воды. К таковым относится саксаул (от листьев остались лишь небольшие бугорки, фотосинтез происходит в молодых стеблях), метельник ситниковый (испанский дрок).

 

Ксерофиты обитают не только в пустынях, но и в гористых местностях, где редко бывают дожди, а скальные породы практически не задерживают воду для растений

Задание в формате ЕГЭ с ответом:

Все перечисленные ниже признаки, кроме трех, используются для описания строения ксерофитов. Определите три признака, «выпадающих» из общего списка, запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

  1. Толстый восковой слой
  2. Большое количество устьиц
  3. Малое количество устьиц
  4. Могут образовывать глубоки корни
  5. Ризоиды вместо корней
  6. устьица не верхней стороне листа
Ответ:

Мезофиты

Мезофиты – растения, живущие в умеренной влажности. Это подавляющее большинство растений, имеющих привычную для нас анатомию, так как именно на примерах мезофитов изучается анатомия органов растений. Примеры очень многочисленны, например, в эту экологическую группу можно отнести дуб, березу, паслен.

Если Вы живете в средней полосе России, то большинство растений, которые вы видите ежедневно - мезофиты

Анатомию растений изучают на мезофитах

Гигрофиты

Гигрофиты – растения тенистых болот и влажных лесов, им не нужно экономить воду, поэтому они обладают очень тонкой кутикулой и восковым слоем. Некоторые устьица преобразованы в гидатоды, способные выделять капельную жидкость. Корневая система обычно неглубокая, развита слабо.

Гигрофиты живут в условиях повышенной атмосферной влажности

Пример задания из КИМ ЕГЭ:

Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Для гигрофитов характерно:

  1. Запасание воды в вегетативных органах
  2. Тонкая кутикула
  3. Тонкий восковой слой
  4. Большое количество устьиц, гидатоды
  5. Глубокие корни
  6. Игловидные листья
Ответ:

Гидрофиты

Гидрофиты – растения, приспособленные нижней частью обитать в воде, а верхней – в воздухе. Для закрепления в воде у этих растений имеются видоизмененные стебли – корневища, от которых растет множество придаточных корней. У гидрофитов хорошо развиты межклеткини, которые образуют единую систему, заполненную газами, это особенно важно для газообмена в подводных органах, так как растения не могут получать много кислорода из воды, а клеткам кислород необходим для дыхания. Листья могут иметь разное строение, в зависимости от того, в какой среде они растут, так  стрелолиста могут быть лентовидные листья в воде и стреловидные листья в воздухе.

Задание по образцу ФИПИ:

Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Для гидрофитов характерно: 

  1. Полиморфизм листьев (разная форма в зависимости от среды)
  2. Межклетники заполненные воздухом
  3. Хорошо развита кутикула
  4. Подводная часть имеет множество устьиц
  5. Маленькие листовые пластинки
  6. Придаточные корни для закрепления растения в грунте водоёма
Ответ:

Гидатофиты

Гидатофиты – растения, погруженные в воду, например, элодея, многие рдесты и водяные лютики. Эти растения показываются над поверхностью во время цветения, выбрасывая в воздушную среду свои цветоносы. Листья тонкие, рассечены для увеличения поверхности газообмена в воде. Покровные ткани развиты слабо, это облегчает обмен веществ между органами растений и окружающей их водой. Проводящая система развита плохо, так как растения получают воду и минеральные вещества не из почвы, а всей поверхностью тела. Механические ткани развиты слабо, так как вода обладает более высокой плотностью, чем воздух и удерживает растение без дополнительной опоры. У многих межклетники заполнены воздухом, что улучшает плавучесть растений.

Попробуйте решить задание ЕГЭ:

Все перечисленные ниже признаки, кроме трех, используются для описания гидатофитов. Определите три признака, «выпадающих» из общего списка, запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

  1. Имеют специальные устьица - гидатоды
  2. Механическая ткань представлена многочисленными волокнами и склереидами
  3. В проводящей системе преобладают сосуды
  4. Листья рассечены на тонкие ленты
  5. На воздухе быстро высыхают
  6. Всасывание воды и минеральных веществ осуществляется в большей степени листьями и стеблем, а не корнем
Ответ:

Гидатофиты полностью погружены в воду

К гидатофитам относят и кувшинок, которые имеют промежуточное строение между гидатофитами и гидрофитами. Их нижняя сторона листа находится в воде, а верхняя – на поверхности. Устьица расположены на верхней стороне листа.

Кувшинки имеют промежуточное положение между гидрофитами и гидатофитами, так как только верхняя поверхность листьев соприкасается с атмосферным воздухом

Таблица группы растений по отношению к воде

Таблица - Сравнение растений по отношению к воде в окружающей среде

Группа

Приспособления листа

Приспособления стебля

Приспособления корневой системы

Ксерофиты (пустыни, степи)

А) Листья у многих игловидные (кактусы)

Б) Плотный слой эпидермы

В) Глубокое расположение устьиц

Г) Устьиц мало

Д) Опушение листьев (чистец пушистый, шалфей серебристый, коровяк)

Е) У некоторых происходит редукция листьев (саксаул)

Ж) Некоторые растения запасают воду в листьях, становясь листовыми суккулентами (алоэ)

А) Запасание воды в стебле приводит к его утолщению (кактусы).

Б) Стебли могут иметь складчатое строение для того, чтобы в короткий срок иметь возможность «раздуться»  и вместить много воды.

В) Стебли могут принять на себя функцию фотосинтеза, если редуцированы листья (саксаул)

А) Очень длинные корни, дорастающие до грунтовых вод (верблюжья колючка)

Б) густая сеть корней у поверхности для быстрого всасывания скудных осадков (многие злаки засушливых районов)

Мезофиты (нормальная увлажненность)

Типичные листья (лист дуба), устьица в основном на нижней стороне листа, листовая пластинка средних размеров.

Как травянистые, так и древесные.

Разнообразные корневые системы

Гигрофиты (влажные леса, слабо освещенные болота)

А) Листья крупные

Б) Устьица выступают над поверхностью листа

В) Есть специальные устьица – гидатоды, выделяющие воду в виде капель

Г) кутикула и восковой слой развиты слабо

Стебли часто тонкие, проводящие ткани развиты хуже, чем у мезофитов

Корневая система развита слабо

Гидрофиты (частично погружены в воду)

Листья на одном растении могут отличаться по строению: в воде преобладают тонки нитевидные и лентовидные формы листьев, а в воздухе разнообразные формы с относительно широкими листовыми пластинками

Есть видоизмененный подземный побег – корневище, укрепляющееся в грунте водоема придаточными корнями. Стебель содержит много воздушных каналов для газообмена в подводных частях

Мочковатая, представлена придаточными корнями

Гидатофиты (полностью погружены в воду)

Листья мелкие, тонкие, рассечены на тонкие нити, покровная ткань развита плохо или отсутствует

В стеблях слабо развиты механические и проводящие ткани

Часто мочковатая корневая система

Установите соответствие между экологическими группами растений и характеристиками: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

  1. Растений, живущие в условиях низкой влажности
  2. Растения влажных тенистых лесов
  3. Погружены в воду
  4. Механические ткани развиты слабо
  5. Игловидные листья
  6. Тонкая кутикула и восковой слой
  1. Гидатофиты
  2. Ксерофиты
  3. Гигрофиты
Ответ:
АБВГДЕ

Экологические группы растений по отношению к свету

По отношению растений к свету можно выделить три группы:

  1. Светолюбивые (гелиофиты)
  2. Теневыносливые
  3. Тенелюбивые (сциофиты)

Гелиофиты

Гелиофиты проявляют некоторые особенности, характерные для ксерофитов (растений, растущих в засушливых условиях), это объясняется тем, что большое количество солнечных лучей приводит к избыточному испарению и нехватке воды. Для избежания бóльшего испарения воды листья гелиофитов имеют небольшую площадь, направлены вертикально, что уменьшает количество лучей, которые одномоментно попадают на лист.

Расторопша – распространенный житель лугов и полей

Лист гелиофитов покрыт плотной кутикулой, которая может дополняться восковым слоем, устьица погруженные. Все это заметно уменьшает количество выделяемой листьями воды.

Ромашка – гелиофит

Гадючий лук – распространенное на Северном Кавказе степное растение

Сциофиты

Тенелюбивые растения живут в условиях слабого освещения, в подобных условиях живут и водные растения (до них доходит меньше лучей из-за поглощения света водой). В таких условиях растение должно максимально эффективно использовать тот свет, что имеется у них в распоряжении. Поэтому листья у сциофитов располагаются горизонтально, наблюдается образование листовой мозаики.

Мох кукушкин лён – житель тенистых лесов

Клетки листьев содержат меньшее количество хлоропластов, чем клетки гелиофитов, однако в них больше хлорофилла, поэтому тенелюбивые растения имеют листья более темного цвета.

Папоротники являются частью экосистемы смешанных лесов, образуют нижний, наиболее затененный ярус

Установите соответствие между экологическими группами растений и характеристиками: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

  1. Растений, живущие в условиях низкой влажности
  2. Растения влажных тенистых лесов
  3. Погружены в воду
  4. Механические ткани развиты слабо
  5. Игловидные листья
  6. Тонкая кутикула и восковой слой
  1. Гидатофиты
  2. Ксерофиты
  3. Гигрофиты
Ответ:
АБВГДЕ

Теневыносливые растения

Факультативные гелиофиты – теневыносливые растения имеют черты промежуточные между светолюбивыми и тенелюбивыми растениями. Одно и тоже дерево в листовой мозаике может иметь листья, характерные для гелиофита (световые листья) и для сциофита (теневые листья).

Крапива двудомная  ‒ теневыносливое растение

Вяз гладкий образует второй ярус в широколиственных лесах

Таблица – экологические группы растений по отношению к свету

Группа

Светолюбивые (гелиофиты)

Теневыносливые (факультативные гелиофиты)

Тенелюбивые (сциофиты)

Примеры растений

Василёк луговой, ковыль, полынь, злаки, кактусы

Липа сердцелистная, сирень

Кислица обыкновенная, мхи, папоротники, бурые и красные водоросли

Особенности

Листья небольшие, устьиц много, но они погружены глубоко

Могут иметь теневые и световые листья, адаптированные к тому освещению, в которых эти листья развивались

Листья крупные, тёмные

 

Растения разных экологических групп

Растения разных экологических групп имеют ряд общих черт в морфологии и анатомии: ксерофиты имеют общие черты с гелиофитами (растения могут одновременно относиться к обеим группам), так как сухой климат часто сопряжен с избыточным солнечным излучением. Сциофиты имеют ряд общих черт с гидатофитами, так как в воде наблюдается заметное затенение.