С.В. ЧОМУЖУК,
научный руководитель:  Л.П. ШУМОВА,
Республика Тыва, г. Кызыл,
школа-интернат для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей

Некоторые физиологические особенности растений степных фитоценозов

Цель работы: изучение видового состава растительности степных экосистем, их жизненных форм и экологических особенностей.

Актуальность работы. В Центральной Тувинской котловине настоящие степи приобретают черты пустынных степей. В нашей республике это основные экосистемы, где происходит выпас скота.

Степи в Республике Тыва занимают 2811 тыс. га. Степные растения приспособились к условиям недостаточного водоснабжения. У разных растений адаптация шла разными путями, а именно:

– сокращение расхода влаги за счет развития узких листовых пластинок или за счет сильного рассечения листа, сильного опушения листьев и покрытия их кутикулой;
– развитие мощной корневой системы или видоизмененных побегов с запасающей паренхимой – луковиц, корневищ (это чаще всего растения-эфемероиды).

Работа проводилась в мае, июле и сентябре 2001 г. около источника «Тос-Булак», расположенного к югу от г. Кызыла. На пробных площадках 10 х 10 м² я собрала гербарий по общепринятой методике [2], определила растения с помощью определителя [3], составила таблицу видового разнообразия.

Разреженный низкотравный растительный покров обогащен однолетниками и многолетниками. Среди экологических факторов, определяющих своеобразие степных экосистем, выделяют два, которые особенно важны для растений. Во-первых, это дефицит влаги в течение большей части вегетационного периода и, во-вторых, высокие дневные температуры.

Неблагоприятный для растений водный режим в степях обусловлен ограниченным поступлением воды с атмосферными осадками, недостатком ее в почве и потерей влаги за счет испарения при большой сухости воздуха и высоких температурах.

Степные растения приспосабливаются к засухе либо за счет усиления способности противостоять иссушению тканей, т.е. активным регулированием водного баланса, либо за счет усиления способности переносить иссушение [3].

Задачей моей работы было выяснение на примере нескольких видов того, какие именно приспособления помогают выживать растениям в таких неблагоприятных условиях.

Ирис желтейший (Iris flavissima), семейство Касатиковые (Iridaceae). Имеет толстое ветвистое ползучее корневище, расположенное под землей и по внешнему виду сходное с корнем. Ежегодно корневище образует надземные однолетние побеги. Листья линейные, длиннозаостренные. Цветет в мае и начале июня. Корневище ежегодно нарастает, причем растет с одной стороны – той, где находится верхушечная почка. С другой стороны корневища расположена старая часть, которая постепенно отмирает. На корневище хорошо заметны узлы и междоузлия, по которым можно определить возраст ириса, а также редуцированные листья в виде чешуй и обычно мелкие боковые почки. С помощью придаточных корней корневище укрепляется в почве. В нем откладываются питательные вещества и накапливается вода. Сырое корневище весит в среднем 5,6 г, а сухое – 3,8 г.

Лук тончайший (Allium tenissium), семейство Луковые (Alliaceae). Имеет укороченный подземный побег – луковицу, у которого есть укороченный стебель – донце. В почве укрепляется мочковатыми корнями. К донцу прикрепляются многочисленные сочные сближенные между собой чешуи, в них накапливается вода и питательные вещества. Чешуи – видоизмененные наружные листья, защищающие луковицу. На вершине донца есть верхушечная почка. Из нее ранней весной развивается стебель с листьями, который заканчивается цветочной стрелкой. На листьях имеются устьица, через которые происходит газообмен в процессе фотосинтеза и дыхания, испаряется лишняя вода. Устьица немногочисленны и экономно испаряют влагу. Ирис желтейший и лук тончайший – растения-эфемероиды, т.е. многолетние растения с коротким периодом развития.

Панцерия шерстистая (Panzeria lanata), семейство Губоцветные (Lamiaceae). Имеет горизонтальное корневище, четырехгранный стебель, сильно опушенные листья. Под лупой видно, что волоски представляют собой эпидермальные выросты. Они уменьшают испарение влаги, а также защищают от резких колебаний температуры и от перегрева. Стенки первичной покровной ткани – эпидермы – могут накапливать минеральные вещества. Минерализации могут подвергаться и выросты эпидермы – волоски.

Рогач песчаный (Ceratocarpus arenarius), семейство Маревые (Chenopodiaceae). Однолетнее однодомное растение. От основания – густо-вильчато-разветвленное, образующее шарообразный кустик. Листья линейно-шиловидные, на верхушке колющие. Стебель и листья покрывает сплошная бесцветная пленка – кутикула, она предохраняет растения от излишнего испарения. Это растение – индикатор опустынивания степных участков.
Клеточные стенки пропитаны кутином, относящимся к группе жироподобных веществ. Кутин более стоек, чем суберин. Кутин откладывается в виде слоев в толще стенки клетки, но наиболее обильно он выделяется на поверхности стенок клеток первичной покровной ткани – эпидермы, где сливается в сплошной бесструктурный слой – кутикулу.
Кутинизация предохраняет органы растения от избыточного испарения, вымывания продуктов обмена веществ осадками и защищает от проникновения паразитов, а также от механических повреждений. Кроме того, кутин поглощает ультрафиолетовые лучи и служит как бы радиационным экраном [4].

Житняк гребенчатый (Agropyron cristatum), семейство Злаковые (Poaceae). Многолетнее травянистое растение, образующее дерновины. Стебли и листья слабошероховатые. Выкапывая растение, я обратила внимание на корневую систему: очень много мелких корней. Промыв корни, я измерила суммарную длину корешков (на что ушло два дня) и в итоге получила 52 320 см. Может быть, и не все корешки удалось измерить, но очевидно, что такой корень может эффективно забирать влагу из почвы.

Тимьян, или чабрец, богородская трава, (Thymus), семейство Губоцветные (Lamiaceae). Полукустарничек, образующий «латки» с приподнимающимися невысокими многочисленными побегами. Листья черешковые, мелкие, цельнокрайные, овальные. Соцветия головчатые, компактные. Чашечка резко двугубая, с короткой волосистой трубкой и неодинаковыми по длине зубцами. Растет на песчаных почвах. Листья мелкие, покрыты кутикулой, содержат эфирные масла.

Чабрец, или тимьян ползучий (Thymus serpyllum)

Вывод

Приспособление растений к условиям пустынных степей шло по двум следующим путям.

1. Сокращение расхода влаги за счет развития узких листовых пластинок (житняк гребенчатый) или за счет сильного рассечения листа, сильного опушения листьев (панцерия шерстистая) и покрытия листьев кутикулой (тимьян монгольский).

2. Развитие мощной корневой системы (житняк гребенчатый) или развитие видоизмененных побегов с запасающей паренхимой – луковицы, корневище. Это чаще наблюдается у эфемероидов (ирис желтейший, лук тончайший).

Литература

1. Проблемы устойчивости экосистем и оценка их современного состояния. – Кызыл Тув. Икопр.

2. Учебно-полевая практика по ботанике. – М.: «Просвещение», 1975.

3. Определитель высших растений Тувинской АССР. – Новосибирск.

4. Хржановский В.Г. Ботаника. – М.: «Высшая школа», 1975.