Абиотические экологические факторы.

18.3.1. Свет как экологический фактор. Экологически значимы интенсивность света, его спектральный состав, продолжительность воздействия, а также суточная и сезонная периодичность.

По требовательности к интенсивности света различают световые, теневые и теневыносливые растения.

Световые растения (гелиофиты) — растения нормально развиваются только при полном освещении и плохо переносят даже незначительное затенение. Они широко распространены в сухих степях и пустынях, где растительный покров изрежен и растения не затеняют друг друга. Из растений лесной зоны к гелиофитам можно отнести растущие на открытых местах очиток едкий, молодило, иван-чай и некоторые другие. К гелиофитам относится большинство сельскохозяйственных культур — хлебные злаки, сахарная свекла, картофель и др. Особенно требователен к свету рис, при его недостатке он явно задерживает свое развитие.

Теневыносливые растения (сциофиты) лучше растут на полном свету, однако способны выносить и затенение. К ним принадлежат основные лесообразующие породы. По возрастанию теневыносливости они образуют следующий ряд: лиственница, береза, осина, сосна, дуб, ель, бук. Минимальная освещенность для лиственницы — 1/6 полного дневного света, для бука — 1/60

Теневые растения (сциофиты) - не переносят полного освещения и нормально развиваются только в условиях затенения при рассеянном свете. Это лесные папоротники, мхи, кислица.

Свет оказывает определяющее воздействие на форму роста. Невысокие, приземистые деревья с раскидистой кроной (например, сосна или дуб на открытом месте), розеточные травы (подорожник, одуванчик и др.) обычно растут на открытых, освещенных местах. В условиях затенения в лесу сосны интенсивно растут в высоту, теряя боковые ветви (самоочищение ствола), формируя цилиндрический ствол, высоко очищенный от сучьев, с небольшой кроной (корабельные сосны) (рис. 253).

При отсутствии света образуются этиолированные (бесхлорофилльные) побеги с очень длинными междоузлиями (побеги, вырастающие на клубне картофеля в темноте). Слабые удлиненные междоузлия образуются путем растяжения клеток при уменьшении числа клеточных делений. Такое явление наблюдается в загущенных посевах зерновых и вызывает полегание хлебов, затрудняющее их уборку.

Направляющее действие света проявляется в образовании листовой мозаики, расположении листьев ребром (эвкалипт) или под определенным углом к солнечным лучам.

Анатомическое строение листьев также отражает адаптацию растений к свету. Листья гелиофитов имеют хорошо развитый многослойный столбчатый мезофилл, большее число устьиц на единицу поверхности, хорошо развитую сеть жилок. Обычно они с толстостенной эпидермой, кутикулой с восковым налетом, часто с покровом из мертвых волосков и погруженными устьицами. Кутикула и волоски, отражая солнечные лучи, предохраняют листья от перегрева и иссушения. У теневыносливых и теневых растений листья с тонкой пластинкой, так как столбчатый мезофилл развит очень слабо (рис. 254).

Проводящие и механические ткани у световых растений развиты лучше, чем у остальных.

Величина хлоропластов у световых и теневых листьев различна. У гелиофитов хлоропласты в клетках мезофилла более мелкие и многочисленные, чем у теневых и теневыносливых растений. Это обеспечивает им увеличение суммарной фотосинтетической поверхности. Хлоропласты у теневых растений крупнее, чем у световых, и содержат больше хлорофилла. Это обеспечивает возможность фотосинтеза при слабой освещенности.

Значительное влияние на освещенность оказывает запыленность. В городах из-за загрязнения атмосферы выбросами заводов и машин освещенность может снижаться до 15 % и более.

Изменение длины дня в течение года оказывает влияние на растения. Реакция организма на продолжительность дня, выражающаяся в изменении процессов роста и развития, получила название фотопериодизма.

Это общее важное приспособление, регулирующее сезонные изменения. Оно играет роль пускового механизма сезонного ритма — от весеннего пробуждения до зимнего покоя.

Совпадение периодов жизненного цикла с соответствующим временем года (сезонный ритм) носит приспособительный характер и имеет огромное значение для формирования вида, так как обеспечивает использование наиболее благоприятных условий для роста и развития. Фотопериодизм регулирует физиологические процессы, приводящие к росту и цветению растений весной, сбрасыванию ими листвы и обезвоживанию клеток осенью. У растений нашей флоры удлинение дня ведет к образованию цветков, поэтому в ней преобладают длиннодневные растения, их цветение наступает при продолжительности светлого периода суток 12 ч и более. К ним относятся и культурные растения: рожь, овес, большинство сортов пшеницы, ячмень, картофель, лен. Растения преимущественно тропического происхождения переходят к цветению, когда день становится коротким (менее 12 ч). Это короткодневные растения: соя, просо, кукуруза, рис, подсолнечник, конопля, георгины, зацветающие лишь в конце лета или осенью.

Реакция растений на длину дня и ночи должна учитываться при возделывании сельскохозяйственных растений. Известно, например, что у льна и конопли в условиях короткого светового дня повышается содержание масла в семенах, а в условиях длинного — убыстряется формирование лубяных волокон.