Засуха лиственная
Засухолистные или засушливые полулистопадные растения относятся к растениям, которые сбрасывают листья в периоды засухи или в засушливый сезон. Это явление является естественным процессом для растений и вызвано ограничением количества воды в среде, где находится растение. [ 1 ] В ботанике лиственные определяются как определенные виды растений, которые осуществляют опадение, опадание листьев растения или дерева либо из-за возраста, либо из-за других факторов, которые заставляют растение считать эти листья бесполезными или не заслуживающими сохранения. течение года. Листопадные растения также можно классифицировать иначе, чем их адаптацию к засухе или засушливым сезонам, которые могут быть лиственными с умеренным климатом в холодное время года, и в отличие от вечнозеленых растений, которые не сбрасывают листья ежегодно и имеют зеленые листья в течение всего года.
Ботаника
[ редактировать ]
В ботанике листопадными называют растения, у которых ежегодно в определенное время происходит процесс, приводящий к потере листьев. Этот процесс сбрасывания листьев известен как опадение. [ 2 ] Листопадные растения представляют собой множество видов растений среди деревьев, кустарников и трав. Причины этого явления могут различаться в зависимости от того, где находится растение или вся экосистема. Характеристики сезона, климата, умеренного климата и количества осадков в определенном регионе считаются факторами, которые могли повлиять на то, чтобы растения стали листопадными, или повлиять на то, что растения превратились в лиственные растения.
Холодные лиственные виды включают виды лиственных растений, которые опадают ежегодно или сезонно. Холодные лиственные виды растений сосредоточены на сохранении питательных веществ, чтобы выжить в экстремальных условиях зимы. При засухе лиственные виды, в зависимости от региона, где они расположены, будут подвергаться опадению не обязательно из-за холодной погоды, они могут подвергнуться этому процессу из-за нехватки воды, которая может быть ограничена из-за относительно небольшого количества осадков и лета с относительно более высокой температурой или неожиданным продолжительный сезон. И наоборот, вечнозеленые виды растений опадают в меньших масштабах непрерывно в любое время года в течение года.
Механизмы, вызывающие опадание листьев, — это процесс, включающий физиологические и химические процессы, происходящие внутри растений. К ним относятся гормональные изменения, позволяющие постепенно сократить использование хлорофилла и выработку определенных пигментов, которые обычно используются для выработки энергии посредством фотосинтеза летом, что придает листьям осенний цвет. Каротиноиды — это пигментация, которая отвечает за желтый или коричневый цвет листьев, поскольку они начали терять хлорофилл. Антоциан — еще один тип пигментации, который отвечает за красный или фиолетовый цвет листьев. [ 3 ] Эти пигментации или цвет листьев обусловлены различными концентрациями углеводов, азота и хлорофилла. [ 4 ] Что касается обесцвечивания листьев, лиственные виды растений способны реабсорбировать питательные вещества из листьев по мере их опадания.
Образование опадающего слоя между стеблем и черешком листа означает начало опадения. Абсцессный слой – это
область разделения между листьями и растением или пластинкой и основанием листа в зависимости от вида растения, которую совместно называют зоной отрыва. В зонах отпадения типы клеток такие же, как и в других частях растения, но с небольшими различиями по численности и качеству. Клетки склеренхимы кажутся менее многочисленными или слабо развитыми. Клетки паренхимы тонкостенные и компактно расположенные, без внутриклеточных пространств, и клетки колленхимы отсутствуют. Такое сочетание клеток делает зону отрыва особенно чувствительной к растительному гормону, известному как ауксин. [ 5 ] В нормальных условиях поток ауксина остается постоянным во всех структурах растения. Когда растение находится в состоянии стресса, будь то из-за климата или факторов окружающей среды, поток ауксина будет нарушен или прекращен, влияя на уровни ауксина, достигающие опадающего слоя листьев, вызывая удлинение растительных клеток внутри зоны. Впоследствии зона отрыва разорвется, позволяя листу отделиться от растения.
Функция
[ редактировать ]Листопадное растение подвергается процессу опадения либо сезонно, либо из-за внешнего стресса, вызванного окружающей средой. При этом у растения есть как преимущества, так и недостатки: потеря листьев, а не только сохранение питательных веществ и воды. Многие виды лиственных растений эффективно используют период безлистия, запуская репродуктивные процессы, такие как цветение. Опадение позволяет растению осуществлять распространение репродуктивных тел, включающих семена, плоды и пыльцу. [ 6 ] некоторые виды лиственных растений предпочитают цвести после опадения. Это позволяет растению получить больше преимуществ в репродуктивной перспективе, поскольку растению требуется гораздо меньше энергии для поддержания себя и выживания без листьев, растение может эффективно использовать перенос пыльцы ветром. [ 7 ] Отсутствие листьев также позволяет растению более эффективно использовать перенос пыльцы ветром или увеличивать видимость цветов, что позволяет насекомым легче обнаруживать цветы и получать к ним доступ, тем самым опыляя растения. [ 8 ]
Благодаря естественной структуре лиственных видов растений они обладают более высокой устойчивостью к стрессовым факторам окружающей среды, которые могут вызвать такие повреждения, как поломка ветвей и стволов, по сравнению с вечнозелеными видами. Опадение можно отметить и как самообрезку растения, [ 6 ] так как растение сбросит листья вместе с ветвями, цветками, плодами и поврежденными частями. Это выделительная функция растений, поскольку они удаляют отходы, накопившиеся в течение года. Самообрезка также служит первоначальной цели лиственных растений: удалить лишние части, которые растение считает ненужными и которые могут конкурировать за воду и питательные вещества. Без наличия листьев можно уменьшить чрезмерную энергию, необходимую для восстановления повреждений листьев и поддержания их функциональности, которые могут быть вызваны нападением насекомых или другими физическими факторами. Поскольку лиственные виды растений готовы к полному опадению, чтобы пережить экологический стресс, они должны расходовать дополнительную энергию, которая никогда не понадобится вечнозеленым видам, чтобы вырастить полностью новую листву, когда суровые условия окружающей среды изменятся или приближаются к следующему вегетационному сезону.
Стратегии борьбы с засухой
[ редактировать ]Вечнозеленые виды являются противоположностью лиственных видов: вечнозеленые растения имеют значительное количество листьев в течение всего года. [ 9 ] Одной из наиболее отличительных характеристик этих растений являются корни, которые проникают гораздо глубже в землю. [ 10 ] позволяя вечнозеленым растениям получить доступ к источнику воды из-под земли и пережить засушливый сезон. [ 11 ] Виды растений, которые обладают характеристиками, которые кажутся промежуточными между вечнозелеными и листопадными, можно отнести к полулистопадным и полувечнозеленым, в зависимости от их ежегодного опадения и характера цветения. У лиственных видов корни проникают в землю гораздо глубже, чем у вечнозеленых, поэтому лиственные растения подвергаются стрессу или когда доступ к питательным веществам и воде ограничен из-за внешних факторов, таких как обычное сезонное изменение климата и засуха. [ 12 ]
Лиственные растения полностью опадают, что позволяет растению сохранить питательные вещества и энергию для выживания. [ 13 ] Листопадные растения обладают более высокой фотохимической эффективностью по сравнению с вечнозелеными видами в периоды, когда у них появляются листья весной и летом. [ 14 ] Это позволяет ему забирать излишки энергии и питательных веществ для хранения и является основной стратегией выживания в течение нескольких дней без помощи хлорофилла и листьев для выработки энергии.
Помимо предотвращения потери воды и питательных веществ, лиственные виды растений при засухе могут удалять питательные вещества из листьев, которые вот-вот опадут, и хранить их в виде белков в другой части растения. [ 13 ] Он может сбрасывать листья во время засухи, а листопадные виды могут приспособиться к выделению питательных веществ только после облегчения засухи для восстановления кроны и роста листьев. Лиственные виды растений могут поглощать азот, фосфор и калий, которые являются основными элементами, необходимыми растениям. Это может дополнительно предотвратить значительные воздействия из-за потерь питательных веществ, вызванных опадением листьев. В период после опадения запасы азота ветвей у засухолистных видов изменяются соответственно в зависимости от сезона или внешнего стресса, тогда как вечнозеленые виды имеют постоянный уровень азота ветвей в течение всего года. [ 15 ]
Экосистемы
[ редактировать ]В ботанике фенологию растений и листьев экосистем, расположенных в высоких широтах, можно прогнозировать на основе сезонного цикла, где четыре сезона очень различимы. Экосистемы, которые считаются полузасушливыми и саванными (SAST), менее однородны, а диапазон как климата, так и видов растений в этих экосистемах значительно различается. [ 16 ] Виды засушливых лиственных растений часто встречаются в экосистемах SAST, поскольку они обладают более высокой устойчивостью к непредсказуемым внешним стрессовым факторам. Эти виды растений также очень распространены в районах с относительно засушливыми сезонами, особенно в экосистемах, расположенных на окраинах пустынь.
Регионы
[ редактировать ]Засушливые лиственные виды растений можно встретить на большей части Европы, в восточной части Северной и Южной Америки, в южной части Африки, а также в южной и восточной части Азии. [ 17 ] особенно регионы с умеренным климатом, где растениям необходимо справляться с нехваткой воды в засушливые сезоны. [ 18 ] Обычные виды лиственных растений, как умеренных, так и засушливых, появятся в биомах лиственных лесов умеренного пояса, которые постоянно чередуются. Обычно он имеет отчетливые сезонные различия: зима, весна, лето и осень, а также явный контраст зимы и лета.
Тогда как холодолистные виды растений обычно встречаются в регионах ближе к более низким широтам планеты. Эти виды растений могут жить в более экстремальных по температуре климатических условиях.
Примеры засушливых лиственных пород
[ редактировать ]Засушливые лиственные растения очень часто встречаются вблизи границ пустынь или вдоль прибрежных территорий Северной Америки. Энселия яркая (широко известная как хрупкий кустарник) — очень распространенный вид широколиственных засушливых листопадных растений, встречающийся вблизи пустыни в северной части Мексики и вдоль западного побережья Соединенных Штатов. Ambrosia Dumosa (широко известная как нора) — это распространенный микролистный засушливый лиственный вид, который встречается вблизи тех же самых территорий, поскольку он обитает в тех же экосистемах, что и ломкий куст. Хотя оба эти экземпляра способны опадать в ответ на засуху или засушливые сезоны, они принадлежат к разным семействам растений.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Киллингбек, Кейт Т. (сентябрь 1996 г.). «Питательные вещества в стареющих листьях: ключ к поиску потенциальной резорбции и навыков резорбции». Экология . 77 (6): 1716–1727. Бибкод : 1996Ecol...77.1716K . дои : 10.2307/2265777 . ISSN 0012-9658 . JSTOR 2265777 .
- ^ Аддикотт, штат Форт; Линч, Р.С. (июнь 1955 г.). «Физиология абсцесса». Ежегодный обзор физиологии растений . 6 (1): 211–238. дои : 10.1146/annurev.pp.06.060155.001235 . ISSN 0066-4294 .
- ^ Ли, Шу-Шун; Ли, Цянь-Чжун; Тан, Линг; Вэнь, Цзин (2 февраля 2017 г.). «Сравнение пигментов и экспрессия генов метаболизма хлорофилла в желтых и зеленых листьях Acer palmatum» . Канадский журнал науки о растениях . дои : 10.1139/cjps-2016-0307 . hdl : 1807/78523 . ISSN 0008-4220 .
- ^ Веммос, С.Н.; Папагианнопулу, А.; Кауард, С. (9 февраля 2012 г.). «Влияние опоясывания побегов на фотосинтетическую способность, углеводы листьев и опадание почек фисташки (Pistacia vera L.)» . Фотосинтетика . 50 (1): 35–48. дои : 10.1007/s11099-012-0003-0 . ISSN 0300-3604 . S2CID 15447629 .
- ^ «Процесс опадения растений (со схемой) | Ботаника» . Беседа по биологии . 12 декабря 2016 г. Проверено 29 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Аддикотт, FT (1965), «Физиология отрыва», «Дифференцировка и развитие » , Springer Berlin Heidelberg, стр. 2741–2773, doi : 10.1007/978-3-642-50088-6_70 , ISBN 978-3-642-50090-9
- ^ Борер, Гил; Катул, Габриэль Г.; Натан, Ран; Уолко, Роберт Л.; Ависсар, Рони (июль 2008 г.). «Влияние неоднородности кроны, опадения семян и инерции на ветровое распространение зерен семян деревьев» . Журнал экологии . 96 (4): 569–580. Бибкод : 2008JEcol..96..569B . дои : 10.1111/j.1365-2745.2008.01368.x . ISSN 0022-0477 .
- ^ Цюй, Жунмин; Ли, Сяоцзе; Ло, Ибо; Донг, Мин; Сюй, Хуанли; Чен, Сюань; Дафни, Амотс (18 сентября 2007 г.). «Переносимый ветром венчик усиливает самоопыление: новый механизм отсроченного самоопыления» . Анналы ботаники . 100 (6): 1155–1164. дои : 10.1093/aob/mcm209 . ISSN 1095-8290 . ПМЦ 2759251 . ПМИД 17881336 .
- ^ Аксельрод, Дэниел И. (март 1966 г.). «Происхождение лиственных и вечнозеленых растений в лесах умеренного пояса» . Эволюция . 20 (1): 1–15. дои : 10.1111/j.1558-5646.1966.tb03339.x . ISSN 0014-3820 . ПМИД 28564755 . S2CID 38943221 .
- ^ Собрадо, Массачусетс (1991). «Соотношения затрат и выгод в лиственных и вечнозеленых листьях тропических сухих лесов». Функциональная экология . 5 (5): 608–616. Бибкод : 1991FuEco...5..608S . дои : 10.2307/2389479 . ISSN 0269-8463 . JSTOR 2389479 .
- ^ Собрадо, Массачусетс (январь 1997 г.). «Уязвимость к эмболии у засухолистных и вечнозеленых видов сухого тропического леса». Акта Экологика . 18 (4): 383–391. Бибкод : 1997AcO....18..383S . дои : 10.1016/s1146-609x(97)80030-6 . ISSN 1146-609X .
- ^ Хассельквист, Найлз Дж.; Аллен, Майкл Ф.; Сантьяго, Луи С. (24 июля 2010 г.). «Водные отношения вечнозеленых и засушливо-лиственных деревьев в хронопоследовательности сезонно-засушливых тропических лесов» . Экология . 164 (4): 881–890. Бибкод : 2010Oecol.164..881H . дои : 10.1007/s00442-010-1725-y . ISSN 0029-8549 . ПМЦ 2981736 . ПМИД 20658152 .
- ^ Jump up to: а б Марчин, Рене; Цзэн, Хайнянь; Хоффманн, Уильям (3 апреля 2010 г.). «Поведение лиственных деревьев в условиях засухи снижает потери питательных веществ лиственными деревьями умеренного пояса в условиях сильной засухи». Экология . 163 (4): 845–854. Бибкод : 2010Экол.163..845М . дои : 10.1007/s00442-010-1614-4 . ISSN 0029-8549 . ПМИД 20364272 . S2CID 19961273 .
- ^ Караватас, С.; Манетас, Ю. (1999). «Сезонные закономерности фотохимической эффективности фотосистемы 2 у вечнозеленых склерофиллов и засушливых полулистных кустарников в полевых условиях Средиземноморья» . Фотосинтетика . 36 (1/2): 41–49. дои : 10.1023/а:1007010502269 . ISSN 0300-3604 . S2CID 35440670 .
- ^ Собрадо, Массачусетс (июнь 1995 г.). «Сезонные различия в запасах азота у лиственных и вечнозеленых видов сухого тропического леса» . Биология Плантарум . 37 (2): 291–295. дои : 10.1007/bf02913228 . ISSN 0006-3134 . S2CID 44043005 .
- ^ Далин, Кайла М.; Понте, Доминик Дель; Сетлок, Эмили; Нагелькирк, Райан (2017). «Глобальные закономерности засушливой лиственной фенологии в полузасушливых и саванных экосистемах» . Экография . 40 (2): 314–323. дои : 10.1111/ecog.02443 . ISSN 1600-0587 .
- ^ Ся, Цзянчжоу; Чен, Ян; Лян, Шуньлинь; Лю, Дэн; Юань, Вэньпин (декабрь 2015 г.). «Глобальное моделирование коэффициентов распределения углерода для типов лиственной растительности» . Теллус Б: Химическая и физическая метеорология . 67 (1): 28016. Бибкод : 2015TellB..6728016X . дои : 10.3402/tellusb.v67.28016 . ISSN 1600-0889 .
- ^ Вико, Джулия; Дралле, Дэвид; Фэн, Сюэ; Томпсон, Салли; Манцони, Стефано (01.06.2017). «Насколько конкурентоспособна засушливая лиственность тропических лесов? Комбинированный эко-гидрологический и экоэволюционный подход» . Письма об экологических исследованиях . 12 (6): 065006. Бибкод : 2017ERL....12f5006V . дои : 10.1088/1748-9326/aa6f1b . ISSN 1748-9326 .