Альпийское растение

Альпийские растения – это растения , которые растут в альпийском климате , который встречается на большой высоте и над линией деревьев . существует множество различных видов и таксонов растений , образующих растительное сообщество В этой альпийской тундре . ^{[ 1 ]} К ним относятся многолетние травы , осоки , разнотравье , подушечки , мхи и лишайники . ^{[ 2 ]} Альпийские растения приспособлены к суровым условиям альпийской среды, к которым относятся низкие температуры, засуха, ультрафиолетовое излучение, ветер, засуха, бедная питательная почва, короткий вегетационный период.

Некоторые альпийские растения служат лекарственными растениями .

Экология

Альпийские растения встречаются в тундре : типе природного региона или биома, в котором нет деревьев. Альпийская тундра встречается в горах по всему миру. он переходит Ниже линии деревьев лесотундры, в субальпийские леса; Низкорослые леса, встречающиеся на экотоне известны как Круммхольц . С увеличением высоты она заканчивается у линии снега , где снег и лед сохраняются летом, также известной как зона Ниваль.

Альпийские растения не ограничиваются возвышенностями . Однако высокогорные районы имеют иную экологию, чем те, которые растут в более высоких широтах. ^{[ 3 ]} Одним из самых больших отличий является то, что нижнюю границу тропической альпийской зоны трудно определить из-за антропогенного воздействия, сухого климата и естественного отсутствия линии деревьев. ^{[ 4 ]} Другое важное различие между тропической и аркто-альпийской экологией — это разница температур. В тропиках каждый день наблюдается смена лета и зимы, тогда как в более высоких широтах холодно и днем, и ночью. В северных широтах главным фактором преодоления является холод. Морозные процессы оказывают сильное влияние на почву и растительность аркто-альпийских регионов. ^{[ 5 ]} Тропические альпийские регионы также подвержены этим условиям, но это случается редко. Поскольку северные альпийские районы занимают огромную территорию, может быть сложно обобщить характеристики, определяющие экологию. ^{[ 6 ]} Одним из факторов альпийской экологии является ветер в данной местности. ветром Обрезка — обычное явление в северных альпийских регионах. Наряду с обрезкой ветров, ветровая эрозия растительных покровов является обычным явлением на Аляске . ^{[ 7 ]}

Рост

Долгоживущие многолетние травы являются наиболее распространенным типом растений в альпийских условиях, большинство из которых имеют большую, хорошо развитую корневую и/или корневище . систему ^{[ 8 ]} Эти подземные системы хранят углеводы в течение зимы, которые затем используются весной для развития новых побегов. ^{[ 8 ]} Некоторые виды камнеломок имеют небольшую корневую систему, но являются вечнозелеными . ^{[ 8 ]} Листья этих растений запасают энергию в виде углеводов и липидов . ^{[ 8 ]} переходят в вегетативный покой Альпийские растения в конце вегетационного периода , образуя многолетние почки с укорачивающимся световым периодом . ^{[ 8 ]}

Приживление сеянцев происходит очень медленно и происходит реже, чем вегетативное размножение . ^{[ 8 ]} В первый год роста многолетних альпийских растений большая часть фотосинтата используется для создания стабильной корневой системы, которая используется для предотвращения высыхания и для хранения углеводов в течение зимы. ^{[ 8 ]} В этом году растение может дать несколько настоящих листьев, но обычно только семядоли . образуются ^{[ 8 ]} Обычно для того, чтобы растения прижились, требуется несколько лет. ^{[ 8 ]}

Адаптации

Альпийские растения могут существовать на очень больших высотах, от 300 до 6000 метров (от 1000 до 20 000 футов), в зависимости от местоположения. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Например, на высоте 6480 м (21 260 футов) растет мох на горе Эверест . ^{[ 9 ]} Arenaria bryophylla — самое высокое цветущее растение в мире, его высота достигает 6180 м (20 280 футов). ^{[ 10 ]}

Чтобы выжить, альпийские растения адаптируются к условиям высокогорья, включая холод, засушливость, высокий уровень ультрафиолетового излучения и трудности размножения. Эти условия связаны с топографическим уклоном, что в конечном итоге влияет на разнообразие и распространение растений. ^{[ 11 ]} Это связано с тем, что более крутые склоны вызывают более быструю эрозию почвы, что, в свою очередь, затрудняет рост растений, распространение семян и их оседание. Кроме того, уклон топографии напрямую влияет на многие другие абиотические факторы, включая температуру, солнечную радиацию, содержание влаги и питательных веществ в почве.

Переживание экстремально низких температур

Альпийская среда обитания на массиве Монблан

Большинство альпийских растений в какой-то момент своей жизни сталкиваются с экстремально низкими температурами. Есть несколько способов, которыми растение может пережить эти крайности. Растения могут избежать воздействия низкой температуры, используя различные формы сезонной фенологии , морфологии или изменяя предпочтения форм роста. Один из способов — спрятать большую часть растения в почве и оставить на воздухе только цветы и листья. ^{[ 12 ]} Они также могут избежать замерзания открытых тканей , увеличивая количество растворенных веществ в тканях, что называется депрессией точки замерзания . Другой, несколько похожий метод, который растения могут использовать, чтобы избежать замерзания, — это переохлаждение , которое предотвращает кристаллизацию льда в тканях растения. Этих методов достаточно только при умеренно низкой температуре. В альпийской зоне температуры часто настолько низкие, что этих методов оказывается недостаточно. ^{[ 13 ]} Когда растениям требуется более постоянное решение, они могут развить морозоустойчивость . Растения также могут обезвоживать свои клетки, перемещая воду в межклеточные пространства . Это вызывает образование льда за пределами ячейки , где кристаллы льда не причинят вреда. Когда все эти стратегии не могут предотвратить повреждение от заморозков , альпийские растения часто способны восстанавливать или заменять поврежденные органы . Поскольку предотвратить повреждение часто бывает трудно, многие альпийские растения зависят от замены своих органов. ^{[ 14 ]} Они помогают сделать это возможным, помещая свои меристемы под землю, где температура обычно выше. ^{[ 13 ]}

Фотосинтез и скорость дыхания

Скорость фотосинтеза и дыхания неодинакова в течение вегетационного периода. ^{[ 15 ]} В начале вегетационного периода новые побеги имеют низкую чистую скорость фотосинтеза и высокую скорость дыхания из-за быстрого роста новых побегов. ^{[ 15 ]} По мере повышения температуры в микроклимате растений чистая скорость фотосинтеза будет увеличиваться, пока доступно достаточно воды, и достигнет пика во время цветения. ^{[ 15 ]} Альпийские растения способны начинать фотосинтез и достигать максимальной скорости фотосинтеза при более низких температурах по сравнению с растениями, адаптированными к более низким высотам и более теплому климату. ^{[ 15 ]} Это связано с совместным воздействием генотипа и факторов окружающей среды. ^{[ 15 ]}

Предотвращение высыхания

В альпийских районах доступность воды часто варьируется. Мохообразные и лишайники обладают высокой устойчивостью к высыханию , что способствует их обилию во всех ареалах альпийских территорий. ^{[ 16 ]} У высших растений усыхание тканей на большой высоте встречается редко. Если это и происходит, то обычно это случается с растениями, растущими на открытых участках, где ветровая повышена нагрузка. Альпийские растения избегают потери воды за счет глубокого укоренения и усиления контроля над устьицами . Растения, расположенные на небольшой высоте, обычно достигают максимального открытия устьиц утром, тогда как альпийские растения достигают максимального открытия в середине дня, когда температура самая высокая. Альпийские суккуленты часто используют фотосинтез CAM , чтобы избежать потери воды.

Избегание ультрафиолетового излучения

Поскольку ультрафиолетовое излучение имеет тенденцию увеличиваться с высотой, его часто считают фактором стресса среди альпийских растений. В прошлом было много попыток исследовать, как ультрафиолетовое излучение может влиять на формы альпийских растений. Однако неизвестно, влияет ли ультрафиолетовое излучение на рост и развитие растений. Также неясно, ответственна ли радиация за содействие генетической дифференциации, приводящей к задержке роста форм. ^{[ 13 ]}

Воспроизведение

Альпийские растения используют как половое , так и бесполое размножение . Половое размножение имеет ограничения в высокогорных районах, особенно в районах с коротким вегетационным периодом в альпийских зонах высоких широт. В тропических альпийских зонах с круглогодичным вегетационным периодом, например, в северных Андах , растения могут цвести круглый год. Независимо от того, когда цветут альпийские растения, опылителей часто не хватает. С увеличением высоты активность опылителей снижается. ^{[ 17 ]} Наиболее распространенными опылителями в альпийской зоне являются шмели и мухи . ^{[ 17 ]} Растения используют разные стратегии, чтобы справиться с этими ограничениями, включая чередование времени цветения и клональное размножение.

Раннецветущие растения

Некоторые растения зацветают сразу после таяния снега или оттаивания почвы. Эти раннецветущие растения всегда образуют цветы в предыдущем сезоне, что называется преформацией. Этот цветочный примордиум образуется за один-три года до цветения, что гарантирует, что цветение не задержится после таяния снега и что при правильных условиях окружающей среды будет достаточно времени для завязывания семян. ^{[ 8 ]} Следовательно, они рискуют повредить уже сформированное соцветие морозом . ^{[ 17 ]} Чтобы свести к минимуму ущерб от мороза, предварительно сформированные цветы часто окружают плотно упакованными прицветниками , густо покрытыми трихомами . Это помогает сохранить тепло внутри цветочного бутона . ^{[ 18 ]} Из-за ограничения количества опылителей в начале сезона растения, которые цветут рано, обычно имеют низкий уровень репродуктивного успеха. ^{[ 17 ]} Одним из преимуществ раннего цветения является то, что полученные семена имеют больше шансов созреть до следующих заморозков. Они также имеют высокий уровень ауткроссинга , что помогает увеличить генетическое разнообразие . ^{[ 17 ]} Скорость и время цветения зависят от времени таяния снега, температуры и фотопериода, но обычно происходит через 10–20 дней после таяния снега. ^{[ 8 ]} Альпийский снежный колокольчик — растение с достаточно высоким метаболизмом, благодаря чему тепло способно растопить окружающий его снег. ^{[ 19 ]}

Цветение в середине сезона

Примерно половина всех альпийских видов цветет в середине сезона. Цветение в пик сезона сочетает в себе некоторые преимущества и риски раннецветущих и поздноцветущих растений. Некоторые среднеспелые растения предварительно формируют соцветия, но не все. ^{[ 17 ]}

Позднее цветение

Позднее цветение наступает после окончания основного вегетационного периода. У них высокая урожайность семян, но их семена имеют пониженную скорость созревания из-за нехватки времени. Эти растения склонны к самоопылению , апомиксису и живорождению . ^{[ 17 ]}

Клональное размножение

Поскольку инвестиции в производство цветов и семян могут быть дорогостоящими для альпийских растений, они часто используют клональное размножение . Эта стратегия становится все более распространенной по мере увеличения высоты и наиболее распространена среди криптогамов и трав . ^{[ 17 ]} Некоторые альпийские растения используют его в качестве основного метода размножения. У этих растений половое размножение встречается редко и не оказывает существенного влияния на репродуктивную продукцию. Примером такого растения является Carex curvula , клональный возраст которого оценивается примерно в 2000 лет. ^{[ 20 ]}

После укоренения каждый год быстро происходит рост новых побегов из многолетней почки, которая обычно расположена близко к поверхности почвы. ^{[ 8 ]} Этот рост происходит после таяния снега, когда температура почвы выше 0 °C. ^{[ 8 ]} Некоторые виды, такие как Erythronium grandiflorum , могут начать рост новых побегов до таяния снега, поскольку их многолетние почки расположены в луковицах, зарытых глубоко в почве. ^{[ 8 ]} Когда новые листья выступают из-под снега, новые побеги выделяют тепло за счет переизлучения тепла и/или тепла от дыхания, которое тает окружающий снег. ^{[ 8 ]} Это подвергает почву большему воздействию солнечной радиации , нагревая ее и ускоряя новый рост. ^{[ 8 ]}

Лекарственные альпийские растения

Есть ряд альпийских растений, которые используются экономно . В Гималаях сотни видов продаются для медицинских и ароматических целей. Подсчитано, что годовая торговля этих заводов составляет миллионы долларов США. Многие домохозяйства в сельских районах Непала и Индии полагаются на торговлю лекарственными альпийскими растениями как на источник дохода. ^{[ 21 ]}^{[ 22 ]} Это создает повышенную необходимость уделять больше внимания сохранению растений в этих районах, обеспечивая устойчивый урожай , а также устойчивость экосистем . Некоторые из видов, собираемых в Непале, включают Neopicrorhiza scrophulariiflora , Nardostachys grandiflora , Aconitum spicatum , Dioscorea deltoidea , Aconitum гетерофиллум , Rheum australe и Bergenia . ^{[ 22 ]} В индийских Гималаях альпийские лекарственные растения, такие как Dactylorhiza hatagirea , Picrorhiza kurroa , Aconitum гетерофиллум , Fritillaria roylei , Podophyllum hexandrum , находятся под сильным давлением из-за чрезмерной эксплуатации в коммерческих целях. ^{[ 23 ]}

См. также

Примечания

^ Зерно 2003 г.
^ Кернер 2003 , стр. 9–18.
^ Смит и Янг 1987 , с. 137
^ Смит и Янг 1987 , с. 138
^ Блаженство 1962 , с. 119
^ Блаженство 1971 , с. 407
^ Блаженство 1962 , стр. 127–128.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д Биллингс 1974 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Высотные растения» . Авантюристы и ученые за охрану природы. Архивировано из оригинала 25 апреля 2012 г. Проверено 22 ноября 2016 г.
^ Безручка и Лайонс 2011 , с. 275.
^ Чжан, Ван и Ван, 2021 г.
^ Стегнер и др. 2020 год
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кернер 2003 , стр. 101–114.
^ Хакер и Нойнер, 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Биллингс и Муни, 1968 г.
^ Аустрхайм, Хассель и Мистеруд, 2005 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Кернер 2003 , стр. 259–290.
^ Цукая и Цугэ, 2001 г.
^ Лаурентино, Тельма Дж (19 марта 2018 г.). «Наблюдая эволюцию и учась думать о ней в чудесных швейцарских Альпах» . научная пятерка . Базельский университет – через Medium.com.
^ Штайнгер, Кернер и Шмид, 1996 г.
^ Кала 2005 г.
^ Jump up to: ^а ^б Смит Олсен и Овергаард Ларсен, 2003 г.
^ Кала 2000

Ссылки

Аустрхайм, Гуннар; Хассель, Кристиан; Мистеруд, Атле (2005). «Роль особенностей жизненного цикла в моделях сообществ мохообразных в двух контрастирующих альпийских регионах». Бриолог . 108 (2): 259–271. CiteSeerX 10.1.1.586.5818 . doi : 10.1639/0007-2745(2005)108[0259:TROLHT]2.0.CO;2 . S2CID 83519579 .
Безручка, Стивен; Лайонс, Алонсо (2011). Треккинг в Непале: Путеводитель для путешественника . Книги альпинистов.
Биллингс, WD (1974). «Адаптации и происхождение альпийских растений». Арктические и альпийские исследования . 6 (2): 129–142. дои : 10.2307/1550081 . JSTOR 1550081 .
Биллингс, штат Вашингтон; Муни, ХА (1968). «Экология арктических и альпийских растений». Биологические обзоры . 43 (4): 481–529. дои : 10.1111/j.1469-185x.1968.tb00968.x . ISSN 1464-7931 . S2CID 85714370 .
Блисс, LC (1962). «Адаптации арктических и альпийских растений к условиям среды обитания» . Арктика . 15 (2): 117–144. дои : 10.14430/arctic3564 . JSTOR 40506981 .
Блисс, LC (1971). «Жизненные циклы арктических и альпийских растений». Ежегодный обзор экологии и систематики . 2 : 405–438. doi : 10.1146/annurev.es.02.110171.002201 .
Хакер, Юрген; Нойнер, Гилберт (2008). «Распространение льда у незакаленных видов альпийских растений, изученное с помощью инфракрасного дифференциального термического анализа (IDTA)». Арктические, антарктические и альпийские исследования . 40 (4): 660–670. doi : 10.1657/1523-0430(07-077)[ХАКЕР]2.0.CO;2 . S2CID 85721404 .
Кала, Чандра Пракаш (2000). «Статус и сохранение редких и находящихся под угрозой исчезновения лекарственных растений в Индийском Трансгималаях». Биологическая консервация . 93 (3): 371–379. Бибкод : 2000BCons..93..371K . дои : 10.1016/S0006-3207(99)00128-7 .
Кала, Чандра Пракаш (2005). «Традиции здоровья буддийской общины и роль амчи в трансгималайском регионе Индии». Современная наука . 89 (8): 1331–1338.
Кернер, Кристиан (2003). Жизнь альпийских растений: функциональная экология растений высокогорных экосистем . Берлин: Шпрингер. ISBN 978-3-540-00347-2 .
Смит, Алан; Янг, Трумэн П. (1987). «Экология тропических альпийских растений». Ежегодный обзор экологии и систематики . 18 : 137–158. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.18.1.137 .
Смит Олсен, Карстен; Овергаард Ларсен, Хелле (2003). «Торговля лекарственными растениями в Альпах и стратегии обеспечения средств к существованию в Гималайских горах». Географический журнал . 169 (3): 243–254. Бибкод : 2003GeogJ.169..243S . дои : 10.1111/1475-4959.00088 .
Стегнер, М; Лакнер, Б; Шефернолте, Т; Бюхнер, О; и др. (24 сентября 2020 г.). «Зимние ночи в летнее время: стресс-физиологическая реакция на лед и облегчение замерзания циториза с помощью эластичных компонентов клеточной стенки в листьях нивального вида» . Int J Mol Sci . 21 (19): 7042. doi : 10.3390/ijms21197042 . ПМЦ 7582304 . ПМИД 32987913 .
Штайнгер, Томас; Кернер, Кристиан; Шмид, Бернхард (1996). «Долгосрочное существование в меняющемся климате: анализ ДНК предполагает очень старый возраст клонов альпийского Carex curvula». Экология . 105 (1): 94–99. Бибкод : 1996Оэкол.105...94С . дои : 10.1007/BF00328796 . ПМИД 28307127 . S2CID 25924193 .
Цукайя, Х.; Цуге, Т. (2001). «Морфологическая адаптация соцветий у растений, развивающихся при низких температурах ранней весной: конвергентная эволюция «пуховых растений» ». Биология растений . 3 (5): 536–543. Бибкод : 2001PlBio...3..536T . дои : 10.1055/s-2001-17727 . S2CID 260251147 .
Чжан, Ци-Пэн; Ван, Цзянь; Ван, Цянь (01 марта 2021 г.). «Влияние абиотических факторов на растительное разнообразие и видовое распространение альпийских луговых растений» . Экологическая информатика . 61 : 101210. Бибкод : 2021EcInf..6101210Z . дои : 10.1016/j.ecoinf.2021.101210 . ISSN 1574-9541 .

Внешние ссылки

[functional-1] Зерно 2003 г.

[functional2-2] Кернер 2003 , стр. 9–18.

[3] Смит и Янг 1987 , с. 137

[4] Смит и Янг 1987 , с. 138

[5] Блаженство 1962 , с. 119

[6] Блаженство 1971 , с. 407

[7] Блаженство 1962 , стр. 127–128.

[:1-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д Биллингс 1974 г.

[plants-9] Jump up to: ^а ^б «Высотные растения» . Авантюристы и ученые за охрану природы. Архивировано из оригинала 25 апреля 2012 г. Проверено 22 ноября 2016 г.

[10] Безручка и Лайонс 2011 , с. 275.

[11] Чжан, Ван и Ван, 2021 г.

[12] Стегнер и др. 2020 год

[functional3-13] Jump up to: ^а ^б ^с Кернер 2003 , стр. 101–114.

[hacker-14] Хакер и Нойнер, 2008 г.

[:0-15] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Биллингс и Муни, 1968 г.

[Austria-16] Аустрхайм, Хассель и Мистеруд, 2005 г.

[functional7-17] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Кернер 2003 , стр. 259–290.

[Tsukasa-18] Цукая и Цугэ, 2001 г.

[19] Лаурентино, Тельма Дж (19 марта 2018 г.). «Наблюдая эволюцию и учась думать о ней в чудесных швейцарских Альпах» . научная пятерка . Базельский университет – через Medium.com.

[Steinger-20] Штайнгер, Кернер и Шмид, 1996 г.

[21] Кала 2005 г.

[smith-22] Jump up to: ^а ^б Смит Олсен и Овергаард Ларсен, 2003 г.

[23] Кала 2000

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	БЫСТРЫЙ
Национальный	Испания Франция Данные БнФ Германия Израиль Соединенные Штаты Япония Чешская Республика