Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Альпийские растения - это растения, которые растут в альпийском климате , который растет на большой высоте и выше линии деревьев . В этих альпийских тундрах растет множество различных видов и таксонов растений . [1] К ним относятся многолетние травы , осока , разнотравье , подушечные растения , мхи и лишайники . [2] Альпийские растения адаптированы к суровым условиям альпийской среды, которые включают низкие температуры, засуху, ультрафиолетовое излучение, ветер, засуху, бедную питательными веществами почву и короткий вегетационный период.

Некоторые альпийские растения служат лекарственными растениями .

Альпийский луг в Северном Каскаде , Вашингтон , США

Экология [ править ]

Дополнительная информация: Альпийская тундра.

Альпийские растения встречаются в тундре : это тип естественного региона или биома, в котором нет деревьев. Альпийская тундра встречается в горах по всему миру. Он переходит в субальпийские леса ниже линии деревьев; низкорослые леса, встречающиеся в экотоне лесотундры , известны как Круммхольц . По мере увеличения высоты он заканчивается у линии снега, где снег и лед сохраняются в течение лета, также известной как Нивальная зона.

Альпийские растения не ограничиваются высотами . Однако экология высокогорных районов отличается от экологии, расположенной в более высоких широтах. [3] Одно из самых больших различий заключается в том, что нижнюю границу тропической альпийской области трудно определить из-за воздействия антропогенных факторов, засушливого климата и естественного отсутствия линии деревьев. [4] Другим важным отличием тропической и арктической альпийской экологии является разница температур. В тропиках есть цикл лето / зима каждый день, а в более высоких широтах холодно и днем, и ночью. В северных широтах главный фактор, который нужно преодолеть, - это холод. Интенсивное морозное действиепроцессы оказывают глубокое влияние на то, что немного почвы и растительность арктических альпийских регионов. [5] Тропические альпийские регионы тоже подвержены этим условиям, но они случаются редко. Поскольку северные альпийские районы занимают огромную территорию, может быть трудно обобщить характеристики, определяющие экологию. [6] Одним из факторов альпийской экологии является ветер в местности. Обрезка ветром - обычное явление в северных альпийских регионах. Наряду с ветровой обрезкой ветровая эрозия растительных матов является обычным явлением на всей Аляске . [7]

Рост и развитие [ править ]

Камнеломка

Долгоживущие многолетние травы являются наиболее распространенным типом растений в альпийской среде, большинство из которых имеют большие, хорошо развитые корни и / или корневища . [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 хранят энергию в виде углеводов и липидов . [8] Альпийские растения переходят в вегетативный покой в конце вегетационного периода, образуяperennating почки с укорочением фотопериода . [8]

Приживление рассады происходит очень медленно и происходит реже, чем вегетативное размножение . [8] В первый год роста многолетних альпийских растений большая часть фотосинтатов используется для создания стабильной корневой системы, которая используется для предотвращения высыхания и хранения углеводов в зимний период. [8] В этом году растение может дать несколько настоящих листьев, но обычно появляются только семядоли . [8] Для того, чтобы растения прижились, обычно требуется несколько лет. [8]

Адаптации [ править ]

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, есть мох, который растет на высоте 6 480 м (21 260 футов) на горе Эверест . [9] Arenaria bryophylla - самое высокое цветущее растение в мире, его высота достигает 6 180 м (20 280 футов). [10]

Чтобы выжить, альпийские растения приспосабливаются к условиям на большой высоте, включая холод, засуху, высокие уровни ультрафиолетового излучения и трудности размножения. Эти условия связаны с топографическим уклоном, что в конечном итоге влияет на разнообразие и распространение растений. [11] Это происходит из-за более крутых склонов, вызывающих более быструю эрозию почвы, что, в свою очередь, препятствует росту растений, распределению семян и оседанию семян. Кроме того, наклон топографии напрямую влияет на многие другие абиотические факторы, включая температуру, солнечную радиацию, содержание влаги и питательных веществ в почве.

Выживание при экстремальных низких температурах [ править ]

Альпийская среда обитания на массиве Монблан

Большинство альпийских растений в какой-то момент своей жизни сталкиваются с экстремальными низкими температурами. Есть несколько способов, которыми растение может пережить эти крайности. Растения могут избежать воздействия низких температур, используя различные формы сезонной фенологии , морфологии или предпочтения различных форм роста. Они также могут избежать замерзания подвергшихся воздействию тканей за счет увеличения количества растворенных веществ в тканях, известного как снижение точки замерзания . Другой, в чем-то похожий метод, который растения могут использовать для предотвращения замерзания, - это переохлаждение , предотвращающее образование льда.кристаллизация в тканях растений. Этих методов достаточно только при умеренно низких температурах. В альпийской зоне температуры часто настолько низкие, что этих методов недостаточно. [12] Когда растениям требуется более постоянный раствор, у них может развиться морозостойкость . 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 помогают предотвратить повреждение от мороза , альпийские растения часто могут восстанавливать или заменять органы.поврежден. Поскольку часто трудно предотвратить повреждение, многие альпийские растения зависят от замены их органов. [13] Они помогают сделать это возможным, размещая свои меристемы под землей, где температура обычно выше. [12]

Частота фотосинтеза и дыхания [ править ]

Скорость фотосинтеза и дыхания не одинакова в течение вегетационного периода. [14] В начале вегетационного периода у новых побегов низкая чистая скорость фотосинтеза и высокая скорость дыхания из-за быстрого роста новых побегов. [14] По мере повышения температуры в микроклимате растений чистая скорость фотосинтеза будет увеличиваться до тех пор, пока имеется достаточное количество воды, и достигнет пика во время цветения. [14] Альпийские растения способны начать фотосинтез и достичь максимальной скорости фотосинтеза при более низких температурах по сравнению с растениями, приспособленными к более низким высотам и более теплому климату. [14] Это связано с комбинированным влиянием генотипа.и факторы окружающей среды. [14]

Предотвращение высыхания [ править ]

Обычный альпийский лишайник, Xanthoria elegans

В альпийских регионах доступность воды часто бывает разной. Мохообразные и лишайники обладают высокой устойчивостью к высыханию , что способствует их распространению во всех средах обитания альпийских районов. [15] Среди высших растений высыхание тканей на больших высотах встречается редко. Если это действительно происходит, это обычно происходит с растениями, растущими на открытых участках, где усиливается ветровая нагрузка. Альпийские растения избегают потери воды за счет глубокого укоренения и усиленного контроля над устьицами . Растения на низких высотах обычно достигают максимального раскрытия устьиц утром, в то время как альпийские растения достигают максимального раскрытия в середине дня, когда температура наиболее высока. Альпийскийсуккуленты часто используют фотосинтез САМ, чтобы избежать потери воды.

Избегание ультрафиолетового излучения [ править ]

Поскольку ультрафиолетовое излучение имеет тенденцию усиливаться с высотой над уровнем моря, его часто считают стрессовым фактором среди альпийских растений. В прошлом было много попыток изучить, как ультрафиолетовое излучение может влиять на формы альпийских растений. Однако неясно, влияет ли ультрафиолетовое излучение на рост и развитие растений. Также неясно, отвечает ли радиация за продвижение генетической дифференциации, приводящей к задержке роста. [12]

Воспроизведение [ править ]

Альпийские растения используют как половое, так и бесполое размножение . Половое размножение ограничено в высокогорных альпийских районах, особенно в районах с коротким вегетационным периодом в альпийских зонах высоких широт. В тропических альпийских зонах с круглогодичным вегетационным периодом, таких как северные Анды , растения могут цвести круглый год. Независимо от того, когда цветут альпийские растения, опылителей часто бывает мало. Активность опылителей снижается с увеличением высоты. [16] Наиболее распространенными опылителями в альпийской зоне являются шмели и мухи . [16] Чтобы справиться с этими ограничениями, растения используют разные стратегии, включая альтернативное время цветения и клональное размножение.

Раннецветущие растения [ править ]

Glory-of-the-Snow - альпийское растение, которое формирует свои цветы в предыдущем сезоне, так что оно может зацвести, как только снег начнет таять весной.

Некоторые растения зацветают сразу после таяния снега или почвы. Эти рано цветущие растения всегда формируют свои цветы в предыдущем сезоне, что называется преформацией. Этот цветочный зачаток выращивается 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 сформировавшееся соцветие морозом . [16] Чтобы свести к минимуму повреждение от мороза, предварительно сформированные цветы часто окружены плотно прилегающими прицветниками , которые густо покрыты трихомами . Это помогает сохранить тепло бутона внутри .[17] Из-за ограничения опылителей в начале сезона растения, которые рано цветут, обычно имеют низкий уровень репродуктивного успеха. [16] Одним из преимуществ раннего цветения является то, что выращенные семена имеют больше шансов развиться до созревания до следующего замораживания. У них также высокаяскорость ауткроссинга , что способствует увеличению генетического разнообразия . [16] Скорость и время цветения зависят от времени таяния снега, температуры и светового периода, но обычно наступает через 10-20 дней после таяния снега. [8]

Среднеспелое цветение [ править ]

Примерно половина всех альпийских видов цветут в межсезонье. Цветение на пике сезона сочетает в себе некоторые преимущества и риски раннего и позднего цветения. Некоторые среднеспелые растения образуют первые соцветия, но не все. [16]

Позднее цветение [ править ]

Позднее цветение наступает после окончания основного вегетационного периода. У них высокий урожай семян, но их семена имеют более низкую скорость созревания из-за нехватки времени. Эти растения склонны к самоопылению , апомиксису и живорождению . [16]

Клональное размножение [ править ]

Поскольку инвестиции в производство цветов и семян могут быть дорогостоящими для альпийских растений, они часто используют клональное размножение . Эта стратегия становится все более частой по мере увеличения высоты и наиболее распространена среди криптогам и трав . [16] Некоторые альпийские растения используют его как основной способ размножения. У этих растений половое размножение встречается редко и не оказывает значительного влияния на репродуктивную продукцию. Примером такого растения является Carex curvula , клональный возраст которого оценивается примерно в 2000 лет. [18]

Erythronium grandiflorum

После укоренения каждый год происходит быстрый рост новых побегов из многолетних почек, которые обычно располагаются 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 еще до таяния снега, поскольку их многолетние почки расположены в луковицах, заглубленных глубоко в почву. [8] По мере того, как из снега вырастают новые листья, новые побеги выделяют тепло за счет повторного теплового излучения и / или дыхательного тепла, которое тает окружающий снег. [8] Это подвергает почву большему количеству солнечных лучей , нагревая ее и ускоряя рост новых растений. [8]

Лекарственные альпийские растения [ править ]

Есть ряд высокогорных растений, которые используются экономно . В Гималаях сотни видов продаются в лечебных и ароматических целях. По оценкам, годовой объем торговли этими растениями составляет миллионы долларов США. Многие домохозяйства в сельских районах Непала и Индии полагаются на торговлю лекарственными альпийскими растениями как на источник дохода. [19] [20] Это создает повышенную потребность сосредоточить внимание на сохранении растений в этих областях, обеспечивая устойчивый урожай, а также устойчивость экосистем . Некоторые виды, выращиваемые в Непале, включают Neopicrorhiza scrophulariiflora ,Nardostachys grandiflora , Aconitum spicatum , Dioscorea deltoidea , Aconitum heterophyllum , Rheum australe , Bergenia и Epimerantha macraei . [20] В индийских Гималаях высокогорные лекарственные растения, такие как Dactylorhiza hatagirea , Picrorhiza kurrooa , Aconitum heterophyllum , Fritillaria roylei , Podophyllum hexandrum, находятся под серьезным давлением из-за чрезмерной эксплуатации в коммерческих целях. [21]

См. Также [ править ]

  • Альпинум (садовый)
  • Общество альпийских садов

Заметки [ править ]

  1. ^ Кёрнер 2003
  2. Перейти ↑ Körner 2003 , pp. 9–18.
  3. Перейти ↑ Smith 1987 , p. 137
  4. Перейти ↑ Smith 1987 , p. 138
  5. Перейти ↑ Bliss 1960 , p. 119
  6. Перейти ↑ Bliss 1971 , p. 407
  7. Перейти ↑ Bliss 1960 , pp. 127–128
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Биллингс 1974 г.
  9. ^ a b «Высотные растения» . Авантюристы и ученые за сохранение. Архивировано из оригинала на 2012-04-25 . Проверено 22 ноября 2016 .
  10. ^ Bezruchka & Lyons 2011 , стр. 275
  11. ^ «Влияние абиотических факторов на разнообразие растений и распределение видов альпийских луговых растений» . Экологическая информатика . 61 : 101210. 2021-03-01. DOI : 10.1016 / j.ecoinf.2021.101210 . ISSN 1574-9541 . 
  12. ^ a b c Körner 2003 , стр. 101–114.
  13. ^ Хакер 2008
  14. ^ a b c d e Биллингс и Муни, 1968 г.
  15. ^ Austrheim 2005
  16. ^ Б с д е е г ч Körner 2003 , стр. 259-290.
  17. ^ Tsukaya 2001
  18. ^ Штейнджер 1996
  19. ^ Кала 2005
  20. ^ a b Смит Олсен 2003
  21. ^ Кала 2000

Ссылки [ править ]

  • Austrheim, Gunnar; Хассель, Кристиан; Мистеруд, Атле (2005). «Роль жизненных особенностей 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 .
  • Безручка, Стивен; Лайонс, Алонзо (2011). Поход в Непал: Путеводитель . Книги альпинистов.
  • Биллингс, WD (1974). «Адаптации и происхождение альпийских растений». Арктические и альпийские исследования . 6 (2): 129–142. DOI : 10.2307 / 1550081 . JSTOR  1550081 .
  • Биллингс, WD; Муни, HA (1968). «Экология арктических и альпийских растений». Биологические обзоры . 43 (4): 481–529. DOI : 10.1111 / j.1469-185x.1968.tb00968.x . ISSN  1464-7931 . S2CID  85714370 .
  • Блисс, LC (1960). «Адаптация арктических и альпийских растений к условиям окружающей среды». Симпозиум «Жизнь в экстремальных условиях» .
  • 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 обезвоженных видов альпийских растений, изученных с помощью инфракрасного дифференциального термического анализа (IDTA)». Исследования Арктики, Антарктики и Альп . 40 (4): 660–670. DOI : 10,1657 / 1523-0430 (07-077) [ХАКЕРА] 2.0.CO; 2 .
  • Кала, Чандра Пракаш (2000). «Статус и сохранение редких и исчезающих лекарственных растений в Индийском Трансгималаи». Биологическая консервация . 93 (3): 371–379. DOI : 10.1016 / S0006-3207 (99) 00128-7 .
  • Кала, Чандра Пракаш (2005). «Лечебные традиции буддийской общины и роль амчи в трансгималайском регионе Индии». Современная наука . 89 (8): 1331–1338.
  • Кёрнер, Кристиан (2003). Альпийская жизнь растений: функциональная экология растений высокогорных экосистем . Берлин: Springer. ISBN 978-3-540-00347-2.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • 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 альпийскими лекарственными растениями и стратегии обеспечения средств к существованию в горах Гималаев». Географический журнал . 169 (3): 243–254. DOI : 10.1111 / 1475-4959.00088 .
  • Штейнджер, Томас; Кёрнер, Кристиан; Шмид, Бернхард (1996). «Долговременная устойчивость в изменяющемся климате: анализ ДНК позволяет предположить очень старый возраст клонов альпийской Carex curvula». Oecologia . 105 (1): 94–99. Bibcode : 1996Oecol.105 ... 94S . DOI : 10.1007 / BF00328796 . PMID  28307127 . S2CID  25924193 .
  • Tsukaya, H .; Цуге, Т. (2001). «Морфологическая адаптация соцветий у растений, развивающихся при низких температурах ранней весной: конвергентная эволюция« пушистых растений » ». Биология растений . 3 (5): 536–543. DOI : 10,1055 / с-2001-17727 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Греческая горная флора
  • Род Дионисия в Иране и Омане
  • Альпийский сад, Скалистые горы в сети
  • Японские альпийские растения и др.
  • Ресурс садовников
  • Общество альпийских садов