Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тсуга восточная - теневыносливое дерево.

В экологии , теневыносливость относится к установке «ы способности переносить низкие легкие уровни. Этот термин также используется в садоводстве и озеленении , хотя в этом контексте его использование иногда неточно, особенно при маркировке растений для продажи в коммерческих питомниках . [ необходима цитата ]

Теневыносливость - это относительный термин, сложное, многогранное свойство растений, а не единственная переменная или простой континуум. Разные виды растений по-разному адаптируются к тени . Фактически, конкретное растение может демонстрировать различную степень теневыносливости или даже потребности в свете, в зависимости от его истории или стадии развития.

Основные понятия [ править ]

За исключением некоторых растений-паразитов , всем наземным растениям для выживания нужен солнечный свет. [1] Однако, как правило, больше солнечного света не всегда облегчает выживание растений. Под прямыми солнечными лучами растения сталкиваются с высыханием и воздействием ультрафиолетовых лучей , и им приходится расходовать энергию, производящую пигменты, чтобы блокировать ультрафиолетовый свет, и восковые покрытия для предотвращения потери воды.

Растения, адаптированные к тени, обладают способностью использовать дальний красный свет (около 730 нм) более эффективно, чем растения, адаптированные к полному солнечному свету. Большая часть красного света поглощается непереносимостью тени растениями навеса, но большая часть дальнего красного света проникает через навес, достигая подлеска. Найденные здесь теневыносливые растения способны к фотосинтезу, используя свет с такими длинами волн. [ необходима цитата ]

Ситуация с питательными веществами часто бывает разной в тени и на солнце. Большая часть тени возникает из-за присутствия навеса других растений, и это обычно связано с совершенно другой окружающей средой, более богатой питательными веществами в почве, чем солнечные области.

Таким образом, теневыносливые растения могут эффективно потреблять энергию. Проще говоря, теневыносливые растения вырастают более широкими и тонкими листьями, чтобы улавливать больше солнечного света по сравнению с затратами на производство листа. Теневыносливые растения также обычно приспособлены к большему использованию питательных веществ почвы, чем теневыносливые растения.

Можно различать «теневыносливые» растения и «тенелюбивые» или сциофильные растения. Сциофильные растения зависят от степени затенения, которая в конечном итоге убьет большинство других растений или значительно задержит их рост.

Адаптация растений к изменяющемуся свету [ править ]

Растения применяли многоуровневую адаптацию к изменяющейся световой среде от системного до молекулярного.

Сезонные изменения окраски очитка adolphii - реакция на изменение количества дневного света.

Движение листа [ править ]

Выявлены различные типы движения листьев для адаптации к изменяющейся световой среде: развивающие, пассивные и активные. [2]

  • Активные движения обратимы. Некоторые растения используют пигменты, поглощающие синий свет, в качестве сенсора и двигательной ткани легочной артерии, чтобы управлять движением листьев. [3] Эти адаптации обычно медленные, но относительно эффективные. Они выгодны некоторым теневым растениям, которые обладают низкой фотосинтетической способностью, но иногда подвергаются небольшим световым вспышкам.
  • Пассивные движения связаны с засухой, когда растения используют пассивную адаптацию, такую ​​как увеличение отражательной способности листьев при ярком освещении (например, путем образования кристаллов соли на поверхности листьев) или развитие заполненных воздухом волосков.
  • Движения в развитии медленные и необратимые.

Движение хлоропластов [ править ]

Движение хлоропластов - это одна из адаптаций растений к изменяющемуся свету на молекулярном уровне. [4] Исследование показало, что движение хлоропластов разделяет один и тот же фоторецептор с движением листьев, поскольку они показали аналогичные спектры действия. [5] Это быстрая адаптация, происходящая в течение нескольких минут, но ограниченная, поскольку она может уменьшить поглощение света только на 10–20% при ярком освещении. [5] Ограничением движения хлоропластов может быть присутствие других крупных органелл, таких как вакуоль, которые ограничивают прохождение хлоропластов нужной стороной клетки. Вдобавок ко всему, движение хлоропластов может быть неэффективным, поскольку естественный свет имеет тенденцию рассеиваться во всех направлениях.

Модуляция фотосистемы [ править ]

Фотосистемная модуляция - это пример долгосрочной световой адаптации или акклиматизации, которая обычно происходит на генетическом уровне; транскрипционный, трансляционный и посттрансляционный. [6] Растения, выращиваемые при высокой интенсивности света, обычно имеют меньшую антенну по сравнению с растениями, выращенными при слабом освещении. [7] Исследование показало, что акклимативная модуляция размера антенны PSII включает только внешние светособирающие комплексы PSII (LHC-PSII), вызванные протеолизом его апопротеина. [8]

Реакция на более высокий свет заняла до двух дней после экспрессии и активации фермента . Уменьшение внешнего LHC-II наполовину за счет протеолиза после активации заняло менее суток. Изменяя количество PS, растения могут адаптироваться к изменяющемуся освещению окружающей среды. Чтобы компенсировать уменьшение красного света, с которым обычно сталкивается растение, выращиваемое под пологом, они обладали более высоким соотношением PS-II к PS-I по сравнению с растением, выращенным при более высоком освещении. [9] Однако факторы, участвующие в механизме, до конца не изучены. Исследование показало, что фосфорилирование белков, включая LHC-II, является важным путем передачи сигнала при световой акклиматизации.

Травянистые растения [ править ]

В зонах умеренного климата многие полевые цветы и недревесные растения сохраняются в закрытом пологе леса, распускаясь ранней весной, прежде чем деревья распускаются. Отчасти это возможно, потому что почва имеет тенденцию быть более защищенной и, таким образом, растения менее восприимчивы к морозам в течение периода времени, когда деревья все еще опасны для листвы. [ необходимая цитата ] В качестве крайнего примера, зимние однолетние растения прорастают осенью, растут зимой и цветут и умирают весной.

Теневыносливость травянистых растений, как и деревья, разнообразна. Некоторые растения с ранней листвой сохранятся после того, как лиственный покров распустится, в то время как другие быстро отомрут. У многих видов, произойдет это или нет, зависит от окружающей среды, такой как водоснабжение и уровень солнечного света. Гортензия хирта - теневыносливый листопадный кустарник, произрастающий в Японии .

Хотя большинство растений растет к свету, многие тропические лозы , такие как Monstera deliciosa и ряд других членов семейства Araceae , таких как представители рода Philodendron , сначала растут вдали от света; это яркий пример сциофильного роста, который помогает им найти ствол дерева, по которому они затем поднимаются в области более яркого света. Верхние побеги и листья такого филодендрона вырастают как типичные светолюбивые светолюбивые растения, когда выходят на яркий солнечный свет.

Деревья [ править ]

В лесах, где много осадков и вода не является ограничивающим фактором роста, теневыносливость является одним из наиболее важных факторов, характеризующих древесные породы. Однако разные виды деревьев по-разному адаптируются к тени.

Восточный болиголов , считается наиболее теневыносливые всех видов североамериканских деревьев, может прорасти , сохраняются, и даже расти в полностью закрытом пологом. [ необходима цитата ] Болиголовы также демонстрируют способность передавать энергию соседним деревьям через свою корневую систему. [ необходима цитата ] Напротив, сахарный клен , который также считается очень теневыносливым, прорастает под закрытым навесом и сохраняется как подлесковый вид, но вырастает до полного размера только тогда, когда образуется зазор.

Теневыносливые виды, такие как ива и осина, не могут прорасти под закрытым пологом. Виды с непереносимостью тени часто растут на заболоченных территориях , вдоль водных путей или на нарушенных территориях, где есть достаточный доступ к прямым солнечным лучам.

Помимо возможности соревноваться в условиях низкой интенсивности света, тенистые виды, особенно деревья, способны выдерживать относительно низкие дневные температуры по сравнению с открытым небом и, прежде всего, сильную корневую конкуренцию, особенно с подчиненной растительностью. [ необходима цитата ] Очень сложно разделить относительную важность легкой и подземной конкуренции, и на практике они неразрывно связаны.

См. Также [ править ]

  • Ежедневный световой интеграл
  • Список пород деревьев по теневыносливости
  • Кривая PI

Ссылки [ править ]

  1. ^ Научная линия UCSB . [Проверено 7 октября 2019 г.]. Могут ли растения расти без фотосинтеза? [Дата обращения 3 апреля 2015 г.].
  2. ^ Commun Integr Biol. 2009 январь-февраль; 2 (1): 50–55
  3. ^ Коллер Д. Световые движения листьев. Растения, клетки и окружающая среда . 1990. 13 (7): 615–632. DOI : 10.1111 / j.1365-3040.1990.tb01079.x .
  4. ^ Чоу WS, Андерсон JM, Надежда AB. Переменная стехиометрия фотосистемы-II по реакционным центрам фотосистемы-I. Photosynth Res . 1988. 17 (3): 277–281. DOI : 10.1007 / BF00035454 . PMID  24429774 .
  5. ^ a b Бругноли Э., Бьоркман О. Рост хлопка в условиях постоянного соленого стресса - влияние на структуру распределения, устьичные и нестоматальные компоненты фотосинтеза и рассеивание избыточной световой энергии. Planta . 1992. 187: 335–347.
  6. ^ Kloppstech K. Световая регуляция фотосинтетических генов. Physiol Plant . 1997. 100 (4): 739–747. DOI : 10.1111 / j.1399-3054.1997.tb00001.x .
  7. ^ Андерсон JM, Чоу WS, Пак YI. Грандиозный замысел фотосинтеза: акклиматизация фотосинтетического аппарата к сигналам окружающей среды. Photosynth Res . 1995. 46 (1-2): 129-139. DOI : 10.1007 / BF00020423 . PMID 24301575 . 
  8. ^ Андерссон Б, Аро Э.М. Протеолитическая активность и протеазы хлоропластов растений. Physiol Plant . 1997. 100 (4): 780–793. DOI : 10.1111 / j.1399-3054.1997.tb00005.x .
  9. ^ Андерсон JM, Осмонд Б. Кайл DJ, Осмонд Б., Арнцен CJ, редакторы. Реакции в тени: компромисс между акклиматизацией и подавлением света. Фотоингибирование . 2001: 1–38.
  • Canham, CD. Различные ответы на пробелы среди теневыносливых видов деревьев. Экология . 1989 июнь; 70 (3): 548–550. DOI : 10.2307 / 1940200 .