Листопадные засухи - Википедия - Drought deciduous

Geoffroea decorticans листопад как холодный, так и засушливый: теряет листья зимой, а также особенно засушливым летом.

Засуха лиственная, или засушливые полулиственные растения относятся к растениям, сбрасывающим листья в периоды засухи или обычно в засушливый сезон. Это явление является естественным процессом для растений и вызвано ограничением воды в окружающей среде, в которой находится растение.[1] В спектре ботаники лиственный определяется как определенные виды растений, которые опадают, опадают листья растения или дерева из-за возраста или других факторов, которые растение считает бесполезными или не стоящими хранения в течение года. Листопадные растения также можно классифицировать иначе, чем из-за засухи или засушливых сезонов, которые могут быть умеренно лиственными в холодное время года, и в отличие от вечнозеленых растений, которые не сбрасывают листья и имеют зеленые листья в течение всего года.

Ботаника

Ambrosia dumosa а является одним из видов засушливых лиственных растений среди микрофилловых. Это пример, когда растение находится в переходном состоянии прогрессирующего опадения и подготовки к цветению.

В ботанике под листопадными понимаются растения, которые в течение определенного времени ежегодно проводят процесс, который приводит к потере листьев. Этот процесс опадания 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 рассматриваются как факторы, которые могли повлиять на то, чтобы растения были лиственными, или повлиять на то, чтобы растения превратились в лиственные.

Холодные лиственные виды включают лиственные виды растений, которые опадают ежегодно или сезонно. Холодные лиственные растения сосредоточены на сохранении питательных веществ, чтобы выжить в экстремальных условиях зимой. Засушливые лиственные виды, в зависимости от региона, в котором они расположены, будут опадать не обязательно из-за холодной погоды, они могут подвергаться этому процессу из-за нехватки воды, которая может быть ограничена из-за относительно небольшого количества осадков и лета с относительно более высокой температурой или неожиданными продленный сезон. И наоборот, вечнозеленые виды растений опадают в меньших масштабах непрерывно в любое время года в течение года.

Механизмы, запускающие опадание листьев, - это процесс, который включает физиологические и химические процессы, происходящие внутри растений. К ним относятся гормональные изменения, направленные на постепенное снижение использования хлорофилла и выработку определенных пигментов, которые обычно используются для выработки энергии посредством фотосинтеза летом, что придает осенний цвет листьям. Каротиноиды - это пигментация, которая отвечает за желтый или коричневый цвет листьев, поскольку они начали терять присутствие хлорофилла. Антоцианин - это еще один тип пигментации, который отвечает за появление красного или пурпурного цвета листьев.[3] Эти пигментации или цвет листьев вызваны разной концентрацией углеводов, азота и хлорофилла.[4] В связи с обесцвечиванием листьев лиственные виды растений способны реабсорбировать питательные вещества из листьев по мере их опадения.

Образование опадного слоя между стеблем и черешком листа означает начало опадания. Абсциссионный слой

Энцелия фариноса является одним из видов засушливых лиственных растений среди широколистных. Как показано на изображении, растение после опадения цветет, так как листьев нет.

область разделения между листьями и растением или листовой пластиной и основанием листа в зависимости от вида растения, которая вместе именуется зоной опадания. В зонах опадения типы клеток такие же, как и в других частях растения, но с небольшой разницей в количестве или качестве. Клетки склеренхимы менее многочисленны или развиты слабо, клетки паренхимы имеют тонкие стенки и компактно расположены без внутриклеточных пространств, а клетки колленхимы не присутствуют. Эта комбинация клеток делает зону обрыва 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, либо из-за климатических факторов, либо из-за факторов окружающей среды, поток ауксина будет нарушен или перестанет влиять на уровни ауксина, достигающие опадающего слоя листьев, вызывая удлинение растительных клеток в зоне. Впоследствии зона опадания разорвется, позволяя листьям отделиться от растения.

Функция

Листопадное растение будет опадать сезонно или из-за внешнего стресса, вызванного окружающей средой. Таким образом, 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 безлистности, запуская репродуктивные процессы, такие как цветение. Абсцизия позволяет растению производить распространение репродуктивных тел, включая семена, плоды и пыльцу,[6] некоторые виды лиственных растений предпочитают цвести после опадения. Это позволяет растению получить больше преимуществ с точки зрения воспроизводства, поскольку растение требует гораздо меньше энергии для поддержания себя и выживания без листьев, растение может эффективно использовать ветровую передачу пыльцы.[7] Отсутствие листьев также позволяет растению более эффективно использовать перенос пыльцы ветром или увеличивает видимость цветов, позволяя насекомым обнаруживать цветы и легче получать доступ к ним, таким образом опыляя растения.[8]

Из-за естественной структуры лиственных видов растений они обладают более высокой устойчивостью к факторам стресса окружающей среды, которые могут вызывать такие повреждения, как поломка веток и стволов, по сравнению с вечнозелеными видами. Опадение также можно отметить как самостоятельную обрезку растения,[6] так как растение будет сбрасывать листья вместе с ветвями, частями цветков, плодами и поврежденными частями. Это выделительная функция растений, поскольку она удаляет отходы, которые накапливались в течение года. Самостоятельная обрезка также служит первоначальной цели лиственных растений, которая заключается в удалении лишних частей, которые растение считает ненужными, которые могут конкурировать с водой и питательными веществами. Отсутствие листьев может снизить чрезмерную энергию, необходимую для восстановления повреждений листьев, чтобы сохранить их работоспособность, что может быть вызвано хищничеством со стороны насекомых или другими физическими факторами. Поскольку лиственные растения стремятся к полному опаданию, чтобы пережить стресс окружающей среды, они должны расходовать дополнительную энергию, которая никогда не понадобится вечнозеленым видам, чтобы вырастить полностью новую листву, когда суровые условия окружающей среды устоят или приближаются к следующему вегетационному сезону.

Стратегии при засухе

Вечнозеленые виды - противоположность лиственным видам, вечнозеленые растения обладают значительным количеством листьев в течение всего года.[9] Одна из самых отличительных черт этих растений - корни, которые гораздо глубже проникают в землю.[10] позволяя вечнозеленым растениям получить доступ к источнику воды из-под земли и выжить в засушливый сезон.[11] Виды растений, которые обладают чертами, которые кажутся промежуточными между вечнозелеными и листопадными, могут быть отнесены к полулиственным и полувечнозеленым в зависимости от их годового опадания и характера цветения. Листопадные виды обладают корнями, которые намного глубже проникают в землю по сравнению с вечнозелеными, поэтому, когда лиственное растение подвергается стрессу или когда доступ к питательным веществам и воде ограничен из-за внешних факторов, таких как обычное сезонное изменение климата и засуха.[12]

Листопадные растения полностью опадают на все растение, что позволяет растению сохранять питательные вещества и энергию для выживания.[13] Листопадные растения обладают более высокой фотохимической эффективностью по сравнению с вечнозелеными видами в периоды, когда у них есть листья весной и летом.[14] Это позволяет ему забирать избыточную энергию и питательные вещества 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, засушливые лиственные растения могут удалять питательные вещества из листьев, которые вот-вот опадают, и сохранять их в виде белков в другой части растения.[13] Он может сбрасывать листья. Засухо-лиственные виды могут приспособиться только к сбросу питательных веществ после облегчения засухи для восстановления полога и оставления роста. Листопадные растения могут поглощать азот, фосфор и калий, которые являются основными элементами, необходимыми для растений. Это может дополнительно предотвратить значительные воздействия из-за потерь питательных веществ, вызванных опаданием листьев. В течение периода, прошедшего после опадения, запасы азота веток у засушливых лиственных видов меняются в зависимости от сезона или внешнего стресса, тогда как у вечнозеленых видов уровень азота в ветках остается постоянным в течение всего года.[15]

Экосистемы

В ботанике фенологию растений и листьев из экосистем, расположенных в высоких широтах, можно предсказать на основе сезонного цикла, в котором четыре сезона сильно различаются. Экосистемы, которые считаются полузасушливыми и саваннами (SAST), менее согласованы, и диапазон как климата, так и видов растений в этих экосистемах значительно различается.[16] В экосистемах SAST часто встречаются засушливые лиственные растения, поскольку они обладают более высокой устойчивостью к непредсказуемым внешним стрессовым факторам. Эти виды растений также очень распространены в районах с относительно засушливым сезоном, особенно в экосистемах, расположенных на окраинах пустынь.

Регионы

Засушливые лиственные растения можно найти в большей части Европы, восточной части Северной и Южной Америки, южной части Африки и южной и восточной части Азии,[17] особенно в регионах с умеренным климатом, которые требуют, чтобы растения справлялись с нехваткой воды в течение засушливых сезонов.[18] Обычные лиственные растения умеренного или засушливого климата появятся в биомах лиственных лесов умеренного пояса, которые постоянно чередуются. Обычно он имеет отчетливые сезонные различия, зиму, весну, лето и осень, и очевидный контраст зимы и лета.

В то время как холодно-лиственные растения обычно встречаются в регионах, расположенных ближе к более низким широтам планеты. Эти виды растений могут справляться с климатическими условиями, которые являются более экстремальными в отношении температур.

Примеры засушливых лиственных пород

Засушливые листопадные растения очень часто встречаются у границ пустынь или вдоль прибрежных районов Северной Америки. Энселия фаирноса (широко известный как хрупкий кустарник) - очень распространенный вид широколистных засушливых лиственных растений, встречающихся недалеко от пустыни в северной части Мексики и вдоль западного побережья США. Амброзия Думоза (широко известный как буроводие) - распространенный микрофилловый засушливый лиственный вид, который встречается вблизи тех же районов, поскольку он обитает в аналогичных экосистемах, что и хрупкий кустарник. Хотя оба этих примера способны опадать в ответ на засуху или засушливые сезоны, они принадлежат к разным семействам растений.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Киллингбек, Кейт Т. (сентябрь 1996 г.). «Питательные вещества в стареющих листьях: ключи к поиску потенциальной резорбции и эффективности резорбции». Экология. 77 (6): 1716–1727. Дои:10.2307/2265777. ISSN  0012-9658. JSTOR  2265777.
  2. ^ Addicott, FT; Линч, Р. С. (июнь 1955 г.). «Физиология абсорбции». Ежегодный обзор физиологии растений. 6 (1): 211–238. Дои:10.1146 / annurev.pp.06.060155.001235. ISSN  0066-4294.
  3. ^ Ли, Шу-Шунь; Ли, Цянь-Чжун; Тан, Линг; Вэнь Цзин (02.02.2017). «Сравнение пигментов и экспрессия генов метаболизма хлорофилла в желтых и зеленых листьях Acer palmatum». Канадский журнал растениеводства. Дои:10.1139 / cjps-2016-0307. ISSN  0008-4220.
  4. ^ Vemmos, S. N .; Papagiannopoulou, A .; Трус, С. (09.02.2012). «Влияние опоясания побегов на фотосинтетическую способность, содержание углеводов в листьях и опадение почек у фисташек (Pistacia vera L.)». Фотосинтетика. 50 (1): 35–48. Дои:10.1007 / s11099-012-0003-0. ISSN  0300-3604. S2CID  15447629.
  5. ^ "Процесс опадения растений (со схемой) | Ботаника". Обсуждение биологии. 2016-12-12. Получено 2020-05-29.
  6. ^ а б Аддикотт, Ф. Т. (1965), "Физиология опущения", Differenzierung und Entwicklung / Дифференциация и развитие, Springer Berlin Heidelberg, стр. 2741–2773, Дои:10.1007/978-3-642-50088-6_70, ISBN  978-3-642-50090-9
  7. ^ Борер, Гил; Катул, Габриэль Г .; Натан, Ран; Уолко, Роберт Л .; Ависсар, Рони (июль 2008 г.). «Влияние неоднородности растительного покрова, опадания семян и инерции на переносимые ветром ядра семян деревьев». Журнал экологии. 96 (4): 569–580. Дои:10.1111 / j.1365-2745.2008.01368.x. ISSN  0022-0477.
  8. ^ Цюй, Жунмин; Ли, Сяоцзе; Ло, Ибо; Донг, Мин; Сюй, Хуаньли; Чен, Сюань; Дафни, Амотс (18 сентября 2007 г.). "Унесенный ветром венчик усиливает самоопыление: новый механизм отсроченного самоопыления". Анналы ботаники. 100 (6): 1155–1164. Дои:10.1093 / aob / mcm209. ISSN  1095-8290. ЧВК  2759251. PMID  17881336.
  9. ^ Аксельрод, Даниэль I. (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. PMID  28564755. S2CID  38943221.
  10. ^ Собрадо, М.А. (1991). "Соотношение затрат и выгод в лиственных и вечнозеленых листьях тропических сухих лесов". Функциональная экология. 5 (5): 608–616. Дои:10.2307/2389479. ISSN  0269-8463. JSTOR  2389479.
  11. ^ Собрадо, М.А. (январь 1997 г.). «Уязвимость к эмболии у засухолиственных и вечнозеленых видов сухих тропических лесов». Acta Oecologica. 18 (4): 383–391. Дои:10.1016 / с1146-609x (97) 80030-6. ISSN  1146-609X.
  12. ^ Hasselquist, Niles J .; Аллен, Майкл Ф .; Сантьяго, Луис С. (24.07.2010). «Водные отношения вечнозеленых и засушливых лиственных деревьев в хронопоследовательности сезонных засушливых тропических лесов». Oecologia. 164 (4): 881–890. Дои:10.1007 / s00442-010-1725-y. ISSN  0029-8549. ЧВК  2981736. PMID  20658152.
  13. ^ а б Марчин, Рене; Цзэн, Хайнянь; Хоффманн, Уильям (2010-04-03). «Засухо-лиственное поведение снижает потери питательных веществ лиственными деревьями умеренного пояса в условиях сильной засухи». Oecologia. 163 (4): 845–854. Дои:10.1007 / s00442-010-1614-4. ISSN  0029-8549. PMID  20364272. S2CID  19961273.
  14. ^ Karavatas, S .; Манетас, Ю. (1999). «Сезонные закономерности фотохимической эффективности фотосистемы 2 в вечнозеленых склерофиллах и засушливых полулиственных кустарниках в средиземноморских полевых условиях». Фотосинтетика. 36 (1/2): 41–49. Дои:10.1023 / а: 1007010502269. ISSN  0300-3604. S2CID  35440670.
  15. ^ Собрадо, М.А. (июнь 1995 г.). «Сезонные различия в хранении азота у лиственных и вечнозеленых видов сухого тропического леса». Biologia Plantarum. 37 (2): 291–295. Дои:10.1007 / bf02913228. ISSN  0006-3134. S2CID  44043005.
  16. ^ Dahlin, Kyla M .; Понте, Доминик Дель; Сетлок, Эмили; Нагелкирк, Райан (2017). «Глобальные закономерности фенологии засушливых лиственных пород в полузасушливых экосистемах и экосистемах типа саванны». Экография. 40 (2): 314–323. Дои:10.1111 / эког.02443. ISSN  1600-0587.
  17. ^ Ся, Цзянчжоу; Чен, Ян; Лян, Шуньлинь; Лю, Дан; Юань, Вэньпин (декабрь 2015 г.). «Глобальное моделирование коэффициентов распределения углерода для типов лиственной растительности». Tellus B: химическая и физическая метеорология. 67 (1): 28016. Дои:10.3402 / tellusb.v67.28016. ISSN  1600-0889.
  18. ^ Вико, Джулия; Дралле, Дэвид; Фэн, Сюэ; Томпсон, Салли; Манцони, Стефано (01.06.2017). «Насколько конкурентоспособны засушливые лиственные тропические леса? Комбинированный экогидрологический и экоэволюционный подходы». Письма об экологических исследованиях. 12 (6): 065006. Дои:10.1088 / 1748-9326 / aa6f1b. ISSN  1748-9326.