ФАКТОРИ СЕРЕДОВИЩА, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА РОЗВИТОК ПРИБЕРЕЖНО-ВОДНИХ РОСЛИН

Інтенсивність розвитку водних рослин залежить від багатьох факторів, і в першу чергу від прозорості і температури води, вмісту в водоймі біогенних макро- і мікроелементів, газового складу вод, величини pH і ін. У цьому розділі розглянуто вплив деяких з них на розвиток і розподіл рослин в товщі води.

Прозорість води. Світло є необхідною умовою існування всіх фотосинтезуючих організмів, в тому числі і прибережно-водної рослинності. Сонячні промені, які падають на водну поверхню, частково відбиваються від неї, інша частина, заломлюючись, проникає вглиб. Кількість відбитого світла залежить від висоти сонця, тобто від кута, під яким сонячні промені падають на водну поверхню.

Коли сонце перебуває в зеніті (кут падіння променів 0 °) і сонячні промені падають прямовисно на водну поверхню, в воду проникає близько 98%, а відбивається тільки 2% всієї радіації. При зменшенні кута падіння до 30 ° відбивається 25% радіації. Якщо сонце знаходиться на горизонті і промені утворюють майже прямий кут з нормаллю до водної поверхні, вони майже повністю відбиваються від неї. Якщо водна поверхня порушується хвилюванням, відображення падаючої радіації зростає (Л. К.Давидов, А. А. Дмитрієва, Н. Г. Конкіна, 1973). У всіх випадках світловий день під водою значно коротше, ніж на суші.

У водному середовищі світловий потік піддається ослабленню за рахунок виборчого поглинання і розсіювання світлових променів. Ослаблення світла відбувається по-різному в короткохвильової і довгохвильової областях сонячного спектру. Довгохвильова радіація (інфрачервоні, червоні і помаранчеві промені) інтенсивно поглинається в поверхневих шарах води, а сині і фіолетові промені, розсіюючись, проникають на значну глибину (табл. 3).

Як видно з наведених даних, навіть в чистою, не забрудненою домішками воді червоно-помаранчева область спектра поглинається майже повністю.

Основна частина проникаючого в воду сонячного світла поглинається молекулами води, розчиненими і зваженими в ній речовинами. Найбільше перешкоду до проникнення світла у водну товщу надають розчинені органічні речовини, перш за все водний гумус, мінерали і планктонні організми.

Інтенсивність поглинання світла (%) ратної довжини хвилі в чистій воді

Довжина хвилі, нм

колір

Інтенсивність поглинання світла,%, на глибині, м

1

10

620-760

червоний

36

98

585-620

помаранчевий

23

92

575-585

жовтий

7

68

510-550

зелений

1,6

-

450-480

синій

0,5

25

Водойми, в які надходять болотні води, мають коричневе забарвлення і низьку прозорість (найчастіше не більше 1 м). Значний вплив на поширення світла надає поверхневий стік, який приносить у водойму різні зважені речовини, особливо при паводках. Прозорість води сильно знижується при розвитку планктонних організмів, особливо при цвітінні водоростей.

Світлові умови в водоймі змінюються протягом доби і по сезону. Взимку льодовий покрив і сніг на ньому сильно позначаються на світловому режимі водойм. Однак при невеликому сніговому покриві освітленість під льодом часом буває достатня для вегетації водної рослинності, в тому числі і фітопланктону.

В гідробіологічних дослідженнях прозорість води визначають піранометра: вимірюють кількість надходить в товщу води сонячної енергії (виражається в калоріях на одиницю поверхні за певний час). При рутинних дослідженнях визначення проводять за допомогою дуже простого приладу - диска Секкі (названий по імені вперше використав його в 1865 р італійця А.Секкі); характеристикою прозорості служить глибина, на якій стає невидимим білий диск діаметром 30 см.

У більшості водойм нашої країни прозорість води не перевищує 2 -4 м (по диску Секкі) і тільки в деяких з них вона значно більше. Так, в оз. Байкал прозорість досягає 40 м, в оз. Іссик-Куль (Киргизія) - 20 м, в оз. Телецкое - 22, в оз. Севан (Вірменія) - 21 м, у багатьох Альпійських озерах - 16- 20 м.

В озерах і водосховищах з прозорістю 1 - 2 м (по диску Секкі) на глибину 1 м проникає не більше 5-10% сонячної радіації, глибше 2м- тільки десяті частки відсотка. У деяких водоймах, зокрема Рибінському водосховищі, близько 80% сонячної радіації поглинається в 10-сантиметровому шарі, а на глибині 70 см - все 100% (В. А. Рутковська, 1961). Максимальне проникнення світла в воду спостерігається в період між 10 і 14 год.

Прибережно-водні рослини самі впливають на світловий режим літоральної зони водойм. Масовий розвиток рослин з плаваючим листям (німфейних) і плаваючі на поверхні води ряски сильно затінюють воду. Погіршення світлових умов відзначається і в заростях прибережних рослин (очерету, рогозу та ін.), Особливо в період їх активного росту.

Разом з тим в прибережжя сонячного світла буває цілком достатньо для росту рослин. Навіть під крижаним покривом освітленість достатня для вегетації водоростей; в зимовий час фотосинтез становить 10-20% від річних значень (Е. І. Бондарева та ін., 1973). У зв'язку з жорсткими світловими умовами водні рослини живуть на невеликих глибинах, в межах декількох метрів, однак при великій прозорості водойми вони проникають значно глибше, до 8 - 11 м (К. А. Кокін, 1982).

Більшість занурених рослин відноситься до Тіньолюбні флорі, максимально використовує порівняно невелика кількість світла. Досліди показали, що компенсаційна точка знаходиться в середньому на глибині між 2 -3 м, а оптимум фотосинтезу - між 1 - 2 м.

Залежно від інтенсивності фотосинтезу занурених рослин товщу води в прибережжя поділяють (К. А. Кокін, 1982) на три шари:

  • - верхній (зона пригнічення фотосинтезу у поверхні);
  • - середній (зона оптимального фотосинтезу);
  • - глибокий (зона світлового лімітування фотосинтезу).

Температура водойм. Термічний режим водойм визначається їх географічним положенням, глибиною, особливостями циркуляції водних мас і багатьма іншими факторами. В першу чергу температура води залежить від кількості сонячної радіації, в зв'язку з чим носить зональний характер. Як правило, з просуванням з низьких широт у високі водойми стають холоднішими і менш термостабільними, особливо в поверхневих шарах (А. С. Константинов, 1972).

Залежно від температурного режиму виділяють чотири типи водойм (Н. А.Березіна, 1973):

  • 1) тропічні водойми, для яких найбільш характерна постійно висока температура при незначних сезонних коливаннях; різниця між температурою поверхневих і глибинних вод невелика;
  • 2) водойми помірних областей, які характеризуються різкими сезонними коливаннями температури; різниця між температурою поверхневих і придонних вод значна, особливо в глибоких водоймах;
  • 3) полярні і високогірні водойми, які характеризуються низькими температурами води протягом усього року;
  • 4) гарячі джерела і водойми, широко поширені в вулканічних областях.

Тропічні і полярні водойми характеризуються відносно стабільними температурами: в одному випадку - високою (до 28 - 35 ° С), в іншому - низькою (в межах 4 ° С). До водоймищ другого типу відносяться більшість водойм нашої країни.

Поверхневий шар води влітку завжди тепліший, ніж глибинний, взимку - навпаки. Перехід від більш нагрітих шарів до менш нагрітих часто відбувається не поступово, а стрибкоподібно, і між ними утворюється шар так званого температурного стрибка, або термоклин. Розшарування води на теплі і холодні називається температурної стратифікацією. Розрізняють пряму стратифікацію, коли більш нагріті шари лежать ближче до поверхні (влітку), і зворотний стратифікацію, коли з просуванням вглиб температура трохи підвищується (взимку).

Залежно від температурного розшарування водні маси ділять на епілімніон (шар води, що знаходиться вище температурного стрибка), металімніон (шар самого стрибка) і гіполімніон (шар води, що знаходиться під металімніоном).

Восени поверхневий шар води охолоджується (відповідно підвищується її щільність), і в результаті вертикальної циркуляції водні маси перемішуються; температурні градієнти вирівнюються. Такий стан називається гомотермія. Триваюче похолодання призводить до зниження температури верхніх шарів води, в результаті утворюється лід.

Навесні з таненням льоду температура верхніх шарів води підвищується. Це призводить до весняної циркуляції водних мас і чергового вирівнюванню температури (весняна гомотермія). З подальшим підвищенням температури починається літній прогрів поверхневих шарів води.

Інтенсивні хвильові процеси і течії порівняно швидко вирівнюють температуру у верхніх шарах водойми; термоклин при цьому швидко розмивається. Літній перемішування вод частіше за все не зачіпає температуру нижніх холодних шарів водойми. До такого типу відносяться майже всі водойми нашої країни.

Існує інша термінологія, в основі якої лежить циркуляція вод (Д. Хатчінсон, 1969):

  • 1) озера, в яких циркуляція вод здійснюється двічі на рік, - діміктіческіе ',
  • 2) тропічні озера, в яких циркуляція відбувається один раз на рік взимку при температурі вище 4 ° С, - теплі мономік- тические
  • 3) полярні озера з літньою циркуляцією при температурі нижче 4 ° С - холодні мономіктіческіе ;
  • 4) озера, цілий рік вкриті льодом (в Антарктиді), - амиктические.

Температура води має великий вплив на інтенсивність фотосинтезу і поширення рослин в товщі води. Оптимальними для розвитку прибережно-водної рослинності є теплі і помірні води. У теплих водах (тропіки, субтропіки) вегетація водоростей триває практично цілий рік. У помірних широтах з різкими річними коливаннями температури води вегетація рослин починається відразу ж після звільнення водойми від льоду. Однак ріст рослин через низьких температур води відбувається досить повільно. Фенологічний сезон розвитку рослин багато в чому залежить від температурних умов. У прибережно-водних рослин в осінній період після дозрівання плодів спостерігається відтік поживних речовин з надземних органів в кореневища, де вони запасаються, забезпечуючи початок вегетації наступного року.

Зі зниженням температури вегетація рослин припиняється, а з настанням холодів відбувається їх відмирання. Однак такі рослини, як елодея, мохи, уруть, ситняг, полушнік, продовжують вегетувати і під льодом.

Восени частина видів (рдести, уруть) опускаються на дно. Деякі рослини змінюють свої морфологічні особливості. Так, листя куширу в літній період тонкі і подовжені, взимку вони стають грубіше і коротше.

Багато рослин (уруть, басейн, гідрілла, пухирчатка, рдести і ін.) Утворюють в холодний період спеціальні пристосування - зимуючі бруньки (синоніми - туріони, геми, гіберна- кули), які допомагають їм пристосовуватися до несприятливих умов середовища. Вони являють собою укорочені пагони з сильно скрученими листям. Зимуючі нирки відокремлюються від материнської рослини і опускаються на дно. Навесні вони дають початок новим рослинам. У тропічних видів таких утворень немає.

Деякі рослини в залежності від температурних умов мають різний тип розмноження. Так, телорез в північній частині ареалу розповсюдження розмножується тільки вегетативно, а в південній - вегетативно і статевим шляхом. Це пов'язано з тим, що чоловічі особини, як більш чутливі до температури, вище широти 55 ° не виростали; жіночі особини витримують більш низьку температуру і живуть між 55 ° і 68 ° с. ш. Безсумнівно, вегетативний тип розмноження в цьому випадку пов'язаний з відсутністю в північних широтах статевого партнера.

Підвищення температури води у водоймах-охолоджувачах теплових електростанцій впливає на розвиток в них прибережно-водних рослин, в зв'язку з чим збільшується їх біомаса, подовжується термін вегетації, з'являються теплолюбні види. Так, на ряді водойм-охолоджувачів відзначена поява Vallisneria spiralis, яка раніше там не зустрічалася (Г.Л.Шкорбатов і ін., 1976).

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >