WikiDer > Теневыносливость

Shade tolerance
Тсуга восточная - теневыносливое дерево.

В экология, теневыносливость относится к растениеспособность переносить низкий свет уровни. Этот термин также используется в садоводство и озеленение, хотя в этом контексте его использование иногда неточно, особенно при маркировке растений для продажи в коммерческие питомники.[нужна цитата]

Теневыносливость - это относительный термин, сложное, многогранное свойство растений, а не единственная переменная или простой континуум. Разные виды растений демонстрируют разные приспособления к оттенок. Фактически, конкретное растение может демонстрировать разную степень теневыносливости или даже потребности в свете, в зависимости от его истории или стадии развития.

Базовые концепты

За исключением некоторых паразитические растения, всем наземным растениям для выживания нужен солнечный свет.[1] Однако в целом большее количество солнечного света не всегда способствует выживанию растений. Под прямыми солнечными лучами растения сталкиваются высыхание и воздействие УФ-лучи, и должен расходовать энергию на производство пигменты для защиты от ультрафиолетового излучения и восковых покрытий для предотвращения потери воды.

Растения, адаптированные к тени, имеют способность использовать дальний красный свет (около 730 нм) более эффективно, чем растения, адаптированные к полному солнечному свету. Большая часть красного света поглощается непереносимыми тенями растениями навеса, но большая часть дальнего красного света проникает через навес, достигая подлеса. Найденные здесь теневыносливые растения способны к фотосинтезу, используя свет с такими длинами волн.[нужна 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 средой - более богатой почва питательные вещества- чем солнечные участки.

Таким образом, теневыносливые растения могут эффективно потреблять энергию. Говоря простым языком, теневыносливые растения вырастают шире, тоньше листья чтобы поймать больше солнечного света по сравнению с затратами на производство листа. Теневыносливые растения также обычно приспособлены к большему использованию питательных веществ почвы, чем теневыносливые растения.

Различают «теневыносливые» растения и «тенелюбивые» или сциофильный растения. Сциофильные растения зависят от степени затенения, которая в конечном итоге убивает большинство других растений или значительно задерживает их рост.

Адаптация растений к изменяющемуся свету

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

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 для управления движением листьев.[3] Эти адаптации обычно медленные, но относительно эффективные. Они полезны для некоторых теневых растений, 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.

Хлоропластное движение

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 снизить только 10–20% поглощения света при ярком освещении.[5] Ограничением движения хлоропластов может быть присутствие других крупных органелл, таких как вакуоль, которые ограничивают прохождение хлоропластов желаемой стороной клетки. Вдобавок ко всему, движение хлоропластов может быть неэффективным, поскольку естественный свет имеет тенденцию рассеиваться во всех направлениях.

Фотографиисистемная модуляция

Модуляция фотосистемы - 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 акклиматическая 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. фермент экспрессия и активация. Уменьшение внешнего LHC-II наполовину за счет протеолиза после активации заняло менее суток. Изменяя количество PS, растения могут адаптироваться к изменяющемуся свету окружающей среды. Чтобы компенсировать уменьшение красного света, обычно встречающееся у растений, выращиваемых 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

В зонах с умеренным климатом 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 поэтому растения менее восприимчивы к мороз, в период времени, когда деревьям еще опасно распускаться.[нужна цитата] Как крайний пример этого, зимние однолетники всходят осенью, прорастают зимой и цветок и умереть весной.

Как и у деревьев, у травянистых растений разнообразна теневыносливость. Некоторые растения с ранней листвой сохранятся после того, как лиственный покров распустится, тогда 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 Япония.

Хотя большинство растений растет к свету, многие тропические растения лозы, Такие как Monstera deliciosa и ряд других членов семьи Araceae, например, представители рода Филодендрон, изначально расти прочь 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 Филодендрон расти как типичные светолюбивые, светолюбивый растения, когда они выходят на яркий солнечный свет.

Деревья

В лесах, где осадки много, вода не является ограничивающим фактором для роста, теневыносливость - один из важнейших факторов, характеризующих древесные породы. Однако разные виды деревьев по-разному адаптируются к тени.

В болиголов восточныйсчитается самой теневыносливой из всех североамериканских пород деревьев, способна прорастать, сохраняются и даже растут под полностью закрытым пологом.[нужна цитата] Болиголовы также демонстрируют способность передавать энергию ближайшим деревьям через их корень система.[нужна цитата] Напротив, Кленовый сахар, также считается очень теневыносливым, прорастает под закрытым пологом и сохраняется в качестве подлеска, но вырастает до полного размера только при образовании промежутка.

Виды с непереносимостью тени, такие как ива и осина не может прорасти под закрытым навесом. Теневыносливые виды часто растут в водно-болотные угодья, вдоль водных путей или в нарушенный в местах, где есть доступ к прямым солнечным лучам.

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Научная линия UCSB. [Проверено 7 октября 2019 г.]. Могут ли растения расти без фотосинтеза? [Дата обращения 3 апреля 2015 г.].
  2. ^ Коммуна Интегр Биол. 2009 январь-февраль; 2 (1): 50–55
  3. ^ Коллер Д. Световые движения листьев. Растения, клетки и окружающая среда. 1990;13(7):615–632. Дои:10.1111 / j.1365-3040.1990.tb01079.x.
  4. ^ Чоу WS, Андерсон JM, Надежда AB. Переменная стехиометрия фотосистемы-II по отношению к реакционным центрам фотосистемы-I. Photosynth Res. 1988;17(3):277–281. Дои:10.1007 / BF00035454. PMID 24429774.
  5. ^ а б Бругноли Э., Бьоркман О. Рост хлопка в условиях постоянного солевого стресса - влияние на структуру распределения, устьичные и нестоматальные компоненты фотосинтеза и рассеивание избыточной световой энергии. Planta. 1992;187:335–347.
  6. ^ Клопстек К. Световая регуляция фотосинтетических генов. Физиол завод. 1997;100(4):739–747. Дои:10.1111 / j.1399-3054.1997.tb00001.x.
  7. ^ Андерсон JM, Чоу WS, Пак YI. Грандиозный замысел фотосинтеза: приспособление фотосинтетического аппарата к сигналам окружающей среды. Photosynth Res. 1995;46(1–2):129–139. Дои:10.1007 / BF00020423. PMID 24301575.
  8. ^ Андерссон Б., Аро Э.М. Протеолитическая активность и протеазы хлоропластов растений. Физиол завод. 1997;100(4):780–793. Дои:10.1111 / j.1399-3054.1997.tb00005.x.
  9. ^ Андерсон Дж. М., Осмонд Б. Кайл DJ, Осмонд Б., Арнцен Си Джей, 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. Дои:10.2307/1940200.