Читаем Растения — индикаторы онлайн бесплатно

Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определёнными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определённых микроэлементов и веществ. На изменения окружающей среды растения-индикаторы реагируют изменением внешнего вида и химического состава; количество их может резко возрасти или, наоборот, уменьшиться.

Растениями-индикаторами пользуются при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых. Им отводится важная роль в индикационной геоботанике, экологии, физиологии и биохимии растений, биогеографии, геологии, геохимии, гидрогеологии и других науках. Видовой состав растений свидетельствует о кислотности почвы, степени её плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов. Умение увидеть и прочитать ту информацию, которой обладают растения, помогает найти уран и золото, узнать новое об окружающей природе, иногда даже спасти жизнь.

С детства мы помним сказки и легенды о богатствах, скрытых в толще земли, и о растениях, помогающих до них добраться. Действительность оказывается ещё чудеснее. Растения способны указать на рудные месторождения для металлургической промышленности, залежи драгоценных металлов, нефти. Некоторые из них в своих органах аккумулируют редкие металлы, повышая их концентрацию в сотни и тысячи раз больше по сравнению с их содержанием в почве. Иногда оказывается выгоднее организовать добычу редких металлов, извлекая их из золы растений, чем добывать их на традиционных рудоперерабатывающих предприятиях. Другие — внешним видом сигнализируют — не проходите мимо, здесь что-то есть! Растения — помощники геологов указывают на подземные залежи полезных ископаемых на глубинах до 20-50 м.

По состоянию растения, внешнему виду листьев и других органов можно достаточно точно определить состав почвы, наличие в ней питательных веществ. Для нормального роста и плодоношения растениям нужны свет, вода, питательные элементы. Если же их не хватает, то растение сразу же сообщает нам об этом. Умение услышать, точнее, увидеть, что именно говорят нам растения, позволяет вовремя прийти к ним на помощь. Взамен они отблагодарят нас прекраснейшими цветами или вкуснейшими плодами.

Не каждое растение может быть индикатором. Лучшими индикаторами являются так называемые стенобионты — виды, приспособленные к существованию в строго определённых условиях и не выносящие больших колебаний окружающей среды по сравнению с видами, существующими при значительных изменениях или в различных условиях окружающей среды. Численные соотношения различных видов и популяций часто служат лучшим индикатором, чем численность одного вида, так как целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий. Это особенно явственно проявляется при поисках биологических индикаторов разных типов загрязнения.

С помощью растений намного дешевле и проще следить за состоянием окружающей среды. При экологическом мониторинге загрязнений использование индикаторных растений часто даёт более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами.

Люди и растения связаны множеством невидимых нитей, и способность разбираться в этих хитросплетениях приносит немалую пользу.

Дачу или садово-огородный участок используют по-разному. Можно отдыхать, просто наслаждаясь свежим воздухом, вкушать фрукты и ягоды, выращенные своими руками, любоваться цветниками. Между тем и цветы, и ягоды, и даже кислород, которым мы дышим, дают нам растения, без которых жизнь человека невозможна. Так как выращивать растения владельцам дач чаще всего приходится самостоятельно, им следует знать о свойствах почвы своего участка, поскольку от этого во многом зависит успешность данного мероприятия. Обладая наблюдательностью и элементарными знаниями по биологии, можно определить состояние почвы и предпринять необходимые меры по улучшению или поддержанию её свойств.

Одним из главных характеристик почвы является её кислотность. Кислотность почвы — это свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода, находящихся в ней. Её можно выразить при помощи рН — показателя активности ионов водорода.

В соответствии с величиной рН различают почвы; сильнокислые — рН < 4,5, среднекислые — рН < 4,6-5,0, слабокислые — рН — -5,1-5,5, близкие к нейтральным — рН 5 ,6-7,0, щелочные — рН > 7,0. Кислую реакцию имеют болотные, дерново­подзолистые и серые лесные почвы, нейтральную — чернозёмные почвы, щелочную — каштановые почвы и серозёмы, сильнощелочную — солонцы.

В химии применяется набор специальных веществ — индикаторов (табл. 1), изменяющих под влиянием увеличения или уменьшения концентрации водородных и гидроксильных ионов окраску раствора, в который их добавляют.

Известным индикатором является лакмусовая бумага, которая в щелочном растворе окрашивается в синий цвет, а в кислом — в красный. Использование определённых реактивов с последующим сравнением полученной окраски почвенного раствора со стандартной окрашенной шкалой позволяет определить кислотность почвы. Её можно установить также при помощи специального прибора — рН-метра.

Что же делать, если невозможно выполнить эти анализы? Тогда на помощь приходят сами обитатели земли — на реакцию почвы укажут растения-индикаторы. В качестве помощников могут выступить растения, которые люди пренебрежительно называют сорняками. Разумеется, растения не так точно показывают значение рН, как специальные химические реактивы, но во многих случаях полученной информации вполне достаточно для огородника или садовода-любителя.

В таблице 2 приведены широко распространённые травянистые растения, которые могут помочь определить кислотность почвы. Некоторые из них изображены на рис. 1,2,3.

Рис. 1. Травянистые растения-индикаторы кислых почв:

1 — лютик ползучий; 2 — щавель конский; 3 — подорожник большой; 4 — калужница болотная; 5 — лютик едкий

Рис. 2. Травянистые растения-индикаторы нейтральных и слабокислых почв:

1 — клевер горный; 2 — ромашка обыкновенная; 3 — пырей ползучий; 4 — клевер ползучий; 5 — манжетка обыкновенная

Рис. 3. Травянистые растения-индикаторы щелочных почв:

1 — вьюнок полевой; 2 — мак-самосейка; 3 — дрёма белая; 4 — подмаренник цепкий; 5 — лебеда раскидистая; 6 — подорожник ланцетный

Большинство культивируемых растений наиболее успешно развивается в условиях среды, близкой к нейтральной. Поэтому если почва на участке сильнокислая или сильнощелочная, то её необходимо улучшить. Кислые почвы известкуют, добавляя известняк, гашёную известь, доломитовую муку, мел, мергель, торфотуф или печную золу. Доза внесения извести зависит от кислотности почвы, её механического состава и выращиваемой культуры.

Некоторые садовые растения требуют кислых почв, поэтому для обеспечения наилучших условий их роста почву иногда приходится подкислять. Из плодовых культур это, например, американские крупноплодные клюква (Vaccinium macrocarpon), требующая рН 3,5-5, и голубика (Vaccinium corymbosum), растущая при рН 4-5,5. Наши ягодные кустарники — крыжовник (Grossulahasp.), малина (Rubusidaeus), чёрная смородина (Ribes nigrum) также предпочитают слабокислые почвы. Хорошо развиваются в кислой среде белокочанная и цветная капуста (Brassica capitata, Brassica cauliflora), редис (Raphanussativus). Многие цветочно­декоративные растения — верески (Galluna sp.), гортензии (Hydrangeasp.), рододендроны (Rhododendron sp.), папоротник мужской (Dryopteris filis-mas) — нуждаются в кислых почвах, поэтому под посадку приходится вносить кислый торф. Газонные травы — полевица тонкая (Agrostis tenuis), овсяницы обманчивая и тонколистная (Festuca fallax, Festuca tenuifolia) образуют лучший дёрн на почве, кислотность которой находится в пределах рН 5,2-5,6. Для формирования качественного и долговечного газона важное значение имеют интенсивность скашивания, высота скашивания — у каждого вида газонных злаков она своя — ниже 1 см, 1-2,2-3, выше 3 см, — а так же плодородие почвы и её кислотность.

Плодовые культуры являются растениями лесных сообществ и предпочитают выщелоченные почвы со слабокислой или нейтральной реакцией, хотя могут нормально развиваться и на слабощелочных почвах. Однако на щелочных почвах у них может наблюдаться железное или магниевое голодание, приводящее к хлорозу. Между тем ряд садовых растений лучше развивается, если в почве имеется известь. Из плодовых культур — это вишня (Cerasus vulgaris), кизил (Cornus mas), миндаль (Amygdalus communis), из овощных — спаржа (Aspagagus officinalis), из цветов — бурачок (Alyssum saxatile), гвоздики (Dianthus sp.), ирисы (Iris sp.), настурция (Tropaeolum majus), флоксы (Phlox sp.). Любят известковые почвы орхидея наших лесов — венерин башмачок (Cypripedium calceolus) и обитатель горных вершин — эдельвейс (Leontopodium alpinum).

Важно знать рН почвы не только агрономам, но и ресурсоведам . Ботаники при характеристике растительных условий по отношению к кислотности почв выделяют: ацидофилы — растения кислых почв; нейтрофилы — растения нейтральных почв; базифилы — виды растений, характерные для щелочных почв. Ацидофилы обычно указывают на кислые и бедные почвы, нейтрофилы и базифилы встречаются на почвах, богатых минеральными элементами.

Растения кислых почв:

— крайние ацидофилы, растущие на сильнокислых почвах с рН 3,0-4,5. В эту группу входят сфагновые мхи — бурый, компактный и магелланский (Sphagnum fuscum, Sphagnum compactum, Sphagnum magellanicum), зелёные мхи (Dicranum sp., Hylocomium splendens), плауны (Lycopodium sp.), белоус (Nardus sticta), вереск (Galluna vulgaris), водяника (Empetrum nigrum), марьянник луговой (Melampyrum pratense), ожика волосистая (Lusula pilosa), пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum), ситник тонкий (Juncus tenuis), щучка (Deschampsia caespitosa);

— умеренные ацидофилы индицируют почвы с рН 4,5-6,0. К ним относятся сфагнум балтийский (Sphagnum balticum), 6aryabHUk(Ledum palustre), брусника (Rhodococcum vitis-idaea), кошачья лапка (Antennaria dioica), седмичник (Trientalis europaea), толокнянка (Arctoctaphylos uva-ursi), фиалка собачья (Viola canina), черника (Vaccinium mytrtillus);

— слабые ацидофилы показывают почвы с рН 5,0-6,7. В эту группу входят сфагнум Гиргензона (Sphagnum girgensohnii), папоротник мужской (Dryopteris filis-mas), бор развесистый (Millium effusum), ветреница лютиковая (Anemone ranunculoides), зеленчук (Galeobdoton luteum), колокольчики широколистный и крапиволистный (Campanula latifolia, Campanula trachelium), купена многоцветковая (Polygonatum multiflorum), медуница неясная (Pulmonaria obscura), овсяница высочайшая (Festuca altissima), осоки волосистая и ранняя (Carexpillosa, Carexpraecox).

Растениями-индикаторами околонейтральных почв с рН 6,0-7,3 являются земляника зелёная, или клубника (Fragaria viridis), сныть (Aegopodium podagria) и другие растения.

Нейтральные до слабощелочных почвы с рН 6,7-7,8 индицируют растения-нейтробазифилы: мать-и-мачеха (Tussilago farfara), пупавка красильная (Anthemis tinctoria). Базиофилы — растения, растущие на щелочных почвах: василёк русский (Centaurea ruthenica), горчак (Acroptilon repens), кермеки (Limonium sp.), подмаренник (Galium aparine), селитрянка (Nitraria schoberi). Растения-галофиты обитают в засолённых местах и способны накапливать в своих органах большое количество солей. Это не причиняет им ущерба, а не слишком высокие концентрации солей даже способствуют росту. Особенно склонны к накоплению солей растения семейства маревые — Chenopodiaceae. Солерос (Salicomia europaea) растёт даже при содержании поваренной соли в почве 2-3 %-ной концентрации, которая для большинства растений является смертельной. Даже если выращивать галофиты на нормальных садовых почвах, они могут накапливать в своих тканях Na и Cl. Жаль, что огурцы и помидоры не являются галофитами, иначе малосольные огурцы можно было бы получать прямо на грядке. Правда, в каждой шутке есть доля истины. Опыты по подбору растений для выращивания на засолённых почвах и при поливе их сильно минерализированной водой позволили выделить формы, пригодные для возделывания в условиях, губительных для обычных сортов культурных растений. Оказалось, что наиболее устойчивые линии росли достаточно хорошо даже при поливе морской водой.

Большие группы растений не могут служить индикаторами, так как нормально растут в широком диапазоне рН. Это растения-эвритопы, обитающие на почвах с рН от 3,0-9,5, т.е. от сильнокислых до сильнощелочных, например, мышиный горошек (Vicia crassa).