Видеоматериалы. Занятие № 22 «Ветер в жизни растений»

Кинопособие « Экология растений» 58 занятий. 

Кинопособие содержит методический аппарат, обеспечивающий помощь учите­лю на всех этапах проведения уроков.

Актуальность:

Ветер имеет большое значение для растений. Жизнь некоторые из них полностью зависит от ветра, так как и опыление, и расселение совершаются с его помощью. Без ветра не могли бы существовать такие растения, как сосны, ели, осины, тополя, березы, вязы, ясени, пушицы, песчаная осока и многие др.

Тип учебного занятия; изучения и первичного закрепления новых знаний

Дидактическая цель; создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации.

Формы проведения занятия; лекция, учебный фильм

Основные понятия

Ветровал. Бурелом. Флагообразная крона

Вопросы для обсуждения

1. Как ветер может повреждать растения?

2.Деревья с какой корневой системой ветер может вывернуть с корнями? А сломать ствол?

Ветер имеет большое значение для растений. Жизнь некоторых из них полностью зависит от ветра, так как и опыление, и расселение совершаются с его помощью. Без ветра не могли бы существовать такие растения, как сосны, ели, осины, тополя, березы, вязы, ясени, пушицы, песчаная осока и многие др.

В одних случаях ветер жизненно необходим, а в других сильно
вредит растениям.

Отрицательное воздействие ветра на растения. Ветер может изгибать, ломать, перемещать целые растения или их части. Во время ураганов ветер обламывает крупные ветви деревьев, ломает их стволы или выворачивает с корнями (рис.1). Ветер валит деревья с поверхностной корневой системой. Такое явление называют

ветровалом. А если корневая система уходит глубоко в почву или очень сильно разрослась вширь, то от ветра может сломаться ствол дерева. Такое явление называют буреломом.

Рис.1. Дерево, поваленное ветром

Иногда ветер формирует крону, напоминающую флаг. Она так и называется —
флагообразная. Это возможно в местах, где ветры дуют часто в одном направлении, например на морских побережьях или высоко в горах. Крона повреждается, сильнее иссушается с наветренной стороны, большая часть ветвей отмирает. С подветренной стороны крона развита лучше, ветви направлены в одну сторону (рис.2).

Рис. 2. Флагообразная крона ели

В тундрах заросли карликовой березки, ивы разных видов бывают как бы подстриженными на высоте в несколько десятков сантиметров. Их высоту определяет глубина снегового покрова. Если побеги окажутся зимой выше снега, то их может повредить снежная поземка, которую с большой скоростью гонит ветер, они иссушаются и отмирают.

В пустынях, где тоже часты сильные ветры, поднимающие пе­сок, растения страдают от ударов многочисленных песчинок. Рас­тения бывают частично или полностью засыпаны песком. Ветер может принести сухой воздух издалека, например из пустынь Средней Азии в Поволжье. Вы знаете, что такие ветры называют суховеями. При суховеях у растений увеличивается испарение во­ды, снижается фотосинтез, усиливается дыхание. Урожайность зерновых культур снижается. Зерновки злаков становятся щуплы­ми, неполноценными, при посеве они не прорастают.

Источники информации: А.М. Былова, Н.И. Шорина, 1999 (209стр.)

Ветровал. Бурелом. Флагообразная крона

Ветровал

 

Буреломом.

 

 

Суховей

 

Опубликовано 14.

07.17 в 08:36 в группе «Учебный фильм — окружающий мир, естествознание, краеведение»

4.2 Формообразующее действие недостатка кислорода и ветра в целом

В заболоченных почвах содержание кислорода иногда настолько мало, что растения вынуждены перестраивать свою морфологию и анатомическое строение. Некоторые из них приобрели способность образовывать кочки и размещать корни вне анаэробных условий, например на сырых лугах это наблюдается у многих осок и злаков (луговик дернистый – Deschampsia cespitosa, вейник Лангсдорфа – Calamagrostis langsdorffii). У ряда болотных и водных видов развивается аэренхима – воздухоносная ткань с увеличенными межклетниками. Иногда в основании стебля разрастаются рыхлые ткани. В корнях выраженность воздухоносной ткани усиливается с их возрастом и заглублением. Развитую аэренхиму в корнях имеют более 13 % сосудистых растений Центральной Европы. Воздухоносная ткань характерна и для видов, приспособленных к переменному увлажнению.

У них также формируется толстостенная опробковевшая экзодерма, что служит приспособлением к периодическому пребыванию корней в увлажненной почве [5, с. 107]. К этой группе растений относятся хвощ полевой (Equisetum arvense), осока высокая (Carex elata), кровохлебка лекарственная (Sanguisorba officinalis), сухопутная форма горца земноводного ( Polygonum amphibium). Ряд растений хорошо аэрируемых почв формирует аэренхиму, оказавшись в условиях недостаточной аэрации. Это свойственно даже ксерофильному кострецу прямому (Bromopsis erecta), а также мезофитам – овсянице луговой (Festuca pratensis) и др. При ухудшении аэрации многие виды образуют придаточные корни с аэренхимой.

Для приморских тропических растений мангровых зарослей очень характерны пневматофоры (дыхательные корни). Во время прилива над водой возвышаются только кроны мангровых деревьев, а во время отлива обнажаются стволы и система особых корней – ходульных и дыхательных.

Мангровые заросли – вечнозеленые леса тропических и экваториальных широт, способные расти в зоне приливов и отливов у самых берегов. Мангры выполняют роль границы между сушей и океаном, а так же служат убежищем для многих водных животных (рисунок 15).

Рисунок 15 – Мангровые леса [22]

Мангры – это не отдельные растения, а целая группа растений, приспособившихся расти в почве под водой. Распространение мангровых лесов не ограничено лишь областями, где господствует климат тропических дождевых лесов; там, где этому благоприятствуют теплые морские течения, мангры развиваются севернее Северного и южнее Южного тропиков. Следовательно, это типичный пример азональных растительных сообществ, которые местами развиваются вдоль берегов до зоны с умеренно теплым климатом. У них есть набор приспособлений, помогающих обитать в местах, бедных кислородом и повышенной солености. Листья мангровых расположены очень высоко, поэтому даже сильные приливы не скрываю ветки под водой.

Корни не полностью находятся в почве, а поднимаются над уровнем воды. Это позволяет растениям получать кислород сразу из воздуха, а подземные корни только удерживают ствол. Пневматофоры необходимы мангровым растениям, так как ил, в котором они растут, почти не содержит кислорода. Они имеют возвышающиеся над субстратом части, содержащие отверстия, через которые воздух поступает в воздушные полости и проходит в подземные части растений. Дыхательные корни могут быть разного типа. У одних видов они коленчато выступают из ила, у других — ползучие змеевидные, у третьих – вертикально выходят из полужидкого субстрата. Кроме мангровых растений на почвах со слабой аэрацией дыхательные корни развивают некоторые пальмы, панданусы ( Pandanus), сахарный тростник (Saccharum cfficinarum) и др.

Рисунок 16 – Соннератия белая (Sonneratia alba) [23]

Рисунок 17 – Дыхательные корни Соннератии белой (Sonneratia alba) в мангровых зарослях во время отлива [1, с. 275]

Из анатомо-морфологических изменений, вызываемых недостатком аэрации почвы, отметим еще утончение клеточных стенок в корнях, ослабление корневого ветвления и образования корневых волосков, формирование придаточных корней в основании стебля. Ризосфера при этом обычно имеет меньший объем, корни укорачиваются, занимая более поверхностное положение, масса надземной части растения снижается, площадь листьев и содержание в них хлорофилла падают, иногда наступает хлороз. У водных растений с целью максимизации поступления кислорода обычно увеличивается поверхность подводных органов, что часто достигается сильным удлинением, истончением и рассечением листьев.

5 Деструктивное механическое влияние ветра

5.1 Бурелом

Бурелом или ветролом – слом ветром стволов и вершин деревьев (рисунок 18). Хотя буря и сильный ветер почти синонимы, а потому вред, причиняемый лесу тем и другим одинаков, но принято различать бурелом от ветровала: ель, пихта, сосна и осина, при произрастании последних двух на мокрой и болотистой почве, легко валятся бурей и ветром, выворачиваются из почвы с корнями – это ветровал. Напротив того, дуб, бук, ясень, клен, лиственница и сосна, растущая на боровой почве, глубоко внедряясь своими корнями в почву, представляют большое противодействие буре и ветру, которые ломают у них ветви, вершину, а иногда и стволы, производя бурелом. Степень вреда, причиняемого лесу бурей и ветром, кроме древесных пород, из которых состоит лес, зависит: а) от качеств почвы – на плотных почвах скорее бывает бурелом, на рыхлых – ветровал; б) от возраста – молодые и средневозрастные насаждения менее страдают, чем приспевающие и спелые; в) деревья, выросшие в сомкнутых полных насаждениях и потом случайно выставленные действию бурь и ветра, сильнее повреждаются, чем постоянно произраставшие на свободе или на опушке, с краю леса, которые обнаруживают замечательную в этом отношении устойчивость. Последствия бурелома – буреломные деревья. Под действием ветра на крону дерева его ткани деформируются и, если давление ветра на крону не превышает силу сцепления корней с почвой, но превосходит сопротивление ствола излому, ствол ломается. Образование бурелома зависит от ряда факторов: характера ветра, времени года, морфологических особенностей древесной породы, ее возраста и состояния, состава древостоя. Бурелом отдельных деревьев или их групп происходит при скорости ветра 8-10 м/с. Сильные ветры со скоростью 25 — 30 м/с наносят большой ущерб лесным массивам, а иногда и полностью уничтожают их. Особенно опасны порывистые, вихреобразные движения ветра. В целом сосна и пихта (Abies), в норме имеющие довольно глубокие корневые системы, являются «буреломными породами», ветер чаще не может вывернуть их с корнем и переламывает ствол. К буреломной породе из – за непрочной древесины относится и осина (Populus tremula). А вот липа (Tilia) от бурелома страдает меньше, так как имеет развитый луб. Ветроустойчивы же породы с глубокой и разветвленной корневой системой дубы (Quercus), сосна горная (Pinus mugo), сосна сибирская (Pinus sibirica), секвойя (Sequoia), тутовое дерево (Morus) и др.

Рисунок 18 – Воздействие бурелома на деревья [24]

корней стабилизируют деревья от ветра — Биологическая стратегия — AskNature

Биологическая стратегия

Корни стабилизируют деревья от ветра

Сосна длиннолистная

Команда AskNature

Изображение: Лео Миранда/USFWS/Flickr/Некоторые права защищены

Защита от ветра

Ветер подвергает живые системы воздействию различных сил, таких как сжатие, скручивание, турбулентность и растяжение. Эти силы подвергают живые системы риску потери способности выполнять жизненно важные функции, например, когда растение вырывается с корнем. Ветер может быть результатом погодных явлений или быстрого движения по воздуху, как при полете. Ветер обычно не является постоянной или предсказуемой силой, поэтому живые системы должны иметь возможность функционировать как с его присутствием, так и без него, приспосабливаясь к его направлению и скорости. Хорошим примером является то, как листья и стебли растений гибки, поэтому они могут выровняться с ветром, а не быть разбитыми им.

Хвойные и другие (сосна, ель, гинкго)

Клада Голосеменные («голые семена»): Хвойные, саговники, гинкго, гнетофиты

Существует около 1000 известных видов голосеменных растений. К ним относятся хорошо известные игольчатые растения, такие как сосны, пихты и ели, а также некоторые растения с широкими листьями, такие как гинкго и гнетофиты. Вместо цветков у голосеменных растений образуются незакрытые («голые») семена, выставленные на поверхность чешуек шишек. С экономической точки зрения хвойные породы составляют 45 процентов мирового производства пиломатериалов. Первые голосеменные возникли более 39 лет назад.0 миллионов лет назад в палеозойскую эру и доминировали в ландшафтах в течение четверти миллиарда лет до эволюции и разнообразия цветковых растений.

Корни сосны длиннолистной защищают от сильных ветров, образуя как крупные закрепляющие стержневые корни, так и широкую боковую корневую систему.

«Устойчивость сосны длиннолистной к повреждениям может быть связана с прочным креплением, обеспечиваемым крупным стержневым корнем и широко распространенной боковой корневой системой. Наши раскопки корневых систем длиннолистной сосны (Институт лесоведения Баруха, личное сообщение) показали, что стержневые корни длиннолистной сосны простирались в почве на два метра по вертикали, а боковая корневая система простиралась до шести метров по горизонтали от стержневого корня… Альтернативная схема основана на немногим больше, чем способность почвы выдерживать сжимающую силу. Если ствол продолжается вниз под почвой в виде жесткого стержневого корня и если разветвляющиеся боковые корни у поверхности почвы фиксируют положение дерева, то толкание ствола в одном направлении толкает стержневой корень в другом (Эделин и Атгер 19).94). Почва, особенно под слоем поверхностных корней, должна хорошо сопротивляться этому боковому толчку; схема, которую мы могли бы просто назвать «основной корень», показана на рис. 21.3c. Стержневой корень зависит от хорошей устойчивости стержневого корня к изгибу в качестве кантилевера — высокого уровня жесткости на изгиб — а также от достаточной площади поперечного сечения, чтобы упираться, чтобы не проскользнуть вбок через почву. (Дополнительные существенные вертикальные «ударные» корни, согласно Perry [1982] и Crook and Ennos [1996], могут дополнять механическую роль стержневых корней.)» (Vogel 2003:431,433)

Последнее обновление 14 мая 2018 г.

Каталожные номера

Книга

Сравнительная биомеханика: физический мир жизни, второе издание

Издательство Принстонского университета | 17.06.2013 | Стивен Фогель

предварительный просмотр встраивания

Ссылка

загрузка

Журнальная статья

Ураган Хьюго Ветер Ущерб видам деревьев в прибрежных лесах юго-востока США

Ассоциация тропической биологии и охраны природы, Biotropica Vol. 23, № 4, декабрь, 1991 | Грешам, Калифорния; Уильямс, ТМ; Липскомб, Д. Дж.

предварительный просмотр встраивания

Ссылка

загрузка

Мы не можем найти страницу, которую вы ищете.

Вернитесь и повторите попытку или используйте главное меню выше.

Хотите, чтобы AskNature был в вашем почтовом ящике?

Узнайте, что нового на AskNature, подписавшись на нашу электронную рассылку новостей.
Каждый месяц мы будем приносить вам подборку интересных обновлений этой постоянно растущей библиотеки биологических стратегий и инноваций.

ПОДПИСАТЬСЯ

Когда сильный ветер вырывает с корнем деревья — Совет лесного хозяйства Среднего Колумбии

Когда сильный ветер вырывает с корнем деревья

Марианна С. Опхардт
Расширение Университета штата Вашингтон
Район Специалист по садоводству5 ‘

для сильных ветров, которые иногда сдували деревья или, по крайней мере, заставляли их наклоняться немного больше, чем они были до урагана.

Почему деревья падают на ветру? Обычно это происходит из-за неспособности корневой системы удерживать дерево в вертикальном положении, а не из-за размера дерева. В дополнение к поглощению воды и питательных веществ, корни выполняют функцию закрепления дерева.

Существует множество диаграмм деревьев, на которых изображены большие деревья с большим стержневым корнем прямо под стволом. Эта концепция была опровергнута многими различными исследованиями корневых систем деревьев. Большинство деревьев не имеют стержневых корней, особенно в городских условиях, где почва уплотнена или высокий уровень грунтовых вод. Вы не найдете стержневых корней на большинстве деревьев в вашем дворе.

Корни большинства деревьев находятся в верхнем слое почвы на глубине от 6 до 24 дюймов. Корневая система дерева состоит из более крупных древесных многолетних корней и более мелких тонких питающих корней. У деревянистого многолетника корни горизонтальные, расходятся наружу от ствола. Большинство этих корней находятся в верхних шести дюймах почвы, но вертикальные закрепляющие корни вдоль этой горизонтальной сети могут расти на несколько футов в глубину и более. Функция древесных многолетних корней — закрепление, проводка воды, транспортировка минералов и хранение пищи.

Мелкие питающиеся корни намного меньше, чем многолетние корни. Их функция заключается в поглощении воды и питательных веществ. Они растут наружу и вверх от многолетних корней и преимущественно располагаются в верхних слоях почвы на несколько дюймов. Питающие корни отмирают и регулярно заменяются. Эти питающие корни имеют диаметр всего около 1/16 дюйма или меньше и увеличивают площадь поверхности корневой системы. Это важно, потому что чем больше площадь поверхности, тем больше их способность обеспечивать дерево водой и питательными веществами.

Корни больших многолетних деревьев могут быть не такими глубокими, как мы представляли в прошлом, но они длиннее, чем думает большинство людей. Каркас корней часто разрастается наружу до диаметра, в 1-2 раза превышающего высоту дерева. Это намного дальше, чем простое ответвление или «капельная линия», где когда-то считалось, что они заканчиваются. В среднем корни деревьев распространяются примерно в три раза больше, чем ветки. Исследования показали, что более 50 процентов корней находятся за пределами капельной линии.

Основные многолетние корни служат для закрепления дерева. Для того чтобы корневая система могла поддерживать такое большое долгоживущее растение, как дерево, она должна быть свободна от структурных дефектов, а основные структурные корни должны быть равномерно распределены по стволу. Ветробросание чаще всего происходит из-за плохого распределения корней или слаборазвитой корневой системы.

Плохо расположенные корни могут быть результатом перегибов и закругления корней; неправильная практика посадки; физическое повреждение или отсечение корней; ограничение роста корней; или отмирание корней от культурных или климатических факторов. Плохо развитая корневая система может быть результатом неправильной посадки; уплотненные и маломощные почвы; и плохие условия выращивания.

Корни не могут удерживать дерево в вертикальном положении, если отсутствует здоровая, хорошо распределенная корневая система. Когда дерево вырывается с корнем и падает на ветру, мы должны спросить себя, что послужило причиной его падения. Это требует изучения корней и попытки обнаружить причину. Это также включает в себя рассмотрение ситуации и истории деревьев. Были ли отрублены основные корни деревьев недавно или много лет назад? Были ли очевидны опоясывающие или изогнутые корни? Была ли плохо развита система? Что могло ограничивать рост корней с одной или нескольких сторон?

Можно ли поднять и спасти упавшие деревья? Большие деревья высотой более восьми футов не могут и не должны быть спасены. Удаление — единственный вариант. Даже если вы успешно выровняете дерево, это может представлять опасность из-за повреждения древесных корней, закрепляющих дерево. Стоячие деревья могут представлять серьезную опасность, особенно когда они растут в размерах и в обхвате.

Деревья меньше восьми футов можно выровнять и спасти. Однако это, вероятно, будет успешным только в том случае, если от одной трети до половины корней все еще находятся в почве и не обнажены, а открытые корни достаточно компактны и нетронуты.

Процесс «поднятия» дерева может потребовать подъемного оборудования, чтобы поднять дерево вертикально. Прежде чем вытащить его вертикально, вы должны удалить часть почвы под обнаженной корневой массой, чтобы корневая масса могла располагаться на уровне почвы. Как только вы вернете дерево на место, заполните почву вокруг корней по мере необходимости, убедившись, что дерево находится на том же уровне почвы, на котором оно росло. Тщательно полейте дерево, чтобы избавиться от воздушных карманов и осесть почва вокруг корней.

Так как дерево потеряло часть своих корней, когда оно упало ветром, вам нужно будет обеспечить некоторую поддержку в виде колышков. Вбейте два кола в твердую землю примерно в шести-восьми дюймах от ствола. Затем привяжите ствол к столбу на самой низкой высоте, которая стабилизирует дерево в приемлемом вертикальном положении. Колья должны быть удалены, когда дерево сможет стоять самостоятельно. Проверяйте дерево каждый год, чтобы убедиться, что оно все еще стабильно.