Биохимические аспекты: орошение и питание — Водный режим

Биохимические аспекты питания.

В проблеме питания можно выделить три взаимосвязанных раздела: рациональное питание, лечебное и лечебно-профилактическое. Основой является так называемое рациональное питание, так как оно строится с учетом потребностей здорового человека, в зависимости от возраста, профессии, климатических и др. условий. Основа рационального питания — сбалансированность и правильный режим питания. Рациональное питание является средством нормализации состояния организма и поддержания его высокой трудоспособности. С пищей в организм человека поступают углеводы, белки, жи­ры, аминокислоты, витамины, минеральные вещества. Потребность в этих веществах различна и определяется физиологическим состоянием организма. Растущий организм нуждается в большем количестве пищи. Человек, занимающийся спортом или физическим трудом, расходует большое количество энергии, а поэтому также нуждается в большем количестве пищи, чем человек малоподвижный. В питании человека количество белков, жиров и углеводов должно быть в соотношении 1:1:4, т. е. необходимо на 1 г белка .употреблять 1 г жира и 4 г углеводов. Белки должны обеспечивать около 14% калорийности суточного рациона, жиры около 31%, а углеводы около 55%. На современном этапе развития науки о питании недостаточно исходить только из общего потребления пищевых веществ. Весьма важно установить удельный вес в питании незаменимых компонентов пищи (незаменимых аминокислот, ненасыщенных жирных кислот, витаминов, минеральных веществ и др.). Современное учение о потребностях человека в пище получило выражение в концепции сбалансированного питания. Согласно этой концепции, обеспечение нормальной жизнедеятельности возможно не только при условии снабжения организма адекватным количеством энергии и белка, но и при соблюдении достаточно сложных взаимоотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, способными проявлять в организме максимум своего полезного биологического действия. В основе закона сбалансированного питания лежат представления о количественных и качественных аспектах процессов ассимиляции пищи в организме, т. е. вся сумма обменных энзиматических реакций.

Главным образом, в определении оптимальных соотношений отдельных пищевых веществ именно такое соотношение пищевых веществ необходимо в среднем для поддержания нормальной жизнедеятельности взрослого человека. Поэтому при подготовке общих рационов питания и оценке отдельных продуктов необходимо ориентироваться на данные соотношения. Важно помнить, что вредна не только недостаточность отдельных эссенциальных факторов, но опасен и их избыток. Причина токсичности избытка незаменимых пищевых веществ, вероятно, связана с разбалансированностью рациона питания, которое в свою очередь приводит к нарушению биохимического гомеостаза (постоянства состава и свойств внутренней среды) организма, к нарушению клеточного питания.

Приведенная сбалансированность питания вряд ли может быть перенесена без изменения в структуру питания людей, находящихся в различных условиях труда и быта, людей различного возраста и пола и т. п. Исходя из того, что в основе различий в потребностях в энергии и пищевых веществах лежат особенности протекания обменных процессов и их гормональной и нервной регуляции, необходимо для лиц различного возраста и пола, а также для лиц со значительными отклонениями от средних показателей нормального энзиматического статуса в обычное представление формулы сбалансированного питания внести определенные корректировки.

Физические основы рецепции. Ионные каналы.

Рецепциейназывают процесс восприятия и трансформации (преобразования) энергии внешнего раздражителя в энергию нервного импульса или в сложную последовательность внутриклеточных процессов.

Под клеточной рецепцией понимают процесс восприятия и преобразования химического сигнала в сложную последовательность внутриклеточных химических процессов. Клеточная рецепция обеспечивает возможность обмена информации между клетками, который осуществляется при помощи биологически активных веществ (гормонов, медиаторов). Обязательным этапом такого межклеточного взаимодействия является связывание молекул вещества с соответствующей молекулой клетки-мишени, называемой клеточным рецептором. Роль клеточных рецепторов играют специфические белковые молекулы, которые могу быть расположены на поверхности клетки, в цитоплазме или в ядре.

Исследование физических процессов в органах чувств проводится на молекулярном и клеточном уровнях. Центральной проблемой в этой области стало изучение физической основы процесса рецепции, т.е. механизма преобразования различных раздражений (звуковых, механических, химических, световых и др.) в электрические сигналы, поступающие в анализаторы головного мозга. Наиболее значительны достижения в изучении физико-химической основы зрительной рецепции.

Ио́нные кана́лы — порообразующие белки (одиночные либо целые комплексы), поддерживающие разность потенциалов, которая существует между внешней и внутренней сторонами клеточной мембраны всех живых клеток. Относятся к транспортным белкам. С их помощью ионы перемещаются согласно их электрохимическим градиентамсквозь мембрану. Такие комплексы представляют собой набор идентичных или гомологичных белков, плотно упакованных в липидном бислое мембраны вокруг водной поры. Каналы расположены в плазмалемме и некоторых внутренних мембранах клетки.

Через ионные каналы проходят ионы Na + (натрия), K + (калия), Cl − (хлора) и Ca ++ (кальция). Из-за открывания и закрывания ионных каналов меняется концентрация ионов по разные стороны мембраны и происходит сдвиг мембранного потенциала.

Канальные белки состоят из субъединиц, образующих структуру со сложной пространственной конфигурацией, в которой кроме поры обычно имеются молекулярные системы открытия, закрытия, избирательности, инактивации,рецепции и регуляции. Ионные каналы могут иметь несколько участков (сайтов) для связывания с управляющими веществами.

Потенциалы мембраны. Классификация

Разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями плазматической мембраны называется мембранным потенциалом. Различают следующие основные виды м. п.: потенциал покоя, потенциал действия, возбуждающие и тормозные постсинаптические потенциалы, генераторные потенциалы. Потенциал покоя (ПП) — мембранный потенциал возбудимойклеткив невозбужденном состоянии. Он представляет собой разность электрических потенциалов, имеющихся на внутренней и наружной сторонах мембраны и составляет у теплокровных от -55 до -100 мВ. Первый этап: создание незначительной (-10 мВ) отрицательности внутри клетки за счёт неравного асимметричного обмена Na + на K + в соотношении 3 : 2. В результате этого клетку покидает больше положительных зарядов с натрием, чем возвращается в неё с калием. Такая особенность работы натрий-калиевого насоса, осуществляющего взаимообмен этих ионов через мембрану с затратами энергии АТФ, обеспечивает его электрогенность.

Результаты деятельности мембранных ионных насосов-обменников на первом этапе формирования ПП таковы:

1. Дефицит ионов натрия (Na + ) в клетке.

2. Избыток ионов калия (K + ) в клетке.

3. Появление на мембране слабого электрического потенциала (-10 мВ).

Второй этап: создание значительной (-60 мВ) отрицательности внутри клетки за счёт утечки из неё через мембрану ионов K + . Ионы калия K + покидают клетку и уносят с собой из неё положительные заряды, доводя отрицательность до -70 мВ.

Мембранный потенциал покоя — это дефицит положительных электрических зарядов внутри клетки, возникающий за счёт утечки из неё положительных ионов калия и электрогенного действия натрий-калиевого насоса.

Потенциал действия (ПД). Все раздражители, действующие на клетку, вызывают в первую очередь снижение ПП; когда оно достигает критического значения (порога), возникает активный распространяющийся ответ — ПД. Амплитуда ПД примерно = 110—120 мв.Характерной особенностью ПД, отличающей его от других форм ответа клетки на раздражение, является то, что он подчиняется правилу «всё или ничего», т. е. возникает только при достижении раздражителем некоторого порогового значения, и дальнейшее увеличение интенсивности раздражителя уже не сказывается ни на амплитуде, ни на продолжительности ПД. Потенциал действия — один из важнейших компонентов процесса возбуждения. В нервных волокнах он обеспечивает проведение возбуждения от чувствительных окончаний (рецепторов) к телу нервной клетки и от неё — к синаптическим окончаниям, расположенным на различных нервных, мышечных или железистых клетках. Проведение ПД вдоль нервных и мышечных волокон осуществляется т. н. локальными токами, или токами действия, возникающими между возбуждённым (деполяризованным) и соседними с ним покоящимися участками мембраны.

Статья по теме:   Сейв Виллар 23-657 - виноград

Постсинаптические потенциалы (ПСП) возникают в участках мембраны нервных или мышечных клеток, непосредственно граничащих с синаптическими окончаниями. Они имеют амплитуду порядка несколькихмв и длительность 10—15 мсек. ПСП подразделяются на возбуждающие (ВПСП) и тормозные (ТПСП).

Генераторные потенциалы возникают в мембране чувствительных нервных окончаний — рецепторов. Их амплитуда порядка нескольких мв и зависит от силы приложенного к рецептору раздражения. Ионный механизм генераторных потенциалов ещё недостаточно изучен.

Биохимические аспекты: орошение и питание — Водный режим

ВОДНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ: ОРОШЕНИЕ И ОСУШЕНИЕ

Водные мелиорации издревле волновали души людей. Оросительные каналы строили ещё древние египтяне, догадавшись таким способом повысить плодородие почв.

Водные мелиорации (орошение и осушение) — один из основных путей повышения урожайности сельскохозяйственных угодий, занимающих на планете 10 % площади суши. Шестая часть этих земель мелиорирована, и с них получают от 40 до 50 % всех производимых сельскохозяйственных продуктов.

Мелиорация земель является объективной необходимостью в деле преобразования природных комплексов, превращения болот и заболоченных земель в высокопродуктивные сельскохозяйственные угодья, социального и экономического преобразования страны. Как важнейшее звено интенсификации сельскохозяйственного производства мелиорация призвана внести ощутимый вклад в решение Продовольственной программы.

Экологические аспекты неразрывно связаны с хозяйственной стороной проблемы и требуют всестороннего внимания и глубокого осмысления. В России и странах ближнего зарубежья площади, охваченные водными мелиорациями, постоянно увеличиваются (см. табл.). Это ведёт к значительному увеличению потребления водных ресурсов. При проведении водных мелиораций ежегодно расходуется до 200 км 2 воды в зависимости от степени увлажнения. Кроме того, в рассматриваемых странах практически нет земель, которые бы не нуждались в тех или иных видах мелиорации для коренного улучшения их плодородия. Освоение новых сельскохозяйственных угодий под орошение часто сдерживается дефицитом водных ресурсов, поскольку этот вид мелиораций характерен в первую очередь для южных районов страны.

Площади орошаемых и осушаемых земель в России и странах ближнего зарубежья

Развивая орошение, необходимо в его основу заложить водосберегающую технологию полива, способствующую резкому увеличению эффективности этого вида мелиорации. Но до сих пор коэффициент полезного действия оросительной сети остаётся невысоким. Так, в оросительных системах Северного Кавказа только в межхозяйственных каналах потери воды составляют 30 % от общего объёма её забора. Значительны потери воды на фильтрацию в магистральных земляных каналах оросительных систем Поволжья.

Существенным резервом нормированного использования влаги является правильный выбор и рациональное применение различных способов полива сельскохозяйственных угодий. За два последних десятилетия в хозяйствах России до 75 % возросли площади полива методом дождевания, что привело к снижению оросительных норм на 25-30 %. В последние годы появились более прогрессивные способы полива: капельное и аэрозольное, обеспечивающее до 50 % экономии воды. Так, оросительная норма озимой пшеницы при сочетании полива дождеванием с мелкодисперсным увлажнением в среднем за три года была на 30 % ниже, чем при использовании только дождевания.

С развитием орошаемых земель увеличивается объем коллекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод и они становятся непригодными для орошения земель. Такие воды, например, в Средней Азии отводят в специальные водоёмы (Арнасайские озёра, Сарыкамышская впадина). В большом объёме дренажные воды сбрасываются в Амударью. За последние 15 лет минерализация воды в Амударье в связи с этим увеличилась в два раза. Так, только с территории Таджикистана в реку и её притоки ежегодно направляют 3 км 2 коллекторно-дренажных и сбросных вод с минерализацией 1-4 г/л. в результате вода Амударьи в нижнем течении стала непригодной для питьевого водоснабжения без предварительной очистки, так как минерализация её достигла 2-3 г/л.

Для решения этой проблемы необходимо составлять схемы комплексного использования коллекторно-дренажного стока для различных народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ, выращивание солеустойчивых и очищающих воду растений, водоснабжение на основе опреснения и т.п.). следует также существенно уменьшить расход воды при промывке засолённых земель, снизить оросительные нормы, повысить эффективность гидромелиорированных систем, организовать деминерализацию коллекторно-дренажных вод с одновременной очисткой их от вредных примесей. Осушительные мелиорации являются одним из основных направлений развития водного хозяйства страны. Ими обеспечиваются высокие урожаи сельскохозяйственной продукции на землях, до этого малопригодных для такого использования.

Осушение широко распространено на территориях, где имеются заболоченные и переувлажнённые земли, что в первую очередь характерно для Нечернозёмной зоны России, стран Балтии и Беларуси. Осушение низинных, переходных и верховых болот осуществляется с помощью открытых каналов и закрытого дренажа разных типов.

Влияние осушительной мелиорации на окружающую среду всегда волновало широкую общественность. Острая полемика началась ещё во второй половине прошлого века, когда в военных целях экспедицией генерала Жилинского было предпринято осушение Полесья. Возражения Министерства путей сообщения сводились к тому, что осушение болот приведёт к обмелению Днепра и Припяти. Помещики черноземных губерний опасались сокращения атмосферных осадков и учащения засух на юге России.

Интересно, что доводы, выдвигавшиеся против мелиорации сто лет назад, практически в той же формулировке выдвигаются и сейчас, несмотря на то, что к настоящему времени накоплен значительный научный и практический опыт. Широкомасштабные мелиорации ставят много проблем, одной из которых является получение высоких урожаев в сочетании с эффективными и экономичными решениями по сохранению природной среды.

В Нечерноземной зоне России и стран ближнего зарубежья имеются около 40 млн. га сельскохозяйственных переувлажнённых минеральных почв и 86 млн. га торфяных. Эти земли предназначены для проведения осушительных мероприятий. При их осуществлении необходимо учитывать двойственный характер функционирования современных мелиоративных систем, рассчитанных не только на осушение, но и увлажнение. Уменьшение объёмов стока в результате возрастания водопотребления при интенсивном луговодческом использовании осушенных болот (на естественных болотах по сравнению с мелиорируемыми испаряется и используется меньше примерно на 1500 м 3 /га) компенсируется за счёт строительства водохранилищ и прудов.

Такие системы должны обеспечивать своевременное удаление избыточных вод с заболоченных земель и в то же время могут быть водоприёмниками и накопителями вод для увлажнения почв в засушливые периоды года. В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства в настоящее время на первый план выдвигается вопрос защиты вод от загрязнения. Следует иметь в виду, что с дренажными водами, которые сбрасываются в мелиоративные системы, при водоотведении выносятся биогенные вещества, пестициды и другие химические соединения, оказывающие вредное воздействие на природные воды. Как показали гидрохимические исследования, конструкции мелиоративных систем оказывают существенное влияние на качество грунтовых вод, регулирующей, проводящей сети и водоприёмника.

Главным вопросом, особенно при крупномасштабной мелиорации, является влияние осушительных мелиораций на водный режим регионов. После создания осушительной системы гидрологический режим существенно трансформируется. Наибольшие изменения отмечаются в речном стоке. В первые годы начальной эксплуатации осушительных систем в бассейне происходит некоторое увеличение годового стока за счёт интенсивного сброса избыточных вод. Впоследствии он может снизиться до своей первоначальной величины (до начала мелиоративных работ). Установлено, что после проведения осушения земель, особенно в первые годы, в речном стоке повышается доля подземного питания. Анализ послемелиоративных изменений стока в летне-осеннюю межень показал, что в этот период водность реки увеличивается. Сток весеннего половодья меняется мало, в основном в сторону его снижения, так как на мелиорируемых землях он формируется под влиянием двух основных факторов, действующих в противоположных направлениях: увеличение ёмкости зоны аэрации, что вызывает большие потери талых вод, и возрастание скорости стекания весенних вод вследствие развитой искусственной гидрографической сети.

Статья по теме:   Мароже обрезка - виноград

В настоящее время высказывается много нареканий в адрес мелиораторов в связи с регулированием и спрямлением малых рек. Следует сказать, что так называемое решительное спрямление проводилось тогда, когда страна не обладала достаточными материальными, денежными и энергетическими ресурсами. Кроме того, необходимо было решать проблему обеспечения населения страны продовольствием. На этом этапе необходимо было путём применения простых, недорогих методов мелиорации быстро ввести в интенсивный сельскохозяйственный оборот осушенные земли.

Часто в мелиоративных целях строятся многочисленные водохранилища, пруды. Примером тому может быть Полесская низменность, где в организации водного хозяйства использованы два подхода. Если в Белорусском Полесье для обеспечения развития сельского хозяйства создают в основном водохранилища, то в Украинском — пруды.

В результате крупномасштабной мелиорации, проведённой за последние два десятилетия, Белорусское Полесье превратилось в один из развитых индустриально-аграрных регионов республики. Без сомнения, мелиорация земель сыграла ведущую роль, без неё интенсификация сельского хозяйств в этом регионе была бы просто невозможна. И при этом не произошли те катастрофические последствия, которые пророчили, а именно: обмеление Днепра и Припяти, не изменился климат и не участились засухи. Например, объём стока Днепра у поста Лод-Каменка в 1980 г. был такой же, как и в 1824 г., несмотря на то, что в водосборе до этого поста осушено около 3 млн. га земли.

Главным из нерешённых в настоящее время вопросов в науке является установление допустимого объёма мелиорации для каждого конкретного водооборота с учётом рационального использования всех природных ресурсов и интересов всех отраслей народного хозяйства. Но, учитывая стратегию правительства, всё это плавно отходит в раздел «ближайшего будущего».

1. Авакян А.Б., Широков В.М.: Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для геогр., биол. и строит. спец. вузов — Екатеринбург, изд-во «Виктор», 1994. — 320 с.

2. Карловский В.Ф.: Влияние мелиорации земель на окружающую среду. В кн. Мелиорация и охрана окружающей среды. Сборник научных трудов. — Минск, изд-во БелНИИМиВХ, 1989. 212 с. Стр. 3-8.

Наши авторские методические материалы по водной экологии и гидробиологии:
В нашем Интернет-магазине по некоммерческим ценам (по себестоимости производства)
можно приобрести следующие методические материалы по водной и околоводной флоре и фауне России:

компьютерные цифровые (для PC-Windows) определители: Пресноводные беспозвоночные, Рыбы, Амфибии, Рептилии,
приложения-определители для смартфонов и планшетов на Андроиде: Рыбы, Амфибии, Рептилии (их можно скачать в Google Play ),
приложения-определители для iPhone и iPad: Рыбы, Амфибии (их можно загрузить в AppStore ),
карманные полевые определители: Пресноводные рыбы, Обитатели водоемов, Растения болот, Растения пресных вод, пособие «Основы гидроботанических исследований»,
цветные ламинированные определительные таблицы: Водоросли, Цветы водоемов и болот, Водные беспозвоночные, Пресноводные и проходные рыбы, Амфибии и рептилии,
определитель серии «Энциклопедия природы России»: Насекомые.

Влияние водного режима на минеральное питание растений, на тепловой и воздушный режимы и на реакцию почвы

Содержание воды в почве оказывает влияние на минеральное питание луговых растений и на тепловой и воздушный режимы почвы. Воздействие воды на минеральное питание луговых растений проявляется в следующем.

1. Поступающая в почву вода всегда содержит какое-то количество элементов минерального питания растений.

2. Вода растворяет содержащиеся в почве соли и тем самым обеспечивает доступность их для поглощения растениями. Иссушение почвы отрицательно влияет на луговые растения не только, а часто не столько из-за недостаточного обеспечения их водой, сколько в результате минерального голодания. При длительном отсутствии поступления воды в почву происходит иссушение почвы, начиная с поверхности вглубь. Поскольку основная масса поглощающих корней луговых трав сосредоточена в дернине, ее пересыхание ведет к резкому ухудшению обеспечения растений элементами минерального питания, в частности азотом. В опыте на лугу с травостоем из райграса многолетнего поверхностное внесение азота и NPK на пересохшую почву не дало положительных результатов, в то время как внесение их на глубину 45 см, где было достаточно воды, доступной для райграса, значительно повысило его урожай (Garwood, Williams, 1967).

3. Жизнедеятельность почвенных организмов, обеспечивающих минерализацию отмерших органов растений и животных, зависит от содержания в почве воды. Она возможна лишь при достаточной влажности почвы, но снижается с увеличением ее сверх определенного оптимального для данной почвы уровня из-за ухудшения условий аэрации. Это видно из результата вегетационного опыта по разложению целлюлозы в зависимости от содержания в почве воды и воздуха.

4. От содержания воды в почве зависит концентрация веществ в почвенном растворе. При увеличении концентрации в соответствии со снижением влажности почвы некоторые вещества оказывают на растения токсическое воздействие. Образование токсических веществ может происходить и в случае повышенного содержания воды в почве, поскольку создаются анаэробные условия. Примером могут быть сульфаты. Когда содержание токсических веществ небольшое, а влажность почвы достаточная, они безвредны для луговых растений. В анаэробных условиях, возникающих при полном насыщении почвы водой, в результате деятельности сульфатредуцирующих бактерий сульфаты восстанавливаются с образованием сероводорода, токсичного для большинства луговых трав. Лишь некоторые виды с хорошо выраженной аэренхимой (тростник, трезубка, камыш морской, триостренник морской) устойчивы к воздействию воды, насыщенной сероводородом (Куркин, 1976).

Вода существенно влияет на тепловой режим почвы. Поступающая на луга вода, если она теплее или холоднее почвы, соответствующим образом изменяет ее температуру. Близкое залегание холодных почвенно-грунтовых вод, как правило, снижает температуру вышерасположенного слоя почвы и косвенно отрицательно влияет на обеспечение растений элементами минерального питания из-за создания менее благоприятных условий для активности почвенных сапротрофов, обеспечивающих минерализацию отмерших растений. Кроме того, поскольку испарение воды с поверхности почвы сопряжено со значительной затратой тепла, температура почвы при прочих равных условиях снижается, когда происходит увеличение ее влажности. Сырые почвы всегда холоднее, чем сухие, а их низкая температура отрицательно влияет на развитие корневых систем и на их способность поглощать воду, а также элементы минерального питания. Вода, поступающая в виде снега, защищает растения и почву от воздействия низких зимних температур. Однако в ряде случаев, особенно при мощном

снеговом покрове, создаются условия для выпревания растений, для поражения их паразитными грибами, устойчивыми к низким температурам.

По-иному на растения воздействует вода, превращающаяся при замерзании в лед, когда образуются ледяные прослойки в почве или ледяная корка на ее поверхности. Образование ледяной корки происходит на многих типах лугов, где верхний горизонт почвы временами или постоянно поздней осенью или ранней весной насыщен водой, а также там, где вода застаивается тонким слоем на поверхности почвы (западинные, низинные и некоторые типы поемных лугов), если морозная погода наступает осенью до покрытия почвы снегом и ранней весной при заморозках после стаивания снега. Ледяная корка воздействует на растения непосредственно механическим путем, создавая неблагоприятный тепловой режим, влияя на состав почвенного воздуха. Все это особенно сильно проявляется при образовании достаточно мощной ледяной корки осенью в случае замерзания воды на поверхности почвы. Подземные органы луговых трав, оказавшиеся в окружении льда или замерзающей насыщенной водой почвы, испытывают значительное давление, возникающее из-за увеличения объема воды при ее превращении в лед. Это нередко сопровождается обрывом корней и «выпиранием» растений из почвы. Отдельные виды луговых растений обладают различной устойчивостью к такому воздействию, а в пределах вида устойчивость изменяется с возрастом особей, что связано с различиями в морфологии корневых систем и физико-механических свойств корней. Большое значение имеет крепкость корней и их способность к растягиванию.

Статья по теме:   Ичкимар - узбекский столовый сорт винограда

Растения с развитой системой придаточных корней более устойчивы к механическому воздействию ледяной корки, чем растения со стержневой корневой системой или с незначительным числом придаточных корней. Молодые растения со слаборазвитой корневой системой больше подвержены «выпиранию» из почвы, чем взрослые. На лугах, вероятно, имеет значение степень пронизанности верхнего слоя почвы корнями (степень задернения): чем она больше, тем устойчивее растения к «выпиранию». Совокупное воздействие растений на среду создает лучшие условия для их произрастания при образовании ледяной корки.

Второй причиной отрицательного влияния льда на растения может быть то, что из-за его большей теплопроводности по сравнению с почвой температура среды, окружающей подземные органы растений, во всяком случае для некоторых видов, может снижаться до критических для них пределов. Степень повреждения растений зависит от мощности ледяной корки, температуры окружающей среды, длительности воздействия льда и, вероятно, от состояния растений. Можно предполагать, что образование ледяной корки поздней осенью, когда растения прошли период закалки, подготовились к зиме и находятся в состоянии покоя или полупокоя, менее вредно, чем ранней весной при переходе растений в активное состояние.

Третьей причиной гибели или повреждения растений при образовании ледяной корки может быть изменение состава почвенного воздуха (снижение в нем содержания кислорода, накопление углекислого газа) в результате прекращения газообмена с атмосферой из-за малой газопроницаемости льда. Судя по результатам опыта с озимой пшеницей, листья, полностью или частично остающиеся над притертой коркой, снижают ее губительное воздействие на растение, способствуя, по-видимому, газообмену между находящимися подо льдом частями растений и приземным слоем воздуха (Ракитина, 1967). Однако наблюдения в природе дают основание заключить, что, во всяком случае, некоторые виды могут успешно переносить перекрытие ледяной коркой даже при отсутствии у них в это время надземных побегов. То же установлено в вегетационных опытах, в которых лисохвост луговой, костер безостый и овсяница красная не реагировали отрицательно на покрытие ледяной коркой в течение 60 дней при отсутствии у них возвышающихся над ледяной коркой надземных органов, в то время как канареечник тростниковидный, мятлик луговой и ежа сборная проявили устойчивость к ледяной корке лишь при сохранении у них стерни, высотой 10 см, а овсяница луговая даже при наличии стерни реагировала на ледяную корку отрицательно (Freymann, 1969).

Очевидно, что отдельные виды луговых растений различаются по устойчивости к перекрытию ледяной коркой и что имеются какие-то условия, обеспечивающие возможность существования растений под газонепроницаемой ледяной коркой. К ним можно отнести: 1) способность растений запасать кислород в своих зимующих органах (надземных, подземных); 2) способность переходить в анабиотическое состояние или во всяком случае резко снижать потребление кислорода на дыхание; 3) содержание в почве под ледяной коркой достаточного количества воздуха, доступного для использования подземными органами растений.

На основании наблюдений, проведенных в пойме р. Оки, выделены 4 группы видов луговых трав по их устойчивости к ледяной корке: 1) неустойчивые (люцерна серповидная, борщевик сибирский, колокольчик скученный и др.); 2) малоустойчивые (костер безостый, чина луговая, клевер розовый и др.); 3) среднеустойчивые (мятлик узколистный, лютики едкий и золотистый и др.); 4) устойчивые (пырей ползучий, полевица гигантская, лисохвост луговой и др.) (Работнов, 1971). Образование ледяной корки приводит к увеличению конкурентной способности устойчивых к ней видов, к увеличению их участия в луговых травостоях. Воздействие ледяной корки — существенный экологический фактор для луговых растений, поскольку она или прослойки льда в почве часто образуются не только на лугах, привязанных к отрицательным элементам рельефа (западины, низины, поймы), но и в условиях равнинных и пологосклоновых местоположений.

В зависимости от регулярности образования ледяной корки, ее мощности, времени возникновения и длительности воздействия в луговых фитоценозах происходят то более, то менее значительные изменения. При образовании мощной ледяной корки происходят массовое отмирание особей некоторых видов, смена преобладающих растений, изменяется продуктивность. Иногда из-за разреживания травостоев создаются благоприятные условия для подсева. Там, где ледяная корка образуется достаточно регулярно, она — существенный фактор, определяющий состав сообществ. Есть основание предположить, что широкое распространение в поймах лугов с преобладанием в травостоях лисохвоста лугового обусловлено не только определенными режимами затопление полыми водами и отложения наилка, но и устойчивостью лисохвоста к ледяной корке. Несомненно, что ледяная корка оказывает воздействие помимо растений на другие группы организмов, входящих в состав луговых биогеоценозов.

Водный режим почвы тесно связан с ее воздушным режимом. Чем больше в почве воды, тем в большей степени она заполняет поры, тем меньше в почве воздуха. Поэтому для большинства видов растений наиболее благоприятно неполное насыщение почвы водой. Опытами в вегетационных сосудах с рядом видов злаков,, используемых в луговодстве, установлено, что оптимальное для них насыщение почвы водой составляет примерно 80% от предельной полевой влагоемкости. Так, в одном опыте содержание — воды, равное 85% от предельной полевой влагоемкости, было оптимальным для лисохвоста лугового, полевицы белой, овсяницы луговой, тимофеевки луговой, ежи сборной, райграса высокого, трищетинника желтоватого. По данным другого опыта оптимальным было следующее содержание воды (% от предельной полевой влагоемкости): для костра безостого — 80, для тимофеевки луговой — 60—100, для луговика дернистого — 120 (Шлыгина, 1928). Однако если вода, заполняющая поры в почве, содержит значительное количество растворенного в ней кислорода и осуществляется ее смена, что происходит при увлажнении почвы подвижными водами, то многие луговые травы, в том числе лисохвост луговой, канареечник тростниковидный и даже клевера луговой и ползучий, могут успешно произрастать при полном насыщении почвы водой.

С водным режимом тесно связаны реакция и содержание легкорастворимых солей в почве лугов. Почвенно-грунтовые и полые воды, содержащие растворенные основания и взвешенные частицы, могут обеспечить стабильность реакции почвы, восполнить вынос оснований с нисходящим током воды. Атмосферные воды на лугах с промывным типом водного режима, наоборот, могут способствовать выщелачиванию оснований, повышению кислотности почвы. Вымывание в местах с аридным климатом снижает содержание легкорастворихмых солей в почве. Близкое залегание соленосных: почвенно-грунтовых вод ведет к засолению почвы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источники:

http://infopedia.su/1x92a1.html
http://ecosystema.ru/07referats/01/melior.htm
http://www.activestudy.info/vliyanie-vodnogo-rezhima-na-mineralnoe-pitanie-rastenij-na-teplovoj-i-vozdushnyj-rezhimy-i-na-reakciyu-pochvy/

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector