3 Индикаторные свойства растений

Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определенными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определенных 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 ее плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов. 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.

Не каждое растение может быть индикатором. Лучшими индикаторами являются так называемые стенобионты - виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях. Не выносят 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 дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами.

3.1 Растения - индикаторы плодородия почвы

Растительность подает нам достаточно явные сигналы о структуре почвы, ее водном режиме и балансе питательных веществ. Поэтому с помощью растений можно определить, например, какие выбрать удобрения. Плодородие почвы является ее важнейшей характеристикой. Именно от плодородия зависит и урожай, и красота растений. Растения-индикаторы укажут на уровень плодородия земли, на которой они произрастают.

Если запас питательных веществ в почве невелик, на них могут произрастать только растения-олиготрофы. В природе на таких землях растут низшие растения - сфагновые мхи (Sphagnum sp.) и лишайники: кладонии (Cladonia sp.), пельтигера (Peltigera sp.), цетрария, или исландский мох (Cetraria islandiса). Из высших растений это обитающие во влажных лесах и болотах багульник (Ledum palustre), брусника (Vaccinium vitis-idaea), вереск (Calluna vulgaris), клюква (Vaccinium oxycoccus, или Oxycoccus quadripetalus), подбел (Andromeda polifolia), черника (Vaccinium myrtillus) и растения песчаных почв — белоус (Nardus stricta), бессмертник (Helichrysum arenarium), кошачья лапка (Antennaria dioica), ястребинка волосистая (Hieracium umbellatum) и др. Для того чтобы сделать эти почвы пригодными для культивирования других растений, необходимо повысить их плодородие внесением удобрений.

Растения - мезатрофы довольствуются средней обеспеченностью почв минеральным питанием. Это зеленые мхи гилокомиум (Hylocomium splendens) и ритидиадельф (Rhytidiadelphussp.), папоротник мужской (Dryopteris filix-mas), вероника дубравная (Veronica chamaedrys), ветреница лютиковая (Anemone ranuncoloides), земляника лесная (Fragaria vesca), грушанка круглолистная (Pirola rotundifolia), душица (Origanum vulgare), иван-да-марья (Melampyrum nemorosum), любка двулистная (Planantera bifolia), смолевка поникшая (Silene nutans), яснотка пурпуровая (Lamium purpureum) и другие растения.

Указателями богатых почв являются растения-эвтрофы и растения-мегатрофы. На плодородных почвах растут: мох мниум (Mnium sp.), папоротники страусово перо (Matteuccia struthiopteris) и кочедыжник женский (Anthrinum filix-femina), иван-чай (Chamaenerium angustifolium), копытень (Asarum europaeum), коротконожка лесная

(Brachypodium silvaticum), крапива двудомная и жгучая (Urtica dioica, Urtica urens), купырь лесной (Anthriscus silvestris), лебеда (Atriplexpatula), лисохвост (Alopecurus pratensis), лунник (Lunaria rediviva), малина (Rubus idaeus), медуница (Pulmonaria obscura), мокрица (Stellaria media), овсяница гигантская (Festuca gigantea), паслен черный (Solarium nigrum), перелеска благородная (Hepatica nobilis), хвощ лесной (Equisetum silvaticum) и некоторые другие виды.

Растения-эвритрофы, т.е. растения, которые могут расти и успешно развиваться на почвах разного плодородия, в качестве индикаторов почвенного плодородия использованы быть не могут.

Важнейшим элементом питания растений является азот. При нехватке азота растения слабо растут, имеют чахлый вид, бледную окраску листьев. При достаточном азотном питании развитие надземных органов и общее состоянии растений хорошее. Индикаторами значительного содержания азота в почве являются растения-нитрофилы. Они растут на обогащенных азотом почвах ольховых лесов — калужница (Caltha palustris), крапива двудомная (Urtica dioica), недотрога (Impatiens noli-tangere), паслен сладко-горький (Solanum dulcamara), хмель (Humulus lupulus), в верхних слоях почвы под пологом лиственных лесов- звездчатка лесная (Stellaria holostea), пролесник многолетний (Mercularia perennis), на плодородных пустырях — крапива глухая и яснотка пурпуровая (Lamium album, Lamium purpureum), лопух (Arctium lappa), марь белая (Chenopodium album), пустырник (Leonurus cardiaca). Индикаторами низкого содержания азота в почве являются растения-нитрофобы. Ими являются многие бобовые растения: дрок красильный (Genista tinctoria), люцерна (Medicagolupulina), астрагал (Astragalus sp.) и другие. Выживать на почвах, бедных азотом, им помогает содружество с азотфиксирующими микроорганизмами, которые способны получать азот из атмосферы и снабжать им растения.

Какими бы ни были почвы по кислотности или плодородию, для нормальной жизнедеятельности растений существенным фактором является и степень солнечного освещения. Различают светолюбивые растения, которые не выносят затенения, теневыносливые и тенелюбивые, которые погибают при прямом солнечном освещении. Растения-гелиофиты нормально развиваются только при интенсивном освещении. В условиях сильного затенения процессы дыхания у них

начинают преобладать над процессами фотосинтеза, и растения могут погибнуть. Светолюбивыми растениями являются дрок красильный (Genists tinctoria), земляника лесная (Fragaria vesca), ракитник (Cytisus ruthenicus), фиалка собачья (Viola canina).

Теневыносливые растения способны расти и развиваться в широком диапазоне условий освещенности — от сильного затенения до полного солнечного света, например, купена лекарственная (Polygonatum officinale), ландыш (Convallaria majalis), пролеска (Scilla bifolia). Тенелюбивые растения - сциофиты не выносят прямого солнечного света. Это кислица (Oxalis acetocella), майник (Majanthemum bifolium), недотрога (Impatiensnoli-tangere), фиалка удивительная (Viola mirabilis), хвощ лесной (Equisetum silvaticum), хохлатки (Corydalis sp.), растущие в тенистых влажных лесах.