Растения – индикаторы в природе

Содержание

Введение                                                                                                                   3

1. Растения – индикаторы в природе                                                                     5

1.1. Индикаторы кислотности почвы                                                                     5

1.2. Индикаторы почвенного плодородия                                                           12

1.3. Индикаторы месторождений полезных ископаемых                                  14

1.4. Индикаторы грунтовых вод                                                                           16

2. Растения – индикаторы загрязненности окружающей среды                       19

3. Растения – часы, растения – синоптики                                                          23

Заключение                                                                                                             27

Список литературы                                                                                                28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

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. 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 еще 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 определенных 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 дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Растения  – индикаторы в природе

1.1.Индикаторы  кислотности почвы

 

Одним из главных характеристик  почвы является ее кислотность. Кислотность почвы — это свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода, находящихся в ней. Ее 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, дерново-подзолистые и серые лесные почвы, нейтральную — черноземные почвы, щелочную — каштановые почвы и сероземы, 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 определенных реактивов с последующим сравнением полученной окраски почвенного раствора со стандартной окрашенной шкалой позволяет определить кислотность почвы. Ее 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.

Таблица 1.

Индикаторы для разных показателей рН

 

Индикатор	Концентрация и растворитель индикатора	рН	Окраска до и после  перехода
Трансолин	0,1% в воде	11,00 – 13,0	Желтая – оранжево-коричневая
Ализариновый желтый	0,1% в воде	10,1-12,1	Желтая – лиловая
Фенолфталеин	1% в спирте	8,0 - 10,0	Бесцветная - пурпурная
Нафтолфталеин	0,5% в спирте	7,3 - 8,7	Желто-розовая – сине-зеленая
Нейтральный красный	0,1% в спирте	6,8 - 8,0	Красная – желтая
Метиловый красный	0,2% в спирте	4,4 - 6,2	Красная – желтая
Метиловый оранжевый	0,1% в воде	3,1 - 4,4	Красная – желтая
Конго красный	0,1% в воде	3,0 - 5,2	Сине-фиолетовая - красная
Метиловый фиолетовый	0,1% в воде	2,0 - 2,5	Синяя - фиолетовая
Метиловый фиолетовый	0,1% в воде	1,0 – 1,5	Зеленая – синяя
Метиловый фиолетовый	0,1% в воде	0 – 0,5	Желтая - зеленая

 

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

Таблица 2.

Травянистые растения –  индикаторы кислотности почвы

 

Характеристика почв	Растения - индикаторы
Кислые	Горец кустарниковый (Polygonum dumetorum) Звезчатка ланцевидная (Stellaria holostea) Калужница болотная (Caltha palustris) Кипрей мохнатый (Epilobum hirsutum) Куриное просо (Echinochloa crus-galli) Лютик ползучий (Ranunculus repens) Лютик едкий (Ranunculus acer) Подорожник большой (Plantago major) Сераделла мелкая (Ornithopus persusillus) Седмичник европейский (Trientalisb europaea) Фиалка трехцветная (Viola tricolor) Хвощ луговой (Equisetum pretense) Щавель воробьиный (Rumex acetosella) Щавель конский (Rumex confertus)
Нейтральные или слабокислые	Клевер горный (Trifolium montanum) Клевер ползучий (Trifolium repens) Крапива жгучая (Urtica urens) Манжетка обыкновенная (Alchimilla vulgaris) Мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis) Пырей ползучий (Erytrigia repens) Редька дикая (Raphanus raphanistrum) Ромашка лекарственная (Matricaria chamomilla) Смолевка поникшая (Silene nutans) Чистец лесной (Stachys sylvatica)
Щелочные	Вьюнок полевой (Convolvulus arvensis) Горчица полевая (Sinapis arvensis) Дрема белая (Melandrium album) Живокость полевая (Consolida regalis) Лебеда раскидистая (Atriplex patula) Мак самосейка (Papaver rhoes) Подмаренник цепкий (Gallium aparine) Подорожник ланцетный (Plantago lanceolata) Язвенник крупноголовчатый(Anthyllus macrocephala)

 

Большинство культивируемых растений наиболее успешно развивается в условиях среды, близкой к нейтральной. Поэтому если почва на участке сильнокислая или сильнощелочная, то ее необходимо улучшить. Кислые почвы известкуют, добавляя известняк, гашеную известь, доломитовую муку, мел, мергель, торфотуф или печную золу. Доза внесения извести зависит от кислотности почвы, ее 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 (Grossulaha sp.), малина (Rubus idaeus), черная смородина (Ribes nigrum) также предпочитают слабокислые почвы. Хорошо развиваются в кислой среде белокочанная и цветная капуста (Brassica capitata, Brassica cauliflora), редис (Raphanus sativus). Многие цветочно-декоративные растения — верески (Galluna sp.), гортензии (Hydrangea sp.), рододендроны (Rhododendron sp.), папоротник мужской (Dryopteris filismas) — 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 дерн 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 также плодородие почвы и ее кислотность.

 

Рис.1. Травянистые растения – индикаторы кислотных почв: 1 – лютик ползучий; 2 – щавель конский; 3 – подорожник большой; 4 – калужница болотная; 5 – лютик едкий;

 

Рис. 2. Травянистые растения – индикаторы нейтральных или 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;

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), зеленые 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);