Екологічні умови зростання рослин на пісках

В різних регіонах нашої планети зустрічаються місця де поширені піщані масиви. На них зростають специфічні рослини, пристосовані до цих своєрідних умов.

Псамофіти (від грецьк. psammos – пісок і фіт...) – рослини, що ростуть лише на пісках.

Пісок, як субстрат, має ряд особливостей, до яких адаптовані псамофіти. По-перше, це тепловий режим – мала теплоємність і висока теплопровідність. В пустелі він нагрівається до температури 70 – 78 °С при температурі повітря 40 – 43 °С. По-друге, зазвичай піщані ґрунти бідні на гумусові речовини та солі. Все це впливає на будову та особливості життєдіяльності псамофітів. Як правило, це невисокі, сухі, дрібнолисті рослини з дуже розвиненою кореневою системою. Пристосуванням до екстремальних умов є щільні покривні тканини, наявність особливих білків у цитоплазмі, опадання листя, швидкий ріст тощо.

Однією з головних проблем псамофітів є надзвичайно несприятливий водний режим пісків. Опади швидко просочуються вниз. Оскільки капілярність піску дуже низька, то зворотного підйому води практично не спостерігається. Разом з тим, створюються умови для накопичення вологи в глибинних горизонтах. Навіть при незначній кількості опадів пісок промокає до метрової глибини, тому гравітаційна вода не доходить до рівня ґрунтових вод, а утворює “підвішений” горизонт, за рахунок якого існують деякі рослини пустель. Іноді рослини використовують вологу, яка утворилась завдяки внутрішньоґрунтовій конденсації – серед псамофітів багато рослин з коротким циклом вегетативного розвитку (ефемерів). Допомагає використовувати глибинну ґрунтову воду і довга коренева система. Псамофіти мають багато пристосувань, які зменшують транспіраційну поверхню. Наприклад, види роду саксаул (Haloxylon) мають чисельні дрібні сильно редуковані листки, а фотосинтез і транспірація відбуваються в стеблі.

Оскільки сухий пісок легко переміщується вітром, для рослин виникає загроза засипання або оголення коренів, утруднюється проростання насіння. Пустельні псамофіти виробили здатність після засипання утворювати потужні додаткові корені від стовбура на будь-якій його висоті, а швидкий ріст у висоту дає можливість рослинам випереджувати ріст барханів (джузгун, саксаул). Трав'янисті рослини, наприклад осока піщана (Carex arenaria), мають розгалужене кореневище, яке швидко розростається. Розкопуючи подібні рослин можна спостерігати численні яруси горизонтальних коренів, що є свідками минулих катаклізмів. Пристосуванням до можливого оголення коренів є утворення на них захисних тканин з корку, своєрідної кірки з піщинок, що цементуються кореневими виділеннями.

Найбільш суворі умови для зростання виникають у рослин у піщаних пустелях. Але пустелі знаходяться у різних кліматичних зонах, мають специфічні умови існування і виникнення, відрізняються екологічними умовами та рослинністю. Як приклад, можна розглянути дві відомі середньоазіатські пустелі: Каракуми (“Чорні піски”) та Кизилкуми (“Червоні піски”). Не зважаючи на малу кількість дощів, в цих пустелях є рослинність, яка закономірно змінюється протягом року. Лише 5 % площі даних пустель не мають рослинності. Ранньою весною з'являються ефемери, осока піщана, однорічні злаки, невелика кількість видів бобових, капустяних, лободових тощо. На нерухомих пісках рослини займають біля 50 % площі, переважно за рахунок осоки. Після зникнення ефемерів з'являються літні трави (близько 100 видів), починають квітнути чагарники. Відносно велика щільність рослинного покриву і своєрідність його видового складу вказує на специфічні екологічні умови. Забезпеченість рослин вологою тут краща ніж у інших пустелях, що пояснюється водопроникними піщаними грунтами і наявністю на невеликій глибині горизонту прісної води. Від випаровування захищають верхні шари піску, які швидко висихають. На закріплених і рухливих пісках видовий склад рослин різний. В південно-східній частині Каракумів на сипучих, барханних пісках сформувалися такі типи рослинних угруповань (рис. 6.5):

• • рослини-піонери, такі як, наприклад, злаки з роду аристида (Aristido), що поселяються на гребенях барханів;
• • чагарники у верхній частині схилів барханів;
• • багаті на види різнотравні угруповання з великорослим ревенем туркестанським (Rheum turkestanicum) і ферулою яйцевидною (Ferula oopoda);
• • більш одноманітна рослинність у міжбарханних пониженнях з ущільненим піском з осокою піщаною і численними ефемерами.

Рис. 6.5. Рослинність барханних пісків в Каракумах

• 1 - трави-піонери на постійно рухомому гребні бархана;
• 2 - верхня частина схилу бархану з чагарниками і низькими деревами;
• 3 - багате видами рослинне угрупування нижньої частини схилу;
• 4 - бідний видами рослинний покрив з осокою піщаною і злаками в улоговинах.

Псамофіти зустрічаються не лише у пустелях, але й у регіонах з помірним кліматом. Це пов'язано з тим, що за походженням піски бувають приморські, приозерні, прирічкові, пов'язані з діяльністю льодовиків (флювіогляціальні) та вітру (еолові). Звісно, умови росту рослин тут не такі суворі, як у пустелі, тому вони не мають яскраво виражених псамофітних рис. Але основні ознаки залишаються – щільні зовнішні покриви, довге чіпке кореневище або коріння, ксероморфні особливості. Так, наприклад, не лише рослини пустелі, але й костриця Беккера (Festuca Вессегіі), що зростає на прирічкових і приозерних пісках утворює на корінні сольову піщану кірку. Здатність утворювати додаткові корені після засипання стовбурів піском або дрібноземом мають і деякі види помірної зони. З них на території України ростуть такі види, як астрагал піщаний (Astragalus arenarius), полин піщаний (Artemisia arenaria), цмин пісковий (Helichrysum arenarium), колосняк велетенський (Elymus giganteus) тощо. Деякі з них використовуються для закріплення та заліснення пісків. Практично вони всі типи пісків є на Українському Поліссі. На них зростають цмин піщаний, перстач піщаний, полин піщаний та інші псамофіти.

Ще більш жорсткі умови зростання на кам'янистих субстратах, які практично не мають грунтового шару.

Літофіти (від грецьк. І it hos – камінь і фіт...) або петрофіти (від лат. petros – камінь і фіг...) – рослини, що ростуть на камінні, скелях, каменистих розсипах.

В таких умовах розвиток вищих рослин неможливий, тому тут мешкають, головним чином, нижчі рослини. Вищі рослини з'являються лише після накопичення нижчими органіки. Літофіти, в залежності від природи субстрату, поділяють на:

• • епіліти – ті, які поселяються на поверхні каменю;
• • літофагофіти – ті, які активно проникають в камінь і руйнують його;
• • хазмофіти – ті, які поселяються на детриті і первинному грунті в заглибинах і тріщинах.

До епіолітів належать водорості, мінеральне живлення яких можливе за рахунок змивної води. Літофагофіти – це накипні і листові лишайники. Вони виділяють продукти метаболізму, здатні руйнувати гірські породи. Таке біологічне вивітрювання є ранньою стадією грунтоутворення на кам'янистих субстратах. Цей процес довготривалий, оскільки товщина шару лишайників збільшується за рік не більше, як на 0,1 мм. Поступово, в мікроскопічних тріщинах накопичується органічна речовина, на якій оселяються мохи. Під мохами з часом створюється вже шар примітивного грунту, на якому поселяються вищі рослини. Це папороті, костриці, деякі види ялівців і сосен, скельні форми бука, дуба скельного. Вони мають особливі форми росту – повзучі, викривлені, карликові, що зумовлено нестачею поживних речовин, тепла, суворим водним режимом, сильним вітром. Рослини роду ломикамінь (Saxifraga) мають зібране у розетку листя з спеціальними залозами, які виділяють вапно. Це дозволяє їм рости як в помірному, так і в холодному поясі, а також в горах. Ці рослини дуже декоративні і вирощуються як садові і кімнатні.

Таким чином, наявність певних пристосувань і особливостей метаболізму забезпечує рослинам ріст і розвиток там, де грунт практично відсутній. Але навіть такі жорсткі екстремальні едафічні умови здатні забезпечити мінеральне живлення, що поряд з фотосинтезом, задовольняє всі потреби рослин.