Размножение и возобновление прибрежно-водных растений

Эволюционно все водные растения являются вторично водными, приспособившимися к жизни в воде. Ввиду значительной консервативности водной среды большинство водных растений имеют широкое распространение, а некоторые являются космополитами. Прибрежно-водные растения — в основном это корневищные многолетники, отличающиеся широкой экологической амплитудой; могут расти в самых разнообразных условиях, способны жить как в пресной, так и в минерализованной воде, водной среде и в виде наземных форм, более или менее длительное время существовать на суше, в сырых местах или в прибрежьях морей. Однолетних видов среди прибрежно-водных растений очень мало.

Большинство водных растений цветет и плодоносит над водой. Тех, у которых весь цикл развития совершается под водой, сравнительно немного. Кроме генеративного способа размножения, часто подавленного, у водных растений широко развито вегетативное размножение при помощи корневищ, частей стеблей, почек, турионов и т. д. Некоторые виды размножаются в основном вегетативным путем.

Некоторые водные растения (например, наяда, роголистник) опыляются под водой, у других — цветки поднимаются над поверхностью воды, где и происходит опыление. Семена и плоды прибрежно-водных растений распространяются в основном ветром, водными течениями, птицами. К примеру, семена рогоза разносятся ветром. Ветер гонит их по поверхности воды. Продержавшись так 1 — 3 дня, плоды оседают на дно, где и прорастают весной следующего года. У кувшинок каждое семя окружено своеобразным мешком, заполненным воздухом. Созревший плод погружается в воду. После его сгнивания семена освобождаются и всплывают. Покрывало, заполненное воздухом, держит семя на поверхности воды. Течения разносят семена кувшинки на большие расстояния. Со временем воздух выходит, и семя оседает на дно, где прорастает будущей весной. Такие растения, как ряски, переносятся из одного водоема в другой на поверхности птиц или животных.

Семенное размножение. При изучении семенной продуктивности прибрежно-водных растений обычно оперируют следующими понятиями:

• • средняя семенная продуктивность — среднее число семян на одну особь или на один генеративный побег;
• • общая семенная продуктивность, или урожай семян, — число семян того или иного растения на единицу площади.

Урожай семян зависит от числа генеративных особей на единице площади и от средней продуктивности особей. Семенная продуктивность растений подробно рассмотрена в работе Т. А. Работнова (1960).

Разовые определения средней и общей семенной продуктивности проводят на учетных площадках. В зависимости от задач под наблюдение берутся все виды, произрастающие на учетной площадке. Сообщество, в котором заложена площадка, подробно описывается, отмечается состояние растений и факторы среды обитания. Перед сбором семян и плодов на площадке подсчитывается количество плодоносящих особей изучаемых видов, количество генеративных побегов, плодов и соплодий у каждой особи, количество семян на каждый плод и соплодие. Число семян подсчитывается у каждой особи отдельно. Для ускорения работы по подсчету семян плодоносящие растения объединяют; подсчет проводят целиком у всех особей. Щуплые и недоразвитые семена отбрасывают.

У растений, произрастающих в воде, осторожно срезают генеративные побеги, подсчет семян проводится на берегу или в лаборатории. При работе с погруженными плодоносящими под водой растениями нужно брать укосы в их зарослях, а затем из всей массы растений отбирать особи с плодами.

У обильно плодоносящих растений (например, рогоза, тростника, камыша) на учетной площадке регистрируется число генеративных особей, а количество семян подсчитывается только у небольшого числа растений — 5—10 экземпляров.

Многолетние наблюдения за средней семенной продуктивностью и урожаем семян проводятся на фиксированных площадках, на которых ежегодно пересчитываются все плодоносящие особи видов.

Для определения запаса семян в донных отложениях образцы отбираются послойно в десятикратной повторности. Для их отбора пользуются дночерпателем Ф.Д. Мордухай-Болтовского, поршневой трубкой, формами в виде цилиндра, которые вдавливаются в грунт. Грунт помещается в полиэтиленовый пакет и в дальнейшем анализируется в лабораторных условиях.

Семена у многих видов растений прорастают не сразу, а у некоторых видов могут длительно сохранять жизнеспособность и накапливаться в почве и илах. Наличие семян в почве было известно давно. Ч. Дарвин первым определил количество семян в иле. В «Происхождении видов» он писал: «…я взял три столовые ложки ила под водой с трех различных мест на берегу небольшого водоема;… в продолжение шести месяцев я сохранял его под колпаком в моем рабочем кабинете, срывая и отсчитывая каждое прорастающее растеньице; растения были разных видов, и число их достигло 537».

В дальнейшем семена бьити обнаружены в почвах и илах всех природно-географических зон — от тундровых до зон влажных тропических лесов и зон пустынь. Положение, высказанное В. И. Вернадским, что «всюду в почвах находятся запасы семян в латентном состоянии…» оказалось справедливым.

Семена, находящиеся в почве и илах, достаточно долго сохраняют жизнеспособность. Так, зерна водяного риса (Zizania aquatica) после созревания опадают и лежат на дне до следующей весны без потери всхожести, тогда как при сухом хранении практически полностью теряют всхожесть уже через 2 месяца (В.Д.Лопатин, 1951). О наличии семян в илах можно судить об истории и флористическом составе былых фитоценозов.

Семена осок, ситников могут длительно сохранять жизнеспособность в погребенном состоянии до 80 лет, а некоторые наземные растения способны сохранять всхожесть в течение 1700 лет (Т. А. Работнов, 1983).

Вегетативное размножение. Способность к вегетативному размножению у водных растений очень велика. У многих представителей водной флоры вегетативное размножение преобладает над генеративным, которое очень часто подавлено или отсутствует вовсе. Размножение ряски осуществляется в основном вегетативным путем; время удвоения массы по сухому веществу составляет 5—6, а по количеству «листиков» — 2 — 3 суток (П. Г. Кроткевич, 1982).

Изучение вегетативного размножения растений проводится на отдельно растущих (маркированных) особях или в фитоценозе на небольших учетных площадках. Наблюдение проводится в течение всего вегетационного периода в различных экологических условиях. В различные сроки определяется состояние органов вегетативного воспроизводства растений, делаются зарисовки, фотографирование, ведется количественный учет. Наблюдения за вегетативным размножением погруженных растений проводится одновременно с изучением корневой системы траншейным методом и методом горизонтальных раскопок (В.М.Катанская, 1981).

При наблюдениях за погруженными и плавающими растениями особое внимание обращается на способность образовать почки перезимования; начало формирования, форму, условия перезимовки, особенности прорастания и др. При наблюдении за вегетативным размножением необходимо учитывать то, что в течение года растения могут размножаться разными способами (семенным и вегетативным). В этом случае необходимо проводить детальное описание качественных и количественных характеристик растений, а также — влияние на них различных факторов среды, человека и животных (В.М.Катанская, 1981).

Возобновление после срезания. При эксплуатации водоемов необходима периодическая уборка (выкашивание) прибрежноводной растительности. Если растения не убирать, то вся эта масса остается в водоеме и подвергается бактериальному разрушению. Это становится причиной вторичного, но уже биологического загрязнения водоемов. Наиболее целесообразно выкашивать высокорослые растения перед цветением в период максимальной биомассы. В этом случае они могут быть использованы в качестве корма для сельскохозяйственных животных. Скошенные в этот период растения достаточно быстро отрастают.

Водные растения постоянно подвергаются погрызам при поедании их всевозможными животными — беспозвоночными, птицами, рыбами, млекопитающими. Из-за этого растения часто «ветвятся» и приобретают несвойственную им форму. Скорость восстановления растений требует детального изучения. Это позволит определить потенциальную продукцию растений при их интенсивной эксплуатации без подрыва репродуктивной способности.

Изучение скорости восстановления растений после срезания осуществляется на постоянных площадках, на которых отмечаются темп роста растений, возобновление их численности, биомассы, изменение видового состава фитоценоза, распределение и т. д. Кроме того, наблюдения за скоростью отрастания растений можно проводить непосредственно на выкошенных участках с использованием модельных растений или групп растений.

При изучении отрастания растений необходимо иметь в виду и то, что некоторые из них (наземные и прибрежно-водные) способны переходить в так называемое покоящееся состояние. В подобном состоянии растения находятся частично или полностью. Особенно это часто наблюдается при неустойчивых водных режимах (в поймах, лиманах, небольших пересыхающих реках и озерах). К числу таких видов относятся камыш, ситняги, сусак и др. К примеру, клубни камыша могут находиться в состоянии покоя до 8 лет (Т. А. Работнов, 1983).