БРОМЕЛИИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ОПАСНОСТЬ ИСЧЕЗНОВЕНИЯ, РАЗМНОЖЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Бромелия - это род растений, произрастающих в тропической зоне американского континента, называемой Гвианский щит в Венесуэле, принадлежащий к семейству Bromeliaceae. Однако растения других родов того же семейства Bromeliaceae обычно называют бромелиями.

Растения рода Bromeliad отличаются кожистыми ленточными листьями зеленого и красного цвета, эффектными цветами панникулюса и ягодными плодами. Подавляющее большинство бромелиевых выполняют важную экосистемную функцию из-за их способности накапливать воду в подобной резервуару структуре, которую они формируют своими листьями.

Рисунок 1. Бромелия рода Guzmania в Коста-Рике. Источник: Rodtico21, Wikimedia Commons

Эти резервуары для воды представляют собой интересный механизм адаптации и выживания растений и выполняют функцию обеспечения микро-среды обитания для сообществ растительных и животных микроорганизмов (водных насекомых, пауков, моллюсков, амфибий, мелких рептилий и мелких птиц).

классификация

В зависимости от места проживания бромелии можно разделить на:

Наземные: если они растут на земле,

Рупиколы или саксиколы: если они живут на камнях или скалах, и

Эпифиты: если они живут на других растениях.

Рисунок 2. Эпифитная бромелия. Источник: Гейлгемпшир из Крэдли, Малверн, Великобритания, через Wikimedia Commons.

Географическое распространение и среда обитания

Семейство Bromeliaceae состоит из примерно 3170 видов, распространенных в 58 родах, расположенных на американском континенте от юга США во Флориде до Аргентины, но в основном в Мексике, Белизе, Гватемале, Панаме, Антильских островах, Венесуэле, Колумбии и других странах. единственный вид, существующий в Западной Африке, Pitcarnia feliciana.

Бромелии - это род с большим количеством наземных и эпифитных видов, обитающих в теплом тропическом климате на высоте от 0 до 2900 м над уровнем моря, в прибрежных дюнах и влажных тропических лесах.

Эти растения сумели приспособиться к влажным тропическим лесам, пикам тепуи, высокогорьям Анд, ксерофитным районам побережья Карибского моря и болотам Соединенных Штатов Флориды.

Из-за своей высокой степени эндемизма бромелии составляют один из самых важных родов в своей среде обитания, чаще всего это влажные тропические леса.

Эволюционное происхождение

Есть две теории происхождения бромелиевых. Наиболее широко распространено утверждение, что на раннем олигоцене - этапе геологической эволюции планеты 33 миллиона лет назад, когда континенты уже разделились - небольшая группа растений в тепуи Венесуэлы начала свое диверсификацию. расселение и колонизация на американском континенте.

Tepuis

Тепуи (множественное число от Тепуй) - это особенно крутые плато с вертикальными стенами и практически плоскими вершинами, расположенные на Гвианском щите, к югу от Венесуэлы. Это самые старые открытые геологические образования на планете, берущие свое начало в докембрии.

Слово «тепуй» происходит от слова на языке коренных народов пемон, что означает «гора, дом богов».

Тепуи не образуют цепочки, а изолированы по отдельности. Из-за этой характеристики изоляции тепуи имеют особую среду обитания, в которой развиваются уникальные формы жизни растений и животных.

Морфологические характеристики

Род Bromelia был первоначально описан Каролом Линнеем, шведским ботаником и зоологом (1707–1778), создателем классификации живых существ (таксономии). Название Бромелиада было присвоено в честь шведского ботаника Улофа Бромелиуса (1639-1705).

Виды, относящиеся к роду Bromelia, - кустистые растения с определенной структурной сложностью и устойчивостью среды обитания.

Ниже приводится упрощенное общее морфологическое описание растений рода Bromeliad.

корень

У эпифитных (живущих на других растениях) и рупикольных (живущих на камнях) бромелиев корневищные или столоносные корни имеют небольшие размеры и должны иметь максимальную способность захватывать другие субстраты, кроме почвы.

Стволовые

Это бесстебельные растения или растения с коротким стеблем. Это явление называется вегетативной редукцией.

Листья

Бромелии имеют длинные, узкие, лентовидные листья, ярко-зеленые и красные, кожистые. Край листа зубчатый, по краю шипы.

Листья многочисленные, прямостоячие, у подавляющего большинства бромелиевых они расположены очень плотно, накладываясь друг на друга в форме розетки.

Этот факт позволяет им иметь почти уникальную морфологическую характеристику семейства Bromeliaceae: развитие резервуарной структуры (фитотельматы), в которой собираются дождевая вода и органическое вещество, что создает среду обитания для микроорганизмов, насекомых, паукообразных, моллюсков, земноводных, помимо того, что служат пищей для мелких рептилий и птиц.

цветы

Цветки бромелиевых имеют мясистые лепестки, растут группами, на короткой оси или метелке. Это очень привлекательные цветы. Соцветия сильно различаются по форме, размеру и окраске.

Фрукты

Плоды ягодообразные, разного цвета, желтые или розовые, мясистые, с приплюснутыми семенами.

Рисунок 3. Соцветие бромелиевых. Источник: Джеральдо БАРБОЗА, из Wikimedia Commons

Экофизиологические характеристики

Адаптивное излучение

Бромелии считаются успешными растениями, поскольку они выжили и колонизировали многие районы Америки. Этот успех объясняется его высокой адаптивностью.

Адаптивная радиация - это процесс биологической эволюции, который описывает быстрое видообразование одного или нескольких видов, заполняющих доступные экологические ниши. Верхушки тепуи - места с очень неблагоприятными условиями для развития растений.

Рисунок 4. Кукенан тепуи в Венесуэле. Источник: Паоло Коста Бальди, Wikimedia Commons.

Обильные осадки, каменистая почва не пропускает инфильтрацию и не удерживает воду. Солнечное излучение очень интенсивно (поскольку Гвианский щит пересекает экваториальная линия Земли), а колебания температуры между днем ​​и ночью очень велики.

Растения, которые растут в тепуи, должны иметь возможность развиваться в среде, бедной питательными веществами, высокой солнечной радиацией и влажностью, но низкой доступностью почвенной воды. По этим причинам в тепуи есть большие участки, лишенные растительности.

Механизмы адаптации

Бромелии преодолевают все эти трудности, которые не может преодолеть подавляющее большинство растений, с помощью следующих механизмов адаптации.

Наличие специализированных трихом

Трихомы - это придатки эпидермиса в виде сосочков, волосков или чешуек. Они могут служить защитой от ультрафиолета. Кроме того, они выделяют вещества, которые служат защитой от хищников, привлекают опылителей, обладают антибактериальным или противогрибковым действием.

У эпифитных растений рода Bromelia трихомы листьев выполняют важную функцию поглощения воды и питательных веществ фитотеля. У некоторых бромелий без резервуаров сероватые трихомы поглощают влагу и питательные вещества и защищают от чрезмерного тропического солнечного излучения, отражая падающий свет (например, бромелии рода Tillandsia).

Fitotelmata

Фитотельматы состоят из множества водоемов или отложений воды в неводных растениях. Они образуются в таких структурах, как измененные листья, листовые пазухи, цветы, перфорированные междоузлия, полости в стволах и другие.

Рисунок 5. Центральный резервуар для хранения бромелиевых. Источник: https://www.maxpixel.net/Plant-Bromelia-Purple-Flower-Flora-Botanical-524644

Род Bromelia насчитывает большое количество видов фитотельм, которые задерживают воду в центральном резервуаре и / или в пазухах листьев. Эти небольшие водоемы могут функционировать в качестве микропредприятий для самых разных водных организмов.

Таким образом, благодаря резервуарам для воды фитотельм, большая часть бромелиевых предлагает идеальные условия влажности, температуры, пищи и защитного укрытия от хищников, поддерживая сложные сообщества связанных организмов.

Среди них водоросли, бактерии, грибы, микроскопические одноклеточные животные, мелкие ракообразные, пауки, водные насекомые, моллюски, нематоды, лягушки, ящерицы, игуаны и другие.

Преимущества наличия резервуаров с водой для видов рода Bromeliad заключаются в наличии и запасе не только воды, но и питательных веществ, таких как простые химические соединения, уже разложенные деструкторами (бактериями и грибами), которые обитают в фитотельмах и которые они непосредственно поглощаются трихомами листьев.

Террариумы в бромелиевых

Листовые пазухи многих видов бромелиевых не удерживают воду, а представляют собой влажные места с разлагающимся органическим материалом.

Эти подмышечные области превращаются в микроместа обитания террариума, в которых обитают мелкие наземные животные, такие как скорпионы, черви, змеи и различные рептилии.

CAM метаболизм

Кислотный метаболизм Crassulaceae или CAM (от английского: Crassulaceae Acid Metabolism) - это особый тип метаболизма, который присутствует у некоторых растений.

Большинство растений поглощают и фиксируют CO ₂ в течение дня. У растений с метаболизмом САМ эти два процесса - абсорбция CO ₂ и его фиксация в органических углеводных соединениях - протекают раздельно в две фазы.

При метаболизме САМ необходимый для фотосинтеза CO ₂ абсорбируется в течение ночи и сохраняется в клеточных вакуолях в виде яблочной кислоты. На следующий день CO ₂ выделяется из яблочной кислоты и используется для производства углеводов с помощью солнечного света.

Этот механизм обеспечивает адаптивное преимущество экономии воды, так как в дневные часы с большим солнечным излучением и максимальными температурами растения могут держать свои устьицы закрытыми и, следовательно, могут минимизировать потерю воды через потоотделение.

Репродуктивные адаптации

У растений рода Bromelia есть два механизма размножения: половой и бесполый.

Половое размножение

Половое размножение, осуществляемое цветками и половыми гаметами, является неэффективным процессом у бромелиевых, так как их цветение происходит в периоды от 2 до 10, 20 и до 30 лет, и существует вероятность гибели растения. перед воспроизведением.

Чтобы компенсировать этот очевидный недостаток, у бромелиев есть несколько механизмов, которые действуют как аттракторы для опылителей, которыми обычно являются колибри и насекомые.

Синхронизировавшись с наиболее активными стадиями и фазами кормления колибри, бромелии выделяют более концентрированный и привлекательный нектар.

После стадии наибольшей активности колибри часть этого нектара опускается через ось, которая поддерживает цветы и действует как аттрактор для насекомых.

Посредством этих механизмов растение способствует увеличению числа опылителей и гарантирует перекрестное опыление или перенос пыльцы от одного растения к другому.

Бесполое размножение

Бесполое размножение происходит с помощью вегетативных форм, таких как дочерние растения, листья или другие части растений.

Дочерние растения являются точными копиями взрослого родительского растения (клонов), которое оно может производить. Родственные растения дают дочерние растения в разном количестве сразу после цветения.

Когда дети или листья растений падают на субстрат, они производят корни, закрепляются и растут, развивая другое растение с той же генетической нагрузкой, что и родственное растение. Дочерние растения растут на том же месте, где выросло родственное растение, с очень высокой вероятностью выживания.

Эти два репродуктивных механизма бромелиев усиливаются и приводят к успешному результату.

Ассоциации с животными

Тип фауны, связанной с бромелиями, зависит от степени воздействия наземных и воздушных хищников, экстремальных факторов окружающей среды, таких как сильный ветер или интенсивная солнечная радиация, среди прочего.

Бромелии, растущие в среднем пологе (на высоте 2–4 м над исходным уровнем), представляют собой лучшие условия жизни для земноводных и рептилий.

Myrmecophilia

Термин мирмекофилия буквально означает «любовь к муравьям» и относится к мутуалистическим ассоциациям с муравьями. Между бромелиями и муравьями существует тесная связь.

Бромелии обеспечивают муравьям безопасную среду обитания и пищу; муравьи энергично защищают свое место посадки, но, кроме того, их отходы - фекалии и мертвые муравьи - сбрасываемые в резервуар с водой, служат питательными веществами для растений.

Опасность исчезновения

Несколько исследователей сообщили об опасности исчезновения бромелиевых. Это связано с тем, что большинство этих растений являются эпифитами и растут на деревьях, часто они рассматриваются как инвазивные паразитические сорняки и уничтожаются фермерами и садоводами.

Мы уже видели, что эпифитные бромелии используют деревья только в качестве опоры и опоры; его корни не обладают питательными и водопоглощающими функциями. Это не растения-паразиты.

Уничтожение мест обитания бромелиевых, таких как прибрежные мангровые заросли и тропические облачные леса, путем вырубки лесов, вырубки и крупномасштабной добычи полезных ископаемых, а также неизбирательное использование без мер по сохранению их цветов, листьев и всего растения в качестве декоративных приводит к исчезновению этих растений ,

Уход за его выращиванием

Бромелии следует выращивать на стволах деревьев при средней продолжительности пребывания на солнце, а их аквариум должен быть наполнен водой. Температура должна колебаться от 20 до 35 градусов по Цельсию, в зависимости от конкретного вида.

В аквариум можно добавлять очень разбавленные растворы компоста, питательных солей и водорослей, но выращивание на открытом воздухе, как правило, не требует особого ухода.

Помимо детрита животных, падение листьев, веток и других частей растений с верхнего навеса в резервуар для воды производит достаточно питательных веществ для растений.

Ссылки

1. Армбрустер П., Хатчисон Р.А. и Котгрив П. (2002). Факторы, влияющие на структуру сообщества в фауне танковых бромелий Южной Америки. Oikos. 96: 225-234. DOI: 10.1034 / j.1600-0706.2002.960204.x
2. Дежан, А., Петитклерк, Ф., Аземар, Ф., Пелосуэло, Л., Талага, С., Лепонсе, М. и Компин, А. (2017). Водная жизнь в пологах неотропических дождевых лесов: методы использования искусственных фитотельм для изучения сообществ беспозвоночных. Rendus Biologies. 341 (1): 20-27. DOI: 10.1016 / j.cvri.2017.10.003
3. Дежан А., Талага С. и Серегино Р. (2018), Баковые бромелии поддерживают высокую вторичную продукцию в неотропических лесах. Водные науки. 80 (2). DOI: 10.1007 / s00027-018-0566-3
4. Франк, Дж. Х. и Лунибос, Л. П. (2009). Насекомые и союзники, связанные с бромелиями: обзор. Наземные членистоногие. Обзоры. 1 (2): 125-153. DOI: 10.1163 / 18748308X414742
5. Хиц П., Аусерер Дж. И Шиндлер Г. (2002). Рост, созревание и выживание эпифитных бромелий в мексиканских облачных лесах. Журнал тропической экологии. 18 (2): 177-191. DOI: 10.1017 / S0266467402002122
6. Тексейра де Паула Дж., А., Фигейра Араужо, Б., Жабур, В., Гама Алвес, Р. и Кампо Дивино, А. (2017). Водные беспозвоночные, ассоциированные с бромелиями во фрагментах атлантических лесов. Биота Неотроп. 17 (1): 1-7. DOI: 10.1590 / 1676-0611-bn-2016-0188
7. Вагнер, К. и Зац, Г. (2018). Эпифитные бромелии в меняющемся мире: влияние повышенного содержания CO ₂ и различного водоснабжения на рост и соотношение питательных веществ. Биология растений J. 20: 636-640. DOI: 10.1111 / plb.12708