Вода служит средой обитания не только для микроскопических водорослей, но и многих высших растений, которые в процессе длительной эволюции выработали ряд морфологических, анатомических и физиологических приспособительных признаков.
Высшие водные растения, в противоположность водорослям, называют обычно макрофитами. К ним относятся все отделы высших растений, кроме голосеменных (цветковые, плауны, папоротники, хвощи и мхи), и харовые водоросли, которые по характеру роста и методам исследования примыкают к высшим растениям.
Крупные макрофиты (тростник, рогоз и т.д.), затеняя поверхность воды и поглощая биогенные вещества и другие минеральные соли, являются мощными антагонистами синезеленых водорослей в борьбе за питательные вещества, подавляют их развитие и этим устраняют вредное «цветение» воды. Они выделяют во внешнюю среду физиологически активные вещества, убивающие микроорганизмы, поэтому в зарослях высших растений наблюдается частичная или полная стерилизация воды. Водные растения играют роль сорбента и поглотителя, а также активатора и намного ускоряют самоочищение воды даже от такого стойкого загрязнителя, как нефть.
Слева-направо: камыш озерный, рогоз широколистный, тростник обыкновенный
Кроме того, высшие водные растения в водоемах обогащают воду кислородом, служат кормом для многих водных животных, водоплавающих птиц, местами для нереста рыб. В водоемах ежегодно образуются миллионы тонн биомассы прибрежно-водных растений. Она обладает высокой кормовой ценностью, мало уступающей люцерне и клеверу. Прибрежно-водные растения отличаются также высоким содержанием витаминов и микроэлементов, которые необходимы крупному рогатому скоту и птице.
Химический состав растений подвергается значительным изменениям в зависимости от времени года. Так, например, лучшими кормовыми достоинствами тростник обладает весной в период кущения, а в августе его кормовая ценность снижается почти на 20%.
Многие виды водных и прибрежно-водных растений являются ценными лекарственными растениями и используются как в народной, так и научной медицине (кубышка желтая, роголистник погруженный, череда трехраздельная). Есть ядовитые растения: вех ядовитый, белокрыльник болотный, калужница болотная.
К настоящему времени в составе водной флоры водоемов бассейна Псковско-Чудского озера выделяют более 100 видов высших растений. Более половины из них относится к 6 семействам: осоковые, рдестовые, злаковые, лютиковые, ежеголовниковые и частуховые. Все остальные семейства являются малочисленными.
Под термином «водное растение» обычно понимают «растение не просто встречающееся в условиях обводненных местообитаний, а приспособленное к жизни в них в такой степени, что эти местообитания для него являются оптимальными» (например, кувшинка, телорез, рдесты). Кроме них во флору любого водоема включают многие сухопутные растения, закономерно произрастающие в условиях обводненного грунта (калужница, ирис, лютик длиннолистный) Они принадлежат флоре водного объекта, но водными растениями не являются.
Ирис болотный
Поэтому в составе флоры любого водоема различают следующие экологические группы:
1. Гидрофиты, или настоящие водные растения, — свободно плавающие на поверхности воды или в ее толще, а также погруженные укореняющиеся растения, с плавающими листьями или без них. В эту же группу относят макроводоросли (харовые), другие крупные водоросли и водные мхи.
Приспособление к обитанию в водной среде выражается в следующем: все гидрофиты обладают большой поверхностью по отношению к своей массе. Они имеют длинные гибкие побеги, листья у них удлиненные, тонкие, прозрачные (виды рода рдест) или рассеченные на мелкие доли (виды рода уруть). Наблюдается упрощение и даже редукция корневой системы. Имеющиеся корни выполняют функцию прикрепления к почве, не образуют корневых волосков, рано теряют корневой чехлик. Это связано с тем, что всасывание воды и минеральных веществ происходит всей поверхностью тела.
Рдест пронзеннолистный
У них хорошо развита система ползучих побегов – корневищ, которые выполняют функцию запасающих органов. Большинство погруженных водных растений выносит свои цветки и соцветия над поверхностью воды и опыляется ветром (рдесты) или насекомыми (кувшинка, кубышка). После опыления и оплодотворения цветки втягиваются в воду. Там же формируются и плоды, которые распространяются водой, ветром, птицами и другими способами.
Интересные особенности наблюдаются во внутреннем строении:
а) сильно развита воздухоносная ткань (аэренхима), в которой многочисленные крупные межклетники обеспечивают растению запас газов, необходимый для фотосинтеза и дыхания;
б) слабо развиты или отсутствуют механические ткани;
в) клетки покровной ткани имеют хлоропласты, оболочки клеток тонкие, отсутствуют кутикула, восковой налет, волоски, устьица. На поверхности образуется слизь, которая уменьшает трение, защищает от вымывания солей, от поедания животными и проникновения микроорганизмов;
г) внутренняя часть листа (мезофилл) не подразделена на столбчатую и рыхлую (губчатую) ткани, в отличие от сухопутных растений.
2. Гелофиты (прибрежно-водные, или воздушно-водные растения). Растения данной экологической группы занимают прибрежные мелководья с глубиной 1-2 м. Это надводные растения с поднимающимися (возвышающимися) над поверхностью воды стеблями и листьями, укореняющиеся. Они успешно существуют и проходят полный жизненный цикл развития как в воде, так и на влажных берегах водоемов (тростник, рогоз, стрелолист и другие).
Стрелолист
Для этой группы растений характерно сильное развитие корневищ, аэренхимы, механических тканей. Покровные ткани хорошо развиты и сходны по строению с сухопутными растениями. Средняя часть листа разделена на столбчатую и рыхлую ткани. Для многих растений характерна разнолистность (гетерофиллия): частуха, стрелолист. Представителями этой экологической группы, кроме вышеназванных, являются сусак зонтичный, манник большой, хвощ приречный, камыш озерный, ежеголовник прямой и другие.
3. Гигрогелофиты — растения уреза воды, освоившие сырые, перенасыщенные водой, слабо залитые водой грунты. Эта экологическая группа встречается как на прибрежных отмелях на глубине до 20-40 см, так и на берегах.
Калужница болотная
К этой группе относятся калужница болотная, белокрыльник болотный, осоки, вех ядовитый, сабельник болотный, ситняг (болотница), касатик желтый (ирис), омежник водный, лютик длиннолистный, поручейник водный, жерушник земноводный и другие.
4. Гигрофиты — растения сырых местообитаний. Они занимают среднюю часть береговой зоны затопления, часто заходя в воду у низких топких берегов. Среди них есть как травянистые формы, так и деревья (виды ивы). В эту экологическую группу входят череда трехраздельная, кипрей болотный, мята полевая, ситник членистый.
5. Гигромезофиты и мезофиты — растения, предпочитающие нормальное увлажнение. Они характерны для высоких уровней береговой зоны затопления. В воде встречаются редко. Сюда относятся полевица гигантская, пырей ползучий, девясил британский, лапчатка гусиная, вероника длиннолистная и другие.
Девясил британский
6. Земноводные растения. В эту группу объединяются те виды, у которых жизненный цикл может проходить как по типу водного, так и наземного растения. Среди них водяная звездочка (каллитрихе), повойничек согнутосемянный, лужница водная, горец земноводный, лютик стелющийся.
Эти экологические группы водных и прибрежно-водных растений встречаются во всех озерах, только соотношение их разное.
В водоемах, как и на суше, растения объединены в сообщества с определенной структурой, под которой понимается количественное соотношение слагающих видов и их взаиморасположение в пространстве. В отличие от наземных водные растительные сообщества характеризуются небольшим числом видов и ярусов.
В распределении растительных сообществ в озере всегда наблюдается определенная закономерность, называемая поясностью. Внешний пояс на временно заливаемой территории образуют сообщества гигрогелофитов и гигрофитов: осоки, ситники, калужница, черед. Следующий пояс образуют гелофиты: тростник, камыш, рогоз. Глубина воды в этом поясе 1-2 м. Наряду с гелофитами здесь могут встречаться в нижнем ярусе свободно плавающие гидрофиты: ряска, водокрас. Этот пояс в Псковско-Чудском озере преобладает, продвигаясь от берега в озеро на 200-500 м.
За этими зарослями обычно на глубине 2,5-3 м появляются сообщества гидрофитов с плавающими листьями: кувшинки, кубышки, рдест плавающий. Этот пояс хорошо выражен в устьевых участках рек, где на дне накапливаются богатые илы.
Самым удаленным от берега является пояс гидрофитов погруженных укореняющихся, где преобладают виды рдестов, урути. Эти сообщества, как и заросли гелофитов, в настоящее время распространены по всей акватории Псковско-Чудского озера, заходя на глубину до 4 м. Наиболее часто встречаются заросли рдеста пронзеннолистного.
По мере нарастания растительной массы и ее отмирания происходит накопление ила и торфа, обмеление водоема, а все перечисленные пояса оказываются сдвинутыми в озеро. Место погруженных растений (рдестов) займет пояс кувшинок, а туда, где росли кувшинки, продвинется тростник и т.д., что приведет к зарастанию озера и превращению его в болото или заболоченный луг. Такой процесс наблюдается сейчас на всех озерах области. Зарастание водоема — пример эндогенной (от греч. эндо — «внутри») смены в растительном покрове, условия для которой подготавливаются самой растительностью без вмешательства извне. Человек может лишь ускорить этот процесс или сознательно замедлить.
Зарастание побережья Чудского озера
Методы борьбы с массовым зарастанием водоемов прибрежно-водной растительностью подразделяют на механические, химические и биологические, которые часто применяются совместно. Наибольший эффект в борьбе с зарастанием тростником, рогозом и другими гелофитами дает двухразовое скашивание весной, когда молодые растения могут быть использованы на корм животным или в качестве зеленого удобрения. Помогает уменьшить площади зарослей прибрежно-водных растений выпас скота на мелководьях и разведение водоплавающей птицы.
Особенно эффективно снижают биомассу водных растений травоядные рыбы, особенно белый амур. Практика применения этого вида в биологической мелиорации каналов, водохранилищ показала их высокую эффективность.
В псковских озерах потребителями высших водных растений являются такие всеядные рыбы как линь, плотва, язь. Для карася, уклеи, окуня прибрежно-водные растения играют роль добавочной пищи. Все перечисленные виды рыб потребляют в основном настоящие водные растения, и только рыбы, относящиеся к первой группе, поедают прибрежные растения.
Высшие водные растения имеют первостепенное значение в питании многих водоплавающих птиц. Стебли, листья и молодые побеги тростника охотно поедают гуси, многие утки, лысухи. Лебеди питаются подводными, реже надводными частями камыша, рогоза, телореза, рдестов. Ряд нырковых уток потребляют вегетативные части и плоды более 30 видов высших водных растений.
Все это свидетельствует о большой роли данных организмов в жизни водоемов.
