Макрофиты

Макрофиты — это крупные водные растения, видимые невооружённым глазом, которые обитают в пресных и солёных водоёмах. В отличие от микроскопических водорослей (фитопланктона), макрофиты имеют хорошо развитые ткани и органы, часто включают корни, стебли и листья. Они играют ключевую роль в экосистемах водоёмов, участвуя в круговороте веществ, обеспечивая среду обитания для многих организмов и влияя на гидрологический режим. К макрофитам относят как высшие сосудистые растения (например, кувшинки, рогоз, элодею), так и крупные многоклеточные водоросли (например, ламинарию, кладофору).

Классификация

Макрофиты подразделяются на несколько экологических групп в зависимости от их приспособленности к условиям водной среды. Основные группы:

• Гидатофиты — растения, полностью или почти полностью погружённые в воду. Они могут плавать в толще воды (например, элодея канадская, роголистник) или укореняться на дне (например, валлиснерия). У них часто отсутствует или слабо развита механическая ткань, а газообмен осуществляется через всю поверхность тела.
• Гелофиты — земноводные растения, обитающие в прибрежной зоне, где корни и нижняя часть стебля находятся в воде, а верхняя — на воздухе. Типичные представители: тростник обыкновенный, рогоз широколистный, камыш озёрный. Они имеют развитую аэренхиму (воздухоносную ткань) для транспортировки кислорода к корням.
• Гидрофиты — наземные растения, приспособленные к избыточному увлажнению, но не к постоянному затоплению. Встречаются на болотах, сырых лугах и в поймах рек. Примеры: осока, вахта трёхлистная, сабельник болотный.
• Плейстофиты — свободно плавающие на поверхности воды растения, не прикреплённые ко дну. У них часто есть воздушные полости, обеспечивающие плавучесть. Примеры: ряска малая, водокрас лягушачий, сальвиния плавающая.
• Макрофиты-водоросли — крупные многоклеточные водоросли, преимущественно морские. В пресных водах встречаются реже (например, нитчатые водоросли рода Cladophora). В морях и океанах к ним относятся бурые водоросли (ламинария, фукус), красные водоросли (филлофора) и некоторые зелёные (ульва).

Морфология и анатомия

Макрофиты, относящиеся к высшим растениям, имеют типичное для наземных растений строение, но с рядом адаптаций к водной среде. Корневая система у погружённых видов часто редуцирована и выполняет в основном функцию закрепления, а не поглощения воды и минеральных веществ (последние всасываются всей поверхностью). Стебли у гидатофитов тонкие, гибкие, с большим количеством межклетников, образующих аэренхиму. Листья часто рассечены на тонкие доли (у роголистника, урути) для увеличения поверхности газообмена. У растений с плавающими листьями (кувшинка, кубышка) устьица расположены только на верхней стороне листа, контактирующей с воздухом.

У макрофитов-водорослей (альгологических макрофитов) строение более простое: тело представлено слоевищем (талломом), не разделённым на корень, стебель и лист. Слоевище может быть нитчатым, пластинчатым, кустистым или корковым. У бурых водорослей (например, ламинарии) имеются ризоиды — выросты, выполняющие функцию прикрепления.

Распространение и экология

Макрофиты встречаются во всех климатических зонах — от тропиков до Арктики. В пресных водоёмах они образуют пояса растительности: у берега — гелофиты, далее — растения с плавающими листьями, затем — полностью погружённые. В морях макрофиты распространены в прибрежной зоне (литорали и сублиторали) до глубины, куда проникает достаточное количество света для фотосинтеза (обычно до 30–50 м, в прозрачных водах — до 100 м).

Экологическая роль макрофитов многогранна:

• Продуценты: они осуществляют фотосинтез, производя органическое вещество и выделяя кислород. В мелководных экосистемах их продуктивность может превышать продуктивность фитопланктона.
• Среда обитания: заросли макрофитов служат убежищем, местом нереста и нагула для многих видов рыб, беспозвоночных, а также кормовой базой для водоплавающих птиц и млекопитающих (например, ондатр, бобров).
• Биофильтрация: макрофиты поглощают из воды избыток биогенных элементов (азот, фосфор), тяжёлые металлы и органические загрязнители, способствуя самоочищению водоёмов.
• Гидрологическое влияние: корневые системы закрепляют дно, предотвращая эрозию берегов; заросли снижают скорость течения и волнение, способствуя осаждению взвешенных частиц.

Значение для человека

Макрофиты имеют хозяйственное и научное значение. В России и других странах их используют в следующих целях:

• Пищевая промышленность: ламинария (морская капуста) употребляется в пищу, богата йодом и микроэлементами. В некоторых регионах используют в пищу рогоз (корневища), тростник (молодые побеги), водокрас.
• Сельское хозяйство: ряска, элодея и другие макрофиты служат кормом для домашней птицы и скота (в свежем или силосованном виде). Из тростника и рогоза изготавливают подстилку для животных.
• Медицина и фармакология: из бурых водорослей получают альгинаты (используются как загустители, в стоматологии и хирургии), из ламинарии — препараты йода. Некоторые пресноводные макрофиты (например, аир болотный) применяются в народной медицине.
• Строительство и ремёсла: тростник и камыш используются для кровли, изготовления циновок, плетёных изделий. В некоторых регионах из стеблей рогоза делают утеплитель.
• Биоиндикация: состав и состояние макрофитных сообществ используются для оценки качества воды и степени загрязнения водоёмов (например, по методу сапробности).
• Биоремедиация: макрофиты (в частности, эйхорния отличная, или водный гиацинт) применяются в системах очистки сточных вод от нефтепродуктов, фенолов, солей тяжёлых металлов.

Макрофиты в России

В водоёмах России встречается около 500 видов высших водных растений. Наиболее распространённые представители: рогоз широколистный (Typha latifolia), тростник южный (Phragmites australis), камыш озёрный (Schoenoplectus lacustris), кувшинка белоснежная (Nymphaea candida), элодея канадская (Elodea canadensis), ряска малая (Lemna minor), роголистник тёмно-зелёный (Ceratophyllum demersum). В морях Дальнего Востока и Арктики распространены ламинариевые водоросли (ламинария японская, ламинария сахаристая), а в Чёрном море — филлофора ребристая и цистозира.

Элодея канадская является инвазивным видом для многих регионов России: завезённая из Северной Америки, она быстро распространяется, образуя плотные заросли, вытесняющие местные виды и затрудняющие судоходство и рыболовство. Борьба с чрезмерным разрастанием макрофитов (эвтрофирование водоёмов) ведётся механическими, химическими и биологическими методами.

Интересные факты

• Самые крупные макрофиты — бурые водоросли рода Macrocystis (макроцистис), достигающие длины 60–100 м. Они образуют подводные леса у побережий Тихого океана.
• Кувшинка белая (Nymphaea alba) является символом чистоты и используется в геральдике некоторых регионов России.
• Ряска малая — одно из самых быстрорастущих цветковых растений: её биомасса может удваиваться за 2–3 дня при благоприятных условиях.
• В озере Байкал, несмотря на его глубину и холодную воду, встречаются макрофиты, в том числе эндемичные виды — например, драпарнальдиевидная водоросль Tetraspora.

Источники

• Кокин К. А. Экология высших водных растений. — М.: Изд-во МГУ, 1982.
• Садчиков А. П., Кудряшов М. А. Гидроботаника: прибрежно-водная растительность. — М.: Академия, 2005.
• Определитель высших растений водоёмов России / Под ред. Л. И. Крупениной. — СПб.: Наука, 2008.
• Водоросли: справочник / Под ред. С. П. Вассера. — Киев: Наукова думка, 1989.
• ГОСТ 17.1.1.01-77 «Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов». — М.: Изд-во стандартов, 1977.