Lemnoideae - Lemnoideae

Чтобы узнать о китайском фильме, см. Ряска (фильм) .

Lemnoideae
Duckweeds.jpg
Крупный план двух разных видов ряски: Spirodela polyrrhiza и Wolffia globosa : длина последних менее 2 мм.
Научная классификация е
Королевство: Plantae
Клэйд : Трахеофиты
Клэйд : Покрытосеменные
Клэйд : Однодольные
Порядок: Двулистные
Семья: Araceae
Подсемейство: Lemnoideae
Роды
Синонимы

Lemnaceae

Lemnoideae - подсемейство цветущих водных растений , известных как ряска , водяная чечевица или водяные линзы . Они плавают на поверхности неподвижных или медленно движущихся водоемов с пресной водой и водно-болотными угодьями или прямо под ними . Также известные как байроут , они произошли из семейства арум или ароидных ( Araceae ), поэтому часто классифицируются как подсемейство Lemnoideae в семействе Araceae . Другие классификации, особенно созданные до конца двадцатого века, помещают их в отдельное семейство Lemnaceae .

Эти растения имеют простую структуру, без явного стебля или листьев . Большая часть каждого растения представляет собой небольшую организованную структуру « слоевище » или « ветвь » толщиной всего в несколько клеток, часто с воздушными карманами ( аэренхима ), которые позволяют ему плавать на поверхности воды или прямо под ней. В зависимости от вида каждое растение может не иметь корня или иметь один или несколько простых корешков.

Размножение происходит в основном за счет бесполого бутонирования ( вегетативное размножение ), которое происходит из меристемы, заключенной в основании вайя. Иногда появляются три крошечных «цветочка», состоящие из двух тычинок и пестика , посредством которых происходит половое размножение . Некоторые рассматривают этот «цветок» как псевдантиум , или редуцированное соцветие , с тремя цветками, явно женскими или мужскими и происходящими от початка раковых. Эволюция соцветий ряски остается неоднозначной из-за значительного эволюционного сокращения этих растений от их более ранних родственников.

Цветок из рода ряски Wolffia - самый маленький из известных, его длина составляет всего 0,3 мм. Плоды, полученные в результате такого случайного размножения, представляют собой злак , а семя производится в мешке, содержащем воздух, который облегчает флотацию.

Ряска в различных средах

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на распространение растений водно-болотных угодий и, в частности, водных растений, является доступность питательных веществ. Ряска ассоциируется с плодородными, даже эвтрофными условиями. Они могут передаваться водоплавающими птицами и мелкими млекопитающими, случайно переносящимися на ногах и телах, а также при перемещении воды. В водоемах с постоянным течением или переливом растения разносятся по водным каналам и не сильно разрастаются. В некоторых местах существует цикличная картина, обусловленная погодными условиями, при которой растения сильно разрастаются в периоды низкого водотока, а затем уносятся, когда наступают периоды дождей.

Ряска - важный источник пищи с высоким содержанием белка для водоплавающих птиц . Крошечные растения служат укрытием для мальков многих водных видов. Растения используются в качестве укрытия для обитающих в пруду видов, например лягушек-быков, и рыб, таких как синие жабры . Они также обеспечивают тень и, хотя их часто путают с ними, могут уменьшить определенные световые разрастания фотоавтотрофных водорослей .

Ряску едят люди в некоторых частях Юго-Восточной Азии. Он содержит больше белка, чем соевые бобы , поэтому иногда его называют значительным потенциальным источником пищи. Некоторые предварительные исследования того, в какой степени ряска может быть представлена ​​на европейских рынках, показывают, что потребители мало возражают против этой идеи. Проект НАСА « Пещеры Марса» определил, что ряска является лучшим кандидатом для выращивания пищи на Марсе.

Растения могут обеспечить удаление нитратов , если их обрезать, а ряска важна в процессе биоремедиации, потому что они быстро растут, поглощая избыточные минеральные питательные вещества, особенно азот и фосфаты . По этим причинам они рекламируются как очистители воды неиспользованной ценности.

Швейцарский департамент водоснабжения и санитарии в развивающихся странах, связанный со Швейцарским федеральным институтом экологических наук и технологий, утверждает, что ряска может использоваться не только для пищевой и сельскохозяйственной ценности, но и для очистки сточных вод с целью улавливания токсинов и контроля запаха. и что, если во время уборки урожая поддерживается подстилка из ряски для удаления уловленных токсинов, это предотвращает развитие водорослей и контролирует размножение комаров . В той же публикации содержится обширный список ссылок по многим темам, связанным с ряской.

Эти растения также могут играть роль в сохранении воды, потому что покров из ряски уменьшит испарение воды по сравнению со скоростью водоема такого же размера с чистой поверхностью.

Несмотря на некоторые из этих преимуществ, поскольку ряска процветает в среде водно-болотных угодий с высоким содержанием питательных веществ, ее можно рассматривать как вредный вид, когда условия позволяют им чрезмерно размножаться в средах, которые традиционно бедны питательными веществами или олиготрофны . Одним из примеров этой проблемы является Эверглейдс , в основном олиготрофная среда, когда избыток химикатов (включая удобрения) переносится ливневыми стоками или поверхностными стоками в его водные пути. Затем городские стоки и сельскохозяйственное загрязнение начинают вносить повышенный уровень питательных веществ в окружающие водно-болотные угодья и водные пути, что может вызвать нарушение местной экологии. Эти условия позволяют вторжение быстрорастущих видов , такие как ряска утвердиться, распространение и вытесняют другие местные виды , такие как Сограссы , и с течением времени, результат распространенных изменений в экологию родных Сограсс и Топь обитания в пределах Эверглейдса.

Таксономия

Ряски относятся к отряду Alismatales и семейству Araceae. (а) представляет собой филогенетическое дерево, основанное на генах большой субъединицы рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы. (b) представляет собой схематический вид спироделы снизу , чтобы показать клональное вегетативное размножение ряски. Дочерние листья (F1) происходят из вегетативного узла (No), из материнского листка F0 и остаются прикрепленными к нему прилистником (Sti), который в конечном итоге отламывается, тем самым высвобождая новую группу растений. Дочерние вайи могут уже дать начало новым вайям (F2) еще до полной зрелости. Корни прикрепляются к профиллуму (P). (c) показывает прогрессирующее сокращение от листоподобного тела с несколькими жилками и неразветвленными корнями до слоевищоподобной морфологии у Lemnoideae.

Ряски долгое время оставались таксономической загадкой и обычно считались их собственным семейством Lemnaceae. В основном они размножаются бесполым путем. Цветы, если они вообще есть, маленькие. Корни либо очень сильно редуцированы, либо полностью отсутствуют. Их подозревали в родстве с Araceae еще в 1876 году, но до появления молекулярной филогении проверить эту гипотезу было трудно.

Начиная с 1995 года исследования начали подтверждать их принадлежность к Araceae, и с тех пор большинство систематиков считают их частью этого семейства.

Их положение в семье было немного менее ясным, однако несколько исследований двадцать первого века помещают их в положение, показанное ниже. Хотя они принадлежат к той же семье, что и Пистия , другое водное растение, они не имеют близкого родства.

 
 

Gymnostachydoideae

 
 

Orontioideae (капуста скунса и золотая дубинка )

 
 
 
 

Lemnoideae (ряска)

 
 

большая часть семейства Araceae

 
 

Родами из рясок являются: Spirodela , Landoltia , ряски , Wolffiella и вольфия .

Размеры генома ряски имеют десятикратный диапазон (от 150 до 1500 МБ), потенциально представляя от диплоидов до октаплоидов . У предкового рода Spirodela самый маленький размер генома (150 МБ, как у Arabidopsis thaliana ), в то время как наиболее производный род, Wolffia , содержит растения с самым большим размером генома (1500 МБ). Секвенирование ДНК показало, что Wolffiella и Wolffia более тесно связаны между собой, чем другие. Spirodela занимает базальное положение таксона, за ним следуют Lemna , Wolffiella и Wolffia , которые являются наиболее производными.

 
 

Спиродела

 
 
 

Лемна

 
 
 

Вольфиелла

 
 

Вольфия

 
 
 
 

Для идентификации различных геномов ряски была разработана система молекулярной идентификации на основе ДНК, основанная на семи пластидных маркерах, предложенных Консорциумом штрих-кода жизни . AtpF-atpH некодирующего спейсер был выбран в качестве универсального ДНК Barcoding маркеров для идентификации видов уровня рясок.

Окаменелости

Вымершие свободно плавающие водные растения и пыльца с родством с Lemnoideae впервые появляются в летописи окаменелостей в позднем меловом периоде ( маастрихт ), о чем свидетельствуют плавающие листья, описанные как Aquaephyllum auriculatum из Патагонии , Аргентина , и пыльца лемноидов рода Pandaniidites .

Ископаемые плавающих листьев с корешками от палеоцена южной провинции Саскачеван , Канада , которые первоначально были описаны как Lemna ( Spirodela ) scutata от Джона Уильяма Доусона в 1885 году, были переописан в Limnobiophyllum . Помимо западной части Северной Америки, о Limnobiophyllum сообщалось из палеоцена на востоке России и миоцена в Чешской Республике . Необычно полные образцы из палеоцена, Альберта , Канада, варьируются от отдельных листьев до примерно 4 см в диаметре до розеток из четырех листьев, некоторые из которых были соединены с соседними растениями столонами , а некоторые из них несут остатки цветов. с пыльниками , содержащими пыльцу панданиидитов . Сообщалось также о появлении семян лемноидов, описываемых как Lemnospermum .

Исследования и приложения

Исследования и применение ряски продвигаются двумя международными организациями: Международной ассоциацией лемны и Международным руководящим комитетом по исследованиям и применению ряски.

В июле 2008 года Объединенный институт генома Министерства энергетики США (DOE) объявил, что Программа общественного секвенирования профинансирует секвенирование генома гигантской ряски Spirodela polyrhiza . Это был приоритетный проект для Министерства энергетики в 2009 году. Исследование было направлено на содействие новым программам по биомассе и биоэнергетике . Результаты были опубликованы в феврале 2014 года. Они дают представление о том, как это растение адаптировано к быстрому росту и водному образу жизни.

Потенциальный источник чистой энергии

Ряска изучается исследователями по всему миру как возможный источник чистой энергии. В США, помимо исследования, проводимого Министерством энергетики, как Университет Рутгерса , так и Университет штата Северная Каролина реализуют текущие проекты по определению того, может ли ряска стать источником рентабельной, чистой возобновляемой энергии . Ряска - хороший кандидат в качестве биотоплива, потому что она быстро растет, производит в пять-шесть раз больше крахмала, чем кукуруза, на единицу площади и не способствует глобальному потеплению . Ряска удаляет углекислый газ из атмосферы и может иметь значение для смягчения последствий изменения климата .

Фильтрация загрязнений и питательных веществ

Ряска также действует как биоремедиатор, эффективно фильтруя загрязняющие вещества, такие как бактерии, азот, фосфаты и другие питательные вещества, из естественных водоемов, построенных водно-болотных угодий и сточных вод.

Превращение каналов Пуатвинского болота ( Марэ Пуатевен , Франция) в «Зеленую Венецию»:

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки