수생식물

Aquatic plant
수련의 일종인 님페아 알바의 꽃
수생식물인 Nelumbo nucifera의 싹.

수생식물은 수생환경(염수 또는 담수)에 적응한 식물이다.그들은 또한 조류나 다른 미생물들과 구별하기 위해 수생동물 또는 대식물로도 언급된다.대식물은 물속이나 근처에서 자라는 식물이며, 급발진하거나 물에 잠기거나 떠다니는 식물이다.호수와 강에서 대식물은 물고기를 보호하고, 수생 무척추동물을 위한 기질을 제공하며, 산소를 생산하고, 일부 물고기와 [1]야생동물의 먹이 역할을 합니다.

대식세포는 1차 생산자이며 많은 [2]유기체들에게 먹이망의 기초가 된다.그것들은 물의 흐름을 늦추고 오염 물질을 포획하고 퇴적물을 가두기 때문에 토양 화학과 빛 수준에 큰 영향을 미친다.과도한 침전물은 식물 줄기, 잎 및 뿌리의 존재로 인한 유량 감소로 인해 해저에 침전될 것이다.어떤 식물들은 그들의 [4][5]조직으로 오염 물질을 흡수하는 능력을 가지고 있다.미역은 다세포 해양 조류이며 생태학적 영향은 다른 대형 수생 식물과 비슷하지만 일반적으로 대식물로 [5]지칭되지는 않는다.

수생식물은 물속이나 수면에서 살기 위해 특별한 적응을 필요로 한다.가장 일반적인 적응은 가벼운 내부 패킹 세포인 아레치마의 존재이지만, 떠다니는 잎과 잘게 해부된 잎도 [6][7][8]흔합니다.수생식물은 물이나 물이 자주 있는 토양에서만 자랄 수 있다.그러므로 그것들은 [9]습지의 공통적인 구성요소이다.세계에서 가장 큰 수생 식물 중 하나는 아마존 수련이고, 가장 작은 것 중 하나는 오리풀이다.많은 작은 수생 동물들은 집이나 포식자들로부터 보호하기 위해 오리풀과 같은 식물을 사용한다.수생식물의 다른 친숙한 예로는 부유심, 수련, 연꽃, 히아신스 등이 있다.

역사적으로 수생식물은 [10]육생식물보다 덜 연구되었다.

분배

수생식물의 분포를 제어하는 주요 요인은 물의 가용성이다.그러나 영양소 가용성, 파도에 의한 교란, 방목,[9] 염도를 포함한 다른 요인들도 그들의 분포를 통제할 수 있다.몇몇 수생 식물들은 염수, 염수,[6] 소금물에서 잘 자랄 수 있다.

진화

수생식물은 민물이나 바닷물에서 살도록 적응해 왔다.수생 혈관식물은 다른 [6][11]식물 과에서 여러 번 유래했다; 양치식물 또는 혈관배양식물(단일 식물과 쌍떡잎식물 모두 포함)일 수 있다.바닷물에 완전히 잠긴 채 자랄 수 있는 유일한 혈관배마는 해초입니다.[12]탈라시아와 조스테라와 같은 속들에서 그 예가 발견된다.안지오스의 수생 기원은 가장 먼저 알려진 몇몇 화석 안지오스가 수생이었다는 증거에 의해 뒷받침된다.수생식물은 계통학적으로 혈관배엽에 잘 분포되어 있으며, 적어도 50개의 독립된 기원을 가지고 있지만, 혈관배엽종의 [13]2% 미만을 구성한다.고고학은 약 1억 2천 5백만 년 [14]된 가장 오래되고 가장 완전한 안지오스페름 화석 중 하나입니다.이 식물들은 물에 잠기거나 표면에 [14]떠다니기 위해 특별한 적응이 필요하다.

수생 적응

재생산

대부분의 수생 혈관배아는 꽃을 피우고 씨앗을 정함으로써 번식할 수 있지만,[7] 많은 것들이 일반적으로 뿌리줄기, 투리온, 파편을 통해 광범위한 무성 번식을 하도록 진화해 왔다.

광합성

물에 잠긴 수생 식물은 육생 식물에 비해 이산화탄소로서의 접근이 제한된다.또, 조도가 [15]저하하는 일도 있습니다.물에 잠긴 잎과 광합성 줄기 주변의 확산 경계층(DBL)입니다.수생 식물은 잎의 두께, 모양 및 밀도에 따라 달라지는 DBL을 가지고 있으며, 이는 잎/물 경계를 넘어 가스 수송 속도를 크게 감소시키는 주요 요인이기 때문에 이산화탄소 [15]수송을 크게 저해한다.이러한 한계를 극복하기 위해, 많은 수생 식물들은 [15]탄소의 원천으로서 중탄산 이온을 대사하도록 진화해 왔다.

환경변수는 수생식물의 순간 광합성속도와 광합성효소 [16]색소에 영향을 미친다.물속에서는 깊이와 함께 빛의 강도가 급격히 감소한다.-숨은 또한 그들이 [16]사는 매체의 단위 부피당 어둠 속에서 더 높다.

형태학

완전히 물에 잠긴 수생 식물은 일반적으로 가스가 차 있는 열상 또는 강직성 아렌치마 [17]세포에서 부력을 사용하여 물 속에서 위치를 유지할 수 있기 때문에 딱딱하거나 목질 조직이 거의 필요하지 않다.이러한 식물은 물에서 제거될 때 일반적으로 축 늘어지고 [18]빠르게 부풀어 오른다.

그러나 하천에 사는 사람들은 빠르게 흐르는 물에 의해 피해를 입지 않기 위해 충분한 구조적인 목질이 필요하며, 그들은 또한 강의 흐름에 의해 뿌리째 뽑히지 않기 위해 강한 부착 메커니즘이 필요하다.

물에 완전히 잠긴 많은 식물들은 아마도 강의 항력을 줄이고 광물과 가스의 [17]교환을 위해 훨씬 더 많은 표면적을 제공하기 위해 미세하게 분해된 잎을 가지고 있다.Ranunculus quatilis와 같은 몇몇 종의 식물들은 완전히 물에 잠긴 잎과 전체 잎이 수면에 있는 두 개의 다른 잎 형태를 가지고 있습니다.

일부 정수식물은 계절에 따라 물기둥의 위치를 바꿀 수 있다.한 가지 주목할 만한 예는 수역의 바닥에서 뿌리 없는 로제트로 쉬었다가 늦봄에 서서히 수면으로 떠오르면서 꽃차례가 공중으로 떠오를 수 있는 수병이다.물기둥을 타고 올라가는 동안 뿌리줄기를 통해 뿌리와 식물성 딸식물을 생산한다.개화가 완료되면 식물은 물기둥을 통해 내려가고 뿌리는 위축된다.

물에 뜨는 수생 혈관 배지에서 잎은 대기 중의 [19]이산화탄소를 이용하기 위해 윗면에만 기공을 가지도록 진화했다.기체 교환은 주로 기공의 위치에 따라 잎의 윗면을 통해 이루어지며 기공은 영구 개방 상태에 있다.수생 환경 때문에 식물은 기공을 통해 수분을 잃을 위험이 없기 때문에 [19]탈수 위험에 직면하지 않는다.탄소 고정의 경우, 일부 수생 혈관조장은 육생 [15]식물에는 존재하지 않는 특성인 중탄산염으로부터 이산화탄소를 흡수할2 수 있다.HCO를 사용하는
3 혈관조영제는 탄소 수준이 [15]낮은 기본 환경에서도 CO 수준을 만족스럽게 유지할2 수 있습니다.

부력

수생식물은 환경 때문에 무게를 [20]상쇄하는 부력을 경험한다.이러한 이유로, 그들의 세포 덮개는 육지 식물이 [20]경험하는 압력의 부족으로 인해 훨씬 더 유연하고 부드럽다.녹조는 또한 수생 환경 때문에 세포벽이 매우 얇은 것으로 알려져 있으며, 연구 결과 녹조는 육생 [21]및 수생 식물과 가장 가까운 조상인 것으로 나타났다.육생식물은 혹독한 날씨에 견딜 수 있는 단단한 세포벽을 가지고 있을 뿐만 아니라 식물이 중력에 저항하기 때문에 직립 상태를 유지할 수 있다.포토트로피즘, 하이드로트로피즘과 함께 중력증은 수생 [22][23]서식지에서 육생 서식지로의 이행 과정에서 진화한 것으로 생각되는 특성이다.육생 식물은 더 이상 물에 무제한으로 접근할 수 없었고 새로운 환경에서 영양분을 찾고 정적구와 같은 새로운 감각 기능을 가진 세포를 발달시키기 위해 진화해야 했다.

수생환경의 육상식물

육생식물은 홍수로 인해 물에 잠길 경우 생리적인 변화를 겪을 수 있다.물에 잠겼을 때, 새로운 잎의 성장은 물 위에서 자란 식물의 잎보다 잎이 얇고 세포벽이 얇은 것으로 밝혀졌으며, 또한 [24]육지 환경에서 자란 부분의 산소 농도가 더 높은 것으로 밝혀졌다.이는 식물이 물에 잠기면 새로운 수중 환경에 [24]더 잘 맞는 형태 변화를 경험하기 때문에 표현형 가소성의 한 형태로 여겨진다.그러나 일부 육생 식물은 단기간에 수생 서식지에 적응할 수 있지만, 특히 식물이 보통 육생 수분 매개자에 의존하는 경우에는 수중 번식이 불가능할 수 있다.

대식물의 분류

성장 형태에 따라 대식물은 다음과 같이 특징지을 수 있다.

  • 신생의
  • 침수
    • 루트: 기판에 루트
    • 미뿌리: 물기둥에 자유롭게 떠 있음
    • 부착: 기판에 부착되지만 뿌리에 부착되지 않음
  • 플로팅 리프
  • 자유[25] 부동

신생의

발아식물은 물속에서 자라지만 표면에 구멍을 뚫어 부분적으로 공기에 노출되는 식물이다.총체적으로, 그러한 식물은 발아 식물이다.

이 습관은 잎들이 물에 잠긴 식물과의 경쟁에서 더 효율적으로 광합성을 할 수 있기 때문에 발달했을 수도 있지만, 종종 주요 공중 특징은 꽃과 그와 관련된 생식 과정이다.이 새로운 습관은 바람이나 날아다니는 [26]곤충에 의한 수분작용을 허용한다.

발아식물은 갈대, 파피루스, 티파스, 개화초, 야생미 등 여러 종류가 있다.퍼플 루즈스트라이프와 같은 몇몇 종들은 신생 식물로서 물에서 자랄 수 있지만, 그들은 펜스나 축축한 [27]땅에서 번식할 수 있다.

침수

물에 잠긴 대식물은 뿌리가 기질에 부착되거나(예: Mriiophyllum spicatum) 뿌리 시스템이 없는 물 속에서 완전히 자란다(예: Ceratophylum demersum).헬로피식물은 습지에서 자라는 식물로 부분적으로 물에 잠기면서 [28]수면 아래의 싹에서 자라난다.유역이나 강가에 있는 키가 큰 식생 지대는 헬로피식물을 포함할 수 있다.예를 들면, 에퀴세툼 플루비탈리스, 글리세티마, 히푸리스, 궁수자리, 카렉스, Schoenoplexus, Sparganium, 아코러스, 황기(Iris pseudacorus), 티파, 프라그미테스 오스트랄리스 [28]등이 있다.

플로팅 리프

부유 잎 대식물은 수역의 기질이나 바닥에 부착되어 있고 수면 위에 떠 있는 잎을 가진 뿌리 시스템을 가지고 있다.일반적인 떠다니는 잎 대식물은 수련과, 연못풀과입니다.[29]

자유 부동

자유 부유성 대식물은 기질, 침전물 또는 수역의 바닥에 뿌리가 부착되지 않은 채 수면에 매달려 있는 것을 볼 수 있다.그것들은 공기로 쉽게 날리고 모기의 번식지를 제공한다.예를 들면, 흔히 물양상추, 물양배추 또는 [29]나일양배추라고 불리는 피스티아가 포함된다.

형태학적 분류

수생식물의 가능한 많은 분류는 형태학에 [6]기초한다.1개의 예에는 다음과 [30]같은 6개의 그룹이 있습니다.

  • 양지동물: 물에 잠기거나 육지에서 살도록 적응된 식물
  • 엘로데이드: 전체 라이프 사이클을 물에 잠기거나 꽃만 수면 위에 있는 줄기 식물
  • Isoetids: 라이프 사이클 전체를 물에 잠기는 로제트 식물
  • 헬로피 식물: 바닥에 뿌리를 두고 있지만 수면 위에 잎이 있는 식물
  • 침엽류: 바닥에 뿌리를 두고 있지만 수면에 떠 있는 잎을 가진 식물
  • Neuston : 물에 자유롭게 떠다니는 관상식물
많은 간지는 물속이나 육지에서 자란다.
완전히 물에 잠기는 자유 부유 식물인 Ceratophyllum submersum
에리오카울론 아쿠아티즘(Eriocaulon aquiticalum)은 물속에서 자란다.
수면에 자유롭게 떠다니는 식물인 네우스톤의 예인 피스티아 성층동물
리시치톤 아메리카누스는 바닥에서 잎과 꽃으로 물 위에 자란다.
수련은 수면에 떠 있는 잎과 함께 바닥에 뿌리를 내리고 자란다.

수계에서의 대식물의 기능

대식물은 수생 생태계에서 많은 생태계 기능을 수행하며 인간 사회에 서비스를 제공한다.대식물이 수행하는 중요한 기능 중 하나는 물에서 용해된 영양소([3]N과 P)를 섭취하는 것이다.대식물은 오염된 물에서 [31]여분의 N과 P를 제거하기 위해 전 세계에 건설된 습지에서 널리 사용된다.직접적인 영양소 섭취 외에도, 대식세포는 간접적으로 영양 순환에 영향을 미치며,[32] 특히 대식세포의 뿌리와 싹에 서식하는 탈질균 기능군에 영향을 미치는 N 순환에 영향을 미친다.대식물은 현재의 속도를 [33]줄임으로써 부유 고체의 침전을 촉진하고, 토양 [34]표면을 안정화시킴으로써 침식을 방지한다.대식물은 또한 구조화되지 않은 물기둥에서 공간적 이질성을 제공한다.대식물이 제공하는 서식지의 복잡성은 물고기와 무척추동물 [35]모두의 다양성과 밀도를 증가시키는 경향이 있다.

추가적인 현장 고유의 대식물의 가치는 야생동물 서식지를 제공하고 폐수의 처리 시스템을 미적으로 [36]만족스럽게 만든다.

인간의 용도와 중요성

식용 작물

식용 물고기와 수생식물의 세계 양식 생산, 1990-2016

몇몇 수생 식물은 인간에 의해 식량원으로 이용된다.예를 들면 야생 쌀(지자니아), 물 칼트롭(Trapa natans), 중국 밤(Eleocharis Dulcis), 인도 연꽃(Nelumbo nucifera), 물 시금치(Ipomoea aquatium), 물냉이(Rorcress) 등이 있습니다.

바이오 어세스먼트

대식동물 군집의 감소는 수질 문제와 수역의 생태적 지위의 변화를 나타낼 수 있다.이러한 문제는 과도한 탁도, 제초제 또는 염분의 결과일 수 있습니다.반대로, 지나치게 높은 영양소 수준은 대식물의 과잉을 야기할 수 있으며, 이는 다시 호수 처리를 [1]방해할 수 있다.대식세포 수준은 표본 추출이 쉽고 실험실 분석이 필요하지 않으며 단순 풍부성 [1]메트릭을 계산하는 데 쉽게 사용된다.

치료제의 잠재적 공급원

식물화학 및 약리학적 연구는 센텔라 아시아티카, 넬럼보 누시페라, 나스투르튬 오피시날레, 이포모에아 아쿠아, 루드비히아 아드센덴스와 같은 담수 대식물이 항암 및 항산화 천연물의 [37]유망한 공급원임을 시사한다.

루드비히아드센덴스의 줄기와 뿌리, 모노코리아하스타타의 열매, 잎, 줄기의 온수 추출물에서도 리폭시게나아제 억제 활성이 확인되었다.루드비히아드센덴스 잎에서 제조된 온수 추출물은 [38]아카르보스보다 강력한 알파글루코시다아제 억제 활성을 나타낸다.

폐수 처리

대식물은 폐수 처리의 일부 형태에서 필수적인 역할을 하는데, 가장 일반적으로 건설된 습지를 사용하는 소규모 하수 처리나 대규모 계획을 [36]위한 석호 연마에서 가장 많이 발생한다.

침습성 수생식물

비토종 수생식물의 도입은 전 세계에 걸쳐 그러한 식물들이 침습적으로 변하고 그들이 [39]도입된 환경을 자주 지배하는 수많은 사례들을 낳았다.이러한 종에는 미국 남부, 많은 아시아 국가 및 호주를 포함한 많은 열대 및 아열대 지역에서 침습하는 히아신스가 포함된다.뉴질랜드 돌벼룩은 온대 기후에서 매우 침습적인 식물로, 주변 식물에서 많은 연못의 몸 전체를 감싸고 있으며 다른 식물과[40] 야생동물을 거의 완전히 배제하고 있다.

다른 주목할 만한 침입 식물 종으로는 떠다니는 [41]송이버섯, 곱슬잎 [40]연못풀, 양치류 양치식물인[40] 물양치류, [42]앵무새 깃털 등이 있다.이 침입 식물들 중 많은 것들이 물병자리용 산소 공급 식물이나 정원 연못용 장식용 식물로 팔려나갔다가 환경에 [40]버려졌습니다.

2012년, 유럽 46개국의 외계 수생 식물에 대한 포괄적인 개요에서 96종의 외계 수생 종을 발견했다.그 외계인들은 주로 북미, 아시아, 그리고 남아메리카가 원산지였다.유럽에서 가장 널리 퍼진 외래 식물은 Elodea canadensis (유럽 41개국에서 발견됨)로 25개국에서 Azolla filiculoides, 22개국에서 Vallisneria Spiralis 순이었다.[39]

가장 많은 외래 수생식물이 기록된 국가는 프랑스와 이탈리아로 30종이 뒤를 이어 독일이 27종, 벨기에와 헝가리가 26종이었다.[39]

유럽 지중해식물보호기구는 외래식물의 거래를 제한하거나 금지하는 것을 옹호하는 권고안을 유럽 국가들에 발표했다.[43]

「 」를 참조해 주세요.

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