Введение
Альпийские растения – это растения, которые растут в альпийском климате, который встречается на больших высотах и выше границы леса. В этих альпийских тундрах произрастает множество различных видов и таксонов растений, формирующих растительное сообщество. К ним относятся многолетние травы, осоки, травянистые растения, подушковидные растения, мхи и лишайники. Альпийские растения приспособлены к суровым условиям альпийской среды, включая низкие температуры, сухость, ультрафиолетовое излучение, ветер, засуху, бедную питательными веществами почву и короткий период вегетации. Некоторые альпийские растения обладают лекарственными свойствами.
Alpine plants are plants that grow in an alpine climate, which occurs at high elevation and above the tree line. There are many different plant species and taxa that grow as a plant community in these alpine tundra. These include perennial grasses, sedges, forbs, cushion plants, mosses, and lichens. Alpine plants are adapted to the harsh conditions of the alpine environment, which include low temperatures, dryness, ultraviolet radiation, wind, drought, poor nutritional soil, and a short growing season. Some alpine plants serve as medicinal plants.
Экология
Альпийские растения встречаются в тундре — типе естественной области или биома, не содержащем деревьев. Альпийская тундра распространена в горах по всему миру. Она переходит в субальпийские леса ниже границы леса; угнетённые леса, встречающиеся в экотоне лесной тундры, известны как круммгольц. С увеличением высоты тундра заканчивается на линии снега, где снег и лёд сохраняются в течение всего лета, что также называется нивальной зоной. Альпийские растения не ограничиваются только высокогорьем. Однако высокогорные районы имеют иную экологию, чем области, расположенные на высоких широтах. Одно из главных различий заключается в том, что нижнюю границу тропической альпийской зоны сложно определить из-за сочетания антропогенного воздействия, засушливого климата и естественного отсутствия линии деревьев. Другое существенное различие между тропической и арктической альпийской экологией – это температурные различия. В тропиках суточный цикл сменяемости лета и зимы, тогда как на высоких широтах холодно и днём, и ночью. В северных широтах основной проблемой является холод. Процессы морозного выветривания оказывают значительное влияние на почву и растительность арктических альпийских регионов. Тропические альпийские регионы также подвержены этим воздействиям, но они случаются реже. Поскольку северные альпийские области занимают огромную территорию, обобщить характеристики, определяющие их экологию, бывает сложно. Важным фактором альпийской экологии является ветер. Ветровая обрезка – обычное явление в северных альпийских регионах. Наряду с ветровой обрезкой, ветровая эрозия растительного покрова широко распространена на Аляске.
Рост
Многолетние травы – наиболее распространенный тип растений в альпийских условиях, большинство из которых обладают крупной, хорошо развитой корневой и/или корневищной системой. Аренария бриофилла – самое высокорастущее цветущее растение в мире, встречающееся на высоте до [укажите высоту]. Чтобы выжить, альпийские растения приспособлены к условиям высокогорья, включая холод, сухость, высокий уровень ультрафиолетового излучения и трудности с размножением. Эти условия связаны с топографическим уклоном, что в конечном итоге влияет на разнообразие и распространение растений. Это обусловлено тем, что более крутые склоны вызывают более быструю эрозию почвы, которая, в свою очередь, затрудняет рост растений, распространение и прорастание семян. Кроме того, уклон местности напрямую влияет на многие другие абиотические факторы, такие как температура, солнечное излучение, влажность и содержание питательных веществ в почве.
To survive, alpine plants are adapted to the conditions at high elevations, including cold, dryness, high levels of ultraviolet radiation, and difficulty of reproduction. These conditions are linked to topographical slope, ultimately affecting plant diversity and distribution. This is due to steeper slopes causing faster soil erosion which in turn impedes plant growth, seed distribution, and seed settlement. Furthermore, the slope of the topography directly affects many other abiotic factors including temperature, solar radiation, moisture content, and nutritional content in the soil.
Выживание при низких температурах
Большинство альпийских растений в какой-то момент жизни сталкиваются с экстремально низкими температурами. Существует несколько способов, которыми растение может пережить эти экстремальные условия. Растения могут избегать воздействия низких температур, используя различные формы сезонной фенологии, морфологии или изменяя предпочтения в форме роста. Один из способов – спрятать большую часть растения в почве, оставляя только цветы и листья над землей. Они также могут предотвратить замерзание своих открытых тканей, увеличивая концентрацию растворенных веществ в них, что известно как понижение температуры замерзания. Другой, схожий метод, который растения могут использовать для предотвращения замерзания, – это переохлаждение, которое препятствует кристаллизации льда в тканях растений. Эти методы достаточны только при умеренно низких температурах. В альпийской зоне температура часто бывает настолько низкой, что этих методов недостаточно. Когда растениям требуется более надежное решение, они могут развить морозостойкость. Растения также могут обезвоживать свои клетки, перемещая воду в межклеточные пространства. Это приводит к образованию льда вне клеток, где кристаллы льда не причиняют повреждений. Если все эти стратегии не предотвращают повреждение от мороза, альпийские растения часто способны восстанавливать или заменять поврежденные органы. Поскольку предотвратить повреждения часто бывает сложно, многие альпийские растения зависят от замены своих органов. Они облегчают это, располагая свои меристемы под землей, где температура обычно выше. В начале вегетационного периода у новых побегов низкая чистая скорость фотосинтеза и высокая скорость дыхания из-за быстрого роста. У высших растений высыхание тканей на больших высотах встречается редко. Если это происходит, то обычно с растениями, растущими на открытых участках, где усиливается ветровая нагрузка. Альпийские растения избегают потери воды благодаря глубокому укоренению и усиленному контролю над устьицами. Растения на низких высотах обычно достигают максимального раскрытия устьиц утром, в то время как альпийские растения достигают максимума в середине дня, когда температура наиболее высока. Альпийские суккуленты часто используют CAM-фотосинтез, чтобы избежать потери воды.
Избегание ультрафиолетового излучения
Поскольку ультрафиолетовое излучение, как правило, увеличивается с повышением высоты, часто предполагается, что оно является стрессовым фактором для альпийских растений. В прошлом предпринималось множество попыток изучить, как ультрафиолетовое излучение может влиять на формы альпийских растений. Однако не установлено, влияет ли ультрафиолетовое излучение на рост и развитие растений. Также неясно, способствует ли это излучение генетической дифференциации, приводящей к замедленному росту. Наиболее распространенными опылителями в альпийской зоне являются шмели и мухи. Из-за ограниченности опылителей в начале сезона растения, зацветающие рано, обычно демонстрируют низкую репродуктивную успешность.
Цветение в середине сезона
Примерно половина всех альпийских видов зацветает в середине сезона. Цветение в пик сезона сочетает в себе некоторые преимущества и риски как раннего, так и позднего цветения. Некоторые растения средней фазы цветения предварительно формируют соцветия, но не все. После укоренения каждый год происходит быстрый прирост новых побегов из возобновляющей почки, которая обычно расположена близко к поверхности почвы. Это создает повышенную необходимость в усилении охраны растений в этих районах, обеспечивая устойчивый сбор урожая и устойчивость экосистемы. К видам, собираемым в Непале, относятся Neopicrorhiza scrophulariiflora, Nardostachys grandiflora, Aconitum spicatum, Dioscorea deltoidea, Aconitum heterophyllum, Rheum australe и Bergenia.