Отдельными экологическими факторами являются свет, температура, влажность воздуха, осадки, ветер и др.
В отношении потребности к свету можно выделить три экологические группы растений: 1. световые растения, или гелиофиты – растения открытых пространств. Сюда относятся, например, ковыли, большинство культивируемых растений: сахарная свекла, картофель, 2. теневыносливые растения, или гемисциофиты . Они могут переносить большое затенение, например, ежа сборная 3. тенелюбивые растения – сциофиты не переносят полного освещения, например, кислица, седмичник.
Рост растений непосредственно связан с температурным фактором . Четко различаются термофильные (от греческого термо – теплота, филос – любовь) растения и их антиподы – холодовыносливые, или криофильные (от греческого криос – холод). А. Декандоль (1885) выделяет группы гекистотермных, микротермных имегатермных растений (от греческого гекистос – холод, микрос – малый, мегас – большой).
Растения по характерному для них водному режиму подразделяют на гидрофиты, гелофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.
Гидрофиты (от греческого гидор – вода, фитон – растение) – водные растения, свободно плавающие, или укореняющиеся на дне водоема и полностью погруженные в воду. Примерами плавающих гидрофитов служат элодея канадская, рдест плавающий, кувшинка белая, кубышка желтая. Для этих растений характерны сильное развитие воздухоносной ткани – аэренхимы, большое количество устьиц у плавающих листьев. Слабое развитие механических тканей, иногда разнолистность.
Гелофиты (от греческого гело – болото, фитон – растение) водно – наземные растения, растущие как в воде на мелководьях, так и по переувлажненным берегам рек, водоемов, могут обитать и на обильно увлажненной почве в удалении от водоемов. К гелофитам относят тростник обыкновенный, частуху, стрелолист, сусак.
Гигрофиты (от греческого гигрос – влажный, фитон – растение) – наземные растения, произрастающие в условиях повышенной влажности почвы и воздуха. Их ткани насыщены водой до 80% и выше, имеются водяные устьица. К гигрофитам относятся кислица обыкновенная, росянка круглолистная, подмаренник болотный, рис посевной. Для гигрофитов характерна слабая приспособленность к регуляции своей гидратуры. Поэтому сорванные растения из этой группы очень быстро вянут.
Мезофиты (от греческого мезос – средний, фитон – растение) - растения приспособленные к жизни в условиях среднего водоснабжения. Могут переносить непродолжительную и не очень сильную засухи. К этой группе принадлежит подавляющее большинство растений лесов и лугов.
Ксерофиты (от греческого ксерос – сухой, фитон – растение) – растения, приспособленные к жизни в условиях низкого водоснабжения. Они способны переносить почвенную и атмосферную засуху, так как имеют разнообразные приспособления для жизни в условиях жаркого климата при очень малом количестве осадков. Большинство ксерофитов имеют приспособления, ограничивающие транспирацию: безлистность, мелколистность, опушение, летний листопад.
Экологическое значение ветра в лесных экосистемах связано с переносом не только пыльцы и спор, но и мелких семян. Анемофильные (от греческого анемос- ветер, филео- люблю) растения продуцируют огромную массу мелкой сухой пыльцы. К анемофильным растениям принадлежат все голосеменные и около 10 процентов покрытосеменных. У анемохорных р астений (от греческого анемос- ветер, хорео -продвигаюсь) растений на семенах или плодах образуются всевозможные выросты: хохолки, крылатки, парашютики. Следующее приспособление-образование очень мелких и легчайших семян, например семена заразих, орхидных, а также приспособление «перекати-поле», например у кермеков.
Вопросы для самостоятельной подготовки
1.Ботаника и объекты ее изучения. Сходство и различия между растениями и животными. Понятие об экологии растений.
2.Клетка растений, ее органеллы, отличительные особенности растительной и животной клетки.
3.Клетка прокариот и эукариот, черты сходства и различия.
4.Покровные ткани растений: первичные и вторичные. Функции покровных тканей.
5.Механические ткани, их расположение в теле растений, функции механических тканей.
6.Проводящие ткани растений, их функции и строение.
7.Флоэма как сложная ткань. Функции флоэмы.
8.Запасающие ткани растений, их функции и расположение в теле растений.
9.Аэренхима, ее функции и расположение в теле растений.
10.Корень. Функции. Внешнее и внутреннее строение.
11.Виды корней. Типы корневых систем, влияние экологических факторов на их размеры и размещение. Видоизменение корней.
12.Побег. Строение и типы побегов. Ветвление и нарастание.
13.Почка. Строение и разнообразие почек.
14.Видоизменения побегов.
15.Стебель. Функции. Особенности внутреннего строения стеблей однодольных и двудольных травянистых растений.
16.Особенности строения стебля древесного растения.
17.Морфология листьев.
18.Внутреннее строение листьев. Функции листа. Фотосинтез.
19.Влияние экологических факторов на внешнее и внутреннее строение стебля и листьев.
20. Продолжительность жизни листьев. Листопад.
21. Цветок. Строение. Функции частей цветка.
22. Опыление.
23. Двойное оплодотворение. Формирование семени и плода.
24.Типы соцветий и их биологическое значение.
25. Плоды. Классификация плодов.
26.Строение семян. Типы семян. Условия, необходимые для прорастания семян.
27. Распространение плодов и семян.
28. Общие сведения о размножении растений.
29. Вегетативное размножение.
30. Понятие о росте растений.
31. Экологические факторы растений.
32. Экологические группы растений.
33.Жизненные формы растений.
34.Понятие о флоре и растительности. Ареалы растений. Флористические области.
35. Системы растений. Таксономические единицы. Характеристика низших и высших растений.
36. Бактерии и цианобактерии. Особенности строения. Значение.
37. Водоросли. Характеристика отделов водорослей. Значение.
38. Грибы. Характеристика классов. Значение.
39. Лишайники. Особенности строения. Значение.
40. Мохообразные. Характеристика отдела, его деление на классы.
41. Папоротникообразные. Характеристика плаунов, хвощей, папоротников.
43. Покрытосеменные. Характеристика отдела, его деление на классы.
44.Характеристика семейств лютиковых, розоцветных, бобовых.
45. Характеристика семейств зонтичных, крестоцветных, пасленовых, сложноцветных.
46.Характеристика семейств лилейных и злаковых.
47. Понятие растительных сообществ.
48. Закономерности распределения растительных сообществ по природным зонам на территории Российской Федерации. Растительность тундры.
49.Растительность лесной зоны Российской Федерации.
51. Растительность степной зоны Российской Федерации.
52. Растительность лугов и болот.
53. Растительность пустынь.
54. Значение растений в природе и жизни человека.Комнатные растения.
Дата публикования: 2014-11-03 ; Прочитано: 3505 | Нарушение авторского права страницы | Заказать написание работы
сайт - Студопедия.Орг - 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) ...Отключите adBlock!
очень нужно
Экологическая группа отражает отношение растений к какому-либо одному фактору. Экологическая группа объединяет виды, одинаково реагирующие на тот или иной фактор, нуждающиеся для их нормального развития в сходных интенсивностях данного фактора и имеющие близкие значения точек оптимума. Виды, входящие в одну и ту же экологическую группу, характеризуются не только сходными потребностями в каком-то экологическом факторе, но также и рядом сходных наследственно закрепленных анатомо-морфологических признаков, обусловленных данным фактором. Наиболее важными экологическими факторами, влияющими на структуру растений, являются влажность и свет, большое значение имеют также температурный режим, особенности почв, конкурентные отношения в сообществе и ряд других условий. К сходным условиям растения могут приспосабливаться по-разному, вырабатывая разную “стратегию” использования имеющихся и компенсации недостающих жизненных факторов. Поэтому в пределах многих экологических групп можно найти растения, резко отличающиеся друг от друга по внешнему облику - габитусу и по анатомической структуре органов. Они имеют разную жизненную форму. Жизненная форма, в отличие от экологической группы, отражает приспособленность растений не к одному, отдельно взятому экологическому фактору, а ко всему комплексу условий местообитания.
Таким образом, в одну экологическую группу входят виды разных жизненных форм, и, наоборот, одна жизненная форма бывает представлена видами из разных экологических групп.
Вода имеет исключительно важное значение для жизнедеятельности растительного организма. По отношению к влажности различают следующие основные группы растений.
1. Ксерофиты - растения, приспособившиеся к значительному постоянному или временному недостатку влаги в почве или в воздухе.
2. Мезофиты - растения, живущие в условиях достаточно умеренного увлажнения.
3. Гигрофиты - растения, обитающие при повышенной влажности атмосферы.
4. Гидрофиты - растения, приспособившиеся к водному образу жизни. В узком смысле гидрофитами называют только полупогруженные в воду растения, имеющие подводную и надводную части, или плавающие, т. е. живущие и в водной, и в воздушной среде. Полностью погруженные в воду растения называют гидатофитами .
Свет имеет в жизни растений очень большое значение. Прежде всего, он является необходимым условием фотосинтеза, в процессе которого растения связывают световую энергию и за счет этой энергии осуществляют синтез органических веществ из углекислого газа и воды. Свет оказывает также влияние на ряд других жизненных функций растений: прорастание семян, рост, развитие репродуктивных органов, транспирацию и др. Кроме того, с изменением условий освещения изменяются некоторые другие факторы, например температура воздуха и почвы, их влажность, и, таким образом, свет оказывает на растения не только прямое, но и косвенное воздействие.
Обычно выделяют три экологические группы растений: 1) гелиофиты – светолюбивые растения; 2) сциогелиофиты - теневыносливые растения; 3) сциофиты - тенелюбивые растения.
Гелиофиты, или светолюбивые растения, - это растения открытых (незатененных) местообитаний. Они встречаются во всех природных зонах Земли. Гелиофитами являются, например, многие виды растений верхних ярусов степей, лугов и лесов, наскальные мхи и лишайники, многие виды разреженной пустынной, тундровой и высокогорной растительности.
Сциогелиофитами называют теневыносливые растения, которые обладают высокой пластичностью по отношению к свету и могут нормально развиваться как при полном освещении, так и в условиях более или менее выраженного затенения. К теневыносливым растениям относятся большинство лесных растений, многие луговые травы и небольшое число степных, тундровых и некоторых других растений.
Сциофиты нормально растут и развиваются в условиях слабого освещения, отрицательно реагируя на прямой солнечный свет. Поэтому их по праву можно назвать тенелюбивыми растениями. К этой экологической группе относятся растения нижних ярусов густых тенистых лесов и густотравных лугов, погруженные в воду растения, немногочисленные обитатели пещер.
Своеобразным типом физиологической адаптации некоторых тенелюбов к недостатку света является утрата способности к фотосинтезу и переход к гетеротрофному питанию. Это растения – симбиотрофы (микотрофы ), получающие органические вещества с помощью грибов-симбионтов (подъельник (Hypopitys monotropa ) из семейства вертляницевых, ладьян (Corallorhiza ), гнездовка (Neottia ), надбородник (Epipogium ) из семейства орхидных). Побеги этих растений теряют зеленую окраску, листья редуцируются и превращаются в бесцветные чешуи. Корневая система приобретает своеобразную форму: под влиянием гриба рост корней в длину ограничивается, зато они разрастаются в толщину.
В условиях глубокого затенения нижних ярусов влажнотропических лесов выработались особые жизненные формы растений, выносящих в конечном счете основную массу побегов, вегетативных и цветоносных, в верхние ярусы, к свету. Это удается благодаря специфическим способам роста. Сюда относятся лианы и эпифиты .
Лианы выбираются на свет, используя как опору соседние растения, скалы и другие твердые предметы. Поэтому их еще называют лазящими растениями в широком смысле. Лианы могут быть древесными и травянистыми и наиболее характерны для влажнотропических лесов. В умеренной зоне их больше всего во влажных ольшаниках по берегам водоемов; это почти исключительно травы, такие как хмель (Humulus lupulus ), калистегия (Calystegia ), ясменник (Asperula ) и т.д. В лесах Кавказа встречается довольно много деревянистых лиан (сассапариль (Smilax ), обвойник (Periploca ), ежевики). На Дальнем Востоке они представлены лимонником китайским (Schisandra chinensis ), актинидией (Actinidia ), виноградом (Vitis ).
Интересную жизненную форму представляют также эфемеры и эфемероиды листопадных лесов, например кандык сибирский (Erythronium sibiricum ), прострел раскрытый (Pulsatilla patens ), горицвет весенний (Adonis vernalis ), ветреница лесная (Anemone sylvestris ), медуница мягчайшая (Pulmonaria dacica ). Все они являются светолюбивыми растениями и могут произрастать в нижних ярусах леса только благодаря тому, что сдвигают свой короткий вегетационный период на весну и начало лета, когда листва на деревьях еще не успевает распуститься, и освещенность у поверхности почвы оказывается высокой. Ко времени полного распускания листьев в кронах деревьев и появления затенения они успевают отцвести и образовать плоды.
Тепло является одним из необходимых условий существования растений, так как все физиологические процессы и биохимические реакции зависят от температуры. Выделяют четыре экологические группы растений: 1) мегатермы - жаростойкие растения; 2) мезотермы - теплолюбивые, но не жаростойкие растения; 3) микротермы - не требовательные к теплу растения, произрастающие в условиях умеренно холодного климата; 4) гекистотермы - особо холодостойкие растения. Последние две группы нередко объединяют в одну группу холодостойких растений.
Мегатермы имеют целый ряд анатомо-морфологических, биологических и физиологических приспособлений, которые позволяют им нормально отправлять свои жизненные функции при сравнительно высоких температурах. Особенно важное значение для жаростойких растений имеют физиологические адаптации, прежде всего способность протопласта без вреда переносить высокие температуры. Для некоторых растений характерна высокая интенсивность транспирации, ведущая к охлаждению тела и предохраняющая их от перегрева.
Жаростойкие растения характерны для сухих и жарких областей земного шара, также как и рассмотренные ранее ксерофиты. Кроме того, к мегатермам относятся наскальные мхи и лишайники освещенных местообитаний различных широт и виды бактерий, грибов и водорослей, обитающих в горячих источниках.
К типичным мезотермам относятся растения влажнотропического пояса, которые живут в условиях постоянно теплого, но не жаркого климата, в диапазоне температур 20-30°С. Как правило, эти растения не имеют никаких приспособлений к температурному режиму. К мезотермам умеренных широт относятся так называемые широколиственные древесные породы: бук (Fagus ), граб (Carpinus ), каштан (Castanea ) и др., а также многочисленные травы из нижних ярусов широколиственных лесов. Эти растения тяготеют в своем географическом распространении к океаническим окраинам материков с мягким влажным климатом.
Микротермы - умеренно холодостойкие растения - характерны для бореально-лесной области, к наиболее холодостойким растениям - гекистотермам - относятся тундровые и высокогорные растения.
Основную адаптивную роль у холодостойких растений играют физиологические механизмы защиты: прежде всего, понижение точки замерзания клеточного сока и так называемая “льдоустойчивость”, под которой понимают способность растений без вреда переносить образование льда в их тканях, а также переход многолетних растений в состояние зимнего покоя. Именно в состоянии зимнего покоя растения обладают наибольшей холодостойкостью.
Для наиболее холодостойких растений - гекистотермов большое адаптивное значение имеют такие морфологические особенности, как небольшие размеры и специфичные формы роста. Действительно, подавляющее большинство тундровых и высокогорных растений имеют малые (карликовые) размеры, например береза карликовая (Betula nana ), ива полярная (Salix polaris ) и др. Экологическое значение карликовости заключается в том, что растение располагается в более благоприятных условиях, летом лучше прогревается солнцем, а зимой защищается снежным покровом.
Почва является одной из важнейших сред жизни сухопутных растений. В природных условиях реакция почвы складывается под влиянием климата, почвообразующей породы, грунтовых вод и растительности. Разные виды растений неодинаково реагируют на реакцию почвы и, с данной точки зрения, разделяются на три экологические группы: 1) ацидофиты; 2) базифиты и 3) нейтрофиты.
К ацидофитам относят растения, предпочитающие кислые почвы. Ацидофитами являются растения сфагновых болот, например сфагновые мхи (Sphagnum ), багульник болотный (Ledum palustre ), кассандра, или болотный мирт (Chamaedaphneca lyculata ), подбел (Andromeda polifolia ), клюква (Oxycoccus ); некоторые лесные и луговые виды, например брусника (Vaccinium vitis - idaea ), черника (Vaccinium myrtillus ), хвощ лесной (Equisetum sylvaticum ). К базифитамотносят растения, предпочитающие почвы, богатые основаниями и потому имеющие щелочную реакцию. Базифиты произрастают на карбонатных и солонцовых почвах, а также на обнажениях карбонатных пород. Нейтрофиты предпочитают почвы с нейтральной реакцией. Однако многие нейтрофиты имеют широкие зоны оптимума - от слабокислой до слабощелочной реакции.
Под солевым режимом почв понимают состав и количественные соотношения химических веществ в почве, которые определяют содержание в ней элементов минерального питания. Растения реагируют на содержание, как отдельных элементов минерального питания, так и всей их совокупности, которая определяет уровень плодородия почвы (или ее “трофность”). Разные виды растений нуждаются для своего нормального развития в различных количествах минеральных элементов в почве. В соответствии с этим различают три экологические группы: 1) олиготрофы ; 2) мезотрофы ; 3) эвтрофы (мегатрофы ).
Олиготрофами называют растения, довольствующиеся очень малым содержанием элементов минерального питания. Типичными олиготрофами являются растения сфагновых болот: сфагновые мхи, багульник, подбел, клюква и др. Из древесных пород к олиготрофам относится сосна обыкновенная, а из луговых растений - белоус (Nardus stricta ).
Мезотрофы - это растения, умеренно требовательные к содержанию элементов минерального питания. Они произрастают на небогатых, но и не на очень бедных почвах. К мезотрофам относятся многие древесные породы – кедр сибирский (Pinus sibirica ), пихта сибирская (Abies sibirica ), береза повислая (Betula pendula ), осина (Populus tremula ), многие таежные травы – кисличка (Oxalis acetosella ), вороний глаз (Paris quadrifolia ), седмичник (Trientalis europaea ) и др.
Эвтрофы предъявляют высокие требования к содержанию элементов минерального питания, поэтому произрастают на высокоплодородных почвах. К эвтрофам относятся большинство степных и луговых растений, например ковыль перистый (Stipa pennata ), тонконог (Koeleria cristata ), пырей ползучий (Elytrigia repens ), а также некоторые растения низинных болот, например тростник обыкновенный (Phragmites australis ).
Некоторые растения приспособились к избыточно высокому содержанию элементов питания. Наиболее изученными являются следующие четыре группы.
1. Нитрофиты - растения, адаптированные к избыточному содержанию азота. Типичные нитрофиты произрастают на мусорных и навозных кучах и отвалах, на захламленных вырубках, заброшенных усадьбах и других местообитаниях, где идет усиленная нитрификация. Они поглощают нитраты в таких количествах, что их можно обнаружить даже в клеточном соке данных растений. К нитрофитам относятся крапива двудомная (Urtica dioica ), яснотка белая (Lamium album ), виды лопуха (Arctium ), малина (Rubus idaeus ), бузина (Sambucus ) и др.
2. Кальцефиты - растения, приспособленные к избыточному содержанию в почве кальция. Они произрастают на карбонатных (известковых) почвах, а также на обнажениях известняков и мела. К кальцефитам относятся многие лесные и степные растения, например венерин башмачок (Cypripedium calceolus ), ветреница лесная (Anemone sylvestris ), люцерна серповидная (Medicago falcata ) и т. д. Из древесных пород кальцефитами являются лиственница сибирская (Larix sibirica ), бук (Fagus sylvatica ), дуб пушистый (Quercus pubescens ) и некоторые другие. Особенно разнообразен состав кальцефитов на известковых и меловых обнажениях, которые образуют особую, так называемую “меловую” флору.
3. Токсикофиты объединяют виды, устойчивые к высоким концентрациям определенных тяжелых металлов (Zn, Pb, Cr, Ni, Co, Cu) и способные даже накапливать ионы этих металлов. Токсикофиты приурочены в своем распространении к почвам, формирующимся на породах, богатых элементами тяжелых металлов, а также к отвалам пустой породы промышленных разработок залежей данных металлов. Типичными токсикофитами-концентраторами, пригодными для индикации почв, содержащих много свинца, являются овсяница овечья (Festuca ovina ), полевица тонкая (Agrostis tenuis ); на цинковых почвах - фиалка (Viola calaminaria ), ярутка полевая (Thlaspi arvense ), некоторые виды смолевки (Silene ); на почвах, богатых селеном, - ряд видов астрагала (Astragalus ); на почвах, богатых медью, - оберна (Oberna behen ), качим (Gypsophila patrinii ), виды шпажника (Gladiolus) и т.д.
4. Галофиты - растения, устойчивые к высокому содержанию ионов легкорастворимых солей. Избыток солей увеличивает концентрацию почвенного раствора, в результате чего создаются трудности в поглощении растениями питательных веществ. Галофиты поглощают эти вещества благодаря повышенному осмотическому давлению клеточного сока. К жизни на засоленных почвах разные галофиты приспособились по-разному: одни из них выделяют избыток поглощенных из почвы солей или через особые железки на поверхности листьев и стеблей (кермек (Limonium gmelinii ), млечник (Glaux maritima )), или сбрасывая листья и веточки по мере накопления в них предельных концентраций солей (подорожник солончаковый (Plantago maritima ), гребенщик (Tamarix )). Другие галофиты являются суккулентами, что способствует снижению концентрации солей в клеточном соке (солерос (Salicornia europaea ), виды солянок (Salsola ). Главной особенностью галофитов является физиологическая устойчивость протопласта их клеток к ионам солей.
Из физических свойств почвы основное экологическое значение имеют воздушный, водный и температурный режимы, механический состав и структура почвы, ее пористость, твердость и пластичность. Воздушный, водный и температурный режимы почвы определяются климатическими факторами. Остальные физические свойства почвы оказывают на растения, в основном, косвенное влияние. И только на песчаных и очень твердых (каменистых) субстратах растения находятся под прямым воздействием некоторых их физических свойств. В результате формируются две экологические группы - псаммофиты и петрофиты (литофиты ).
В группу псаммофитов объединяют растения, приспособленные к жизни на подвижных песках, которые лишь условно можно назвать почвами. Большинство древесных и кустарниковых псаммофитов, например песчаный саксаул (Haloxylon persicum ) и солянка Рихтера (Salsola richteri ), образуют мощные придаточные корни на стволах, погребенных песком. У некоторых деревянистых псаммофитов, например у песчаной акации (Ammodendron conollyi ), на оголенных корнях образуются придаточные почки, а затем и новые побеги, которые позволяют продлить жизнь растения при выдувании песка из-под его корневой системы.
К петрофитам (литофитам) относят растения, обитающие на каменистых субстратах - скальных обнажениях, каменистых и щебнистых осыпях, валунных и галечниковых отложениях по берегам горных рек. Все петрофиты являются так называемыми “пионерными” растениями, которые первыми заселяют и осваивают местообитания с каменистыми субстратами.
Биотические факторы. Большое значение в жизни растений имеют биотические факторы, под которыми подразумевают влияние животных, других растений, микроорганизмов. Это влияние может быть прямым, когда организмы, непосредственно соприкасаясь с растением, оказывают на него положительное или отрицательное воздействие (например, поедание травы животными), либо косвенным, когда организмы влияют на растение опосредованно, изменяя среду егообитания.
Здесь можно выделить несколько типов взаимоотношений.
1. При мутуализме растения в результате совместного существования получают взаимную пользу. Примером таких взаимоотношений могут служить микориза, симбиоз клубеньковых бактерий-азотфиксаторов с корнями бобовых.
2. Комменсализм - это такая форма взаимоотношений, когда совместное существование для одного растения выгодно, а для другого безразлично. Так, одно растение может использовать другое в качестве субстрата (эпифиты).
4. Конкуренция - проявляется у растений в борьбе за условия существования: влагу, питательные вещества, свет и т. п. Различают внутривидовую конкуренцию (между особями одного и того же вида) и межвидовую (между особями разных видов).
Антропические (антропогенные) факторы. Человек с давних времен оказывает влияние на растения, особенно заметно оно проявляется в наше время. Это влияниеможет быть прямым и косвенным.
Прямое воздействие - это вырубка леса, сенокошение, сбор плодов и цветов, вытаптывание и т. п. В большинстве случаев такая деятельность отрицательно сказывается на растениях и растительных сообществах. Численность некоторых видов резко сокращается, некоторые могут полностью исчезнуть. Происходит существенная перестройка растительных сообществ или даже смена одного сообщества другим.
Не меньшее значение имеет косвенное воздействие человека на растительный покров. Оно проявляется в изменении условий существования растений. Так появляются рудеральные , или мусорные, местообитания, промышленные отвалы. Отрицательное влияние на жизнь растений оказывает загрязнение атмосферы, почв, вод индустриальными отходами. Оно приводит к исчезновению на определенной территории некоторых видов растений и растительных сообществ в целом. Естественный растительный покров изменяется и в результате увеличения площадей под агрофитоценозы.
Экологические факторы влияют на растение не изолированно друг от друга, а во всей их совокупности. Приспособленность растений ко всему комплексу условий местообитания отражает жизненная форма. Под жизненной формой понимают группу видов, сходных по внешнему облику (габитусу), который обусловливается сходством основных морфологических и биологических признаков, имеющих приспособительное значение.
Жизненные формы растений.
Жизненная форма растений является результатом приспособления к определенной среде обитания и вырабатывается в процессе длительной эволюции. Существуют разные классификации жизненных форм растений. В основу биоморфологических классификаций можно, в зависимости от цели, положить разные признаки. Одна из наиболее распространенных и универсальных классификаций жизненных форм растений была предложена датским ботаником К. Раункиером (рис. 148).
Фанерофиты объединяют группу растений, у которых почки возобновления располагаются высоко над землей, - это деревья, кустарники, лианы и эпифиты. Фанерофиты меньше всего приспособлены к переживанию неблагоприятных условий. Их почки возобновления в условиях умеренно холодного климата защищены лишь почечными чешуями, а у некоторых фанерофитов тропических областей отсутствуют и почечные чешуи.
К хамефитам относятся невысокие кустарники, кустарнички, полукустарники, полукустарнички и некоторые травы, у которых почки возобновления располагаются невысоко над почвой или у ее поверхности и защищены не только почечными чешуями, но и снегом. Максимальная высота положения почек у хамефитов зависит от глубины снежного покрова.
А – положение почек возобновления; Б – сохраняющиеся многолетние части побеговой системы (выделены черным); 1 – гемикриптофиты; 2 – криптофиты; 3 – терофиты; 4 - фанерофиты; 5 – хамефиты
Рисунок 148 – Схема жизненных форм по К. Раункиеру
Гемикриптофиты - это многолетние травы, у которых надземные органы на неблагоприятный период отмирают целиком, а почки возобновления находятся на уровне почвы или погружены очень неглубоко в подстилку, образуемую мертвым растительным опадом, они защищены почечными чешуями, лесной подстилкой, собственными отмершими надземными органами и снегом.
Криптофиты - это многолетние травянистые растения с отмирающими надземными частями, у которых почки возобновления располагаются либо на некоторой глубине в почве на подземных органах (корневищах, луковицах, клубнях) (геофиты ), либо в воде (гидрофиты ) и поэтому получают дополнительную защиту.
К терофитам относятся однолетние растения, у которых к концу вегетационного периода отмирают как надземные, так и подземные органы, а неблагоприятный сезон года они переживают в виде покоящихся семян.
Основная литература:
1 Еленевский А.Г., Соловьев М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника: систематика высших, или наземных, растений. 2 изд. - М.: Academіa, 2001. - 429 с.
2 Нестерова С.Г. Лабораторный практикум по систематике растений. - Алматы: Қазақ ун-ті, 2011. - 220 с.
3 Родман А.С. Ботаника. – М.: Колос, 2001. - 328 с.
Дополнительная литература:
1 Абдрахманов О.А. Систематика низших растений. – Караганда: Изд-во КарГУ, 2009. - 188 с.
2 Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология. Т. 2: Ботаника. - М.: Оникс 21 век, 2002. - 543 с.
3 Ишмуратова М.Ю. Систематика и интродукция растений (курс лекций). - Караганда: РИО Болашак-Баспа, 2015. - 100 с.
4 Тусупбекова Г.Т. Основы естествознания. Ч. 1. Ботаника. – Астана: Фолиант, 2013. – 321 с.
Контрольные вопросы :
1 Дайте определение экологии растений.
2 Какие жизненные формы растений произрастают в Казахстане?
3 Какой признак положен в основу классификации жизненных форм по К. Раункиеру?
4 Какие существуют группы растений по отношению к воде?
5 Какие существуют группы растений по отношению к условиям освещения?
6 Какие существуют группы растений по отношению к почвенным условиям?
7 Лекция 29. Основы фитоценологии
План лекции:
1 Понятие о фитоценологии, или географии растений.
2 Понятие о флоре. Географические элементы флоры.
3 Фитоценозы. Типы взаимоотношений в фитоценозах.
I. Абиотические факторы.
Вода – один из важнейших экологических факторов. Приспособление к этому фактору у растений хорошо выражено внешне.
Вода играет огромную роль в жизни растений (в клетках растений более 90% воды):
1) вакуоли;
2) все физиологические процессы протекают в водных растворах;
3) необходимое вещество для фотосинтеза;
4) для транспирации (для охлаждения и передвижения воды).
Всякие колебания содержания воды в растении резко сказываются на его жизнедеятельности.
Поэтому строение растений, особенно в засушливых местообитаниях направлено на экономию воды , а там, где её много и экономить не надо - у растений другие особенности внешнего вида.
Выделяют:
1) гидрофиты – целиком водные растения (высшие) (кувшинка, кубышка и др.). Иногда среди гидрофитов выделяют группу полностью погружённых в толщу воды растений – гидатофитов (элодея, рдесты и др.).
Угидрофитов обычно верхние части растений (цветки) находятся над водой.
Водная среда отличается от воздушной:
а) более плотная;
б) меньше света;
в) меньше кислорода и т.д..
1. У гидрофитов слабо развиты механические ткани , а иногда и совсем отсутствуют. Аналогичная картина с водопроводящими тканями, так как воду можно поглощать из окружающей среды всей поверхностью тела (но ситовидные трубки развиты нормально). Стал маленьким центральный цилиндр, а кора занимает большой объём , как в корне, так и в стебле.
2. Растение создаёт внутренние запасы кислорода в полостях первичной коры (крупные межклетники ). Аэренхима также помогает растениям держаться во взвешенном состоянии.
3. Листья не имеют широких листовых пластинок . Тонкие и длинные, полупрозрачные – приспособление к недостатку света и кислорода.
4. Сильно подавлено семенное размножение , т.к. семена плохо прорастают в воде из-за недостатка кислорода, но хорошо развито вегетативное размножение .
5. Устьица редуцированы .
2) гелофиты (земноводные растения).
Обитают в прибрежной зоне или иногда на берегу, часто заливаемому водой. Большая часть органов у них находится над водой, под водой – нижняя часть растения и подземные органы. Очень близки к гидрофитам. Имеют с ними и сходство (например, система межклетников), и различия:
а) гетерофиллия;
б) более хорошо выражено семенное размножение, хотя все же вегетативное преобладает .
3. гигрофиты - сухопутные растения, но обитающие в сильно увлажнённых местах.
Это растения сырых лугов, болот, сырых лесов. У них сочетаются черты водных и типично сухопутных растений.
Главная их особенность - отсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды и неспособность переносить её недостаток (сразу вянут).
Характерно : а) листья тонкие, нежные, обычно довольно крупные;
б) устьиц мало, они практически всегда открыты, часто бывают
гидатоды;
в) нет толстой кутикулы, характерно рыхлое сложение тканей
листа с крупными межклетниками, слабая дифференцировка
мезофилла;
г) слабо развиты проводящие и механические ткани (но лучше чем
у предыдущих групп);
д) тонкие, слабо развитые и неглубокие кони;
е) вегетативное размножение преобладает над семенным, но и
семенное размножение развито неплохо.
4. Мезофиты – растения умеренно увлажнённых местообитаний.
Это типичные растения лесов, лугов, полей, большинство культурных растений.
У них высокая семенная продуктивность и типичное внутреннее, анатомическое строение.
Среди мезофитов следует выделить особую группу эфемеров и эфемероидов , которые имеют очень короткий жизненный цикл - приспособление для избегания неблагоприятных условий или сезонов года.
В степях и пустынях эти растения избегают жаркого и холодного неблагоприятного периода, в широколиственных лесах – летнего недостатка освещенности.
Эфемеры – это короткоцикловые однолетники. Переносят неблагоприятные сезоны в виде семян (крупка, веснянка, арабидопсис, мортук, рогоглавник).
Эфемероиды – короткоцикловые многолетники. Переносят неблагоприятные сезоны в виде семян, клубней, луковиц, корневищ (тюльпаны, ветренички, хохлатки, гусиные луки, чистяк).
5. Ксерофиты – это засухоустойчивые растения, живущие в условиях недостаточного, малого увлажнения. Растения степей, полупустынь и пустынь.
Имеют приспособления для перенесения недостатка увлажнения:
а) сильно развиты корневые системы, всасывают воду либо с большой глубины, либо собирают её с большой окружающей площади.
б) для экономии воды:
Толстостенная эпидерма;
Мощная кутикула;
Мертвые, заполненные воздухом трихомы (серебристо-белый цвет многих опушенных ксерофитов);
Погруженные устьица (в углублениях эпидермы), устьиц очень много, больше чем у мезофитов, ксерофиты активно транспирируют воду для охлаждения поверхности и быстрого передвижения воды. Но устьица открыты недолго: ночью, вечером или утром, днем – закрыты.
Выделяют две основные группы ксерофитов:
1. Склерофиты. 2. Суккуленты.
Склерофиты – жестколистные ксерофиты, с развитыми механическими тканями.
Имеют узкие, щетиновидные листья, которые у ряда видов в жару сворачиваются в трубку (злаки: ковыль, типчак). У некоторых литья сильно редуцированы до чешуй (эфедра) или колючек (верблюжья колючка, ряд астрагалов) или их вообще нет (дрок испанский). Функцию фотосинтеза при этом выполняют стебли.
Сильно развиты механические ткани, листья жесткие, вечнозеленые, хорошо выдерживают большие потери воды в засуху (иглицы).
Часто опушены мертвыми волосками.
Много устьиц, активно транспирируют.
Корневая система глубокая.
Суккуленты – сочные ксерофиты, с развитой водозапасающей паренхимой.
1) Листовые суккуленты – водозапасающая ткань развита в листьях (агава, алоэ, толстянки, гастерия, гаворция, эониум).
2) Стеблевые суккуленты – водозапасающая ткань развита в стеблях (кактусы, пустынные молочаи, стапелии).
Имеют мясистые стебли или листья, в которых содержится запас воды. Корневые системы поверхностные, диффузного типа и собирают влагу с большой поверхностной площади, поэтому большинство суккулентов не образуют заросли. а растут на расстоянии друг от друга.
Устьиц мало. У кактусов и ряда других суккулентов листья редуцированы
Засухоустойчивость обусловлена генетически определенной приспособленностью растений к условиям места обитания, а также адаптацией к недостатку воды. Засухоустойчивость выражается в способности растений переносить значительное обезвоживание за счет развития высокого водного потенциала тканей при функциональной сохранности клеточных структур, а также за счет адаптивных морфологических особенностей стебля, листьев, генеративных органов, повышающих их выносливость, толерантность к действию длительной засухи.
По отношению к воде выделяют три экологические группы растений. Ксерофиты - растения засушливых местообитаний, способные в процессе онтогенеза хорошо приспосабливаться к атмосферной и почвенной засухе. Гигрофиты - растения водные и увлажненных местообитаний, неустойчивые к засухе. Даже незначительное снижение воды в почве вызывает быстрое завя-дание гигрофитов. Для гигрофитов характерны низкое осмотическое давление клеточного сока, большая листовая пластинка, длинный стебель, недостаточно развитая корневая система, большие размеры клеток с тонкостенными оболочками, большие устьица при незначительном количестве их на единицу поверхности листа, слабое развитие механических тканей. Мезофиты - растения, обитающие в среде со средним уровнем обеспеченности водой. К этой группе принадлежит большинство сельскохозяйственных растений умеренного климата.
Для мезофитов и ксерофитов в условиях дефицита воды характерны три основных способа защиты: предотвращение излишней потери воды клетками (избегание высыхания); перенесение высыхания; избегание периода засухи. Остановимся на физиологической характеристике разных типов ксерофитов. Единственным общим для всех ксерофитов признаком являются незначительные размеры испаряющей поверхности.
Первый тип ксерофитов - суккуленты - растения, запасающие влагу (ложные ксерофиты). К ним относятся кактусы, алоэ, очиток, молодило, молочай и др. Кактусы - растения пустынь, районов, где бездождливые периоды сменяются периодами дождей. Кактусы имеют мясистые сочные стебли с большим запасом воды. Осмотический потенциал у них невысок. Листья утратили свою ассимиляционную функцию и редуцированы в колючки. Развитая неглубокая корневая система располагается в верхних слоях почвы и в период дождей интенсивно поглощает воду, которую кактусы расходуют медленно, так как эпидермис этих растений покрыт толстым слоем кутикулы, а число устьиц очень мало. Концентрация сока в клетках низкая. Фотосинтез идет чрезвычайно медленно. У суккулентов, для которых характерен САМ-тип фотосинтеза, устьица открыты только в ночное время. В период засухи тонкие боковые корни кактусов отмирают и остается только центральный корень. Эти растения характеризуются очень медленным ростом.
У алоэ, агавы, молодило и некоторых других растений вместилищами запасов воды служат мясистые листья, покрытые мощным кутикулярным слоем с немногочисленными углубленными устьицами. В листьях содержится много воды, осмотический потенциал невысок. Корневая система развита слабо. Эти растения также отличаются очень экономным расходованием воды, растут на песках, скалах и даже на каменных заборах и крышах, где тонкий слой почвы обычно пересыхает. Все суккуленты выносят перегрев и малоустойчивы к обезвоживанию. Во время засухи они выживают, так как содержат большое количество воды в тканях и медленно ее расходуют.
Второй тип ксерофитов - тонколистные ксерофиты - растения, имеющие развитые приспособления к добыванию воды. Тонколистные высокотранспирирующие ксерофиты имеют тонкие нежные листья с большим количеством устьиц и сетью жилок. Корневая система уходит в глубь почвы (у верблюжьей колючки до 15-20 м), хорошо разветвленная. Концентрация клеточного сока очень высокая, осмотический потенциал довольно большой, следовательно, клетки корня способны поглощать труднодоступную воду. Для этих ксерофитов характерна интенсивная транспирация, особенно на солнце, благодаря хорошо развитой проводящей системе.
Растения используют для сбора воды очень большие объемы почвы. В жаркие сухие дни они держат устьица открытыми, энергично осуществляют фотосинтез. Но в самый сухой период года растения сбрасывают часть листьев и веток. Листья некоторых тонколистных ксерофитов покрыты волосками, защищающими листья, пигментный комплекс от перегрева. К этой группе ксерофитов относятся верблюжья колючка, степная люцерна, дикий арбуз, распространенные в степях и полупустынях виды полыни и др.
Третий тип ксерофитов - жестколистные ксерофиты - растения, переносящие засуху в состоянии анабиоза. Они имеют жесткие листья (склерофиты), характеризующиеся сравнительно малым содержанием воды (степные злаки - ковыль, типчак; некоторые зонтичные - перекати-поле и др.). Жестколистные ксерофиты отличаются значительной концентрацией клеточного сока и высоким осмотическим потенциалом, исключительно высокой вязкостью протоплазмы. Они имеют листья с большим количеством устьиц, которые у некоторых растений находятся в специальных углублениях и сверху закрываются смоляными пробками, иногда листья редуцированы; слаборазвитую неглубокую корневую систему.
При достаточном количестве воды интенсивность транспира-ции у них высокая. В период засухи листья многих жестколист-
ных ксерофитов свертываются и устьица оказываются внутри трубки. В таком состоянии эти растения способны переносить длительное обезвоживание (содержание воды может опускаться до 25 %), впадая в анабиоз. Однако при улучшении водоснабжения они быстро переходят к нормальной жизнедеятельности. Кроме этих трех типов настоящих ксерофитов в пустынях обитают ложные ксерофиты - эфемеры - растения, избегающие засухи благодаря короткому жизненному циклу (полтора-два месяца), приуроченному к периоду дождей. По всем остальным физиологическим свойствам эфемеры - типичные мезофиты. Рассмотренные типы, конечно, не охватывают все многообразие переходных форм.
Для агронома особенно важно знание признаков и свойств, определяющих устойчивость к засухе растений третьей экологической группы - мезофитов. Многие физиологические факторы, механизмы устойчивости растений к засухе, характерные для ксерофитов, в той или иной степени представлены у растений-мезофитов. К мезофитам относятся основные виды злаковых и бобовых трав, зерновые и зернобобовые культуры, корне- и клубнеплоды, масличные и прядильные культуры, возделываемые в России. Мезофиты произрастают в условиях достаточного увлажнения. Осмотическое давление клеточного сока у них 1 - 1,5 тыс. кПа.
Устойчивость к засухе выражается в том, что эти растения способны регулировать интенсивность транспирации за счет работы устьичного аппарата, сбрасывания листьев и даже завязей. Для более засухоустойчивых видов и сортов характерны развитая корневая система, достаточно высокое корневое давление, значительна водоудерживающая способность тканей, обусловленная накоплением в вакуолях осмотически активных веществ (углеводов, органических кислот, растворимых форм азота и ионов минеральных веществ).
Окружающий нас мир населяет огромная совокупность растений, которые обладают разными анатомическими и физиологическими признаками. Такие особенности позволяют выдерживать неблагоприятные условия среды и адаптировать свое существование в климате.
Что такое адаптация и экологические группы растений
Если говорить простым языком, адаптация - это способность живого организма приспосабливаться к условиям обитания. Каждая особь вырабатывает определенные навыки и морфологические признаки, которые соответствуют эко-системе, в которой они живут. Исходя из этого, растения разделяют на экологические группы.
1. По отношению к почвенному субстрату
Согласно этому критерию, выделяют пять основных групп растений. К ним относятся:
- растения, произрастающие преимущественно на кислых почвах - оксилофиты;
- растения, живущие на почве, богатой солями - галофиты;
- организмы, произрастающие в песке, или в почве с его преобладанием - псамофиты;
- каменистые растения, которые обитают на отвесных скалах - литофиты;
- в горной местности - хазмофиты.
2. По отношению к влаге
Исходя из потребности растения во влаге, растения можно расделить на следующие экологические группы:
- гидрофиты - растения, произрастающие возле воды;
- мезофиты - растительные организмы, которые произрастают в почве, не являющейся ни сухой, ни влажной;
- ксерофиты - растения, произрастающие в условиях полного отсутствия воды либо ее малого количества.
Оксилофиты
В данную категорию можно отнести практически все растения сфагновых болот. Сюда относятся некоторые виды осоки, пушица, сфагновые мхи, карликовые березы, морошка и росянка. Растения произрастают в сухом торфе с высокой кислотностью. Для многих из них характерной особенностью морфологии является наличие межклетников, состоящих из губчатой ткани.
Галофиты
Данная группа растений включает организмы, которые произрастают в местности с повышенным содержанием солей (более 0,5%). К таким местам можно отнести побережья морей, океанов и солончаки. Сюда можно отнести бескильницу расставленную, подорожник солончаковатый, кермек Гмелина и многие другие растения. Характерной особенностью галофитов является способность накапливать высококонцентрированный вакуолярный сок, который выделяется, в последствии, наружу в виде кристаллических солевых отложений.
Псамофиты
По другому эти организмы называют «растения подвижных песков». К ним можно отнести песчаную акацию, осоку песчаную, саксаул, кандым. Как правило, все растения, относящиеся к данной группе, имеют оголенные корни и плохо развитые листья. Иногда побегов может не быть вообще.
Литофиты
Как уже было сказано, литофиты заселяют каменистые почвы. Корни данных растений могут проникать в субстрат, тем самым разрушая его. Таким образом, эти растения подготавливают субстрат для других растений, которые более требовательны к почве. Характерным представителем данной группы является камнеломка супротиволистная.
Хазмофиты
Для хазмофитов характерно наличие длинных корней, которые способны проникать глубоко в скалистые ращелины. Именно эта особенность позволяется растениям удержаться на скалистой местности. Эти растения не прихотливы к воде и долгое время могут испытывать недостаток влаги. К типичным представителям этой группы можно отнести сосну, дуб скалистый, можжевельник, камнеломку.
Гидрофиты
Гидрофиты - это водные растения, которые прикрепляются к грунту только нижними частями. Этот экологический вид произрастает на берегах рек, озер, прудов и мест, где есть вода. Сюда можно отнести болота и заболоченные луговые территории. У растений данного вида хорошо развита корневая система и механические ткани, которые позволяют проводить воду. К гидрофитам можно отнести тростник, частуху, кувшинки, роголист.
Мезофиты
Мезофиты являются одной из самых распространенных групп растений. Это наземные растения, произрастающие в почвах с умеренным увлажнением. Они занимают промежуточное положение между гидрофитами и ксерофитами. К ним можно отнести тимофеевку луговую, ландыш, сирень, золотарник.
Ксерофиты
Растения данной группы приспособились к проживанию в очень сухой почве. Для них характерны следующие морфологические признаки:
- толстая кутикула;
- узкие листья, или их отсутствие;
- опушение.
К ярким представителям этой экологической группы можно отнести саксаул, ракитник, тамариск.
Loading...