Растения по отношению к воде. •Экологические группы растений •Приспособления растений •Флора Забайкалья•Каталог статей•Атамановка - Онлайн•. Классификация растений по отношению к почве

Все растения разнообразны, они произрастают практически по всей планете и в любых условиях. И в зависимости от того, к каким условиям больше всего приспособлены определенные виды, их объединяют в экологические группы растений.

Что это такое?

Экологические группы растений - это совокупности видов, которым свойственны похожие потребности в величине какого-либо фактора, например, влаги, освещенности и т.д. Кроме того, растения одной определенной группы обладают некоторыми общими признаками, которые возникли в ходе эволюции в процессе приспособления организма к тем или иным условиям внешней среды. Соответственно, растения разных экологических групп могут кардинально отличаться друг от друга.

Границы, существующие между разными группами, довольно условны.

Какие экологические существуют?

Все растения разделяются на такие группы, как замечено выше, в зависимости от потребности в том или ином факторе.

Итак, разделение растений на экологические группы основывается на их потребности в:

• свете;
• влаге;
• определенной температуре;
• трофности почвы;
• кислотности грунта;
• засолении почвы.

По такому же принципу можно классифицировать не только дикорастущие растения, но и выделить экологические группы комнатных растений. Принцип будет точно таким же. К тому же, зная, к какой именно группе относится тот или иной цветок, можно обеспечить ему правильный уход.

Основные экологические группы растений в зависимости от потребности во влаге

По данному можно выделить три группы растений:

• гидрофиты;
• мезофиты;
• ксерофиты.

Гидрофиты - которые произрастают в воде. В большинстве случаев они растут в пресных водоемах, однако могут встречаться даже в соленых.

К данной экологической группе относятся такие растения как камыш, рис, тростник, осока, стрелолист и др.

В отдельную подгруппу водных растений можно выделить гилатофиты. Это представители флоры, которые обладают слабыми стеблями, поэтому не могут расти вне водной среды. Основная часть такого растения (листья и цветы) находится на поверхности водоема и удерживаются водой. К гилатофитам относятся кувшинки, лотосы, водокрасы и т.д.

Мезофиты - это растения, которые предпочитают среднюю влажность. К таковым относятся практически все широко известные растения, в том числе и те, которые чаще всего выращиваются в садах и огородах.

Ксерофиты - это представители флоры, которые приспособлены к существованию в засушливой местности. К таковым относятся пырей, песколюб, а также кактусы, в том числе и комнатные.

В зависимости от потребности в свете

По данному принципу можно разделить растения на три групы:

• гелиофиты;
• сциогелиофиты;
• сциофиты.

Первые - это растения, которые требуют яркой освещенности.

Сциогелиофиты способны переносить тень, однако хорошо произрастают и на солнечных участках. Среди комнатных растений такого типа можно выделить монстеру. Среди дикорастущих - иву, березу, осину. Культурными растениями данной группы являются репа, редис, петрушка, мята, мелисса, огурцы, кабачки, спаржа, салат, ревень, щавель.

Сциофиты - это Они не будут хорошо расти при чрезмерно ярком свете. К ним относятся все водоросли, а также мхи, лишайники, плауны, папоротники.

Экологические группы в зависимости от необходимой температуры

Здесь выделяются четыре группы растений:

• гекистотермофиты;
• микротермофиты;
• мезотермофиты;
• мегатермофиты.

Первые - это очень морозостойкие растения. Они произрастают в северной части планеты.

Микротермофиты - это представители флоры, которые способны переносить значительные холода, однако не сильные морозы.

Мезотермофиты любят тепло, а мегатермофиты способны переносить значительную жару.

Зависимость от типа почвы

Здесь экологические группы растений выделяются по трем различным факторам.

Первый - трофность почвы. Это насыщенность грунта питательными веществами, а также макро- и микроэлементами. По этому фактору растения делятся на олиготрофы, мезотрофы, эутрофы. Олиготрофы могут расти на бедных почвах, мезотрофы предпочитают умеренно плодородные, а эутрофы растут исключительно на черноземах и других типах грунтов с высокой плодородностью.

В зависимости от засоления почвы, на которой они растут, растения делятся на две группы: галофиты и гликофиты. Первые способны переносить засоленность почвы, а вторые - нет.

И, наконец, в зависимости от уровня рН почвы растения делятся на три экологические группы: нейтрофиты, ацидофиты и базофиты. Первые предпочитают почву с (близким к 7). Ацидофиты произрастают на почвах с высокой кислотностью. А базофиты предпочитают щелочные грунты.

Вот мы и рассмотрели все экологические группы которые к ним относятся.

Живые организмы взаимодействуют сокружающей ихсредой. Для того чтобы выдерживать неблагоприятные условия и применять их с максимальной пользой, они развивают определённые морфологические, анатомические, физиологические ирепродуктивные функции. Совокупность видов со сходными характеристиками и требованиями к окружающей среде по какому-либо фактору называют экологической группой. Выделяют экологические группы растений по отношению к свету, воде и почве.

Что такое адаптация организмов

Любая особенность организма или его части, которая позволяет ему существовать в собственных условиях обитания, называется адаптацией. Каждая особь развивается в определённой адаптации, а также в сообществе. Завершение жизненного цикла — это результат целого ряда приспособлений, которые имеют значение для выживания.

Классификация растений по отношению к почве

Механизмы для адаптации включают в себя такие функции, как предотвращение разрушения жизненно важных вегетативных тканей, помощь в производстве и эффективное распространение репродуктивных органов. Экологические группы растений и животных разделяют на гидробионты (способные плавать или жить в воде), наземные и почвенные организмы.

Датский учёный, ботаник и микробиолог Йоханнес Эугениус Варминг в 1895 впервые определил влияние контролирующих или ограничивающих факторов на флору. Он выделил несколько экологических групп растений по отношению к воде и исходя из характера субстрата, в котором они растут.

Варминг систематизировал растения на основе природного субстрата (почвы) в следующие группы:

• растения кислых почв (оксилофиты);
• растения засоленных почв (галофиты);
• произрастающие на песке (псамофиты);
• растущие на поверхности скал (литофиты);
• произрастающие в расщелинах скал (хазмофиты).

Эпифиты не включены в приведённую выше систематизацию из-за того, что они не имеют постоянной связи с землёй.

Классификация растений по отношению к влаге

Вторая классификация Йоханнеса Варминга, созданная в 1909 году, основывается на отношении экологической группы растений к воде.

Организмы делятся согласно потребности во влаге и в почве следующим образом:

1. Гидрофиты — растущие возле воды.
2. Ксерофиты — приспособленные к выживанию в условиях малого количества влаги в местах обитания.
3. Мезофиты — растущие в среде, которая не является ни очень сухой, ни очень влажной.

Какие экологические группы растений выделяют у засухоустойчивых организмов? Ксерофильные особи дополнительно классифицируются на основе их мест обитания:

• оксилофиты (растут на кислых почвах);
• галофиты (на засоленных почвах);
• литофиты (на скалах);
• псаммофиты (на песке и гравии);
• херсофиты (на пустырях);
• эремофиты (в степях);
• психрофиты (на холодных почвах);
• псилофиты (в саванне);
• склерофиты (деревья и кустарники).

Особенности гидрофитов

Гидрофиты (от греч. Hudor — вода и Phyton — растения) — экологическая группа растений, которые растут в мокрых местах или в воде. Стебли и листья таких особей могут быть частично или полностью погруженными в воду. Примеры водных организмов: пузырчатка, валлиснерия, лотос, водяной гиацинт, ряска.

Особенность адаптации в водной среде состоит в том, что условия этой среды регулярно меняются. Растениям приходится развиваться при минимуме питательных веществ, находящихся в растворённом состоянии. При увеличении глубины водоёмов, света и кислорода становится всё меньше. Зональность водной растительности с увеличением глубины — это устройство для максимальной утилизации световой энергии.

В водной среде постоянно происходит движение, начиная с небольшой вертикальной циркуляции, заканчивая сильным течением. Поскольку влага составляет большую часть тела растений и животных (от 70 до 90% воды в протоплазме), она влияет на все жизненные процессы напрямую. Для гидрофитов темпы и масштабы фотосинтеза, дыхания, поглощения питательных веществ, роста и других обменных процессов зависят от количества доступной воды. Низкая относительная влажность воздуха увеличивает потери влаги за счёт транспирации и влияет на рост организмов. И наоборот, особи в регионах с высокой влажностью показывают снижение транспирации.

Некоторые водные группы высших растений, вероятно, произошли от мезофитов. В ходе эволюции изменения в физиологии, морфологии и поведении, относящиеся к водному образу жизни, повлияли на то, что мезофитные особи приспособились к жизни во влажной среде.

Особенности ксерофитов

Ксерофиты — экологическая группа растений, которые растут в сухих местах обитания.

Засухоустойчивые районы могут быть следующих типов:

1. Физически сухие, где влагоудерживающая способность почвы очень низкая, а климат сухой.
2. Физиологически сухие, где вода присутствует в избыточном количестве, но не может быть поглощена растениями. Такие места могут быть слишком солёными, кислыми, жаркими или холодными.
3. Места обитания бывают сухие как физически, так и физиологически.

Характеристики ксерофитов

Для ксерофитов характерно произрастание в пустынных и полупустынных районах, но они могут расти в местах, где доступна вода в достаточном количестве. Эти организмы выдерживают экстремальные засушливые условия, низкую влажность и высокую температуру.

При произрастании в благоприятной среде растения развивают специальные структурные и физиологические особенности, которые направлены в основном на следующие цели:

• чтобы поглотить столько воды, сколько они могут получить от окружающей среды;
• для удержания влаги в своих органах на очень долгое время;
• чтобы уменьшить коэффициент транспирации доминимума.

Классификация ксерофитов

Ксерофиты подразделяются на несколько экологических групп растений, в зависимости от степени сопротивления засушливым условиям:

1. Рефугиоксерофиты или организмы, избегающие засухи — недолговечные ксерофиты. В критические периоды они выживают в виде семян и плодов, которые имеют твёрдый и устойчивый внешний слой. При появлении благоприятных условий семена прорастают в новые растения небольшого размера, завершающие жизненный цикл за несколько недель. Такие особи остаются без изменений в экстремальных условиях. Они распространены в полупустынной зоне, где сезон дождей длится недолго.
2. Склерофиты — небольшие по размеру растения, способные переносить или терпеть недостаток влаги и впадающие в анабиоз.
3. Засухоустойчивые особи могут противостоять экстремальной засухе.

Ксерофиты растут на различных биотопах. Некоторые — на каменистых почвах и в пустынях, на песке и гравии.

Особенности мезофитов

Мезофиты — экологическая группа растений, относящихся к сухопутным, места обитания которых не являются ни чрезмерно влажными, ни слишком сухими. Эти растения не способны находиться в воде или на заболоченных почвах и не могут выжить в сухих местах. Другими словами, мезофиты — это организмы, произрастающие в тех регионах, где климат и почва благоприятны. Флора лесов, лугов и возделанных полей относится к этой категории.

Экологические группы растений-мезофитов могут быть классифицированы на две главные категории:

• травы;
• деревья и кустарники.

Классификация древесных растений

Группа древесных растений, в свою очередь, делится на следующие классы: мезофиты, лиственные леса и тропофиты. Мезофильные пространства, поросшие кустарником, возникают там, где температурные и другие условия не являются благоприятными для развития леса. Во многих местах ксерофитные и мезофитные пространства сливаются друг с другом.

Лиственные леса находятся в районах, где количество осадков довольно высокое (около 75 - 150 см в год) и равномерное, а температура средняя. Такие места характеризуют деревья, которые избавляются от листвы в определённые периоды года. Листья сохраняются в течение примерно 5 - 8 месяцев. Это явление характерно для умеренных и холодных регионов. Большинство растений опыляются ветром. Почва очень богата микрофлорой. Лиственные леса названы в честь доминирующих деревьев этих конкретных общин: дубовый лес, берёзовый лес.

Особенности тропофитов

Тропофиты — интересная группа тропических организмов, которые могут быть включены в группу мезофитов. Как правило, в тропических регионах климат остаётся более или менее равномерным в течение года, но в некоторых регионах существует чередование влажного и сухого сезона. Растения, произрастающие в подобных условиях, разработали структурные изменения, благодаря которым научились выдерживать регулярный цикл благоприятных и неблагоприятных сезонов. Тропофит способен вести себя как мезофит в период дождей и как ксерофит в сухой сезон. Осыпание листьев может произойти в начале зимы или летом.

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.

На Земле существуют различные условия обитания: где-то тепло и сухо, где-то высокая влажность, в одних местах ярко выражена смена сезонов, в других - вечная мерзлота и т. д. Растения смогли приспособиться к большинству условий обитания, различную растительность можно встретить почти везде. При этом к каждому конкретному месту обитания у растений существуют свои приспособления. Например, растения тропических лесов и пустынь имеют совершенно различные приспособления к климатическим условиям. Кроме того, даже в одном лесу условия обитания сильно отличаются. Так деревья получают достаточное количество света, а травы - нет. В связи с этим выделяют различные экологические группы растений.

Экологические группы по отношению к свету

Светолюбивые растения могут нормально расти только на хорошо освещенной местности. К ним относятся многие деревья, степные и луговые травы. Светолюбивые деревья, растущие на открытой местности, выглядят иначе, чем деревья того же вида, но растущие в лесу. Одиночные деревья не очень высокие и имеют большую крону, ветви растут не только в верхней, но и в нижней части ствола. У деревьев, обитающих в лесу, крона находится только вверху ствола. Такое различие связано с тем, что в лесу недостаточно света для светолюбивых деревьев, нижние ветви не могут нормально осуществлять фотосинтез и отмирают.

Листья светолюбивых растений имеют более светлый зеленый свет, так как хлоропластов в них не так много. Солнечный свет эффективно улавливается и таким их количеством. Часто листья покрыты восковым налетом, имеют много устьиц, располагаются ребром к солнечному свету. Такие приспособления уменьшают их перегрев.

Тенелюбивые растения могут нормально расти и развиваться только в тени. Они обитают под пологом леса. Их листья тонкие с малым количеством слоев клеток, так как в толщу листа свет почти не проникает. Цвет листьев темно-зеленый. Это говорит о том, что в клетках листьев много хлоропластов. Таким образом, каждый луч света, попавший на лист, улавливается.

Для тенелюбивых растений характерно слабое развитие механических и проводящих тканей. Обычно это небольшие растения.

Теневыносливые растения предпочитают расти при хорошем освещении, но также могут расти в тени. К этой группе относятся многие деревья лиственных лесов. У таких деревьев ветви растут на протяжении всего ствола, а не только наверху, как у светолюбивых деревьев. Верхняя листва имеет признаки светолюбивой растительности (она светлая, плотная), нижняя листва более темная и тонкая.

Экологические группы по отношению к воде

Различают растения водных, влажных и сухих мест обитания. У каждой группы есть свои приспособления к избытку или недостатку влаги.

Для водных растений характерна большая поверхность тела. При небольшой массе это увеличивает их плавучесть. Воду эти растения поглощают не корнями (которые у них вообще могут отсутствовать), а всей поверхностью тела. Слабо развиты механические и покровные ткани. Вода более плотная среда, поэтому нет надобности в хорошо развитых механических тканях, которые давали бы дополнительную опору.

У водных растения устьица есть только у тех листьев, которые плавают на поверхности, причем с верхней стороны листа.

В тканях водных растений есть много межклетников, содержащих воздух. Это облегчает дыхание и поглощение углекислого газа для фотосинтеза, так как в воде газов содержится меньше.

Для влаголюбивых растений характерны крупные листья и много устьиц. Такие растения испаряют большое количество воды.

Для растений сухих мест обитания (степи, пустыни) характерна хорошо развитая корневая система. Они запасают воду в корнях, стеблях (кактус) или листьях (алоэ). У листьев есть плотная кожица, волоски, восковой налет. Устьиц мало, и они находятся в углублениях. Все это уменьшает испарение. У кактусов листья превращены в колючки.

Экологические группы по отношению к температуре

Для умеренного климата характерны четко выраженные сезоны. К зиме большинство растений сбрасывают листву, переходят в стадию покоя, когда все жизненные процессы замедляются. У многолетних трав на зиму отмирают зеленые поверхностные части.

Растения жаркого климата имеют приспособления, препятствующие их перегреву. Если это тенелюбивые растения, растущие в условиях достаточного увлажнения, то они испаряют большое количество воды. При испарении происходит охлаждение растения. Если же растения растут в сухих, хорошо освещенных местах, то охлаждаться с помощью испарения они не могут. Кроме того, воду им приходится беречь, т. е. стараться уменьшить испарение. В этом случае помогает уменьшение листовых пластинок, поворот их ребром к Солнцу, свертывание листьев в дневное время, видоизменение листьев в колючки, опушение листьев, отражающее солнечный свет. У многих таких растений происходит запасание воды в различных органах.

Для растений холодных мест обитания характерны небольшие размеры как самих растений, так и их листовых пластинок. Обычно такие растения не выше снежного покрова, который защищает их от сильных ветров и холода. Растения холодных мест обитания обычно растут в горизонтальном направлении, стелются по земле.