Основные экологические группы растений

Основные экологические факторы и их
влияние на растения
Экология – наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с
окружающей средой.
Экологический фактор – явление или объект, воздействующий на организм.
Экологические факторы:


Биотические (живой природы) – воздействие на организм других живых существ или
продуктов их жизнедеятельности (пища, хищники, паразиты)
Абиотические (неживой природы) – физические условия среды (температура,
влажность, освещенность, химический состав окружающей среды)
Экологическая ниша – совокупность условий, необходимых для существования
определенного вида. Любой живой организм способен существовать только при
определенных значениях экологических факторов.
Освещенность
Солнечный свет служит источником энергии для растений, так как необходим для
осуществления фотосинтеза (см. Рис. 1). Также свет оказывает регуляторное действие на
рост растения, цветение, плодоношение.
Рис. 1. Фотосинтез
Для тимофеевки и земляники освещенность необходима уже для прорастания семян.
Растения по отношению к освещенности:
1. Светолюбивые (гелиофиты). Способны расти только на ярко освещенных
поверхностях (ковыль, пшеница, сосна, робиния).
2. Тенелюбивые (сциофиты). Могут расти только в затененных местах. На ярком солнце
могут появиться ожоги (вороний глаз, ветреница).
Теневыносливые. Хорошо растут в освещенных местах, но могут выносить и небольшое
затенение (липа, дуб, ясень).
Температура
Для любых растений губительны как перегрев, так и слишком низкая температура. Слишком высокие
температуры приводят к потере влаги, ожогам, разрушению хлорофилла.
Действию высоких температур подвержены гелиофиты, в связи с этим они имеют ряд приспособлений:
могут поворачивать листья, сбрасывать листовую пластинку, оставляя только черешок, листья
превращены в колючки (кактусы). Уменьшение площади листовой пластинки помогает гелиофитам
избежать чрезмерного испарения воды. Густое белое опушение или серебристая окраска листьев
помогают растению отражать большую часть падающих на него лучей.
При замерзании воды в клетках образуются кристаллы льда, которые их повреждают. При понижении
температуры до минусовых значений химические процессы в клетке замедляются, возникает
дисбаланс, который может привести к гибели.
Внешний вид растений холодных мест обитания: вечнозеленые, с мелкой жесткой листвой, низкие (не
превышают высоту снежного покрова) (карликовая береза, ива).
Многие растения на засушливый и холодный периоды могут впадать в состояние покоя, когда все
жизненные процессы замедлены. У древесных растений древеснеют побеги этого года и увеличивается
толщина пробкового слоя. Травянистые растения утрачивают все надземные органы. Кустарники и
деревья сбрасывают листву. Водные растения опускаются на дно (ряска), сохраняют только придонные
листья (кувшинка).
Влажность
Склерофиты – растения засушливых мест обитаний (василек ложнопятнистый (см. Рис. 2)). Имеют
жесткие листья.
Рис. 2. Василек ложнопятнистый
Суккуленты – растения засушливых мест обитания, которые способны запасать влагу в мясистых
образованиях тела – стеблях, листьях (алоэ (см. Рис. 3), кактусы).
Рис. 3. Алоэ
Растения по отношению к влажности
1. Водные растения и растения, обитающие в условиях избытка влаги
2. Растения сухих местообитаний
3. Растения местообитаний с нормальным увлажнением
Химический состав почвы
Растения из почвы получают минеральные вещества. Больше всего они нуждаются в соединениях
фосфора, азота, калия. Также им необходимы соединения бора, марганца и железа.
Биотические факторы
Животные питаются растениями, поэтому растения имеют защитные приспособления: иглы, колючки
(акация), жесткая листва (степные растения), яды (пасленовые растения).
Другие животные вступают с растениями в мутуалистические отношения: пчелы, бабочки, опыляют
растения. Птицы разносят их семена, поедая вкусные ягоды.
Биотические факторы
Мутуализм – взаимовыгодное отношение между 2 организмами.
Грибы, бактерии, паразитируют на растениях и вызывают их заболевания (фитофтороз, мучнистая
роса).
Друг с другом растения вступают в конкурентные взаимодействия. Также существуют растенияпаразиты (омела белая).
Крупные растения затеняют более мелкие, таким образом, существует деление на ярусы. Растенияэпифиты (орхидеи) могут использовать других в качестве опоры.
Влияние растений на окружающую среду
Растения участвуют в поддержании постоянства состава воздуха (выделяют кислород и поглощают
углекислый газ).
Принимают участие в формировании почв (корневые системы поглощают одни вещества и выделяют
другие). После гибели растения большая часть веществ возвращается обратно в почву.
Корни растений закрепляют склоны холмов, оврагов, предохраняют почву от эрозии (разрушения).
Лесопосадки (см. Рис. 4) используются для защиты полей от суховеев и пожаров.
Рис. 4. Лесопосадки
Крупные древесные растения, испаряющие большое количество влаги. Могут быть использованы для
осушения заболоченных земель (эвкалипты).
Влияние человека на растительный мир
Люди вырубают леса, осушают болота, орошают засушливые земли. Так уничтожаются естественные
места обитания и создаются условия для сельхоз культур. Выводятся новые сорта растений.
Вырубка лесов может приводить к потере плодородного слоя почвы и образованию пустынь. При
неграмотном орошении может происходить заболачивание почв.
Влияние освещенности на растения
В 3 одинаковых горшка с одинаковой почвой посадите 3 колеуса. Выращивайте их месяц в разных
условиях: один на ярком свету и с дополнительной подсветкой, второй – при нормальном дневном
освещении, третий – в полутени – в 3 метрах от окна. Наблюдайте за ростом и развитием растений.
Попробуйте сделать выводы.
Схематично зарисуйте форму крон деревьев (березы, липы, сосны), выросших в условиях различной
освещенности. Сделайте выводы.
Анабиоз
Крайняя форма приспособления растений к экстремальным условиям окружающей среды (холоду,
сухости, жаре) – это анабиоз.
Анабиоз – это состояние организма, при котором следы жизнедеятельности малы настолько, что
отсутствуют видимые признаки жизни.
Так, мхи переносят зимнее промерзание или полное высыхание в состоянии анабиоза, из которого они
возвращаются к нормальной жизнедеятельности после оттаивания или дождя.
Основные экологические группы
растений
Общие сведения
Экологические группы растений, в отличие от систематических, объединяют неродственные друг
другу растения. Каждый вид растений входит сразу во многие экологические группы.
Экологические группы растений выделяют по предпочитаемым условиям жизни, т.е. по
предпочитаемым значениям экологических факторов. Так, тенелюбивые растения живут при
небольшой освещенности, высокая освещенность для них губительна.
Светолюбивые растения
Гелиофиты: сосна, береза, лиственница, робиния (см. Рис. 1).
Рис. 1. Робиния
Деревья невысокие, с широкой разветвленной кроной. В лесу такие деревья высокие, с кроной,
расположенной на вершине. У деревьев на опушке крона однобокая, если их спилить, то годичные
кольца окажутся шире на освещенной стороне (см. Рис. 2).
Рис. 2. Годичные кольца
Травянистые светолюбивые растения образуют низкорослые или розеточные стебли (подорожник,
одуванчик, камнеломка). Луговые травы (горечавка (см. Рис. 3), иван-чай) имеют вытянутые стебли.
Рис. 3. Горечавка желтая
Листья светолюбивых растений небольшие, толстые, с блестящей кожицей и большим количеством
устьиц. Толстый восковой налет и густое белое опушение предохраняют растения от действия прямых
солнечных лучей. Листья могут располагаться вертикально к солнцу или повернуто к нему ребром
(эвкалипт).
Листья имеют светло-зеленую окраску, так как в клетках мякоти листа немного хлоропластов. Хорошо
развиты механическая и проводящая ткани. Глубокая корневая система.
Тенелюбивые растения
Сциофиты, как правило, растут в нижних ярусах листьев. Представители: майник, вороний глаз,
ветреница. Они растут в условиях повышенной влажности, пониженной температуры, небольшой
освещенности.
Механические и проводящие ткани развиты слабо, поэтому побеги нежные и хрупкие. Листовые
пластинки широкие и тонкие (кислица (см. Рис. 4)).
Рис. 4. Кислица
Кожица листьев тонкая, много хлоропластов, что обеспечивает фотосинтез при рассеянном свете.
Устьица могут располагаться на обеих сторонах листа.
Экологические группы растений по отношению к влажности
Гидрофиты – растения водных местообитаний (телорез (см. Рис. 5)). Имеют большое соотношение
площади тела к массе. Поглощают воду всей поверхностью тела. Слабо развита или отсутствует
корневая система (элодея, перистолистник). На подводных листьях нет устьиц. Слабо развиты
механические ткани, растения способны поддерживать вертикальное положение только в воде.
Рис. 5. Телорез
На верхней стороне листьев растений, плавающих на поверхности водоема, образуются
многочисленные устьица (кувшинка белая (см. Рис. 6), виктория амазонская). Они обеспечивают
интенсивный газообмен и испарение. Это необходимо, потому что листья быстро нагреваются. Листья
покрыты глянцевой кожицей, с которой скатывается вода.
Рис. 6. Кувшинка белая
Межклетники заполнены воздухом. Развита воздухоносная ткань, снабжающая подводные органы.
Сухопутные растения, живущие во влажной среде, не выносят иссушения. Они не могут регулировать
транспирацию. Они вянут и погибают при засухе.
Сюда относятся сциофиты. Они имеют слабую корневую систему и устьица, расположенные с обеих
сторон листа. Также имеются гидатоды – органы, через которые из растительного организма удаляются
излишки воды. Поэтому на такие растениях можно увидеть капли воды – плач растений (см. Рис. 7).
Рис. 7. Плач растений
Также к этой группе относятся гигрофиты – растения, обитающие на переувлажненных почвах, в
условиях достаточного освещения. Это калужница болотная, подмаренник болотный (см. Рис. 8),
рогоз, тростник. Слабо развитая корневая система. Развита система межклетников, воздухоносная
ткань. Такие растений имеют признаки гелиофитов: хорошо развиты механическая и проводящая
ткань, устьица с нижней стороны листа.
Рис. 8. Подмаренник болотный
Растения сухих местообитаний живут при высоком освещении и недостатке влаги. Это обитатели
степей, саванн, полупустынь, пустынь. У таких растений есть 2 способа приспособления к недостатку
влаги:

Склерофиты. Испарение малого количества воды. Листья маленькие, сухие, жесткие (эфедра,
синеголовник (см. Рис. 9), саксаул), могут быть превращены в колючки. Преобладает
механическая ткань.
Рис. 9. Синеголовник

Суккуленты. Запас воды в разросшихся стеблях, листьях, корнях. Листья имеют плотную
кожицу (толстянка (см. Рис. 10)). Могут быть уменьшены и превращены в колючки. Мясистые
листья покрыты опушением или водонепроницаемым восковым налетом.
Рис. 10. Толстянка
Растительные сообщества
астительные сообщества (фитоценозы) – группы растений, произрастающих на одной территории и
взаимодействующих друг с другом. Все компоненты сообщества приспособлены к условиям жизни
сообщества. Для каждого фитоценоза характерны определенные тип почвы, влажность и другие
условия. Этим объясняется многообразие растительных сообществ и специфический состав для
каждого из них.
Фитоценоз елового леса
Леса растут на тяжелых суглинистых почвах. Еловая хвоя разлагается медленно и образует подстилку,
опадая. Света мало, влажность повышена, температура низкая. Травянистый покров не богат видами.
Растут кислица (см. Рис. 1), майник, черника, брусника, мхи.
Рис. 1. Кислица
Фитоценоз соснового леса
Почвы песчаные, света много. Из-за нехватки питательных веществ бедный видовой состав. Почву
покрывают лишайники, черника, брусника, папоротник орляк (см. Рис. 2), плаун булавовидный.
Рис. 2. Орляк
Фитоценозы широколистных лесов
Почва богата минеральными веществами. Видовой состав растений разнообразен. Деревья: дуб, липа,
вяз, клен (см. Рис. 3). Кустарники: орешник, жимолость. Травянистый покров: сныть, чина,
колокольчик, звездчатка, ветреница.
Рис. 3. Клен
Типы растительных сообществ
Название сообщества образуют от названия преобладающего вида (ельник, дубовый лес). Сообщества
одного типа могут отличаться по видовому составу. Так, выделяют ельники кисличники и ельники
черничники.
Типы растительности
Растительность – совокупность растений, обитающих на определенной территории. Растительные
сообщества объединяют в типы растительности, в зависимости от преобладающего растения или
условий: леса, луга, болота, степи.
Лес – сложное многоярусное растительное сообщество, включающее древесные, кустарниковые,
травянистые растения.
Леса:

Лиственные
1. Широколиственные
2. Мелколиственные

Хвойные
1. Темнохвойные
2. Светлохвойные

Смешанные
Для степи характерны травянистые и мелкокустарниковые растения. Наиболее богатым видовым
составом обладают луга, расположенные в поймах рек, – пойменные луга.
Суходольные луга – луга, расположенные вдали от рек.
Болото – сообщество растений, способных произрастать в условиях повышенной влажности и
недостатка кислорода в почве.
Болота:

Низинные
1. Осоковые
2. Моховые

Верховые (сфагновые)
В зависимости от природных факторов и деятельности человека, может происходить смена одного
сообщества другим. Так, луг может сменяться болотом, а сосновый лес – еловым.
Смена растительных сообществ называется сукцессией. Выделяют первичные сукцессии, которые
происходят на лишенных жизни местах и приводят к образованию там сообществ. И вторичные
сукцессии – непосредственная смена одного сообщества другим. Этот процесс необратим.
С каждым типом растительного сообщества связаны свои виды животных, бактерий, грибов. Все
вместе они образуют биоценоз.
Флора
Флора – совокупность растений, обитающих на определенной территории. Так можно говорить о
флоре Петербурга или о флоре России.
Флору России составляют более 20 000 видов высших растений.
Геоботаника
Геоботаника (фитоценология) – наука о растительных сообществах, их жизнедеятельности и структуре.
В Европе распространен термин фитосоциология, который подчеркивает важность взаимоотношений
растений для формирования фитоценоза.
Зональность растительных сообществ
Для каждой природной зоны характерен свой набор растительных сообществ. Зоны сменяются с
продвижением от экватора к полюсам и от побережий вглубь континента. Также это происходит и в
горах при подъеме на определенную высоту над уровнем моря. Так, некоторые растения растут как в
тундре, так и в высокогорье (водяника).
Флористика
Флористика – отрасль ботаники, предметом изучения которой является флора. Задача науки – изучение
растительности земного шара, отдельных территорий и проведение сравнительного анализа. Первичная
задача при изучении любой области – определение видового состава ее растительности.
Флора – исторически сложенная совокупность растений, обитающих на определенной территории.
Взаимодействие растений в
сообществе
Ничто не вечно. Весну сменяет лето, лето – осень, осень – зима. Потом
круг начинается заново. И это непрерывно. Так же и растения сменяют
свои листья, цветы. Наконец, они сменяют друг друга. Это –
неотъемлемая часть нашей жизни, с которой мы ознакомимся на
сегодняшнем уроке.
Ярусность
Ярусность (см. Рис. 1) – характерная для растительных сообществ разница в высоте стеблей растений и
глубине проникновения корней. В сообществах, образованных одной растительной формой (степи,
луга), выражена слабо.
Рис. 1. Ярусность
Ярусы леса:
I.
II.
III.
Дубы, липы, березы
Рябины, черемухи
Кустарники
IV.
V.
Травы и папоротники
Мхи и лишайники
От яруса к ярусу освещенность в лесу падает. Поэтому в нижних ярусах живут самые теневыносливые
растения.
Срастание частей растений
В густых зарослях ветки деревьев одного вида могут срастаться. Так, парротия персидская (см. Рис. 2)
образует непроходимые заросли. Корни деревьев также могут срастаться. Если срубить одно из
сросшихся деревьев, то оставшиеся используют его корневую систему. Срастание корней и
сомкнутость крон повышает ветроустойчивость всего леса.
Рис. 2. Парротия персидская
Подземные части растений также расположены ярусами (см. Рис. 3). Глубже всех проникают корни
деревьев, а на самой поверхности – корни трав.
Рис. 3. Ярусность корневой системы
Лесная подстилка
Лесная подстилка – ярус, верхний слой лесной почвы, состоящий из опавших листьев, ветвей и других
отмерших частей растений. Она богато населена беспозвоночными, микроорганизмами, грибами. В
результате их жизнедеятельности происходит разложение отмерших остатков растений и обогащение
почвы перегноем.
Сезонность
В субтропиках зима, как правило, без отрицательных температур. Сезоны выражены слабо, и зимой
цветут некоторые растения. Среди вечнозеленых растений встречаются крупные кустарники и
небольшие деревья.
В тропиках холодный сезон отсутствует. Но происходит смена влажного и сухого сезонов. Растения
вечнозеленые. Или могут опадать на время засухи.
Сезонные изменения в растительном сообществе
В одном сообществе живут растения с неодинаковыми ритмами развития, что способствует более
полному использованию питательных веществ и солнечной энергии.
Так, в лесах средней полосы России растет орешник. Он цветет, когда листья еще не раскрылись, что
способствует переносу пыльцы ветром. Раннее цветение орешника – приспособление к
ветроопылению.
В лесах средней полосы деревья, кроны которых расположены в верхнем ярусе, опыляются ветром и
цветут до появления листьев. Их плоды и семена также разносятся ветром. Большинство кустарников
опыляются насекомыми (малина, крушина, жимолость), так как под пологом леса практически не
бывает сильного ветра. Их плоды распространяются лесными птицами. Травянистые растения цветут
до появления листьев у растений верхних ярусов, потому что в это время есть достаточная
освещенность. После появления листьев на верхних ярусах цветение и фотосинтез трав становятся
неэффективными.
Сожительство организмов в растительном сообществе
Два вида организмов растительного сообщества могут жить в симбиозе.
Симбиоз
Симбиоз – тесное и длительное сожительство организмов 2 разных видов. Ранее под этим понятием
подразумевали взаимовыгодное сожительство, теперь – любое сосуществование.
Взаимовыгодное сожительство теперь называют мутуализмом.
Комменсализм (нахлебничество) – отношения, безразличные одному симбионту, но полезные
другому.
Амменсализм – отношения, вредные одному симбионту и безразличные другому.
Паразитизм – отношения, вредные оному симбионту, но полезные другому.
В мутуалистических отношениях состоят грибы и корни растений (микориза), бобовые и клубеньковые
бактерии.
Петров крест способен присасываться к корням растений и паразитировать на них. Он полностью
утратил хлорофилл и способность к фотосинтезу.
Омела белая – растение-полупаразит. Оно имеет хлорофилл и способно к самостоятельному синтезу
питательных веществ.
Все растения-паразиты образуют большое количество семян из-за низкой вероятности найти организмхозяина.
Аллелопатия – отрицательные и положительные взаимодействия между растениями в фитоценозах.
Высшие растения выделяют колины – вещества, служащие для подавления жизнедеятельности других
высших растений.
Аллелопатию можно рассматривать как форму экологической конкуренции между организмами в
биоценозах.
Смена растительных сообществ
Для растительных сообществ можно выделить периоды зарождения, расцвета и старости.
Естественная смена сообществ может быть вызвана изменением климата, состава почвы,
жизнедеятельностью растений. Под влиянием этих причин одни виды в сообществах могут появляться,
а другие – исчезать. Так, при постепенном зарастании озера на его месте образуется болото. При
высыхании болота его растительность постепенно сменяется лесной.
В березовых рощах в средних ярусах растут теневыносливые ели, которые вырастают и занимают
верхние ярусы. Старые березы гибнут, а молодые не выживают из-за недостатка света под еловыми
кронами. Со временем произойдет смена трав на характерные для елового леса.
Смена растительных сообществ может происходить в результате хозяйственной деятельности
человека.