Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Засушливые местообитания и аридные зоны.




Сочетание дефицита влаги и высокой температуры воздуха создает особенно жесткие условия для обитателей наземной среды. Возникает биологическая задача экономизации водных расходов, эффективного использования метаболической воды и повышенная надежность способов получения воды извне.

Растения сухих мест обитания – ксерофиты, имеющие приспособления, уменьшающие транспирацию (узкие листья, толстую кутикулу, опушение, редукцию листьев и др.) Они распространены в пустынях, степях, жестколистных вечнозеленых лесах и в сухих биотопах типа песчаных дюн, прогреваемых склонов (сюда относятся представители семейств – маревых, сложноцветных, крестоцветных, бобовых, гвоздичных, лилейных и др.).

По принципу адаптаций растения-ксерофиты подразделяются на две группы: суккуленты и склерофиты:

Суккуленты – сочные, мясистые растения, обитающие в засушливых районах и переносящие неблагоприятный для жизнедеятельности период за счет накапливаемых запасов влаги в своих тканях – это могут быть стебли (кактусы, кактусовые молочаи); листья (агавы, алоэ); ствол деревьев (африканский баобаб, австралийское бутылочное дерево).

Склерофиты не способны запасать воду в органах и тканях, а отличаются слабой обводненностью и внешне выглядят как сухие, жесткие, песочные растения. Принцип их адаптации – способность к активной перестройке водного режима в соответствии с обеспеченностью влагой извне. Их цитоплазма сохраняет свои свойства при степени обезвоживания смертельной для других растений. Они имеют высокое осмотическое давление клеточного сока, что позволяет извлекать влагу при малом количестве ее в почве. При возрастании дефицита влаги транспирация активно тормозится. В экстремальных условиях засухи склерофиты обладают наилучшей способностью к перестройке водного режима. К этой группе растений относятся: полынь, саксаул, олеандр, некоторые злаки, оливковое дерево, синеголовник полевой и др.).

В ксерофитных условиях большое значение имеет повышенное содержание солей в почвах аридных регионов. Солеустойчивость разных видов не одинакова. На сильно засоленных почвах растут растения-галофиты, которые испытывают необходимость к солевой нагрузке. Галофиты накапливают до 10% солей (солянки), приводящих к повышению осмотического давления клеточного сока, способствующего извлечению воды из засоленных почв. У некоторых галофитов избыток солей не наносит вреда вследствие того, что цитоплазма их плохо проницаема для электролитов (в клетках увеличивается концентрация углеводов - у полыни). Типичные галофиты нормально растут и развиваются на почвах, содержащих до 30-50% солей. Для растений засушливых местообитаний специальное экологическое значение имеет фактор атмосферных осадков, для животных обычно играющий косвенную роль. В сухих биотопах у позвоночных наблюдаются: плотные покровы и повышенная способность к утилизации метаболической воды (насекомые, паукообразные).

Многие пустынные рептилии и грызуны перед наступлением засушливого сезона накапливают жировые запасы. У пресмыкающих и птиц приспособлениями к аридным местообитаниям служат наружные слои эпидермиса, заполненные роговым веществом, препятствующим испарению воды, и отсутствие кожных желез.

 

ЗАДАНИЕ 1. Заполните таблицу, исходя из материалов пособия:

 

Растения влажных биотопов Особенности адаптаций Примеры растений, относящихся к данным экологическим группам
Гидрофиты    
Гидратофиты    
Гигрофиты    
Мезофиты    

 

ЗАДАНИЕ 2. К определениям первой колонки таблицы подберите правильные ответы из второй и третьей колонок.

 

Экологическая группа растений Определение Примеры
Гидрофиты 1. Растения сухих мест обитания. 1.Обитатели влажных тропических лесов и тенистых лесов умеренной зоны.
Гидратофиты 2. Растения, не способные запасать воду в органах и тканях, а отличаются слабой обводненностью и внешне выглядят как сухие, жесткие, несочные растения. 2.Тростник, кубышка, калужница.
Гигрофиты 3. Сочные, мясистые растения с хорошо развитой запасающей паренхимой в листьях, стеблях, в корнях. 3. Кактусы, агавы, алоэ, молодило.
Мезофиты 4. Наземные растения, укореняющиеся в дне водоема (иногда в переувлажненной почве). 4. Элодеи, рдесты, ряска.
Ксерофиты 5. Настоящие наземные растения, обитающие в местах с высокой влажностью воздуха с обеспеченным почвенным водоснабжением. 5.Деревья и кустарники умеренной зоны, сбрасывающие листву и впадающие в оцепенение в зимнее время.
Суккуленты 6. Растения, тело которых полностью погружено в воду, корневая система редуцирована, поглощение воды и солей идет по всей поверхности. 6. Кактусы, агавы, баобаб африканский
Склерофиты   7. Растения, относящиеся к различным жизненным формам и занимающие различные местообитания. 7. Верблюжья колючка.

 

 

ЗАДАНИЕ 3. В чем отличие теневых и световых гигрофитов? Приведите примеры.

 

ЗАДАНИЕ 4. Какие адаптации мезофитов способствуют их расселению в условиях устойчиво влажных биотопов? Приведите примеры таких растений.

 

Контрольные вопросы:

1. Как называется экологический вид растений, живущих на почвах с повышенным содержанием солей?

2. В чем проявляется особенность растений влажных мест обитания?

3. Что служит лимитирующим фактором для гидрофитов?

4. В чем отличие адаптаций растений и животных к влажным местообитаниям?

5. Почему большинство земноводных живут в условиях влажной среды?

 

Литература:

1. Хржановский В.Г., Викторов В.С., Литвак П.В. , Родионов Б.С. Ботаническая география с основами экологии растений. – М.: Агропромиздат, 1986 – 255 с.

  1. Культиасов И. М. Экология растений. – М.: Мир, 1978.
  2. Одум Ю. Экология. Т.1 – 2. – М.: Мир, 1986.
  3. Раменский Л.Г. Избранные работы. Л.: Наука, 1971.
  4. Шумилова М.В. Фитогеография. – Томск: Изд-во Томского университета, 1979.
  5. Степановских А.С. Общая экология. – Курган: ИПП «Зауралье», 1996. – 464 с.

 

ТЕМА 9. Жизненные формы растений.

Цель – познакомить студентов с разными классификациями жизненных форм организмов.

Задачи: 1. Представить историю вопроса о «жизненных формах» организмов.

2. Изучить наиболее простые и часто используемые на уровне биологического и сельскохозяйственного образования системы классификации жизненных форм организмов.

 

Краткая теория вопроса.

Понятие «жизненная форма» (без обозначения) обсуждалось в работах Теофраста (300 лет до н. э.). В своей работе «История о растениях» он довольно точно описывает такие формы, как деревья, кустарники, полукустарники, травы и т.д. У Цезальпино (1583), Морисона (1715) и ряда других исследователей используются жизненные формы в систематических целях. Учение о жизненных формах берет начало с работы А. Гумбольдта «Идеи о физиономичности растений». Он установил сначала 16, а затем 19 «основных форм», которые отличаются друг от друга физиономически: пальмы, банановые, баобабовые, вересковые, кактусовые, орхидеи, лианы, злаки. Эти группы, по мнению А. Гумбольдта, зависят от климатических условий. Один из лидеров науки о жизненных формах Е. Варминг (1884) в своей работе «Ойкологическая география» (1901) как бы совмещает два понятия – «вид» и «жизненная форма»: первого – как единицы растительности; второго – как элементарной единицы формообразовательного процесса.

Среди классификаций 19 – 20 вв. И. Г. Серебряков выделяет два направления:

1. Эколого-морфологические классификации жизненных форм;

2. Морфолого-биологические.

Эколого-морфологические классификации основаны на внешнем виде (габитусе) растений. Морфолого-биологическое направление в классификации жизненных форм растений учитывает их биологические особенности, такие как длительность жизни, ритм развития, способ питания, способ размножения. Оба эти направления близки, но вначале они развивались независимо друг от друга.

Известный советский ботаник – эколог Б. Келлер (1933) под жизненной формой понимал определенную систему экологических приспособлений, тесно связанных с организационным типом растения, с принадлежностью его к определенному классу, семейству и роду. Другой известный фитоценолог А. Шенников утверждает, что «жизненные формы – систематические единицы в экологии». Глава московской геоботанической школы В. Алехин (1944) настаивает на адаптивной природе жизненных форм; «это результат длительного приспособления растений к местным условиям существования, выраженный в его внешнем облике».

Основная концепция И. Г. Серебрякова, изложенная в фундаментальной монографии «Экологическая морфология растений» (1962), посвящена жизненным формам растений.

«Под жизненной формой, как основной таксономической единицей растительного покрова, - автор понимает совокупность взрослых особей данного вида в определенных условиях произрастания, обла дающих своеобразным общим обликом (габитусом), включая надземные и подземные органы.

 

Соотношение отделов и типов жизненных форм покрытосеменных растений (по И. Г. Серебрякову, 1962)

 

 

 

Следующий решающий шаг в формулировке понятия принадлежит В. Голубеву, который приводит две трактовки понятия. Первая в эколого-биологическом – традиционном понимании фитоценологов как биоморфы, возникающей конвергентно в пределах таксонов, не обязательно связанных родством. Второе определение жизненных формы как категорий морфобиологической в понимании исследователей формообразования и филогенетического морфогенеза: «в широком смысле жизненные формы представляют собою сложные системы морфофизиологических признаков, их совокупность, присущую в неповторимом разнообразии каждому виду и внутривидовым подразделениям. В характеристике этой системы находит отражение и уровень филогенетического развития данной группы растений, и их приспособление к условиям среды».

Наиболее простую систему классификации жизненных форм предложил датский ученый К. Раункиер. В основу его классификации положены важные морфофизиологические особенности растений. Физиологический принцип этой системы – реакция растений на сезон покоя; морфологический – положение почек по отношению к поверхности почвы или верхушечных побегов в течение неблагоприятного для вегетации времени года. Она наглядно демонстрирует позональную эволюцию жизненных форм покрытосеменных – от деревьев к травам.

 

Классификация жизненных форм К. Раункиера (рисунок):

 

А. Фанерофиты (от греч. Фанерос – явный, открытый, фитон – растение), или растения с открытыми почками возобновления. Почки возобновления находятся выше 25 см над поверхностью почвы (тополь, береза).

1. Мегафанерофиты (деревья выше 30 см высоты) и мезофанерофиты (деревья от 8 до 30 м высоты).

А) вечнозеленые, почки возобновления без почечных чешуй.

Б) вечнозеленые, почки с почечными чешуями.

В) сбрасывающие листья, почки с почечными чешуями.

 

2. Микрофанерофиты (деревья и кустарники от 2 до 8 м высоты).

А) вечнозеленые, почки без почечных чешуй.

Б) вечнозеленые, почки с почечными чешуями.

В) сбрасывающие листья, почки с почечными чешуями.

 

 

Нанофанерофиты (кустарники менее 2 м высотой) и травянистые фанерофиты.

А) вечнозеленые, почки возобновления без почечных чешуй.

Б) вечнозеленые, почки с почечными чешуями.

В) сбрасывающие листья, почки с почечными чешуями.

Г) травянистые фанерофиты.

 

3. Эпифиты (от греч. Эпи – на, фитон – растения), или растения, живущие на других растениях.

4. Суккуленты (от лат. Суккус – сок), или растения с сочными, мясистыми надземными органами, в которых запасается влага.

 

Б. Хамефиты (от греч. Хами – низко, фитон – растения), растения с низко расположенными почками возобновления: почки возобновления находятся не выше 25 см над поверхностью почвы (черника, брусника).

1. Полукустарники: надземные побеги более или менее приподнимающиеся, не образуют подушек.

2. Пассивные хамефиты; надземные побеги лежат на земле вследствие своей тяжести.

3. Активные хамефиты; надземные побеги, стелющиеся по земле.

4. Подушкообразные растения.

 

В. Гемикриптофиты (от греч. Геми – наполовину, крипто – скрываю, фитон – растение), или растения с приземными почками возобновления; почки возобновления находятся на уровне поверхности почвы, защищены мертвым покровом или верхним слоем почвы (лютик, одуванчик, злаки).

1. Растения без листовых розеток:

А) без плетей,

Б) с плетями.

2. Растения полурозеточные, с листовой розеткой внизу и с надземным облиственным побегом:

А) без плетей,

Б) с плетями.

3. Растения розеточные, с листовой розеткой внизу, с безлистным или слабооблиственным надземным побегом, с симподиальным ветвлением.

4. Надземный побег моноподиальный с пластинчатыми листьями, но без чешуй:

А) надземные побеги с листьями,

Б) надземные побеги без листьев (только с цветками):

1) без плетей,

2) с плетями.

 

5. Побег моноподиальный с пластинчатыми листьями и чешуями:

А) без плетей,

Б) с плетями.

 

6. Побег моноподиальный только с чешуями.

 

Г. Криптофиты (почки возобновления находятся под землей или под водой) (ветреница, тюльпан).

 

1. геофиты (от греч. Гео – земля, фитон – растение); почки возобновления находятся под землей.

А) геофиты корневищные,

Б) геофиты клубнестеблевые,

В) геофиты клубнекорневые,

Г) геофиты луковичные,

Д) геофиты с почками на корнях.

 

2. гелофиты и гидрофиты (от греч. Гелос – болото, гидро – вода, фитон – растение);

А) гелофиты. Вегетативные побеги, поднимающиеся над поверхностью воды.

Б) гидрофиты. Вегетативные побеги погружены в воду.

 

Д. Терофиты (от греч. Терос – лето, фитон – растение); однолетники, переносят неблагоприятное время года только в виде семян (семя гороха, фасоли).

 

В 1918 году Гамс предложил детально разработанную систему жизненных форм, используя характер местообитания, способы питания, способности к передвижению и др. Он выделяет три типа жизненных форм:

Тип 1 – организмы прикрепленные, живущие в однородной среде, т.е. погруженные в данный субстрат (вода, воздух, почва);

Тип 2 – организмы, живущие в разных средах (укореняются в почве, надземные части в воздухе). Здесь тоже выделяют группы, как и у Раункиера;

Тип 3 – подвижные организмы (низшие животные).

Система Гамса показывает распространение организмов, что необходимо знать при изучении сложения сообществ.

 

Оригинальную систему жизненных форм предложил в 1915 году русский ученый Г. Н. Высоцкий в фундаментальном труде «Ергеня. Культурно – фитологический очерк». Он выделяет группы на основе способов вегетативного размножения и распространения растений (для сухих степей и полупустынь).

Отдел I – многолетники, способные к вегетативному размножению:

- осевые, стержне - и кистекорневые;

- дерновинные растения.

Отдел II - многолетники с активным вегетативным размножением:

- «ползучие», корневищные;

- корнеотпрысковые.

Отдел III – многолетники с наземными луковичками, пазушными клубеньками (типа чистяка).

 

Эти три отдела – многолетники, господствующие растения, главные потребители влаги и питательных веществ, основные производители фитомассы, прочно занимающие свое место в фитоценозе.

Отдел IV – многолетники, двулетники и однолетники (яровые и озимые).

Отдел V –низшие тайнобрачные (мхи, лишайники, грибы).

Отдел VI – редкие в степях «ксилофиты», деревья, кустарники.

Интересна система жизненных форм Л. И. Казакевича (1922), предложенная в книге «Материалы к биологии растений Юго - Востока России». Его схема выглядит следующим образом:

 

Вегетативное размножение
отсутствует слабое сильное
стержнекорневые дерновинные Луковичные и клубнелуковичные корневищные корнеотпрысковые
         

Биоспектр сообществ по Л.И.Казакевичу, %

Сообщество Деревья Травянистые многолетники Малолетники
Стержнекорневые Дерновинные Луковичные и клубнелуковичные Корневищные Корнеотпрысковые
Бор Луг Лес Кустарниковая степь Типчаково-полынная степь   Меловые участки     —                   —     — —         —

Таким образом, существуют самые разнообразные системы классификаций жизненных форм растений, основанные на физиономических и эколого-морфологических свойствах растений.

 

ЗАДАНИЕ 1.Заполните таблицу, используя теоретический материал.

 

Исследователь Определение жизненной формы Что положено в основу классификации?
     

 

ЗАДАНИЕ 2.

Заполните таблицу примерами растений, используя систематику жизненных форм по Л. И. Казакевичу.

 

Стержнекорневые Дерновинные Луковичные и клубнелуковичные Корнеотпрысковые Корневищные
         

 

ЗАДАНИЕ 3.

Используя таблицу 2 «Биоспектр сообществ по Л. И. Казакевичу», расположите растительные сообщества в порядке возрастания количества травянистых многолетников.

Сообщества Травянистые многолетники
1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 –    

 

ЗАДАНИЕ 4.

Перечислите черты сходства и различия между классификациями жизненных форм Г. Н. Высоцкого и Л. И. Казакевича.

ЗАДАНИЕ 6.

Объясните, почему в городах листопадные деревья под уличными светильниками обмерзают чаще, чем те, которые ночью не освещены.

 

Контрольные вопросы:

  1. Перечислите русских ученых, занимающихся разработкой систем жизненных форм растений.
  2. Назовите основные направления жизненных форм растений (по И.Г. Серебрякову). В чем особенности каждого из направлений?
  3. К какому из направлений можно отнести классификации И.Г. Серебрякова, В. Н. Сукачева, К. Раункиера, Г. Н. Высоцкого, Л. И. Казакевича?

Литература:

1. Степановских А.С. Общая экология. – Курган.: ИПП «Зауралье» –464 с.

2. Культиасов И.М. Экология растений. – М.: Изд. –во Моск. Ун. –та, -1982. – 384 с.

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015- 2021 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.