13. Полевые наблюдения; эколого-географический метод

Полевые исследования – метод непосредственного изучения экосистемы или ее компонентов в естественных условиях без вмешательства экспериментатора в ее состав и функционирование, даже если в исследованиях применяют какую-либо аппаратуру. Среди полевых исследований выделяют: физиологический метод (рассматривается реакция организма, как единого целого на совместное воздействие различных факторов) и эколого-географический метод, который предполагает применение ландшафтных исследований. Ландшафтные исследования включают в себя:

Выделение основных типов экосистем и их взаимосвязей в изучаемом ландшафте.

Определение видового состава организмов, населяющих экосистему, установление соответствующего ей микроклимата, типа почв, почвообразующих пород, характера гидрологического режима.

Установление взаимосвязей организмов с почвой, приземным слоем воздуха и другими компонентами абиотической части экосистемы и взаимодействие между собой.

Получение качественных показателей состава экосистем. Например, определение содержания в почве биогенных элементов, воды, ее температуры.

Количественное описание функциональных связей между компонентами экосистемы и внешних воздействий на нее. Например, установление зависимости интенсивности фотосинтеза от температуры и влажности, выявление зависимости скорости выедания растений животными от кол-ва и качества фитомассы.

15.Жизненные формы растений и животных.

формы впервые предложил еще в середине XIX века крупный немецкий путешественник и естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт.

формы организмов очень сильно зависят от условий среды, в которой они обитают, а значит, и отражают, как в зеркале, эти условия. Рассмотрим несколько конкретных примеров.

Если говорить о растениях, то одну жизненную форму имеют, например, американские кактусы и африканские молочаи, обитающие в засушливых условиях и способные накапливать запасы влаги в сочных и толстых стеблях. Листья же у таких растений превратились в колючки, чтобы уменьшить испарение драгоценной влаги. кактусы и молочаи отличить друг от друга в нецветущем состоянии практически невозможно, настолько они друг на друга похожи.

Одну и ту же жизненную форму имеют и растения с плавающими на поверхности воды широкими блюдцевидными листьями - разнообразные кувшинки и кубышки.

Во-первых, среда как бы навязывает организму наиболее подходящую, оптимальную форму тела. Во-вторых, организмы, обитающие в сходных условиях среды, как правило, имеют и сходные формы. И, в-третьих, одну и ту же жизненную форму могут иметь организмы далеко не родственные между собой, такие как молочаи и кактусы.

Кроме того, организмы могут менять жизненные формы в процессе индивидуального развития. Особенно ярко это проявляется у насекомых с полным превращением. Так, вылупившаяся из яйца червеобразная личинка жука со временем превратится в куколку, а из куколки, в свою очередь, выйдет жук. Такие превращения в биологии называют метаморфозами.

яйцо – личинка – куколка - жук

Все рассмотренные примеры позволяют сделать вывод, что организмы объединяются в жизненные формы на очень простой основе - по сходству их внешнего вида.

Жизненные формы растений можно классифицировать по самым разным морфологическим (физиономическим) признакам. В основу своей классификации Раункиер положил один единственный, но экологически значимый признак, - высоту залегания почек возобновления над поверхностью субстрата. Этот признак оказался удачным и чрезвычайно важным с приспособительной точки зрения. На его основе Раункиер выделил пять крупных групп жизненных форм растений.

У фанерофитов (греч. фанерос - открытый) почки расположены достаточно высоко над поверхностью и в лучшем случае защищены почечными чешуями. К этой группе относят деревья и кустарники.

У хамефитов (греч. хаме - низкий) почки располагаются на незначительной высоте (20-30см) над поверхностью. Такие почки у растений умеренных широт в зимнее время могут быть прикрыты снегом, что создает им дополнительную защиту от сильных морозов и ветра. В эту группу входят кустарнички, полукустарники, стелющиеся растения, растения-подушки.

Гемикриптифитами (греч. геми - полу; криптос - скрытый) называют растения у которых почки возобновления находятся на уровне субстрата (дерновинные, розеточные и др. формы травянистых растений). Как правило, они располагаются в опаде, подстилке или растительном войлоке и в еще большей степени защищены, по сравнению с предыдущей группой.

Геофиты (греч. гео - земля) размещают почки возобновления в почве или другом твердом субстрате на некоторой глубине (корневищные, клубневые, луковичные растения). Понятно, что в подобной ситуации почки в наибольшей степени защищены от экстремальных воздействий окружающей среды, за исключением случаев с неглубоко залегающей вечной мерзлотой.

Гидрофитами соответственно называют растения, у которых почки возобновления размещаются в воде.

И, наконец, особую группу терофитов (греч. терос - лето) составляют однолетние растения, вегетативные части которых отмирают к концу вегетационного сезона, а зимующие почки вообще не образуются.

Экологич. группы раст. и жив-х.

Организмы, имеющие одинаковые требования к условиям среды и сходным образом реагирующие на определенные экологические факторы, объединяют в экологические группы. Экологические группы растений можно выделять по отношению к любому из факторов среды. Мы назовем наиболее значимые из них. Экологические группы по фактору увлажнение

1. Ксерофиты (греч. ксерос - сухой и фитон - растение) - засухоустойчивые растения, произрастающие в местообитаниях с недостаточным увлажнением и хорошо выраженным засушливым периодом. У таких растений выработались разнообразные приспособления, позволяющие им выжить при недостатке воды в почве и раскаленном сухом воздухе.

Различают две группы ксерофитов. Одни из них действительно испытывают нехватку влаги и переживают реальную засуху - их называют настоящими ксерофитами. К ложным ксерофитам относятся растения, которые хотя и произрастают в сухих местообитаниях, но не испытывают недостатка влаги. Они имеют приспособления, позволяющие добывать или запасать достаточное количество воды.

И, наконец, некоторые настоящие ксерофиты, например, пустынные саксаулы вообще лишены листьев.

Однако особенно интересны ложные ксерофиты, которые нашли различные способы "убежать от засухи".

Некоторые сочные и мясистые растения представляют собой что-то вроде бочек, в которых накапливается влага, а затем экономно расходуется на протяжении засушливого периода. Такие растения называют суккулентами.

Растения - эфемеры (однолетние) и эфемероиды (многолетние) самыми первыми развиваются во влажный сезон года. Так, в степях и пустынях они появляются ранней весной прямо из под снега, когда почва еще богата влагой.

А вот глубококорневые ложные ксерофиты "убегают от засухи в пространстве". Достигается это тем, что они имеют очень мощные и глубокие корневые системы, проникающие до грунтовых вод, где они сильно разветвляются и бесперебойно снабжают растения водой, даже в период самой сильной засухи.

2. Мезофитами (греч. мезос - средний и фитон - растение) называют растения, живущие в условиях нормального среднего увлажнения. У таких растений обычно мягкие сочные достаточно крупные листья, с плоскими пластинками и большим количеством устьиц. Мезофиты не имеют особых приспособлений для снижения испарения влаги, поэтому не выдерживают засухи.

3. Гигрофиты (греч. гигрос - влажный и фитон - растение) обитают в условиях высокой атмосферной влажности воздуха. Такие условия складываются под пологом густых тенистых лесов, в которых кроны деревьев являются своеобразным экраном, препятствующим испарению влаги с поверхности почвы. К гидрофитам (греч. гидро - вода и фитон - растение) относят влаголюбивые болотные, водные и прибрежно-водные растения.

Экологические группы по отношению к температуре

По потребности в тепле растения разделяются на три экологические группы:

1. Мегатермы (греч. мегас - большой и термос - теплый) - теплолюбивые и "жаростойкие" растения, способные переносить высокие температуры. Мегатермы обитают в жарком и засушливом климате степей и пустынь, поэтому многие из них одновременно являются и ксерофитами.

2. Мезотермами (греч. мезос - средний и термос - теплый) называют теплолюбивые, но не жаростойкие растения. К типичным теплолюбивым растениям относятся растения влажного тропического пояса, которые живут в условиях "температурного рая" - постоянно теплого, но не жаркого климата, при температурах 20-30 С. Типичные мезотермы не имеют никаких приспособлений к температурному режиму, поэтому не выносят перепадов температуры.

3. Микротермы (греч. микрос - малый и термос - теплый) не требовательные к теплу и холодостойкие растения, произрастающие в условиях умеренного и арктического климата.

Экологические группы по отношению к богатству питания

1. Олиготрофами (греч. олигос - немногочисленный и трофе - питание) называют растения, произрастающие на бедных, "тощих" почвах и довольствующиеся небольшим количеством питательных элементов.

2. Мезотрофы (греч. мезос - средний и трофе - питания) как ясно уже из названия - умеренно требовательные к питанию растения. Они произрастают на не очень богатых, но и не очень бедных почвах. Кедр, пихта, береза, осина, многие таежные и луговые травы Западной Сибири относятся к этой средней по питанию группе.

3. Эутрофы (греч. эу - настоящий и трофе - питание) растут на богатых плодородных почвах и предъявляют высокие требования к своему питанию. У нас наиболее богатые почвы формируются в поймах рек, где ежегодно во время половодья откладываются слои плодородного наилка.