76. Экология растений как раздел ботаники: цель, задачи, объект исследования. Основные условия существования организмов, экологические факторы, их влияние на растения.

Жизненный цикл растения зависит от его генетической природы и условий окружающей среды. Экология растений изучает строение и жизнь растений в зависимости от внешних условий, т. е. связь между растением и средой обитания. Факторы среды, влияющие на растения, подразделяют на факторы абиотические, биотические, антропогенные и геологические. В природных условиях и в культуре растения всегда находятся под влиянием не одного, а комплекса экологических факторов, что и обеспечивает им нормальное развитие. Действие каждого фактора на растение меняется в зависимости от сочетания с другими. Так как все экологические факторы неразрывно связаны друг с другом, то перемена одного из них неминуемо влечет за собой изменения всех других. Среда и человек постоянно производят отбор растительных форм из того неограниченного материала, который обеспечивается изменчивостью растений.

77. Влага как экологический фактор, экологические группы растений - гидрофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты, склерофиты, суккуленты.

Абиотические факторы. Включают воздействие климатических факторов — воды, света, температуры, воздуха, а также влияние почвы и рельефа. Одни из них влияют на распределение растений по земной поверхности, другие оказывают местное, индивидуальное воздействие.

Вода является важнейшим составляющим компонентом растительной клетки. Только в среде с достаточным количеством воды проходят все процессы жизнедеятельности растения. Главная роль в режиме влажности принадлежит дождевым водам (дождь и снег). Количество осадков за год на земной поверхности распределяется неравномерно. В отдельных тропических районах земного шара, например Юго-Восточной Азии, выпадает до 10 000 мм осадков ежегодно. В некоторых районах южноафриканской пустыни Намиб выпадает в среднем 8 мм осадков в год, в некоторых местах Канарских островов и экваториальной части Южной Африки, где почти отсутствуют осадки, растения используют влагу туманов. Главное значение имеет не столько годовое количество осадков, сколько их распределение по временам года. В тропиках есть районы, где осадки выпадают круглый год. Здесь растения развиваются наиболее пышно, не сбрасывают листья, а камбий не приостанавливает своей деятельности. В других районах тропиков наблюдаются дождливый и сухой периоды; с наступлением сухого периода растения сбрасывают листья, в древесине образуются годичные кольца. В пустынях осадки выпадают зимой и ранней весной, поэтому в этот период пустыня имеет зеленый покров. Недостаток влаги заметно влияет на рост и формирование органов, их строение и общее развитие растения. Так, в сухом субтропическом климате Средиземноморья, где сухо в течение длительного лета, преобладают растения с вечнозелеными жесткими, кожистыми листьями, с сочными стеблями (стеблевые суккуленты), а также с листьями в виде палочек (кактусы, кактусовидные молочаи). Растения-эфемероиды, у которых подземными органами являются луковицы, развивают листья и цветут короткий период, когда выпадают осадки или почва насыщена талыми водами. С наступлением засушливого периода их надземная масса отмирает, а луковицы с помощью втягивающих корней углубляются в почву (тюльпаны, морской лук, безвременник осенний и др.). Важное значение имеет также влажность воздуха. Во влажном воздухе растения лучше растут, меньше тратят энергии на испарение. У растений засушливых районов замедлен рост надземной массы, а корневая система достигает водоносных слоев. По отношению к условиям увлажнения мест произрастания выделяют следующие экологические группы растений: гидрофиты, гигрофиты, мезофиты и ксерофиты. Гидрофиты — это растения, которые растут в водоемах (лотос, кубышка, кувшинка, стрелолист). Погруженные в воду части обычно отличаются и анатомически, и морфологически от непогруженных частей. Корень выполняет в основном функцию укрепления растения в субстрате. Механические ткани почти полностью отсутствуют, проводящие ткани и корневые волоски развиты слабо, а хорошо развита воздухоносная паренхима — аэренхима. Эпидерма без устьиц и кутикулы. Плавающие листья имеют устьица только на верхней стороне листа (листья эпистоматические). Гигрофиты, мезофиты и ксерофиты — обитатели суши. Они используют почвенную, подпочвенную влагу и различаются по степени обеспечения водой. Гигрофиты растут в условиях избыточного увлажнения и лишены приспособлений, защищающих их от испарения: листья крупные, голые, кутикула тонкая; устьица расположены на обеих сторонах (листья амфистоматические). Центральный цилиндр развит слабо, сосудов мало, корневая система поверхностная и малоразветвленная. К этой экологической группе относятся многие вересковые и ароидные. Мезофиты — растения, произрастающие в условиях достаточного увлажнения. К ним относится большинство луговых и лесных растений, многие плодовые культуры, а также пшеница, кукуруза, овес, горох, соя, сахарная свекла, конопля и др. Особую группу мезофитов составляют эфемеры и эфемероиды. У эфемеров вегетационный период составляет от 4 до 6 недель, когда в почве достаточное количество влаги, затем они отмирают. Эфемероиды — многолетние растения, которые переносят засушливый период в виде луковиц (тюльпан, безвременник) или корневищ, а надземная часть отмирает. Ксерофиты растут в условиях постоянного или сезонного дефицита влаги. Они имеют разные приспособления для сохранения, экономного расходования влаги или добывания воды из глубоких почвенных горизонтов. Осмотическое давление в клетках корней очень высокое (иногда свыше 100 атм.), что позволяет всасывать высоко концентрированные почвенные растворы. У многих ксерофитов листья имеют небольшую пластинку, клетки эпидермы мелкие, с утолщенными оболочками, палисадный мезофилл расположен в несколько ярусов, сеть жилок более густая. Уменьшение транспирации у ксерофитов осуществляется благодаря сворачиванию листовых пластинок, густому опушению из мертвых волосков, отражающих солнечные лучи, расположению устьиц в углублениях — криптах, наличию толстой кутикулы, узости сосудов и др. К ксерофитам относятся некоторые виды полыни, ковыль, коровяк, саксаул, олеандр, испанский дрок, житняк, дикие виды груши и сливы, маслина, миндаль, фисташка, лох, лавр благородный, некоторые сорта пшеницы, ячменя, песчаного овса, сорго, суданская трава и др. Среди ксерофитов выделяется несколько особых групп. Полуксерофиты — растения с корневой системой, проникающей до грунтовых вод (верблюжья колючка, желтая люцерна). Они интенсивно транспирируют, но их надземная масса не получает пышного развития из-за высокой сухости воздуха. Пойкилоксерофиты — организмы, способные переносить сильнейшие высыхания, не регулируя свой водный баланс (лишайники и почвенные цианеи полупустынь). У суккулентов листья обычно редуцированы до чешуй, колючек или листья и стебли мясистые, состоят из паренхимы, накапливающей воду, и слизи (кактусы, кактусовидные молочаи и др.). К ксерофитам обычно относят и растения, произрастающие на сильно засоленных почвах (солерос, солянки и др.). Разнообразные типы ксерофитов образуют в различных зонах земного шара своеобразные степные и пустынные растительные сообщества, а следовательно, формируют своеобразную растительность.