13

ЛЕКЦИЯ № 12 ( О\О )

ТЕМА: « Основы экологии растений. »

Предмет экологии. Объекты её изучения.

Аутэкология. Взаимосвязь растений и окружающей среды. Экологические факторы: климатические, эдафические, биотические, орографические, исторические, антропогенные.

Свет. Физиологические и морфологические адаптации растений к световым условиям. Экологические группы растений по отношению к свету. Отношение растений к освещению.

Температура. Адаптации растений к тепловому режиму местообитаний. Холодостойкость, зимостойкость, морозостойкость. Тепловой режим почвы. Температурный градиент. Зональное распределение растительности.

Вода. Значение воды в жизнедеятельности растений. Водный баланс растений. Отношение к степени увлажнения среды обитания растений. Эколого-морфологические группы. Засухоустойчивость растений.

Воздух. Влияние газового состава воздуха, ветра на растения. Шкала выносливости деревьев к загрязнению воздуха

Почва. Понятие почв. Структура и плодородие почвы. Влияние физических свойств и химического состава почвы на растения. Макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы. Растения-индикаторы.

Рельеф. Косвенное воздействие рельефа на растения. Влияние микрорельефа, мезорельефа и макрорельефа.

Биотические факторы. Взаимовлияние растений. Взаимовлияние растений и животных.

Экология сообщества( синэкология).Понятие о растительных сообществах. Структура растительных сообществ. Видовой состав. Доминанты и эдификаторы. Физиономичность. Динамика растительных сообществ и их устойчивость. Классификация.

Биоценоз. Биогеоценоз. Экологическая система.

ПЛАН:

1. Общая характеристика покрытосеменных растений. Основные направления эволюции цветковых растений

2. Класс двудольных. Отдельные представители семейств.

3. Класс однодольных. Отдельные представители семейств.

от наследственных задатков

Развитие любого организма зависит

от условий окружающей среды.

Экология – наука, изучающая взаимоотношения организмов друг с другом и с условиями окружающей среды. Термин «экология» введён Эрнсом Геккелем в середине 19 в (1869) «Экология» - греческое слово «ойкос» - местообитание, «логос» - наука.

Предистория становления экологии очень длинна – начиная с античных времён до середины 19века. Античный период в развитии экологии растений связан с именем Теофраста, который описал зависимость формы растений от почвы и др. Средние века процветала схоластика. Эпоха возрождения связана с развивающейся систематикой. 17-18 веках накапливаются данные об экологических группах растений (Палас, Бифон, Крошенинников). Становление экологии начинается в 19 веке. Александр Гумгольд ( нем.) впервые заговорил о роли живого вещества на земле. Он ввёл понятие о «сфере жизни». Декандоль в работе «Биография растений» описывает влияние различных факторов на растения. Середина 19 века – Дарвин « Происхождение видов». Конец 19 века – впервые заговорили о биоценозе – 1877г. Мёбиус немецкий учёный – группа организмов сущ. в определенной среде.

Современное состояние. На 3-м ботаническом конгрессе в 1910г экологию разделили на 2 отдела

1 отдел – аутэкология – занимается экологией отдельных организмов (факторная экология)

2 отдел – синэкология (организменная) – экология отдельных групп организмов

Впервые об этом заговорили 1896г Шрёттер и Кирхнер. Сейчас экология – разветвлённая система наук.

Экология

Общая экология	Частные экологии
	Экологии отдельных групп
	Экология популяций
	Палеоэкология
	Биохимическая экология
	Экология человека

Среда жизни – часть природы, окружающая живой организм и оказывающая на него прямое или косвенное воздействие.

Растительный организм и среда находятся в тесном единстве. Но среда представляет собой сочетание различных факторов: света, температуры, воды, ветра, свойств почвы и др. Эти факторы получили название экологических факторов. Экологические факторы - элементы среды, оказывающие влияние на живой организм, обычно объединяют в следующие группы:

Классификация Сукачёва

Факторы среды

Биотические ( элементы живой природы)	Абиотические (элементы неживой природы)
Фитогенные ( влияние растений) Зоогенные (влияние животных на растения) Антропогенный фактор (многогранная деятельность человека, воздействующего как на само растение, так и на экологические факторы).	Климатические факторы (воздух, свет, тепло, вода) Эдафические факторы (почвенно-грунтовые) Орографические (рельеф) Химические

Свет

Свет играет важную роль в жизни растений:

1. необходим для уникального процесса фотосинтеза

2. регулирует развитие организма (цветение, листопад и др.)

3. изменяет экологическую среду (температуру, влажность, микробиологию, химический состав почвы)

4. регулирует рост организма

5. свет оказывает формо­образующее действие, влияя на внутреннее строение и внешнюю форму растений.

Световой режим На Землю падает 1/2000000 часть солнечной энергии. Из этого количества 16% - 50% приходится на видимый свет и от 49%до 84% - невидимый свет. Рассеянного света там больше, где больше влажность. Свет характеризуется интенсивностью света, количеством и качеством. Все эти показатели зависят от сезона, состояния атмосферы, рельефа местности и т.д.

Интенсивность света – количество света, падающее на единицу поверхности. Зависит от высоты над уровнем моря.

Количество света На него оказывает влияние широта, увеличивается от полюсов к экватору.

Качество света. Видимый и невидимый свет. Каждая часть оказывает своё экологическое воздействие. В прямом свете 50-60% инфракрасных лучей, при закате этих лучей больше. Инфракрасные лучи регулируют двигательную активность. Ультрафиолетовые лучи в чистом виде не поступают, их задерживает озоновый экран ( h = 25 км) , но те которые попадают оказывают экологическое воздействие – витамины роста. складывается из интенсивности прямого и рас­сеянного света, количества его и качества. В зависимости от геогра­фической широты, времени года и суток, высоты над уровнем моря, рельефа, состояния атмосферы, характера растительности световой режим меняется. Количество света увеличивается от полюсов к эква­тору. В северных районах из-за большой облачности преобладает рассеянный свет. В высокогорных областях свет содержит большое количество ультрафиолетовых лучей. Под пологом леса свет иной, чем на открытом пространстве. При прохождении сквозь крону де­ревьев меняется качественный состав света, так как не все части спект­ра одинаково поглощаются листьями.

Типы растений по отношению к свету

1. светолюбивые (гелиофиты – растения пустынь, опушек)

2. теневыносливые (факультативные гелиофиты – растения лесов, комнатные растения)

3. тенелюбивые ( мхи, папоротники)

Теневые и световые растения отличаются рядом анатомо-морфологических и физиологических при­знаков (адаптаций). Так, например:

1. этиолированность ( бесцветные – характерна для гелиофитов)

2. Разеточность и низкорослость

3. односторонние изгибы ( тропизмы)

4. мозаичность листьев

5. различное строение листьев светолюбивых и тенелюбивых растений.

Если расположить деревья в порядке увеличения их выносливости к затенению, то получится следующий ряд: листвен­ница, береза, сосна обыкновенная, осина, дуб, ясень, клен, ольха черная, ольха серая, липа, ель, пихта, тис.

Однако свет не является определяющим фактором при распростра­нении растений на Земле.

Температура

Тепло тесно связано со светом, так как распределение тепла на Земле обусловлено поступлением лучистой энергии Солнца.

1. влияет на протекание основных жизненных процессов в растительном организме (фотосинтез, дыхание, транспирация)

2. влияет на рост растений,

3. развитие растений,

4. оказывает формообразующее действие,

5. определяет зональное распределение растительности.

Среднегодовая температура воздуха понижается от экватора к полюсам в связи с тем, что количество солнечной радиа­ции, приходящейся на единицу поверхности, убывает в этом направ­лении из-за уменьшения угла падения солнечных лучей. При движе­нии с юга на север на каждый географический градус средняя годовая температура понижается на 0,5 °С. При подъеме в горы через каждые 100 м наблюдается понижение температуры на 0,56 °С. На ровных участках суши температурные различия времен года возрастают от экватора к полюсам в соответствии с сезонными изменениями радиа­ции. В южном полушарии сезонные различия не так резки. Это свя­зано с меньшей площадью суши и смягчающим влиянием океана. На основании различия теплового режима на разных участках Земли выделено несколько тепловых зон:

тепловые зоны	растительность
тропическая	тропическая
субтропическая	субтропиче­ская
уме­ренно теплая	суббореальная
умеренно холодная	бореальная
холодная полярная	арктическая

Каждой тепло­вой зоне характерна своя растительность. На характере расти­тельного покрова в каждой зоне сказываются и другие факторы: влажность почвы, ее химический и механический состав и пр. Темпе­ратурный режим даже в пределах одной зоны изменяется. В горах на южном склоне больше тепла, чем на северном.; в глубине леса коле­бания температуры менее резки, чем на лугу у леса.Температурные пределы существования растений очень велики. Снижение температуры ниже нуля для многих растений не является смертельным, так как в процессе исторического развития у них выра­ботались особые

Приспособления, помогающие избегать влияния низких температур.

1. стелющихся форм деревьев и кустарни­ков

2. подушкообразных форм у высокогорных растений

3. образование мощной проб­ки,

4. выделение смолы,

5. сильное опушение,

6. плотные по­чечные чешуи.

Эти приспособления можно встретить как у растений холодных, так и жарких стран.

Для каждого растения есть своя тепловая амплитуда, в которой оно может существовать, но лучшее развитие растений происходит при оптимальной температуре. Споры грибов и бактерий способны переносить температуру —273 "С.

Тепловой режим почвы. От температуры почвы зависят поглоще­ние воды и минеральных веществ, рост, дыхание корней, жизнеспособ­ность почвенных микробов, грибов, водорослей, процесс разложения органических остатков, прорастание семян. Температурный режим почвы зависит не только от температуры окружающей среды, но и от физических свойств самой почвы. Во влажном климате глинистые почвы холоднее песчаных; почвы, покрытые растительностью, холод­нее лишенных ее; влажные почвы холоднее сухих. Структурные поч­вы быстрее прогреваются весной, чем бесструктурные. Темные, бога­тые гумусом почвы прогреваются сильнее. Верхние слои почвы летом и зимой имеют более высокую среднюю температуру, чем воздух. В глубину изменение температуры распространяется очень медлен­но, и поэтому колебания температур в почве значительно мень­ше, чем в воздухе. Отношение температуры почвы к температуре воздуха составляет температурный градиент. В про­цессе эволюции растения приспособились к отрицательному темпе­ратурному градиенту и лучше растут и развиваются при таких усло­виях. Установлено, что более высокая температура почв, чем воздуха, значительно снижает урожай (например, в теплицах). Все это следует учитывать при сельскохозяйственных работах. Так как семена различ­ных видов растений прорастают при различной температуре почвы, то, следовательно, и сроки посева семян различных сельскохозяй­ственных растений должны быть различны.

Семена кукурузы прорастают при +8... +10°С, арбуза, дыни, огурцов — при +14 °С. Устойчивая температура в +14 ° С в средней полосе устанавливается в середине июня, что и определяет сроки посе­ва бахчевых культур в этих районах.

Подснежное развитие растений. Некоторые цветковые растения способны расти при сравнительно низких температурах. Это высоко-горные, полярные растения и некоторые ранневесенние. Многие из них обладают подснежным развитием. Эти растения зацветают рано весной, когда еще кое-где лежит снег. Они получили название под­снежников. Цикл развития этих растений заканчивается быстро, к началу лета их листья засыхают и до следующей весны растения сохраняются в виде клубней, луковиц или корневищ. За сильно уко­роченный период развития они получили название весенних эфемероидов. К весенним эфемероидам относятся пролески, ветреницы, хохлатки, чистяк, гусиный лук и др.

Вода

Жизнь зародилась в воде, даже сухие семена содержат воду

Вода является существенным фактором, определяющим жизнедея­тельность растений. Воду, поступающую в растительный организм, К- А. Тимирязев подразделял, на организованную (которая связывает­ся организмом) и расхожую (испаряемую листовой поверхностью). Из 1000 г воды, поглощенной растением, около 990 г испаряется, а 10 г задерживается в растении. Тело растений на 50—98% состоит из воды. Все физиологические процессы протекают при участии воды, поэтому она является одним из наиболее существенных экологических факторов, влияющих на рост и развитие растительного организма, на распространение растений на земле.

Воду растения получают из почвы и из воздуха. Но количество воды в различных участках суши не одинаково (болота и пустыни).

В связи с этим у растений можно видеть различные приспособления.

1) Сухопутные растения в большинстве случаев получают воду из почвы. Этому способствует хорошо развитая корневая система. Углуб­ляясь в почву до водоносного горизонта, корни могут достигать зна­чительной длины(у верблюжьей колючки корень достигает 18— 20 м глубины). В песчаных пустынях, большое значение имеет во­да, выпадающая в виде росы, и у растений можно наблюдать развитие тонких корней в поверхностном слое песка.

2) Развитие водоносной ткани в Некоторые растения очень сухих мест приспособились удержи­вать влагу в своем организме в сочных стеблях (кактусы, некоторые молочаи) или листьях (алоэ, агавы, очитки, молодила и др.). Внешний вид этих растений очень своеобразен.

3) Короткий период вегетации. Атмосферные осадки могут играть и положительную и отрицатель­ную роль. Снежный покров предохраняет зимующие растения от вы­мерзания. В высокогорных районах и на Крайнем Севере, где снег лежит большую часть года, растения приспособились к короткому периоду вегетации. Механическое воздействие на растения оказывают снег и град, вызывая порой значительные повреждения растений.

Большое значение для растений имеет распределение осадков в течение вегетационного периода. В районах с засушливым летом и влажной весной развились растения, успевающие завершить свой цикл развития до наступления засушливого периода. В засушливое время года они прячутся под землей в виде луковиц или корневищ (эфеме­роиды) или сохраняются в виде семян (эфемеры). Для получения хорошего урожая для хлебных злаков имеют большое значение майские и июньские дожди.Условия водоснабжения оказывают влияние на внешний облик и внутреннее строение растений. По внешнему виду нетрудно определить, в каких условиях увлажнения росло растение.