Экология растений

Экологическая группа – это группа организмов, которые имеют сходные приспособления, так как обитают в сходных условиях.

Среди растений выделяют экологические группы по отношению к свету, почве, воде, температуре.

Экологические группы растений по отношению к свету

Светолюбивые растения (гелиофиты) – растения открытых мест с постоянным хорошим освещением.

Приспособления:

• Побеги укороченные,

сильноветвящиеся

АДОНИС (ГОРИЦВЕТ)

ВЕСЕННИЙ, прибрежные, водные расте

ния с плавающими листьями, ранневесенние травянистые растения листопадных лесов.

Светолюбивые растения (гелиофиты)

2. Листья часто имеют восковую кутикулу

или опушение

3. Листья мелкие или

сильно рассеченные,

часто повернуты к свету ребром

КОВЫЛЬ ПЕРИСТЫЙ

4. Большое количество устьиц

ВЕРОНИКА СЕДАЯ

Адаптации стебля

• Хорошо развит центральный цилиндр. Доминируют неживые элементы: склеренхимные волокна, расположенные не только в сердцевинных лучах, но и в сердцевине.
• Ростовые процессы остро реагируют на недостаток света (вытягивание стеблей).

Адаптации листьев

• Поверхность листа имеет особенности, способствующие отражению лучей (блестящая, сильно лакированная-лавр, магнолия; покрытая светлым восковым налетом –кактусы, молочаи, толстянки) или ослаблению их воздействия (густое опушение, толстая кутикула, кристаллические включения-липа, растения мелов).
• Хорошо развита палисадная ткань (2-3 ряда узких длинных клеток) не только на верхней, но и на нижней стороне листа (изопалисадный лист). Крупные межклетники отсутствуют, устьица мелкие, многочисленные. Механические и проводящие ткани хорошо развиты.
• Хлоропласты более мелкие и светлые. Характерна более плотная упаковка тилакоидов в гранах. Содержат больше хлорофилла «а», поглощающего световые лучи с короткой длиной волны (соотношение «а» к «б» -3,9). 1,5-3 мг хлорофилла в 1 г листа.

Тенелюбивые растения (сциофиты) – растения, постоянно находящиеся в условиях затенения (пещеры, расщелины скал, водные глубины; нижние затененные ярусы сложных растительных сообществ, условия помещений).

Приспособления:

• Листья темно-зеленые, крупные, тонкие

2. Листья располагаются горизонтально

Копытень европейский

МАЙНИК ДВУЛИСТНЫЙ

Тенелюбивые растения (сциофиты)

3. Хорошо выражена листовая мозаика

СНЫТЬ ОБЫКНОВЕННАЯ

Теневыносливые растения – могут расти в условиях затенения, но предпочитают светлые участки.

Приспособления:

• Выражена листовая мозаика
• Листья могут менять ориентацию по отношению к свету

ДРОК КРАСИЛЬНЫЙ

ВЕТРЕНИЦА ЛЕСНАЯ

ПРОСТРЕЛ РАСКРЫТЫЙ

Критерии теневыносливости у древесных

• Соотношение высоты дерева и толщины его ствола: более теневыносливые сильнее вытягиваются вверх-относительная высота.
• Крона теневыносливых густая, плотная, т.к. листья способны развиваться не только на периферии, но и в глубине кроны, при слабом освещении (ель, бук, каштан). Ажурные кроны у березы, осины, ясеня.
• Относительное световое довольствие –минимальная освещенность (по А.Визнеру), которой могут довольствоваться листья данного растения. Ясень 1/6, сосна 1/10.

Адаптации листьев

• Листья широкие, нежные. Ткани листа тонкостенные, кутикула слабо выражена, система межклетников мощная, устьица не только не защищены, но часто и возвышаются над поверхностью листа. Отсутствуют трихомы. Эпидермальные клетки имеют волнистые стенки.
• Ассимиляционная ткань имеет небольшую толщину, состоит в основном из губчатой паренхимы, хлоропласты могут располагаться и в клетках эпидермы. Устьичные аппараты, в основном, в нижней эпидерме (дорсовентральные листья). Число устьиц на 1 мм2 и длина жилок меньше, но сами устьица крупнее, чем у гелиофитов. Механические элементы развиты слабее или совсем не развиты.
• Хлоропласты крупные и темные. Содержат больше хлорофилла «б», поглощающего свет с большей длиной волны, чем хлорофилл «а» (соотношение «а» к «б» 2,3). 4-6 мг хлорофилла в 1 г листа (до 7-8 мг).

• Разные виды одного рода могут быть светолюбивыми и тенелюбивыми. Например, луговой колокольчик-лесной колокольчик; фиалка полевая-фиалка удивительная; ясменник розовый-ясменник пахучий.

Фотопериодизм

• 1920 г. В.Гарнер, Н.Аллард

Типы фотопериодической реакции (ФПР):

• Растения с короткодневной ФПР –для перехода к цветению требуется 12 ч и менее света в сутки (соя, рис, лук, свекла,табак);

2. Растения с длиннодневной ФПР – для перехода к цветению требуется 12 ч и более света в сутки (картофель, ячмень, редис, пшеница);

3. Растения с ФПР промежуточного типа-цветение наступает при определенном, сравнительно узком диапазоне фотопериода ;

4. Фотопериодически нейтральные- цветение наступает при любой длине светового дня (томаты, гречиха, одуванчик).

Влияние тепла на растения

• Термические пояса:

• Тропический пояс. Температура не бывает ниже 0 С (за исключением высокогорных областей). Средняя температура самого холодного месяца 15-20 С. Амплитуда не превышает 5 С. Вегетация круглогодичная (кроме засушливых областей).

2. Субтропические пояса. Т самого холодного месяца 4 С, самого теплого – выше 20 С. Устойчивый снежный покров отсутствует.

3. Умеренные пояса. Хорошо выражены летний вегетационный сезон и продолжительный зимний период покоя растений. Зимой устойчивый зимний покров.

4. Холодные пояса. Заморозки возможны в течении всего вегетационного периода, который длится 1,5-2 месяца.

Могут выделятся альпийский и субальпийский горные пояса.

Экологические типы растений по отношению к температуре

• 1. Термофильные (мегатермные=теплолюбивые) – оптимум лежит в области повышенных температур- растения тропического и субтропического климата, прогреваемых местообитаний умеренных широт;
• 2. Криофильные (микротермные=холодолюбивые) –оптимальны низкие температуры –растения полярных и высокогорных областей;
• 3. Мезотермные

Эфемероиды

Экологические группы растений по отношению к почве

Почва – верхний плодородный слой земной коры.

Плодородие – способность почвы удовлетворять потребности растений в необходимых веществах.

Состав почвы

Неорганические вещества

Органические вещества

• Песок
• Глина
• Вода
• Воздух
• Минеральные соли

• Перегной ( гумус )
• Гуминовые кислоты

По отношению к общему богатству почвы:

• эвтрофные (эутрофные)- растущие на плодородных почвах;
• олиготрофные –довольствующиеся небольшим кол-м питательных веществ;
• мезотрофные;

- дистрофные- лишенные питательных веществ или содержащие токсические вещества водоемы.

По отношению к содержанию азота:

• растения почв бедных азотом: клевер ползучий, смолевка вздутая;
• нитрофилы: малина, бузина красная, хмель вьющийся, чистотел большой, крапива двудомная и жгучая, многие зонтичные;
• растения, безразличные к содержанию азота: овсюг.

По отношению к содержанию кальция:

• Кальциефилы (более 3% карбонатов): язвенник многолистный, венерин башмачок, мордовник, лиственница сибирская, бук, ясень;
• Кальциефобы: сфагновые мхи, вересковые, каштан, береза бородавчатая.
• Растения меловых обнажений (кальциефиты): льнянка меловая, иссоп меловой, норичник меловой, оносма простейшая, ясменник подмаренниковый.

По отношению к кислотности почв:

• Ацидофилы (рН 3,5-4,5): вереск, щавелек малый, хвощ полевой, щучка извилистая, ель –умеренно кислые;
• Нейтрофилы: лисохвост луговой, овсяница луговая, сныть обыкновенная, печеночница благородная, дуб черешчатый;
• Базифилы (рН 7,0-7,5): горчица полевая, мать-и-мачеха, очиток едкий, лапчатка гусиная, лядвенец рогатый, мятлик луговой.

Приспособления:

• Листья мелкие, плотные,

кожистые.

2. Листья имеют опушение или кутикулу

КЛЮКВА БОЛОТНАЯ

МИРТ БОЛОТНЫЙ

3. Насекомоядность

РОСЯНКА КРУГЛОЛИСТНАЯ

БАГУЛЬНИК БОЛОТНЫЙ

Почвы Воронежской области

Серые лесные

(нейтральные)

Черноземные

(нейтральные)

Торфяные болотные

(кислые)

Песчаные

(нейтральные)

оксилофиты

псаммофиты

Солонцы

( с большим содержанием соли)

галофиты

Галофиты – растения, растущие на солонцах.

Приспособления:

• Наличие солевыделительных железок

в листьях

КЕРМЕК ОПУШЕННЫЙ

2. Накопление солей в клетках

СВЕДА ПРОСТЕРТАЯ

По отношению к засоленности (к засолению) почв:

• Галофиты: маревые, свинчатковые, тамариксовые. Встречаются в аридных зонах.

• Эугалофиты (солянки) обитатели солончаков или солончаковых участков засоленных комплексов: солерос европейский, сарсазан шишковатый виды рода Salsola sp . Являются соленакапливающими.

В стебле, лебеды татарской эпидерма с выростами, многочисленные устьица, двуслойная палисадная паренхима, водозапасающая паренхима, центральный цилиндр; эпидерма листьев с пузыревидными волосками.

По отношению к засоленности (к засолению) почв:

- Криногалофиты (солевыделяющие): тамариксы, франкения, кермеки. Структура листа близка к мезофитной, есть солевыделяющие железки на поверхности органов (на примере прибрежницы прибрежной).

- Гликогалофиты (создают «корневой барьер»-соленепропускающие): полыни, злаки. Утолщаются наружные стенки клеток эпидермы, образуется кутикула. Функцию накопления воды выполняют или моторные клетки, или «полусклеренхима»

- Псевдогалофиты (корневая система глубокая): тростник, кендырь сибирский.

Псаммофиты – растения, обитающие на песчаных почвах.

Приспособления:

1. Длинные корни

2. Запасание воды в теле

МЯТЛИК ЛУКОВИЧНЫЙ

3. Мелкие листья

МОЛОДИЛО

ЭФЕДРА ДВУХКОЛОСКОВАЯ

ХОНДРИЛЛА

Псаммофиты

• 1. Корни длинные, сильно разветвленные, экстенсивного типа (саксаул). Часто расположены горизонтально в поверхностных слоях песка.
• 2. Ксероморфная структура. Есть суккуленты. Древесные и кустарниковые породы безлистны (саксаулы, джузгуны, солянки) или с сильно редуцированными листьями (песчаная акация).
• 3. Много эфемеров и эфемероидов.
• 4. У псаммофитов умеренного климата (цмин песчаный, лапчатка песчаная) встречаются корневые чехлики, длинные цепкие корневища, ксероморфные черты в структуре надземных частей: восковой налет на листьях, опушение листьев, сухой околоцветник.

Литофиты

• Растения, обитающие на камнях, скалах. Это первые поселенцы на разрушающихся горных породах: водоросли, накипные и листоватые лишайники, мхи –хасмофиты=растения щелей. К ним относятся камнеломка, можжевельник, сосна, скальные формы дуба, бука.
• Корни неглубокие, прочные, цепкие. Над поверхностью поднимаются невысокие розетки листьев и соцветий или ползучие побеги.
• Хасмофиты формируют остановленные осыпи с участками высокогорных лугов .

Растения торфяников

• Сфагновые мхи, вечнозеленые ксероморфные кустарнички-психрофиты «брусничного» и «вересковидного» типа, летнезеленые листопадные кустарнички (ива, карликовая береза), ксерофильные травы (осоки), болотные формы сосны, лиственница даурская, береза. Есть насекомоядные, микотрофные. Олиготрофы, ацидофилы, оксилофиты.
• Корневые системы- в поверхностных горизонтах с «системой проветривания». При обилии влаги имеют ярко выраженные ксероморфные черты: эрикоидная структура листа, узколистность, опушение, кутикула. Влага практически недоступна для растений.

Гидроиндикация

• демонстрирует глубину и характер залегания грунтовых вод, степень минерализации, сезонный режим.
• Тамариск ветвистый в пустынях произрастает при глубине грунтовых вод от 1 до 7 м.
• Солянка кустарниковая, галостахис –индикаторы пресных грунтовых вод в дельтах пустынных рек.
• Костяника, таволга, вейник индикаторы вод поверхностного стока в западинах.

Гидроиндикация

• Фреатофиты- растения, корни которых достигают грунтовых вод.
• Трихогидрофиты-используют влагу капиллярной каймы.
• Омброфиты-имеют неглубокую корневую систему и живут лишь за счет атмосферных осадков. Не являются индикаторами.

Рельеф (орографические факторы)

• Макрорельеф –горы, низменности, межгорные впадины.
• Мезорельеф-холмы, овраги, гряды, карстовые воронки. Северные экспозиции склонов –леса, южные-остепненные. Правило предварения –Алехин В.В.
• Микрорельеф –мелкие западины, пристволовые повышения, неровности.

Прочие физические (абиотические) факторы

1. Атмосферное давление имеет косвенное значение как фактор формирования погодных условий.

2.Атмосферное электричество действует на растения посредством разрядов и ионизации воздуха. По частоте поражения молниями: ель и пихта, дуб, бук.

3. Огонь. Наиболее уязвимы ель и пихта, кедр; сосна и лиственница более огнестойки.

- Выгорание древесины, обнажение почвы с последующим поселением сорняков, усиленное промерзание почвы зимой, уменьшение задержания снега и влаги весной.

Прочие физические (абиотические) факторы

4. Магнитное поле Земли. Семена растений, ориентированные зародышевой частью к южному магнитному полюсу, прорастают быстрее, проростки также растут быстрее.

5. Шум. Растения, обитающие близ аэродромов, испытывают угнетение роста (табак), некоторые полностью исчезают. «Шумопоглотители» –хвойные древостои.

6. Ионизирующее излучение и радиационная экология (космическое излучение и излучение-радионуклидов: изотопов урана, радия, тория, калия 40, искусственные источники: радиоактивные отходы предприятий, атомных электростанций, ракетных установок). Умеренные дозы (10-100 рентген) повышают всхожесть семян сосны, увеличивают прирост). Лишайник-олень-человек.

Биотические факторы

могут влиять на растения как прямо (опыление, поедание, паразитирование), так и косвенно (изменение абиогенных факторов среды).

Зоогенные факторы

1.Потребление растительной массы в пищу (монофаги, олигофаги, полифаги). У растений – защитные приспособления, быстрое восстановление потерь, биохимическая защита.

2. Травмирование растений (ондатра-тростник, камыш, осоки).

3. Опыление. Энтомофилия (копытень-муравьи). Орнитофилия (нектарницы, колибри). Зоогамия (кенгуру, белки летяги, мыши-нектарницы).

4. Зоохория. Эпизоохорные растения (открытых мест: лопухи, липучка). Эндозоохорные растения (в лесах: бересклет, боярышник, рябина, шиповник). Мирмекохорные растения (в травяном покрове: копытень, пролеска, хохлатка, марьянник дубравный).

Биотические факторы

Фитогенные факторы

Антропогенные факторы

Жизненные формы растений

Экологические группы растений по отношению к воде

Гидатофиты – растения, целиком погруженные в воду.

Приспособления:

• Корневая система развита слабо
• Поглощение воды идет всей поверхностью тела
• Устьица не работают
• В тканях много межклетников, заполненных воздухом (аэренхима)

ТЕЛОРЕЗ

ТУРЧА

ВОДОКРАС

Гидрофиты – растения, растущие по берегам водоемов.

Приспособления:

• Хорошо развиты механические и проводящие ткани
• Развиты межклетники, заполненные вохдухом

СТРЕЛОЛИСТ ОБЫКНОВЕННЫЙ

РОГОЗ ШИРОКОЛИСТНЫЙ

ЧАСТУХА ПОДОРОЖНИКОВАЯ

Гигрофиты – растения, обитающие на сильно увлажненных почвах.

Приспособления:

• В тканях содержится большое количество воды
• Есть приспособления для выделения воды в виде капелек

НЕДОТРОГА ОБЫКНОВЕННАЯ

КАЛУЖНИЦА БОЛОТНАЯ

СЕРДЕЧНИК ЛУГОВОЙ

Мезофиты – растения умеренно увлажненных мест.

Приспособления:

• Могут переносить непродолжительную умеренную засуху
• Хорошо развиты проводящие ткани и корневая система
• Активно работают устьица

ДУШИЦА ОБЫКНОВЕННАЯ

КЛЕВЕР КРАСНЫЙ

ЛИСОХВОСТ ЛУГОВОЙ

Ксерофиты – растения засушливых мест.

• Склерофиты – растения, которые приспособлены к наличию малого количества воды в клетках.

Приспособления:

• Растения похожи на высохшие
• Листья мелкие, в виде чешуек
• Листья имеют кутикулу или опушение
• У некоторых растений листья могут складываться в трубку

КОВЫЛЬ

ТИПЧАК

ЖИТНЯК

2. Суккуленты – растения, накапливающие в тканях воду.

Приспособления:

• Имеют водозапасающую ткань в стеблях или листьях
• Листья покрыты восковым налетом
• Устьица погружены вглубь листа

ОЧИТОК ПУРПУРНЫЙ

МОЛОДИЛО