Кудряшов Л.В., Гуленкова М.А., Козлова В.Н. Ботаника с основами экологии

Подождите немного. Документ загружается.

123443 2 35

Рис. 147

Положение различных типов и ассоциаций елового леса в рельефе:

/ — ельник-брусничник; 2 — ельник-кисличник; 3 — ельник-черничник; 4 — ельник травя-

ной; 5 — ельник-долгомошник; 6 — сфагновое болото с низкорослой сосной.

тельностью от степных просторов. Даже в незначительных пониже-

ниях создаются свои микроклиматические условия. Здесь дольше

задерживаются снег и вода, что приводит часто к вымоканию растений.

или задержке их развития. •

В сельском хозяйстве учитывают мезо- и микроклиматические усло-

вия. Для плодовых садов средней полосы выбирают пологие участки

или средние части крутых склонов юго-восточной или юго-западной

экспозиции. На низинных участках высаживают капусту. В колхозах

и совхозах имеются карты полей с указанием всех особенностей каж-

дого участка.

ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ РАСТЕНИЙ

В процессе исторического развития у растений выработались

различные морфологические и биологические приспособления к|

условиям среды обитания. Эти приспособительные особенности при-

дают растениям определенный внешний вид. В систематике растений

исследователь имеет дело с видами растений, а в экологии — с отдель-3

ными жизненными формами. Каждая жизненная форма характеризуй

ется не только определенным внешним видом, но и определенным рит-

мом развития. К одной и той же жизненной форме могут относитьсяі

виды разных родов и даже разных семейств.

Жизненная форма — это внешний облик растительного

организма, возникающий исторически при воздействии окружающей

среды. Таким образом, жизненная форма — понятие экологическое.

На формирование жизненной формы растения прежде всего влия-

ют такие факторы, как -температура и осадки. Существует несколько

классификаций жизненных форм растений. Первые классификации

284

основывались на внешнем виде растений, определяющем ландшафт

местности. Зто так называемые физиономические классификации.

Ниже приводится одна из них.

1. Деревья — многолетние растения с деревенеющими над-

земными частями, ярко выраженным одним стволом, не ниже

2 м высоты.

2. Кустарники — многолетние растения с деревенеющими

надземными частями. В отличие от деревьев, не имеют ясно вы-

раженного одного ствола; ветвление начинается от самой земли,

поэтому образуется несколько равноценных стволов.

3. Кустарнички сходны с кустарниками, но низкорослы,

не выше 50 см (брусника, вереск).

4. Полукустарники отличаются от кустарничков тем,

что у них одревесневают только нижние части побегов, верхние

часто отмирают (полыни, тимьян, черника).

5. Лианы — растения с лазающими, цепляющимися и вьющими-

ся стеблями (виноград, хмель, плющ, вьюнок и др.).

6. Суккуленты-— многолетние растения с сочными стебля-

ми и листьями, содержащими запас воды (молодило, кактусы

и др.).

7. Травяные растения — многолетние и однолетние'ра-

стения, у которых отмирают на зиму надземные части (много-

летники, двулетники) или отмирает все растение (однолетники).

Более поздние классификации жизненных форм основывались на

приспособительных признаках растений к условиям существования.

Наиболее популярна среди специалистов — ботаников классифика-

ция датского ученого К- Раункиера, основанная на положении почек

возобновления и способу их защиты в неблагоприятный период.

Фанерофиты — растения, почки возобновления которых в не-

благоприятный период находятся высоко над поверхностью земли.

Это деревья и кустарники. Хамефиты — растения, почки во-

зобновления которых расположены над поверхностью земли не вы-

соко, зимой могут оказаться под снегом. К ним относят полукустар-

ники и мелкие кустарнички (брусника, черника, толокнянка и др.).

Гемикриптофиты — растения, почки возобновления которых

находятся на уровне поверхности земли, надземная часть в неблаго-

приятный период не всегда отмирает. Сюда относят большинство мно-

голетних трав (одуванчик, лютики и др.). Криптофиты — расте-

ния, почки возобновления которых находятся ниже уровня поверх-

ности земли; надземная часть отмирает от почек возобновления. К этим

растениям относят луковичные (тюльпаны, луки), клубневые (чистяк) и

корневищные (ландыш, анемоны) растения. Тер офиты — одно-

летние растения, не имеющие почек возобновления; размножаются

только семенами.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

На растения оказывают влияние не только факторы неживой-

природы, но и всевозможные живые организмы. Микроорганизмы»!

животные, человек и растения оказывают влияние друг на друга»:

Влияние человека на растительный мир настолько своеобразно и мно-|

госторонне, что рассматривать его следует особо как антропогенный

фактор.

Велика роль микроорганизмов, населяющих почву, в жизни расте-

ний. В результате их деятельности в почве происходят сложные био-

химические процессы, способствующие разложению органических

веществ, их минерализации.

В природе широко распространена связь высших растений с низ-

шими (симбиоз бобовых растений с бактериями, усваивающими азот

из воздуха; симбиоз водорослей с грибами — лишайники и др.).

Большое влияние на рост и развитие растений оказывают грибко-

вые заболевания (ржавчина, головня, мучнистая роса и др.).

Огромный вред растениям приносят некоторые насекомые (са-

ранча, колорадский жук и др.). Но многие насекомые являются опы-

лителями покрытосеменных растений, способствуют распространению

их семян (муравьи). Существенное влияние на высшие растения ока-

зывают млекопитающие. В некоторых районах козы уничтожают боль-

шие массивы кустарников, сдирая с них кору. Пастьба животных

длительное время на одном месте приводит к изменению видового

состава растений на лугу. Массовое развитие таких растений, как

щучка и конский щавель, делает луг непригодным для пастбища.

Велика роль сусликов, кротов, влияющих на почвообразовательные

процессы и тем самым создающих определенные условия для роста

растений.

Растения сами оказывают влияние на другие растения. Оно может

быть прямым и косвенным. Прямое воздействие проявляется в борьбе

за пищу, свет. Корни некоторых растений выделяют продукты об-

мена — метаболиты, которые оказывают положительное или отрица-

тельное воздействие на другие растения. Например, из ели и листвен-

ницы, дуба и липы можно создать хорошие лесные насаждения; сосна

и бузина угнетают друг друга. Даже срезанные растения могут ока- *•

зывать воздействие друг на друга. Так, ландыши ставят в отдельную

вазочку, так как их выделения действуют угнетающе на многие

растения. -

Некоторые растения питаются насекомыми, пополняя таким об-

разом недостающие в субстрате элементы минерального питания

(на территории нашей страны — росянка, пузырчатка, в тропических

лесах — непентес и венерина мухоловка).

АНТРОПОГЕННЫЙ ФАКТОР

Влияние человека на-растительный мир началось с древнейших

времен и продолжается в более широких масштабах и в настоящее

время. Загрязнение окружающей среды промышленностью, освоение

286

новых земель в степных районах, мелиорация заболоченных земель в

нечерноземной полосе и прочая деятельность человека вызывают

сокращение границ распространения одних растений, а порой и пол-

ное уничтожение вида или расширение границ других. Работа, про-

деланная Всесоюзным ботаническим обществом и сотрудниками

Центральной лаборатории охраны природы Министерства сельского

хозяйства СССР, привела к выводам, что в настоящее время в той или

иной мере нуждаются в охране не менее 4000 видов, т. е. пятая часть

всего состава флоры цветковых и сосудистых споровых растений СССР.

В то же время выведением новых сортов сельскохозяйственных расте-

ний (высокопродуктивных, морозостойких, засухоустойчивых), вве-

дением в культуру новых декоративных, лекарственных и иных цен-

ных в хозяйственном отношении растений человек обогащает флору

той или иной территории. Наряду с культурными растениями он за-

носит и сорные. Некоторые из них быстро распространяются и нахо-

дят вторую родину в новых районах. В Крым из Франции в период

Севастопольской обороны был завезен сизый софлор, ставший обычным

растением окрестностей Балаклавы, Севастополя, Алупки. В Париж

в 1813 г. занесен из России лопух, который распространился сейчас

по всей Франции. Мексиканские опунции широко распространились

в средиземноморских странах, Крыму, на Кавказе, в Австралии. В

последней они стали настоящим бедствием для овцеводства. Только

сравнительно недавно был найден биологический способ борьбы с

этим видом.

Из Америки в Европу были завезены элодея (прозванная «водяной

чумой» за необыкновенно быстрое разрастание), амброзия, ширица,

пахучая ромашка, канадский мелколепестник и др. А из Европы в

Америку человек завез лопух, подорожник, чертополох, мокрицу, ку-

коль, пырей. .

В общей проблеме охраны природной среды и рационального ис-

пользования природных ресурсов охрана растительного мира имеет

особое значение. Она предполагает не просто сохранение или разве-

дение каких-либо отдельных видов и сортов растений, а сохранение

флористического состава нашей планеты. Это необходимо потому, что

полезные для человека свойства огромного числа видов еще совершен-

но неизвестны. Вот один (но не единственный) пример. До 1941 г.

алкалоид лобелии, стимулирующий дыхание, получали из лобелии

(родом из Северной Америки), культивируемой в Крыму. В 1942 г.

военные действия сделали практически недоступными крымские расте-

ния. Необходимо было найти другой источник для получения этого

ценнейшего препарата. Выдающийся исследователь дикорастущей

флоры- П. С. Массагетов нашел алкалоид цитизин в семенах одного

кавказского растения. Действие этого препарата оказалось даже более

эффективным, чем лобелина.

Большую роль в проблеме сохранения флористического богатства

нашей планеты играют работы по интродукции растений (см. с. 294).

Человек настолько сильно влияет на изменение растительности на

нашей планете, что возникла необходимость создать территории, где

растительный и животный мир сохраняется в неприкосновенном,

287

диком виде. Это постоянные заповедные территории, или з а п о в е д-

н и к. и. Выделяются также временные заповедные территории — за-

казники, которые создаются для сохранения и размножения

промыслово-охотничьих животных; в них может проводиться отстрел.

Почти ежегодно в СССР организуются новые заповедники. В 1976 г.

их было более ста.

ПОНЯТИЕ О РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ

Растительный организм и среда находятся в тесном единстве.

Факторы среды определяют распределение растений как по земной по-

верхности, формируя зоны растительности, так и в пределах неболь-

ших территорий, влияя на создание определенных растительных сооб-

ществ. В сходных экологических условиях эти сочетания повторяются.

Так, на низинных болотах даже на отдаленных территориях произра-

- стают одни и те же виды травянистых растений. На песчаных почвах

обычно растут сосновые леса, а на глинистых — еловые.

Растительное сообщество — это исторически сложившаяся устой-

чивая совокупность различных видов растений на однородном участке

территории, характеризующаяся определенными взаимоотношениями

как друг с другом, так и с условиями среды. Каждое растительное сооб-

щество имеет определенную структуру: определенный набор видов

(флористический состав) и определенное расположение видов (ярус-

ность). Подбор видов в данном сообществе зависит от их биологи-

ческих и экологических особенностей. Виды, составляющие данное

сообщество, могут быть представлены различными жизненными фор-

мами. Особую роль в формировании сообщества играет конкуренция

между видами или особями одного вида. В результате происходит

естественный отбор более приспособленных-растений. Рассмотрим

березовый лес. Известно, что береза — порода световая, поэтому она

заселяет свободные открытые участки (заброшенные пашни, пожарища

и проч.). Под кроной берез могут поселяться только растения, пере-

носящие затенение, — ель, кустарники и некоторые виды трав. При

формировании данного растительного сообщества (фитоценоза)

определенную роль играют также почвы и степень их увлажнения.

Количество видов, слагающих каждое растительное сообщество, раз-

лично. Различно и количество индивидов каждого вида. Виды, встре-

чающиеся в большом количестве (обильно) и занимающие большую

площадь (имеющие большое покрытие), играют в сообществе веду-

щую роль (доминируют, преобладают над другими). Их называют .

доминантами. Различная потребность видов, слагающих дан- •

ное растительное сообщество, в условиях освещения определяет их

расположение на разной высоте, т. е. надземную ярусность

фитоценоза. По доминантным видам каждого яруса составляют на-

звание данного фитоценоза. Например, еловый лес со сплошным по-

кровом почвы из черники называют ельником-черничником; еловый

лес со сплошным покровом зеленых мхов — ельником-зеленомошни-

ком и т. д.

288

Существует и подземная ярусность. Таким образом,

разнообразие видов на'небольшом участке связано также с тем, что

корневые системы их располагаются не на одинаковой глубине. Это

позволяет растениям поглощать минеральные вещества из различных

слоев почвы. Растительные сообщества характеризуются видовым сос-

тавом, жизненными формами, входящими в их состав, характером

местообитания, географическим положением, .хозяйственной пригод-

ностью и динамикой.

Динамика растительного сообщества. Сформировавшееся расти-

тельное сообщество не является чем-то застывшим и неподвижным,

оно динамично по своей природе. Прежде всего изменяется внешний

вид фитоценоза (аспект). Внешний вид сообщества может изменять-

ся в зависимости от фенологических фаз видов, составляющих данный

фитоценоз. Смена внешнего вида сообщества, связанная с фенологи-

ческими циклами растений, наглядно показывает, что виды, составля-

ющие его, экологически разнокачественны. В связи с изменением ме-

теорологических условий в разные годы внешний вид данного фито-

ценоза также будет различен. Это вызывается более пышным разви-

тием одних видов в сложившихся условиях и угнетенным состоянием

других.

Аспект фитоценоза может меняться в связи с коренным изменением

внешних условий: изменение климата на данной территории (в исто-

рическом масштабе), изменение почвенно-грунтовых условий (забо-

лачивание, .засоление), влияние деятельности человека и т. д. Это

приводит к глубокой перестройке сообщества, к смене одного сооб-

щества другим. Наряду с подвижностью фитоценозов наблюдается и

их определенная устойчивость. Будучи раз нарушено деятельностью

человека, растительное сообщество возвращается более или менее

полно к своему исходному типу. Изучение растительных сообществ

(их видового состава, приуроченность к определенным почвам и т. д.)

позволяет правильно применить то или иное мелиоративное меро-

приятие, установить ценность сенокосных, пастбищных и лесных уго-

дий.

Растительные сообщества тесно связаны со всеми организмами,

обитающими в нем. Деревья, травы, крупные животные, птицы, насе-

комые, грибы и бактерии, населяющие почву, создают единую цепь

круговорота веществ и энергии. Этот круговорот осуществляется

через пищевые и другие связи. Растительное сообщество вместе с

обитающими в нем другими организмами образует биоценоз.

Биоценозы существуют в тесной связи с окружающей их средой. Устой-

чивую систему, включающую биоценоз и их среду обитания, называют

экологической системой (экосистема) или биогео-

ценозом. В каждой экологической системе его компоненты свя-

заны еДИНЫМ ПрОЦеССОМ — КруГОВОрОТОМ ВещеСТВ. ОгрОМНуЮ И СЛОЖт

ную экологическую систему представляет собой наша планета с оби-

тающими на ней организмами.

10 Заказ 105 289

ОСНОВЫ ГЕОГРАФИИ

РАСТЕНИЙ

АРЕАЛЫ РАСТЕНИЙ. ПОНЯТИЕ О ФЛОРЕ

Ареал. Каждый вид представлен на Земле большим количеством

особей, которые распространены на определенной территории. Ареал —

это территория, занимаемая данным видом. (В некоторых случаях важ-

но -знать ареал рода, семейства или других систематических единиц.)

Площадь, которую занимал вид в момент своего образования, называют

центром происхождения вида. Из этого центра вид

расселялся, пока не встречал какого-либо рода препятствие (не-

преодолимые горы или море, конкуренцию других видов, неблаго-

приятные почвенные условия и пр.). Поэтому ареал может быть раз-

личен по величине и конфигурации (рис. 148)* Растения, широко рас-

пространенные на всех континентах, называют космополит а-

м и; виды, занимающие очень ограниченную территорию, называют

эндемиками. Эндемизм растения может иметь'двоякий характер:"

остаточный, или реликтовый (если ареал сильно сократился),

и прогрессирующий (если вид заселяет новые территории).

Распространение особей вида по всему ареалу очень неравномерно и

зависит как от биологических особенностей вида, так' и от окру-

жающих его условий. Если ареал обусловлен климатическими причи-

нами, то наибольшее число особей обитает в его центральных частях.

Рис. 148

Ареалы некоторых древесных пород на территории СССР.

290

Различают ареалы сплошные и разорванные (несплошные). Не сле-

дует представлять себе, что при сплошном ареале вид пол-

ностью покрывает эту площадь. Даже в этом случае вид произрастает

только на определенных местах. Так, известный злак пырей растет

только на рыхлых почвах, крапива — на богатых азотом почвах.

Разорванный ареал формируется под влиянием различных

факторов: исторических, почвенно-грунтовых. Так, подбел растет по

песчаным отмелям рек, солянки — на солончаковых почвах; разор-

ванный ареал толокнянки (медвежьи ушки) связан с историческими

причинами (наступлением и отступлением ледника).

Изучение ареалов видов имеет большое теоретическое и практи-

ческое значение. Изучая распространение растений на земном шаре,

установили, что ныне разобщенные материки имеют много общих

видов, родов и семейств. Это сходство флор удаленных друг от

друга территорий объясняется историческими причинами..По теории

Вегенера

когда-то была единая материковая суша. В меловом периоде

(после того как появились цветковые растения) от единого'материка

отделилась Австралия. До начала третичного периода произошло

отделение Южной Америки от Африки. Соединение Евразии с Север-

ной Америкой продолжалось до четвертичного периода. Изучая ареалы

видов, родов, семейств, можно более точно установить родственные

отношения между ними, проследить процессы формообразования, а

также установить участки суши, имеющие один возраст.

Понятие о флоре. Исторически сложившаяся совокупность видов

растений, обитающих на определенной территории, составляет ее

флору.

Своеобразие данной флоры, ее богатство или бедность объясняются

не только современными условиями, но и историческими причинами:

историческим развитием данной территории, историей расселения и

происхождения компонентов данной флоры (миграция, вымирание).

Например, исключительное своеобразие флор Австралии и Мадагаска-

ра объясняется очень древней их изоляцией от других материков.

На основании общего исторического происхождения флор отдельных

участков сущи вся поверхность Земли делится на флористические

царства (области). Выделено шесть флористических царств: Голаркти-

ческое, Палеотропическое, Неотропическое, Австралийское, Капс-

кое и Антарктическое (см. рис. 149).

Флористические царства характеризуются наличием

в них эндемичных семейств и очень высоким родовым эндемизмом.

Внутри царств на основании высокого видового эндемизма выделяют

флористические области. Флористические области обыч-

но являются крупными очагами видообразования. По составу и ко-

личеству видов флористические царства и области очень различны.

Наиболее обширные по занимаемой площади царства и области

по количеству видов стоят не на первом месте (например, Голаркти-

ческое царство). В Капской области, занимающей незначительную

Одно время теория Вегенера была забыта. Сейчас вновь ее используют, хотя

в несколько измененном виде.

291

ГОЛАРКТИЧЕСКОЕ

ЦАРСТВО

Области: ,

t Циркумбореальная

2 Восточн.о-Азиатская

„ Атлантическо-Северо-

-Американская

4 Скал-истых гор

5 Макаронезийская

6 Средиземноморская

7 Сахаро-Аравийская

8 Ирано-Ту'ранская

9 Мадреа.нская

Области:

10 Судано-Анголезская

И Гвинео-Конголезская

12 Намиб-Карру

,о Островов Св.Елены и

Вознесения

14 Мадагаскарская

15 Индийская

16 Индокитайская

17 Малеэийская

!8 Папуасская

19 Фиджийская '

20 Гавайская

21 Полинезийская

22 Новокаледонская

мі

НЕ0ТРОПИЧЕС-,

КОЕ ЦАРСТВО'^

Области:

23 Карибская

24 Гвианского нагорЫ

25 Амазонская

по Центральнобра-

зильская

27 Андийская

Рис. 149

Карта флористического деления суши.

территорию, насчитывается 12 000 видов. Границы флористических

царств и областей нередко не совпадают с современным распре-

делением суши и моря (см. карту, рис. 149). Эти два интересных факта

объясняются в основном геологической историей Земли. Историче-

ская геология показывает, что ко времени внезапного и повсемест-

ного распространения на Земле цветковых растений в меловом пе-

риоде очертания суши и размещение морей были иными, чем сейчас.

Далеко не равномерно размещены виды растений по территории

суши. Анализ флор различных территорий показывает, что есть об-

ласти земного шара, очень богатые видами цветковых растений, а

есть — очень бедные. Ниже приведены некоторые примеры.

СССР ...*....

Земля Франца-Иосифа

Остров Диксон . . .

—

000

— 40

— ПО

видов

*(..

292

ИЯІУНАПСКОЕ ЦАРСТВО

28 Капская область

р™, АВСТРАЛИЙСКОЕ

'•^ V ЦАРСТВО

Обпасти:

29 Северо-Восточно-

3Q -Австралийская

ЗІ

Юго-Западно-Австралийскг

Центральноавстралийская

33 Патагонская

. Субантарктических

островов

35 Новозеландская

Границы флористи-

"™ ческих царств

Границы флористи-

ческих областей

350 0 1850 к]

I .

Ленинградская область -

Московская область . -

Крым -

Кавказ -

900 видов

1100 »

2100 »

5800 »

Индия — 21 000 »

Гренландия .... — 390 »

Британские острова . — 1300 »

Бразилия . .... —40 000 »

Центры происхождения

культурных растений. Как мы

видим, районы земного шара

значительно отличаются коли-

чеством видов, произраста-

ющих на них. Богатством ви-

дового состава резко выделя-

ются тропические районы

Старого и Нового Света. Эти

районы земного шара стали

местом развития культур

древнего человечества.

Растениеводство возникло

одновременно в Старом и Но-

вом Свете за 7—8 тыс. лет

до н. э. Неравномерное про-

израстание ценных для чело-

века растений сказывалось

на общем материальном раз-

витии местных народностей.

Несмотря на то что Северная

Америка неоднократно засе-

лялась переселенцами из

Азии, до XVI в. она не име-

ла культуры пшеницы, ячме-

ня, ржи, овса, риса, капусты, моркови и других растений, широко

известных в Старом Свете.

Австралия бедна съедобными растениями, особенно с сочными

плодами. На этом участке суши не развивалось нирседлое растение-

водство, ни животноводство. Даже сейчас под посевы занято всего 2%

всей территории. Однако территория Австралии дает богатый мате-

риал для селекции. Здесь найдено 9 дикорастущих видов хлопчатни-

ка, более 650 видов эвкалиптов — самых быстрорастущих деревьев,

21 вид табака, несколько диких видов риса, около 400 видов акации.

Современное растениеводство Австралии построено почти полностью

на чужеземных культурных растениях.

В XIV в. из Америки в Европу были завезены картофель, подсол-

нечник, кукуруза, табак, бобы шоколада и другие неизвестные ранее

растения.

Выдающийся советский ботаник (генетик, растениевод) академик

Н. И. Вавилов установил центры происхождения культурных растений.

293