Меню

Что понимают под экологией растений и экологическими факторами

Понятия об экологических факторах и экологических свойствах растений

Декоративное садоводство с основами ландшафтного проектирования.

Тема: Растения открытого грунта. Отношение декоративных и цветочных растений к факторам внешней среды.

Цель:объяснить студентам экологические свойства растений и их отношение к экологическим факторам

План лекции:

1. Понятия об экологических факторах и экологических свойствах растений.

2. Световой режим.

3. Тепловой режим.

5. Воздушный режим.

Экология растений – раздел биологии, изучающий условия существования растений и взаимосвязи между растительными организмами и средой, в которой они обитают.

Экологические факторы – это элементы среды (свет, тепло, вода, почва и др.), которые влияют на растения. Эти факторы создают среду обитания, или условия местопроизростания растений.

От этих понятий следует отличать условия существования – совокупность жизненно необходимых экологических факторов, обуславливающих возможность существования растений (тепло, свет, вода и др.). Например, местопроизростания белой акации – смешанные леса восточных районов США, а условия существования имеют более широкую амплитуду. Поэтому в культуре белая акация распространена далеко за пределами своего естественного ареала, в том числе и в России.

Растения определенным образом реагируют на воздействие экологических факторов. Такую реакцию называют экологической. Так, тис, пихта и самшит отличаются высокой теневыносливостью, а сосна обыкновенная и береза повислая могут произрастать только при условиях хорошей освещенности. Поэтому каждый ботанический вид занимает в биосфере свою экологическую нишу – ту среду обитания, условия существования которой в максимальной степени соответствуют экологическим свойствам организмов. Возможность растений приспосабливаться (адаптироваться) к различным условиям внешней среды и занимать соответствующие экологические ниши определяется экологической амплитудой видов. Тот экологический диапазон приспособительных возможностей, которого вид достигает в процессе эволюции и закрепляется в генотипе, составляет норму экологической реакции вида.

Диапазон действия любого экологического фактора на растение понимают как область устойчивости, или толерантности, всегда ограниченную двумя кардинальными точками – максимума и минимума – критическим значением фактора, допускающим возможность существования растения. Область фактора воздействия, в наибольшей мере соответствующая экологическим свойствам организма, составляет зону оптимума. Условия среды, в которой какой-либо фактор или совокупность их выходят за пределы зоны оптимума и оказывают на растение угнетающее воздействие, называют экстремальными (аномально высокая или низкая температуры, резкий дефицит влаги и т.д.). Различные виды растений могут характеризоваться сходной реакцией на воздействие одного и того же экологического фактора или одной и той же совокупностью экофакторов. Такие виды объединяют в экологические группы, или экоморфы.

По своему происхождению и влиянию на растения все экологические факторы принято подразделять на пять основных групп:

2. почвенно – грунтовые, или эдафические;

3. топографические, или орографические (факторы рельефа);

4. биотические (связанные с жизнедеятельностью биологических организмов);

5. антропогенные (прямое или косвенное воздействие человека на растения и растительность).

Климатические, почвенно – грунтовые и топографические факторы составляют комплекс факторов абиотической среды.

В природе экологические факторы тесно взаимодействуют между собой и оказывают на растение совокупное влияние. Если какой – либо из факторов является фактором в минимуме или максимуме, то он ограничивает действие остальных факторов, даже если они очень благоприятны, и определяет конечный результат воздействие внешней среды на растение; изменить этот результат можно, только сняв воздействие ограничивающего фактора. Подобное явление получило название закона ограничивающего фактора. Например, если дерево растет на плодородной почве с достаточным увлажнением, но тепла в данное время недостаточно, то фотосинтез на этот период прекращается.

Особенности проявление фенотипа (внешний облик растений) в связи с условиями произрастания особенно важно принимать во внимание в декоративном садоводстве, поскольку это во многом определяет привлекательность растений. Факторы внешней среды существенно влияют на размер и форму кроны, размер и окраску разных органов растения и на другие признаки.

Роль внешних факторов и их физиологическую сущность в метаболизме растительных организмов подробно изучают в курсах агрохимии, физиологии и биохимии растений. В курсе декоративного садоводства их рассматривают для более глубокого и правильного обоснования технологии выращивания растений.

Источник

Понятие об экологических факторах и экологических свойствах растений

Раздел биологии, изучающий условия существования растений и взаимосвязи между растительными организмами и средой, в ко-торой они обитают, называется экологией растений. Те элементы среды (свет, тепло, вода, воздух, почва и др.), которые влияют на растения, получили название экологических факторов. Эти фак-торы создают среду обитания, или условия местопроизрастания растений.

От этих понятий следует отличать условия существования, под которыми понимают совокупность жизненно необходимых экологи-ческих факторов, обусловливающих возможность существования растений (тепло, свет, вода, газовый состав атмосферы, элементы почвенного питания и др.). Например, белая акация (робиния) естественно растет в смешанных лесах восточных районов США при соответствующих этим районам условиях местопроизрастания. Однако условия существования белой акации имеют более широ-кую амплитуду. Поэтому в культуре белая акация распростране-на далеко за пределами своего естественного ареала, в том числе в СССР, и растет при совершенно иных условиях местопроиз-растания.

Читайте также:  Примеры информационных процессов у растений

Растения определенным образом реагируют на воздействие экологических факторов. Такую реакцию называют экологической. Этой реакцией определяются экологические свойства (особенно-сти) растений, которые характеризуют отношение их к тем или иным экологическим факторам. Так, тис, пихта и самшит отли-чаются высокой теневыносливостью, а сосна обыкновенная и береза повислая могут произрастать только при условии хорошей освещенности. Лиственница Гмелина, растущая в Якутии, выдер-живает почти без повреждений зимние морозы до -70 °С, а бук лесной, распространенный в Карпатах, может вымерзнуть уже при температуре -30 °С. Поэтому каждый ботанический вид занимает в биосфере свою экологическую нишу — ту среду обитания, усло-вия существования которой в максимальной степени соответствуют

экологическим свойствам организмов. Возможность растений при-спосабливаться (адаптироваться) к различным условиям внешней среды и занимать соответствующие экологические ниши опреде-ляется экологической амплитудой видов. Тот экологический диапа-зон приспособительных возможностей, которого вид достигает в процессе эволюции и закрепляется в генотипе, составляет норму экологической реакции вида. Чем шире его экологическая ампли-туда, тем экологически пластичнее вид, т. е. тем более успешно он способен приспосабливаться к различным условиям внешней среды.

Диапазон действия любого экологического фактора на расте-ние понимают как область устойчивости, или толерантности, всегда ограниченную двумя кардинальными точками — макси-мума и минимума — критическим значением фактора, допускаю-щим возможность существования растения. Область фактора воздействия, в наибольшей мере соответствующая экологическим свойствам организма, составляет зону оптимума. Условия среды, в Которых какой-либо фактор или совокупность их выходят за пределы зоны оптимума и оказывают на растения угнетающее воздействие, называют экстремальными (аномально высокая и низкая температура, резкий дефицит влаги, высокая концентрация вредных солей в почве и т. д.).

По своему происхождению и влиянию на растения все эколо-гические факторы принято подразделять на пять основных групп: 1) климатические; 2) почвенно-грунтовые, или эдафические;

  1. топографические, или орографические (факторы рельефа);
  2. биотические (связанные с жизнедеятельностью биологиче-ских организмов); 5) антропогенные (прямое и косвенное воздей-ствие человека на растения и растительность).

Климатические, почвенно-грунтовые и топографические факто-ры составляют комплекс факторов абиотической среды, или косной природы, а факторы биотической группы (растения, животные и микроорганизмы составляют биотическую среду, или биоту пла-неты. Но само подразделение экологических факторов на груп-пы — прием в значительной мере методический, облегчающий их изучение, так как в природе экологические факторы тесно вза-имодействуют между собой и оказывают на растения совокупное влияние. Например, свет как энергетический фактор при фото-синтезе проявляет свое действие только при определенных темпе-ратуре и влажности; минеральные вещества почвы также исполь-зуются растением только при определенных температуре и влаж-ности. Если дерево растет на плодородной почве с достаточным увлажнением, но тепла в данное время недостаточно, то фото-синтез на этот период прекращается.

Иными словами, если какой-либо из факторов является фак-тором в минимуме или максимуме, то он ограничивает действие остальных факторов, даже если они очень благоприятны, и опре-

деляет конечный результат воздействия внешней среды на расте-ние; изменить этот результат можно только, сняв воздействие ог-раничивающего фактора. Подобное явление получило название закона ограничивающего фактора.

Могучими преобразователями абиотической среды являются сами растения. В природных условиях они испытывают воздейст-вие физико-химических факторов, в той или иной мере изменен-ных под влиянием растительных организмов. Даже одиночно растущее дерево затеняет пространство под кроной и изменяет его микроклимат, иссушает корнеобитаемый слой почвы, изменяет ее химический состав под кроной благодаря воздействию опада и корневым выделениям, потребляют из воздуха углекислоту, выде-ляют кислород и другие газообразные продукты обмена. Еще более сильное влияние на среду оказывают растительные сооб-щества (см. раздел 2.5). Поэтому различают понятия экотопа -первичного комплекса факторов абиотической среды и биотопа, или местообитания, абиотической среды, трансформированной средообразующей деятельностью живых организмов.

В дендрологии, как и в ботанике в целом, часто приходится пользоваться таким понятием, как флора и растительность. Фло-ра — совокупность всех видов растений, растущих на определен-ной территории. Можно различать флору Земли, континента, страны или какого-то отдельного района. Существует флера есте-ственная, или дикая (эволюционно сложившаяся), и культур-ная — созданная человеком. Видовой состав древесных растений той или иной части суши составляет ее дендрофлору (арборифло-ру), которая является составной частью флоры.

Растительность — совокупность фитоценозов на конкретной территории (фитоценоз — элементарный однородный участок ра-стительного покрова, растительное сообщество, обусловленное средой, естественным отбором и борьбой за существование; см. раздел 3.4).

Читайте также:  Систематика высших растений лабораторные работы

Ниже рассмотрены основные группы экологических факторов и влияние их на древесные растения и растительность.

Источник

Биология

Экология растений

Обложка урока взята с источника .

Занятия с репетитором ОНЛАЙН от 200 руб / час

Бесплатный подбор репетитора на нашем сайте

Перейти

План урока:

Основные понятия

Экология — наука о взаимоотношении элементов системы с внешней средой. Экология растений исследует взаимодействие растений между собой и с компонентами окружающей среды на трёх уровнях:

  1. Цитэкология: клеточный уровень;
  2. Аутэкология: организменный уровень;
  3. Синэкология: уровень растительных групп.

Эта наука формировалась издавна: люди наблюдали за растительными организмами и пытались их систематизировать. Экология растений официально призналась как наука после труда учёного Варминга в XIXвеке. Он выделил факторы окружающей среды, которые прямо или косвенно воздействуют на растения.


Эугениус Варминг: Источник

Влияние экологических факторов на растения

Антропогенные экологические факторы. Человек своей деятельностью агрессивно вмешивается в растительные сообщества и нарушает заведённый там порядок. Люди вырубают деревья, что приводит к разрушению плодородного слоя почвы в лесах. В дальнейшем вместо леса там может образоваться только пустыня. При неграмотном поливе почв местообитания растений заболачиваются, что приводит к полной смене растительного сообщества. Большинство воздействий человека приводит к негативным последствиям для растительных организмов.


Последствия вырубки лесов: Источник

Биотические экологические факторы.

  1. Фитогенные. Растительные организмы постоянно конкурируют друг с другом за абиотические факторы: свет, воду и участки земли. Конкуренция позволяет растениям вырабатывать улучшенные версии себя. Некоторые растительные организмы становятся паразитами и живут за счёт своих сородичей (омела). Растения с неразвитым стеблем используют другие растения как опору для роста (орхидея).
  2. Зоогенные. Растения вырабатывают защитные приспособления, чтобы спастись от травоядных животных. К таким метаморфозам относятся острые иглы, колючки и токсичные яды. Также животные могут случайно уничтожать растительные организмы вытаптыванием. Позитивное взаимодействие с животными — приспособления для распространения. Пчёлы опыляют цветки, способствуя распространению пыльцы, а птицы поедают ягоды, разнося на дальние расстояния семена.
  3. Влияние микроорганизмов. На бобовых культурах образуются клубеньки для взаимовыгодного сотрудничества — симбиоза — с клубеньковыми бактериями. Но микроорганизмы далеко не всегда приносят пользу. Чаще всего бактерии вызывают заболевания, например, фитофтороз.


Болезни растений: Источник

Абиотические экологические факторы.

Климатические факторы. К этой группе относят воздействие:

Освещённость. Фактор освещённости играет важную роль в жизнедеятельности растений, так как с его помощью происходит фотосинтез.

По отношению к свету растения делятся на:

  1. Светолюбивые (гелиофиты). Растут на хорошо освещённой местности. Обычно светолюбивые деревья не вырастают высокими, но в лесах из-за конкуренции они становятся намного выше с кроной на самой верхушке (сосна). Листья тянутся туда, где больше света. В листьях небольшое количество хлоропластов, поэтому они светло-зелёного цвета. Иногда образуются приспособления для защиты от излишних солнечных лучей: восковой налёт и опушение. У травянистых гелиофитов высокий стебель (иван-чай).
  2. Тенелюбивые (сциофиты). Предпочитают затенённые места (вороний глаз). В лесах расположены в нижних ярусах под кронами высоких светолюбивых деревьев. Приспособлены к пониженным температурам из-за недостатка освещённости. В листьях много хлоропластов, поэтому они тёмно-зелёные.
  3. Теневыносливые (сциогелиофиты). Способны выносить тень, но лучше растут при большом количестве света. Являются промежуточной группой. Примеры: липа, дуб.


Группы растений по отношению к свету: Источник

Влажность. Влажность является важным фактором для растений. С помощью воды в растении происходит транспорт минеральных веществ. Различные местообитания отличаются разным запасом воды, поэтому растениям приходится видоизменять свои части для её добычи.

По отношению к влажности растения делятся на:

  1. Гидрофиты. Растут в водных пространствах. Таким растениям нет необходимости развивать корневую систему, так как они поглощают воду всей поверхностью тела (элодея). Механические ткани развиты слабо. У подводных представителей нет даже устьиц. У наводных — устьица только на стороне, которая соприкасается с воздухом (кувшинка). Чтобы удерживать растения на воде, развивается воздухоносная ткань, в которой главную роль играют межклетники с воздухом.
  2. Гигрофиты. Растут в увлажнённой местности (рогоз). Больше развиваются механические и проводящие ткани и корневая система, но всё ещё слабо. Также есть воздухоносная ткань.
  3. Мезофиты. Растут в местности с достаточным увлажнением (берёза). Не имеют особенностей. Относятся к промежуточной группе.
  4. Склерофиты. Растут в засушливой местности (саксаул). Хорошо развита механическая ткань. Приспосабливаются к уменьшению испарения воды с помощью уменьшения поверхности листа и количества устьиц. Так, листья становятся мелкими и жёсткими или вовсе превращаются в колючки.
  5. Суккуленты. Тоже растут в засушливой местности, но приспосабливаются к уменьшению испарения другим образом (кактус). Такие растения способны запасать воду в мясистых частях, чтобы позже её использовать. На листьях появляется кожица или пушистый налёт, препятствующие испарению.
Читайте также:  Растение для выделки канатов 4 буквы


Отличия растений сухих и увлажнённых местообитаний: Источник

Температура. Лучше всего растения растут в зонах с оптимальными температурами. Слишком высокие и слишком низкие температуры приводят к гибели растения. Большое количество тепла обжигает растение, а низкое способствует разрушению клеток кристаллами льда.

Гелиофиты — растения, обитающие в освещённой местности — выработали приспособления, которые помогают избегать перегрева. Они могут избавляться от листьев или уменьшать их поверхность, например, превращая в колючки (кактусы).

При низких температурах растения тоже стремятся избавиться от частей, которые требуют большой запас энергии. На этом и основан эффект падения листьев во время холодных сезонов. Растительные организмы, которые обитают в холодной местности, уменьшают не только свои части, но и сами вырастают небольшими (карликовая берёза).

Окружающая среда влияет на растения, а они — на неё. Растительные организмы участвуют в газообмене, формируют почву и защищают её от разрушения своими корнями.

Растительные сообщества

Растения могут жить поодиночке, но чаще собираются в группы. Растительные сообщества — группа растений, которые растут на одной местности и взаимодействуют между собой. Как сожители в квартире, они различными способами приспосабливаются к совместному проживанию. Растительные сообщества вместе с биотическими и абиотическими факторами называются биогеоценозом.

В растительном сообществе у каждого свои интересы. Конкуренция существует, потому что кому-то нужно больше света, кому-то — больше места в почве. Приходится идти на компромисс: каждое растение занимает своё место в сообществе. Этажи леса называются ярусами, а само явление распределения растений по этажам — ярусностью.

Количество ярусов зависит от условий среды. В умеренной зоне их 4-5, а в тропической может быть больше 10. Чем благоприятнее обстановка в доме, тем на большое количество ярусов делится сообщество.

Ярусность растений принято рассматривать на примере леса в умеренной климатической зоне. Первый этаж занимают высокие светолюбивые деревья (сосна). Второй достаётся более низким деревьям с меньшей потребностью в свете и тепле (рябина). На третьем живут кустарники (жимолость), на четвёртом — травы, на пятом — мхи и лишайники.

Особенным ярусом является лесная подстилка. Это верхний слой почвы, в котором расположены опавшие листья и разлагающиеся части растений. Подстилка богата микроорганизмами, которые, собственно, и разлагают упавшие части. В результате их жизнедеятельности образуется перегной, который делает почву плодородной.


Надземная ярусность: Источник

Ярусы есть не только над землёй, но и под ней. Здесь конкурируют уже не побеги, а корни и видоизменённые запасающие побеги. В данном случае конкуренция идёт за водные и минеральные запасы. Под землёй самым верхним ярусом будут корни трав.


Подземная ярусность: Источник

В сообществе выделяют различные взаимодействия растений:

  1. Симбиоз. Такое тесное взаимодействие, которое приносит выгоду обоим организмам. Классическим примером симбиоза является лишайник — сожительство грибов и водорослей. Формула: ++. + — это положительное воздействие.
  2. Мутуализм. Выгода обоим организмам заключается в их сожительстве.При симбиозе организмы не могут жить друг без друга, а при мутуализме — могут. Клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых культур. Формула: ++.
  3. Комменсализм. Один организм получает выгоду из взаимоотношений, а другой не получает ничего. Растения-няньки (берёза) защищают своими кронами более молодые растительные организмы (ель) от прямого попадания солнечных лучей. Формула: +0. 0 — это нейтральное воздействие.
  4. Аменсализм. Одному организму приносит вред действия другого организма, которому безразлично. Высокие деревья-доминанты уменьшают освещённость для других растений, на которых это действует негативно. Формула: -0. — — это негативное воздействие.
  5. Паразитизм. Растения-паразиты высасывают питательные вещества из растений-хозяев (омела). При этом хозяину не хватает питания, в конце концов, это может привести к летальному исходу. Формула: +-.


Омела: Источник

Растительные сообщества не вечны. С течением времени они изменяются, трансформируются в другие и могут совсем исчезнуть. Последовательное изменение сообщества называется сукцессией.

  1. Первичными. Растения появляются на участках, лишённых жизни (скалы, пустыни).
  2. Вторичными (восстановительными). Растения появляются на участках, на которые ранее было другое сообщество. Примером может быть зарастание леса после пожара. Деревья там появляются не сразу: сначала сообщество должно пройти другие этапы развития.Скорость вторичной сукцессии выше, потому что здесь уже есть небольшой запас питательных веществ. Восстановление исходного сообщества занимает около 100-200 лет.

Сначала пространство заселяют неприхотливые лишайники и мхи. Из первоначального субстрата они образуют почву. После развиваются более высокие травы, кустарнички и кустарники. Завершением сукцессии становится появление высоких деревьев.


Стадии растительной сукцессии: Источник

Источник