Меню

Экология растений изучает взаимосвязи растений со средой обитания

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.


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.

Читайте также:  Связи между неживой и живой природой растениями и животными

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

Видеоматериалы. Занятие№1. «Что изучает экология растений»

Кинопособие содержит методический аппарат, обеспечивающий помощь учите­лю на всех этапах проведения уроков.

Актуальность: Вы узнаете, как меняются условия жизни растений под влия­нием деятельности человека, из-за чего исчезают некоторые виды растений и почему их надо охранять. Познакомитесь также с тем, как человек, зная законы экологии, может улучшить условия жизни отдельных растений и растительных сообществ, чтобы по­лучать высокие урожаи.

Среда обитания. Условия существования. Взаимные влияния. Взаимные связи. Экология растений. Растительные сообщества.

Читайте также:  Растения выделяющие кислород и влагу

Вопросы для обсуждения

1.Что изучает экология растений?

2.В чем заключаются взаимосвязи живых организмов с окружа­ющей средой?

Вы уже знаете, что экология — это наука о связях живых ор­ганизмов со средой обитания. Среда обитания — это та часть живой и неживой природы, в пределах которой живут орга­низмы. Но не все, что окружает организмы, для них одинаково важно. Например, лежащий на лугу камень не так важен для рас­тений луга, как свет или влага.

Самые необходимые для жизни организмов условия среды на­зывают условиями существования.

Условия существо­вания — это тепло, свет, влага, воздух, минеральные соли, сосед­ние организмы и пр.

В чем же заключаются связи организмов со средой обитания?

Живые организмы — это бактерии, грибы, лишайники, расте­ния, простейшие, животные и человек. Они разной величины, представлены разными видами, обитающими в водоемах, почве, наземно-воздушной среде.

Все живые организмы питаются, дышат, растут, размножают­ся, расселяются. В этом состоит их жизнь. Из среды обитания ор­ганизмы поглощают одни вещества, например воду, кислород, ми­неральные соли, а выделяют другие, например углекислый газ, пары воды и пр. Так совершается обмен веществ между живыми организмами и окружающей их средой.

Жизнь организмов вне среды обитания невозможна. Воздейст­вие условий среды (света, тепла, влаги, воздуха и др.) на организм может быть благоприятным или не вполне благоприятным, или даже вредным. В течение жизни организмы изменяют среду, улучшая или ухудшая ее для себя и своих соседей. Вот почему говорят о взаимных влияниях и взаимных связях (взаимосвязях) организмов со средой обитания.

Разные группы живых организмов по-своему взаимодействуют с окружающей их средой. Поэтому экологию подразделяют, на­пример, на экологию растений, экологию животных, экологию че­ловека. В этой книге вы познакомитесь только с экологией расте­ний. Экология растений изучает взаимосвязи растений со средой обитания. Растения на Земле встречаются почти всюду. Они не могут жить в кратерах действующих вулканов, на ледниках и в некоторых других местах. Растения то покрывают Землю плот­ным зеленым ковром (в лесах, на лугах и полях, в степях, тунд­рах), то растут разреженно (в сухих и жарких пустынях, на рос­сыпях камней или на песчаных пляжах). Мы встречаем растения на равнинах и в долинах рек, в горах, на скалах, склонах овра­гов, на болотах, по берегам рек, на морских и океанических побе­режьях. Растения обитают не только на суше, но и почти во всех водоемах, встречаются в почве (мелкие водоросли).

Растения оказываются в самых разнообразных условиях. Они могут испытывать на себе действие низких или высоких темпера­тур, растут на ярком солнце или в тени, на хорошо увлажненных почвах или сухих, на богатых или бедных почвах, где-то их по­стоянно обдувают сильные ветры, или они растут в затишье и т.д.

Даже в одном месте надземные части растений оказываются в сильно меняющейся среде. В течение суток и по сезонам года ме­няется температура, освещенность, влажность, состав и движение воздуха и пр. Корни находятся в почве, более постоянной среде, но и она разнообразна и изменчива. В водоемах условия жизни бо­лее постоянны, чем на суше, но тоже меняются.

Чтобы нормально протекала жизнь растений, они должны приспособиться ко всем условиям среды обитания, в том числе к живущим рядом соседям — другим растениям, животным, мик­роорганизмам и др. Из последующего изложения вы узнаете, в чем заключаются приспособления растений к условиям существо­вания.

Растения живут не изолированно друг от друга, а образуют рас­тительные сообщества — леса, луга, болота и т.д. Их населяют животные. Поэтому, изучая экологию растений, вы узнаете, какие взаимосвязи существуют между растениями и неживой природой, а также между растениями и животными и между растениями внутри сообщества.

Вы узнаете, как меняются условия жизни растений под влия­нием деятельности человека, из-за чего исчезают некоторые виды растений и почему их надо охранять. Познакомитесь также с тем, как человек, зная законы экологии, может улучшить условия жизни отдельных растений и растительных сообществ, чтобы по­лучать высокие урожаи.

Источники информации: А.М. Былова, Н.И. Шорина, 1999 (209стр.)

Источник

Экология растений

Определение понятия «экология растений»

Под понятием «экология растений» подразумевается наука, которая изучает взаимоотношения между растениями и окружающей средой. Эта наука неразрывно связана с общей экологией и такой наукой как ботаника.

Экология растений изучает растительные организмы на всех уровнях:

  • на уровне клетки (цитоэколгия)
  • на уровне организма (аутоэкология)
  • на уровне совокупностей растений (синэкология)

Экология растений подробно изучает физиологию растений, их виды, популяции, сообщества.

История экологии растений

Растения стали изучать еще ученые Древней Греции. В период средневековья изучением растений занимались в основном монахи. Позже во время великих географических открытий произошёл прорыв и в изучении растений, так как появились новые экземпляры для изучения. В то время были сделаны выводы о том, что на распространение растений оказывают влияние географическое расположение территорий, их высота над уровнем моря. В 18 веке большую роль в изучении растений сыграл ученый К. Линней. Он описал растительный покров разных климатических зон. В 19 веке на развитие экологии растений повлияли такие знамениты ученые как Гумбольдт, Ламарк, Уотсон. Эволюционное учение Дарвина оказало большое влияние на развитие науки о растениях и их взаимодействии со средой обитания. Но особый вклад в становлении экологии растений внес датский ученый Варминг, в конце 19 века, благодаря его трудам экология растений была выведена в отдельный раздел науки. Варминг систематизировал факторы, корыте влияют на жизнь растений.

Читайте также:  Обрабатываем молоко йод для растений

Готовые работы на аналогичную тему

Методы экологии растений

К основным методам изучения экологии растений относятся:

Когда ученый использует метод наблюдения, он не должен вмешиваться в природную систему. Метод наблюдения — это первый и основной метод, который используется исследователями.

Более широкое применение имеет эксперимента. Суть метода эксперимента заключается в том, что ученый намеренно изменяет определенные параметры. Эксперименты над растениями проводят как в полевых, так и в лабораторных условиях. В экологии растений используются как однофакторные таки многофакторные эксперименты. Широко используется метод экологических рядов для изучения отношений растений к окружающей среде.

Популярным в экологии растений является и метод моделирования. Он предполагает построение и исследование моделей (упрощенных образцов оригинала), затем проводят интерпретацию полученных результатов. Учёные применяют модели разных типов. Модели делятся на реальные и идеальные. Реальные модели соответствуют оригиналам по физической форме. Идеальные модели – это условная интерпретация оригинала.

Экологические факторы, влияющие на растения

В экологии под средой понимается набор материальных тел, явлений, видов энергии, которые оказывают влияние на живое существо. Разные элементы среды по-разному воспринимаются живыми организмами. Экологические факторы — это элементы, которые оказывают сильное влияние на жизнедеятельность организмов.

К ним относятся:

  • свет
  • вода в почве
  • вода в атмосфере
  • движение воздуха
  • дымовые газы
  • радиоактивность

Ученые разделяют экологические факторы на абиотические и биотические.

Под термином абиотические экологические факторы понимают факторы неживой природы. Под биотическими экологическими факторами подразумевают факторы влияния живых существ.

Абиотические факторы в свою очередь делят на:

  • климатические
  • эдафические
  • топографические.

Климатические факторы включают в себя влияние таких элементов как свет, тепло, состав и движение воздуха, осадки, влажность почвы и влажность воздуха.

Под эдафическими факторами подразумевают влияние механического и химического состава покрова Земли.

Топографические абиотические экологические факторов подразумевают влияние особенностей рельефа на живые организмы.

Биотические факторы подразделяют на:

  • фитогенные
  • зоогенные
  • влияние микроорганизмов

Под фитогенными факторами понимается влияние других растений. Влияние может быть, как прямым таки и косвенным. К прямому взаимодействию относится прямой механический контакт, симбиоз (форма взаимоотношений, при которой оба компонента извлекают пользу из своего совместного существования), паразитизм (при этом типе сосуществования один из компонентов использует другой компонент как среду обитания и источник пищи). К косвенному взаимодействию относят фитогенные изменена среды обитания растений.

Под зоогенными экологическими факторами понимают влияние животных. Животные могут поедать, вытаптывать растения или учувствовать в их опылении.

Микроорганизмы также оказывают влияние на растительный мир. Микроорганизмы и грибы вносят свои изменения в жизнедеятельность растительных организмов.

В отдельную группу экологических факторов выделяют воздействия человека (антропогенные факторы). По масштабам и по форме воздействии человек оказывает особенное сильное влияние на растительным мир, к сожалению, это воздействие чаще всего несет негативные последствия.

Реакция растений на экологические факторы

На воздействия экологических факторов растения реагирую путем изменения состояния или какими-то действиями, это помогает виду выжить. Для того чтобы не тать жертвой негативного воздействия окружающей среды живые организмы могут либо избегать его, либо приобретать выносливость. Растениям первый способ практически не доступен. Растения вынуждены приспосабливаться, изменять свое строение и процессы жизнедеятельности. Эти изменения могут иметь два вида, к первому относятся модификационые изменения, которые исчезают у особи и ее потомства, когда негативный фактор воздействия перестает действовать и генотипические изменения – которые являются наследственными, то есть не исчезают.

Приспособление организма к новым условиям жизни происходит в процессе длительной эволюции, это приводит к тому что организм адаптируется к новым условиям. Адаптация дает возможность выжить не только одному конкретному индивидууму, но и всему виду. Для того что бы понять успешно ли идет процесс адаптации следует обратить внимание на повышение коэффициента размножения и на коэффициент смертности вида.

Источник