Растительное сообщество

География растений изучает распространение растений на земной поверхности и закономерности этого распространения. Изучение размещения видов или других систематических таксонов (родов и т.д.) по земному шару является предметом флористической географии. Закономерности взаимосвязи растений и среды их обитания изучает экологическая география, или экология растений.

Растения образуют определенные закономерные сочетания, составляющие растительный покров (растительность). Изучение географии растительных сочетаний, их связей со средой и взаимовлияния видов является предметом геоботаники (фитоценологи).

Растительность – совокупность растительных сообществ (фитоценозов) Земли или отдельных ее регионов. Можно говорить о растительности Евразии, России, Московской области или Лосиноостровского национального парка.

Растительным сообществом или фитоценозом называется исторически сложившаяся устойчивая совокупность растений на однородном участке территории, характеризующаяся определенными взаимоотношениями растений друг с другом и с условиями среды.

Для фитоценоза характерны определенный видовой состав и структура, сформировавшиеся в результате отбора видов, способных существовать совместно в определенных условиях. Разберем такой упрощенный пример. На каком-то участке на достаточно близком расстоянии друг от друга выросли дубы. Кроны дубов сомкнулись, и под их пологом могут существовать лишь кустарники, выносящие такое затенение (например, орешник), а еще ниже — теневыносливые травы (например, сныть).

Видовой состав сообщества обусловлен флорой данной местности, но зависит он не от систематического положения растений, а от их экологических особенностей и конкурентоспособности. Виды, входящие в состав сообщества, экологически разнородны. Каждый из них занимает особую, свойственную ему экологическую нишу.

Роль видов в сообществе неравноценна. Виды, представленные большим числом особей (имеющие большее обилие) и занимающие большую площадь (имеющие высокое покрытие), играют в сообществе ведущую роль и называются доминантами. Доминанты, определяющие особенности среды сообщества, называются эдификаторам и (строителями). В снытевой дубраве дуб — доминант и эдификатор, а сныть — только доминант.

Структура сообщества — еще один его важный признак. Она может выражаться в его ярусности, вертикальном расчленении. Особенно четко она выражена в лесу (рис. 246). Сосняк беломошник имеет двухъярусное строение: сосна — в первом ярусе, лишайники —во втором. А в сосняке-черничнике бывает и пять ярусов: сосна — в первом ярусе, орешник — во втором, черника—в третьем, кислица — в четвертом и зеленые мхи — в пятом (рис. 247). Ярусность возникает в процессе естественного отбора для совместной жизни растений в условиях конкуренции за свет. Сложна и подземная структура сообщества. Она связана с конкуренцией за почвенную влагу и питательные вещества, способствует их более полному использованию.

Помимо ярусности существует и горизонтальное расчленение фитоценоза — мозаичность, обусловленная гетерогенностью условий: большим затенением под кронами или меньшей увлажненностью на болотных кочках.

Развитие растений фитоценоза идет неодинаково: одни уже цветут, другие в это время лишь вегетируют. Соответственно аспект (внешний вид сообщества в течение вегетационного периода) меняется.

Смена аспектов отражает сезонную изменчивость фитоценоза. Одновременно с подвижностью в природе наблюдается и устойчивость сообществ, которые, будучи нарушены, более или менее полно возвращаются к своему исходному типу. Восстанавливается после распашки степь. На месте вырубленного ельника появляется березняк или осинник, но постепенно их снова заменит ельник. Устойчивость и способность к самовозобновлению — свойства природных фитоценозов.

Природный фитоценоз — это закономерное сочетание растений, обусловленное историческим развитием, экологическими условиями, взаимодействием видов и обладающее известной структурой, способностью к восстановлению и определенному воздействию на среду (по В. В. Алехину).

Биоценоз

Растительное сообщество связано с обитающими в нем животными и другими организмами.

Растения, образующие фитоценоз, и обитающие на этой территории остальные организмы объединены между собой круговоротом веществ и энергии.

Растительное сообщество вместе с его обитателями образуют биоценоз. Биоценозы имеют определенный видовой состав и биомассу — общее количество живого органического вещества, выраженное в единицах массы. Биоценозы существуют в неразрывной связи с абиотической средой.

Биоценоз и его среда обитания (соответствующий участок земной поверхности с его атмосферой, почвой и водным режимом) представляют собой биогеоценоз. Границы биогеоценоза совпадают с границами растительного сообщества, являющегося его основой.

Биотические (авто- и гетеротрофные организмы) и абиотические (климат, почвы, водный режим) компоненты биогеоценоза связаны взаимодействием, осуществляющимся в процессе обмена веществ и энергии.

Биогеоценоз — это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов, объединенных обменом веществ и энергии в природный комплекс.

Понятие "биогеоценоз" получило распространение главным образом в отечественной литературе; за рубежом чаще используется термин "экосистема". Биосфера Земли также является гигантской экосистемой.

Агрофитоценоз

Рост потребностей человечества, не удовлетворяющийся продуктивностью естественного растительного покрова, привел к созданию искусственных растительных сообществ — агрофитоценозов (от греч. агрос — поле). Первые растительные сообщества, созданные человеком, появились примерно 10...15 тысячелетий назад. Это были посевы хлебных злаков. Наряду с возделываемыми видами на полях сохранялись и некоторые растения, жившие здесь ранее, а также поселялись другие виды, для которых вновь создавшиеся условия оказались благоприятными. Некоторые из таких видов приспособились к жизни среди сельскохозяйственных растений и стали сорняками. Так возникли искусственные, создаваемые и регулируемые человеком агрофитоценозы. Увеличение численности человечества и рост потребностей обеспечивают неуклонное расширение занятых ими площадей.

Агрофитоценозы — это все растительные сообщества, где применяются агротехнические мероприятия: не только поля, искусственные пастбища и сенокосы, но и плантации чая, винограда, фруктовые сады и парки. Их высокая продуктивность обеспечивается интенсивной технологией, подбором высокоурожайных растений, внесением удобрений, мелиорацией (осушением или орошением), правильной агротехникой.

Агрофитоценозы — это экосистемы, которые создает, поддерживает и контролирует человек.

Агрофитоценозы — неотъемлемая часть современного растительного покрова. Доминантами и эдификаторами агрофитоцено-зов являются культурные растения, их состав формируется человеком, они — основные продуценты. Человек не только подготавливает территорию к созданию на ней необходимого ему агрофито-ценоза, но и высеивает семена доминанта — культурного растения. Остальные компоненты обычно появляются в составе сообщества независимо и часто вопреки желанию человека. Все компоненты агрофитоценоза, автотрофные и гетеротрофные, связаны определенными взаимоотношениями, и воздействие человека на посев (агрофитоценоз) всегда преломляется через эти взаимосвязи. Прямое воздействие растений друг на друга имеет место при паразитизме (повилика льняная — лен; заразиха ветвистая — подсолнечник); симбиозе (бобовые растения и клубеньковые бактерии; растения и микоризообразующие грибы); механическом давлении (вьюнок полевой на пшенице); выделении физиологически активных веществ корнями (корневые выделения овса угнетают мак-самосейку, ржи — горчицу полевую; доказан взаимный обмен корневыми выделениями между культурными и сорными растениями).

Агрофитоценоз характеризуется определенным флористическим составом, структурой, взаимоотношениями растений друг с другом и с окружающей средой. От естественных фитоценозов его отличает целенаправленный подбор доминирующих растений, более простая структура, преднамеренная смена другими агрофитоценозами (севооборот), кратковременность существования, отсутствие способности к самовозобновлению (рис. 248).

17.3.1. Видовой состав агрофитоценоза включает культурные растения и сорняки. Культурные растения, посеянные человеком, доминируют. Сорные растения появились вместе с земледелием. В Центральной Европе — это каменный век (5...6 тыс. лет назад). Культурные растения и сорняки — растения вторичных местообитаний, эволюция которых шла при непосредственном участии человека — агрофиты. Наиболее древние сорняки, известные по археологическим находкам в качестве сорных еще с доисторического времени, — археофиты. Это василек синий, куколь обыкновенный, маки, костер ржаной, живокость полевая, ромашка непахучая, ярутка полевая, дымянка лекарственная — распространились на территории нашей страны вместе с возделываемыми растениями из Передней Азии или Средиземноморья. Среди сорняков есть и неофиты — заносные растения, появившиеся в агрофитоценозах в исторически недавнее время. Например, мелколепестник канадский, попавший в Европу в 1655 г. из Северной Америки; галинзога мелкоцветная из Мексики (в 1880 г.) и др. Число неофитов растет все быстрее в связи с развитием земледелия, транспорта, увеличением перевозок грузов и перемещения людей.

Часть сорняков — местные виды (аборигены), которые нашли на полях подходящие условия. Это пырей, осот, яснотка пурпуровая, мокрица, мари белая и многосеменная.

На территории России широко распространены около 400 видов сорняков. Среди них двудольных больше, чем однодольных. Особенно богаты сорняками семейства Капустные, Мятликовые, Бобовые, Гвоздичные, Маревые.

Среди сорняков наиболее многочисленными как по числу видов, так обычно и по числу особей являются однолетники, у которых выработалась очень высокая семенная продуктивность.

За время совместного существования сорняки приспособились к тем условиям внутренней среды, которые формируют доминанты посева — культурные растения, а также к экстремальным условиям пашни, агротехническим, а к настоящему времени и химическим приемам борьбы с ними.

Широкое распространение получили виды:

• обладающие одинаковыми с культурными растениями требованиями к окружающей среде;

• с коротким периодом вегетации;

• с повышенной энергией семенного и вегетативного размножения;

• с ранним созреванием и осыпанием семян задолго до уборки (в результате чего семена остаются в почве);

• с семенами, которые всходят при температуре ниже 10 °С, могут прорастать без периода покоя (хотя максимальная всхожесть обычно после перезимовки);

• с растянутым (до десятков лет) периодом прорастания (всходы обычно составляют менее 1 % запасов семян в почве).

Структура и динамика агрофитоценоза проще, чем у природных сообществ в тех же условиях.

17.3.2. Ярусностъ— вертикальное расчленение агрофитоценоза выражена тем отчетливее, чем сильнее засоренность поля. Чистые одновидовые посевы, свободные от сорняков, представляют собой одноярусные сообщества. В присутствии сорняков верхний ярус занимают культурные растения, но в него могут входить и сорные растения такой же высоты (овсюг, бодяк, осот, чертополох). Они могут сформировать и свой ярус над ярусом культурных растений. Средний ярус включает виды, превышающие половину высоты культурных растений (например, василек синий на ржаном поле или марь белая и щирица в посевах кукурузы). Нижний ярус (до 25 см) включает низкие и стелющиеся сорняки типа фиалки полевой, ярутки, незабудки, пастушьей сумки. Вьющиеся сорняки (вьюнок, горец вьюнковый) — внеярусные растения.

17.3.3. Мозаичностьна хорошо обработанном поле не выражена, аспективность зависит только от фенологии культурного растения. Однако при плохой агротехнике — невыровненное поле, неравномерное внесение удобрений, орошение, высев семян — мозаичность может развиваться.

Между культурными и сорными растениями возникает межвидовая конкуренция за свет, влагу, питательные вещества. Бодяк полевой для образования 36 ц зеленой массы потребляет из почвы такое количество питательных веществ, которого хватило бы для получения 31,8 ц зерна или около 200 ц корнеплодов свеклы.

Регулируя сроки посева и норму высева, можно повысить конкурентоспособность культурных растений. Создаваемое густым травостоем затенение ведет к изреживанию и гибели сорняков. Правильная агротехника и интенсивный сорт (т.е. быстро развивающийся, с мощной, затеняющей почву листвой) в ряде случаев обеспечивают достаточно эффективный контроль за численностью сорняков и высокий урожай.

• Задача агрофитоценологии — оптимизация и экологизация сельскохозяйственного производства, создание агрофитоценозов высокой продуктивности и стабильности.

17.3.4. Смены агрофитоценозов связаны с севооборотами, их осуществляет агроном. Агрофитоценозы не способны к самовосстановлению. Они обладают малой устойчивостью, их процветание и сохранение всецело связаны с деятельностью человека. Если она прекращается, искусственное растительное сообщество сменяется природной растительностью. Например, заброшенная пашня в лесной зоне быстро зарастает кустарником и мелколесьем, которые со временем сменятся настоящим лесом.

Перспективная задача растениеводства — создание агрофитоценозов высокой продуктивности и экологической устойчивости, способных к саморегуляции.