Тема. Життєві форми та екологічні групи рослин

1. Поняття про життєві форми рослин.

2. Підходи щодо класифікації життєвих форм рослин.

3. Класифікація життєвих форм рослин за Раункієром.

4. Екологічні групи рослин по відношенню до світла, вологи та родючості грунту.

5. Вікові і сезонні зміни в житті рослин. Монокарпічні і полікарпічні рослини.

1. Поняття про життєві форми рослин.Рослини, схожі по їх пристосуваннях і відношенню до всього комплексу їх життєвого середовища, відносять до одної життєвої форми. життєві форми в екології рослин є аналог таксономічних одиниць в систематиці рослин. подібно до того як віднесення порівнювальних рослин до одного виду, роду, родини і т.д. вказує на їх філогенетичну єдність, так і на віднесення до одної і тієї ж життєвої форми означає однаковий шлях і спосіб пристосування до життєвого середовища.Життєва форма (біоморфа) (лат. biomorpha) — зовнішній вигляд (габітус) рослин, що виробився під впливом екологічних факторів і спадково закріпився. Термін запропонував датський ботанік Й. Вармінг (1884).

2. Підходи щодо класифікації життєвих форм рослин.Життєві форми є не що інше як систематичні одиниці в екології Вони не співпадають з систематичними одиницями у флористиці. До однієї і тієї ж життєвої форми відносяться види з різних родин.Першу спробу класифікувати рослини на життєві форми зробив засновник географії рослин німецікий природодослідник Олександр Гумбольдт на початку ХІХ ст. він виділив 19 основних форм рослин за зовнішнім виглядом. Наприклад, група злаковидних рослин, папороті, ліани, кактуси і т.д.Грізсбах (1872) виділив вже 60 форм. Основними формами він вважав наступні групи рослин: дерева, кущі, багаторічні трави, однорічні трави, мохи, лишайники і т. д.В кінці ХІХ ст. Шимпер і Вармінг внесли екологічний напрямок у виділенні життєвих форм. вармінг виділив такі основні типи життєвих форм рослин:

І. Автотрофні (живляться самостійно)

А. Гідатофіти (водяні рослини)

планктон

бентос (прикріплені до дна)

Б. Аерофіти (повітряні рослини)

самостійні

а) епіфіти

б) хтонофіти (наземні рослини)

2. несамостійні (повзучі та ін.)

ІІ. Аллотрофні (сапрофіти, паразити).

3. Класифікація життєвих форм рослин за Раункієром.Дальшого розвитку класифікація життєвих форм досягла в працях датського ботаніка Раункієра (1905). він поділяє рослини на 5 головних типів за положенням до поверхні землі бруньок відновлення і кінців пагонів.

І. Фанерофіти (від грец. phaneros — явний і phyton — рослина) — одна з життєвих форм рослин, бруньки відновлення яких розміщені високо над поверхнею грунту. до Ф. відносять дерева (бук, дуб, ясен, ялина) і кущі (крушинак, ліщина, калина).

ІІ. Хамефіти (від грец. chamai — на землі, внизу, низько і phyton — рослина) — одна з життєвих форм , яка характеризується тим, що бруньки відновлення у рослин розташовані біля поверхні землі і захищені лусками, підстилкою, а взимку — сніговим покривом (напр., брусниця, верес, чорниця, чебрець та ін.).

ІІІ. Гемікриптофіти (від грец. hemi — напів, kryptos — прихований і phyton — рослина) — життєва форма трав’янистих багаторічних рослин, брунька відновлення яких закладається близько до поверхні грунту (напр., суниці, кульбаба, жовтець та ін.).

ІV. Криптофіти (від грец. kryptos — прихований і phyton — рослина ) — життєва форма трав’янистих багаторічних рослин, бруньки відновлення яких закладаються в бульбах, кореневищах, цибулинах тощо (напр., картопля, конвалія, тюльпан та ін.).

V. Терофіти (від грец. teros — літо і phyton — рослина ) — життєва форма рослин, в яких бруньки відновлення містяться в насінині, з якої розвивається новий рослинний організм (напр., грицики, коноплі, жито, пшениця, овес, мак та ін. однорічні рослини).

4. Екологічні групи рослин по відношенню до світла, вологи та родючості грунту.За відношенням до абіотичних факторів рослини поділяють на такі екологічні групи:

Екологічні групи рослин за відношенням до вологи;

Екологічні групи рослин за відношенням до світла;

Екологічні групи рослин за відношенням до родючості грунту.

До першої групи відносять:Гігрофіти (від грец. hygros — вологий і phyton — рослина ) — рослини, пристосовані до життя в умовах надмірного зволоження грунту (напр., калюжниця болотна, ситник мілководний, частуха подорожниковий та ін.).В залежності в яких місцях зростають гігрофіти їх поділяють на дві групи:Гідатофіти (від грец. hydor , род. відм. hydatos — вода і phyton — рослина ) — рослини, які цілком або більшою своєю частиною занурені у воду. Серед Г. одні не прикріплені коренями до грунту (ряска), інші — прикріплені (латаття).Гідрофіти (від грец. hydor — вода і phyton — рослина) — рослини, що прикріплені до грунту і нижньою частиною занурені у воду (напр., стрілолист, комиш, очерет та ін.).Вся група гігрофітів — це рослини, що зростають головним чином, на вологих луках і вологих лісах. Вони відрізняються великим ростом, широкими листковими пластинками і неглибокою кореневою системою, наприклад, в калюжниці болотної, ситника та ін. У зв’язку з надмірним зволоженням (вода досить часто вкриває всю рослину) гігрофіти мають у вегетативних органах спеціальні пристосування. В них добре розвинена система міжклітинників, формується спеціальна провітрювальна тканина — аеренхіма, яка виконує важливу роль в газообміні. Специфічніі умови життя гігрофітів обумовили особливості анатомічної будови, а саме:

у гігрофітів повітреносні порожнини можуть займати до 70% їх об’єму.

вони мають велику кількість продихів на листку. Так, в глечиків їх нараховується до 650, причому, на нижній частині листка продихи відсутні і у водних листків.

гігрофіти мають слабо розвинену провідну систему (судинно – волокнисті пучки) і дуже редуковані механічні тканини. Осмотичний тиск у гігрофітів вищий ніж у водних рослин, що їх відрізняє від типових водяних рослин.Мезофіти (від грец. mesos — середній і phyton — рослина) — рослини, що ростуть ів умовах середнього зволоження (напр., конюшина лучна, тимофіївка лучна, костриця лучна та ін.)В цю групу входять різноманітні рослин, які займають проміжні по вологості місцезростання між гігрофітами і ксерофітами. Деякі із мезофітів стоять ближче до ксерофітів і тому їх називають мезоксерофітами (наприклад, дуб), а деякі стоять ближче до гігрофітів, і тому їх називають мезогігрофітами (наприклад, чорниця, хвощ лісовий, перстач прямостоячий та ін.). Більшість же рослин являються типовими мезофітами. До них відносять більшість рослин наших лук, лісів. Культурні рослини також є мезофітами. Мезофіти — це багаторічні рослини, трав’янисті види мають кореневища. Листки плоскі, з розвинутою механічною тканиною. Осмотичний тиск у мезофітів вищий, ніж у гігрофітів і дорівнює 10 – 25 атм. Типовими мезофітами є лучні рослини: тимофіївка лучна, грястиця лучна, конюшина червона; з лісових рослин: верес, брусниця, орляк, веснівка дволиста, буквиця, звіробій, квасениця. Із деревних рослин мезофітами є: липа, ліщина, в’яз та ін. Необхідно відмітити, що мезофіти характеризуються не лише відношенням до вологості місцезростань, але й відношенням до інших екологічних факторів. Вони зростають при середніх умовах зволоження, теплового і повітряного режиму, мінерального живлення. Це витікає з факту зв’язку між водопостачанням рослин, його мінеральним живленням, тепловим и умовами і умовами аерації.Ксерофіти (від грец. xeros — сухий і phyton — рослина) — рослини, що ростуть в посушливих умовах. За умовами, в яких вони зростають, ксерофіти протилежні гігрофітам. Ксерофіти здатні переносити, залишаючись в активному стані тривалу засуху повітря і грунту. Такий тип рослин зміг виробитись лише в засушливому кліматі. Вони перважають в евроазіатських степах і пустинях, на південному березі Криму, по берегах Середземного моря, в сепах і пустинях Африки, Австралії, Північної і Південної Америки.Ксерофіти зустрічаються і в областях з вологим кліматом — в умовах лісової зони. Тут вони зростають в сухих місцезростаннях, на підвищених місцях, на південних, добре обігрітих схилах. Здатність продовжувати жити при високій атмосферній і грунтовій засусі ксерофіти досягають завдяки різним морфолого – анатомічним і фізіологічним пристосуванням.За характером пристосування ксерофіти подяляються на два основних типи:

сукуленти

склерофіти.

Незважаючи на те, що вони зростають в однакових умовах між сукулентами і склерофітами є діаметрально протилежна відмінність як за зовнішніми морфологічними ознаками, так і за анатомічною будовою, а також за фізіологічними функціями. Спільною ознакою між сукулентами і склерофітами є те, що вони здатні переносити великі засухи.Сукуленти (відж лат. succulentus — соковитий) — посухостійкі рослини з добре розвиненою в листках та стеблах водозапасаючою паренхімою. Розрізняють С. листкові і стеблові. У листкових нагромаджується багато води у паренхімі листків (алое, молодило, очиток, агава), а у стеблових — у паренхімі стебла (молочаї, опунції та ін.).Характерною особливістю цієї групи рослин є наявність великої кількості води і мала транспіраційна поверхня з небагатьма продихами. Завдяки цьому розхід вологи відбувається дуже повільно. Здатність сукулентів нагромаджувати в своїх органах велику кількість води, на думку деяких вчених (Блекман та ін.), пов’язана з особливим типом обміну речовин, під час якого в клітинах утворюється велика кількість пентоз, які підвищують водозатримуючі властивості клітинного соку. Стеблва кактусів голі, вкриті товстим кутинізованим епідермісом. Характерною особливістю сукулентів є те, що продихи вдень закриті, а відкриті вночі. Вдень відсутній і доступ СО2 , який надходить в організм через продихи. Вуглекислий газ поступає в рослину вночі, засвоюється, а в процес фотосинтезу включається вдень. Осмотичний тиск сукулентів малий, не вище 2 – 3 атм.Склерофіти (відж грец. skleros — твердий і phyton — рослина) — рослини з жорсткими листками, вкритих товстою кутикулою та дуже розвиненими механічними тканинами (напр., ковила, сосна, ялівець, верес та ін.).За зовнішніми морфологічними ознаками склерофіти — протилежні сукулентам. Вони здатні тратити до 25% води, яка міститься в їх тілі, що майже не позначається на життєдіяльності цитоплазми. Другою особливістю склерофітів є високий осмотичний тиск, який досягає 40 – 60, а в окремих випадках до 100 атм.Більшість склерофітів — багаторічні трави, напівкущі, кущики. До них належать ковила, типчак (костриця), верес, дрок англійський, ялівець, саксаул, дуб пухнастий, олеандр, шипшина персидська, сосна, лимон та ін. Морфологічними ознаками листків склерофітів є наступні: блискуча поверхня, яка відбіває світло, опушення, що розсіює світло, товщина листка і його будова, що зменшують нагрівання хлорофілоносних клітин. В анатомічній будові є такі відмінні риси:

наявність товстої кутикули з товстостінним епідермісом; б) дуже розвинена стовпчаста паренхіма, яка розміщується в 2 – 3 шари як біля верхнього, так і біля нижнього епідемісу; в) губчаста тканина недорозвинена; г) добре розвинута механічна тканина, яка надає рослині твердості, міцності.

здатність скручуватип і складувати листки вздовж, продиховою стороною всередину.

редукція листківа, тобто сильне зменшення поверхні транспірації.

Тропофіти (від грец. tropos — напрям, поворот і phyton — рослина) — рослини, що пристосувалися в процесі еволюції до житя в умовах з чергуванням вологої й посушливої пір року. Одні тропофіти на посушливий період року скидають листки (напр., листяні дерева), інші втрачають вологу (напр., багато надгрунтових лишайників).Світло відіграє важливу роль у процесі росту та розвитку рослин. Воно є джерелом енергії для рослин. Без світла не можуть існувати безхлорофільні організми (бактерії, гриби). Для деяких з них світло навіть шкідливе. Наприклад, для розмноження грибів шампіньонів використовують закриті темні приміщення, в яких на відповідному грунті розводять шампіньонів. Деякі безхлорофільні рослини синтезують органічні речовини з вуглекислого газу без світла. Процес асиміляції в таких рослин відбувається за рахунок використання хімічної енергії і неорганічних сполук (так званий хемосинтез). Це сіркобактерії, нітрифікуючі та ін, що окислюють метан, водень, солі заліза. Більшість безхлорофільних рослин є сапроофітами, або паразитами, тобто живляться готовими органічними речовинами з неживих або живих організмів. Для всіх зелених рослинт світло абсолютно необхідне. Світло, як екологічний фактор має значення для рослин, по – перше, як фактор необхідний для фотосинтезу, по – друге, що підвищує транспірацію, і по – третє, як фактор, що впливає на зовнішній вигляд рослини. наприклад, сосна, що виросла на відкритій місцевості, має зовсім інший габітус крони, ніж сосна, яка виросла в густому травостої, має довші міжвузля, вужчі листки, ніж конюшина, яка виросла окремо.Крім відмічених впливів світла на рослину, воно впливає і на внутрішню будову рослини, особливо листкаю. Так, у світлолюбивих рослин краще розвинена стовпчаста паренхіма, ніж у тіньовитривалих, а губчаста — навпаки.Світло має важливу роль для фотосинтезу — пролцесу утворення рослиною складних органічних сполук із вуглекислого газу і води. К.А. Тімірязєв, який вніс великий вклад у вивчення цього процесу встановив, що у фотосинтезі вирішальну роль відіграють теплові прромені — червоні, оранжеві і жовті, в меншій мірі — зелені. Промені правої частини спектра — фіолетові, сині, голубі — відіграють роль в процесах росту. Природнє денне світло складється із світла прямого (пряма радіація), що надхолдить безпосередньо від сонця, і розсіяного (дифузного ), яке отримується внаслідок відбивання хмарами і небом.За відношенням до світла розрізняють такі екологічні групи рослин:

Світлолюбні (геліофіти) (від грец. helios — сонце і phyton — рослина) — рослини, що пристосовані до життя при повному сонячному освітленні (напр., сосна, модрина, береза, пшениця та ін.).

Тіньолюбні (сціофіти) (від грец. skia — тінь і phyton — рослина ) — рослини, що не переносять прямої сонячної радіації і нормально розвиавються лише в затінених місцях (напр., квасениця, пшінка).

Тіньовитривалі — рослини, що можуть нормально розвиватись при значному затіненні (напр., копитняк, пшінка та ін.).За відношенням рослин до родючості грунту розрізняють такі екологічні групи рослин:

Мегатрофні рослини (ві грец. тegas, род. відм. megalu —— великий і trophe — живлення) — рослини, що ростуть на багатих грунтах і є своєрідними їх індикаторами (наприклад, ясен, дуб, бузина та ін.).

Мезотрофні рослини (від грец. mesos — середній і trophe — живлення) — рослини, що займають проміжне по відношенню до родючості грунту положення між евтрофними і оліготрофними рослинами (наприклад, ялина та ін.).

Оліготрофні рослини (оліготрофи) (від грец. oligos — нечислений і trophos — живлення )— рослини, які невибагливі до мінерального живлення і ростуть на бідних грунтах (наприклад, селагінела, традесканція та ін.).Еколого – морфологічна класифікація життєвих форм рослин за І.Г. Серебряковим:

Деревні рослини: дерева, кущі і кущики;

Травянисті рослини: багаторічні і однорічні трави;

Напівдеревні рослини: півкущі і півкущики;

Класифікація травянистих рослин:

Стрижньокореневі (каудексові)(конюшина, дудник);

Китицекореневі (подорожники, жовтеці, купальниця);

Короткокореневищні (купина, гравілат);

Довгокореневищні (пирій, грушанки, веснівка);

Дерновинні (осоки, злаки);

Бульбоутворюючі (цикламен, ряст, оконіт);

Цибулинні (гіацинт, тюльпан, гладіолус, підсніжник);

Наземно – повзучі, наземно – столонні (розхідник, суниці лісові).

5. Вікові і сезонні зміни в житті рослин. Монокарпічні і полікарпічні рослини.Характеризуються такими поняттями: моно - і полікарпічні рослини, листопад, періодичність цвітіння, тривалість вегетації тощо.Монокарпічні рослини (від грец. monos — один і karpos — плід ) — рослини, які за життя лише один раз цвітуть і плодоносять. До монокарпічних рослин належатььоднорічні (просо, горох, пшениця та ін.), дворічні (морква, капуста та ін.), та деякі багаторічні (агава, бамбук, деякі види пальм та ін.).Полікарпічні рослини (полікарпіки) (від грец. polys — багато і karpos — плід) —багаторічні квіткові рослин, які здатні цвісти і плодоносити багато разів протягом свого життя (напр., яблуня, груша, ліщина, береза, дуб та ін.).Листопад — явище масового опадання листків удеревних та травянистих росли, повязане із зміною екологічних умов.Цвітіння — морфо – фізіологічний стан рослинного організму, коли чоловіча генеративна сфера продукує пилок, а жіноча — здатна його сприймати для проростання. Початок і тривалість цвітіння є біологічною ознакою виду, але значною мірою залежить від екологічних умов. Так, цвітіння у гречки починається через 3 – 4 тижні після проростання.Тривалість вегетації — період життєдіяльності рослини, тобто період її росту й розвитку від появи сходів або розпускання бруньок до утворення насіння або до припинення росту вегеитативних органів.