Понятие экологии растений

Экология растений – раздел экологии, изучающий взаимозависимости и взаимодействия между растительными организмами, а также между растениями и средой их обитания

Экологическая наука вбирает в себя ряд других наук: физику, химию, метеорологию, физиологию растений, биохимию, агрохимию, морфологию растений, почвоведение и др. Ее интересует среда обитания – часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое и косвенное воздействие. Элементы среды обитания, нужные для растений, называются факторами жизнедеятельности растений.

Экология познает эти факторы в их совокупном воздействии на рост, развитие и продуктивность растений; изучает противоречия между средой и растениями и пути их разрешения, влияния растений на среду. растение экология биотический фотопериодизм

В природе каждый растительный вид использует лишь определенную (небольшую) часть энергетических и материальных ресурсов и занимает свое место в пространстве и времени. Это место называется экологической нишей. В дикой природе эта ниша позволяет до некоторой степени ослабить конкуренцию со стороны других видов, а в культуре человек совершенно избавляет растения от этого, используя только их полезные взаимодействия друг с другом.

Жизнь растения, как и всякого другого живого организма, представляет сложную совокупность взаимосвязанных процессов; наиболее существенный из них, как известно, обмен веществ с окружающей средой. Среда является тем источником, откуда растение черпает пищевые материалы, затем перерабатывает их в своем теле, создавая такие же вещества, как те, из которых состоит тело растения, – совершается усвоение почерпнутых из среды веществ, их ассимиляция.

Одновременно с этим процессом в организме совершается разрушение составных частей тела; разложение их на более простые. Этот противоположный процесс называют диссимиляцией. Ассимиляция, диссимиляция, неразрывно связанное с ними поступление веществ из окружающей среды и выделение в среду ненужных, отработанных – все это и есть обмен веществ.

Следовательно, обменные явления тесно связывают организм растения со средой. Связь эта двоякая.

Во-первых, растение оказывается зависимым от среды. В среде должны быть все необходимые для жизни растения материалы. Недостача, тем более отсутствие той или иной категории пищевых материалов должны привести к замедлению или даже прекращению жизненных явлений, к смерти.

Во-вторых, поглощая из среды питательные вещества и выделяя в среду продукты своей жизнедеятельности (например, в форме опадающих листьев, омертвевших поверхностных слоев коры и т. п.), растение изменяет окружающую его среду. Следовательно, не только растение зависит от среды, но и среда всегда в какой-то мере зависит от растений.

Изменения среды растениями связаны не только с внесением в нее продуктов обмена веществ, но и с той физической работой, которую осуществляет растение. Когда корни растения внедряются в почву, они производят механическую работу разрушения или местного уплотнения субстрата. Работа, производимая растением, не ограничивается механическим воздействием на субстрат. В сущности, все физиологические функции растения представляют определенные формы работы. Это подводит к представлению о связях между растениями и средой и в ином плане: всякая работа связана с затратой энергии. Но энергия, как известно, «не исчезает и не творится вновь». Поэтому если растение расходует энергию, то, очевидно, оно должно откуда-то ее получать.

Источником энергии для растений, содержащих хлорофилл, служит лучистая энергия света, за счет которой растение строит органическое вещество, содержащее как бы законсервированную энергию. У растений, не имеющих хлорофилла, например грибов, источником энергии служит органическая пища, т. е. либо само созданное зеленым растением органическое вещество, либо оно же, но в форме, уже измененной другими организмами.

Энергия, в той или иной форме поступающая в растения, претерпевает в нем сложные изменения, выделяясь в конечном счете в окружающую среду. Можно сказать, что связь между растением и средой не ограничивается обменом и преобразованием веществ – параллельно этому совершается и энергетический обмен.

Среда жизни растения неоднородна, в составе ее можно отличить много компонентов, тесно связанных друг с другом. Каждый из элементов среды, оказывающий воздействие на организм, называют экологическим фактором. Разнообразие экологических факторов можно объединить в две категории: факторы биотические и факторы абиотические.

По Е.П. Смолоногову (1990), лесная экология изучает закономерности образования биоэкологических систем разного уровня интеграции, географическую дифференциацию таких систем, а также организационно-функциональную структуру и изменение во времени их элементарных единиц - популяций и биогеоценозов.

В экологии есть ещё понятие «условия существования», под которым понимается совокупность жизненно необходимых экологических факторов, от которых зависит возможность существования растений (тепло, свет, влага, газовый состав воздуха, элементы почвенной среды - pH почвы, элементы питания, механические свойства и т.д.). Например, белая акация, снежноягодник белый, клён ясенелистный естественно растут в смешанных лесах Северной Америки при соответствующих этим районам условиях местопроизрастания. А условия существования этих пород куда шире. Поэтому в качестве интродуцентов эти породы распространены далеко за пределами своего естественного ареала, в том числе и в России, и растут в совершенно иных условиях местопроизрастания.

Реакция растений на факторы среды называется экологической. Этой реакцией определяются экологические свойства (особенности) растений, характеризующие отношение их к экологическим факторам.

Для каждого вида древесных растений существует своя экологическая ниша, т.е. та среда обитания, условия существования в которой в максимальной степени соответствуют экологическим свойствам организмов.

Есть породы теневыносливые (тисс, самшит, ель, пихта) и светолюбивые (сосна обыкновенная, берёза бородавчатая, можжевельник казацкий). Лиственница Гмелина выдерживает морозы до минус 70 °С, а бук и платан вымерзают при минус 25-30°С. Тамарикс выносит сильно засолённые почвы, а для тополя, дуба нужна богатая питательными веществами незасолённая почва.

Свойства растений приспосабливаться к различным условиям внешней среды и занимать определённую экологическую нишу называются экологической амплитудой видов. Экологический диапазон приспособительных возможностей вида, приобретённый в процессе эволюции и закреплённый в генотипе, составляет норму экологической реакции вида.

Экологически пластичный вид – это вид с широкой экологической амплитудой, способный приспосабливаться к самым разным условиям существования.

Каждый природный фактор имеет свой диапазон действия на растения, понимаемый как толерантность, или область устойчивости, ограниченную двумя кардинальными точками – минимума и максимума. Это критические значения факторов, допускающие возможность существования растения. Область фактора, в наибольшей мере соответствующая экологическим свойствам вида (организма), составляет зону оптимума. Если условия среды, в которой один или совокупность факторов выходят за пределы зоны оптимума, то они оказывают угнетающее действие на особи и приводят к их гибели. Эти факторы называют экстремальными (аномально низкое освещение, низкая или высокая температура, резкий дефицит влаги, засолённость почвы и т.п.).

Экологические факторы по влиянию на растения делят на пять основных групп:

1) климатические;

2) почвенно-грунтовые (эдафические);

3) топографические (орографические) – факторы рельефа;

4) биотические;

5) антропогенные (прямое и косвенное воздействие человека на растения и

растительность).

Все вышеперечисленные факторы в природе воздействуют на растения не поодиночке, а в комплексе. Изменение напряжения одного из факторов обязательно вызовет изменение в напряжении других факторов. Увеличение температуры приводит к изменению влажности воздуха и почвы за счёт усиления её испарения, усиливается фотосинтез, изменяется газовый состав воздуха. Такие важнейшие функции растений, как питание, рост, могут осуществляться только при определённых температуре и влажности. Если дерево растёт на плодородной почве, а в данный момент тепла будет недостаточно, то прекращаются и питание, и рост.

Если какой-либо фактор среды будет в минимуме или максимуме, то он ограничивает действие остальных факторов, даже если они очень благоприятные. Изменить это состояние можно только сняв воздействие ограничивающего фактора. В свою очередь сами растения влияют на условия абиотической среды. Они изменяют микроклимат, иссушают корнеобитаемый слой почвы, поднимают уровень грунтовых вод, изменяют газовый состав воздуха и др.

Первичный комплекс факторов абиотической среды называется экотопом, а абиотическая среда, трансформированная деятельностью живых организмов, образует биотоп.

В дендрологии пользуются понятиями «дендрофлора» и «растительность».

Дендрофлора – совокупность видов древесных растений на определённой территории. Дендрофлора того или иного региона слагается из:

- реликтовой флоры – уцелевших и неизменившихся или слабоизменившихся форм дочетвертичного периода;

- миграционной флоры – видов-переселенцев из других регионов в позднейшие эпохи;

- трансформационной флоры – видов, эволюционировавшихся из третичного периода в современные условия под воздействием сложившихся факторов среды.

При анализе дендрофлор различных регионов СНГ в большинстве из них фигурируют представители всех вышеназванных флор.

Экология городских растений.Особая среда создается для растений в поселениях человека и прежде всего в городах. В связи с ростом урбанизации (по прогнозам футурологов в начале следующего столетия 2/3 населения планеты будут жить в городах) повседневное «зеленое» окружение человека все больше составляют городские растения.

Растительность на улицах городов (главным образом, древесная) обычно рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения городской среды для человека как в гигиеническом отношении (улавливание пыли, снижение шума, улучшение микроклимата и т. д.), так и в эстетическом. Чтобы успешно выращивать растения в городе и в полной мере использовать их полезные влияния, необходимо хорошо знать те особые и во многом необычные условия, которые представляет для растений городская среда, иными словами – взглянуть на нее «глазами растения».