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.
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.
- 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 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:
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
Экологические методы при изучении растительных сообществ
1. Экологические методы при изучении растительных сообществ.
2. Экологические методы при изучении животных.
3. Математические методы и моделирование.
Разнообразие методов экологических исследований обуславливается многообразием связей, формирующихся внутри макросистем: популяции → биоценозы → биогеоценозы (экосистемы) → биосфера.
Первостепенное значение – полевые исследования, т.е. изучение популяций видов и сообществ популяций в естественной обстановке (природе). При полевых исследованиях применяются:
Все эти методы рассматривают констелляцию (совместное действие) всех внешних и внутренних факторов на жизнедеятельность организмов, внутри- и межпопуляционные взаимоотношения.
Значение полевых исследований: позволяют установить результат влияния на организм или популяцию комплекса факторов; выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида или особи в конкретных условиях. Но полевые исследования не дают точного представления о принципах и закономерностях жизнедеятельности особи, популяции или сообщества.
Полевой и лабораторный эксперимент: объясняет причины наблюдаемых в природе отношений, позволяет проанализировать и изучить все разнообразие экологических механизмов, обуславливающих существование сообщества.
Пример экологического эксперимента: исследования, проводимые при создании лесозащитных полос при мелиоративных с/х работах.
За единицу растительного сообщества принимается растительная ассоциация – основная единица растительного покрова, которая представляет собой совокупность однородных фитоценозов с однородной структурой, видовым составом и со сходными взаимоотношениями организмов как друг с другом, так и с внешней средой.
Ассоциация называется по двум или более господствующим видам: бор-брусничник (сосна + брусника), бор-кисличник (сосна + кислица), ельник сфагново-травяной (ель + мох сфагнум + разнотравье), бор-черничник с моховым покровом (сосна + черника + мхи) и т.д.
Сходные ассоциации → группы → формации → группы формаций → классы формаций → типы растительности.
Экологический метод при изучении растительных ассоциаций – закладка и описание пробных площадей и учетных площадок.
Пробная площадь – участок территории, выделенный произвольно или имеющий естественные границы, характеризующийся однородностью растительных ассоциаций (для трав – 1-100 м 2 , для лесов – 100-5000 м 2 ).
Учетная площадка – участок территории пробной площади, выделяемый для более точного описания растительности ассоциации (площадь – 1-4 м 2 , для определения биомассы – 0,25 м 2 ).
При характеристике растительных сообществ пробных площадей проводятся следующие качественные и количественные описания:
1) В первую очередь составляется список растений в определенной последовательности: деревья → кустарники и полукустарнички → многолетние и однолетние травы → мхи → лишайники → грибы → водоросли.
Растения в каждой группе располагаются в систематическом или алфавитном порядке.
2) Отмечается жизненность видов, т.е. наличие угнетенных или буйно развитых видов (путем взвешивания сухой массы того или иного вида растений, приходящейся на единицу площади).
3) Описание ярусности: обозначается римскими цифрами, начиная с верхнего. Верхний ярус (1) – высокие деревья, 2 – средние деревья, 3 – подлесок и т.д.
4) Описание мозаичности (микрогруппировок): в пределах пробной площади закладываются мелкие, метровые площадки, где описываются преобладающие виды растений условия среды (микрорельеф, влажность, накопление ветоши и др.).
5) Описание фенологии (периодичности в развитии): отмечается фенологическая фаза каждого описанного вида (стадия развития).
6) Описание физиономичности – состояние ассоциации, ее общий вид. Учитывается моменты появления цветущих, плодоносящих, отмирающих и вегетирующих растений.
После описание структуры растительной ассоциации характеризуют местообитание сообщества:
1) описание рельефа склона (если он имеется);
2) описание почвы: а) скелет; б) механический состав; в) органические включения; г) тип почвы (чернозем, подзолистые, торфяные и т.д.); д) химический состав; е) особенности микрофлоры и микрофауны.
3) описание геоботанического профиля: выбирают какой-либо ориентир, в данном направлении отмечают все изменения в растительности по уклону местности, вычерчивают профиль описываемой площади.
Дополнительные методы при изучении растительных ассоциаций:
1) Хозяйственная оценка: отмечается бонитет древостоя и обеспеченность семенным возобновлением, наличие в травостое полезных и вредных растений, степень плодородия почв и др.
2) Химические методы: устанавливается накопление тех или иных органических веществ в отельных растениях, и данные экстраполируются на ассоциацию в целом.
3) Физиологические методы: прослеживают физиологические процессы, происходящие в отдельных растениях и сообществах в целом.
Завершающий этап исследований – геоботаническое картирование: в зависимости от масштаба на карту наносятся растительные ассоциации, либо группы ассоциаций, формации; широко применяется аэрофотосъемка.
Источник