Глава 3. Взаимоотношения растений в фитоценозах
Первые высказывания о влиянии растений друг на друга при совместном их произрастании содержатся в трудах древнегреческих философов. Однако лишь в начале XIX века это положение было четко сформулировано А. Гумбольдтом и О. Декандолем (цит. по: Шенников, 1964) и затем легло в ochoву понимания растительного сообщества.
Наличие взаимоотношений растений является одним из важнейших признаков сложившегося фитоценоза, который определяет многие другие его свойства и признаки, такие, например, как состав и структура фитоценоза, биологический круговорот веществ, воздействие фитоценоза на среду. Поэтому изучение взаимных влияний растений в фитоценозе имеет важное значение как для познания функционирования конкретных фитоценозов, так и в целях их рационального использования.
Изучение взаимоотношений растений в фитоценозах — задача чрезвычайно трудная. Прямо измерить влияние одного растения на другое во многих случаях невозможно, поэтому выводы часто приходится делать по косвенным признакам. Кроме того, решение данной задачи осложняется тем, что, во-первых, растений в фитоценозе много и они вступают друг с другом в разнообразные отношения, образуя сложный клубок взаимосвязей; во-вторых, влияние растений друг на друга осуществляется на фоне более и менее сильного воздействия на растения среды, затушевывающего взаимосвязи растений. В такой ситуации возможны два подхода в изучении взаимоотношений растений: а) постановка сложно эксперимента, позволяющего изолировать отношения два изучаемых видов; б) вычленение отношений изучаемых видов всего комплекса взаимовлияний растений в фитоценозе путем математической обработки данных.
Первый подход начал применяться в геоботанике уже давно, прежде всего в форме выращивания изучаемых видов в искусственных посевах или посадках, а в последние десятилетия и путем проведения полевых и лабораторных опытов. Математические методы анализа взаимовлияний растений стали использоваться значительно позже, но в наше время получили весьма широкое распространение. В последнее время часто совмещаются оба эти подхода. Сейчас геоботаника располагает многочисленными сведениями о взаимоотношениях растений в фитоценозах, хотя до сих пор в этой сфере имеется много неразрешенных вопросов.
Взаимоотношения растений в фитоценозах чрезвычайно разнообразны. Уже О.П. Декандоль (цит. по: Работнов, 1995) описал следующие формы влияния растений друг на друга: |ин пне, затенение, корневая конкуренция, влияние корневых выделений и отмерших остатков, влияние через подземные органы. Позднее появились более совершенные классификации, из которых наиболее популярными являются классификация В.Н. Сукачева, основанная на учете механизмов и каналов взаимовлияний растений (рис.3), и классификация Г.Л. Кларка (Clarke, 1957), учитывающая результат (эффект) взаимовлияний (табл.1).
Рис3. Схема взаимоотношений растений в фитоценозе (Сукачев, 1954) 1
Типы отношений между организмами (Clarke, 1957)
Источник
Растительные сообщества
В природе растения растут совместно, причем не случайным образом. Каждый вид растений приспособлен расти только с определенными другими растениями. Совместно произрастающие растения формируют растительное сообщество, или фитоциноз. Примеры растительных сообществ: конкретные луг, лес, болото. При этом, например, березовый лес — это один тип сообщества, а еловый — другой.
Растительное сообщество — это совокупность растений, произрастающих на одном участке земной поверхности, приспособленные к совместной жизни и влияющие друг на друга и окружающую среду.
Существуют светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые травянистые растения. Так ландыш, папоротники растут в лесу, так как им не нужно много света. А вот васильки, ромашки, подорожники, тимофеевка встречаются только на лугу, так как для жизни им требуется большое количество солнечного света. Таким образом растения, которые встречаются на лугах, обычно не встречаются в лесах. Для болот характерны камыши, тростники, мхи, хвощи и др.
В растительном сообществе растения взаимно влияют друг на друга. При этом все они приспособлены к конкретным условиям среды (влажности, особенностям почвы, ветрам), характерным для данной однородной территории. Так в сосновом лесу во влажной местности будут расти мхи, а в сухой — лишайники и редкие светолюбивые травы.
Сосновые леса могут расти на бедных перегноем песчаных почвах. Поэтому в таких лесах видовой состав не так разнообразен. Другое дело — дубовые леса. Они вырастают на почвах богатых перегноем и минеральными веществами. Поэтому в дубовых лесах, кроме самих дубов, много другой растительности (клен, липа, орешник, жимолость, бересклет и др.). Почва здесь покрыта травой, а не сухими ветками и хвоей, как в сосновом лесу.
От количества света, влаги, тепла и других условий неживой природы зависит видовое разнообразие растительного сообщества. Наибольшее видовое разнообразие наблюдается в тропических лесах, наименьшее — в пустынях и тундрах.
В большинстве растительных сообществ можно выделить преобладающие и сопутствующие виды растений. Так в березовом лесу преобладающим видом будет береза, хотя кроме нее в лесу растет множество других видов. Однако они характерны именно для березового леса.
Не следует путать понятия фитоциноз (растительное сообщество) и флора. Под флорой понимают совокупность растений, произрастающих вообще на какой-либо территории (страны, региона, континента). В этой совокупности растения не рассматривают во взаимосвязи. Так, уместно говорить о флоре России, флоре Кавказа и т. п. Флора скорее ближе понятию растительности, под которой понимают совокупность всех растений сообществ на конкретной территории.
Взаимосвязь растений в сообществах возможна благодаря их разным особенностям и потребностям. Таким образом, разные виды в одном сообществе почти не конкурируют между собой. Например, в еловом лесу могут встречаться березы. Ели теневыносливы, а березы светолюбивы и занимают верхний ярус, поэтому почти не конкурируют с елями за свет.
В растительных сообществах выделяют ярусы. Наибольшее количество ярусов наблюдается в лесу. Первый и второй — это кроны разных по высоте и теневыносливости деревьев, третий — кустарники, четвертый — травы, пятый — мхи, грибы, лишайники. Ярусность характерна и для коней растений. У одних корни находятся близ поверхности, у других — глубже.
В процессе эволюции у растений выработались различные приспособления к совместной жизни. В лесу деревья цветут раньше распускания листьев. В таком случае листва не мешает пыльце с помощью ветра достигать пестиков. Травы в лесу опыляются насекомыми, так как под деревьями почти нет ветра. Их цветки обычно светлые, хорошо заметные для опылителей. На лугах одни травы могут использовать в качестве опоры другие. Например, бобовые растения цепляются усиками на стебли злаков. Со своей стороны бобовые обогащают почву азотом, что создает благоприятные условия для роста других растений.
Не менее тесные взаимосвязи в сообществах выработались у растений с животными, грибами и микроорганизмами.
В природе нередко происходит смена растительных сообществ, когда на месте одного сообщества появляется другое. Это может происходить медленно или резко. Так, после пожара растительное сообщество погибает. На его месте сначала появятся редкие травы, потом ветер занесет семена деревьев и появится поросль. В дальнейшем через много лет может произойти восстановление прежнего сообщества или будет иное.
Примеры естественной смены сообществ — это смена березового леса на еловый или смена какого-либо леса на болото при заболачивании почв. В первом случае в березовом лесу появляются маленькие ели. Они теневыносливы и хорошо растут под березами. Но как только они подрастают, то не дают расти молодым березам, так как затеняют их. Когда старые березы погибнут, останутся только ели.
Разрушительное влияние на растительные сообщества оказывает человек. Достаточно уничтожить некоторые виды растений или животных и это может привести к разрушению всего фитоциноза. Поэтому важна не только охрана редких растений, но и охрана целых природных сообществ.
Источник
Взаимоотношения растений друг с другом: конкуренция.
Это соревнование организмов за потребление ресурса, находящегося в дефиците.
Такими ресурсами чаще всего являются элементы минерального питания, вода, свет. Кроме того, возможна конкуренция за некоторые биотические факторы – насекомых-опылителей и распространителей плодов.
- Симметричная(между особями одного или разных видов с примерно одинаковыми конкурентными способностями) и асимметричная(между растениями с разными конкурентными способностями ) см.лекция 4 слайд 12
- Внутривидовая (между особями одинокого вида) и межвидовая (между особями разных видов)
- Парциальная (конкуренция за один фактор среды) и интегральная (конкуренция за несколько факторов среды)
- Диффузная
- Это борьба растений нескольких видов одновременно за несколько ресурсов.
- По образному выражению Б. М. Миркина «такая ситуация напоминает переполненный автобус, в котором пассажиры толкают друг друга» (Миркин и др., 2001, с. 34).
- Диффузная конкуренция – основной тип конкурентных взаимоотношений в природе.
Взаимоотношения растений друг с другом: комменсализм и мутуализм.
вариант взаимоотношений между растениями, когда оба сосуществующих организма или популяции получают от подобного типа взаимодействий обоюдную пользу.
— Микориза (Обнаружена у всех голосеменных и почти у 80 % покрытосеменных. Редко встречается микориза лишь у водных и околоводных растений, а также у растений, поселяющихся на субстратах с еще не сформированной почвой (многие крестоцветные, маревые, амарантовые, маковые и др.). Микоризы нет также у большинства насекомоядных и паразитных растений.)
— Азотфиксирующие симбиотические бактерии, актиномицеты и сине-зеленые водоросли (только прокариоты (бактерии, актиномицеты и сине-зеленые водоросли), служат одним из существенных источников азота для растения,
в зависимости от экологических условий и видовой принадлежности способны фиксировать 10-200 кг/га атмосферного азота в год (Anabaena в листьях Azolla – до 300 кг/га в год)
— Сапротрофные грибы и бактерии (осуществляют минерализацию органических остатков, делая доступными для растения те вещества, которые в них содержатся; образуют гумус почвы.)
такой тип межвидовых взаимоотношений, при котором один вид (комменсал) извлекает пользу из сосуществования, а второй вид не имеет от этого никакой выгоды, но и вреда от подобного сожительства тоже не получает.
— бобовые (например, клевер) и злаки, совместно произрастающие на почвах, бедных доступными соединениями азота, но богатых соединениями калия и фосфора.
— односторонняя помощь растения-«няни» другому растению
- взаимоотношения между растениями и ризосферными бактериями;
- с водорослями, грибами, лишайниками и мхами, поселяющимися на коре деревьев;
- с птицами и летучими мышами, поселяющимися в дуплах, и др.
Источник