Растения

Первичным источником органического вещества на Земле являются растения: без них была бы невозможна жизнь ни животных, ни человека. Важнейшее отличие растений от животных состоит в способности к синтезу всех необходимых органических веществ из неорганических. Растения усваивают из воздуха и почвы необходимые для жизни вещества, перерабатывает их в своем теле и одновременно выделяют вещества, ненужные им. Другими словами, в растениях происходит обмен веществ. В результате его они растут и развиваются. Обмен веществ вообще одно их характерных свойств живого вещества^*.

Любая часть растения состоит из клеток. Именно в них происходят процессы дыхания и превращения питательных веществ. Клетки^* растений заключены в клеточные оболочки, состоящие из углевода - клетчатки.^* Клетки некоторых растений пропитаны лигнином - веществом, которое превращает их в древесину.

В растениях содержится много воды. Например, клубни картофеля состоят из нее на четыре пятых, а корнеплод моркови - на девять десятых. В клеточном соке растворены яблочная, лимонная, щавелевая и другие органические кислоты, сахар, минеральные соли, а также красящие вещества (пигменты^*).

Клетки растений соединяются между собой пектиновым веществом, причем их соединение аналогично кирпичной кладке.

Семена растений можно разделить по их строению на два основных типа. К первому относятся семена, состоящие из зародыша и покрывающей его оболочки. Зародыш, в свою очередь, состоит из нескольких частей: почечки (зачатка стебля и листьев), корешка и двух семядолей. Они довольно часто крупны, в их семядолях откладываются запасы питательных веществ. Именно такие семена имеют горох и фасоль.

Семена второго типа состоят из зародыша, оболочек и одной семядоли (щитка), а также запасной ткани, называемой эндоспермом. Во время прорастания семени зародыш высасывает из эндосперма необходимые ему питательные вещества. Семена подобного типа называют зерновками. Их имеет, например, пшеница.

На рис. 3.13 в качестве примера показано строение (слева) и прорастание (справа) семени сосны. Здесь использованы следующие обозначения: а - кожура (покров) семени, б - остаток нуцеллуса, в - эндосперм, г - семядоли зародыша, д - подсемядольное колено (зачаточный стебель), е - корешок, жподвесок, з - корень, и - побег с первыми листьями.

Большинство семян способно прорастать только через некоторый промежуток времен после своего образования. Они должны пройти так называемое послеуборочное дозревание. У хлебных злаков подобное состояние длится 20-30 дней, у косточковых (сливы, вишни, черешни) и семечковых (яблони, груши) период дозревания продолжительнее.

При прорастании семян проникшая в их клетки вода вызывает набухание клеток. При этом цитоплазма^* становится жидкой, в ней начинает происходить интенсивное окисление, выделяться углекислый газ и вода, создаваться необходимые растению органические вещества. Что касается углерода, водорода и кислорода, то их семена получают из крахмала и жиров, содержащихся в них самих.

В клетках растений имеется достаточно много ферментов, ускоряющих биохимические^* реакции. В частности, такой фермент, как амилаза, образующийся в цитоплазме^* зародыша, проникает в клетки эндосперма и превращает отложенный там крахмал в растворимый сахар. Другие ферменты способствуют тому, что белки^*, содержащиеся в семени, переводятся в растворимые аминокислоты, а жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты. При этом клетки начинают делиться, их размеры увеличиваются, и семя прорастает. Через несколько дней после прорастания семени листья растения зеленеют и оно начинает усваивать нужные ему вещества из почвы и воздуха.

Зеленый цвет листа определяется пластидами^* - одним из видов хлоропластов^*, содержащихся в его клетках в количестве от нескольких десятков до сотни и выше. Хлоропласты почти всех растений состоят из бесцветной цитоплазматической основы и зеленого пигмента - хлорофилла. В хлоропластах имеются еще и желтые пигменты. Понижение температуры окружающей среды разрушает хлорофилл, но не действует на желтые пигменты. Поэтому осенью листья желтеют. Как всякое окрашенное тело, хлорофилл поглощает световые лучи, но не все, а лишь красные и сине-фиолетовые.

Под влиянием солнечного света, поглощенного хлорофиллом, молекулы воды в зеленом хлоропласте разлагаются, и водород соединяется с углекислотой, проникающей в клетки растения из атмосферы^*. В дальнейшем из этого соединения образуется сахар или частицы крахмала. При этой химической реакции^* освобождается и поступает в атмосферу кислород. Таким образом вследствие своего углеродного питания зеленое растение "очищает" воздух. Этот процесс называется фотосинтезом. Последний может совершаться только на свету и только в зеленых частях растений.

Лист хорошо приспособлен для поглощения углекислого газа. С обеих сторон он одет кожицей, у которой клетки плотно прилегают друг к другу. Сверху эта кожица защищена слоем жирового вещества. Последний почти не пропускает в растение паров воды и газов. В кожице листа имеются клетки, которые могут отходить друг от друга, открывая щель для проникновения в растение углекислого газа. Эти щели (устьица) днем под влиянием света обычно открыты, а на ночь закрываются. Смыкаясь и размыкаясь, устьица регулируют поступление в растение углекислого газа и выделение парообразной воды.

Процесс дыхания, т.е. окисление органического вещества, образовавшегося днем при фотосинтезе, происходит в зеленом листе круглосуточно. Органическое вещество, окисляясь, выделяет энергию, которую оно получило от солнечного света в момент своего образования. Эта энергия используется растением для роста, развития и других процессов жизнедеятельности. Таким образом, энергия, поглощенная растением при фотосинтезе, не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую: световая - в химическую, химическая - в механическую или тепловую. Так в жизни растения проявляется один из основных законов природы - закон сохранения энергии.

Зеленый лист - источник жизни на нашей планете. Только в хлоропластах листа из простых неорганических веществ - воды и углекислого газа - с помощью энергии солнечного света создаются сложные органические вещества - сахар и крахмал.

Другой уникальной частью растения является его корень. Он закрепляет растение в почве, поглощает из нее воду и минеральные вещества, снабжает ими другие части растения. У большинства растений корневая система^* простирается на большую глубину. Например, корни трав углубляются в обычной почве больше чем на метр, а на черноземах - до 2 м.

Большая часть корневой системы - очень тонкие корни. Когда растение выкапывают из земли, почти вся его корневая система остается в почве. Общая длина корней у растения чрезвычайно велика. Например, корневая система одного растения озимой ржи, достигает 600 км. Если же учесть длину корневых волосков, покрывающих корни, то общая длина корневой системы ржи достигает примерно 10 тыс. км.

Корневые волоски представляет собой выросты на поверхностной ткани корня. Фактически это длинные очень нежные и недолговечные клетки. Корневые волоски играют огромную роль: именно они извлекают из почвы воду и питательные вещества. Волоски появляются по мере роста корня на его молодых, концевых частях и сравнительно быстро отмирают. Более старые части корня покрыты тканью, почти не пропускающей воду, не имеют волосков и не участвуют в питании растения.

Рост и развитие растений происходит за счет деления клеток так называемых образовательных тканей. Последние располагаются на концах корней и стеблей. Корень растет кончиком - самой молодой своей частью, причем клетки, лежащие выше кончика, не делятся, а лишь растягиваются. Часть клеток корня имеет толстые оболочки и образует как бы скелет растения. Другие клетки вытягиваются, образуя полые трубки. Через них всасываются питательные вещества и вода. Наконец, в корне имеются клетки, в которых откладываются в запас органические питательные вещества. Таким хранилищем запасных питательных веществ являются корни некоторых двулетних и многолетних растений (например, моркови).

Процесс извлечения веществ из почвы изучают, выращивая растения в дистиллированной воде, в которой растворяют необходимые минеральные соли, кроме той, которая исследуется на предмет ее значения для жизни растения. Таким образом установлено, что растение хорошо развивается лишь в том случае, если в растворе солей есть калий, кальций, железо, магний, сера, фосфор и азот. В частности, если из питательного раствора исключить калий, то рост растения останавливается; без кальция не разовьется корневая система; магний и железо необходимы для образования хлорофилла; без азота, серы и фосфора не образуются белки, входящие в состав цитоплазмы^* в ядрах.

Кроме этих элементов растениям нужны так называемые микроэлементы. К наиболее важным из них относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден, кобальт. Обычно они находятся в минеральном растворе в виде ничтожных примесей или попадают в него из воздуха с пылью. Для некоторых растений этого бывает недостаточно. Например, для сахарной свеклы совершенно необходим бор (без него растение заболевает гнилью сердечка); пшенице и ржи, произрастающим на плодородных торфяных почвах, требуется медь (иначе может не образоваться зерно).

Еще одним способом исследования растений является его сжигание. При этом в золе остаются те минеральные вещества, которые были поглощены из почвы. В среднем зола высушенного растения составляет около 5% его массы. Оказывается, лишь незначительная часть минеральных веществ, обнаруживаемых в золе, действительно необходима растениям. Так, у некоторых растений зола состоит на 80% из кремния, Многие растения поглощают из почвы кальций в количествах, значительно больших, чем это им необходимо.

Активно поглощают растения из почвы азот. Его доля в массе растений достигает 1,5%. Но при сгорании он соединяется с кислородом и в виде окислов улетучивается в воздух. Если из питательной смеси исключить азот, то растение перестает расти. Будучи усвоенным растением, азот входит в хлорофилл. Поэтому при недостатке азота листья растения имеют светло-зеленую окраску.

Азот поглощается растением из почвы в виде аммиачных или азотистых солей. Но в почве много и органических соединений азота: это - белковые вещества, оставшиеся от умерших растений и животных. Непосредственно из почвы их усвоить растения не могут. Органическими соединениями азота питаются многие бактерии^* и грибы. При этом в почве образуется аммиак. Большая его часть окисляется микробами-нитрификаторами сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты, разрушаемой микробами-денитрификаторами. Освобождающийся при этом азот уходит в атмосферу. Оттуда он может быть снова усвоен растениями впоследствии.

Значительное количество атмосферного азота связывается в почве бактериями-азотфиксаторами, в частности, клубеньковыми бактериями. Последние проникают из почвы в корни растений и вызывают интенсивное деление его клеток. Они получают от растения углеводы, а его снабжают азотом, который сами усвоили из воздуха.

Через корневые волоски и молодые части корней в растение поступает вода. Она разносится по сосудам всей надземной части растения. Вода поглощается растворенными в клеточном соке веществами и давит на цитоплазму, растягивая эластичную оболочку клетки^*. Давление растворенных в воде веществ на цитоплазму называется осмотическим давлением. Цитоплазма хорошо пропускает воду, но препятствует прохождению через нее растворенных в воде частиц. Поэтому клеточный сок с растворенными в нем веществами постоянно поддерживает растительную ткань в напряженном состоянии.

Когда осмотическое давление уравновешено растянувшейся оболочкой, вода не может поступать в клетку. Но как только клетка теряет часть воды, ее оболочка становится менее натянутой, концентрация клеточного сока увеличивается, и он начинает всасывать воду в клетку. Это происходит до тех пор, пока оболочка снова не растянется и осмотическое давление не уравновесится. Чем больше воды теряет растение, тем с большей силой вода поступает в клетки. Это хорошо видно при поливе огородных растений водой в жаркую погоду.

Для обеспечения притока свежей воды ко всем своим клеткам растения непрерывно испаряют воду через устьица в листьях. На свету устьица раскрываются, а в темноте и при слишком большой потере воды - закрываются. В зависимости от этого испарение воды идет более или менее интенсивно.

Если срезать стебель растения около самого корня, то будет видно, как из пенька начнет сочиться сок. Это говорит о том, что корень и сам нагнетает воду в стебель. Следовательно, поступление воды в растение зависит не только от испарения воды через листья, но и от корневого давления. Оно перегоняет воду из живых клеток корня в полые трубки омертвевших сосудов. Так как в клетках этих сосудов нет цитоплазмы, то вода беспрепятственно движется по ним к листьям, а затем испаряется в них через устьица.

Испарение снижает температуру растения и тем самым предохраняет его от перегрева. Обычно растение усваивает около 0,3% воды, поглощенной из почвы. Остальная вода испаряется. Это означает, что для образования 1 г сухого вещества, растение пропускает через себя 300 и более грамм воды.

Передвигающейся по растению водой разносятся поглощенные корнем минеральные вещества. Поглощая воду и минеральные соли, растения растут и развиваются. Под "ростом" растения понимают количественные изменения в его составе: увеличение количества клеток, удлинение и утолщение растения в целом, возрастание его массы. Рост растения проявляется в образовании новых клеток, составляющих его структур.

В верхушке стебля и в кончике корня растения есть так называемые конусы нарастания, состоящие из трех зон: деления, растяжения и дифференцировки. Первая из них располагается в верхушке конуса, а две другие - немного ниже верхушки стебля или немного выше кончика корня. Зона деления состоит из множества делящихся клеток. В результате их деления стебель и корень растут в длину. Клетки^* зоны растяжения не делятся, но увеличиваются в размерах, а клетки зоны их дифференцировки приобретают определенные различия, особую, свойственную им форму и выполняют специфическую роль в жизни растения.

Часть вновь образовавшихся в конусе нарастания клеток становится клетками корневого чехлика, другая часть формирует кожицу с корневыми волосками, третья превращается в проводящие сосуды. В конусе нарастания стебля одни клетки образуют ткани стебля, другие - ткани листа, из части клеток образуются ткани лепестков, тычинок и пестиков. У основания пестика возникает завязь, а в ней семяпочки. В пыльниках образуется пыльца.

Под развитием растений понимают качественные изменения их внешнего вида и содержания. В своем развитии растение, как и всякое живое существо, проходит шесть жизненных фаз: эмбриональную (зародышевую), юности, половой зрелости, размножения, старения, смерти. В частности, переход растений от стадии образования листьев к стадии образования цветков в процессе дифференцировки клеток в конусе нарастания стебля говорит о наступлении фазы половой зрелости растений.

Например, если у растения яровой пшеницы в фазе кущения (через две недели после появления всходов) снять все листочки, которые покрывают верхушку зачаточного стебля, то обнажится блестящий, сочный конус нарастания. В микроскоп видно, что он состоит из множества очень мелких клеток. У основания конуса нарастания можно рассмотреть листовые бугорки - зачатки еще не сформировавшихся листьев. Еще через две недели конус нарастания становится очень похожим на будущий колос, только его длина всего 1 мкм. За последующие 20 дней в зачаточном колосе сформируются колоски, в них заложатся цветки, в цветках - тычинки и пестики. Вместе с несущим его стеблем (соломиной) колос выйдет из листовой трубки - наступит колошение.

Рост и развитие растения неотделимы друг от друга. Развитие может происходить и тогда, когда нет сильного роста. Например, растению предоставлены все условия, необходимые для перехода к цветению, но дано лишь ограниченное количество влаги. Оно будет маленьким, хотя и зацветет одновременно с растениями, которые поливают хорошо. Наоборот, если дать растению все условия, необходимые для роста: свет, тепло, влагу, удобрения, - но не дать условий, необходимых для перехода к цветению, то они будут быстро и хорошо расти, но их переход к цветению, т.е. их развитие затянется.

Время перехода к половой зрелости, длительность периода размножения, сроки наступления упадка роста, старения и, как следствие, продолжительность жизни у разных растений различны. По продолжительности жизни растения подразделяют на однолетние (яровая пшеница, подсолнечник и двулетние (капуста, морковь, репа), многолетние (яблоня, смородина, клевер, люцерна). Продолжительность жизни некоторых многолетних растений очень велика. Некоторые однолетние растения живут всего лишь 90-100 дней. Отдельные экземпляры дуба живут до двух тысяч лет, а мамонтово дерево даже до шести тысяч лет.

Растения делятся на однократно- и многократноплодоносящие. К первым относятся все однолетние, двулетние и те из многолетних, которые умирают после первого плодоношения (агава, бамбук, некоторые пальмы). Ко вторым относятся все остальные многолетние растения: в начале жизни они растут, но не плодоносят, а затем, начиная с определенного возраста, ежегодно до самой смерти цветут и плодоносят (яблоня, груша, вишня, слива, липа, клен, береза, дуб и др.).

Особую группу составляют картофель, земляника, мята и другие, которые размножаются вегетативно. Эти растения в течение жизни цветут и плодоносят многократно, но размножаются главным образом не семенами, а с помощью клубней, усов или корневищ. После однократного цветения и плодоношения, как у картофеля, или многократного (4-5 лет), как у земляники, кусты этих растений отмирают. Но что касается органов вегетативного размножения (клубней у картофеля, усов у земляники и т.п.), то они остаются жить. Различают движения растений: ростовые и сократительные. Ростовые движения растений обычно очень медленны и потому незаметны. Но, например, побеги бамбука растут в среднем на 0,6 мм в минуту, а плодовое тело гриба диктиофора вырастает за одну минуту на 5 мм.

Некоторые растения совершают так называемые сократительные движения. Последние являются более быстрыми, чем ростовые. К сократительным относятся, например, движения стыдливой мимозы и кислицы: при прикосновении к ним растения быстро складывают свои листья.

У цветковых растений ростовые движения делятся на два вида: тропизмы и настии. Первые обусловливаются направленным воздействием на растения каких-либо внешних факторов (света, гравитации^* химических веществ и т.п.), второе рассеянным. Например, если ящик с ростками пшеницы или овса поставить на подоконник, то через некоторое время все они повернутся в сторону света: благодаря этому растения лучше используют энергию солнечного луча. Вследствие наличия гравитационного^* поля стебли растений растут вверх, т.е. в направлении, противоположном силе тяжести, корни же растут вниз, т.е. по направлению силы тяжести. Это - примеры тропизмов. Примерами настий являются открывание соцветий одуванчиков при ярком солнечном свете и закрывание их при уменьшении освещенности; раскрывание цветков душистого табака в вечернее время, открывание - в утреннее.

Жизнь каждого растения тесно связана с жизнедеятельностью растений, произрастающих рядом. Множество взаимосвязанных растений образуют сообщества, имеющие определенный состав растительных видов и развивающиеся по определенным законам. Практически в каждое сообщество входят растения трех видов: взаимно полезные, не мешающие друг другу и вредные. В частности, в "чужом" сообществе семя случайно попавшего растения всходит с трудом, в взошедшее "чужое" растение обычно погибает, не выдерживая влияния непривычных для него соседей. Если оно все же приживается, то впоследствие оно может дать потомство, возле него могут появиться привычные для него соседи. В конце концов, это может привести к вытеснению старого сообщества и возникновению нового. Например, степь может смениться лесом, лес может снова стать степью и т.д.

Аналогичные взаимоотношения растений существуют и в культурных сообществах: огромный вред приносят посевам сорняки, но совместное выращивание, например, гороха и люцерны полезно взаимно.

В течение всего жизненного цикла растения выделяет во внешнюю среду продукты жизнедеятельности. С момента прорастания семени количество выделений резко возрастает и достигает максимума в конце жизни растения. Некоторые вещества растение выделяет через устьица, расположенные на кончиках листьев. Через них просачивается не использованная растением вода вместе с ненужными ему веществами. Некоторые выделения смываются с листьев дождем или росой.

Выделения одних растений поглощаются другими растениями. При этом происходит обмен органическими веществами. В частности, совместно растущие растения, переплетаясь корнями, иногда имеют общий обмен веществ, питаются и живут как одна сложная система^*. Путем такого обмена растения влияют друг на друга химически и изменяют свой химический состав. Например, кукуруза, растущая вместе с бобами, обогащается белком. Но иногда подобный обмен веществ бывают противопоказан и даже вреден.

В выделениях каждого растения встречаются физиологически активные вещества. Они создают вокруг растения как бы химическую защиту. Например, вещества, выделяемые некоторыми деревьями, обеспечивают защиту не только себе, но и растениям, располагающимся под их сенью. Но эти выделения могут являться достаточно сильным ядом для других растений, и последние не могут расти под кронами деревьев - выделителей этих веществ.

Выделения растений представляют собой пищу для многочисленных и необычайно разнообразных микроорганизмов^*. Поэтому возле каждого растения формируется своя микрофлора. Бактерии^* и микроскопические грибы, питаясь органическими выделениями растений, в свою очередь, выделяют в окружающую среду множество других физиологически активных веществ. Это - антибиотики^*, витамины, органические кислоты, летучие и водорастворимые соединения. Все они оказывают существенное влияние на рост и развитие живых организмов, в том числе растений. Создается как бы общее защитное пространство.

Взаимодействуя между собой, растения перехватывают друг у друга пищу, воду, свет. Вода и питательные вещества, поглощаемые корнями растений из почвы, всегда смешаны с корневыми выделениями соседних растений. Эти выделения могут как ускорять, так и замедлять физиологические процессы соседей. Например, если рядом с тополем растет овес, то ближайшие к тополю растения, как правило, угнетены и близки к гибели; чем дальше от тополя, тем они вырастают больше, а на определенном удалении достигают нормальной величины.

Особенно большое количество веществ-тормозителей поступает от сорняков. Например, пырей выделяет чрезвычайно ядовитый для других растений агропирен, горькая полынь - целое множество различных вредных соединений, грецкий орех - так называемый юглон, который, смываясь с листьев каплями росы и дождя, угнетает все, что всходит под орехом.

Тормозителями растений являются часто послеуборочные остатки. При запахивании в почву они далеко не всегда служат удобрением и могут повредить всходам последующей культуры. Поэтому, например, запахивать в садах срезанные ветви не рекомендуется.

Различные типы растительности (лесная, луговая, степная, пустынная и др.) являются не случайными, а устойчивыми сочетаниями растений, растительными сообществами многих видов, сложившимися в результате долголетнего приспособления к условиям среды при постоянной взаимной борьбе за существование. В таких сообществах растения наилучшими и довольно разнообразными способами приспособлены к окружающей среде и друг к другу. В сообществах растения проявляют себя по-разному. Некоторые легко захватывают обширные участки и определяют основную структуру сообщества. Их называют эдификаторами. Если они преобладают численно или по занимаемой площади, то их называют доминантами. Например, это дуб в дубраве или ковыль в ковыльной степи.

Иногда в сообществах явно выделяется группа так называемых характерных видов, обусловленных особенностями среды и и ограничивающих территорию, занимаемую сообществом. Некоторые растения не оказывают существенного влияния на жизнь сообщества, хотя и заполняют заметное пространство среди растений-эдификаторов. Кроме того практически в каждом сообществе встречаются виды, не связанные с ним, как говорят, случайные.

Члены сообщества, как правило, достаточно эффективно используют участок занимаемого им жизненного пространства. Например, в лиственном лесу основную часть солнечной энергии используют деревья. Они же всасывают корнями влагу и питательные вещества из протяженного по глубине слоя почвы. Под деревьями растут теневыносливые кустарники: они улавливают солнечные лучи в просветах между деревьями и питаются из менее глубоких слоев почвы. Под кустарниками располагаются травы. Они довольствуются рассеянным светом лесного сумрака. Под ними достаточно часто растут мхи и лишайники. Таким образом, лес состоит как бы из нескольких "этажей", или ярусов.

Каждое сообщество развивается по определенному "расписанию". Например, в том же лесу ранней весной под деревьями цветут светолюбивые растения. Они успевают вырастить плоды еще до того, как листва деревьев закроет путь солнечным лучам. Травы же поднимаются позднее. Таким образом, разные виды растений поглощают солнечную энергию, цветут и плодоносят, не мешая друг другу.

Наблюдаемые в настоящее время сообщества сформировались не сразу. В их образовании важную роль играла и играет конкуренция, борьба за свет, влагу, питательные вещества и имеющая физико-химический характер. Различают конкуренцию внутривидовую и межвидовую. Среди растений, как и во всех других случаях, в результате конкуренции побеждают сильнейшие. В данном случае - это наиболее интенсивно растущие экземпляры, а также те, которые лучше приспособлены к условиям изменившейся среды. Вследствие наличия конкуренции проникнуть на территорию сообщества новому виду трудно: все пространство, занимаемое сообществом, и все естественные ресурсы используются его членами в максимальной степени.

Сообщество может пребывать в относительно устойчивом равновесии достаточно долго. Но среда, в которой сформировалось сообщество, может измениться. Иногда на это требуются геологические^* эпохи, иногда - мгновения. Среда обитания растений может измениться, например, в результате оползня, землетрясения, эрозии^* почвы, высыхания водоема, извержения вулкана и т.п. В настоящее время она достаточно часто меняется в результате деятельности человека.

Таким образом, сообщество растений должно рассматриваться как система. Но последняя всегда является частью системы, которая объединяет всех существующих на территории сообщества растений, животных и микроорганизмов^*. Такая система называется биоценозом. В свою очередь, биоценоз - лишь часть системы, в которую входят однородный участок земной поверхности, его биоценоз и такие составляющие, как почва, приземной слой атмосферы, солнечная энергия, взаимодействующие между собой с обменом веществ и энергии. Подобные системы называются биогеоценозом.

Современное распределение растительности на Земле сложилось под влиянием прежде всего климата^*. Именно с ним связаны особенности развития зеленых растений. Поэтому различные растительные зоны с характерными для них типами сообществ соответствуют основным типам климата, выделяемым на земном шаре. Другая причина различия сообществ связана с особенностями их географического расположения. Например, в Восточной Европе на равнинах преобладают дубовые леса, на песчаных и скалистых грунтах растут сосновые боры, на южных сухих склонах - растительность степная, а в низинах с избыточным увлажнением - болота или ивняки.

В горных местностях наблюдается вертикальная природная зональность, или поясность, которая объясняется влиянием постепенного похолодания климата с высотой. При этом нижний пояс соответствует зональной растительности той горизонтальной зоны, в которой расположен горный массив. Так как климат горных поясов с высотой меняется достаточно резко, то, поднимаясь вверх, за 2-3 часа можно попасть, например, на Кавказе из пояса широколиственных дубовых сначала в пояс буковых, а затем в пояс хвойных лесов. Чуть выше здесь располагается субальпийский пояс с низкорослым криволесьем, кустарниками и пышным высокотравьем, еще выше - альпийский пояс с низкотравными лугами, горными тундрами скальными растениями. Непосредственно у вершин - вечные снега и льды с редкими лишайниками. В горных же районах Средиземноморья в нижнем поясе развита вечнозеленая жестколистная растительность, в верхнем, где очень сухо, но достаточно холодно, - сообщества колючих растений-подушек.

Современное распределение растительного мира связано также с историей развития Земли. Причем на земной поверхности имеются еще островки древней растительности. Очевидно, это связано с обособленностью в прошлом соответствующих территорий, существованием суши там, где теперь плещется море, или со сравнительно недавним горообразованием.

В настоящее время многообразные растительные сообщества распределены по земному шару следующим образом. Экваториальная полоса влажных тропиков наиболее благоприятна для развития пышного растительного покрова. Здесь растут вечнозеленые влажные тропические леса. Их сообщества распространены в Западной и Центральной Африке, Южной и Юго-Восточной Азии, на Новой Гвинее, северо-восточном побережье Австралии, в Центральной Америке и на ее островах.

В южной и северной тропических зонах, где обычно дождливый летний сезон сменяется в прохладное время года засушливым периодом, а средние годовые температуры близки к экваториальным, преобладают сезонные полувечнозеленые и летнезеленые растения. Среди них выделяются некоторые виды вечнозеленых деревьев и кустарников в нижнем ярусе и листопадные породы - в верхнем. Здесь господствуют породы с ценной древесиной, такие как тик и сал.

В субтропических зонах, расположенных между тропиками и зонами умеренного климата, у побережий в нижнем поясе растут вечнозеленые жестколистные леса и кустарники. Они состоят из вечнозеленых дубов, лавров, мирта, земляничного дерева. Среди них встречаются теплолюбивые виды сосен, кипарисов и древовидных можжевельников. В горах произрастают сухие, преимущественно хвойные леса из пихт, зонтичного кипариса, сосен или можжевельников. В высокогорьях встречаются каменистые степи с редким травянистым покровом и кустарниками в форме колючих "подушек".

Зона умеренного климата^* начинается полосой пустынь, полупустынь и степей. Пустыни расположены во внутренних засушливых районах континентов. Наиболее обширные площади они занимают в Средней и Центральной Азии. Весной здесь цветут тюльпаны и другие луковичные растения, колосятся злаки и осоки. Кое-где растут редкие и низкие саксаулы, джузгуны, кандымы. Такая растительность наблюдается в пустынях, в которых поверхность земли покрыта песком. По ночам он конденсирует влагу, которой хватает для достаточно богатой растительности. В глинистых, солончаковых и каменистых пустынях растительность значительно беднее. В полупустынях сочетаются растения степей и пустынь.

Степи в своем первобытном виде представляют собой растительные сообщества с мощным травянистым покровом. Так как их плодородные черноземные почвы дают высокие урожаи зерна, то все они уже давно распаханы. В степях летние засухи и иссушающие зимние морозы препятствуют росту древесной растительности: лишь по балкам и долинам рек встречаются небольшие островки леса. Вегетационный период степных растений имеет два перерыва: один - в середине лета, когда степь "выгорает", другой - зимой, когда жизнедеятельность растений прекращается.

В зоне умеренного климата лежит полоса лиственных летнезеленых лесов. Они произрастают преимущественно в Западной и Средней Европе (до Урала), в Восточной Азии, на востоке Северной Америки. На равнинах леса сильно изрежены или вовсе ликвидированы, а земли распаханы. В горных лесах они сохранились лучше.

В зонах произрастания летнезеленых лесов климат^* - умеренно прохладный с равномерным распределением осадков в течение года и хорошо выраженными временами года, привычными для нас.

На западе Европы климат более мягок. Здесь преобладают дубово-березовые, дубово-грабовые и буковые леса, в горах - часто с пихтой или елью. На востоке нарастает континентальность и появляются дубовые леса, иногда вперемешку с сосной. В поймах рек и долинах растут влаголюбивые тополевые или пойменные дубово-ясеневые леса.

Полоса тайги связана со значительно более холодным и континентальным климатом. Зимы здесь с суровые, морозы - сильные, а снежный покров сохраняется достаточно долго. Лето здесь короткое, но относительно теплое. Большая часть тайги лежит в полосе вечной мерзлоты, из-за чего почвы в ней часто заболочены.

В Евразийской тайге произрастают хвойные бореальные леса. Они состоят преимущественно из разных видов ели, пихты, лиственницы, реже - из некоторых видов сосен (например, сибирской кедровой сосны). На скалистых почвах или песках растет сосна обыкновенная. На севере американского континента кроме ели, пихты и сосны распространены сообщества с тсугой, дуглассовой пихтой, секвойей, кипарисовиком. Узкая форма хвои и огромное число хвоинок позволяют таежным деревьям использовать в короткий вегетационный период солнечную энергию достаточно интенсивно и предохраняют их от иссушающего действия морозов и ветров зимой.

На территории России тайга разделяется на три полосы: северную, среднюю и южную, причем в южной важную роль играет примесь широколиственных пород. В более южных областях хвойные леса бореального типа встречаются лишь высоко в горах.

Субарктическая зона, лежащая севернее зоны хвойных бореальных лесов, включает в себя переходную полосу лесотундры и субарктическую тундру. Лесотундра характерна постепенно изреживающейся к северу угнетенной лесной растительностью. Нормальное развитие здесь невозможно. Самой северной границы распространения деревьев достигают в Евразии сосны, ели и лиственницы, в Америке - ели, лиственницы и пихты, в Исландии и Скандинавии - березы.

По всей северной окраине Евразии и Северной Америки раскинулась тундра. В этой полосе деревья не растут, а растительные сообщества состоят из кустарничков с поверхностной корневой системой^* и вечнозелеными жесткими листочками, а также мхов и лишайников. Последние очень неприхотливы, морозоустойчивы и способны переносить как недостаток, так и избыток влаги.

На арктических островах преобладает ледяная пустыня, но местами (например, в Гренландии) произрастает невысокое березовое криволесье. На местах, свободных ото льда, здесь встречаются низкие лужки, ковры из мха, стелющиеся кустарнички и растения-"подушки", на скалах - пятна лишайников.

В антарктической зоне на островах встречаются низкорослые леса из миртовых и древовидных папоротников, а ближе к полюсу подушковидные злаки и разнотравья. Антарктический континент представляет собой ледяную пустыню. На нем найдено всего лишь два вида цветковых растений, а на скалах местами растут мхи и лишайники.

de.ifmo.ru

Рейтинг публикации:

1

Комментарии (0) | Распечатать

Добавить новость в: