§ 54. Основные экологические факторы и их влияние на растения

1. Что изучает экология? 2. Приведите примеры влияния условий среды на строение органов растений. 3. Какое значение имеет свет в жизни растений? 4. Какое значение имеет вода в жизни растений?

Среда жизни растения слагается из множества различных элементов, воздействующих на организм. Отдельные элементы внешней среды носят название экологических факторов.

Экологические факторы, действующие на организм, можно разделить на две основные группы:

1. Факторы живой природы, или биотические, связанные с влиянием со стороны других живых организмов (растений, животных, человека).

2. Факторы неживой природы, или абиотические. К ним относят свет, температуру, влажность, состав водной, воздушной, почвенной среды и др.

Для жизни организмов, составляющих природные сообщества, необходимы определенные условия. Условия жизни зависят от влияния различных экологических факторов. Вы уже знаете, что практически для всего живого на Земле источником энергии служит солнце.

Энергия солнечного света поступает в природные сообщества в результате фотосинтеза зеленых растений. Органические вещества, образовавшиеся в процессе фотосинтеза, служат источником энергии для самих растений и для их потребителей.

Таким образом, важнейшую роль в природном сообществе играют растения, поэтому мы будем рассматривать особенности природных сообществ на их примере. Все экологические факторы оказывают влияние на растение и нужны для их жизни. Но особенно резкие изменения во внешнем облике и во внутреннем строении растения вызывают такие факторы неживой природы, как свет, температура, влажность.

Влияние света на растения

Свет — один из важнейших факторов в жизни зеленого растения, так как он является источником энергии в процессе фотосинтеза. Влияет он и на другие функции растительного организма — на его рост, цветение, плодоношение, а у таких растений, как тимофеевка, земляника, копытень и другие, и на прорастание семян.

Отношение растений к свету различно, по этому признаку различают три группы: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые.

Колеус

Светолюбивые растения живут только на освещенных солнцем открытых местах. К светолюбивым относят степные и луговые травы, культурные растения открытого грунта, из древесных пород — сосну, березу, лиственницу, белую акацию, из комнатных растений — колеус [188].

Тенелюбивые растения не выносят сильного освещения и хорошо растут только в затененных местах. Это травянистые растения еловых лесов и дубрав, например вороний глаз, майник двулистный, ветреница, многие лесные папоротники. Из комнатных растении к тенелюбивым можно отнести аспидистру, некоторые виды папоротников.

Теневыносливые растения хорошо растут на свету, но могут мириться и с затенением. В эту группу растений входят многие древесные породы с густыми кронами, в которых часть листьев сильно затеняется (липа, дуб, бук, ясень и др.), многие травянистые растения лесов, опушек и лугов, из комнатных растений — монстера, сансевьера, узамбарская фиалка и многие другие [189].

Теневыносливые растения

Влияние температуры на растения

Каждый вид растений приспособился к определенному температурному режиму. Но для всех растений опасны как перегрев, так и чрезмерное охлаждение.

Действие чрезмерно высоких температур может вызвать у растений иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, нарушение процессов жизнедеятельности и привести к гибели.

Воздействию высоких температур, часто сочетающемуся с недостатком влаги, нередко подвергаются светолюбивые растения. У этих растений выработались разнообразные приспособления, позволяющие избежать вредных последствий перегрева: вертикальное положение листьев, свертывание листовых пластинок (злаки), уменьшение поверхности листа, развитие колючек (кактусы), способность к запасанию большого количества воды, развитая корневая система, густое опушение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее отражение падающего света, и др.

Холод также может неблагоприятно воздействовать на растения. При замерзании воды в межклеточных пространствах и внутри клетки образуются кристаллы льда, вызывающие повреждение клеток и их гибель. У растений холодных местообитаний, которым приходится переносить холодные зимы, развиваются защитные изменения.

Многолетние травы и кустарники полярных и высокогорных областей имеют очень мелкие листья и небольшие размеры (карликовая береза, карликовая ива). Их высота соответствует глубине снежного покрова, так как все части, выступающие над снегом, гибнут.

У некоторых кустарников и деревьев начинает преобладать рост в горизонтальном направлении, например у кедрового стланика, можжевельника, рябины и др. Их ветви стелются по земле и не поднимаются выше обычной глубины снежного покрова.

В холодное время года у растений замедляются все жизненные процессы. Подготовка к состоянию зимнего покоя начинается заблаговременно. Растения сбрасывают листву. У них происходит одревеснение побегов и утолщение пробкового слоя. У многих травянистых растений отмирают надземные органы. Некоторые водные растения опускаются на дно водоемов или образуют зимующие почки.

Влияние влажности на растения

Вода — важнейший компонент растительной клетки, поэтому ее количество в том или ином месте в значительной степени определяет характер растительности. У растений пустынь, сухих степей вода составляет 30—65% от общей массы, у лесостепных растений — до 70—80%, у влаголюбивых достигает 90%.

По отношению к влажности растения можно разделить на три группы.

1. Растения водных и избыточно увлажненных мест обитания.

2. Растения сухих мест обитания, обладающие большой засухоустойчивостью.

3. Растения, живущие в средних (достаточных) условиях увлажнения.

Растения, входящие в эти экологические группы, имеют характерные для них особенности внешнего и внутреннего строения. У них сходно протекают процессы жизнедеятельности.

Влияние минеральных веществ на растения

Вы знаете, что на разных почвах различные растения растут и развиваются неодинаково. Это связано с особенностями минерального питания различных растений.

Растения получают из почвы различные минеральные вещества, но больше всего они нуждаются в азоте, фосфоре и калии, а также в небольших количествах бора, марганца, железа и др.

Влияние живых организмов на растения

Животные питаются растениями, опыляют их, разносят плоды и семена. Крупные растения могут затенять молодые, мелкие. Некоторые растения используют другие в качестве опоры. Микроорганизмы, разлагающие растительные остатки, обогащают почву перегноем и минеральными веществами.

В свою очередь растения влияют на окружающую среду. Они изменяют состав воздуха: увлажняют его, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Растения изменяют состав почвы. Они поглощают из нее одни вещества и выделяют в нее другие. Корневые системы растений закрепляют склоны оврагов, холмов, речных долин, предохраняя почвы от разрушения. Лесные посадки защищают поля от суховеев. Растения, испаряющие много влаги, например эвкалипты, могут быть использованы для осушения заболоченных территорий.

Влияние деятельности человека

Человек осушает болота и орошает засушливые земли, создавая благоприятные условия для выращивания сельскохозяйственных культур. Он выводит новые высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям сорта растений. Человек борется с сорняками и способствует распространению ценных растений.

Но деятельность человека может нанести природе вред. Так, неправильное орошение вызывает заболачивание и засоление почв и часто приводит к гибели растений. Из-за вырубки лесов разрушается плодородный слой почвы и даже могут образоваться пустыни. Подобных примеров можно привести много, и все они свидетельствуют о том, что человек оказывает огромное влияние на растительный мир и природу в целом.

Новые понятия

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ. СВЕТОЛЮБИВЫЕ, ТЕНЕЛЮБИВЫЕ, ТЕНЕВЫНОСЛИВЫЕ РАСТЕНИЯ. РАСТЕНИЯ ИЗБЫТОЧНО УВЛАЖНЕННЫХ МЕСТ ОБИТАНИЯ. РАСТЕНИЯ СУХИХ МЕСТ ОБИТАНИЯ. РАСТЕНИЯ, ЖИВУЩИЕ ПРИ ДОСТАТОЧНЫХ УСЛОВИЯХ УВЛАЖНЕНИЯ

Ответьте на вопросы

1. Какие группы экологических факторов вы знаете? 2. Какова роль растений в природных сообществах? 3. На какие группы делят растения в зависимости от их отношения к свету? 4. На какие группы делят растения в зависимости от их отношения к наличию влаги? 5. Какие приспособления выработались у растений, живущих при высоких и низких температурах? 6. Какое влияние на растения оказывают другие организмы? 7. Какое влияние на растения оказывает человек?

Задания для самостоятельной работы

Три одинаковых колеуса выращивайте в течение месяца в разных условиях при ярком освещении (на южном окне), при нормальном освещении в 3 м от окна, в полутени. Полив, температура, состав почвы должны быть одинаковыми. Регулярно ведите наблюдения. Через месяц сделайте вывод.

Дополнительный материал

Крайней формой приспособления растений к холоду служит анабиоз — такое состояние организма, при котором процессы жизнедеятельности настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Так, мхи переносят промерзание в зимнее время года в состоянии анабиоза и после оттаивания оказываются вполне жизнеспособны. Состояние анабиоза как приспособительная реакция может наблюдаться и при других неблагоприятных условиях, например при отсутствии влаги.

Усложненные задания

Зарисуйте схемы деревьев — сосны, березы, липы и других, выросших в разных условиях освещенности, — на опушке и в лесу. Сделайте вывод.