Значення тепла в житті рослин

Температурні межі, при яких можливий ріст рослин, дуже широкі. Спостерігасться велика амплітуда коливань мінімальних температур, при яких уже можливий ріст рослин різних систематичних і, головне, екологічних груп, У рослин південних районів ростові процеси починаються при набагато вищій температурі, ніж у рослин, які призвичаїлися до життя у північних районах, де температура далеко нижча. наприклад, гарбуз, бавовник, рис починають активно рости лише при температурі 12 - 14°С. Корені ж гороху виявляють ознаки росту вже при температурі -2°С. Взагалі переважна більшість рослин починає рости при температурі, вищій від 0°С. Найкраще ростові процеси проходять (оптимум температури) у більшості рослин при температурі від 20 до 30°С.

Різні органи однієї і тієї ж рослини мають неоднакові температурні межі росту. Зокрема, корені відзначаються активним ростом при нижчій температурі, ніж надземна частина цієї ж рослини. Крім того, реакція рослини на зміну температурних умов залежить як від величини температурних меж, так і від фізіологічного стану рослин. З цього приводу Б.О. Рубін наводить такий приклад. Швидкість росту коренів гороху при підвищенні температури від 0° до 10° збільшується в 9 разів, а в інтервалі температур -від 10° до 20^е С - в 2,5 рази. Разом з тим при підвищенні температури інтенсивність росту знижується і в інтервалі від 18° С до 28° С температурний коефіцієнт дорівнює уже лише 1,9. Реакція рослини на вплив температури значною мірою залежить від напруженості інших факторів і передусім від ступеня забезпеченості їх водою. Нормальне забезпечення рослин водою при оптимальних температурах створює найкращі умови для інтенсивного проходження ростових процесів. При недостачі води, наприклад У період посухи, ростові процеси уповільнюються і залежно від тривалості безводного періоду зупиняються зовсім Шкідливий вплив посух, як правило, посилюється високою температурою. Такі умови можуть не тільки припинити ріст рослини, а й призвести до її загибелі.

Процеси, які відбуваються в рослинах, мають широку амплітуду температури. Тканини рослин життєдіяльні в діапазоні від 0° до 50°С, до тих пір, поки живі клітини і білкові з'єднання біологічно стійкі і ферментально активні. Під самим сильним впливом температури знаходяться слідуючи процеси, що

проходять у рослинах:

.- діяльність ферментів, які каталізують біохімічні реакції, особливо фотосинтез і дихання;

- розчинність двоокису вуглецю і кисню в клітинах рослий; -транспірація;

- властивість кореневої системи поглинати воду та мінеральні речовини з грунту;

• проникливість мембрани

 

Вплив на фітоценози осушення територій.

Осушення боліт та перезволожених територій з метою отримання паливного матеріалу, площ для будівництва та сільськогосподарського виробництва, підвищення продуктивності лісів триває протягом розвитку людства. У цій сфері виробництва накопичений значний позитивний і негативний матеріал. Але який би результат не отримувався, осушення завжди приводить до деградації і знищення існуючих на осушених площах природних угрупувань. Направленість і швидкість змін болотних біоценозів залежить від регіону їх розташування, типу боліт, інтенсивності осушення, подальшого використання осушених площ, стану осушувальних мереж.

Найбільш сильний, прямий вплив осушення відчувається на водному режимі перезволожених площ і безпосередньо пов’язаним з ним повітряному і тепловому режимах. Саме пониження рівня ґрунтових вод спричиняє зниження вологості грунту, завдячує проникненню повітря в більш

глибокі її горизонти, покращує газообмін з атмосферою та забезпеченість грунту вільним киснем. Рахується, що вплив осушення боліт і перезволожених площ полягає у підсиленні мікробіологічних процесів внаслідок покращення гідротермічних умов. Але це теоретичне обґрунтування, яке ніби пояснює позитивний вплив осушення для сільськогосподарського та лісогосподарського виробництва, не отримало достатньої експериментальної перевірки. За багатьма дослідженнями інтенсивне осушення навіть багатих низинних боліт призводить лише до незначного збільшення чисельності бактерій і актиноміцетів у верхніх горизонтах грунтів, зменшення чисельності ґрунтової мезофауни. Навіть оранка грунтів, їх вапнування та внесення добрив недостатньо підсилюють процеси мобілізації ґрунтового азоту.

Види сукцесій

Всі зміни, які ми з вами вже обговорили проходять або в рослинах, або у фітоценозах. В той же час існують зміни, що виходять за межі фітоценозу: при радикальній зміні умов існування відбувається зміна одного фітоценоза іншим. Зміни фітоценозів можна класифікувати. Розрізняють ненаправлені та направлені зміни. Перші являють собою поглиблення процесів багаторічних змін в межах фітоценозу – у лісових насадженнях може відбутися заміна головної лісоутворюючої породи на іншу, що приведе до зміни всіх ярусів рослинності (заміна сосни звичайної на березу повислу). Направлена зміна або сукцесія, являє собою такі зміни рослинного покриву, при яких одне угрупування змінюється іншим без радикальних змін у зовнішньому середовищі. Сукцесія відбиває внутрішній процес розвитку структури фітоценозу і підвищує його збалансованість та організованість при певному „нормальному” стані середовища. Сукцесія характеризується проходженням ряду послідовних стадій розвитку – від початкової до завершальної, тобто до встановлення остаточної рівноваги. В природних умовах умовах формування стійкої стадії рослинного угрупування завершується клімаксом.

Сукцесії можуть починатися на ділянках, які повністю вільні від рослинності і які не зберегли насіннєвих зачатків (первинні сукцесії), і на ділянках, що зайняті рослинним покривом (вторинні сукцесії), але який або частково порушений, або в результаті різких змін умов існування змінює направлення розвитку (осушення, заболочення). Сукцесія охоплює всі зміни рослинного покриву, починаючи з заселення оголених від рослин територій чи територій з порушеним рослинним покривом, і закінчуючи тим часом, коли рослинний покрив прийде у відповідність кліматичним та іншим умовам. Кожне угрупування, яке в процесі сукцесії змінює одне одного, називається стадією цієї сукцесії.

Відомий вчений В.М.Сукачов виділяв чотири види сукцесії:

Сингенетичні сукцесії спостерігаються в процесі зміни рослинності на нових місцезростаннях: кар’єрах, звалищах, пісках, піщаних річкових наносах.

Ендоекогенетичні сукцесії – це вторинні зміни ролинності, які виникають у місцях де зберігся грунтовий покрив з насінням і спорами, після часткового або повного знищення рослинності. Вони.відбуваються після сингенетичних сукцесій.

Екзогенетичні сукцесії зумовлені зовнішніми причинами (про це ми говорили вище), які знаходяться за межами фітоценозу (пожежі, вирубка, випас худоби, рекреаційні навантаження, дія полютантів, массове розмноження комах-шкідників)

Гологенетичні сукцесії відбуваються під дією глобальних змін клімату, зміни русел річок, широких осушувальних робіт. Вони можуть відбуватися завдяки зміні фізико – географічного середовища або його складових частин (атмосфери, гідросфери, літосфери

Необхідно відмітити, що дані види сукцесій є дещо штучними, оскільки, скажімо, гологенетичні сукцесії є одночасно і екзогенними, екзогенні, одночасно, сингенетичними. Прикладом може бути ліс, який складається з тополь та верб у заплавах річок лісостепу. З часом річка заглиблюється і заплава з низької перетворюється у більш високу. Цей процес, пов’язаний з загальним розвитком геоморфології території, веде до зміни водного режиму і процесу накопичення алювіальних осадів. Тобто змінюються умови водного та мінерального живлення рослин, а вони, в свою чергу, ведуть до зміни вищих рослин. Внаслідок цього верби і тополі починають замінюватися або в’язом гладеньким, або в’язом з дубом звичайним. Керуючись зазначеною класифікацією, дану сукцесію можна віднести і до екзогенетичної і до гологенетичної.

Напрямки фітоекології.

В теперішній час розрізняють три відділи фітоекології:

- екологія організмів;

- екологія популяцій;

- екологія угруповань (або фітоценологію).

Екологія організмів розглядає шляхи впливу середовища на організм; адаптивну здатність організмів, яка проявляється у формі анатомоморфологічних, фізіологічних пристосувань, які забезпечують можливість жити і розвиватися у конкретних умовах і входити до біоценозів. Екологія рослин вивчає також ритми життя, життєві форми організмів, які також є свідоцтвом їх пристосування до комплексної дії екологічних факторів середовища; виявляє функціональну роль життєвих форм організмів у біогеоценозах.

Організм – будь-яка жива істота, яка має подразливість, здатність росту та розмноження, безперервний обмін речовинами з навколишнім середовищем, яке зумовлює самооновлення організму. Організм і середовище перебувають у єдності та взаємно впливають один на одного. Організми бувають багатоклітинні, одноклітинні та неклітинні (віруси).

Екологія популяцій розглядає структуру і властивості популяцій, їх участь у біогеоценозі, виявляє характерні для них кількісні співвідношення вікових груп, вивчає різноманіття форм внутрішньовидових відношень, зв’язки з іншими популяціями та видами. Особливу увагу приділяють вивченню закономірностей коливання чисельності (флуктуаціям) популяцій в біогеоценозах і визначенню шляхів управління цими процесами та заходів прогнозування рівнів чисельності популяцій.

Популяція (від латинського “populus” – населення, народ) – сукупність особин певного виду, які здатні до вільного схрещування, населяють певну територію і деякою мірою ізольовані від сусідніх популяцій. Популяції здатні самостійно підтримувати чисельність на певному рівні протягом тривалого часу. Це елементарна еволюційна одиниця з характерними екологічними та генетичними структурами, які визначаються співвідношенням вікових груп, статей і т.д.

Екологія угруповань (фітоценозів) вивчає їх різноманіття та будову, взаємовідношення між рослинами та популяціями з яких вони складаються, взаємовідношення з навколишнім середовищем і його складовими, їх динаміку (виникнення, розвиток, зміни, сезонні зміни), просторове розміщення та взаємодію з іншими фітоценозами. Особлива увага приділяється вивченню ролі фітоценоза у біоценозі та біогеоценозі.

Фітоценоз (від грецького “фітон” – рослина та “кайнос” – спільність) – історично складена сукупність видів рослин, що існує на території з більш-менш однотипними кліматичними, ґрунтовими та іншими умовами. Фітоценоз характеризується певним видовим складом, структурою та взаємодією рослин між собою та навколишнім середовищем. Він постійно змінюється внаслідок еволюції видів, зміни клімату, ґрунтових умов, а також під впливом тварин та діяльності людини.

Біоценоз (від грецького “біос” – життя та “кайнос” – спільність) – історично складена сукупність рослин і тварин, що населяють ділянку суші або водойми з більш-менш однотиповими умовами існування. У взаємодії з середовищем існування біоценоз утворює біогеоценоз.

Вертикальна зональність

Висотна поясність чи висотна зональність - закономірна зміна природних умов і ландшафтів в горах у міру зростання абсолютної висоти (висоти над рівнем моря). Відповідно висотний пояс чи висотна ландшафтна зона - одиниця висотно-зонального розчленування ландшафтів в горах. Висотний пояс утворює смугу, порівняно однорідну за природними умовами, часто переривчасту.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЯВИЩА ВИСОТНОЇ ПОЯСНОСТІ

 

Висотна поясність пояснюється зміною клімату з висотою: на 1 км підйому температура повітря знижується в середньому на 6 °C, зменшується тиск повітря, його запиленість, зростає інтенсивність сонячної радіації, до висоти 2-3 км збільшується хмарність і кількість опадів.

У міру наростання висоти відбувається зміна ландшафтних поясів, в деякій мірі аналогічна до широтної зональності. Величина сонячної радіації збільшується разом з радіаційним балансом поверхні. У результаті температура повітря знижується в міру зростання висоти. Крім того, відбувається зменшення кількості опадів через бар'єрний ефект.

Між широтними поясами і висотними зонами є часткова схожість за кліматичними особливостями, розміщенні рослинності та ґрунтів. Але багатьом поясам неможливо знайти повні широтні аналоги. Наприклад поясу гірської тундри не властива полярна ніч, на відміну від аналогічного біома на рівнині. Це визначає розходження в ритмах гідрокліматичних і ґрунтово-біологічних процесів.

ТИПИ ВИСОТНОЇ ПОЯСНОСТІ

 

Кожній ландшафтній зоні властивий свій тип висотної поясності, свій поясний ряд, що характеризується числом поясів, їх послідовністю і висотними кордонами. Повний спектр висотної поясності можна спостерігати у великих гірських масивах екваторіальних і тропічних широт (Анди, Гімалаї).

Формування типів висотної поясності гірських систем визначають наступні чинники:

Географічне положення гірської системи. Кількість висотних поясів в кожній гірській системі та їх висотне положення в основних рисах визначаються широтою місця і положенням по відношенню до морів і океанів (континентальністю). У міру просування з півночі на південь висотне положення природних поясів у горах і їхній набір поступово збільшуються. Найнижчий пояс в гірській системі є продовженням тієї широтної зони, яка розташована біля підніжжя.

Абсолютна висота гірської системи. Чим вище піднімаються гори і чим ближче вони розташовані до екватора, тим більшу кількість висотних поясів вони мають.

Рельєф. Рельєф гірських систем (орографічний малюнок, ступінь розчленованості та вирівняності) визначає розподіл снігового покриву, умови зволоження, збереження або винесення продуктів вивітрювання, впливає на розвиток ґрунтово-рослинного покриву і тим самим визначає різноманітність природних комплексів у горах.

Клімат. З підняттям у гори змінюються температура, зволоження, сонячна радіація, напрямок і сила вітру, типи погоди. Клімат визначає характер і поширення ґрунтів, рослинності, тваринного світу і т. д., а отже, різноманітність природних комплексів.

Експозиція схилів. Вона робить значний внесок у розподіл тепла, вологи, вітрової діяльності, а отже, процесів вивітрювання і розподілу ґрунтово-рослинного покриву. На північних схилах кожної гірської системи висотні пояси розташовані зазвичай нижче, ніж на південних схилах.

а положення, зміну меж і природний вигляд висотних поясів впливає і господарська діяльність людини.

Найвиразніше розрізняються дві групи типів висотної поясності: приморська і континентальна. Для приморської групи характерне переважання гірничо-лісових типів ландшафту у низько- та середньогір'ї і наявність безлісого поясу (альпійського в широкому сенсі слова) у високогір'ях. Для континентальної групи висотних поясів характерні безлісні ландшафти, зазвичай з послідовною зміною від пустельних біля підніжжя і передгір'ях до гірсько-степових і гірсько-лугових в середньому і верхньому ярусах гір.

При більш детальному розчленуванні в межах цих груп виділяється кілька типів спектрів висотної поясності, витриманих у великих меридіональних смугах. У кожній з цих смуг загальними є не тільки кліматичні умови, а й історія природи, насамперед спільність або зв'язок вогнищ формування флори і фауни.

ПРИКЛАДИ ТИПІВ ВИСОТНОЇ ПОЯСНОСТІ

 

Прибережно-атлантичний тип представляють гори Західного Кавказу. Найнижчим є гірсько-лісовий пояс з підпоясом широколистяних і хвойних лісів. Вище йде альпійський (у широкому сенсі) пояс з підпоясом субальпійського криволісся і високотравних луків, власне альпійських низькотравних лугів і нівальний пояс.

ВИСОТНІ ПОЯСИ

Нівальний пояс

Назва походить від лат. nivalis - сніговий, холодний. Пояс вічних снігів і льодовиків, найвища з висотних зон у горах. Нівальний пояс розташовується вище снігової лінії, яка в тропічній зоні і пустельних регіонах сягає 6500 м (Анди, Центральна Азія) і закономірно знижується на північ і південь, досягаючи рівня Світового океану в Антарктиді і Арктиці. Знизу межує з альпійським (у вузькому сенсі) поясом.

Вільні від снігу невеликі простори відчувають посилене морозне вивітрювання, що зумовлює наявність грубоуламкової кори вивітрювання (камені, щебінь). На ній селяться водорості, лишайники, поодинокі квіткові трави. Заходять у нівальний пояс деякі комахи, птахи, поодинокі види гризунів і хижаків.

Нівальний пояс іноді розглядають як частину альпійського.

Гірсько-тундровий пояс

Розташований між нівальним (вище) і гірсько-лісовим або альпійським (нижче) поясами. Кліматичні умови характеризуються тривалою суворою зимою і коротким холодним літом. Середньомісячні температури нижче +8 °С. Для цього поясу звичайними є сильні вітри, які перевіюють сніговий покрив взимку, і суха поверхня ґрунту влітку. Часте глибоке промерзання ґрунтів. Рослинність мохово-лишайникова і аркто-альпійська чагарникова.

У відносно теплих регіонах заміщається альпійським і субальпійським поясами.

Альпійський пояс

У широкому розумінні - високогірна область вище за межу лісу і криволісся.

У розумінні ботаніків - типовий для помірного і субтропічного поясів пояс субальпійських і альпійських лугів і сланких чагарників, що перемежовуються з кам'яними осипами.

У Альпах і Андах межа альпійського поясу знаходиться на висоті 2200 м, на Східному Кавказі - 2800 м, на Тянь-Шані - 3000 м, а в Гімалаях - вище 3600 м.

Як синонім може вживатися термін гірсько-луговий пояс.

Субальпійський пояс

Зона, в якій субальпійські луки перемежовуються з рідколіссям. Поєднує в собі як відкриті ландшафти, так і паркові ліси і криволісся. Зверху межує з альпійським поясом, знизу - з гірсько-лісовим (у вологих регіонах) або степовою частиною пустельно-степового (в посушливих регіонах).

Як синонім може вживатися термін гірсько-луговий пояс.

Субальпійський пояс нерідко розглядається як частина альпійського або гірсько-лісового.

Гірсько-луговий пояс

Термін використовується як синонім субальпійського або альпійського поясу, або для їх об'єднання. В останньому випадку внизу межує з лісовим поясом, вгорі - з нівальним.

Гірсько-лісовий пояс

Представляє собою поєднання різних лісових угруповань. Найбільш вологий з усіх гірських поясів. Знизу межує з пустельно-степовим поясом, зверху- з субальпійським або гірсько-тундровим.

Пустинно-степовий пояс

Пояс з сухим кліматом і пануванням пустельних і степових рослинних формацій. Поширені в пустельних, напівпустельних і степових зонах тропіків, субтропіків і помірного поясу, почасти в зонах саван і рідколісь субекваторіальних поясів.

У помірному і субтропічному поясах гірські степи розвиваються при 350-500 мм опадів у рік, гірські напівпустелі - при 250-350 мм, гірські пустелі - при сумах опадів менше 250 мм на рік. У тропічному або субекваторіальному кліматі ці величини будуть на 100-200 мм більшими. Ці величини на 50-100 мм перевищують величини для рівнинних районів відповідних біомів і кліматичних зон.

У межах пустельно-степових поясів зміна ландшафтів в міру збільшення висоти відбувається наступним чином:

гірсько-пустельні,

гірсько-напівпустельні,

гірсько-степові.

У посушливих регіонах межує зверху з субальпійським поясом, у більш вологих - з гірсько-лісовим. Однак, якщо гори піднімаються вище поясу максимуму опадів, до якого приурочений пояс гірських лісів, пустельно-степовий пояс буде знаходитися вище нього.

Прикладами такого інвертованого розташування можуть служити східний схил Болівійського нагір'я, Абіссінське нагір'я, внутрішні частини Паміру. Висотна поясність від основи до вершини гір виявляється здебільшого у такій послідовності у Карпатах: пояс широколистяних лісів (дуб, бук, ясен, граб, липа тощо), пояс мішаних лісів (сосна, ялина, ялиця, дуб, клен, липа тощо), пояс хвойних лісів (сосна, ялина, модрина, ялиця та інші), субальпійський пояс (зарості кущів, криволісся, трав’янисті пустища, пустищні луки), альпійський пояс – (низькі трав’янисті рослини, низькорослі кущі і напівкущі).