Русский геоботаник Л.Г. Раменский в 1910 г. сформулировал принцип экологической индивидуальности видов — принцип, который является ключом к пониманию роли биоразнообразия в биосфере. Мы видим, что в каждой экосистеме одновременно совместно обитает много видов, но вот какой в этом экологический смысл, задумываемся редко. Экологическая индивидуальность видов растений, сообитающих в одном растительном сообществе в одной экосистеме, позволяет сообществу быстро перестраиваться при изменении внешних условий. Например, в засушливое лето в данной экосистеме главную роль в обеспечении биологического круговорота играют особи вида А, которые более приспособлены к жизни при дефиците влаги. Во влажный год особи вида А оказываются не в оптимуме и не могут обеспечить биологический круговорот в изменившихся условиях.
Если мы посмотрим, как обстоят дела в реальных экосистемах Приморского края, то увидим, что в хвойно-широколиственном лесу, например, на участке в 100 кв. метров произрастают особи 5-6 видов деревьев, 5-7 видов кустарников, 2-3 видов лиан, 20-30 видов травянистых растений, 10-12 видов мхов и 15-20 видов лишайников. Все эти виды экологически индивидуальны, и в разные сезоны года, в разные по погодным условиям годы фотосинтетическая активность их сильно изменяется. Эти виды как бы дополняют друг друга, делая сообщество растений в целом экологически более оптимальным По числу видов сходной жизненной формы, обладающих сходными требованиями к внешней среде, сообитающих в одной локальной экосистеме, можно судить о том, насколько стабильны условия в этой экосистеме. В стабильных условиях таких видов, как правило, будет меньше, чем в условиях не стабильных. Если погодные условия в течение ряда лет не изменяются, то надобность в большом количестве видов отпадает.
В природе мы находим массу факторов или механизмов, обеспечивающих и поддерживающих высокое видовое разнообразие локальных экосистем. В первую очередь, к таким факторам следует отнести избыточное размножение и перепроизводство семян и плодов. Благодаря приспособлениям к распространению плодов и семян на большие расстояния, зачатки новых растений попадают не только на те участки, которые благоприятны для их произрастания сейчас, но и на такие, условия которых неблагоприятны для роста и развития особей данных видов. Тем не менее, эти семена здесь прорастают, какое-то время существуют в угнетенном состоянии и гибнут. Так происходит до тех пор, пока экологические условия стабильны. Но если условия изменяются, то прежде обреченные на гибель проростки несвойственных этой экосистеме видов начинают здесь расти и развиваться, проходя полный цикл своего онтогенетического (индивидуального) развития. Экологи говорят, что в природе (читай, в биосфере) существует мощное давление разнообразия жизни на все локальные экосистемы. Общий генофонд растительного покрова ландшафтного района – его флора- локальными экосистемами этого района используется наиболее полно именно благодаря давлению биоразнообразия.
Так, например, проходные рыбы, накапливая свою биомассу в море, идут на нерест в верховья рек и ручьев, где после нереста гибнут и становятся пищей для большого числа видов животных (медведи, волки, многие виды куньих, многие виды птиц, не говоря о полчищах беспозвоночных). Эти животные кормятся рыбой и выбрасывают свои экскременты в наземных экосистемах. Таким образом, вещество из моря мигрирует на сушу вглубь материка и здесь ассимилируется растениями и включается в новые цепи биологического круговорота. Прекратите заходы в реки Дальнего Востока на нерест лососевых рыб, и через 5-10 лет вы увидите, как сильно изменится численность большинства видов животных. Изменится численность видов животных, и, как следствие, начнутся перестройки в растительном покрове. Снижение численности хищных видов животных приведет к увеличению поголовья травоядных животных. Быстро подорвав свою кормовую базу, травоядные животные начнут гибнуть, среди них распространятся эпизоотии.
Разнообразие видов и разнообразие жизненных форм или экобиоморф — это далеко не одно и то же. Продемонстрирую это на таком примере. На лугу видов, родов и семейств растений может обитать в 2-3 раза больше, чем в темнохвойном лесу. Однако в пересчете на экобиоморфы и синузии окажется, что биоразнообразие темнохвойного леса как экосистемы значительно выше, чем биоразнообразие луга как экосистемы. На лугу мы имеем 2-3 класса экобиоморф, а в темнохвойном лесу 8-10 классов. На лугу видов много, но все они относятся либо к классу экобиоморф многолетние мезофитные летнезеленые травы, либо к классу однолетние травы, либо к классу зеленые мхи. В лесу же разными классами экобиоморф являются: темнохвойные деревья, листопадные деревья, листопадные кустарники, листопадные кустарнички, многолетние мезофитные летнезеленые травы, зеленые мхи, эпигейные лишайники, эпифитные лишайники. Биоразнообразие организмов в биосфере не исчерпывается разнообразием таксонов и разнообразием экобиоморф живых организмов. Например, мы можем попасть в район, который целиком занят одной локальной элементарной экосистемой — верховым болотом, или сырым ольховым лесом в устье большой реки. В другом районе на такой же по площади территории мы встретим не менее 10-15 типов локальных элементарных экосистем. Экосистемы хвойно-широколиственного леса на дне долин рек закономерно сменяются здесь экосистемами кедрово-дубовых разнотарвно-кустарниковых лесов на южных пологих склонах гор, лиственично-дубовых разнотравных лесов на северных пологих склонах гор, елово-пихтовых лесов в верхней части северных крутых склонов гор и экосистемами остепненных лугов и куртинной растительности на крутых южных склонах гор. Нетрудно понять, что такое внутриландшафтное разнообразие экосистем определяется не только разнообразием слагающих их видов и экобиоморф, но и разнообразием экологического фона ландшафта , связанного в первую очередь с разнообразием форм рельефа, разнообразием почв и подстилающих их горных пород. |
Именно способность экосистем поддерживать равновесие, используя для этого наследственную информацию живых организмов, и делает биосферу в целом и локальные экосистемы вещественно-энергетическими системами в полном смысле.
В этот год главную роль в обеспечении биологического круговорота в данной экосистеме начинают играть особи вида Б. Третий год оказался более прохладным, в этих условиях ни вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное использование экологического потенциала данной экосистемы. Но экосистема быстро перестраивается, так как в ней имеются особи вида В, которые не нуждаются в теплой погоде и хорошо фотосинтезируют при пониженной температуре.
В этом случае сохраняется вид, который в этих стабильных условиях самый оптимальный из всех возможных видов данной флоры. Все остальные постепенно элиминируют, не выдержав с ним конкуренции.
В природе семян и плодов производится в сотни и тысячи раз больше, чем это необходимо, чтобы восполнить естественную убыль в связи с преждевременной гибелью и умиранием от старости.
При этом локальные экосистемы в видовом отношении становятся более богатыми. При их формировании и перестройках экологический подбор подходящих компонентов осуществляется из большего количества претендентов, диазачатки которых попали в данное местообитание. Таким образом, вероятность формирования экологически оптимального растительного сообщества увеличивается.
При большом числе видов жертв и видов хищников (см. предыдущую схему) колебания численности имеют значительно меньшую амплитуду.
Этот поток связывает между собой совершенно разные экосистемы.
Сократится численность растительноядных животных, и будет некому распространять семена одних видов и поедать биомассу других видов растений. Одним словом, при прекращении захода в реки красной рыбы на Дальнем Востоке начнется серия перестроек во всех звеньях экологических систем, удаленных от моря на сотни и даже тысячи километров.
И дело здесь не только в чрезвычайной сложности экологических систем и отсутствии достаточной информации об их составе. В экологии отсутствует теория, которая позволяла бы проводить такое моделирование. В связи с этим, при мощном воздействии на экосистемы требуется большая осторожность и следование правилу: «Прежде чем оказывать воздействие на экосистему и выводить ее из состояния равновесия, семь раз отмерь» и … не отрезай — откажись от этого воздействия. Двадцатый век убедил нас в том, что охранять природные экосистемы, поддерживая их в равновесном состоянии, куда разумнее, чем переделывать эти экосистемы, пытаясь их оптимизировать.
Мерой таксономического разнообразия является число видов, родов, семейств и других высших таксонов.
Если баланс этих двух процессов нарушится в пользу вымирания, то Землю, скорее всего, ждет судьба Венеры – то есть атмосфера из углекислого газа и паров воды, температура на поверхности порядка +200 градусов по Цельсию, испарившиеся океаны и моря. Жизнь на белковой основе в таких условиях, разумеется, просто невозможна. Став мощной геологической силой, человечество обязано взять на себя ответственность не только за будущее своих детей и внуков, но и за будущее всей биосферы. А это будущее во многом будет зависеть от того, насколько процесс вымирания видов в биосфере Земли отстает от процесса образования новых видов.Губка биосферы
» Болото — избыточно увлажненный участок земли, на котором происходит накопление неразложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф» (Большая Советская Энциклопедии (1969-1978 г.).
Невозможно переоценить роль болот в биосфере планеты. В природоохранном значении это регуляторы водного баланса, гигантские естественные фильтры, поглощающие токсичные элементы.
Болота обеспечивают сохранение генофонда редких животных, птиц и растений.
Геоморфологическая функция болот проявляется при влиянии их в процессе выравнивания первичных форм рельефа. Климатическая функция выражается в их мощном влиянии на формирование теплового и водного баланса территорий. Торфяные болота — это и производственный ресурс, из которого получают до 40 видов продукции.
Болота играют, например, важную роль в поддержании состава атмосферного воздуха: их растительность обогащает атмосферу кислородом и усваивает углекислый газ, изымая из планетарного цикла углерод и консервируя его в торфяниках на тысячи лет. В результате частичного разложения растительных остатков в анаэробных условиях в атмосферу поступает также значительное количество метана. Соотношение между потоками углекислого газа и метана (важных компонентов атмосферного воздуха, регулирующих проявления «парникового эффекта») определяет «вклад» болотного региона в возможное потепление глобального климата, о чем более подробно будет рассмотрено в отдельной главе.
Климатическая функция болот выражается в их мощном влиянии на формирование теплового и водного балансов территории. Так было установлено, что величина радиационного баланса болот с мощной торфяной залежью в средней и северной тайге препятствует смещению границы распространения зоны вечной мерзлоты южнее Сибирских Увалов. Известно, например, что за летние месяцы с болот Западно-Сибирской равнины выносится в среднем более 300 км3 испарившейся влаги на территорию Восточной Сибири и Казахстана.
Болота обеспечивают сохранение генофонда редких видов зверей, птиц и растений. На торфяных болотах произрастают лекарственные растения (багульник, вахта, сабельник, таволга) и ягоды.
Торфяные месторождения служат гигантскими естественными фильтрами, поглощающими токсичные элементы. А.П.Бояркина (1977) установила, что слой торфа толщиной в 18 см концентрирует в себя аэрозоли за последние 15-17 лет.
Аккумулирующая способность устраняет загрязнение территории: попадая на поверхность болот из атмосферы, растворимые вещества частью используются растениями, частью с выпуклых болот могут сбрасываться к окраинам или топям.
Нерастворимые или слаборастворимые вещества наряду с растительными остатками захороняются в процессе торфообразования, выключаясь из обмена.
Треть территории заповедника «Юганский» занимают болотные сообщества. Особенно обширны они в южной части. Болота заповедника являются составной частью Васюганья — самого крупного болотного массива в мире.
Часто очень трудно провести грань, где заканчивается лес и начинается болото, поэтому существует масса переходных сообществ — заболоченных лесов различного типа. Особенно широко распространены в заповеднике рямовые сообщества. Рям — это заболоченный сосновый лес, иногда он бывает менее влажный, иногда более; деревья в нем бывают и совсем низкорослыми, и высокими.
На болотах заповедника, особенно верховых, произрастает угнетенная форма сосны. Кроме сосны на болотах растут кедр и береза, но в целом — это мир сфагноых мхов и болотных кустарничков: багульника, мирта, подбела, клюквы, голубики. На некоторых болотах видовое разнообразие растений бывает очень высоким — там растёт много разных цветковых растений, в том числе немало орхидей.
Растительность болот напрямую зависит от типа болота. По типу минерального питания болота бывают низинными (евтрофными), переходными (мезотрофными) и верховыми (олиготрофными).
Разнообразие растений
Разнообразие растений означает существование большого разнообразия видов растений в их естественной среде обитания. На Земле существует около 300 000–500 000 видов сосудистых растений (рис. 1).
Рисунок 1. Разновидности деревьев
Этот курс охватывает:
- Понимание растений и основы их классификации.
- Объясните характеристики и жизненные циклы мохообразных, папоротниковидных, голосеменных и покрытосеменных растений.
- Понимать строение и функции стеблей и листьев.
- Объясните процесс образования древесины и механизмы транспорта в растениях.
- Определите факторы, влияющие на рост растений и их адаптацию.
Наземные растения включают мохообразные (мхи), ликофиты (папоротники), голосеменные (древесные растения без цветов, но с семенами и шишками) и покрытосеменные (цветковые растения).
Водные растения включают разновидности водорослей. Разнообразие растительной жизни важно, поскольку оно поддерживает различные формы жизни (редуцентов и травоядных).
Знакомство с растениями
Растения — это многоклеточные и в основном фотосинтезирующие организмы, которые встречаются как в воде, так и на суше. Они являются первичными продуцентами (автотрофами) и имеют фундаментальное значение в пищевой цепи.
Размеры растений варьируются от нескольких миллиметров в длину до гигантских калифорнийских секвой, достигающих 90 метров в длину.
Wolffia — самое маленькое бескорневое водное покрытосеменное растение, тогда как Eucalyptus regnans — самое высокое покрытосеменное растение.
Рисунок 2. Wolffia globosa (пресноводная водоросль)
Покрытосеменные или цветковые растения являются доминирующими формами растений на Земле.
Типы растений
Растения можно разделить на несколько типов в зависимости от различных характеристик.
В зависимости от среды обитания (где они обитают) растения подразделяются на следующие группы (рис. 9):
Гидрофиты
Hydrilla (рис. 3), Wolffia, Sagittaria.
Рисунок 3. Водоросли Hydrilla verticillata
Гигрофиты
Растут во влажных и тенистых местообитаниях. Их листья имеют хорошо развитый стебель, а корни губчатые и демонстрируют чахлый рост, например. Папоротники (рис. 4), бегонии.
Рисунок 4. Папоротник
Галофиты
Эти растения растут в засоленной почве или воде. Типичными примерами являются мангровые растения, например, Rhizophora (рис. 5).
Рисунок 5. Ризофоры (мангровые деревья)
Мезофиты
Растения, которым для роста и развития требуется умеренное количество воды, называются мезофитами. К этой группе относятся большинство покрытосеменных растений.
Ксерофиты
Растения, которые растут в засушливых условиях или при незначительном количестве воды, известны как ксерофиты, например, молочай, акация (рис.
6) и т. д.
Рисунок 6. Акация в африканской саванне их стебель (опунция), листья (алоэ, бриофиллум) или корни (спаржа). Их называют s ucculents .
Эпифиты
Растения, растущие на стволе или ветвях других растений, например, орхидея (рис. 7), лишайник.
Рисунок 7. Белые орхидеи в горшках (Phalaenopsis)
Паразитические растения
Эти растения паразитируют на других растениях, например, Кускута (рис. 8).
Рисунок 8. CuscutaРисунок 9. Типы растений в зависимости от среды их обитания
В зависимости от питания растения делятся на две группы (рис. 10):
Автотрофы/автофиты
Эти растения могут производить себе пищу. Они делятся на фототрофов (производят пищу путем фотосинтеза) и хемотрофов (производят пищу за счет использования химической энергии).
Большинство растений относятся к этой группе.
Гетеротрофы
Эти растения не способны производить себе пищу и зависят от других в плане еды. К этой группе относятся паразитические и сапрофитные растения.
Рисунок 10. Типы растений в зависимости от их питания
По форме, размеру и форме покрытосеменные делятся на четыре группы:
Травы
Стебель этих растений зеленый, тонкий и короткий. Их жизненный цикл короткий, например, пшеница (рис. 11), грам.
Рисунок 11. Пшеница
Кустарники
Эти растения деревянистые, разветвленные, имеют несколько стеблей без главной оси, напр. роза (рис. 12), гибискус.
Рисунок 12. Английский розарий
Деревья
Они жесткие, древесные, очень хорошо развитые и густые. Иметь багажник, например. баньяновое дерево (рис. 13).
Рисунок 13. Баньяновое дерево
Стебли
У этих растений узлы и междоузлия очень заметны, напр. бамбук (рис. 14).
Рисунок 14. Бамбуковый лес Рисунок 4. Типы растений в зависимости от их привычек
В зависимости от характера стебля покрытосеменные делятся на четыре группы:
Прямостоячие
Эти растения растут вертикально. К этой группе относится большинство деревьев (рис.
, кустарников и некоторых трав.
Лианы
Эти растения имеют висячий стебель, на котором на всем протяжении присутствуют корни. Например, Кислица, Цинодон (дуб-трава). Придаточные корни отходят от узлов по всей длине стебля,
Прицепы
Напоминают лианы, но лишены придаточных корней, не возникают из узлов, к этой группе относятся базеллы
Альпинисты
Растения гороха относятся к этой группе. У этих растений слабый стебель. Они взбираются на некоторую опору с помощью усиков, колючек, придаточных корней и т. д.
Рисунок 15. Типы растений в зависимости от характера их стебля
В зависимости от продолжительности жизни растения подразделяются на следующие четыре группы (рисунок 16):
Эфемеры
Эти растения завершают свой жизненный цикл в течение очень короткого периода времени, т.е. Solanum xanthocarpum .
Однолетние растения
Они завершают свой жизненный цикл в течение одного года и погибают после образования семян, например, пшеница, рис
Двулетники
Эти растения завершают свой жизненный цикл за два года.
В первый год выращивают путем вегетативного размножения. Во второй год. они развивают цветы, плоды и семена, например, редька.
Многолетники
Эти растения имеют долгую жизнь, например баньян.
Рисунок 16. Типы растений в зависимости от их продолжительности жизни
Что нужно растениям для выживания и роста
Растения встречаются повсюду и имеют особые требования для выживания и роста. Солнечный свет, вода, питательные вещества, воздух, почва и температура являются ключевыми факторами. Растения полагаются на их выживание, рост и развитие.
Солнечный свет
Растениям для роста нужен солнечный свет. Свет используется в качестве источника энергии для приготовления пищи в процессе, называемом фотосинтезом . Процесс фотосинтеза уникален для автотрофных (или зеленых) растений.
Животные не обладают способностью к фотосинтезу и поэтому зависят от растений и других животных в качестве пищи. Следовательно, жизнь на земле зависит от солнца.
Вода и минералы
Вода очень важна для каждой клетки нашего организма. Растениям также нужны минералы (питательные вещества), чтобы выжить. И вода, и питательные вещества поглощаются корнями из почвы.
Наиболее важными питательными веществами являются азот (N), фосфор (P) и калий (K). Однако другие минералы, такие как углерод, водород, кислород, калий, также являются важными компонентами для выживания растений.
Удобрения обеспечивают растения питательными веществами; поэтому они используются фермерами для выращивания всех видов сельскохозяйственных культур.
Воздух, почва и температура
Вредные загрязнители затрудняют выживание растений. Поэтому чистый воздух очень важен. Растениям требуется кислород для поддержания клеточного дыхания (рис. 17).
Углекислый газ необходим для фотосинтеза. Обмен этими двумя газами с окружающей средой играет решающую роль в выживании растений.
Здоровая почва и соответствующая температура также очень важны для их выживания.
Рисунок 17. Роль солнечного света, воды, почвы и питательных веществ в жизни растения
Разнообразие растений | Служба распространения знаний Университета штата Миссисипи
Разнообразие растений
Что такое разнообразие растений и почему оно важно для умного ландшафта Миссисипи? Разнообразие растений, также называемое биоразнообразием, имеет решающее значение для здоровья экосистемы. В биоразнообразной экосистеме каждый организм играет важную роль и помогает регулировать естественные процессы и циклы роста. Это означает, что если одна часть природной среды станет слишком доминирующей, другая часть вернет баланс в систему. Разнообразие растительной жизни существует по многим причинам, одной из которых является адаптивное изменение. Когда растение используется в ландшафте, оно обеспечивает множество экологических услуг, включая тень, среду обитания диких животных, чистую воду, здоровую почву и чистый воздух. Если мы используем только небольшое разнообразие растений, и эти типы растений заболевают или подвергаются нападению вредителей, ландшафту потребуется много времени для восстановления.
Публикации службы распространения знаний МГУ
Проектирование с использованием местных растений и натуралистических ландшафтов
Сады, воспевающие и вписывающиеся в природный ландшафт Миссисипи, являются мечтой многих домовладельцев и педагогов. Когда вы используете местные растения в саду, они дают много преимуществ, включая адаптацию к местным почвенным и климатическим условиям, создание пищи и убежища для местной дикой природы, сохранение местных видов флоры и создание атмосферы, уникальной для нашего штата. Так же, как есть много видов растений, которые являются аборигенными для нашего региона, существует множество подходов к включению местных растений в частные и общественные сады.
Легкие почвопокровные растения для газонов Миссисипи
В Миссисипи растет множество растений, подходящих для почвопокровных растений, и сорта следует выбирать в зависимости от количества солнца или тени, доступной в нужной области.
В местах, которые слишком затенены для нормального роста газонной травы, например, под густой тенью дубов или магнолий, тенелюбивые почвопокровные растения являются идеальным выбором.
Местные кустарники для ландшафтов Миссисипи
В Миссисипи произрастает 30 видов кустарников, которые можно успешно использовать в домашних ландшафтах. В этой публикации дается краткое описание каждого и того, какую пользу они приносят местной дикой природе.
Однолетние и многолетние цветы для садов Миссисипи
В этой публикации обсуждаются однолетние и многолетние цветы и их использование в садах. В нем дается общий обзор обоих типов цветов и способов их выращивания в саду.
Растения-бабочки и бабочки Миссисипи
Сады бабочек должны иметь два типа растений: план-хозяин для личинок и растения-нектар для взрослых особей. В этой статье представлен список обыкновенных бабочек Миссисипи, а также предложены типы растений-хозяев и нектарников, которые можно посадить в вашем саду.
Среда обитания на заднем дворе
Естественная среда обитания диких животных быстро сокращается из-за урбанизации и нагрузки на сельское хозяйство. Жилые районы, такие как задние дворы, могут играть важную роль в сохранении дикой природы. Домовладельцы могут улучшать природные особенности своих дворов и районов, создавая процветающие места обитания диких животных.
Дополнительные ресурсы
Призыв к биоразнообразию на заднем дворе – Дуглас Таллами
http://www.americanforests.org/magazine/article/backyard-biodiversity/
Садоводство для жизни
http://www.wildones.org/wp-content/uploads/2012/12/Gardening-for-Life-Doug-Tallamy.pdf
Справочник дворов и районов Флориды
Глава 1: стр. 5–14. edu/pubs/docs/A/ANR-1359/ANR-1359.pdf
Аборигены растений
https://peoplesgarden.usda.gov/content/plant-natives
Центр полевых цветов Леди Берд Джонсон База данных местных растений
https://www.