Растительные сообщества и их классификация

Содержание

 

 

Введение

 

Неоднородность и динамичность среды в большинстве растительных сообществ создает условия, при которых ни один вид растений не может полностью использовать наличные ресурсы энергии и вещества и тем самым исключить возможность участия в сообществах других видов растений. Как следствие этого в течение очень длительного периода времени шел отбор видов растений и животных, включая микроскопические организмы, способные существовать совместно в определенных условиях среды. Создавались биогеоценозы, в которых каждый вид занимал определенное место – экологическую нишу. При этом количественные соотношения видов изменялись в определенных пределах в соответствии с изменением условий их обитания в течение года и год от года. Формировались растительные сообщества из растений, использующих различные горизонты среды (надземной и подземной), с разной интенсивностью в отдельные годы и периоды года.

Под влиянием физико-географических условий (климат, почва, влажность и  пр.) и борьбы за существование растительные виды образуют естественные группировки или растительные сообщества.

Для каждого растительного  сообщества (фитоценоза), можно определить состав входящих в него видов – флористический состав. В таких сообществах разные виды представлены разным количеством экземпляров, который является относительно постоянным.

Актуальность темы курсовой работы состоит в том, что изучение растительных сообществ является важной составляющей в понимании процессов, происходящих в биогеоценозах.

Цель данной работы – изучение фитоценозов и их классификации.

Задачи: Рассмотреть понятие фитоценоза и основные подходы классификации. Провести анализ данных, собранных при исследовании растительного сообщества березового леса.

 

1. Понятие растительных сообществ и их место в биогеоценозах

 

Формирование растительных сообществ происходило в течение длительного времени, в период которого подбирались виды растений, способные существовать совместно друг с другом в данных условиях среды.

Растительное сообщество (фитоценоз) – устойчивая совокупность растений, обитающих на относительно однородном участке земной поверхности и существующих в определённых условиях. Это динамичная система, изменяемая во времени (как в течение года, так и на протяжении многих лет). Для растительного сообщества характерны определённый видовой состав и структура, которые образовались с учётом возможности совместного существования различных видов растений и иных организмов. Между всеми частями фитоценоза существует сложная взаимосвязь. Являясь важнейшей частью биоценоза и биогеоценоза, растительное сообщество образует органические вещества, необходимые для питания гетеротрофных организмов и человека и выделяет во внешнюю среду продукты обмена (кислород и углекислый газ). Оставляя в почве и на её поверхности отмершие органы, растения способствуют формированию почвенного покрова, надземная их часть участвует в формировании микроклимата.

Существуют различные  типы растительных сообществ: лес, степь, луг, болото, пустыня, тундра и т.д.

Лес – наиболее сложное (вследствие большого количества разнообразных видов) растительное сообщество. Например, в елово-пихтово-липовом лесу можно выделить семь ярусов: два древесных, один кустарниковый, три травянистых (злаки – верхний, осоки, медуницы и живучка ползучая – средний, почвопокровные – нижний) и один моховой. Подземная ярусность, благодаря которой растения для получения влаги и питательных веществ используют разные слои почвы, выражена менее резко: корни и корневища трав располагаются в менее глубоких горизонтах почвы, нежели корни деревьев и кустарников. В зависимости от преобладающих пород леса подразделяются на лиственные (широколиственные и мелколиственные) и хвойные (темнохвойные и светлохвойные). Леса, в которых представлены хвойные и широколиственные породы, называются смешанными.

Для степи характерны травянистые и мелкокустарниковые виды растительности. Подземная ярусность наиболее резко выражена на небольшой глубине. Корни и корневища находятся в сложном взаимодействии, в отличие от надземных органов, влияющих друг на друга в малой степени.

Луговое сообщество характеризуется большим разнообразием исключительно травянистых, в основном многолетних, растений, образующих более или менее сомкнутый травостой. Из однолетников можно встретить однолетний клевер, погремок малый и др. Наиболее богатой флорой отличаются луга, расположенные в поймах рек (пойменные луга), где произрастают влаголюбивые растения. Луга, находящиеся вдали от рек, на более возвышенных участках, называют суходольными. Подземная часть растений в луговом фитоценозе выражена слабо, особенно на пойменных лугах (вследствие высокого уровня грунтовых вод).

Болото – это сообщество растений, способных произрастать в  условиях избыточного увлажнения и  недостатка кислорода в почве. Болота наиболее многочисленны в северной части лесной зоны, в лесотундре. Подразделяются на низинные (осоковые и моховые) и верховые (сфагновые).

В тундре преобладают  лишайники и высшие холодостойкие  растения.

В зависимости от различных  факторов, в т. ч. антропогенных, может  происходить смена одного растительного  сообщества другим (луг сменяется болотом, сосновый лес – еловым и т. п.).

Знакомясь с любым  растительным сообществом (например, в  лесу, на лугу, в степи, в поле, занятом  посевом), нельзя забывать, что луг, лес, болото, степь, поле – это биогеоценозы, составной частью которых являются существующие растительные сообщества (лесные, луговые, степные, посевы). Поскольку растительное сообщество всегда входит как компонент в биоценоз и биогеоценоз, то, естественно, его свойства существенно зависят от зоокомпонентов и косной среды биогеоценоза.

Рис. 1. Схема взаимодействия компонентов биоценоза.

 

В состав растительных сообществ  входят не только сосудистые растения, мхи и лишайники, но и грибы, бактерии, актиномицеты, микроскопические водоросли. Поэтому определение полного флористического состава растительных сообществ представляет большие трудности и возможно лишь при использовании специальных методов исследования. Однако многие очень существенные признаки растительных сообществ (например, внешний вид, структура, продуктивность) определяются составом сосудистых растений. Поэтому состав этой группы растений можно считать важнейшим признаком растительных сообществ.

Большинство растительных сообществ характеризуется достаточно богатым флористическим составом группы сосудистых растений. Например, в хвойных лесах (еловых, сосновых, лиственничных) нашей страны обычно совместно произрастает до 30 и более видов; в дубовых лесах – до 40-50; на лугах – 30-50; в луговых степях – до 100 и более видов; в типичных дерновинно-злаковых степях – 50-70 видов и т. д.

Наибольшего богатства  флористический состав растительных сообществ  достигает в тропических лесах, где совместно произрастает до 100 видов деревьев, не считая видов  травянистых растений. Лишь в особых условиях, исключающих возможность произрастания большей части видов растений (например, при сильном засолении), формируются растительные сообщества из немногих видов, в редких случаях из одного вида сосудистых растений. Иногда одновидовые растительные сообщества представляют сравнительно непродолжительную возрастную стадию развития какого-либо биогеоценоза. Примером могут быть так называемые мертвопокровные леса, где из-за недостатка света под пологом деревьев (от сомкнутости их крон) другие растения произрастать не могут.

Не меньшее значение для характеристики растительных сообществ  имеет то, что они образованы не только многими видами, но и видами, различными по своим экологическим  и биологическим свойствам и  по значимости в определении особенностей растительного сообщества.

Растительные сообщества образованы многими видами, а это означает, что в состав сообщества входят виды, различные по своим экологическим  и биологическим свойствам. Такие  различия нередко настолько значительны, что виды, входящие в состав одного и того же сообщества, представлены различными жизненными формами (деревьями, кустарниками, травами и пр.), а помимо того, относятся к различным типам по длительности жизни, по способам размножения и т.д.

Примером могут быть растительные сообщества еловых лесов, в состав которых входят деревья (ель), кустарники (крушина ломкая, жимолость лесная), кустарнички (брусника, черника), травы (кислица обыкновенная, майник, седмичник и др.), гипновые мхи. Среди трав преобладают многолетники, размножающиеся вегетативным путем, но встречаются и однолетники, размножающиеся исключительно семенами (например, полупаразитное растение марьяник луговой).

Кустарнички представлены как вечнозеленой брусникой, так и ежегодно теряющей осенью листья черникой.

В состав растительных сообществ широколиственных лесов, в частности в дубравах, входят деревья (дуб, береза, клен, липа), кустарники (лещина), многие виды трав. Среди трав выделяются две группы видов, отличающиеся по приуроченности периода вегетации либо к весне, либо к лету. К первой группе относятся весенние эфемероиды (хохлатки, ветреница лютиковая, пролеска) – растения, начинающие вегетацию рано весной. Они используют благоприятные условия освещения до начала развертывания листьев на деревьях и успевают за короткий срок образовать соцветия, дать плоды и накопить достаточное количество энергетического материала в органах запаса.

Группа трав летней вегетации представлена в дубравах как растениями, размножающимися  исключительно или преимущественно  вегетативным путем (сныть обыкновенная, осока волосистая), так и травами, размножающимися исключительно семенами (ежа сборная, бор развесистый).

Рис.2. Вертикальный разрез через надземную и подземную части биогеоценоза суходольного луга.

1 – мышиный горошек; 2 – бедренец-камнеломка; 3 – овечья овсяница; 4 – манжетка; 5 – просяная осока; 6 – средний клевер; 7 – кошачья лапка; 8 – лекарственная буквица; 9 – хвощ; 10 – нивяник.

Приведенные выше примеры  характеризуют также различия видов, входящих в состав растительных сообществ, по высоте их надземных органов (деревья, кустарники, травы, мхи). Такие же различия наблюдаются и по глубине проникновения корней отдельных видов, о чем можно судить по данным таблицы, полученным при изучении трех типов лугов, а также по рисункам 2 и 3.

Рис.3. Вертикальный разрез через надземную и подземную части биогеоценоза суходольного луга.

1 – осока бледная; 2 –  щучка дернистая; 3 – лютик едкий; 4 – кошачья лапка; 5 – овсяница  овечья; 6 – гравилат речной; 7 – сивец луговой.

 

В составе многовидового растительного  сообщества всегда можно обнаружить виды, относящиеся к различным  экологическим и биологическим  типам растений. Следовательно, к  числу существенных признаков растительных сообществ можно отнести разнообразие экобиоморфного состава их компонентов.

Разнообразие состава растительных сообществ объясняется еще тем, что, как правило, каждый вид представлен  в них большим числом особей, отличающихся по возрасту и жизненному состоянию. Совокупность особей любого вида в пределах конкретного растительного сообщества образует ценотическую популяцию, или ценопопуляцию. В состав ценопопуляций видов цветковых растений могут входить жизнеспособные семена, находящиеся в почве или на ее поверхности, всходы, ювениды (молодые растения, отличающиеся от взрослых размерами и формой листьев), переходные от ювенильных к взрослым (имматурные) и взрослые растения. В состав популяций некоторых трав входят также особи, находящиеся в состоянии вторичного покоя (корневища, луковицы, клубни, неразвившиеся надземные побеги).

Ценопопуляций отдельных видов  в одном и том же растительном сообществе могут сильно отличаться друг от друга как по числу особей на единицу площади, так и по соотношению  особей различных возрастных групп (возрастному спектру). Сложный состав популяции сообщества является приспособлением, обеспечивающим большую устойчивость видов в растительных сообществах.

Важное значение имеет  свойство семян многих видов растений долго сохранять всхожесть при  погребении их в почве. С этим связано большое накопление жизнеспособных семян в почвах лугов и лесов. Число их колеблется в почвах лугов от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч на 1 м²; в почвах лесов – от нескольких сотен до нескольких тысяч на 1 м². Благодаря запасу жизнеспособных семян в почве даже при отсутствии обсеменения растений этих видов может происходить их семенное возобновление. Участие в составе ценопопуляций молодых особей (всходов, ювенилов и имматуров) означает, что в благоприятных условиях они могут превратиться во взрослые растения, что обеспечивает устойчивое положение вида в сообществе.

Большое значение также  имеют различия в жизненном состоянии  растений в пределах группы взрослых особей. Это особенно заметно в  лесах, при изучении которых лесоводы давно используют классификацию Крафта. По этой классификации деревья в лесу разделяются в соответствии с их жизненным состоянием на пять классов. Наиболее мощноразвитые деревья относятся к первому классу, а сильноугнетенные деревья, кроны которых целиком размещаются под пологом более высоких деревьев, – к пятому классу (рис.4).

Деревья, занимающие по жизненному состоянию промежуточное положение, соответственно относятся ко второму, третьему и четвертому классам. Такую  же дифференциацию взрослых особей по их жизненному состоянию можно наблюдать и у многолетних травянистых растений в травяных растительных сообществах: одни особи цветут и плодоносят; другие не образуют генеративных побегов, но их вегетативные органы развиты нормально; третьи явно угнетены.

 

Рис. 4. Распределение деревьев в сообществе по классам Крафта.

К очень существенным признакам многовидовых растительных сообществ относится дифференциация видов, входящих в состав растительных сообществ, по их значимости в определении  свойств сообществ. В любом растительном сообществе можно различать преобладающие виды, образующие основную массу надземных органов, – доминанты и виды, принимающие относительно небольшое участие в сложении сообщества.

Смысл появления растительных сообществ состоит в том, что виды растений, представленные в нем, приспособлены получать необходимое для роста и развития из внешней среды различными способами, не входящими в противоречие по отношению к «соседям».