Тема 6-7: Біотичні фактори

V

IV

III

ІІ

І

План

Тема 5: Едафічні та орографічні фактори.

Мета: ознайомити студентів із характеристикою едафічних та орографічних факторів, охарактеризувати екологічні групи рослин за відношенням до вище вказаних факторів.

Професійна спрямованість: Матеріал даної теми може бути використаний вчителем біології при поясненні теми „Закономірності дії екологічних чинників”. Загальна біологія. 11клас.

1. Едафічний комплекс як екологічний фактор.

2. Галофіти як екологічна група рослин.

3. Екологічні групи рослин за відношенням до механічного складу ґрунту та щільності субстрату: псамофіти та літофіти.

4. Рельєф (орографічні фактори). Екологічні особливості рослин високогір'я.

5. Пожежі як екологічний фактор.

Основні поняття: грунт, оліготрофи, мезотрофи, еутрофи, нітрофіли, кальцефіли, кальцефоби, індеферентні види, ацидофіли, базифіли, нейтрофіли, галофіти, еугалофіти, криногалофіти, глікогалофіти, глюкофіти, псамофіти, літофіти, петрофіти, рельєф, пірофіти

Обрані методи: лекція з елементами бесіди

Питання для самостійного опрацювання:

1. Вплив експозиції та крутизни схилу на кліматичні та едафічні умови місцезростання рослин.

2. Вплив елементів рельєфу на екологію рослин

Запитання для самоаналізу і самоперевірки:

1.Що таке ризосфера? Яка її роль в житті рослин?

2.Чи може рослинність сприяти встановленню певної величини рН в грунті? Наведіть приклади.

3.Охарактеризуйте екологічні особливості рослин, які мешкають на крейдяних субстратах?

4.Хто такі псевдогалофіти? Яким чином вони уникають засолення?

5.Які особливості піску як субстрату для псаммофітів?

6.Чи правда, що „альпійське молоко”, яке додають у шоколад “Milka” має якісь особливі відмінності від звичайного молока? Чи це просто рекламний трюк? Відповідь обгрунтуйте.

Рекомендована література:

1. Мусієнко М. М. Екологія рослин: Підручник. – К.: Либідь, 2006. – С. 86 - 118.

2. Горышина Т. К. Экология растений: Учеб. пособие. – М.: Высш. школа, 1979. – С. 167 - 235.

3. Двораковский М. С. Экология растений: Учеб. пособие. – М.: Высш. школа, 1983. – С. 111 - 146.

Грунт є опорним субстратом для більшості наземних і водних рослин, а також джерелом мінеральних речовин і води, які разом з продуктами фотосинтезу складають основу для побудови тіла рослини.

Екологічні групи рослин за вимогами до багатства грунту:

1. Оліготрофи, або оліготрофні рослини (грец. oligos - незначний, trophe
- їжа) ростуть на бідних на мінеральні речовини субстратах, здебільшого кислих.
Вони поширені в сухих соснових лісах, на пустищах і сфагнових болотах
(верес, журавлина, буяхи). Оскільки для більшості, оліготрофів характерний
ксероморфізм, їх називають ксероморфними оліготрофами.

До оліготрофів належать рослини-подушки. Вони низькорослі, дуже розгалужені, зі щільно притиснутими один доодного пагонами. Ріст угору гальмується яскравим світлом, вітрами і низькою температурою. Це рослини з різних родин (зонтичні, гвоздикові, розо­цвіті, бобові, первоцвіті), поширені втундрах, високогір'ях, на океанічних кам'янистих островах.

2. Мезотрофи, або мезотрофні рослини (грец. теsоs - середній) - мають помірні вимоги до вмісту поживних речовин у ґрунті. Вони займають проміжне положення між оліго- та еутрофами. Це - види хвойних лісів, луків, полів {чорниця, брусниця, квасениця, деревій тощо).

3. Еутрофи, або еутрофні рослини (грец. еиtrophia — добре живлення) потребують родючих ґрунтів, багатих на гумус і мінеральні солі. Це рослини евтрофних боліт, чорноземних степів, широколистяних лісів і майже всі культурні рослини (дуб звичайний, ясен, медунка темна, калюжниця болотна).

Рослини різняться й за потребами в окремих елементах:

1. Виражена потреба в азоті - азотолюби, або нітрофіли (хміль, малина, кропива дводомна)

2. За потребою в кальції розрізняють:

Кальцефіли - рослини, що добре розвиваються на багатих кальцієм грунтах, у місцях виходу вапняків, мергелів, крейди (сосна крейдяна. зозулині черевички, льонок крейдяний).

Кальцефоби - уникають лужних і вапнякових ґрунтів (сфагнові мохи, журавлина, біловус).

Індеферентні види можуть рости на грунтах з будь-яким вмістом у них вапна.

Реакція на кислотність грунту є провідною у багатьох рослин. Стан ґрунтового розчину визначається концентрацією вільних іонів Н+ і ОН -характеризується величиною рН і коливається в межах 3,5-9,0. рН=7 характеризує нейтральні грунти, рН> 7 - лужні, рН< 7 - кислі.

Відповідно до реакції рослин на рН розрізняють:

1. Ацидофіли (лат. асіdus — кислий) ростуть на кислих грунтах. На дуже кислих грунтах (рН 3,5-5,0) оселяються журавлина, пухівка піхвова, багно, на слабокислих - щучник, калюжниця болотна, анемона дібровна.

2. Базифіли (грец. basis — основа, луг) ростуть на лужних грунтах {конюшина лучна, тимофіївка лучна, біла акація).

3. Нейтрофіли (лаг. neuter — ні той, ні другий) ростуть на нейтральних грунтах {конюшина гірська, грястиця, осока рання).

4. Індиферентні види ростуть на грунтах зрізним рН (конвалія, костриця, вороняче око).

Цікавою є адаптація рослин до засолених грунтів (на солончаках, солонцях, у засолених степах, на луках) та до солоної води (на узбережжях морів). Рослини на засолених грунтах називають галофітами (грец. hals — сіль). Надлишок солей у ґрунті ускладнює споживання води коренями рослин. Оскільки ґрунтова pH має високий осмотичний тиск, поглинання його можливе тільки при вищому осмотичному тиску в клітинах коренів. І саме галофіти здатні підвищувати осмотичний тиск. Якщо в клітинах звичайних рослин осмотичний тиск становить 5-10 (20) атм., то в деяких галофітів (лутига) він може підніматись до 150 атм. Адаптація рослин до засолення може відбуватись залежно від характеру засолення. Так, при хлоридному засоленні рослини часто стають м'ясистими (сукуленти), при сульфатному набувають ксероморфної структури. Деякі галофіти для зменшення транспірації і видалення надлишку солей скидають листки (солончакова айстра).

Серед галофітів розрізняють три екологічні групи рослин:

1. Еугалофіти, або справжні галофіти (солянки), ростуть в крайніх умовах засолення — на мокрих солончаках по берегах морів та озер. Це сукуленти з родини лободових: солонець європейський та курай, зустрічаються також деревні рослини - саксаул. Ці рослини нагромаджують велику кількість солей - до 50% всієї маси золи.

2. Криногалофіти (солевидільні галофіти) виділяють надлишок солей крізь спеціальні сольові залозки на листках і стеблах. На 1 см² поверхні може бути до 700 таких залозок. Завдяки виділеним солям рослини вкриваються суцільним сольовим шаром. До криногалофітів належать кермек, тамарикс.

3. Глікогалофіти (соленепроникні галофіти) - їх коренева система мало проникна для солей завдяки особливостям мембран кореневих волосків і нагромадженню у вегетативних органах великої кількості цукрів та органічних кислот. Це ксероморфні види степів і напівпустель, н-д полин.

Протилежна галофітам екологічна група – глікофіти (грец. glykys - солодкий), або глюкофіти. Це рослини незасолених грунтів і прісних водойм – мезо-, гідро-, гігрофіти і більшість ксерофітів. Однак різку межу між галофітами і глікофітами провести неможливо, бо в природі існує ціла низка перехідних форм.

На основі механічного складу грунту та щільності субстратів виділяють деякі екологічні групи рослин:

Псамофіти (від грец. psammos - пісок) – це рослини, які живуть на рухомих пісках у пустелях. Типові геліофіти, оліготрофи та ксерофіти, вони мають ксероморфну будову. Адаптація в них спрямована на зменшення випаровування, захист від перегрівання та засипання піском. У багатьох видів листки зовсім редукуються або стають дрібними, перетворюються на лусковидні колючки. У разі засипання піском у них утворюються додаткові корені та бруньки на стеблах. Псамофіти мають легкі, летючі плоди. Серед псамофітів є й деревні (саксаул, піщана акація), і трав’янисті рослини (курай, осоки піщана та колхідська). Чимало серед них ефемерів та ефемероїдів.

Літофіти (грец. lithos - камінь), або петрофіти (грец. petros – камінь, скеля) – рослини скель і кам’янистих степів. Вищі рослини оселяються на каменях, котрі раніше займали бактерії, водорості, лишайники, завдяки життєдіяльності яких тут накопичився гумус. Серед літофітів чимало подушковидних трав, є деревні та чагарникові форми. Прикладом літофітів альпійського висотного поясу є ялівець сибірський, родіола рожева, ломикамінь волосистий, верба трав’яна тощо.

Рельєф – це фактор непрямої дії, оскільки перерозподіляє у просторі кількість тепла, світла, вологи, тобто прямодіючі фактори. Розрізняють рельєф декількох порядків:

1. макрорельєф – гори, низини, западини між горами;

2. мезорельєф – пагорби, яри, кряжі;

3. мікрорельєф – дрібні западини, нерівності, навколостовбурові підвищення.

Особливості екологічних умов високогір’я (так звані «альпійські умови»):

- розріджена і більш прозора атмосфера;

- сильна сонячна радіація;

- висока освітленість;

- понижені температури, зокрема нічні заморозки, що діють впродовж більшої частини вегетаційного періоду;

- сильні вітри;

- значно скорочений вегетаційний сезон;

- знижений вміст СО₂ у повітрі.

Екологічні особливості рослин високогір’я:

1. Характерна низькорослість, сланкість, подушковидні і розеткові форми, переважання підземної маси рослин у порівнянні з надземною. (Низькорослість пов’язана як з адаптацією до низьких температур, так і з формотворчою дією радіації, збагаченою короткохвильовою частиною спектру, яка гальмує ростові процеси). Досліди Бонньє по пересадці рослин зі звичайною формою росту у гори – набували розеткової форми.

2. Особливості анатомічної будови сприяють захисту від надлишкової радіації і частково пов’язані з особливостями водного режиму та деякими особливостями обміну речовин у високогір’ях: потовщення покривних тканин, опушення, посилений розвиток механічних тканин, що надає стійкості проти сильного вітру.

3. Низька температура і висока освітленість сприяє утворенню антоціану, тому забарвлення квітів завжди глибоке і насичене. Поєднання великих яскраво забарвлених квітів і невеликих листків при маленькій висоті – характерна особливість багатьох альпійських рослин.

4. Підвищена інтенсивність фізіологічних процесів: газообміну, фотосинтезу. Підвищення активності ферментів, які беруть участь в окисно-відновних процесах (більш низькі температурні оптимуми їх роботи)

5. Вплив низьких температур стимулює накопичення розчинних вуглеводів (цукрів), які підвищують холодостійкість рослин. Також підвищується концентрація важливих для метаболізму речовин (н-д органічних кислот), ароматичних сполук тощо. Недарма високо цінуються поживні і смакові якості кормових рослин з високогір’я і молочних продуктів.

Що стосується інших фізичних чинників….

Атмосферні розряди – блискавка руйнує дерева. Є певна закономірність в частоті попадання блискавки в певні породи дерев, це пов’язують з формою крони і електропровідними властивостями кори, зокрема в швидкості її намокання. На першому місці за попаданням блискавки – ялина і ялиця, потім дуб, бук пошкоджується у 10-15 разів менше.

Під впливом електричних розрядів синтезуються сполуки азоту з вільного азоту атмосфери та водяної пари. Вважається, що у тропічному кліматі ці сполуки можуть бути додатковим джерелом азотного живлення для рослин.

Вогонь. Лісові пожежі сильно змінюють умови існування рослин. Під час пожежі у північних хвойних лісах температура сягає до 800-900ºС, а в ґрунті на глибині 3,5 см – до 90-95ºС, а на глибині 7 см – до 60-70ºС.

Наслідки пожеж:

- вигорає не тільки підстилка, але й грунтовий гумус;

- мінеральні часточки верхнього шару ґрунту спікаються, утворюючи скловидну кірку, яка важко проникна для води, повітря і коренів;

- грунт щільно ущільнюється;

- в результаті згоряння органічних кислот і звільнення лугів кислотність ґрунту різко зменшується (у поверхневих горизонтах значення рН досягає сильнолужної);

- під дією високої температури верхні шари ґрунту стерилізуються – гине ґрунтова мікрофлора, в більш глибоких горизонтах змінюється її склад в бік збіднення найбільш важливими для життєдіяльності рослин групами.

- різка зміна освітлення, температурного режиму та інших факторів мікроклімату (через знищення деревного ярусу)

Після лісових пожеж згарища заселяються певними видами з різними адаптивними особливостями, які допомагають витримати пожежу та вижити на згарищі. Це- і підземні глибокі бруньки відновлення, здатність насіння довго зберігатися у ґрунті і витримувати високу температуру, витривалість до заморозків, сильної освітленості та інших факторів відкритого місцезростання.

Часто першими на згарищах оселяються мохи-піонери, що виростають зі спор, занесених вітром. І в першу чергу це фунарія -,,пожежний мох", який часто вказує на місця, де розкладати багаття. На сирих місцях - це маршанція мінлива. З вищих рослин - це іван-чай. який вже через 2-3 місяці цвіте на згарищах, а також куничник(вейник).

Властивості деяких деревних порід, що ростуть в Австралії, можна розглядати як своєрідне пристосування до використання пожеж: дерев 'янисті плоди їх зберігаються на дереві і не розкриваються протягом декількох років доти, доки не станеться пожежа, після чого плоди розкриваються і висівається насіння, яке добре проростає на зольному субстраті. Такі рослини називають пірофітами.

Мета: З’ясувати особливості дії біотичних факторів, ознайомитися з різними видами взаємодії між рослинами на фізіологічній основі.

Професійна спрямованість: Матеріал даної теми може бути використаний вчителем біології при поясненні теми „Живі організми як особливе середовище існування”. Загальна біологія. 11клас.

Дата добавления: 2013-12-13