Геоботаника Тема 3 Фитоценоз Лекция 3 -01 Фитоценоз и его особенности
Вопросы лекции • • • Цитоценология Фитоценоз и его особенности Состав фитоценозов Структура фитоценозов Основные свойства фитоценозов Изменчивость фитоценозов во времени Сукцессии (смены фитоценозов) Влияние окружающей среды на фитоценозы Влияние животного мира на фитоценозы Влияние человека на фитоценозы
Рекомендуемая литература • 1. Шенников А. П. Введение в геоботанику. - Л. : Изд-во Ленингр. Ун-та, 1964. 412 с. • 2. Родман Л. С. Ботаника с основами географии растений. М. : Колос. С, 2006 • 3. Хржановский В. Г. , Викторов С. В. , Литвак П. В. , Родионов Б. С. , Родман Л. С. Ботаническая география с основами экологии растений (2 -е изд. , перераб. и доп. ). М. : Колос, 1994. • 4. Работнов Т. А. Фитоценология (1, 2 или 3 изд. ). - М. : Изд-во МГУ, 1978, 1992, 1994. 346 с.
Фитоценология - изучает растительные сообщества (фитоценозы); - изучает живую материю на ценотическом уровне, т. е. на уровне сообществ организмов; - объектом изучения служат как естественные фитоценозы (лесные, луговые, болотные, тундровые и др. ), так и искусственные (например, посевы и посадки культурных растений).
В. Н. Сукачев 1880 -1967 Фитоценоз (или растительное сообщество): -всякая совокупность высших и низших растений, обитающих на данном однородном участке земной поверхности, с только им свойственными взаимоотношениями как между собой, так и с условиями местообитания, и поэтому создающими свою особую среду, фитосреду. В. Н. Сукачев (1954, с. 296) Совокупность отдельно стоящих растений, не оказывающих влияния друг на друга, не является фитоценозом.
Т. А. Работнов • Заложил основы ценопопуляцион-ного направления в исследовании состава и структуры растительного покрова. • Создал классификацию типов популяций растений по их возраст-ному составу, на основании которой стал возможен прогноз популяционной динамики и сукцессионных трендов. 6. VIII. 1904 - 16. IX. 2000
Фитоценоз — условно выделенная из биоценоза открытая биотическая система, представляющая существенную часть (в материальном и энергетическом отношении) более сложной биокосной системы — биогеоценоза, состоящая из растений, главным образом автотрофных (фототрофов) находящихся в сложных взаимоотношениях друг с другом, с другими биокомпонентами и со средой, осуществляющая в результате жизнедеятельности своих автотрофных компонентов фиксацию солнечной энергии и при участии других организмов ее трансформацию и биологический круговорот веществ, а также фиксацию атмосферного азота и обладающая определенным составом и более или менее гомогенной или гомогенно мозаичной структурой в пределах занимаемого ею пространства» . (Работнов Т. А. , 1983, с. 9)
«Фитоценоз — условно выделенная из биоценоза открытая биотическая система, представляющая существенную часть (в материальном и энергетическом отношении) более сложной биокосной системы — биогеоценоза, состоящая из растений, главным образом автотрофных (фототрофов) находящихся в сложных взаимоотношениях друг с другом, с другими биокомпонентами и со средой, осуществляющая в результате жизнедеятельности своих автотрофных компонентов фиксацию солнечной энергии и при участии других организмов ее трансформацию и биологический круговорот веществ, а также фиксацию атмосферного азота и обладающая определенным составом и более или менее гомогенной или гомогенно мозаичной структурой в пределах занимаемого ею пространства» . Е. М. Лавренко, Н. В. Дылис (1968, с. 162)
Биогеоценоз — это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии. (Сукачев, 1964, с. 23)
Биогеоценоз – биокосная открытая система, являющаяся частью биосферы, находящаяся под воздействием внешних по отношению к ней факторов, характеризующаяся свойственным ей взаимодействием слагающих ее биотических (автотрофных, в основном фототрофных, и гетеротрофных организмов) и абиотических компонентов и определенным типом обмена веществом и энергией между ними и компонентами других биокосных и косных систем, границы которой определяются границами свойственного ей фитоценоза. (Работнов Т. А. , 1983, с. 8)
Биогеоценоз
Консорции - структурные единицы биоценозов, в которых автотрофы объединены с гетеротрофами Схема консорции (по Мазингу, 1966) А—детерминант консорции; I, II. III — концентры; темные кружки — фитофаги, фитопаразиты, симбионты, эпифиты; светлые кружки — главным образом зоофаги и зоопаразиты
Фитоценоз северной (луговой) степи под Курском Вертикальная проекция надземных частей растений на отрезке длиной 1 м; цифрами показаны отдельные виды растений
Основной комплексный градиент конкуренции (по Tilman, 1988)
Жизненная форма по Раункиеру (1934) по положению почек возобновления: Фанерофит: мезофанерофит; микрофанерофит; Нанофанерофит. Хамефит: травянистый; деревянистый. Гемикриптофит Криптофит: геофит; гидрофит; гелофит. Терофит.
Жизненные формы по системе И. Г. Серебрякова (1962): – дерево; – аэроксильный кустарник (надземное образование новых побеговых систем) – геоксильный кустарник (надземное образование новых побеговых систем); – кустарничек; – прямостоячий полукустарник или полукустарничек; – лиановидный полукустарник; Поликарпические травы: – стержнекорневое; – кисте-корневое; – короткокорневищное; – плотнокустовое; – рыхлокустовое;
Поликарпические травы: – длиннокорневищное; – подземносто-лонное; – надземностолонное; – ползучие; – клубне-образующие; – луковичное; – корнеотпрысковое; – суккулент; – сапрофит; – паразит; – лиана; Монокарпические травы: – многолетнее или двулетнее; – однолетнее; – лиановидное; – полупаразит; – паразит.
Экологические группы - гидрофит - гигромезофит - ксеромезофит - мезоксерофит - мезофит
Эколого-фитоценотической группе: Степная группа: – степной; – галофильно-степной; – кальцефильно-степной; – псаммофильно-степной; – лугово-степной; – сорно-степной. Лесная группа: – эвритопно-лесной; – бореально-лесной ; – неморально-лесной; – горно-лесной; – боровой (псаммофильно-боровой, опушечно-боровой). Лесолуговая группа: - лесолуговой (в том числе лесо-опушечный и поляноопушечный).
Эколого-фитоценотической группе: Луговая группа: – луговой эвритопный (водораздельные луга, луговины, луга вдоль дорог); – пойменно-луговой; – лугово-опушечный; Болотная группа: – олиготрофно-болотный; – лесо-болотный (в том числе растения эвтрофных низинных болот); – лугово-болотный (виды заболоченных лугов и «висячих» ключевых болот). Водная группа: – водный; – прибрежно-аллювиальный (виды песчаных, глинистых и илистых наносов вдоль русел рек); – прибрежно-водный.
Эколого-фитоценотической группе: Водно-болотная группа: – водно-болотный (в том числе прибрежно-болотный, прибрежно-луговоболотный, галофитно-прибрежный). Синантропно-сорная группа: – синантропный; – сорно-лесной; – сорно-луговой.
Фитоценотип группа видов растений, характеризующихся определенной «стратегией жизни» Экологическая стратегия вида (тип поведения) По Дж. Маклиод (Mac. Leod, 1884) 1. «Пролетарии» (однолетники) 2. «Капиталисты» (многолетники) По Раменскому А. Г. (1935) 1. Виоленты ( «силовики» , «львы» ) 2. Патиенты ( «выносливцы» , «верблюды» ) 3. Эксплеренты (шакалы) По Дж. Грайму (Grime, 1979) 1. Конкуренты (виоленты) – C (competitor) 2. Устойчивые к стрессу (патиенты) – S (stress-tolerant) 3. Сорные, рудералы (эксплеренты) – R (ruderalis) Типы стратегий Раменского-Грайма отражают отношение растений к двум факторам: к благоприятности условий местообитания и к нарушениям
По Дж. Грайму (Grime, 1979) Треугольник Грайма: С, R, S - первичные типы стратегий; CR, CS, RS, CRS переходные (вторичные) типы СR - Urtica dioica CS RS - сорные ксерофильные растения CRS – луговые растения
Состав ценопопуляции вида — многолетнего травянистого растения 1 — живые семена в почве, 2 — проростки, 3 — молодые растения, 4 — взрослые растения, не образующие генеративных органов, 5 — взрослые растения, образующие генеративные органы, б — старческие особи
Фрагмент травяного фитоценоза, имеющего небольшую сомкнутость растительного покрова (общее проективное покрытие около 40 %)
Ярусность лесных фитоценозов А— трехъярусный; Б — пятиярусный
Подземная ярусность
Влияние ветра на фитоценозы Влияние ветра на растения может быть как прямое, так и косвенное Прямое влияние ветра на растения • Для древесных растений, с поверхностной корневой системой, растущих на переувлажненных и заболоченных почвах, ветер причина ветровалов. • Для древесных растений, со стержневой корневой системой, растущих на сухих, дренированных почвах, ветер причина буреломов.
http: //www. photoforum. ru/user/18320/photos. 0. 0. date. desc. 0. 0. 0. 1. ru. html ветровал бурелом
Направление господствующих ветров http: //www. krimoved. crimea. ua/photo 08. html Сосна флагообразной ветровой формы на склоне Демерджи http: //www 3. crimea. edu/tnu/magazine/geoecology/index_4. htm Флагообразная крона у деревьев
Влияние снега на фитоценозы
http: //ogorodnik. in. ua/plant/asarum. php http: //trifoly. ru/2010/06/kopyten-evropejskij Копытень европейский Ásarum europaéum волосистоосоковые покрытие 1 % сор1 -sp-gr Липняки снытево-осоковые покрытие 1% sp снытевые покрытие 2% сор1
http: //trifoly. ru/blue/str_w_3/stranisi/7. html http: //www. plantarium. ru/page/dwellers/district/1 -11 -31 -10/part/7. html Фиалка удивительная Viola mirabilis волосистоосоковые покрытие 1 % sol-sp Липняки снытево-осоковые покрытие 1% sol снытевые покрытие 1% sol-sp
Влияние животных на фитоценозы ru. wikipedia. org Животные участвуют в опылении цветков и распространении семян и плодов feudoroff. ru
http: //www. odla. nu/fs/article/file_13085. html www. plantarium. ru http: //www. plantarium. ru/page/image/id/30700. html Широко распространившийся в последние годы в сырых местообитаниях европейской части России гималайский вид Недотрога железистая (Impatiens glandulifera) выигрывает конкуренцию за опылителей у аборигенов именно потому, что каждый его цветок производит примерно в 10 раз больше нек-тара, чем цветок Дербенника иволистного (Lythrum salicaria) или Чистец болотный (Stachys palustris). В итоге заносный вид имеет более высокую семен-ную продуктивность и быстрее расселяется в новом районе.
womantalks. ru Роющие животные (кроты, суслики, земляные черви) перемешивают горизонты почвы.
Черви перерабатывают мертвые растительные остатки, обогащают почву питательными веществами, улучшают ее структуру, рыхлят и проветривают почвенный слой. chudo-ogorod. ru
Травоядные животные влияют на травостой (выборочное поедание и вытаптывание растений, утаптывание почвы) elementy. ru Овсяница тростниковая (Festuca arundinacea) — растение семейства злаковых. Поедается крупным рогатым скотом и овцами в меньшей степени, чем люцерна. Фото с сайта www. florum. f
Ковыль http: //greenport. ru/agroatlas/sornye-rasteniya/ Oвсяница валисская (Типчак) – Festuca. valesiaca http: //flower. onego. ru/zlak/festuca. html http: //fotki. yandex. ru/users/zima-leto 1000/view/100647/ Свинорой пальчатый
http: //jarmarok. com. ua/ru/n 11347 -Участок-под-рекреацию-в-бахчисарайском-р-не-90 сот. html
Влияние человека на фитоценозы http: //sevprostor. livejournal. com/23979. html olimpiada-school 116. narod. ru http: //www. zemlyakrim. ru/browse/commerce/ http: //kp. ru/photo/246472/
Схема фаз нарушенности пригородных дубрав (по Р. А. Карписоновой, 1966) I - коренные, II - малонарушенные, III - нарушенные, IV - сильнонарушенные, V - деградированные; 1 - дуб, 2 - липа, клен, 3 - подлесок, 4 - дубравные эфемероиды, 5 - дубравное широкотравье, 6 — луговые виды
http: //dic. academic. ru/dic. nsf/ruwiki/1010309 http: //lrnews. ru/news/full/8472/? print=1
http: //ej. kubagro. ru/2006/01/16/
Изменение фитоценоза вследствие осушения заболоченной территории (схема) А — фитоценоз до осушения; Б — фитоценоз после осушения: 1 — виды-гигрофиты, 2 — виды-мезофиты
Деградация лесных фитоценозов северной тайги под влиянием загрязнения атмосферы выбросами металлургического комбината (схематичный рисунок по Т. В. Черненьковой, 1985): 1 — кустарнички, 2 — злаки, 3 — моховой покров, 4 — хвойные деревья (ель, сосна)
http: //www. plantarium. ru/page/image/id/2936. html http: //www. commanster. eu/commanster/Plants/Grasses/Sp. Grasses/Poa. annua. html Poa annua L. - Мятлик однолетний Сем. Gramineae (Poaceae) – Злаки (Мятликовые) Нарушенные луга и леса, дороги, поля, огороды, пустыри, берега водоемов, газоны, отмели. Однолетнее, двулетнее или многолетнее; терофит-гемикриптофит; наземное; автотроф; евразиатско-североамериканский (голарктический); плюризональный; синантроп.
http: //www. plantarium. ru/page/image/id/36173. html http: //www. plantarium. ru/page/image/id/45202. html Polygonum aviculare L. s. str. [P. heterophyllum Lindm. ] Горец птичий Сем. Polygonaceae – Гречиховые Населенные пункты, обочины дорог, пустыри, поля.
http: //www. plantarium. ru/page/image/id/102952. html http: //www. plantarium. ru/page/image/id/96316. html Plantago major L. – Подорожник больший. Сем. Plantaginaceae – Подорожниковые Населенные пункты, обочины дорог, сбитые пастбища, окраины полей, сорные места, лесные поляны, берега водоемов.
Вопросы семинарского занятия 1. Структура фитоценозов - ярусность - мозаичность - микрофитоценозы - парцеллы - площадь выявления фитоценоза - фитоценоз как система 2. Основные свойства фитоценозов - устойчивость во времени - способность к восстановлению после нарушений - способность к восстановлению после уничтожения - смена фитоценозов при изменении условий среды 3. Изменчивость фитоценозов во времени - суточная изменчивость - сезонная изменчивость
- разногодичная изменчивость, или флуктуации - возрастная изменчивость 4. Сукцессии (смены фитоценозов) - первичные сукцессии - вторичные сукцессии - Климакс 5. Влияние окружающей среды на фитоценозы 6. Влияние животного мира на фитоценозы - влияние беспозвоночных животных - воздействие на фитоценозы млекопитающих - роль птиц в жизни фитоценозов
7. Влияние человека на фитоценозы - загрязнение атмосферы - влияние рекреации - вырубка лесов - выпас скота
Геоботаника Тема 3 Фитоценоз Лекция 3 -02 Классификация фитоценозов
Вопросы лекции • • • Классификация фитоценозов Принципы классификации фитоценозов. Ординация фитоценозов Непрерывность и дискретность растительного покрова Фитоценоз как компонент биогеоценоза Консорции как элементы биогеоценоза
Рекомендуемая литература • 1. Шенников А. П. Введение в геоботанику. - Л. : Изд-во Ленингр. Ун-та, 1964. 412 с. • 2. Родман Л. С. Ботаника с основами географии растений. М. : Колос. С, 2006 • 3. Хржановский В. Г. , Викторов С. В. , Литвак П. В. , Родионов Б. С. , Родман Л. С. Ботаническая география с основами экологии растений (2 -е изд. , перераб. и доп. ). М. : Колос, 1994. • 4. Работнов Т. А. Фитоценология (1, 2 или 3 изд. ). - М. : Изд-во МГУ, 1978, 1992, 1994. 346 с.
Изменения лесного фитоценоза по мере увеличения возраста деревьев (на примере ельника, схема) 1 — моховой покров, 2 — травянистые растения и кустарнички
Сукцессии - необратимые изменения фитоценозов во времени, имеющие определенную направленность. В ходе сукцессии происходит последовательная смена одних сообществ другими. Различают сукцессии: первичные и вторичные.
Первичные сукцессии Начальные стадии заселения растениями свободной площади (схема): А — свободная от растений площадь, Б — занос зачатков шести видов растений (1— 6), В — прорастание зачатков и развитие из них растений, Г — закрепление на площади двух видов растений (3, 4), они проходят полный цикл развития и образуют семена
Вторичные сукцессии Вторичная сукцессия после сплошной вырубки ельника — смена ели березой и восстановление ели (схема, упрощено): 1 — ель, 2 — береза, 3 — подрост ели, 4 — подрост березы, 5 — травянистые растения вырубок
Классификация фитоценозов может быть основана на доминантном принципе и по Браун-Бланке. В классификациях основанных на доминантном принципе при выделении единиц классификации за основу берут доминирующие растения.
Классификация основанная на доминантном принципе Ассоциация – низшая и основная, наряду с формацией, единица классификации. 1. Ассоциация - это совокупность фитоценозов, имеющих более или менее одинаковый внешний облик, сходный флористический состав и одни и те же доминирующие виды. Для объединения в одну ассоциацию необходимо, чтобы в разных фитоценозах были одинаковые доминирующие растения в соответствующих ярусах.
Участки различных ассоциаций соснового леса на профиле: 1 - сосняк лишайниковый, 2 - сосняк брусничный, 3 - сосняк черничный, 4 - сосняк долгомошник, 5 - сфагновое болото с сосной
2. Группа ассоциаций – объединение сходных ассоциаций. Сосняки брусничные с хорошо развитым моховым покровом и сосняки черничные и кисличные с таким же покровом образуют группу ассоциаций сосняки зеленомоховые, или сосняки-зелено-мошники. 3. Классы ассоциаций – сходные группы ассоциаций.
4. Формация — основная, наряду с ассоциацией, единица классификации растительности. Формация — совокупность ассоциаций, у которых в верхнем ярусе доминирует один и тот же вид растения. Лесные ассоциации, где в древесном ярусе господствует сосна обыкновенная, образуют формацию сосняков. Формации выделяют также при классификации травяных фитоценозов. На лугах различают формации костра безостого, овсяницы луговой и т. д. 5. Группа формаций 6. Класс формаций и т. д.
Составление названий ассоциаций и формаций. В классификации, базирующейся на доминирующих видах, названия ассоциаций даются двумя способами. Первый способ. Перечисляют названия доминирующих растений каждого яруса фитоценоза начиная с самого верхнего яруса. Доминанты разных ярусов разделяют знаком тире, а доминанты одного и того же яруса соединяют знаком плюс. Пример: сосна обыкновенная + ель европейская — брусника + черника — мох плеуроциум.
Второй способ. Принцип аналогичный применяемому в систематике растений. Пример: в древесном ярусе леса господствует ель, в травянокустарничковом покрове — кислица. Ассоциацию называют ельник кисличный. Если в древостое присутствуют ель и сосна, но сосны больше, чем ели, а в травяном брусника и черника, но черники больше, то название господствующего растения ставят в конце. Пример: елово-сосняк бруснично-черничный.
Название ассоциации при использовании латинских наименований растений: Первый способ. Pinus sylvestris + Picea abies — Vaccinium vitis-idaea + Vaccinium myrtillus — Pleurozium schreberl. Второй способ. 1). Piceetum vacciniosum (ельник брусничный). У первого слова отбрасывают окончание –а и добавляют etum. У второго слова также отбрасывают окончание -ит и добавляют -osum. 2). Piceeto-Pinetum vaccinioso-myrtillosum (елово-сосняк бруснично-черничный). К корню слова Picea добавляют -eto, а к корню слова Vaccinium — -oso.
Формации называют по господствующему растению верхнего яруса фитоценозов — сосняки, ельники, березняки и т. д. По-латыни эти названия записывают таким образом: Pineta, Piceeta, Betuleta К корню слов Pinus, Picea, Betula добавляют –eta. Иногда употребляют другие названия: формация сосны обыкновенной, формация костра безостого, формация осоки пузырчатой и т. д. По-латыни: это будет формация Pinus sylvestris, формация Bromus inermis, формация Carex vesicaria.
Классификация фитоценозов по Браун-Бланке (1918) Классификация основана на присутствии в фитоценозах определенных видов растений, которые называют характерными видами. Если в различных фитоценозах встречаются те же самые характерные виды, эти фитоценозы относят к одной и той же классификационной единице. Единицы классификации: ассоциация, союз, порядок, класс. В названии единиц классификации обычно лежат латинские названия каких-либо растений. Классификационные единицы разного уровня различаются по окончаниям слов. Ассоциации имеет окончание -etum, союза -ion, порядка etalia, класса -etea.
Названия ассоциаций, союзов и других единиц классификации в системе Браун-Бланке являются чисто условными обозначениями. В название сообщества могут не входить даже доминирующие растения. По названиям не всегда можно представить себе то конкретное растительное сообщество, о котором идет речь.
http: //www. plantarium. ru/page/image/id/33246. html http: //www. plantarium. ru/page/image/id/98093. html Плаун булавовидный (Lycopodium clavatum) Зимолюбка зонтичная (Chimaphila umbellata) Дикранум многощетинковый (Dicranum polysetum) http: //plants. usda. gov/java/large. Image? image. ID=dipo 70_001_ahp. jpg
Гудьера ползучая (Goodyera repens) Сем. Orchidaceae– Орхидные (Ятрышниковые) http: //www. plantarium. ru/page/image/id/66020. html http: //www. plantarium. ru/page/image/id/66959. html Толокнянка обыкновенная (Arctostaphylos uva-ursi) Сем. Ericaceae – Вересковые http: //www. plantarium. ru/page/image/id/39641. html Грушанка зеленоцветковая (Pyrola chlorantha) Сем. Pyrolaceae – Грушанковые Сосновые и смешанные леса.
Ординация фитоценозов Ординация - построение рядов фитоценозов по постепенному изменению какого-либо фактора окружающей среды в определенном направлении.
Ординация по степени богатства почвы питательными веществами и освещенности (по Tilman, 1988)
Схема эколого-фитоценотических рядов ассоциаций сосновых лесов (В. Н. Сукачев, 1937, с изменениями) В центре - сосняк кисличный, занимающий «среднее» положение в отношении богатства и влажности почвы. Ряд В (по возрастанию застойного увлажнения): сосняк черничный, сосняк с покровом кукушкина льна (долгомошник), сосняк сфагновый. Ряд А (по возрастанию сухости почвы): сосняк брусничный, сосняк лишайниковый. Ряд С (по возрастанию богатства почвы): сосняк с липой, сосняк с лещиной, сосняк с дубом. Ряд D (по возрастанию проточного увлажнения): сосняк травяной.
Вопросы семинарского занятия • Влияние окружающей среды на фитоценозы • Влияние животного мира на фитоценозы - влияние беспозвоночных животных - воздействие на фитоценозы млекопитающих - роль птиц в жизни фитоценозов • Влияние человека на фитоценозы - загрязнение атмосферы - влияние рекреации - вырубка лесов - выпас скота • Классификация фитоценозов
• Принципы классификации фитоценозов. - Ассоциация, группы ассоциаций, классы ассоциаций, формации. - Составление названий ассоциаций и формаций. - Классификация фитоценозов по Браун-Бланке. • Ординация фитоценозов - Схема эколого-фитоценотических рядов ассоциаций сосновых лесов • Непрерывность и дискретность растительного покрова • Фитоценоз как компонент биогеоценоза - Биогеоценоз, биоценоз, фитоценоз, зооценоз, микробиоценоз. - Экотоп, эдафотоп, климатоп. - Продуценты, консументы, редуценты. • Консорции как элементы биогеоценоза
Скачать презентацию Геоботаника Тема 3 Фитоценоз Лекция 3 -01 Фитоценоз
Геоботаника-03.ppt