Разнообразие высших растений. Флоры. М. А. Борисова, к. б. н. , доцент кафедра ботаники и микробиологии
БИОРАЗНООБРА ЗИЕ (БИОЛОГИ ЧЕСКОЕ РАЗНООБРА ЗИЕ) — РАЗНООБРАЗИЕ ЖИЗНИ ВО ВСЕХ ЕЁ ПРОЯВЛЕНИЯХ. ТАКЖЕ ПОД БИОРАЗНООБРАЗИЕМ ПОНИМАЮТ РАЗНООБРАЗИЕ НА ТРЁХ УРОВНЯХ ОРГАНИЗАЦИИ: – ГЕНЕТИЧЕСКОЕ (РАЗНООБРАЗИЕ ГЕНОВ И ИХ ВАРИАНТОВ — АЛЛЕЛЕЙ), – ВИДОВОЕ (РАЗНООБРАЗИЕ ВИДОВ В ЭКОСИСТЕМАХ), – ЭКОСИСТЕМНОЕ (РАЗНООБРАЗИЕ САМИХ ) ЭКОСИСТЕМ).
При классификации и характеристике разнообразия организмов существует несколько подходов: 1. Таксономический, когда организмы объединяются в группы по родству и прохождению в такие таксоны как виды, роды, семейства и т. д. , вплоть до империи, с рядом промежуточных, названия и число которых в разных группах неодинаково (подрод, надсемейство ит. д. ). Помимо этих надвидовых выделяются и группировки подвидового уровня – популяции разного ранга, фенотипы, группы по генам и их аллелям и некоторые другие.
Вопрос 1. Глобальное таксономическое разнообразие высших, или наземных растений: географическое распространение, экологические особенности, роль в формировании растительного покрова Земли.
Глобальное биоразнообразие Земли (оценка экспертов и синтез современных данных о числе видов на планете – данные WCMC — Всемирным центром мониторинга биоразнообразия в Кембридже, Великобритания) Царство Тип (фила) Число описанных видов Суммарная оценка числа видов Бактерии 4 000 1 000 Протисты 80 000 600 000 55 000 Животные (позвоночные) Суммарно, в том числе: 52 000 Млекопитающие Птицы Рептилии Амфибии Рыбы и круглоротые 4 630 9 946 7 400 4 950 25 000 (беспозвоночные) Насекомые и многоножки Моллюски Нематоды Ракообразные 963 000 70 000 25 000 40 000 Грибы Растения Всего 72 000 270 000 (15, 4 %) 1 750 000 8 000 200 000 400 000 150 000 1 500 000 320 000 14 000
Степень изученности биологического разнообразия Земли
Таксономическое разнообразие высших, или наземных растений на Земле Отдел Класс Вид Моховидные 3 22 -27 000 Плауновидные 2 1000 Псилотовые 1 12 Хвощевидные 1 25 Папоротниковидные 3 более 10 000 Голосеменные 4 около 700 Цветковые 2 240 (250) 000
Таксономическое разнообразие современных высших растений Споровые растения 1. Отд. Мохообразные – Bryophyta Класс Печеночники, или печеночные мхи – Marchantiopsida, или Hepaticopsida Класс Антоцеротовые - Anthocerotopsida Класс Мхи - Musci, Bryopsida 2. Отдел Плауновидные - Lycopodiophyta Класс Плауновые - Lycopodiopsida Класс – Полушниковые - Isoetopsida 3. Отдел Псилотовые - Psilotophyta 4. Отдел Хвощевидные, или Членистые - Equisetophyta, или Sphenophyta Класс Хвощевые - Equisetopsida 5. Отдел Папоротникообразные - Pteridophyta, или Polypodiophyta Класс Ужовниковые - Ophioglossopsida Класс Мараттиевые - Marattiopsida Класс Полиподиевые – Polypodiopsida
Семенные растения 6. Отдел Сосновые, или Голосеменные - Pinophyta, или • • Gymnospermae Класс Саговниковые, или Цикадовые – Cycadopsida Класс Гинкговые – Ginkgoopsida Класс Оболочкосеменные - Chlamidospermatopsida Класс Хвойные, или Пинопсиды - Pinopsida, или Coniferopsida 7. Отдел Цветковые, или Покрытосеменные - Anthophyta, или Angiospermae, Magnolophyta • Класс Двудольные – Magnoliopsida, или Dicotyledoneae • Класс Однодольные – Liliopsida, или Monocotyledoneae
Моховидные: основные признаки, экология, география, прикладное значение мхов 1. Безсосудистые талломные растения, у которых в жизненном цикле доминирует половое (п) поколение. 2. Эволюция мохообразных носила характер не столько общего прогресса, сколько приобретения частной специализации. 3. Преимущественно влаго- и тенелюбивые растения. 4. Широко распространены по Земле с наибольшим видовым разнообразием в зоне умеренного климата. Голарктики (лесная зона+ тундра). 5. Листостебельные мхи доминируют в напочвенном покрове сфагновых, долгомошных, зеленомошных лесов, на верховых болотах (строят торфяную залежь), на некоторых типах переходных и низинных болот + лесотундра, тундра и высокогорья. Печеночные мхи практического значения не имеют. Некоторые из них, как маршанция, - сорные растения. 6. Мхи вместе с лишайниками участвуют в начальных стадиях процесса почвообразования и первичных сукцессиях растительного покрова.
Отд. Bryophyta - Моховидные Отд. Bryophyta - Мохообразные
Плауновидные: основные признаки, экология, география, прикладное значение плауновидных 1. Многолетние вечнозеленые травы, с мелкими листьями и генеративными побегами в виде колосков (стробил). 2. Самые древние (известны с нижнего девона) из современных папоротникобразных растений. 3. Группа малочисленная (до 1000 видов; род плаун насчитывает до 200 видов ), угасающая, но с признаками биологического прогресса – кл. Разноспоровые плауны (Полушниковые, Селягинелловые) 4. Обитают преимущественно во влажных, тенистых лесах, особенно в тропиках, редко в умеренном поясе. Некоторые виды (р. Селлягинелла) ведут эпифитный образ жизни; представители р. Полушник живут в пресноводных стоячих водоемах. 5. Практическое значение не имеют.
Отд. Lycopodiophyta - Плауновидные
Отд. Псилотовидные (Psilotophyta) Psilotum nudum (псилот голый)
Хвощевидные: основные признаки , экология, география, прикладное значение 1. Многолетние травы с хорошо развитой подземной сферой в виде корневища 2. Наличие мелких чешуевидных листьев побегового происхождения, которые в ходе эволюции подверглись значительной редукции. 3. Интеркаллярный (вставочный) рост стебля. 4. Формирование боковых (а не придаточных) корней, закладывающихся в апекальной меристеме молодого побега 5. Спорангиофоры никогда не проходили стадию плоских органов – спорофиллов. Группа, имевшая расцвет в палеозое и мезозое, дошла до настоящего времени в количестве одного рода Хвощ, однако благодаря биологическим особенностям корней и побегов, развитие которых корректируется условиями жизни, этот род имеет большое географическое распространение и широкую экологическую амплитуду (индикаторы на кислую почву)
Отд. Equisetophyta - Хвощевидные
Папоротниковидные: основные признаки, экология, география, прикладное значение • Сосудистые спорообразующие растений с крупными листьями – вайями и собраниями спорангиев – сорусами • Разнообразие ЖФ (с доминированием многолетних трав). В тропических дождевых лесах встречаются древовидные формы до 25 м высотой. Много эпифитов на стволах и ветвях деревьев. • Кроме сухопутных растений есть водные как плавающие: (сальвиния), так и погруженные формы (марсилия). • Обитают повсеместно – от влажных тропических лесов (наибольшее видовое разнообразие) до пустынь и тундр, растут в болотах, озерах и в солоноватых водоемах.
Отд. Pteridophyta – Папоротникообразные сухопутные папоротники более 10 тыс. видов (120 )
Водные папоротники: Salvinia natans , Marsilea quadrifolia, Asolla sp.
Голосеменные: основные признаки, экология, география 1. Все голосеменные – разноспоровые растения 2. Из семязачатка развивается семя (зародыш, запас питательных веществ, семенная кожура). 3. Анемофильные растения (перенос пыльца осуществляется ветром прямо на семязачаток. 4. По жизненной форме – древесные растения с корневой системой стержневого типа. 6. Листья синтеломного происхождения эволюционировали в 2 -х направлениях (макро- и микрофилия).
Экологическое значение Хвойных С рядом таксонов отдела (ель, пихта, лиственница, сосна сибирская и др. ) связано образование одного из крупнейших на Земле типов растительности – хвойных (бореальных) лесов, или тайги. В России сосредоточено около 70 % бореальных (таежных) лесов планеты. Функции: Биосферная – сохранение экологического равновесия природной среды Абиотические (климатоулучшающая, водоохранная, гидрологическая, почвозащитная, геохимическая, санитарно-гигиеническая): • Велика роль Хвойных (особенно сосны) в водоохранных целях, для укрепления песков, особенно в степной и полупустынных зонах. • Большую ценность хвойные представляют как декоративные и ветрозащитные растения. Биотические (ресурсоохранная): • Хвойные леса являются местами обитания ценных пушных зверей и птиц, для которых семена хвойных служат пищей. • Семена (сосны кедровой, кедра корейского, а также араукарии) имеют пищевое значение. Санитарно-гигиеническая (лечебно-оздоровительная) и рекреационная (социальная, социоэкологическая).
Отд. Сосновые, Голосеменные – Pinophyta, Gymnospermae
Picea abies, P. sibirica, P. glauca, P. pungens, P. nigra ель европейская, е. сибирская, е. сизая. е. колючая, е. черная
Pinus sylvestris – сосна лесная, P. sibirica – с. сибирская. или кедровая, P. wallichiana – с. Веймутова
Larix -лиственница
пихта бальзамическая - Abies concolor
СЕКВОЯДЕНДРОН, ИЛИ МАМОНТОВО ДЕРЕВО
Криптомерия японская, Секвоя вечнозеленая Cryptomeria japonica Seqouia sempervirens
Покрытосеменные, или цветковые: основные признаки, экология, география 1. Самая молодая и процветающая группа растительного царства. Насчитывает более до 240 тыс. видов. Представлены двумя классами: Двудольные – приблизительно 190 000 видов и Однодольные – около 63 000 видов. • Признаки: цветок (и), скрытое положение семяпочек, двойное оплодотворение, плоды 2. Важнейший активный компонент биосферы. 3. В наземных условиях доминируют в растительном покрове, образуют «каркас» большинства экосистем (исключение составляют хвойные леса, сфагновые болота, некоторые типы тундр). 4. Отличается необычайным полиморфизмом вегетативных и генеративных органов, экологической пластичностью.
Отд. Цветковые, Покрытосеменные – Anthophyta, Angiospermae
Надпорядок Nepenthanae Надпорядок Nelumbonanae
Пор. Amarillidales сем. Agavaceae (Yucca grociosa)
сем. Liliaceae Veratrum lobelianum, Colchicum autumnale
Сем. Musaceae - Банановые Musa sp.
Amorphophallus sp. имеет самые крупные в мире цветки
Таксономическое (видовое) разнообразие культурных растений (животных) • которые целенаправленно были созданы человеком путем селекции, отбора и генной инженерии. • В России сейчас известно примерно 30 120 сортов культурных растений (в том числе = 11 120 отечественных, из которых 375 сохраняется), • общее количество известных у нас пород домашних животных достигает 454, из которых сохраняется 124 (Н. И. Вавилов, А. С. Серебровский).
Вопрос 2. Региональный и локальный уровни таксономического (видового) разнообразия высших растений (на примере территории РФ и ЯО) - пример гамма-разнообразия по Р. Уиттекеру.
• Основные параметры биоразнообразия Российской Федерации (www. biodat. ru) Таксономическая группа Оценка числа видов в России Доля в мировой флоре, % Растения Водоросли 9 500 23, 8 Лишайники 3 000 30, 0 Мохообразные 2 200 12, 0 Сосудистые растения 12 500 5, 6
Основные параметры таксономического разнообразия Российской Федерации и Ярославской области Таксон Моховидные Плауновидные Хвощевидные Папоротниковидные Голосеменные Цветковые Всего Число видов на территории РФ Яр. О 2 200 ? 18+8 12 120 около 80 12 260 14 700 7 6 16 4 1009 ? +1042 (до 1500)
Таксономическое разнообразие сосудистых растений лесных территорий России (на 100 км 2) № 1 Зональное и географическое положение Европейская часть. Северная тайга Минимум Максимум 425 564 2 Южная тайга 412 532 3 Смешанные леса 496 737 4 609 954 5 Широколиственные леса и лесостепь Западная Сибирь, север 220 317 6 Юг Красноярского края 513 7 Восточная Сибирь. Якутия 229 278 8 Прибайкалье 352 466 9 Дальний Восток, север 232 386 10 Сахалин 551 656 11 Приамурье 482 624 12 Приморский край 651 852
Основные параметры таксономического разнообразия Российской Федерации и Ярославской области Таксон Моховидные Плауновидные Хвощевидные Папоротниковидные Голосеменные Цветковые Всего Число видов на территории РФ Яр. О 2 200 ? 18+8 12 120 около 80 12 260 14 700 7 6 16 4 1009 ? +1042 (до 1500)
• В настоящее время на территории Ярославской области зарегистрирован 361 адвентивный (заносный) вид сосудистых растений, относящихся к • 2 отделам, 3 классам, 53 семействам и 218 родам. • В природно-климатических условиях области успешно натурализовались 230 видов. • 41 вид являются инвазионными (агрессивными) растениями, требующими включения в Черную книгу. • Инвазионные растения – это заносные, или адвентивных виды, которым на новой территории свойственны активная диссеминация и высокая степень адаптации к конкретным условиям среды, проявляющиеся в нормальном возобновлении на одном или нескольких типах новых местообитаний без участия человека с тенденцией к внедрению в местные полуестественные и естественные сообщества.
Тренды изменений таксономического (видового) разнообразия на Земле Видовое разнообразие: • уменьшается от экватора к полюсам (в широтном • • • направлении); уменьшается с возрастанием сухости (аридности) климата, возрастает сторону влажности (гумидности) климата; в горных областях выше, чем на равнинах; уменьшается с подъемом в горы и глубиной водоёмов; продуктивность среды (увеличение массы ресурсов) повышает биоразнообразие; сукцессионный градиент повышает биоразнообразие.
Область, в которой встречается наибольшее число видов данного рода (таксонов более высокого ранга или подвидов в ареале вида) – центр, или очаг, таксономического разнообразия.
• Ареал рода Стальник - Ononis L. (по Мейзелю и др. , 1965, и Толмачеву, 1974): 1 – от 1 до 10 видов; 2 – от 11 до 30 видов; 3 – от 31 до 50 видов .
Вопрос 3. Образование и вымирание видов. Основные фазы эволюции высших растений.
Биологический прогресс и видообразование
Геологическая история Земли и эволюция биологического разнообразия
Вымирание видов в различные геологические периоды истории Земли
Оценка средней продолжительности жизни ископаемых видов от возникновения до вымирания Таксон Продолжительность жизни вида , млн лет Динофлагелляты Диатомовые Планктонные фораминиферы Ценозойские двустворчатые Все беспозвоночные Морские животные Млекопитающие Ценозойские млекопитающие Иглокожие Силурийские граптолиты Все ископаемые группы 18 3 7 10 11 5 -10 4 5 1 1 -2 6 2 0, 5 -5 Источник информации (по работе: Р. Мей) Ван Валлен, 1973 Ван Валлен, 1977 Рауп и Стенли, 1978 Рауп, 1978 Валентайн, 1977 Рауп, 1991 Сепковски, 1992 Мартин, 1993 Рауп и Стенли. 1978 Дархем, 1970 Рикардс. 1977 Симпсон. 1952
Оценка видовой продолжительности жизни разных биологических групп Таксономическая группа Морские диатомовые Бриофиты Бентосные фораминиферы Планктонные фораминиферы Жуки Пресноводные рыбы Змеи Млекопитающие Высшие растения. . . флора плейстоцена. . . виды запада Америки Время жизни, млн лет Источник информации (по работе С. Стенли, 1985) 25 20 20 20 >2 3 >2 >1 Стенли, 1982, Эндрюс, 1976 Стенли, 1982 , Диксон, 1973 Стенли, 1979, Эмилиани, 1982 Стенли, 1982, Куп, 1973 Стенли, 1979 Стенли, 1982 >8 >20 Леопольд, 1967 Стеббинс, 1982
Первые сухопутные высшие растения отд. Rhyniophyta (Риниофиты) или Propteridiophyta (Прапапоротникообразные)
Пор. Дрепанофикусовые Asteroxylon, Drepanophycus, Protolepidodendron, Psilophyton
Пор. Лепидодендровые (Lepidodendrales) cтробил, участок коры с листовыми чешуйками
Кл. Сферофилловые, или Клинолистные (Sphenophyllopsida, Bowmanitopsida)
кл. Хвощевые (Equisetopsida) Пор. Каламитовые (каламит, филлотека))
Кл. Кладоксилеевые (Cladoxylopsida) p. Cladoxylon
Кл. Зигоптериевые (Zygopteripsida) Racophyton (a), Stauropteris (б), Zygopteris (в)
• Кл. Семенные папоротники (Птеридоспермы, Лигиноптеридопсиды) Pteridospermopsida, Lyginopteriddopsida • - Калимматотека (Calymmatotheca) или лигинодендрон (Lyginodendron)
Разнообразие типов листьев
Класс Беннетиттовые (Bennettitopsida), п/кл. Кордаитовые (Cordaitidae) Кл. Беннеттитовые (Bennettitopsida) (Вильямсонелла (Williamsonella sp. ) кл. Хвойные. п/кл Кордаитовые Цикадеоидеа (Cycadeoidea sp. ) Кордаит (Cordaites sp
Виды в основных таксонах, вымирание которых установлено с 1600 г. и находящиеся под угрозой вымирания Число видов Таксоны Описанных, тыс. Вымерших Находящихся под угрозой вымирания ЖИВОТНЫЕ Моллюски Ракообразные Насекомые Позвоночные Рыбы Амфибии Рептилии Птицы Млекопитающие 100 40 1000 47 24 3 6 9, 5 4, 5 191 / 0, 2 4 / 0, 01 61 / 0, 06 229 / 0, 5 29 / 0, 1 23 / 0, 4 116 / 1 59 /1 354 / 0, 4 126 /0, 3 873 / 0, 09 2212 / 5 452 / 2 59 / 2 167 /3 1029 / 11 505 / 11 РАСТЕНИЯ Голосеменные Двудольные Однодольные Пальмы 0, 8 190 52 2, 8 2 / 0, 3 120 / 0, 06 462 / 0, 9 4 / 0, 1 242 / 30 17474 / 9 4421 / 9 925 / 33
• По С. Стенли, скорость вымирания вида эквивалентна продолжительности его жизни. Эти взаимоотношения он выразил формулой S=R+E, где S – скорость видообразования, R – скорость адаптивной радиации, E – скорость вымирания.
Причины вымирания видов 1. Уменьшение генетического разнообразия (потеря гетерозиготности в ряду поколений), 2. демографические флуктуации (демографическая стахостичность), 3. низкие адаптационные возможности вида, не позволяющие приспособиться к меняющимся условиям среды, к конкуренции со стороны других видов. Рис. 1. Пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов
4. Изменение среды (антропогенные факторы): • хозяйственная деятельность человека: пожары, распашка земель, выпас скота, осушение болот, строительство городов и промышленных предприятий, аэродромов, автомобильных и железных дорог, линий электропередач, нефте – и газопроводов др. Все это приводит к отчуждению территорий, занятых естественной растительностью, утрате среды обитания, фрагментации и модификации. • Избирательное использование ресурсов биоразнообразия и чрезмерная их эксплуатация; • загрязнение окружающей среды (изменение химизма среды); • внедрение чужеродных видов (при этом список инвазийных чужеродных видов в наше время может пополниться за счет введения в хозяйство генетически модифицированных сортов растений и пород животных, последствия и масштабы воздействия которых на природные экосистемы и популяции коренных видов непредсказуемы); • распространение болезней животных и растений, • распространение генно-модифицированных сортов и пород • 5. Изменение климата
• «Исчезающие» , «находящиеся под угрозой исчезновения» – виды, численность популяций которых заметно уменьшается или уже достигла критического уровня в пределах всего ареала или на определенной его части. • Это виды, которым непосредственно или их местообитаниям грозит прямая или косвенная опасность уничтожения в определенной части их ареала.
Сохранение на территории государственных заповедников растений и грибов, представленных в Красной книге России (1988) Группа растений Число видов в Красной книге России / доля от общего числа видов, % Число видов Красной книги России в заповедниках России /доля в % Сосудистые растений 465/ 3. 7 227 / 49 Моховидные Грибы Лишайники Итого 22 / 1. 0 17 29 533 8 / 36 16 / 94 25 / 86 276 / 52
Основные параметры таксономического разнообразия Российской Федерации и Ярославской области и число видов, включенных в Красные книги Таксон Число видов на территории РФ КК РФ Яр. О КК Яр. О Моховидные 2 200 22 ? 4 Плауновидные 18+8 4 7 4 Хвощевидные 12 – 6 1 Папоротниковидные 120 10 16 5 Голосеменные около 80 11 4 – Цветковые 12 260 440 1009 163 (74+89) Всего 14 700 487 / 4, 7 % ? +1042 177 / 17 %
• Видовое богатство Ярославской области – 1042 вида сосудистых растений. • Среди них 253 вида встречаются редко, 63 вида требуют усиленной охраны, 66 – подвергаются истреблению из-за своих полезных свойств или на основе разрушения их типичных местообитаний (Определитель…, 1986).
Видовое богатство Ярославской области – 1042 вида, взято под охрану – 178 вида сосудистых растения (Бюллетень КК ЯО) S области =36, 4 тыс. км² Семейство Число охраняемых видов / % от общего числа видов таксона Orchidaceae 26 / 100 Cyperaceae 21 / 28. 0 Poaceae 15 / 16. 3 Ranunculaceae 13 / 32. 5 Asteraceae 9 / 8. 9 Scrophulariaceae 7 / 15. 9 Apiaceae 6 / 20. 0 Rosaceae 5 / 8. 5 Caryophyllaceae 4 / 22. 2 Potamogetonaceae 4 / 9. 3 Остальные семейства 40 по 1 -3 вида
Основные пути сохранения биоразнообразия: • защита особой среды обитания – создание охраняемых природных территорий; • защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации; • сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.
Биологическое разнообразие берет свое начало около 3, 5 млрд лет назад (3, 5· 109 лет); таков возраст первых ископаемых микроорганизмов. Главные вехи биологического разнообразия: 1. начало разнообразия многоклеточных организмов (1, 4 млрд лет назад), 2. многоклеточных животных (ранний кембрий – 600 млн лет назад), 3. наземное разнообразие растений и животных начинается не ранее 450 млн лет назад.
Отдел (фила) Rhyniophyta Время появления на земле (период, дата млн. лет назад) Силур (около 450 -415) Основные фазы эволюции сосудистых растений: 1. Рост разнообразия древних сосудистых растений в силуре – среднем карбоне; 2. Последующее расхождение в позднем Bryophyta Карбон (350) Lycopodiophyta Девон (400) Psilotophyta Девон 3. Появление семенных растений Equisetophyta Девон (группа голосеменные) в позднем Pteridophyta Девон девоне и адаптация к радиации с Pinophyta конец Девона (около 350) Anthophyta Мел (около 120 -105) девоне и карбоне нескольких ветвей папоротникообразных растений; формированием флоры голосеменных; 4. Возникновение цветковых и завоевание ими господства в мелу и третичном периоде.
Эволюция высших растений
Вопрос 4. Типологическое разнообразие на примере разнообразия жизненных форм высших растений • Типологическое разнообразие: объединения организмов в группы не по родству и происхождению, а по другим, самым различным признакам (структуре, функциям, экологии, социальному значению, географическому распространению и т. д. ). • Примеры такого деления организмов: на автотрофы и гетеротрофы, социальные группы, по сукцессионному статусу и т. д.
• Термин «жизненная форма» или «биоморфа» предложил в 1806 г. А. Гумбольдт, хотя еще Теофраст употреблял такие понятия как деревья, кустарники и травы, соответствующие некоторым современным типам жизненных форм растений. • Основы современных представлений о жизненных формах растений заложены работами Е. Варминга, К. Раункиера, наших соотечественников В. Алехина, А. Шенникова и ряда других, но наибольшее признание получила иерархически-соподчиненная система жизненных форм И. Г. Серебрякова.
Жизненная форма, биоморфа – общий облик (габитус) растения, обусловленный своеобразием его системы надземных и подземных вегетативных органов, формирующихся в онтогенезе в результате роста и развития в определенных условиях среды (Серебряков, 1962). • Жизненная форма – это морфологически сходные группы разного систематического положения, приспособленные к одинаковым условиям среды. • В экологии жизненная форма – биологический индикатор определенных природных условий.
Жизненные формы по К. Раункиеру (1905)
Жизненные формы цветковых по И. Г. Серебрякову (1962)
В основу классификации ЖФ растений елового леса таежной зоны (Сукачев, 1938) положены признаки: способ питания, ритмы сезоннного развития, наличие или отсутствие корневищ, признаки физиономического характера. 1. теневыносливые микотрофные хвойные 2. длиннокорневищные травянистые микотрофные растения теневого типа 3. длиннокорневищные травянистые микотрофные растения с листьями брусничного типа 4. злаковидные зимне-зеленые растения теневого типа 5. теневые растения с клейстогамными цветками 6. вечнозеленые иглолистные микотрофные травы 7. вечнозеленые микотрофные кустарнички 8. летне-зеленые кустарнички 9. полусапрофиты, 10. сапрофиты, 11. полупаразиты Все эти группы отражают, у Сукачева, многообразие форм и путей приспособления растений к условиям произрастания в тенистых еловых лесах.
ЖФ – ключевая характеристика биома Спектры жизненных форм в основных типах растительности мира (в %, по Уиттекеру, 1980) Биомы Ф Х Гм ГЕо Т Тропический дождевой лес 96 2 0 Субтропический лес 66 17 2 5 10 Широколиственный лес 54 9 24 9 4 тайга 10 17 54 12 7 тундра 1 22 60 15 2 степь 1 12 63 10 14 полупустыня 0 56 14 0 30 пустыня 0 4 17 6 73
Вопрос 5. Географические закономерности видового разнообразия высших растений. Флора: признаки, состав, элементы. Центры таксономического разнообразия растений.
Флора – это исторически сложившаяся, экологически обособленная совокупность видов растений, делящих между собой жизненное пространство и ресурсы населенной ею территории и образующих на ней подвижноравновесную, конкурентную системы популяций (Юрцев, 1982, 1987).
• Флора – природная совокупность видов, родов и семейств растений, представленных своими ареалами или их частями, связанных единством своей истории и обитающих на какой-либо определенной территории (Алехин и др. , 1961). • Ареал – это часть земной поверхности, или акватории, заселенная особями и популяциями какого-либо вида.
Флора - это исторически сложившаяся совокупность видов (и рас) растений, обитающих на той или иной территории и на Земле в целом; базовый компонент биоты любых районов (Камелин, 2007).
• Конкретная, или элементарная флора – совокупность видов экологически однородного (один тип климата, геоморфологического строения поверхности, преобладающей растительности) физико-географического района (Толмачев, 1974). • Парциальная флора – это естественная флора любого экологически своеобразного подразделения ландшафта (Юрцев, 1982).
Геосистемные уровни Планетарный Региональный Локальный (топологический, или внутриландшафтный) Иерархические таксоны геосистем Географическая оболочка (эпигеосфера) Географические пояса Континенты и океаны Субконтиненты Физико-географические страны Ф-г области Ф-г провинции Ф-г районы Ландшафты Флоры Флора суши Земли, континента (например, флора Евразии) Конкретная, или элементарная флора (КФ, ЭФ): - флора РФ, - флора Ярославской области, -флора Западного ботаникогеографического района Яр. облти, - флора Ярославско-Костромcкой низины, Борисоглебской возвышенности и др. Частный случай – Локальная флора (ЛФ) Местности Урочища Подурочище (донный овраг в балке) Парциальная, флора (ПФ) Частный случай - Ценофлора
• ЛАНДШАФТ - это генетически однородный ПТК, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственных только данному ландшафту набора динамически сопряженных и закономерно повторяющихся в пространстве основных и второстепенных урочищ (Н. А. Солнцев). • ЛАНДШАФТ - это ПТК с закономерно построенной системой морфологических частей (фаций, урочищ, местностей), образованных на общей структурнолитологической основе.
• Местность – генетически однородный ПТК, который характеризуется наличием динамически сопряженных основных урочищ, распространенных S области =36, 4 тыс. км² однородном геологическом на более-менее фундаменте, приуроченных к одному комплексы форм рельефа с одинаковым климатом. • Урочище –одна из морфологических частей географического ландшафта, сопряженная система ландшафтных фаций, объединяемых общей направленностью физико-географических процессов и приуроченных к одной мезоформе. • Фация – часть биотопа, характеризующаяся особыми почвенно-микробиологическими условиями, видовым составом растительного и животного мира; объединение сходных биогеоценозов или сообществ.
Признаки флоры: 1. Видовой состав и ее богатство. Богатство флоры зависит от: • климатических условий территории (географической широты); • площади территории, занимаемой флорой • геоморфологического строения поверхности (разнообразия типов ландшафтов), • истории формирования флоры в прошлом и с современными условиями обитания.
Признаки флоры 2. Связь флоры с экологической природой слагающих ее видов. • Оценивается через набор жизненных форм растений той или иной территории. 3. Связь с другими флорами. • Оценивается через показатели общности (сходства) и дифференциации (различия) видового состава сравниваемых флор (устанавливается в ходе анализа)
Любая естественная флора (по: А. В. Чичев, 1981) состоит из групп видов: • 1. Индигенофиты – это аборигенные виды, входящие в состав естественных сообществ. • 2. Синантропофиты – это аборигенные или пришлые виды, расширяющие свое присутствие за счет антропогенных местообитаний: а) апофиты – элемент флоры, объединяющий виды аборигенные, распространяющиеся по нарушенным местообитаниям. б) антропофиты – элемент флоры, объединяющий автохтонные или аллохтонные виды, встречающиеся преимущественно на антропогенных местообитаниях; в) адвентивные – заносные виды, не свойственные данной флоре. (то же, что пришлые растения, от латинского adventus — приход), растения, занесённые в новую для них область (отдельно от исходного ареала) в результате прямого или косвенного воздействия человека и обосновавшиеся в искусственных или естественных ценозах.
Генетические «элементы» флоры (по: А. Н. Краснов, 1888): F = f 1 + f 2 +f 3 1) автохтонный f 1 – виды, изначально возникшие и сформировавшиеся на данной территории 2) аллохтонный f 2 –виды, сформировавшиеся на других территориях и проникшие на данную территорию в процессе расселения или миграции, 3) реликтовый f 3 – виды, входящие в состав ныне существующей флоры, но являющиеся остатками флор минувших геологических эпох.
Оценка флоры включает ряд этапов: 1. Инвентаризация – учет видов, произрастающих на определенной территории. Результат инвентаризации – список видов. 2. Анализ флоры: • таксономический – построен на изучении набора более крупных таксонов (родов, семейств, классов) в составе флоры. • собственно географический – выделение элементов флоры по характеру их современного ареала. • флорогенетический (исторический) – выяснение происхождения видов, объяснение наличия в составе флоры. • эколого-географический (типологический) – выявление элементов флоры экологических, эколого-ценотических, биоморфологических и др. по различным категориям современных признаков, не сводимых к родству. • формационный – анализ с позиций отношения к тому или иному типу растительности
Kj = c / (a+b-c), где Kj - коэффициент Жаккара • а – число в одном флористическом списке, • b – число видов в другом списке, • с – число видов, общих для двух списков • Приделы этого коэффициента – от 0 до 1, причем Кj = 1 означает полное сходство флор, т. е. абсолютное совпадение списков
Фитохория – участок суши Земли со своеобразными флорами.
Абсолютное видовое богатство сосудистых растений основных фитохорий циркумполярной Арктики. Естественная флора Часто Спора дичес ки Редко Сев. Исландия 187 98 Сев. Фенноскандия 184 Канин-Печера Занос и пограничные Всего Заход ящие с юга Заносные натурали зовавшиеся Заносные нестабилизи ровавшиеся Всего Флора в целом 163 448 47 42 3 92 540 174 274 632 42 63 11 116 748 165 180 296 641 17 53 13 83 724 86 55 60 201 0 5 30 35 236 Полярн. Урал-Новая Земля 151 255 266 672 5 34 6 45 717 Ямал-Гыдан 106 140 283 529 24 16 4 44 573 Таймыр-Сев. Земля 149 139 349 637 35 25 14 74 711 73 155 232 460 14 1 0 15 475 242 132 209 583 13 13 2 28 611 Яна-Колыма 55 90 310 455 13 3 0 16 471 Зап. Чукотка 273 167 271 711 3 7 3 13 724 о. Врангеля 170 91 117 378 0 0 1 1 379 Южн. Чукотка 152 170 274 596 7 8 1 16 612 Вост. Чукотка 295 156 285 736 0 24 2 26 762 Зап. Аляска 227 237 363 827 51 26 9 86 913 Сев. Аляска 283 180 290 753 42 12 2 56 809 Центр. Канада 152 169 337 658 26 10 1 37 695 Лабрадор-Гудзон 152 186 387 725 60 34 5 99 824 90 51 81 222 0 0 222 Зап. Гренландия 193 159 188 540 0 52 26 78 618 Вост. Гренландия 163 115 148 426 0 7 2 9 435 Фитохории Шпицберген-З. Ф. И. Анабар-Оленек Хараулах Элсмир-Пири
Скачать презентацию Разнообразие высших растений Флоры М А Борисова к
Таксономическое разнообразие.Флоры.pptx