ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ФИТОЦЕНОЗА И СРЕДЫ Экологическая

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ФИТОЦЕНОЗА И СРЕДЫ

§ § Экологическая ниша Экотоп Биотоп Местообитание

Экологическая ниша § – краеугольный камень в фундаментальной теории современной экологии. Нет точного определения. § Студенты Корнельского университета сочинили стишок: Когда я слушаю лекцию о нише, Мне все ясно. Когда я ищу ее в поле – Получается ляпсус. § Одум (1986) сравнил экологическую нишу с «профессией вида в экосистеме» . Если рассматривать экосистему как совокупность организмов и условий среды, в результате взаимодействия которых образуется органическое вещество, § то «профессия» каждого вида будет определяться тем, из какого материала, в какое время, на какой территории и какое органическое вещество он производит.

Экотоп § – совокупность абиотических условий неорганической среды данного участка, представляющего собой местообитание конкретного сообщества. § Экотоп – это «ниша фитоценоза в ландшафте» , его местообитание. § Экотоп объединяет занимаемое фитоценозом пространство и ресурсы, используемые для производства биологической продукции.

Биотоп § – однородный в экологической отношении участок биоценотической среды, соответствующий биоценозу или фитоценозу или их отдельным частям и являющийся местом обитания (нишей) того или иного вида животных или растений.

Местообитание вида § – участок суши или водоема, занятый растением, популяцией или синузией, обладающий всеми необходимыми для их существования условиями.

Среда в формировании фитоценоза

Факторы среды § Для каждого отдельного организма и биоценоза другие организмы и биоценозы, а также неорганические тела представляют собой нечто внешнее—среду. § Каждую особенность среды, качественно отличную от других особенностей, называют фактором среды.

Факторы среды § I. Абиотические (абиогенные) факторы. § 1. Климатические (климатогенные) факторы (свет, тепло, влага, воздух). § 2. Эдафические (эдафогенные) факторы (почва для почвен ных обитателей, вода для обитателей водной среды). § 3. Орографические (орографогенные) факторы (рельеф). § II. Биотические (биогенные) факторы. § § 1. Растения. 2. Животные. § III. Антропогенные факторы. § 1. Человек.

Влияние гидротермичесикх условий § § § Тепло Свет Осадки Газовый состав атмосферы Влажность Ветер

Экологические группы растений § По отношению к свету: § § § Светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты) и теневыносливые § По отношению к влаге: § § § Гидатофиты – погруженные в воду, гидрофиты (наземно водные), гигрофиты (наземные растения, связанные с повышенной влажностью воздуха и почв), мезофиты (способные переносить короткую засуху), ксерофиты (растения местообитаний с недостаточным увлажнением

Экологические группы живых организмов § По отношению к температуре: § Пойкилотермные – жизнедеятельность которых зависит от тепла, поступающего извне, а температура – от температуры внешней среды – все микроорганизмы, растения, беспозвоночные животные § Гомойотермные – поддерживают постоянную температуру, отличную от температуры окружающей среды – птицы и млекопитающие.

Экологические группы живых организмов § По отношению к снежному покрову: § Хионофобы – «снегоненавистники» , для которых снежный покров неблагоприятен, т. к. они ведут надснежный образ жизни § Хионофилы – «снеголюбы» , которые обитают под снегом

Схематический профиль через растительный покров и почвы с севера на юг в Европейской части России

§ Схема распределения типов растительности на «идеальном» континенте § (по Брокман Ерош)

§ С удалением от океана в глубь континента в тропической зоне начинает сказываться континентальность и сезонность – чередование влажных жарких периодов с засушливыми жаркими. § В лесах получают преобладание деревья с опадающими на сухой период листвой и с почками, защищенными почечными чешуями.

§ Дальше в глубь материка возрастающий недостаток влаги и продолжительность сухого жаркого периода ограничивают распространение древесной растительности и способствуют преобладанию сухо и теплолюбивой травянистой растительности саванн и степной травянистой растительности.

§ Еще дальше — крайняя континентальность и недостаток влаги делают возможным существование лишь разреженного пустынного растительного покрова из жизненных форм, приспособленных к резким амплитудам изменения водного и теплового режимов.

§ В умеренно теплой субтропической зоне в приморских местностях распространены вечнозеленые лиственные леса, но жизненные формы деревьев здесь иные, чем в тропической зоне: они более ксероморфны, с плотными и толстыми кожистыми листьями § В более холодный (умеренно), зимний период вегетация их не прекращается, но рост сокращается и почки проводят период покоя в почечных чешуях.

§ И в этой зоне по мере возрастания континентальности широколистные деревья сменяются сперва еще более ксероморфными, жестко и узколистными и даже безлистными теплолюбивыми деревьями и кустарниками, а дальше — степными ксероморфными травами и, наконец, пустынными кустарничками, эфемерами и эфемероидами, суккулентами.

§ В умеренно холодной зоне на берегах океана большая влажность холодного воздуха, сырые и холодные ветры ограничивают распространение высокорослых древесных форм. § Здесь часты верещатники с господством вересков и сходных с ними низкорослых кустарничков эрикоидного типа или луга.

§ С увеличением континентальности они сменяются сперва летнезелеными широколиственными лесами (дубовыми, буковыми, липовыми и др. ), а дальше лесами из хвойных пород — психрофитов. § В наиболее континентальной и холодной части этой зоны вечнозеленые хвойные: ель, сосна, пихта сибирская, кедр сибирский — уступают место лиственнице как наиболее холодостойкой породе с опадающей на зиму хвоей.

§ В холодной (тундровой) зоне господствуют приземистые холодостойкие психрофильные кустарнички, мхи, лишайники. § На крайних полярных пределах растительной жизни наблюдается очень разреженный растительный покров, главным образом из трав и мхов арктической (холодной) пустыни.

§ На равнине европейской части России принято различать три полосы, сменяющие друга с севера на юг: § 1. зона избыточного увлажнения § 2. зона оптимального увлажнения § 3. зона недостаточного увлажнения § Разделение их основано на отношении между количеством осадков и величинами испаряемости, зависящими от температуры.

§ Отношение количества осадков к количеству испаряемой влаги называется гидротермическим коэффициентом § Сумма осадков за вегетационный период (мм)/сумму тепла (в С) за тот же период х 10. § Сумма «тепла» исчисляется с того дня, когда впервые средняя суточная температура равняется +10 и получается суммированием только положительных температур за период вегетации.

§ § § Московская область: Осадки = 263 мм Сумма температур = 1990 Гидротермическйи коэффициент = 1, 3 Если этот коэффициент больше 1 – обеспеченность увлажнения § Если меньше 1 – засушливость климата

§ § § Южная граница лесостепи: К=1 Степная зона: К = 0, 5 0, 6 Полупустыня: К = 0, 2 0, 3

Д. Л. Арманд § Связь между типами растительности и климата путем учета величин поглощаемой радиации R § Средняя тайга: R = 56 кал/см 2 § Южная тайга: R = 58 кал/см 2 § Для северотаежных лесов, а также для степей и пустынь эта связь слабее, т. к. здесь большую роль играет степень увлажнения.

Климат влияет на флористический состав фитоценозов § § § Кол во видов в расчете на 100 км 2: Арктические острова – 50 100 Тундра – 200 300 Тайга – 400 600 Степи – 800 900 Тропические леса – более 1000

Климат влияет на продолжительность и сроки вегетации растительных сообществ § Относительная длительность вегетации лугов в различных климатических областях: § 1 луга тундр § 2 субальпийские луга Кавказа § 3 луга таежной лесной области § 4 вечнозеленые луга северо западных побережий Европы § 5 луга степной области § 6 «эфемерные» луга в южных пустынях

Климат влияет на количество и качество производимой сообществами фитомассы § Годичный прирост и валовой запас надземной растительной массы плакорных зональных растительных сообществ Европейской части России и Средней Азии.

Климат влияет на устойчивость производительности и ее качество. § Урожаи наиболее устойчивы в зонах оптимального увлажнения. § Белковость пшеницы в мягком влажном приморском климате меньше, а в континентальном климате с сухим и жарким летом – больше. § Англия – 12% § Европейская часть России – до 18% § Восточный Казахстан – до 20% § Ленинградская область – 13 14% § Юг Украины – 18% § Масличные культуры в средних широтах содержат в семенах больше масла и лучшего качества, чем в степных засушливых районах. § Кормовое качество травы и сена в южных районах выше, чем в северных.

Климат определяет скорость обмена веществ между растительностью и средой § В влажном и жарком тропическом климате быстрое нарастание большой растительной массы сопровождается быстрым и полным разложением мертвых растительных остатков. § В арктических, высокогорных тундрах, в пустынях накопление мертвого органического вещество происходит быстрее его разложения. § В умеренных климатах происходит значительное накопление живой растительной массы.

Климат влияет на образование рельефа. А через него – на растительность: § Физической выветривание § Делювиальные и аллювиальные процессы § Эрозия

Растительность – явление географическое § Растительность любого района в целом и каждый из составляющих ее фитоценозов природных и культивируемых, в любом их антропогенном варианте – явление географическое, в своих признаках и свойствах отражающее влияние климатических условий.

Влияние положения в рельефе § Прямое механическое – затрудняет поселение растений § Косвенное – световой, тепловой, водный, воздушный, солевой режим местообитания растительности.

Повышение местности § На каждые 100 м – уменьшение средней годовой температуры воздуха на 0, 5 о § Уменьшается температура почвы, влажность воздуха и почвы, испаряемость § Усиливается ветер § Уменьшается плотность воздуха § Изменяется количество и качество света – больше ясных дней, обогащение ультрафиолетовыми лучами.

§ Поясное распределение климатов, аналогичное зональному, и поясное же распределение основных форм растительного покрова.

Флористическое богатство гор § Так, флора Кавказа – 6000 видов по сравнению с равнинной частью , где лишь около 2000 видов.

Растительность долин рек § В климатической зоне хвойных лесов, в тех районах ее, где леса не уничтожены, все междуречье, от реки до реки, покрыто лесами и болотами, распределение которых здесь обусловлено рельефом.

Болота § Болота размещаются там, где рельеф способствует накоплению и застаиванию воды: § на пойме – в части ее, примыкающей к старой пойме; § на старой пойме – в части, примыкающей к боровой террасе; § на боровой террасе – ближе к области склонов. § В области склонов заболоченность встречается реже – именно там, где есть замкнутые впадины мезорельефа или выходы грунтовых вод. § В области плоского водораздела наиболее заболочены центральные его части, где особенно затруднен сток, а обилие осадков при незначительной испаряемости ведет к накоплению воды в почве.

Леса § Лесная растительность также неодинакова по макрорельефу. § На плоском водоразделе по окраинам торфяников на торфянистых и болотистых почвах растут плохие заболоченные леса: § березовые и сосновые – ближе к слабооблесенным торфяникам, § еловые – ближе к окраинам заболоченной площади. § По окраине водораздела, на умеренно влажных подзолистых почвах, господствуют еловые леса более высокого качества – ельники зеленомошники.

Экспозиция склонов § Плакорная растительность любого климатического района в соседних, более холодных северных районах смещается с плакоров на южные склоны (и в речные долины), в более теплых и сухих – на северные склоны.

Правило предварения § Северные (влаголюбивые) растения переходят на юге на северные склоны и дно балок; § Южные растения при движении к северу переходят на лучше нагреваемые южные склоны.

§ На южных окраинах лесной зоны, где количество осадков становится близким к количеству испаряемой воды, склоны изменяют это соотношение: § северные – в сторону большего преобладания осадков (что снижает и тепловой режим), § южные – в сторону большей сухости (и нагреваемости). § В результате на северных склонах сохраняются еще леса, на южных – появляется степная растительность.

§ На юге тундровой зоны лесная растительность встречается на склонах в долинах рек, в поймах, на песчаных или хрящеватых всхолмлениях среди равнины.

§ Когда ведущий фактор находится в глубоком минимуме, на растительности отражаются даже ничтожные колебания рельефа (микрорельеф, нанорельеф).

§ На плоской равнине Западно Сибирской лесостепи ничтожные замкнутые понижения настолько увеличивают влажность почвы, что в них развивается лесная растительность ( «лесные колки» на фоне безлесной равнины). § Среди плоских ковыльных степей юга Украины едва приметные, но широкие понижения ( «поды» ) собирают весной так много воды, что почва остается влажной на все сухое и жаркое лето, и поэтому покрыты эти понижения не степной, а луговой и даже лугово болотной растительностью.

§ Кольцеобразное расположение фитоценозов в замкнутом понижении поймы р. Оби.

Топографический фактор – соседство или окружение § Соседство с оврагом – сильный дренаж § Небольшое понижение в черноземной степи – обогащение элементами зольного питания § Участки в нижних частях склонов – делювий с верхних частей § Участки поймы, граничащие с песчаной боровой террасой беднее участков, граничащих с глинистыми или известковыми коренными берегами.

Влияние материнских пород и почвы § Качество материнских пород: § На известняках, мергелях, карбонатных моренах, меловых отложениях – более разнообразная флора и более производительная растительность. § На бескарбонатных моренах, флювиогляциальных песках – олиготрофные виды, меньшая производительность растительности.

Почвы § Абиогенные свойства: механический и первичноминералогический состав, физические свойства (степень однородности, плотность, температура, скважность, влажность, водо и воздухопроницаемость, удельный вес и пр. ) § Биогенные свойства: количество, качество и распределение органической части, расчленение почвы на генетические горизонты, биохимические свойства, мощность.

Механические свойства: § По песчаным почвам некоторые северные виды растений и даже группировки дальше проникают к югу, а южные – к северу. § В северном климате и глинистые почвы могут быть благоприятными для растительности, а в южном – формируются такыры. § Значит, важно, какой воздушно водный, тепловой и солевой режим устанавливается в почве.

Водный режим § § 1. приход воды 2. расход воды Устойчивый или переменный водный режим Недостаточность, резкая неустойчивость и переменность увлажнения почв на плакорах характеризует степные и пустынные области России. Отсюда – господство ксерофитов.

Воздушный режим § В зоне хвойных лесов и тундр аэрация в минимуме. § Отсюда – господство психро и оксилофитов. § Избыточная аэрация вызывает чрезмерную некапиллярную скважность некоторых глинистых почв, способствующая слишком быстрому столку воды, сильному проветриванию и иссушению почвы.

Тепловой режим § Степень и периодичность прогревания. § В континентальном режиме промерзает глубже, но и глубже прогревается § Большое значение имеет снеговой режим. § Зависит от положения участка в рельефе, от его экспозиции, от окружения. § Зависит от механического состава: глинистые почвы в умеренно холодной и влажной зоне холоднее песчаных, торфянистые прогреваются медленнее всех. § В зернистоструктурной почве тепловой режим экологически более благоприятен для растений, чем в бесструктурной. § Чем почва влажнее, тем медленнее и слабее она прогревается весной и летом, но тем медленнее и охлаждается осенью и зимой.

Солевой режим § Называется содержание и изменения содержания в почве и в почвенном растворе элементов минерального питания растений в усвояемом (растворимом в воде) состоянии. § При недостатке воды, хотя бы временном, труднорастворимые минеральные соли не попадают в почвенный раствор, легкорастворимые соли образуют слишком крепкие растворы, которые вредны для растений. § При недостатке аэрации или тепла, при большой кислотности почвы, поступление питательного почвенного раствора в корни уменьшается.

Плодородие почвы: активное и потенциальное. § На растительности общая бедность почв отражается преобладанием олиготрофных растений. § Обилие в фитоценозах нитрофилов или кальциефилов, галофитов и других почвенно экологических групп растений, указывает на соответствующие особенности почвы.

Экологические группы растений § По отношению к субстрату: § Псаммофиты, галофиты, петрофиты, эпифиллы § По отношению к богатству почв: § Олиготрофы, мезотрофы, эвтрофы

§ Преобладание в фитоценозе ацидофильных растений – показатель кислых почв (p. H 4 6). Таковы торфы сфагновых торфяников, почвы еловых лесов черничников, брусничников и т. п. § Торфянистые сообщества с преобладанием белоуса, щучки дернистой, среди сорняков преобладают щавелек, полевой хвощ.

§ Преобладание в фитоценозе базифильных растений (кальциефилов, нитрофилов) свидетельствуют о нейтральных и щелочных почвах (р. Н 7 8, 5). Таковы почвы лугов с травостоем из ценных кормовых трав, почвы широколиственных лесов.

Спасибо за внимание!