Системы жизненных форм растений по К. Раункиеру: характерные особенности хамефитов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

РГП ПХВ «Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева»

Кафедра Управления и инжиниринга в сфере охраны окружающей среды

Реферат

На тему: «Системы жизненных форм растений по К. Раункиеру: характерные особенности хамефитов»

Выполнила: студентка группы ЭГ-12

Мусабекова Ж.

Проверил: доцент, канд. хим. наук

Сафаров Р.З.

Астана 2017

Содержание

Введение

1. Понятие жизненная форма

2. Классификации жизненных форм растений

3. Характерные особенности хамефитов

4. Биоморфологическая структура растений

5. Минусы классификации Раункиера

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Типы растений по отношению к одному фактору по отношению к влажности -- гигрофиты, мезофиты, ксерофиты; по отношению к засоленности почвы -- гликофиты, галофиты . В действительности среда влияет на организмы как нераздельное целое, и адаптации вырабатываются у них ко всему комплексу факторов. Потребность типизировать растения по сходству их приспособлений к среде привела к возникновению понятия об основных группах растений, имеющих сходный облик в результате сходства путей приспособления. На первых порах такие группы выделяли по чисто внешним признакам. Так, в трудах древнегреческого естествоиспытателя и философа, «отца ботаники» Теофраста, все растения подразделяются на деревья, кустарники, полукустарники и травы. По мере расширения географического кругозора ботаников и накопления экологической информации о растениях все яснее оформлялась идея о сходных типах приспособления растений в сходных условиях.

Принцип выделения этих групп в основном физиономический: хотя они и названы по имени определенных таксонов, но далеко не всегда совпадают с ними. Вместе с тем некоторые группы имеют определенное экологическое и географическое содержание: например, «форма хвойных деревьев» подразумевает приспособление к климату с холодной зимой, «форма кактусовидных растений» -- к летней сухости, «форма лиан» -- светолюбие, отсутствие собственной опоры, «форма орхидей» -- эпифитный образ жизни.

Таким образом, «основные формы» растений А. Гумбольдта отражали первую попытку выделить основные типы растений со сходным приспособлением ко всему комплексу факторов среды. В последующие годы число этих «форм» было одними авторами увеличено (до 54 X. Гризебахом в 1872 г.), другими -- уменьшено (до 11 А. Кернером в 1863 г.). Принцип их выделения оставался неопределенным. использовались и особенности роста, и морфология листовой пластинки, и принадлежность к определенной таксономической группе. Само разделение на группы скорее выражало идею о разнообразии растительного мира вообще, чем о путях приспособления к среде. Только с оформлением основных понятий экологии растений «основным формам» растений стали придавать экологическое содержание.

1. Понятие жизненная форма

Что это такое "жизненная форма" В трактовке И.Г. Серебрякова(1964), самого известного из российских ученых, когда-либо изучавших строение растений, " жизненная форма - это своеобразная внешняя форма организмов, обусловленная биологией развития и внутренней структурой их органов, формируется в определенных почвенно-климатических условиях, как приспособление жизни к этим условиям ", т.е. это форма организмов, приспособившихся к своей среде обитания под длительным влиянием комплекса факторов. Его же определение, но более короткое: « Жизненная форма растения - это его габитус (внешняя форма вида) [1] , связанный с ритмом развития и приспособленный к современным и прошлым условиям среды ». жизненный растение раункиер хамефит

Наука о жизненных формах растений - биоморфология. Она сформировалась на стыке морфологии, экологии, систематики, биологии развития и эволюционного учения и позволяет под одним углом зрения взглянуть на структуру отдельной особи, фитоценоза и флоры.

Изучение жизненных форм, их динамики исключительно важно для познания закономерностей приспособления популяций и организмов к тем или иным условиям среды. Сообщества растений и животных устойчивее и продуктивнее, если они состоят из видов с разными жизненными формами. Такое сообщество полнее использует ресурсы среды и имеет более разнообразные внутренние связи. Без изучения жизненных форм невозможно изучить ценотическую структуру - один из основных аспектов структурно-функциональной организации биогеоценоза.

2. Классификации жизненных форм растений

Классификации жизненных форм растений. Таких классификаций к настоящему времени было создано множество. Современными исследователями чаще других используются системы К. Раункиера и И. Г.Серебрякова.

К. Раункиер использовал для классификации жизненных форм растений единственный, но имеющий большое приспособительное значение признак - положение почек возобновления по отношению к поверхности почвы. Сначала он разработал эту систему для растений Средней Европы, но затем распространил на растения всех климатических поясов.

Все растения Раункиер разделил на пять типов (1903), в которых позднее выделил подтипы (1907). [2]

1. Фанерофиты. Почки возобновления или верхушки побегов расположены в течение неблагоприятного времени года более или менее высоко в воздухе и подвергаются всем превратностям погоды. Подразделяются на 15 подтипов по высоте растений, по ритму развития листвы, по степени защищенности почек, по консистенции стебля. Один из подтипов - эпифитные фанерофиты.

2. Хамефиты. Почки возобновления у поверхности почвы или не выше 20-30 см. Зимой прикрыты снежным покровом. Подразделяются на 4 подтипа.

3. Гемикриптофиты. Почки возобновления или верхушки побегов на поверхности почвы, часто прикрыты подстилкой. Включают три подтипа и более мелкие подразделения.

4. Криптофиты. Почки возобновления или верхушки побегов сохраняются в почве (геофиты) или под водой (гелофиты и гидрофиты). Подразделяются на 7 подтипов.

5. Терофиты. Переносят неблагоприятное время года только в семенах.

Раункиер считал, что жизненные формы складываются исторически как результат приспособления растений к климатическим условиям. Процентное распределение видов по жизненным формам в растительных сообществах на изучаемой территории он назвал биологическим спектром. Для разных зон и стран были составлены биологические спектры, которые могли служить индикаторами климата. Так, жаркий и влажный климат тропиков был назван «климатом фанерофитов», умеренно_холодные области имеют «климат гемикриптофитов», полярные страны - «климат хамефитов».

Критики воззрений Раункиера отмечают, что его типы жизненных форм слишком обширны и неоднородны: хамефиты включают растения с разным отношением к климату, их много как в тундрах, так и в полупустынях. И не только современный климат определяет спектр жизненных форм, но и комплекс почвенно_литологических условий, а также история формирования флоры и влияние человеческой культуры. Тем не менее классификация жизненных форм растений по Раункиеру остается популярной и продолжает модифицироваться.

3. Характерные особенности хамефитов

Хамефиты, с почками возобновления и концевыми побегами, располагающимися невысоко над почвой или у ее поверхности, защищены в условиях лесостепей не только почечными чешуями, но и снегом, а иногда и скученностью побегов. Максимальная высота положения почек у хамефитов зависит от глубины снежного покрова. Во флоре представлены 48 видами (3,5% от состава флоры). Это, в основном (39), кустарнички (Chamaedaphne calyculata, Oxycoccus palustris, Chimaphila umbellata) и полукустарнички (Potentilla acaulis, Minuartia verna, Alyssum obovatum), которые возникли в условиях климата с сухим или холодным периодом года [3]. Поэтому в эколого-ценотическом отношении группа гетерогенна, прослеживаются крио- и ксерохамефиты [4], включающие ценоэлементы влажных лесов (боровые, умброфильно-лесные и пойменно-лесные - 23 вида), низинно-болотных (3) и различных степных (собственно-степные, лугостепные, скальные) сообществ (22). Травянистые хамефиты (9) в подавляющем большинстве - виды темнохвойных лесов (Orthilia obtusata, Pyrola rotundifolia, Moneses uniflora), сохранившие в структуре черты кустарника: сходство молодого растения с сеянцем кустарника, медленное многолетнее развитие побегов, рост куртиной без обособления отдельных частей растения, а при обильном питании - скученность надземных побегов с образованием куста [5]. Вечнозеленые таежные растения не являются выходцами с гор субтропического пояса, а унаследованы тайгой от вечнозеленых лесов, существовавших на севере в отдаленном прошлом [6]. Природа этих растений формировалась в условиях мягкого, но сугубо умеренного климата третичного периода, ранее плиоцена [7]. Наступившее похолодание в третичную эпоху способствовало возникновению особых жизненных форм растений в нижнем ярусе хвойных лесов: медленно растущих с подземными побегами - корневищами, питающихся микотрофно отмершими деревянистыми частями растений, с вместилищем запасов, низкими надземными побегами, прикрытыми зимой снегом от больших морозов. Полная защита снежным покровом при неблагоприятных условиях зимы сыграла важную роль в раздревеснении стебля стелющихся форм [8].

Чем сложнее климатические условия, тем ниже по отношению к уровню земли расположены почки возобновления.[9] Объясняется это тем, что здесь почки больше защищены от непогоды. Поэтому исключительно холодные условия могут вынести только те растения, почки возобновления которых находятся на небольшой высоте. Обычно это 20-25 см.

4. Биоморфологическая структура растений

Различия климатических факторов, а именно: интенсивности освещенности, влажности и температуры воздуха и почвы на южных и северных склонах балок должны оказывать влияние на биоэкоморфологическую структуру растений, состав флоры, характер растительности, прохождение жизненного цикла. При проведении исследований нами было отмечено, что особенности микроклимата, возникающего на склонах балок южных экспозиций наложили отпечаток на биоэкоморфологическую структуру растений. Здесь у растений раньше наблюдалось начало вегетации, наступление очередных фенологических фаз, чем на северных склонах. На склонах балок южных экспозиций доминирующей биоэкоморфой являются растения ксерофиты - группы склерофиты: Festuca sulcata Nym., Astragalus dasyantus Pall., Filago arvensis L. и др.

Эти растения по-разному приспособились к перенесению неблагоприятных для вегетации, роста и развития условий, в частности, недостатку влаги и высоким температурам при весенней и летней почвенной и атмосферной засухе. Многие злаки: Festuca sulcata Nym., Koeleria gracilis Pers., Stipa lessingiana Trin et Rupr. и другие имеют поверхностную, сильно разветвленную корневую систему, которая способна поглощать воду из верхних горизонтов почвы и перехватывать ее в момент выпадения атмосферных осадков, не давая воде проникнуть в более глубокие горизонты почвы. Кроме этого у некоторых растений часто образуется узкие листовые пластинки которые во-время засухи свертываются в трубочку, при этом устьица оказываются внутри такой трубочки, но не закрытыми, а остаются открытыми.

Транспирация при этом полностью не прекращается, а уменьшается, предотвращая перегрев надземных органов растения. Кроме этого при открытых устьицах не прекращается поступление внутрь растения углекислого газа, необходимого для фотосинтеза, и кислорода, необходимого для дыхания. Поэтому такие типичные ксерофиты как Festuca sulcata Nym., Stipa lessingianа Trin et Rupr и другие, имея своеобразные приспособления к длительному существованию в условиях засухи, могут осуществлять свои физиолого-биохимические и ростовые процессы, произрастая не только в среднем, но и в более жестком верхнем ярусе склона балки южной экспозиции. У ксерофитов из других семейств, например, Astragalus dasyantus Pall. (Fabaceae), Filago arvensis L. (Asteraceae) и другие имеются иные особенности для снижения транспирации в период дефицита влаги. Эти растения имеют опушение: волосисто-пушистое с длинными волосками на стебле, листьях и даже венчике цветка у - Astragalus dasyantus Pall. и серовато-войлочное-у Filago[10] arvensis L.

Особенности биоэкоморфологической структуры Filago arvensis L. дают ему возможность для нормального прохождения физиолого-биохимических процессов роста.

5. Минусы классификации Раункиера

Система жизненных форм Раункиера не универсальна. Например, в тропиках типизация жизненных форм растений, естественно, должна быть основана на иных признаках, чем в умеренных широтах. В тропических областях отсутствуют сезонные понижения температур, от которых требовалось бы защищать почки возобновления: температура в течение года настолько постоянна, что ее годичные колебания, как правило, не превышают суточных. Однако в отдельных районах тропиков имеются неблагоприятные для растений сезоны (называемые некоторыми автора ми. «экологической зимой») : например, перерыв вегетации из-за недостатка влаги в сухой и жаркий период; остановка развития при периодическом затоплении лесов в аллювиальных долинах, когда многие деревья теряют листья, и т. д. В связи с этим многие фитогеографы используют систему Раункиера и для тропической растительности, однако вносят в нее разнообразные изменения и дополнения, в основном отражающие особенности морфологии (в том числе величину растений, форму роста, форму кроны, строение листьев и т. д.), а также сезонную периодичность (вечнозеленость или разные типы листопадности). Так, среди деревьев (фанерофитов) тропических лесов различают: деревья с досковидными корнями, деревья с лианоидным стволом, полуэпифитные деревья, пальмы и др. Пример довольно дробного выделения жизненных форм в пределах одной систематической группы представляет разделение пальм на одноствольные, дихотомически разветвленные, бесстебельные пальмы -- геофиты, лазающие пальмы (ротанги) и др.

В тропических дождевых лесах есть своеобразные жизненные формы, отсутствующие в умеренных широтах, например гигантские травянистые многолетники, которые, по Раункиеру, должны быть отнесены к «травянистым фанерофитам», так как их почки возобновления находятся довольно высоко над землей. Корневища у таких трав служат только функции вегетативного размножения, так как нет необходимости переживать неблагоприятные периоды. Очень велик и своеобразен здесь и набор эпифитных жизненных форм.

В высокогорьях тропических областей Африки описаны жизненные формы, также не укладывающиеся в рамки системы Раункиера, например гигантские розеточные «деревья», у которых практически нет покоящихся почек; крупные бесстебельные розеточные растения и др. Неблагоприятные периоды здесь определяются не столько сезонными, сколько суточными ритмами температур (ночные заморозки), к которым у растений вырабатываются своеобразные адаптации [11]

Для растительности умеренных областей, в связи с конкретными задачами исследований растительного покрова, были предложены различные системы жизненных форм применительно к отдельным группам растений и типам растительности. В 1915 г. Г. Н. Высоцким разработана система для степных сообществ юга России.

Впоследствии она была развита и дополнена JI. И. Казакевичем (1922) и до сих пор широко применяется при анализе растительных сообществ, составленных травянистыми многолетниками. За основу выделения жизненных форм авторы взяли способ вегетативного размножения и расселения растений, в связи с чем большое внимание уделено строению их подземных органов. В основных чертах система жизненных форм, по Высоцкому -- Казакевичу, выглядит следующим образом:

Заключение

Окружающая среда формирует фенотип организмов - совокупность морфологических, физиологических и поведенческих признаков. Виды, обитающие в сходных условиях (при сходной совокупности экологических факторов), обладают похожей приспособленностью к этим условиям, даже если они относятся к разным категориям в классификации животного и растительного мира. Экология учитывает это, классифицируя организмы на различные экологические (жизненные) формы.

Экологическая форма - отражение приспособленности самых разнообразных организмов у отдельным экологическим факторам, являющимся в процессе эволюции лимитирующими.

Жизнь как проявление всего живого на Земле, и как любое живое существо в отдельности, не могут существовать без окружающей среды, вне экосистем. Это проявляется в первую очередь в наличии огромного количества взаимосвязей данного организма с другими организмами и с абиотическими факторами. Через эти связи реализуются механизмы круговорота биогенных веществ, механизмы передачи энергии, механизмы устойчивости экосистем.

Окружающая организм среда предоставляет ему все возможные потребности для существования (пространство, ресурсы потребления, потоки энергий разного происхождения, принимает и перерабатывает отходы жизнедеятельности). Человек, вмешиваясь в природу своей производственной деятельностью, не должен забывать, что в природе все взаимосвязано и последовательно. Экологическое мышление становится необходимым для решения самых насущных задач нашей жизни. Сейчас основная цель усилий человечества в области экологии должна быть направлена на предотвращение грозящего ему экологического кризиса и, используя экологические законы, на обеспечение дальнейшего развития и благополучие общества.

Список использованной литературы

1. Воронов А.Г. Геоботаника. Учеб. Пособие для ун-тов и пед. ин-тов. Изд. 2-е. М.: Высш. шк., 1973. 384 с

2. Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 2001. 510 с.

3. Тахтаджян А.Л. Древесные и травянистые цветковые растения и их эволюционные взаимоотношения // Жизнь растений. 1980. Т.5, ч. 1. М., Просвещение. С. 8 -11.

4. .Камелин Р.В. Флорогенетический анализ естественной флоры горной Средней Азии. 1973. Л., Наука. 356 с.

5. Каверзнева Ю. Г. О морфогенезе Ramischia secunda Garske. // Бот. журн. 1959. Т. 44. № 7. С. 1014 -1017

6. .Толмачев А.И. О некоторых архаичных чертах растений тайги, их экологической и исторической обусловленности // Памяти Порфирия Никитича Крылова. 1951. Вып. 116. Томск, ТГУ. C. 25 - 35.

7. .Крылов П.Н. Тайга с естественноисторической точки зрения. 1898.

8. .Колищук В.Г. О морфологической эволюции от деревьев к травам в ряду стелющихся форм растений // Бот. журн. 1968. Т. 53. № 8. С. 1029 -1041.

9. Краткая географическая энциклопедия, Том 4/Гл.ред. Григорьев А.А. М.:Советсвкая энциклопедия - 1964, 448 с. с илл., 10 л. карт

10. Алехин В.В. География растений. -М.: Гос.изд. Сов. наука, 1944.-455с.

11. . Серебряков И.Г. Экологическая морфология. -М.: Высш. школа, 1962.-378с.

Размещено на Allbest.ru