Живые организмы и среда

На Земле разные растения живут не изолированно друг от друга, а совместно, образуя группировки, иногда большие заросли. Вместе могут расти не любые растения, а только определенные виды в определенных сочетаниях, образуя растительные сообщества, или фитоценозы (от греч. «фитон» — растение и  «коинос» — общий). Наука, которая изучает связи организмов между собой и с окружающей средой, называется экологией (от греч. «ойкос» — жилище, среда и «логос» — учение).

Все, что окружает растение и влияет на него, составляет среду его обитания. Все явления, влияющие на растение, его рост и развитие, называют экологическими факторами.

Экологические факторы неживой природы, какими являются вода, воздух, температура, свет, почва и другие, называют абиотическими.

Одним из необходимейших экологических факторов является свет. Без него не может происходить фотосинтез. От солнца зависит не только интенсивность света, используемого при фотосинтезе, но и температура среды. По отношению к свету растения подразделяют на три основные группы: светолюбивые (сосна, дуб, подснежник), тенелюбивые (копытень, вороний глаз) и теневыносливые (ель, граб, липа, черемуха и др.). Для нормального роста и развития многих растений немаловажное значение имеет соотношение продолжительности дня и ночи. В связи с этим различают растения короткого дня, длинного дня и нейтральные. Растения северных широт являются обычно растениями длинного дня, а тропиков и субтропиков — короткого дня или нейтральными.

Климат зависит главным образом от Солнца. Вблизи экватора солнечные лучи падают на Землю почти вертикально, и поэтому тропические растения получают гораздо больше солнечной энергии, чем за его пределами. Вследствие наклона земной оси, но внетропических областях погода в разное время года бывает различной, тогда как в тропиках сезонные изменения длины дня и температуры незначительны. Поскольку тропические области круглый год получают почти вертикальные солнечные лучи, для них характерна довольно высокая постоянная температура. Здесь произрастают теплолюбивые растения. В других областях земного шара температура воздуха колеблется в зависимости от количества солнечного света и его интенсивности в разное время года. Здесь произрастают холодостойкие растения. Так, например, водоросли в толще льда Антарктиды живут при температуре -80°С, лиственница в Якутии выдерживает мороз -70°, в то же время растения тропиков могут переносить нагревание до +60...+65° на протяжении длительного времени.

Важным абиотическим фактором является влажность, частично зависящая от количества солнечного света и температуры. Вода регулирует распределение растений не только по всему земному шару, но и в пределах территорий с одинаковым климатом. Различные растения нуждаются в неодинаковом количестве воды. Есть влаголюбивые растения и засухоустойчивые. Влаголюбивые произрастают в тропиках, где больше всего выпадает осадков (от 2 000 до 12 000 мм). Обитатели степей и пустынь имеют сильно развитую корневую систему и видоизмененные листья-колючки.

Еще один фактор, оказывающий влияние на распределение организмов, — это почва. Она образуется в результате разрушения подстилочной материнской породы с добавлением разрушающихся отмерших частей организмов: растений и животных.

Биотические факторы — вторая группа экологических факторов, влияющих на рост и развитие растений.

Биотические факторы связаны с совместным обитанием и взаимным влиянием растений и животных друг на друга. В частности, влияния грибов, бактерий, вирусов и животных. Это влияние может быть положительным и отрицательным. К положительным влияниям относятся сожительство корней растений с клубеньковыми бактериями и грибами. В результате сожительства водорослей и грибов возникли новые организмы — лишайники. Такое сожительство называют симбиозом.

Животным принадлежит важная роль в опылении и распространении растений. Растения являются первым звеном в цепи питания, основой совместной жизни всех живых существ на определенной территории, то есть ценозов.

В ценозах нередко возникает борьба за свет, влагу и какой-либо другой фактор. Такие отношения между организмами называют конкуренцией (от лат. «конкуренция» — столкновение).

К отрицательным биотическим факторам относится влияние на растения бактерий, вирусов, грибов, вызывающих те или иные заболевания растений. Выпас скота на степных участках, в саваннах приводит к необратимым отрицательным изменениям и даже к уничтожению определенных участков.

Антропогенный фактор — это влияние деятельности человека на растения. Оно может быть отрицательным: выпас домашних животных, вырубка лесов, загрязнение воды, воздуха и почвы отходами предприятий, внесение в чрезмерных количествах гербицидов, испытания ядерного оружия и др. Положительное влияние человека — это интродукция, то есть переселение отдельных видов растений за пределы привычного существования.

Каждый из экологических факторов незаменим. Недостаток тепла нельзя заменить обилием света, минеральные вещества, необходимые для питания растений, — водой.

Действие любого фактора определяется точками минимума (от лат. «минимус» — очень мало) и максимума (от лат. «максиме» — более, слишком), за пределами которых жизнь организма становится невозможной. Границы, за которыми существование организмов невозможно, называют нижним и верхним пределом выносливости. Условия, наилучшие для жизни растений, называют оптимальными.

Как отмечалось выше, вследствие взаимосвязей живой природы (живые организмы) и неживой (среда), возникающих на определенной территории, формируются ценозы.

Растительные сообщества, или фитоценозы — закономерное сочетание растений, произрастающих совместно на однородном участке земной поверхности. Каждое растительное сообщество характеризуется определенной структурой и определенными взаимоотношениями растений, как между собой, так и с внешней средой.

Характерные свойства растительного сообщества определяются по его признакам, таким, как видовой состав, набор жизненных форм, количественное соотношение между видами, горизонтальное и вертикальное распределение, характер и объем биомассы, взаимосвязи между растениями, особенности местообитания, ритмика развития н т. д.

В растительном сообществе различают количественно преобладающие виды (доминанты) и растения, сильнее других влияющие на среду (эдификаторы), а также сопутствующие им виды.

По преобладанию тех или иных видов и жизненных форм все растительные сообщества объединяются в большие группы — типы растительности: лесная, луговая, степная, болотная, пустыни и т. д.

В соответствии с преобладанием в растительном покрове сообществ какого-либо типа растительности, каждую территорию относят к определенной растительной зоне. В зависимости от климатических условий различают зоны тундр, хвойных лесов, широколиственных лесов, степей, пустынь, тропиков и т. д. Выделяются и переходные, промежуточные зоны (лесотундра, лесостепь, полупустыня, субтропики и т. д.), а также подзоны и вертикальные пояса в горах.

Зональная растительность имеет свои характерные черты, которыми растительные сообщества этой зоны отличаются от фитоценозов других зон.

Тундра — зона, в которой преобладают сообщества низкорослых кустарников, кустарничков и трав, а главным образом — мхов и лишайников. Разнообразные приспособления тундровых растений позволяют им переносить сильные морозы. Однако при коротком и холодном лете растения тундры растут очень медленно, корни неглубоко проникают в почву, скованную мерзлотой, вертикальная протяженность сообществ очень мала. Поэтому легко разрушаемая растительность тундры требует особо бережного отношения.

Леса объединяют сообщества с преобладанием древесных растений. Северную часть лесной зоны образуют хвойные леса (тайга), где доминируют ель, сосна, пихта, кедр, лиственница. К югу тайга постепенно переходит в смешанные, а затем в лиственные леса, где преобладают лиственные древесные породы (береза, дуб, липа, клеи, ясень, осина и др.). Лесные фитоценозы имеют большую биомассу, сложную структуру, обладают сильным воздействием на среду. Хорошо известна водоохранная роль лесных фитоценозов. Леса — важнейший источник древесины и другого сырья для народного хозяйства, а также ценных продуктов питания (грибов, ягод и т. д.). В то же время лес — это среда обитания множества зверей, птиц и насекомых. Охрана лесов имеет огромное значение в жизни человека.

Степи — обширные безлесные пространства, покрытые многолетними травами, растущими на черноземных почвах. Степи различают: ковыльные (южные) и разнотравные (северные). В степных фитоценозах доминируют злаки, луковичные растения, эфемеры (растения, развивающиеся только в очень короткий период, чаще всего весной). Характерная особенность стенных сообществ — приспособление к летнему засушливому периоду: развитие растений в основном происходит весной. В настоящее время степные фитоценозы сохранились лишь в заповедниках, остальная территория вовлечена в сельскохозяйственное производство — агроценозы (искусственно созданные человеком фитоценозы).

Пустыни имеют растительность с очень бедным растительным покровом, состоящим из полыни, солянок, саксаула и других засухоустойчивых растений. Различают глинистые, солончаковые, каменистые и песчаные пустыни. Для растений пустынь характерны приспособления, позволяющие им экономно расходовать влагу (колючки, одревесневшие стебли, глубоко проникающие корпи). В пустынях много эфемеров, развивающихся только в короткий период весны. Орошение пустынь позволяет выращивать там многие ценные культуры (хлопчатник, виноград, пшеницу).

Луга встречаются в любой зоне. Луговые сообщества состоят из многолетних корневищных злаков, бобовых, многочисленных видов разнотравья, приспособленных к умеренному увлажнению. Различают луга пойменные (по долинам рек), суходольные (материковые) и высокогорные (альпийские). Луга используют для сенокошения и для выпаса скота.

Болота также не зональны. Они развиваются при избыточном увлажнении. Различают болота верховые, в которых произрастают преимущественно сфагновые мхи, и низинные, в которых доминируют осоки. Болотные растения имеют специфические особенности, позволяющие им жить на бедных, холодных и переувлажненных почвах.

Водные сообщества пресных внутренних водоемов и морских шельфов включают растения, имеющие многочисленные приспособления для жизни в воде. На разных глубинах развиваются разные сообщества, например прибрежные заросли тростника, затем — кувшинки, рдесты, роголистники, еще глубже — сообщества водорослей и т. д.

Искусственные сообщества, или агрофитоценозы — неустойчивые, чаше всего маловидовые растительные сообщества, создаваемые человеком, главным образом, сельскохозяйственные угодья (поля, сады, огороды и т. д.). Они могут существовать только при постоянной заботе о них, в противном случае их постепенно заменяют естественные сообщества.

По вертикали растительное сообщество расчленяется на ярусы, которые особо отчетливо проявляются в лесных фитоценозах.

Здесь верхний ярус (полог) образуют кроны самых высоких деревьев; второй ярус (подрост) — более низкие деревья; третий ярус (подлесок) — кустарники; четвертый ярус составляют травы и кустарники: в пятом, напочвенном, располагаются мхи, лишайники, грибы. Ярусами расположены и подземные органы растений.

Кроме растений, в любом растительном сообществе обитают различные животные: насекомые, птицы, звери. Если это лес, то в нем могут жить лоси, косули, волки, медведи, лисицы, зайцы, различные грызуны, птицы и насекомые.

Такая совокупность растений и животных называется биоценозом. Лес произрастает на почве, в которой находятся корни растений, живут бактерии, черви, грибы и т. д.

Совокупность живой и неживой природы образует биогеоценоз (от греч. «биос» — жизнь, «гео» — земля и «коинос» — общий).

Биогеоценозы называют еще экосистемами. Слово «система» подчеркивает, что связи живого и неживого образуют системы. Системы всегда характеризуются определенным постоянством, или равновесием. Нарушение равновесия ведет к разрушению экосистемы. Экосистемы объединяются в биомы, а биомы образуют биосферу Земли. Таким образом, биосфера — это живая оболочка планеты, пространство, в котором возможна жизнь.

Неразумное вмешательство человека в жизнь экосистем нарушает в них равновесие, что отрицательно сказывается на жизни. Это очень опасно для биосферы, а следовательно, и для жизни на Земле. Человеку нужно быть осмотрительным и жить так, чтобы не нарушать равновесие биосферы. Использование растений в жизни человека закономерно и необходимо, но это природопользование должно быть рациональным.