Растения и окружающая среда

Растение - целостный организм.Взаимосвязи клеток, тканей и органов. Основные процессы жизнедеятельности растительного организма.

Каждое растение представляет собой сложный организм, живое существо, жизнедеятельность которого неразрывно связана с окружающей средой. Организм большинства растений расчленен на отдельные части, которые называются органами (корень, стебель, лист и др.). Каждый орган выполняет определенные, свойственные ему функции и в то же время все органы в своей деятельности взаимосвязаны и тем самым обеспечивают единство растительного организма.

Расчленение тела растения на органы, которые мы видим в настоящее время у высших растений, появилось не сразу. Появление у высших наземных растений отдельных органов - прогресс в развитии растительного мира на Земле, так как наличие органов обеспечило растениям нормальное развитие в условиях суши. Функции органов неразрывно связаны с особенностями их внешнего и внутреннего строения. Благодаря корням растения получили возможность прикрепляться к почве, сохранять вертикальное положение и потреблять из почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества. Большая поверхность листьев способствует интенсивному протеканию фотосинтеза, газообмена и испарения растениями воды. По стеблю передвигаются растворенные питательные вещества из корней в листья и из листьев в корни. Вегетативные и генеративные органы цветковых растений развиваются и функционируют как единое целое. Целостность растительного организма проявляется в строгой взаимосвязи отдельных органов, клеток и тканей. Разделение растения на части без нарушения процессов жизнедеятельности невозможно.

Цветковое растение состоит из огромного числа разных по строению и функциям клеток, образующих ткани и органы. Клетки связаны между собой плазмодесмами (цитоплазматическими тяжами), а также проводящими тканями.

В некоторых тканях растений образуются фитогормоны, которые перемещаются по плазмодесмам и сосудам во все органы. Так, верхушечная меристема побега выделяет вещества, тормозящие прорастание боковых почек этого же побега. Удаление же конуса нарастания (верхушки побега) вызывает рост боковой почки, вещества которой тормозят прорастание нижележащих почек, и т.д. Образование плодов сопровождается выделением веществ, вызывающих старение, а иногда и смерть всего растения. Если удалять соцветия, не допуская созревания плодов, то цветение будет продолжаться очень долго.

Каждый из органов растения играет определенную роль в организме и зависит от других. Лист обеспечивает все органы и ткани углеводами. В то же время синтез углеводов не может осуществляться без многих минеральных элементов: магний входит в состав хлорофилла, железо необходимо для его образования.

Углеводы, синтезируемые в хлоропластах, вступают во взаимодействие с минеральными веществами, поступающими через корень, и уже из листьев поступают во все органы растения.

При дыхании корня происходит окисление углеводов - продуктов фотосинтеза. Образующаяся в ходе дыхания углекислота диссоциирует на ионы, которые обмениваются с ионами почвы.

Следовательно, процессы фотосинтеза, дыхания и минерального питания тесно взаимосвязаны, а растительный организм функционирует как единое целое.

Жизненные процессы растительного организма - фотосинтез, почвенное питание, дыхание, рост, развитие, размножение находятся в тесной зависимостиот среды обитания. Так, на все процессы жизнедеятельности влияет свет, который необходим для образования хлорофилла и углеводов. Недостаток света вызывает нарушение фотосинтеза, рост и образование механических тканей (растения при этом полегают). Температура также изменяет процессы обмена веществ, рост и развитие. Оптимум температуры у большинстварастений находится в пределах 28-30°С. У растений выработались и закрепились наследственные приспособления к сезонному изменению температуры, количествусвета и длины дня. Благодаря этому жизненный цикл растений связан с сезонными изменениями на нашей планете. Большинство растений имеют сезонные "графики" цветения, сбрасывания листьев, одревеснения и т.д.

Недостаток воды в почве приводит к уменьшению ее в растении: цитоплазма обезвоживается, и рост растения подавляется, так как угнетается прежде всего процесс деления клеток. Почвенное питание растений зависит не только от наличия в почве воды, минеральных элементов, кислорода. Очень важно и соотношение элементов минерального питания в почве.

На жизнедеятельность растений влияют и антропогенные факторы. Ядовитые газы, кислотные дожди, пересыщение почв удобрениями, а также их несбалансированность - все эти факторы изменяют процессы, протекающие в растениях.Управление жизнью растений возможно только на основе знания закономерностей жизни его как целостного организма.

Растительные сообщества. Жизнь растений тесно связана с их местообитанием. В одинаковых условиях обычно произрастают растения, имеющие сходные требования к необходимым жизненным факторам. Подобные сочетания растений, исторически сложившиеся в данных конкретных условиях, образуют сообщества (фитоценозы). Фотосинтез – это совокупность видов растений, обитающих на однородном участке, находящихся в сложных взаимоотношениях между собой и с условиями окружающей среды (лес, степь, луг) и характеризующихся определенным видовым составом, строением, сложением (луг, лес, степь). Структурную основу сообществ составляют более или менее крупные автотрофные растения. Еловый лес, сосновый бор или дубравы, луга, болота, пустыни представляют сообщества определенных растений. Но при более близком знакомстве с такими сообществами (в лесу или на лугу) видно, что растительность в них не столь уж однородна. Так, в еловом лесу имеются участки, где ель сопровождается черникой, брусникой, кислицей. Их называют ельник-черничник, ельник-брусничник. Подобные более мелкие единицы растительного покрова называются ассоциациями. Это наименьшая хорошо различимая единица растительного покрова. Ассоциации входят в состав растительного сообщества. Так, на лугу могут быть представлены ассоциации мятликов, щучки и др. От видов, входящих в ассоциации, зависит ценность луговых угодий.

Растительные сообщества характеризуются большим числом признаков: видовой или флористический состав, жизненные формы (совокупность основных приспособительных признаков внешнего облика растений, например ползучие формы, лианы и др.), обилие (количество видов), ярусность (расположение по вертикали надземных частей отдельных видов), аспект (внешний вид в данный момент), жизненность, характер местообитания, географическое положение, хозяйственная пригодность, динамика.

Экологические факторы неживой и живой природы. Экологический фактор - любой компонент среды, способный оказывать влияние на организмы. Все факторы среды делят на биотические, абиотические и антропогенные. Абиотические факторы - это все факторы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. К ним относятся физические и химические характеристики среды (вода, воздух), а также климатические и географические факторы, имеющие сложную природу: смена сезонов года, рельеф, направление и сила течения или ветра и т.д.

Биотические факторы - сумма воздействий живых организмов друг на друга и на окружающую среду. Многие живые организмы влияют друг на друга непосредственно, хищники поедают жертв, насекомые пьют нектар и переносят пыльцу с цветка на цветок, болезнетворные бактерии образуют яды, разрушающие клетки животных. Кроме того, организмы косвенно воздействуют друг на друга, изменяя среду обитания. Например, отмирая, листья деревьев образуют опад, который служит местом обитания и пищей для многих организмов.

Антропогенные факторы – это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. К ним относятся: истребление (охота, рыбалка, лесозаготовка; сбор лекарственного сырья и др.), разведение (возделывание растений), интродукция (переселение за границу ареала), селекция (скрещивание).

Антропогенные факторы, взаимосвязь растений и факторов неживой природы на примере растений леса, луга и т.д. Растения приспособлены к совместной жизни в лесу, на лугу и т.д. Совокупность растений на относительно однородном участке суши называется фитоценозом растительного сообщества. Он представляет собой часть более сложных природных систем - биогеоценозов, включающих всю совокупность взаимосвязанных живых организмов и компонентов неживой природы на определенном участке земной поверхности.

Растения живут не изолированно одно от другого, а совместно, образуя группировки, иногда большие заросли. В лесу, на лугу, растут разные растения: брусника, черника, клюква, малина, ландыш; папоротники и плауны растут только в лесу, они не встречаются на лугу. Тимофеевка луговая, василек луговой растут только на лугу и так называются. Лес и луг - это растительные сообщества. Все растительные сообщества приспособлены к особым условиям совместной жизни, сложившимся в этом сообществе. Каждое растительное сообщество расположено на однородной территории. Почва этой территории, влажность, освещенность, температура и другие условия жизни отличаются от условий жизни другого сообщества. Сосновые леса обычно растут на песчаных почвах, бедных перегноем, - кустарников и травянистых растений в них мало. Растительное сообщество дубового леса, как правило, приурочено к почве, богатой минеральными веществами. Из деревьев здесь растут дуб, липа, клен, вяз, рябина, ясень. Из кустарников - орешник (лещина), жимолость, бересклет. Почву покрывает зеленый ковер из лесных трав с крупными зелеными листьями. В растительные сообщества входят растения с разными биологическими особенностями. Например, в растительном сообществе елового леса - ель теневынослива, хорошо растет на плодородных почвах, здесь присутствуют осина, береза, кустарники крушины ломкой, брусники, черники и теневыносливые травы - кислица, майник двулистный, влаголюбивые зеленые мхи, грибы, бактерии. Сообщества растений возникают не случайно, они складываются постепенно в течение многих тысячелетий. В результате разные виды растений в сообществе приспосабливаются к совместному обитанию. Для леса характерно наличие ярусности. В лиственном лесу, например в первом ярусе, располагаются кроны дубов, лип, старых крупных берез. Во втором ярусе - рябина, черемуха. Третий ярус составляют кустарники. Четвертый - травы, в том числе папоротники, и наконец, пятый - мхи и грибы. Освещенность в лесу уменьшается от яруса к ярусу, поэтому в нижних ярусах живут самые теневыносливые организмы. Ярусами могут быть расположены и корни растений. Если растение имеет более разветвленную корневую систему, чем соседние растения, оно получает больше влаги и минеральных веществ, лучше растет и развивается.

Известно, что одни растительные сообщества могут сменяться другими. Это может происходить как в результате вмешательства человека в жизнь растительного сообщества, так и под влиянием естественных причин. В лесу условия благоприятные для жизни тенелюбивых растений, растущих под пологом деревьев. Если вырубить деревья, составляющие верхние ярусы леса, многие тенелюбивые растения нижних ярусов (кислица, ландыш и др.) погибнут, их место займут более светолюбивые растения. Постепенно сложится другое растительное сообщество. Такие же изменения могут произойти после пожара.

Естественная смена растительных сообществ может быть вызвана изменениями климата, почвообразования, жизнедеятельности самих растений. Под влиянием этих причин в растительном сообществе могут появляться новые растения и исчезать ранее жившие. Так, при постепенном зарастании озера на его месте образуется болото с характерной для него растительностью. При высыхании болота растительность может сменяться лесной.

Смене растительных сообществ способствует хозяйственная деятельность человека. Человек вырубает леса и заменяет их пашнями, осушает болота, распахивает степи, закрепляет движущиеся пески в пустынях.

Современное вмешательство человека может продлить жизнь растительного сообщества. Например, старый луг с плотной почвой может быть превращен в луг, на котором созданы благоприятные условия для развития растений. Для этого разработаны специальные меры: боронование, подкормка, посев трав.

Вокруг крупных населенных пунктов в свободные дни люди устремляются в природу. Чрезмерное скопление людей ведет к разрушению растительных сообществ. Исследования показали, что, например, в лесах в результате вытаптывания уничтожается лесная подстилка, уплотняется почва. Замедляются процессы разложения веществ в почве, ухудшаются водный и воздушный режимы. В результате разрушается растительный покров почвы, исчезают мхи, лишайники, грибы, травы, кустарники, прекращается прирост деревьев и естественное возобновление всех растений.

Чтобы сохранить растительные сообщества, планируют территорию мест отдыха, прокладывая дороги, тропинки, устраивают площадки для привалов, кострищ, подсаживают деревья и кустарники, подсеивают травы.

Роль растений в природе и жизни человека. Значение растительности в природе и жизни человека велико и разнообразно. Зеленые растения благодаря фотосинтезу обеспечивают существование жизни на Земле. Растения - продуценты органических веществ в биосфере, они служат основой трофических пирамид, обеспечивая существование всех других организмов.

Фотосинтез в растениях протекает на Земле повсеместно, поэтому суммарный его эффект колоссален. По приблизительным подсчетам, растительный покров суши ежегодно ассимилирует 20-30 млрд. т углерода (по другим данным, от 10 до 100 млрд. т), примерно столько же углерода потребляет фитопланктон океанов.

С фотосинтезом связан еще один важнейший для биосферы процесс - фотолиз воды, в результате которого выделяется кислород - им дышат все живые организмы.

За миллиарды лет растения синтезировали огромное количество органических веществ, часть которых дошли до наших дней в виде запасов нефти, природного газа, каменного угля, горючих сланцев, торфа. Количество углерода, сохранившегося только в виде угля и нефти, примерно в 50 раз превышает его количество во всех живых организмах. Все это показывает, что фотосинтез - великий космический процесс, коренным образом преобразующий лик планеты.

Помимо углерода, водорода и кислорода в состав молекул органических веществ входят атомы азота, серы, фосфора и других элементов (магния, железа, меди, кобальта и т.д.). Они извлекаются растениями из почвенных растворов и вовлекаются в круговороты важнейших химических процессов.

Минеральные соли неминуемо должны были бы вымываться из поверхностных слоев почвы, но растения постоянно забирают из нее часть минеральных веществ, которые затем частично попадают в организмы животных. После смерти растений и животных, разрушения их остатков редуцентами минеральные вещества возвращаются в почву, откуда они снова потребляются растениями. Таким образом, в результате малого, или биологического, круговорота веществ растения постоянно поддерживают присутствие минеральных солей в почве, что очень важно для ее плодородия. Это свидетельствует об огромной роли растений в круговороте веществ и потоках энергии.

Растительность оказывает большое влияние на климат, почву, животный мир и другие компоненты биосферы, с которыми они тесно взаимосвязаны. Растения смягчающе действуют на климат, в частности, они поставляют в атмосферу более 90% воды, испаряемой сушей.

Велико значение растительности в жизни человека. Она создает необходимую среду для жизни людей и разводимых ими домашних животных, служит неиссякаемым источником разнообразных пищевых продуктов, технического и лекарственного сырья, строительных материалов и т.д. Многие виды растений человек использует в различных технологических процессах (пивоварении, хлебопечении, очистке сточных вод и т.д.).

Охрана растений. Без растений невозможна жизнь на нашей планете. Велика роль растений в жизни человека. Растения оказывают влияние на окружающую среду, на микроклимат, участвуют в почвообразовании, регулируют водный режим. Лесные насаждения очищают воздух городов и сел от пыли и вредных газов, дыма и копоти, защищают жителей от шума.

Растения называют зелеными фабриками воздуха. Один гектар леса поглощает в час около 8 т углекислоты. Столько углекислоты выделяют при дыхании 200 человек. Многие деревья поглощают вредные газы, на их листья оседает пыль. Поэтому их высаживают в городах и на территориях заводов и фабрик. Многие растения, особенно хвойные, выделяют фитонциды, убивающие микробов - возбудителей болезней человека.

Каждый из нас должен бережно относиться к окружающей природе, помнить, что увеличение населения, рост городов, интенсивное промышленное строительство, механизация сельского хозяйства и транспорта накладывают на человека новые обязательства по отношению к природе. Каждый гражданин должен по возможности обогащать природу и ни при каких обстоятельствах не обеднять ее. Отправляясь в загородную прогулку, необходимо соблюдать нормы поведения в природе. Если вы хотите собрать для себя букет, то не обязательно вернуться домой с огромной охапкой сорванных растений, ограничьтесь небольшим со вкусом составленным букетом. Рвать много цветов недопустимо. Находясь в лесу, если вы хотите взять цветки с деревьев, например черемухи, не ломайте веток, а осторожно отрезайте их, длиной не более 20-30см.

Помните, что те грибы, что мы собираем, это только выходящие на поверхность плодовые тела грибницы, находящейся в почве, поэтому нельзя вырывать грибы с грибницей, повреждать ее. Строго соблюдайте правила охраны лесов. В обжитых местах вблизи населенных пунктов, при проведении различных массовых мероприятиях не рубите деревья и кустарники, на шесты и колья для палаток, ветви для устройства шалашей, на подстилки. В случае необходимости следует срезать боковые ветки, но ни в коем случае не вершину. Для костра использовать можно только сухостой. В особенности следует избегать рубки и повреждения деревьев и кустарников на склонах оврагов и холмов. Кустарники на склонах еще в большей степени, чем деревья, способствуют укреплению почвы и предотвращению эрозии со всеми ее начальными последствиями.

Разводить костер следует у водоема или возможно более влажных местах, где затруднено тление травы, мха, дерна. Покидая место привала, костер необходимо тщательно потушить, залить водой, чтобы прекратилось всякое тление. Если вблизи нет воды, нужно затоптать остатки костра или засыпать землей или сырым дерном, чтобы исчез полностью огонь.

За последние годы в нашей стране значительно сократились площади, занятые лугами. Часть из них были распаханы под посевы cельскохозяйственных культур.

Значительные площади пострадали от строительства различных гидротехнических сооружений. В некоторых районах страны с развитием горнодобывающей промышленности большие площади суходольных лугов были уничтожены в связи с разработкой полезных ископаемых открытым способом. Несоблюдение правил выпаса мелкого рогатого скота также привело к уничтожению луговой растительности.

В настоящее время человек все активнее вмешивается в природные процессы, поэтому охрана окружающей среды является одной из самых важных проблем. Наиболее серьезная мера сохранения растений - это охрана их местообитания. Для этого создаются заповедники, заказники, природные (национальные) парки. В отличие от заповедников на территории заказников охраняется не весь природный комплекс, а лишь та его часть, которая обеспечивает существование определенных растений и животных. Большую роль в охране редких растений играют ботанические сады, опытные станции и др. подобные учреждения. В ботанических садах собраны живые коллекции редких растений; некоторые из них вводятся в культуру. В последние годы в нашей стране были приняты важные законы, направленные на защиту окружающей среды от вредных воздействий. Эти законы предусматривают ответственность руководителей сельскохозяйственных и промышленных производств, отдельных граждан за пользование землей, ее недрами, водой, воздухом, растительным и животным миром.

Российская программа охраны окружающей среды осуществляется последовательно и постоянно. В городах и селах создаются общества и движения, которые выступают за рациональное использование природных ресурсов. В их работе активное участие принимает молодежь. Леса называют "зелеными легкими планеты". Уничтожение леса, загрязнение окружающей среды оказывает губительное воздействие на растительный мир, угрожая в конечном счете здоровью и даже жизни человека. Вот почему охрана природы должна стать делом всех людей нашей планеты.

Охрану, контроль, регулирование использования объектов растительного мира в Российской Федерации осуществляют федеральные органы исполнительной власти – Государственный комитет РФ по охране окружающей среды и природных ресурсов, Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ, Федеральная служба лесного хозяйства России и органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации.