Растительные сообщества

Сообществом называется совокупность растений определенного флористического состава, связанных с определенными условиями существования. Такие сообщества, как леса, степи, луга, болота, известны каждому и характеризуются только им свойственным внешним видом, своим составом населения, своими условиями существования.

Растительные сообщества тесно связаны с внешними условиями среды. Они находятся в постоянном взаимодействии между собой и средой, поэтому непостоянны во времени.

Наука, изучающая растительный покров, строение, состав, смену и другие закономерности растительных сообществ, называется геоботаникой, она выделилась из географии растений. На развитие того или иного сообщества влияет совокупность факторов: влажность, температура, почва, питательные вещества, свет, концентрация водородных ионов и др. Остановимся на одном из них – влажности.

Вода входит в состав растений. Сочные части растений содержат от 75 до 92% воды и даже сухие семена – от 8 до 14%. Благодаря воде, которая находится в цитоплазме, ядре, пластидах, клеточном соке, осуществляется обмен веществ, тургор клеток, передвижение веществ в организме, транспирация и т.д.

Вода у наземных растений поступает через корневую систему, тогда как у водных может поглощаться всей поверхностью тела.

Экологические группы растений. По способности произрастать в различных условиях влажности почвы растения подразделяют на ксерофиты, мезофиты, гигрофиты и гидрофиты.

Ксерофиты – растения сухих мест. У них выработались приспособления от перегрева и для накапливания и удержания воды при испарении.

Эпидермис листьев этих растений снабжен волосками, кутикулой, восковым налетом, железистыми волосками, выделяющими эфирные масла и смолистые вещества. Листья мелкие, с многочисленными хлоропластами и устьицами.

У некоторых листья способны свертываться, у других видоизменяются в комочки или просто отсутствуют и тогда роль листьев берет на себя зеленый стебель. К группе ксерофитов относятся засухоустойчивые растения степей, полупустынь и пустынь.

Из ксерофитов выделяется особая группа растений – суккулентов, способных во время дождя накапливать воду благодаря разрастающимся корням и хорошо развитой водоносной паренхиме. К ним относятся кактусы, агавы, молодило и др.

Мезофиты произрастают при достаточном увлажнении и к ним относится большинство лесных и луговых растений.

Гигрофиты – растения увлажненных мест. У них обычно слабо развиты корни, листья крупные, со слаборазвитой кутикулой и без волосков, устьица располагаются на обеих сторонах листа. К ним относятся осоковые, ситниковые, многие лютиковые и другие.

Гидрофиты – обитатели вод. У водных растений имеются приспособления к укоренению в рыхлых илистых грунтах, к высокой влажности и к воздействию волн и прибоя. Тело их либо целиком погружено в воду, либо, частично.

Стебель обычно очень эластичный, хорошо развита воздухоносная ткань, эпидермис листа тонкий, устьица слабо развиты и на плавающих листьях размещены только с верхней стороны.

В прибрежной части водоема можно проследить переход влаголюбивых растений от жизни на суши (гигрофиты) к жизни в воде (гидрофиты). Здесь представлены все звенья цепи эволюционного ряда от растений, нуждающихся в увлажнении корневой системы, к растениям погруженным, потерявшим связь с грунтом, подобно лягушатнику, или утратившим листья, как у трехдольной ряски, либо, подобно роголистнику, цветущим под водой.

Гидрофиты представляют большой интерес, так как они в значительной степени влияют на жизнь в пресных водоемах.

На примере водно-болотных сообществ можно проследить, как меняются отдельные ассоциации сообществ с глубиной, как они воздействуют на среду, изменяют ее и создают неблагоприятные для себя условия, в результате чего погибают, а их место занимают другие растения, приспособленные именно к таким условиям. В конце концов водное сообщество постепенно замещается другим – болотным.

Зональность макрофитов. Условия обитания в прибрежной части водоема и на глубине значительно отличаются. Если в прибрежной области поверхностные воды наиболее динамичны и оказывают сильное воздействие на формирование побережья, то с глубиной сила волнения затухает, увеличивается заиление грунтов, свет проникает меньше, изменяется химизм воды, температура и т.д. Создание неодинаковых условий в разных участках приводит к различию в видовом составе растительности.

В озерах наиболее прослеживается постепенное изменение в составе населения от берегов озера к его глубинам. Зональное распределение макрофитов частично указывает, в каком направлении шли приспособления у растений, постепенно осваивающих все более глубокие зоны дна.

Разные авторы выделяют 4, 5 и 6 зон растений. Ниже приводится зональное распределение растений по С.Т. Лепневой, выделявшей 6 зон.

I зона прибрежных растений – узкая полоса побережья в несколько сантиметров, периодически затопляемая. Ее населяют влаголюбивые растения, не имеющие специальных приспособлений к водному образу жизни, как, например, некоторые незабудки, подмаренники, лютики, белокрыльники. Здесь встречаются и растения, приспособленные к водному обитанию, как, например, болотник, обитающий и в наземных, и в водных условиях, а также осоки, ситники и хвощи.

II зона земноводных растений распространяется на глубине до 0,5–1,0 м. Здесь преимущественно встречаются растения, не имеющие специальных приспособлений, но жизнь их тесно связана с водой. Это различные представители болотных растений: осоки, ситники, ситняги, хвощи, рогозы, касатик, аир, сусак, частуха, стрелолист, ежеголовники. Три последних представителя обладают изменчивостью листьев (разнолистностью) –листья в воде у них приобретают лентовидную форму, тогда как наземные листья имеют другую форму.

III зона высоких растений распространяется обычно до глубин 2 м, ав некоторых озерах – до 3–4 м. Здесь преимущественно развиваются камыш озерный, тростник обыкновенный и тростянка овсяницевая. Для обитания в зоне прибоя у них выработался ряд приспособлений: мощные корневые системы, глубоко уходящие в грунт и переплетающиеся между собой; очень эластичные и в то же время упругие и крепкие стебли, противостоящие волне и ветру и несущие листья и цветки только на своей верхней надводной части. У тростников листья свободно вращаются на ветру вокруг стебля на своих влагалищах. Камыш предпочитает заиленные грунты, тогда как тростник и тростянки – песчанистые грунты и могут жить и на суше.

IV зона полупогруженных растений распространяется до глубин 2,5–2,7 ми может встречаться как в открытой литорали, так и среди редких зарослей III зоны. Эту зону составляют специфические водные формы с плавающими листьями, очень длинными и эластичными стеблями и массивными корневищами. К ним относятся белые кувшинки и кубышки, а также рдест плавающий и гречиха земноводная. Свои цветки они выносят на поверхность, а плоды по созревании падают на дно озера. У кувшинковых, кроме плавающих листьев, у корневищ развиваются и погруженные листья с короткими черешками и тонкими листовыми пластинками.

V зона погруженных растений распространяется до 3 м, ав прозрачных водах достигает 5–6 м. Эту зону образуют многочисленные виды семейства рдестовых, которое полностью перешло к водному образу жизни. Много рдестов как из группы широколистных: рдесты курчавый, удлиненный и блестящий, так и из группы узколистных: рдесты гребенчатый, туполистный, нитевидный и маленький. Вместе с рдестами встречается уруть, или перистолистник, колосистый и мутовчатый. Стебли и листья этих растений погружены в воду и только органы плодоношения выносятся на поверхность во время цветения. Размножение происходит и вегетативным путем.

VI зона подводных лугов распространяется до глубин 5– 12 ми в некоторых прозрачных озерах еще глубже. Обычно подводные луга образуют харовые водоросли: хара и нителла. К ним присоединяются водные мхи: фонтиналес, каллиергон и др. В некоторых озерах подводные лужайки населяют водоросли: кладофора, вошерия или различные сине-зеленые (виды ностока и др.). Весь жизненный цикл всех растений VI зоны проходит в водной среде.

Границы зон, особенно первых, в ряде случаев четко не отграничены, так как многие растения обладают большой приспособленностью к жизни в нескольких указанных зонах.

Некоторые зоны в водоеме могут быть недостаточно полно выражены или просто отсутствовать. Зональное распределение наблюдается преимущественно у прикрепленных форм.

Распространение растений, не укореняющихся в грунт или слабо укореняющихся, не ограничено одной зоной. Так, малая ряска, лягушатник, папоротник сальвиния, имеющие висячие корни и не связанные с дном, встречаются, в первых четырех зонах; ряска трехдольная распространена в пяти зонах, так же как и лишенный корней роголистник.

Элодея встречается от уреза воды до подводных лугов, а телорез может быть во всех зонах, но только на мягких грунтах, так как он укореняется в грунт временно, а во время цветения всплывает и выбрасывает цветки обязательно над водой.

В мелких водоемах – речках, прудах, болотах, лужах – расселение растений не носит такой четкой зональности, как в озерах. В небольшой речке можно обнаружить две зоны или только одну – погруженных растений. Мелкие лужи могут равномерно зарастать калужницей, а пруды – элодеей или покрываться ряской.

Зарастание и заболачивание водоемов. Мощное развитие прибрежных макрофитов (особенно жесткой растительности) приводит к зарастанию и заболачиванию водоема. Процесс зарастания водоема связан с обмелением прибрежных участков в результате непрерывного накопления отмирающей растительности и продвижением зоны прибрежных зарослей от берегов к центру. Таким образом, идет постепенное смещение всех зон к центру и площадь водного зеркала уменьшается.

Помимо зарастания водоемов, наблюдается и нарастание флоры с образованием сплавин, или зеленых ковров на воде. Первоначально процесс образования сплавин связан с другими растениями и происходит следующим образом.

Береговые растения, растущие у уреза воды на заветренной стороне, например, трифоль (Menyanthes), сабельник (Сотаrит), белокрыльник, разрастаются от берега в сторону открытой воды. Стебли их стелются по воде, а отходящие от междоузлий корни свешиваются вниз. Разрастаясь, стебли переплетаются и создают основу для поселения других растений – осок, хвощей, стрелолиста, частухи и др. Их корневища, переплетаясь, уплотняют и утолщают сплавину.

Постепенно нижние слои, отмирая, отслаиваются и, погружаясь на дно, способствуют обмелению водоема и сближению со сплавиной. Свободный край сплавины, состоящий из трифоля, сабель ника, продолжает надвигаться на открытую часть, сокращая зеркало воды, а на противоположной части сплавины (у берега) прежние растения отмирают и замещаются осоками или мхами (гипнум или сфагнум).

В результате этих процессов на месте водоема образуется осоковое или моховое болото. Иногда сплавины формируются за счет нарастания гипновых мхов, затем идут осоки, укрепляющие сплавины, и мох сфагнум. Характерным обитателем сфагновых болот является интересное насекомоядное растение росянка (Drosera), которая способна переваривать мелких насекомых, попадающих на ее листочки.

Значение водных макрофитов (крупных растений) в водоеме неравноценно.

Надводная жесткая растительность (II–III зоны), как уже говорилось, приводит к зарастанию и заболачиванию водоема. Недостаток кислорода создает условия для торфообразования, а мощная растительность дает достаточный материал.

Эти макрофиты малосъедобные для водных животных (хотя на них и поселяются многие мелкие животные) и создают неблагоприятные условия для развития фитоплактона, так как препятствуют проникновению света и доступу воздуха. Поэтому периодически жесткую растительность следует выкашивать.

Скошенные камыш, рогоз, тростник и другие находят широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Из камыша получают строительный материал «камышит», рогоз может использоваться как текстильное растение для получения грубых волокон, перерабатываться на бумагу и иметь целый ряд других применений.

В зоне погруженных растений с плавающими листьями (кувшинки, кубышки, лягушатник) создаются тихие, хорошо освещенные и прогретые участки, а иногда и большие пространства, представляющие собой очень благоприятные условия для развития фауны и для выкормки мальков рыб.

Заросли рдестов подвержены большим колебаниям от волнения, поэтому в них создаются не очень благоприятные условия обитания.

Заросли погруженных растений и подводных лугов создают прекрасные условия обитания для животных. Здесь создается хороший газовый режим, они находят хорошие кормовые условия, так как на макрофитах развивается богатейшая флора микроскопических диатомовых и зеленых водорослей, а также защиту от врагов. Наконец, многие рыбы и беспозвоночные используют эти заросли как субстрат для откладки икры.

Чрезмерное развитие погруженных растений – элодеи, некоторых рдестов и хары – крайне нежелательно, так как они мешают пользоваться водоемом и используют питательные вещества, необходимые для развития кормового фитопланктона.

Некоторые макрофиты способствуют самоочищению водоема, загрязненного органическими веществами.

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем различаются двудольные и однодольные растения?

2. Какие основные подклассы входят в класс двудольные?*

3. Какие подклассы входят в класс Однодольные?

4. Какие соцветия бывают у злаков?