Разнообразие растительного мира


Разнообразие - вот что больше всего поражает в мире растений. Зачем такое высокое разнообразие форм, цветов, запахов, если природа вполне могла бы обойтись двумя-тремя разновидностями? Или не могла? ..Эта загадка давно волнует умы человечества. Ведь только разгадав ее, можно понять суть нашего мира, смысл процессов, протекающих вокруг нас... Природа против второго начала термодинамики упорядочивает хаос, снижает энтропию... Как это может быть? Или повышение разнообразия - это инструмент снижения энтропии?
В пределах России выделяются три основных центра флористического богатства - Северо-Кавказский, Саяно-Алтайский и Приморский. Минимальное разнообразие сосудистых растений отмечается на ненарушенных территориях северной тайги, лесотундры и тундры. Высокий уровень биоразнообразия горных территорий определяется большим разнообразием местообитаний.

О состоянии природной флоры и растительности в определенной мере можно судить по сведениям о редких и исчезающих видах, нуждающихся в охране. Эти виды в основном выявлены, что послужило основой для создания региональных красных книг и Красной книги РСФСР. Красная книга Российской Федерации содержит данные о нуждающихся в охране 533 видах флоры страны. Из них: 440 видов (82%) - цветковые, 11 - голосеменные, 10 - папоротники, 4 - плауновидные, 22 - моховидные, 29 - лишайники и 17 - грибы. При включении в Красную книгу России предпочтение отдавалось тем видам растений, которые нуждаются в охране по всей территории страны, среди них - уязвимые, эндемичные и чрезмерно эксплуатируемые виды .

Из 400 редких видов флоры северо-запада Европейской части России 140 нуждаются в неотложных мерах по охране, в Нечерноземной зоне 500 видов требуют охраны, в Саратовской области в первоочередной охране нуждаются 375 видов, в строгой охране нуждаются 188 видов Краснодарского края (127 из них приурочены к Черноморскому побережью). Среди исчезнувших в последние годы видов - реликтовый вид папоротника - чистоус королевский (Черноморское побережье), лапчатка волжская (Среднее Поволжье). На Дальнем Востоке не обнаружена пролеска пролесковидная.

По уникальности набора видов выделяются Прикаспий, 3абайкалье, Тихоокеанское побережье. Минимальна оригинальность флоры на севере Западной и Средней Сибири с относительной молодостью растительного покрова.

Как известно, мозаичность растительного покрова является показателем неоднородности структуры биомов территории. Индекс мозаичности определяется соотношением площадей, занятых разными угодьями - лесами различного породного и возрастного состава, пашнями, пастбищами, залежами и др.

Максимальных значений этот индекс достигает в регионах, где представлено наибольшее число разных категорий растительности в примерно равных соотношениях. Так, вырубка, распашка, смена видов растений, меры, препятствующие зарастанию лугов - все это обеспечивает максимальную неоднородность растительного покрова в освоенных людьми лесных районах. В лесостепных и степных районах показатель мозаичности заметно ниже.

Понятие о флоре. В каждой местности, где есть необходимые условия для жизни растений, можно встретить большее или меньшее число видов. Особенно большое видовое разнообразие отмечено в условиях влажных тропических лесов, где круглогодично растения получают все, что необходимо для активной жизни. В условиях менее благоприятных: в пустыне, тундре, высоко в горах — обилие растений заметно уменьшается или они вовсе отсутствуют. Все виды растений на определенной территории (район, область, страна и т. д.) вместе образуют флору (лат. «флора* — богиня цветов и весны).

Разнообразие растительного мира
Ромашки. Фото: jan Sefti


Понятие о растительном сообществе и растительности. Отдельные растения живут не изолированно, а произрастают совместно с другими видами. Группа взаимосвязанных друг с другом растений, произрастающих на одной территории, образует растительное сообщество. Лес, луг, болото, степь — это растительные сообщества. Каждое из них приурочено к определенным условиям и характеризуется свойственным ему набором видов. Медуница неясная и осока волосистая растут в лесу, клюква болотная и болотный мирт обыкновенный — на болоте, тимофеевка луговая и лисохвост луговой — на лугу, ковыль узколистный и тюльпан шренка — в степи, саксаул белый и акация песчаная — в пустыне. Вместе с ними произрастают другие растения, свойственные или лесу, или болоту, или лугу, или степи, или пустыне. Есть растения, которые приспособились к жизни в разных растительных сообществах. Чину лесную можно встретить в лесу и на лугу; черника растет в лесу, тундре, на высокогорных лугах.

В одной и той же местности (район, область и т. д.) имеются разные растительные сообщества, которые вместе образуют растительность данной местности.
Понятие о ландшафте. Наземные растения участвуют в создании ландшафтного разнообразия Земли. Ландшафт — это внешний облик земной поверхности, который определяется сочетанием рельефа, климата, почвы и растительности.

Лес как пример растительного сообщества

Разнообразие лесов. Лес как растительное сообщество характеризуется господством деревьев. Вместе с ними произрастают растения других жизненных форм: кустарники, кустарнички, травы. В зависимости от преобладающих древесных пород леса называют хвойными или лиственными. В хвойных лесах произрастают ель европейская, пихта сибирская, сосна обыкновенная, лиственница сибирская и другие виды деревьев и сопутствующие им растения разных жизненных форм. Среди лиственных лесов выделяют широколиственные, долговечные (коренные) леса, образованные дубом черешчатым, кленом платановидным, липой мелколистной, ясенем обыкновенным. Есть и мелколиственные леса, как правило, они недолговечны (из березы бородавчатой, березы пушистой, осины, ольхи серой). В лиственных лесах свой, в отличие от хвойных, набор видов под кронами деревьев. Смешанными называют леса, в которых произрастают широколиственные и хвойные виды.
Растения леса находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и средой обитания. Под средой обитания понимают всю окружающую организм природу.
Ярусное расположение растений. Взаимосвязь растений проявляется в их расположении по ярусам. Деревья в лесу образуют первый, или верхний, ярус. Под ними произрастают более низкорослые растения: невысокие деревья (яблоня дикая, рябина обыкновенная, клен полевой), слагающие второй ярус, и кустарники (лещина обыкновенная, бересклет бородавчатый, крушина ломкая, жимолость лесная), входящие в состав подлеска, или третьего яруса. Кустарнички и травянистые растения входят в состав четвертого яруса, а мхи и лишайники в состав пятого, приземного, яруса. На почве всегда находятся отмершие остатки растений, опавшие листья, сухие ветки, вместе образующие лесную подстилку. Она, как и верхние почвенные слои, богато населена грибами, бактериями, беспозвоночными животными.

Поярусно располагаются в почве корневые системы растений, входящие в состав сообщества: одни виды образуют поверхностную корневую систему, у других корни уходят в более глубокие слои.

При ярусном размещении растений на единице площади произрастает большое число видов, оказывающих влияние друг на друга и по-разному относящихся к окружающей среде.
Взаимное влияние растений в пределах одного сообщества. Растения разных ярусов пребывают в неодинаковых условиях освещения, влажности, питания. В лучших условиях освещенности оказываются деревья, под пологом которых поселяются теневыносливые и тенелюбивые растения. В лесу неодинаковые условия обеспечения растений углекислым газом, необходимым для фотосинтеза. Его меньше внутри крон (0,02%), чем в напочвенном слое (0,08%). Более богат питательными веществами и гумусом верхний почвенный горизонт, где активно идет разложение растительных остатков и трупов животных микроорганизмами, населяющими подстилку и верхние почвенные слои. В лесу создается своеобразный режим водоснабжения. Кронами деревьев разного вида и разного возраста задерживается от 15 до 80% осадков (ель задерживает до 40%, сосна — до 20%, пихта — до 60%). Однако количество влаги, достигающей почвы и поддерживающей ее верхние горизонты во влажном состоянии, здесь оказывается даже больше, чем на соседнем необлесенном участке.
Растения леса (деревья, кустарники) защищают верхние почвенные слои от иссушения, ограждая почву от действия прямых солнечных лучей и суховеев. В более глубоких слоях почвы, где размещаются мощные корневые системы высокоствольных растений, напротив, влаги может быть меньше. Освещенные солнцем деревья испаряют много воды, которую нагнетают к олиственным побегам корни, поглощая ее из почвы. Поэтому леса в районах с обильным выпадением осадков и близким стоянием грунтовых вод охраняют территорию от заболачивания. Леса противостоят суховеям и тем самым защищают от их губительного влияния посевы культурных растений на полях. Леса предотвращают образование балок и оврагов, способствуют сохранению верхних, наиболее плодородных горизонтов почвы.

Изменение внешнего вида лесного сообщества в течение года. Сложность строения лесного сообщества обеспечивается не только ярусным расположением растений в пространстве. Большое значение имеет размещение на единице площади растений с разным ритмом развития. Одни виды весной трогаются в рост рано и быстро переходят к цветению и плодоношению. Другие виды в начале вегетационного периода характеризуются замедленным ростом и зацветают к середине лета или во второй его половине.
В зависимости от видов растений, входящих в лесное сообщество, и их сезонного развития меняется в течение года внешний вид (аспект) леса.
Более резко меняет облик в течение вегетационного периода лиственный лес. Рано весной, когда деревья и кустарники еще находятся в безлистном состоянии, в широколиственном лесу красочный аспект определяется цветением ранневесенних травянистых растений: чистяка лютичного, хохлатки галлера, гусиного лука, ветреницы дубравной, медуницы неясной и других растений, раскрывающих цветки в период благоприятного освещения при отсутствии листьев на деревьях. После развертывания почек у растений верхних ярусов и отрастания у них новых побегов изменяется световой режим в припочвенном слое. Среди цветущих травянистых растений начинают преобладать виды с белыми цветками: ландыш майский, звездчатка ланце-толистная, купена многоцветковая.

В разгар лета под кронами деревьев и кустарников нет обильного цветения травянистых растений, но их число значительно повышается там, где под полог деревьев проникает больше света, а также на опушках. Летом аспект лесного сообщества определяется зелеными побегами растений разных ярусов. К осени лес приобретает иной вид благодаря пожелтевшим листьям деревьев и кустарников. Клен и бересклет дополняют желтые тона красно-бурым цветом. Зимой лиственный лес с опавшими листьями имеет иной облик, который существенно отличает его от хвойных лесов с вечнозеленым древесным ярусом.
Смена одного растительного сообщества другим. Смена одних лесов другими очень широко распространена в растительном мире и отражает закономерный процесс развития растительного покрова. Это зависит от свойств растений и изменяющихся условий среды. В настоящее время большие площади покрыты мелколиственными лесами, которые появились на месте бывших хвойных лесов. Смена елового насаждения осиной или березой нередко происходит после повала деревьев ураганом, после вырубки и пожаров. На освобожденной площади появляются многочисленные проростки березы, чьи мелкие и летучие плоды в большом числе заносятся с соседних участков, занятых березовыми лесами. Плоды березы преодолевают расстояния в 1000 м, семена ели — 100—500 м. Проростки ели, кроме того, на необлесенных территориях страдают от заморозков и солнечных ожогов, а проростки березы более устойчивы к ним. В подрастающих березовых насаждениях скоро образуется среда, типичная для леса. Под мелколиственной породой находят благоприятные условия и кустарники, и многие травы, типичные для хвойного и для широколиственного лесов.

Подмечено, что при смене одного типа леса другим более консервативными остаются травянистые растения, которые могут длительное время сохраняться на той же территории под защитой новых видов древесных растений.

По сохранившимся видам травянистых растений можно воссоздать историю развития растительности на данной территории.
Возобновление и размножение растений леса. Размножаются растения леса семенным и вегетативным способами. У растений нижних ярусов, произрастающих в затененных условиях, вегетативное размножение нередко значительно преобладает над семенным. При малой задернованности почвы в лесу обычны длиннокорневищные и короткокорневищные виды (ландыш, сныть, осока волосистая, майник двулистный, ветреница лютичная и др.), растения с ползучими надземными побегами (зеленчук желтый, вероника лекарственная), столонообразующие (седмичник европейский, звездчатка дубравная, земляника лесная), луковичные с образованием столонов (гусиный лук, пролеска) и другие вегетативно подвижные формы растений.
Среди деревянистых видов преобладает семенное размножение, но не исключено и вегетативное, особенно при образовании корнеотпрысковых побегов (осина). Под пологом материнских пород рост и формирование молодых древесных растений происходят в иной световой обстановке, чем развитие взрослых особей. Поэтому всходы и подрост деревьев отличаются большей теневыносливостью по сравнению со взрослыми особями тех же видов, выносящих кроны к свету.

Многообразие существующих ныне и живших ранее на Земле растений является результатом эволюционного процесса. Современная классификация растительных организмов дает представление не только об их исключительном разнообразии, но и позволяет проследить пути становления тех или иных систематических групп растений. Все растения по строению вегетативного тела можно разделить на низшие (слоевцовые) и высшие растения. К низшим растениям относят бактерии и актнномицеты (условно), водоросли и лишайники. К высшим растениям относятся давно вымершие псилофиты и ныне живущие мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения.
Доказательствами исторического развития растений являются палеонтологические находки их ископаемых остатков. Среди них можно назвать строматолиты - многослойные образования из остатков древних примитивных водорослей, обитавших в морях и океанах, отпечатки гигантских папоротников, хвощей и плаунов, обнаруженных в залежах каменного угля и торфяниках, многочисленные споры и пыльца в почвенных отложениях разного геологического возраста.

Самые первые растительные организмы - бактерии и сине-зеленые водоросли - возникли в архейскую эру около 3 млрд лет назад. Об этом свидетельствует наличие земных пород органического происхождения, к которым относятся известняк, мрамор. Это были одноклеточные прокариотные организмы, широко распространенные в морях и океанах, способные к автотрофному (хемо- и фототрофному) питанию. Благодаря их жизнедеятельности в первичной атмосфере появился кислород. Первые автотрофные эукариоты появились около 1,5 млрд лет назад. Это были предки современных одноклеточных водорослей, от которых произошли многоклеточные виды водорослей. Возникновение процесса фотосинтеза в архейскую эру положило начало разделению всех живых организмов на растения и животные. С появлением первых зеленых растений - водорослей - начался процесс образования и накопления на Земле органического вещества.

В протерозойскую эру господство сине-зеленых водорослей сменяется активным развитием зеленых, в том числе и многоклеточных. Усложнялось строение их вегетативного тела, увеличивалась площадь поверхности, что способствовало более продуктивному фотосинтезу. Крупные многоклеточные водоросли получили широкое распространение в кембрийском периоде палеозойской эры. К палеозойской эре причисляется и выход растений на сушу. Это произошло в конце силурийского периода, когда в результате горообразовательных процессов возникли материки. Выход зеленых водорослей на сушу был приурочен к литоральной зоне морей и океанов, к условиям переменного увлажнения. Первыми настоящими сухопутными растениями принято считать псилофиты - ныне вымершую группу. В связи с сухопутным образом жизни они приобрели новые качества: для защиты от изменчивых условий наземной среды их защищали покровные ткани с устьицами; механические ткани выполняли опорную функцию; появились примитивные проводящие ткани. Псилофиты представляли собой переходные от низших к высшим растениям формы. Дальнейшее их распространение на суше было подготовлено жизнедеятельностью прокариотных организмов (сине-зеленых водорослей, бактерий) и грибов, сформировавших первичный почвенный покров.

Каменноугольный период - господство папоротникообразных, которые имели ряд преимуществ перед псилофитами: развитую корневую и проводящую системы, лист, как эффективный орган фотосинтеза. И хотя в размножении папоротникообразные были еще тесно связаны с водой, так как в их жизненном цикле имелись жгутиковые стадии, то они сформировали обширные леса на огромной территории тогдашних материков, создали плодородный почвенный покров, обогатили атмосферу необходимым для развития животных кислородом. К этому же периоду относится и появление принципиально новой группы растений -семенных папоротников, которые известны лишь в виде ископаемых остатков. Это были прямые предки современных голосеменных растений. Возникновение семени определило дальнейший прогресс высших растений: во-первых, наличие семени делало половой процесс совершенно независимым от наличия воды, во-вторых, семя защищало находившийся внутри него зародыш от неблагоприятных воздействий внешней среды, в-третьих, семя содержало запасные питательные вещества, необходимые для начальных стадий развития зародыша.

В пермском периоде палеозойской эры влажный климат сменился сухим, что привело к гибели гигантских папоротников, древовидных хвощей и плаунов, а также семенных папоротников. Жизнестойкими оказались лишь древние голосеменные растения, просуществовавшие до конца мезозойской эры. Голосеменные перешли к принципиально новому типу оплодотворения: половые клетки стали у них развиваться во внутренних тканях. Мужская половая клетка не соприкасалась с внешней средой, а попадала к яйцеклетке, проходя внутри пыльцевой трубки. Это способствовало дальнейшему завоеванию суши, а приспособление семян к переносу ветром и водой помогало быстро заселять новые территории.

Дальнейшее усложнение репродуктивных органов растений привело к возникновению цветка, ставшего универсальным приспособлением к более, чем у голосеменных, эффективному процессу опыления. Завязь покрытосеменных защищает семяпочку, семена развиваются внутри плода, который служит им и защитой, и источником питательного материала. Покрытосеменные быстро завоевали земную поверхность и даже освоили водные местообитания в илу своей выносливости в разных климатических и почвенных условиях. Благодаря естественному отбору цветки покрытосеменных приобрели самый широкий спектр приспособлений к опылению. Большую роль в их развитии сыграла одновременная эволюция насекомых-опылителей, настоящее время - это господство покрытосеменных, хотя е исчезли с лица земли и голосеменные, и споровые астения. Значительное большинство цветковых сосредоточено в тропических широтах. Это преимущественно древесные породы. В субтропических и умеренных широтах они распространены наряду с хвойными, а в северных шпротах уступают им по распространению.
Хозяйственная деятельность человека наносит существенный ущерб богатству и разнообразию растительного мира. Охрану растений необходимо вести по разным направлениям: это и сохранение их естественных местообитаний, и запрет на сбор и использование в хозяйственной деятельности многих редких и исчезающих видов, и создание заповедников и заказников, где обеспечивается сохранение растений в их естественных условиях.



Реклама