Лекция 2

к экологическим факторам среды

развития ) – ежегодное чередование фенологических циклов (например, вегетации и

покоя), а в пределах циклов – последовательный ход наступления фенологических фаз. Фенологическое развитие основано на взаимодействии наследственности и внешней среды
Вегетация – состояние растений, при котором происходят процессы видимого роста вегетативных и генеративных органов и осуществляется непрерывная ассимиляционная деятельность
Покой – состояние растений, при котором видимый рост отсутствует, листья не ассимилируют (в т.ч. у вечнозеленых растений), характерно для многолетних растений
Период вегетации – биологическое явление, означающее время вегетирования растения
Вегетационый период – географическое явление
в метеорологическом смысле – это период между датами перехода весной и осенью среднесуточной температуры через пороговые значения (+5оС)
в фенологическом смысле – это период между датами наступления фенофаз-индикаторов вегетационного сезона (например, в таежной зоне период от начала цветения ольхи серой до полного пожелтения листьев березы пушистой)

цикле развития, характеризующийся четко выраженными внешними морфологическими изменениями. Каждому периоду

жизненного цикла соотвествуют специфические фенологические фазы
Фенологическая дата (дата) - календарное время наступления той или иной фенофазы.
Феноинтервал (межфазный период, фенологический цикл, лаг) - временной интервал между фенодатами (количество дней)
Фенология – наука о закономерностях сезонного развития природы
Фенология основана на фенологических наблюдениях, в процессе которых устанавливают календарное время наступления фенофаз
Фенология имеет большое прикладное и теоретическое значение.

и окончание цветения;
начало формирования плодов и семян;
созревание плодов и семян;
окончание

вегетации – отмирание надземной, а у однолетних растений - и подземной части (корневой системы) растения

Феноинтервалы

длина периода вегетации – количество дней от появления всходов до окончания вегетации (у однолетних и двулетних растений) либо количество дней от начала отрастания надземной части до окончания вегетации (у многолетних травянистых растений);
скороспелость – количество дней от окончания цветения до созревания плодов;

окончание цветения
окончание роста побегов
созревание плодов и семян
начало и окончание листопада

(у листопадных древесных растений)
начало глубокого покоя
начало вынужденного покоя

Феноинтервалы

длина периода вегетации – количество дней от начала вегетации до окончания листопада
длительность цветения – количество дней от начала до окончания цветения
скороспелость – количество дней от окончания цветения до созревания плодов
длительность листопада – количество дней от начала до окончания листопада
длина периода покоя – количество дней от начала глубокого покоя до окончания вынужденного покоя
длина глубокого покоя – количество дней от начала окончания глубокого покоя
длина вынужденного покоя – количество дней от начала до окончания вынужденного покоя

рельефа)
биотические
антропогенные
Климатические, почвенно-грунтовые и топографические – факторы абиотической среды
Биотические и антропогенные

– факторы биотической среды
В природных условиях все факторы взаимосвязаны и оказывают на растение совокупное воздействие. Например, фотосинтез (свет) происходит только при определенной температуре и влажности
Ограничивающий (лимитирующий) фактор среды – минимальное или максимальное значение какого-либо фактора, ограничивающее действие остальных факторов

характерный для определенных географических районов земли и подверженный циклическим колебаниям
Климатические

экологические факторы:
Свет
Температура
Вода
Воздух

от 290 нм (ультрафиолетовое излучение) до 4000 нм (инфракрасное излучение)
В

биосферу Земли проникает 48% солнечной радиации, остальные 52% задерживаются атмосферой
Фотосинтетически активная радиация (ФАР) часть солнечного спектра, используемая растениями для фотосинтеза, охватывает диапазон от 380 до 710 нм
Реакция растений на свет зависит от двух факторов: 1) интенсивности освещенности растения; 2) длины светового дня
Отношение к свету связано с другими факторами среды. Например, на бедных почвах растения более светолюбивы, чем на плодородных почвах
Фотопериодическая реакция – реакция на продолжительность дня и ночи.
Каждая географическая точка имеет свой годовой ход астрономического фотопериода
Фотопериодическую реакцию следует учитывать при интродукции растений

максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при 25-50% от полной освещенности, световой

минимум составляет 10-15% от полной освещенности, при освещенности ниже этого уровня растения отмирают;
Теневыносливые (сциофиты) - хорошо растут при полной освещенности, но могут приспосабливаться в слабому свету, максимальная интенсивность фотосинтеза происходит при 11-24% от полной освещенности, световой минимум составляет 1-3% от полной освещенности;
Тенелюбивые - максимальная интенсивность фотосинтеза происходит при 10% от полной освещенности, световой минимум около 0-1%

гвоздика, герань, ипомея, календула, каллистефус, колокольчик, люпин, настурция, петуния, ромашка,

тагетес, флокс, хризантема, шалфей, эшшольция
Двулетние травянистые растения – иберис, коровяк, лунник, мальва, наперстянка, скабиоза, смолёвка, вечерница, фацелия, шток-роза
Многолетние травянистые растения - астра, вьюнок, горец, девясил, дендрантема, ирис, лук, маклея, рудбекия, тимьян, тысячелистник, эдельвейс, ястребинка
Древесные лианы - актинидия, аристолохия, виноград, вистерия, жасмин, кампсис, клематис, роза, страстоцвет
Листопадные деревья – абрикос, айва, берёза, гледичия, дуб, ива, клён, магнолия, ольха, платан, скумпия, тополь, шелковица, ясень
Листопадные кустарники - барбарис, боярышник, вейгела, гортензия, дёрен, ирга, калина, карагана, кизильник, лещина, микровишня, роза, рябинник, сирень, снежноягодник, спирея, хеномелес, чубушник
Вечнозеленые деревья и кустарники - акация, араукария, гинкго, кедр, кипарис, лаванда, лавровишня, лиственница, можжевельник, пираканта, сосна, эрика, эфедра

сныть, cверция, дицентра, кальцеолярия, кореопсис, недотрога, торения
Двулетние травянистые растения –

золототысячник, колючник, ворсянка, дудник, хохлатка
Многолетние травянистые растения - анафалис, дороникум, звездчатка, орляк, птерис, фиалка, элимус
Древесные лианы - плющ, актинидия, древогубец, лимонник, партеноциссус
Листопадные деревья - айлант, бук, хмелеграб, вяз, граб, липа.
Листопадные кустарники - бузина, волчеягодник, жимолость, крушина, крыжовник, маакия, рододендрон, смородина
Вечнозеленые деревья и кустарники – багульник, древогубец, ель, кипарисовик, лиственница, магония, можжевельник, рододендрон, падуб, пихта, секвойя, сосна, тисс, туевик, туя

ветреница, дербянка, купена, многоножка, многорядник, осмунда, плаун, подофиллум, роджерсия, селагинелла,

страусник, щитовник.
Древесные лианы – лунносемянник

течение периода вегетации для нормального развития дня длительностью 12-14 часов,

к этой группе относятся теплолюбивые растения южных широт (например, хризантема, миндаль, айва)
растения длинного дня - требуют в течение периода вегетации для нормального развития дня длительностью 15-18 часов, к этой группе относятся холодостойкие растения северных широт (например, капустные растения, лук)
растения нейтральные к длине дня – не реагируют на продолжительность дня в течение периода вегетации (например, томат)

45оС (ниже 1оС замерзает вода, выше 45оС денатурируется белок). Оптимальной

для жизни растений считается температура 15-30оС
Возрастание теплообеспеченности происходит закономерно от полюсов к экватору (в северном полушарии на каждый градус широты приходится 0,51оС), в результате чего на земле существует температурная зональность
Различают 4 основных температурных пояса:
тропический (приэкваториальный);
субтропический;
умеренный;
холодный
На территории РФ доминируют умеренный и холодный пояса
Наблюдается и вертикальная термическая зональность в зависимости от высоты над уровнем моря

отношению к температуре:
теплолюбивость – потребность растения в тепловой энергии за

период вегетации (обычно речь идет о суммарной потребности биологически активных температур, то есть, температур выше 5оС);
устойчивость к экстремальным температурам: высоким – жаростойкость, низким - морозостойкость, холодостойкость, заморозкоустойчивость, зимостойкость
Морозостойкость - способность переносить отрицательные температуры в состоянии покоя
Холодостойкость – способность переносить низкие положительные температуры в состоянии вегетации
Заморозкоустойчивость – способность переносить кратковременные отрицательные температуры в состоянии вегетации
Зимостойкость - способность переносить весь комплекс стрессовых температур в состоянии покоя, начиная с осени и до начала вегетации

дуб пробковый, кипарис, кедр, секвойя, саксаул;
теплолюбивые – каштан, платан восточный,

дуб пушистый, орех грецкий, гледичия, вяз граболистный;
среднетребовательные к теплу – дуб черешчатый, граб обыкновенный, клен остролистный, ясень обыкновенный;
малотребовательные к теплу – тополь бальзамический, ольха серая, береза, рябина, ель сибирская, пихта сибирская, сосна обыкновенная.

35-50оС) – ель европейская, лиственница сибирская, сосна кедровая сибирская, береза

пушистая, дерен белый, осина;
морозостойкие (выдерживают до минус 25-35оС) – ель канадская, дуб черешчатый, жимолость татарская, ива белая, кле остролистный;
умеренно морозостойкие (выдерживают до минус 15-25оС) – хеномелес, бук лесной;
неморозостойкие (выдерживают до минус 10-15оС) – кедр, сосна итальянская, маслина, падуб;
наименее морозостойкие (выдерживают кратковременно, не ниже минус 10оС) – акация, олеандр, пальмы, эвкалипт

воды: атмосферные осадки (дождь, снег, туман, изморозь) и грунтовые воды
На

распределение атмосферных осадков оказывает влияние близость океанов и морей, циркуляция атмосферы и рельеф
Зональность в распределении воды на земной поверхности отсутствует
Максимальное количество осадков в год – несколько тысяч миллиметров (экваториальный и мусонно-тропический климат), минимальное – менее 100 мм в год (пустыни)
Характеристику водообеспеченности определяет соотношение годового количества осадков к суммарному годовому испарению воды, при этом различают три типа областей:
аридные – годовое количество осадков существенно меньше суммарного годового испарения воды, растения испытывают постоянный дефицит влаги
полуаридные – годовое количество осадков примерно равно суммарному годовому испарению воды;
гумидные - годовое количество осадков существенно больше суммарного годового испарения воды, растения достаточно обеспечены влагой (лесостепи, леса)
Наряду с годовым количеством осадкой чрезвычайно важно их распределение в течение вегетационного периода

– растения, обитающие в воде
гигрофиты (влаголюбивые) – растения влажных местообитаний,

отличаются невысоким осмотическим давлением, интенсивной транспирацией, крупными листьями, поверхностной корневой системой;
мезофиты (относительно влаголюбивые) – растения среднеувлажненных местообитаний (большинство растений);
ксерофиты (засухоустойчивые) – растения, способные расти в условиях постоянного или сезонного дефицита влаги, отличаются высоким осмотическим давлением, сильно развитой корневой системой, малыми размерами листьев, толстым эпидермисом листьев, густым опушением, особым строением устьиц, высокой водоудерживающей способностью листьев, особым сезонным ритмом развития (вегетируют во влажное время года);
ультраксерофиты (засухолюбивые) – растения, способные расти в условиях почти полного отсутствия влаги.
В растениеводстве принято делить растения на 3 группы: 1) влаголюбивые; 2) засухоустойчивые; 3) засухолюбивые

календула, люпин, монарда, петуния, подсолнечник, страстоцвет, табак, флокс, циния
Двулетние травянистые

культуры – анхуза, вечерница, паслён, резеда, маттиола, фацелия, фенхель, шток-роза
Многолетние травянистые культуры – алтей, армерия, астильба, безвременник, водосбор, волжанка, горечавка, девясил, золотарник, ирис, камнеломка, кувшинка, лилейник, лилия, лотос, лютик, нарцисс, нивяник, осока, пеон, рогоз, тюльпан, хмель
Древесные лианы – актинидия, аристолохия, виноград, виноградовник, кампсис, клематис, малина, лимонник, партеноциссус, роза
Листопадные деревья – айва, багрянник, берёза, вяз, граб, дуб, ива, катальпа, каштан, клён, липа, магнолия, ольха, орех, платан, рябина, тополь, черёмуха, ясень
Листопадные кустарники – аралия, арония, барбарис, бересклет, бирючина, буддлея, вейгела, гортензия, дёрен, жимолость, калина, лещина, пузыреплодник, роза, рябинник, сирень, спирея, чубушник
Вечнозеленые деревья и кустарники – абутилон, араукария, арктерика, багульник, ель, кипарис, кипарисовик, криптомерия, лавровишня, магония, можжевельник, падуб, рододендрон, тисс, тсуга, туя, эрика

василёк, вербена, гвоздика, герань, каллистефус, космос, мак, полынь, ромашка, тагетес,

хризантема, шалфей, эшшольция, ячмень.
Двулетние травянистые культуры – дидискус, иберис, колокольчик, коровяк, лаватера, лунник, мальва, наперстянка, синяк, сушеница, смолёвка.
Многолетние травянистые культуры – алиссум, астра, астрагал, горец, девясил, дендрантема, зверобой, ковыль, колокольчик, кореопсис, молочай, овсянница, полынь, пупавка, рудбекия, синеголовник, тысячелистник, шалфей, ястребинка.
Древесные лианы – акебия, горец, мюленбекия, токсикодендрон
Листопадные деревья – абрикос, клён, миндаль, павловния, робиния, скумпия, шелковица, бук, клён, хмелеграб.
Листопадные кустарники – боярышник, ирга, карагана, кизильник, луизения, ракитник, робиния, снежноягодник, форсайтия, хеномелес.
Вечнозеленые деревья и кустарники – акация, араукария, вереск, гинкго, ель, кедр, кипарис, кипарисовик, лаванда, можжевельник, пираканта, пихта, самшит, сосна, тисс, туевик, туя.

шаувия
Двулетние травянистые культуры – онопордиум
Многолетние травянистые культуры – бодяк, гелихризум,

иридиодиктиум, лиатрис, мордовник, эдельвейс, эриофиллум, юнона, пузырник
Листопадные деревья – фисташка
Листопадные кустарники – каллигонум

факторами
Растения играют важную роль в циркуляции углекислого газа: в связи

с интенсивным сжиганием топлива количество углекислого газа в атмосфере увеличивается, что приводит к повышению температуры воздуха (парниковый эффект)
Количество кислорода в воздухе вполне достаточно для дыхания растений, однако в почве его содержание резко снижается
В промышленных центрах воздух содержит большое количество сажи, сернистого ангидрида, аммиака др. вредных веществ
Особенно это важно для древесных растений, которые могут накапливать вредные вещества в течение всей жизни. Поэтому у древесных растений различают степень дымо и газостойкости:
Относительно дымо и газостойкие растения: ель колючая, туя западная, лиственница сибирская, клен татарский, сирень венгерская, липа, вяз, тополь.
Негазостойкие растения: пихта, ель сибирская, сосна обыкновенная, береза повислая, ясень обыкновенный
Ветер обеспечивает перемешивание воздуха и воздействует на транспирацию растений. Сильные ветра, действующие в одном направлении (берег моря, горы) способствуют образованию приземистых и стелющихся форм растений
У анемофильных культур ветер переносит пыльцу
У анемохорных культур ветер распространяет зрелые плоды и семена

воды
Почва - поверхностный слой земной коры, изменившийся под воздействием тепла,

воды, воздуха и живых организмов
Почва необходима для закрепления растений и питания
Состав почвы: минералы, органические соединения, вода, воздух, живые организмы
Из почвы растения поглощают: азот, калий, фосфор, кальций, серу, железо, магний, а также микроэлементы – бор, цинк, марганец, медь
Почвенный раствор может иметь кислую (рН<7), щелочную (рН>7) или нейтральную (рН=7) реакции
Избыток ионов водорода приводит к кислой реакции среды, избыток гидроклильной группы ОН приводит к щелочной реакции
Гумус – продукт распада органического вещества животного или растительного происхождения в почве

отношению к почвенному плодородию:
олиготрофы – способны расти на бедных почвах

(сосна обыкновенная, можжевельник обыкновенный, голубика, лещина, вереск);
эутрофы – растут на богатых почвах (пихта сибирская, дуб черешчатый, вяз голый, ольха черная, орех грецкий, ясень обыкновенный и др.);
мезотрофы – растут на среднего плодородия (ель обыкновенная, лиственница сибирская, клен остролистный и др.).
Классификация растений по отношению к кислотности почвы:
кальцефиты – предпочитают известковые почвы (сосна крымская, вяз голый, кизил, ясень обыкновенный);
кальцефобы – не способны расти на известковых почвах (рододендрон, багульник, вереск)

следующими показателями:
высотой над уровнем моря
крутизной склона
экспозицией склона
Рельеф оказывает сильное влияние

на климатические (температуру, влажность, освещенность и циркуляцию воздуха) и эдафические факторы
По мере поднятия над уровнем моря происходит снижение температуры (на каждые 100 м подъема температура падает на 0,5-0,7оС), возрастает количество осадков, изменяется освещенность и спектральных состав света
Крутизна склона оказывает влияние на развитие корневой системы и кроны
Экспозиция склона влияет на освещенность, тепловой и водный режимы
Микроповышения почвы – иссушение, сдувание снега
Микропонижения - вымокание, повреждения заморозками

живыми организмами в биоценозах
Различают 2 группы биотических факторов:
фитогенные – взаимовлияние

растений
зоогенные – взаимовлияние растений и животных
Формы проявления фитогенных факторов:
конкуренция в биоценозах за свет, воду, питание, пространство
симбиоз с грибами (ель, сосна, пихта, лиственница, дуб, бук, граб)
аллелопатия – воздействие растений друг на друга, а также на микроорганизмы путем выделения биологически активных веществ
Проявления аллелопатии:
высшие растения влияют на высшие путем выделения тормозящих веществ – колинов
высшие растения влияют на микроорганизмы путем выделения фитонцидов
микроорганизмы влияют на высшие растения путем выделения веществ завядания – маразминов
микроорагнизмы влияют на микроорганизмы путем выделения антибиотиков
Аллелопатические воздействия бывают 3 типов:
стимулирующие
угнетающие
индифферентные
Проявление зоогенных факторов:
животные переносят пыльцу, плоды и семена
животные оказывают сильное влияние на растения (травоядные животные)
животные изменяют среду обитания растений

человека
Формы проявления:
преобразование растительного покрова (развитие земледелия, интродукция);
изменение среды обитания для

растений (осушение болот, ороршение пустынь);
защита растений от неблагоприятных факторов внешней среды (защита от вредителей, болезней, сорняков);
сохранение растительности и видового состава флор (Красная книга, проблема сохранения биоразнообразия)
Под влиянием хозяйственной деятельности общая площадь лесов сократилась более чем в 2 раза
Сохранение биоразнообразия: ботанические сады, заповедники, заказники, национальные парки
Красная книга – 533 вида растений