Экология

Основы экологии: Окружающая среда – совокупность материальных тел, явлений и энергии, окружающих живой организм Фактор – элемент окружающей среды Экологический фактор – элемент среды, оказывающий влияние на организм Действенная среда – совокупность экологических факторов Условия существования – совокупность жизненно необходимых факторов (свет, вода, тепло, воздух, почва)

Классификация экологических факторов (по происхождению и характеру действия) Абиотические – факторы неживой среды: а) климатические (свет, температурный режим, водный и воздушный режимы) б) эдафические (механический состав и физические свойства почв, и др.) в) орографические (условия рельефа)

Классификация экологических факторов (по происхождению и характеру действия) Биотические – факторы живой среды: а) фитогенные (механические контакты, симбиоз, паразитизм) б) зоогенные (поедание, вытаптывание, опыление, распространение зачатков) в) микробогенные Антропогенные – сознательное (или нет) изменение растений и среды человеком

Схема действия экологического фактора на организм Интенсивность реакции Интенсивность фактора minmax opt зона пессимума

Основные эдафические факторы Гранулометрический состав Структура почвы (связана с богатством, водным,тепловым и воздушным и режимами) Мощность (почвенные горизонты и степень залегания материнских пород) Возраст почвы, под действием орг-ов изменяется Органическое вещество - разложившиеся, полу разложившиеся, неразложившиеся органические остатки Химизм почвенного раствора (почвенная кислотность, солевой режим) Водный режим Воздушный режим Почвенная биота

Гранулометрический состав и типы почвы определяется соотношением частиц разных размеров Проницаемость почвы для корней Объём пор (воздухо- и влагопроницаемость) Поглотительная способность (задерживает питательные вещества в зоне корней) Песчаные (тёплые, сухие, бедные) Супесчаные Суглинистые легкие средние тяжёлые Глинистые (холодные, влажные) легкие средние тяжёлые

Структура почвы (совокупность агрегатов различной величины, формы, прочности) По размеру Пылеватая (не более 0,5 мм) Мелкокомковатая (до 1 см) Комковатая (1-3 см) Глыбистая (более 10 см) По форме Кубовидная Призмовидная Плитовидная Очень просто определяется в полевых условиях!

Гумус – темноокрашенная органическая часть почвы, содержащая гуминовые к-ты, фульвокислоты и ЭМП Основной резерв и поставщик ЭМП Улучшает структуру почвы и способствует ее прогреванию Содержание гумуса в подзолистых почвах лесной зоны 1- 3%, в чернозёмах 7-12% Оптимальное содержание гумуса для культурных растений 3-10%. При содержании более 20% - отрицательное влияние на урожайность (торфяные почвы)

Экологические группы к общему богатству почв Эутрофные – распространенные на плодородных почвах Олиготрофные – довольствующиеся небольшим содержанием питательных в-в Мезотрофные – среднее плодородие почвы Дистрофные – лишенные питательных веществ Нитрофиллы – растения требовательные к повышенному содержанию азота Кальцефилы – живущие на карбонатных почвах Кальцефобы – избегающие кальция и по сути ацидофилы

Растения – индикаторы плодородия почвы Определяемый показатель Растения - индикаторы 1. почвенное плодородие: высокое содержание питательных веществ Мощное развитие вегетативных частей растений: Хмель, крапива, таволга, иван-чай, белена черная, медуница неясная, паслен сладко-горький, малина, лунник оживающий, сныть обыкновенная -среднее содержание питательных веществ Лапчатка белая, папоротник-орляк, щитовник, купальница европейская, земляника, ветреница лютичная, бересклет бородавчатый, калужница болотная, клевер средний, подмаренник настоящий, сфагнум береговой -низкое содержание питательных веществ Клевер пашенный, черника, брусника, клюква, вереск, щавель малый, некоторые виды лишайников - мягкие глинистые почвы и суглинки Перелеска благородная, звездчатка большая, копытень европейский, мятлик двулистный 2. Глубина залегания грунтовых вод Ива белая - пресные грунтовые воды залегают на глубине 2- 3 м, шиповник- 1-2 м, камыш лесной- 0-3 м,тростник-0- 1,5 м(до 3-5 м), лох-1-3 м (до 5 м), рогоз- 0-1 м, ольха черная, серая, таволга вязолистная, щавель- до 3 м. Если смородина разрослась на сухом месте, значит грунтовые воды находятся близко к поверхности.

Азот – важный фактор плодородия Азот – входит в состав важнейших веществ живой клетки – белков и нуклеиновых кислот Свободный азот воздуха недоступен, они потребляют его из почвы в виде нитратов и солей аммония Источниками азота яв-ся органические остатки животных и растений, разлагаемые микроорганизмами, Связывание свободного азота азотофиксаторами(бактерии и сине-зеленые водоросли), поступление из атмосферы с осадками солей азотной кислоты и аммиака (электр.р.), искусственное внесение удобрений

Недостаток азота Возникает «голодный склероз» - мелкие листья, мелкоклеточность тканей, утолщение кл. оболочки У арктических и болотных видов желтеют листья Снижает образование хлорофилла, Недоразвитость побегов, цветов и появление карликовости Снижает все ростовые процессы, замедляется развитие растения

Кислотность почвы р ННазваниеХарактеристика 4-4,5Сильнокислые Особо бедные почвы (пески и супеси), олиготрофный торф 4,6-5,5Кислые Бедные почвы суходольных лугов и сосновых боров, торф переходных болот 5,6-6,5Слабокислые Небогатые подзолистые и торфяные почвы суходольных лугов, еловых и смешанных лесов, бедных низинных лугов и болот 6,6-7,2Нейтральные Довольно богатые почвы (луговые, суглинки) пойменных лугов, низинных лугов и дубрав 7,2-7,5Щелочные Богатые почвы (черноземы, каштановые) степей и пустынь

Тип почвы Улучшение характеристик почвы Подбор соответствующих растений

Прямое воздействие кислотности Подкисляет клеточный сок Изменяет проницаемость цитоплазмы Уменьшает количество хлорофилла Ухудшает углеводный обмен Снижает содержание и образование белка Снижает азотный и фосфорный обмен Задерживает образование репродуктивных органов, т.к. ингибирует процессы фотосинтеза в целом Повышает растворимость Al и Fe, и приводит у образованию труднорастворимых фосфатов

-повышенное содержание азота в почве крапива, малина, чистотел, пырей ползучий, мятлик однолетний, лебеда, будра плющевидная, пустырник пятилопастной, чистотел болотный, лопух болотный -повышенное содержание алюминия плаун булавовидный -повышенное содержание цинка фиалка трехцветная, хвощ полевой, полевые анютины глазки -почвы, богатые карбонатами природные заросли облепихи -повышенное содержание железа листья полыни горькой становятся ярко-желтыми -повышенное содержание свинца седмичник европейский -повышенное содержание кобальта шишки лиственницы - в летний сезон появляются 2-3 раза -пониженное содержание магния пожелтение кончиков хвоинок сосны -присутствие урана плоды голубики неправильной формы -повышенное содержание кальция венерин башмачок, ятрышники, льнянка меловая, мордовники, наперстянка крупноцветковая, порезник горный, солнцецвет, степная астра

Экологические группы по кислотности почвы Ацидофилы – растения кислых почв Базифилы – растения щелочных почв Нейтрофилы – растения почв с нейтральной реакцией

Индикаторы кислых почв 1. рН почвы: -кислая реакция (рН 3,5- 6,5) фиалка трехцветная, вереск, багульник, различные виды рода хвощ, черника, брусника, голубика, многие мхи, различные виды папоротника, костяника, клевер полевой, вероника лекарственная, череда трехраздельная, ястребинка зонтичная, кошачья лапка двудомная, пушица 2. нейтральная реакция (рН=6,5-7,5) виды рода клевер, люцерна, тимофеевка, тысячелистник обыкновенный, трясунка средняя, лисохвост луговой, овсяница луговая, чина луговая, мятлик луговой, василек луговой, ежа сборная, ольха черная 3. щелочная реакция (рН>7,5, реже до 9,5) анемоны (ветреницы), мать-и-мачеха, вьюнок розовый, лебеда бородавчатая, горчица полевая, очиток едкий, песчанка высокая, лядвенец рогатый (рН 3,5- 4,5)

Индикаторы кислых почв (рН 3,5-4,5) Nardus stricta - Белаус торчащий фото В.Г. Онипченко

Индикаторы кислых почв (рН 3,5-4,5) Deschampsia flexuosa – Щучка извилистая

Индикаторы кислых почв (рН 3,5-4,5) Rumex acetosella Polytrichum commune

Декоративные растения, требующие кислых почв Верески

Декоративные растения, требующие кислых почв Рододендроны

Декоративные растения, требующие кислых почв Рододендрон кавказский в природе фото В.Г. Онипченко

Декоративные растения, требующие кислых почв

Рододендроны (ГБС, Японский сад) Папоротники

Декоративные растения, требующие кислых почв Гортензии

Высокое содержание элемента Растения-индикаторы, произрастающие на данной почве Бор полынь, солянки – гигантизм; солерос – карликовость Кобальт Бурачок двусемянной – гигантизм, кизильник – гигантизм, высота в 3-5 раз, а лист в 2-4 раза превышают норму; лиственница – шишки образуются 2-3 раза в сезон Торий Осина – гигантизм; листья до 30 см; диаметр ствола до 79 см.; ольха, береза – гигантизм Йод Калифорнийский мак – гигантизм цветков Железо Деревья - уменьшение высоты и сомкнутость Литий Полынь холодная – замедление роста, искривление стебля Медь Калифорнийский мак – уменьшается в 2 раза Свинец Смолевка – карликовость Уран, торий Травянистые растения характеризуются карликовостью Бериллий Сосна (молодое растение) – образование уродливых, металловидных структур вместо обычных ветвей Радиоактивные элементы Возникновение ведменных метел у деревьев и кустарников

Индикаторы среднекислых и слабокислых почв (рН 4,5-6,5) Agrostis canina

Индикаторы среднекислых и слабокислых почв (рН 4,5-6,5) Deschampsia caespitosa

Индикаторы среднекислых и слабокислых почв (рН 4,5-6,5) Menta arvensis

Индикаторы среднекислых и слабокислых почв (рН 4,5-6,5) Ranunculus acris Picea abies

Campanula latifolia

Hosta (Funkia)

Индикаторная группа Глубина залегания грунтовых вод (в см) Костер безостый, клевер луговой, подорожник большой, пырей ползучий Более 150 Полевица белая, овсяница луговая, горошек мышиный, чина луговая 100 – 150 Таволга вязолистная, канареечник 50 – 100 Осока лисья, осока острая 10 – 50 Осока дернистая, осока пузырчатая 0 – 10

Индикаторы нейтральных и около нейтральных почв

Alopecurus pratensis

Festuca pratensis Индикаторы нейтральных и около нейтральных почв

Aegopodium podagraria Индикаторы нейтральных и около нейтральных почв

Tussilago farfara

Индикаторы нейтральных и около нейтральных почв Dactylis glomerata

Achillea millefolium

Lychnis и др. гвоздичные

Декоративные растения, требующие карбонатных почв Горечавки

Декоративные растения, требующие карбонатных почв Прострелы Тимьяны Альпийские маки

Большинство декоративных многолетников предпочитает почвы: Суглинки и супеси С мелкокомковатой и комковатой структурой Слабокислые или нейтральные (рН 6,5 – 7,0) Остальные почвы требуют мероприятий по их улучшению

Примерные нормы внесения извести для почв различной кислотности Кислотность ПочвыНорма извести, кг/кв.м 4 – 4,5 известкование необходимо 1. Пески и супеси 2. Легкие и средние суглинки 3. Тяжелые суглинки, глинистые и перегнойные 0,3 – 0,4 0,5 – 0,6 0,7 – 1,0 4,6 – 5,5 известкование рекомендуется 1. Пески и супеси 2. Легкие и средние суглинки 3. Тяжелые суглинки, глинистые и перегнойные 0,2 – 0,3 0,3 – 0,4 0,5 – 0,6

Улучшение качества почвы Пески и супеси: добавление дерновой земли, навоза, торфа или компоста, высадка бобовых Тяжелые суглинки и глины: внесение песка, листовой земли, конского навоза, золы, известкование Обнаженный грунт и слабогумусированные почвы: внесение слаборазложившегося низинного торфа, тщательное перемешивание Торфяные почвы: внесение минерального грунта (пескование, землевание, глинование)

Экологические группы засоленных почв Наиболее вредны легкорастворимые соли NaCl, MgCl2, CaCl2 Менее токсичны трудно растворимые соли CaSO4, MgSO4, CaCO3. Среди разных типов засоленных почв основные – солончаки (мокрые) и солонцы (нижние горизонты уплотнены при высыхании растрескиваются), водный и солевой режим различный Эугалофиты – обитатели сильно засоленных почв (солянки) – солерос европейский, сарсазан шишковатый, солянка тамарисковидная, сведа лежачая, лебеда сибирская, они поглощают и накапливают много солей до 45-50% в цитоплазме, характерно утолщение листовой пластинки, снижается число устьиц, лист более суккулетный и мелкий Криногалофиты – соленовыделители, выделяют избыток через железки на листьях, сухой соленный порошок сдувается ветром, тамарикса, кермек, франкения Гликогалофиты – растения ксерофильного облика, корневая система малопроницаема для солей, толстые клеточные стенки, экономный водный режим, либо биохимические процессы, обеспечивающие задержку солей (полыни, колючники) Псевдогалофиты – избегающие засоленные почвы за счет развитой глубокой корневой системы, т.к. корни доходят до малозасоленных горизонтов почв (некоторые виды тросников, кендырь сибирский)