Фитоценозы ОСНОВЫ ГЕОБОТАНИКИ

Растительный мир очень разнообразен. По подсчетам специалистов, на нашей планете обитает около 300 тыс. видов растений. В одной только Евразии их произрастает не менее 75 тыс. видов. свыше 200 видов представлены отечественными растениями (дикорастущими или культивируемыми). Однако нигде в мире все это огромное видовое разнообразие не встречается в одном месте, на одной территории. В то же время нет на земле участка, заселенного каким-либо одним видом растения. Каждый участок земли бывает заселен несколькими видами растений.

Виды растений всегда и везде растут группами, которые называются растительными сообществами, или фитоценозами. Растительные сообщества представлены в различных климатических и почвенных зонах большим разнообра- зием. Между собой они различа- ется по ряду признаков и прежде всего по ботаническому составу растений.

Бархат амурский в фитоценозе Фитоценоз представляет собой не случайный набор растений, а определенное их сочетание исторически сложившееся растительное сообщество, в состав которого входят как высшие, так и низшие растения, приспособившиеся к совместному произрастанию в конкретных экологических условиях. Примером крупных фитоценозов могут служить всем хорошо известные понятия лес, болото, луг, степь и т. д.

Одним из крупнейших специалистов в области геоботаники акад. В. Н, Сукачевым дано более полное определение понятия фитоценоза: «Фитоценоз - это совокупность растений, произрастающих совместно на данной территории в определённых условиях, характеризующаяся определённым видовым составом, структурой сложения, и взаимоотношениями как друг с другом, так и с условиями окружающей среды».

Знакомство с различными типами растительных сообществ позволяет выявить приуроченность растений к тому или иному растительному сообществу, изучить экологические факторы, оказывающие влияние на развитие видов в отдельности и на все сообщество в целом. Особое внимание уделяется лекарственным растениям, входящим в состав различных фитоценозов. Более глубокое изучение растительных сообществ позволяет получить сведения о флористическом составе, запасах дикорастущих лекарственных растений региона, выявить наиболее продуктивные фитоценозы и дать рекомендации по их рациональному использованию.

Каждая область суши имеет свою, характерную для неё флору, т.е. набор семейств, родов, видов, который отличается от флоры других регионов. Растительность любой местности может быть разделена на отдельные фитоценозы, каждый из них имеет определенное строение. Эти различия объясняются разнообразием геологических, почвенных и климатических условий. В состав сообщества входят виды, различные по своим экологическим и биологическим свойствам. Это не случайный набор растений, а исторически сложившиеся сообщества.

Для каждого фитоценоза свойственно наличие характерных признаков. Основными из которых являются: 1) видовой состав; 2) внешний вид или физиономичность фитоценоза 3) ярусность; 4) мозаичность; 5) сезонная изменчивость и аспект: 6) количественные и качественные соотношения между видами; 7) обилие и проективное покрытие вида; 8) жизненность.

1. Видовой состав фитоценоза Видовой состав – один из основных показателей фитоценоза. В состав растительного сообщества входят как высшие, так и низшие растения. Особенно богат флористический состав сосудистых растений. Например, в светлых лесах обычно совместно произрастает до 30 видов, на лугах 30-50, а в тропиках до 100 видов только деревьев. Различия в экологических и биологических свойствах видов настолько значительны, что виды, входящие в состав одного и того же сообщества и представленные различными жизненными формами (деревья, кустарники, травы), относятся к различным типам по способам размножения (вегетативное, бесполое, семенное), по продолжительности жизни (однолетние, двулетние, многолетние) и т.д.

2. Внешний вид или физиономичность фитоценоза обусловливается видовым составом, количественным соотношением данных видов и характером распределения особей этих видов в сообществе. Преобладающий вид растений фитоценоза называется доминирующим. Этот вид создает основной фон фитоценоза. Доминирующий вид фитоценоза называют иногда фоновым. Другие виды в фитоценозе встречаются реже и в меньшем количестве, чем доминирующий, называются они – субдоминирующими. Например, в еловом лесу доминирующим (фоновым) растением является ель, в березовом – береза.

3. Ярусность У каждого вида растений в процессе исторического развития и в результате борьбы за существование образовались свои биологические и экологические особенности. Поэтому у различных видов растений отношение к условиям окружающей среды неодинаковое. Различное отношение к среде проявляется у растений в различии внешних (морфологических) признаков и физиологических особенностей. В результате различного отношения к окружающей среде – каждый вид занимает в сообществе определенное место.

Виды, входящие в состав растительного сообщества, различаются по высоте наземных органов (деревья, кустарники, кустарнички, травы, мхи) и по глубине проникновения корней. В частности, этим явлением обусловливается ярусное расположение (ярусность) растений отдельных видов в каждом сообществе. Ярусность фитоценоза это размещение органов растений над поверхностью почвы и на разных глубинах в почве. Различают наземную и подземную ярусность. Ярусность хорошо выражена в лесах, где совместно произрастают растения, относящиеся к различным жизненным формам.

В лесном фитоценозе различается 3-5 (и больше) ярусов по высоте растений. В луговых и степных сообществах ярусность выражена слабо или не выражена, где все растения относятся к одной жизненной форме (травы). Как в надземной ярусности, так и в подземной за первый ярус принимается верхняя часть, за последний – нижняя. Наличие надземной ярусности в фитоценозах обеспечивает нормальные жизненные процессы отдельных видов растений, лучшее поглощение солнечной энергии, что, в свою очередь, способствует более активному процессу фотосинтеза.

А наличие подземной ярусности корневых систем отдельных видов растений в фитоценозе обеспечивает более полное поглощение питательных веществ растениями из различных слоев почвы, что также способствует более активной жизнеспособности видов растений. Надземная и подземная ярусность различных видов растений существует как в древесных, так и в травянистых фитоценозах. Схема трехъярусного фитоценоза и леса.

4. Мозаичность Наряду с вертикальным расчленением сообщества существует расчленённость их в горизонтальном направлении на пятна, отличающиеся по количественному соотношению различных видов, по сомкнутости и другим свойствам. Такая неоднородность сообщества получила название мозаичности.

5. Сезонная изменчивость и аспект. Растительные сообщества подвержены непрерывным изменениям. Прежде всего, изменяется состояние фитоценозов по сезонам года - сезонная изменчивость. Подбор видов с различным режимом сезонной вегетации определяет возможность совместного существования большого числа видов и более полного использования ими среды. Особенности сезонной изменчивости отдельных видов проявляются в различиях наступления фенологических фаз в течение вегетационного периода Благодаря этому в сообществах видов с различным режимом вегетации происходят изменения их внешнего вида - смена аспекта.

Аспект - это внешний вид фитоценоза, его облик. Определяется он как вегетативными, так и генеративными органами растений, видовым составом, изменением фенологических фаз. Особенно резко аспект меняется в течение лета. Например, ранней весной пойменный луг имеет зелёный аспект за счёт зелёной окраски трав, затем становится жёлтовато-зеленым от цветения ранних лютиков, зацветает клевер - луг красноватый, при наступлении цветения злаков - приобретает сизый оттенок.

На лугах в течение вегетационного периода можно проследить 8-10 аспектов. Лишь у немногих растительных сообществ общий вид их остается почти неизменным в течение всего вегетационного периода, например у соснового бора. Таким образом, внешний вид фитоценоза меняется в связи с прохождением растениями определённых фаз развития, называемых фенологическими фазами.

Фенологические фазы растений 1. Вегетация (вег.); 2. Бутонизация (бут.); 3.Цветение (цвет.); 4. Плодоношение (пл.); 5. Осеннее отмирание (осен. отм.); 6. Период покоя (пер.покоя). При описании растений фитоценоза всегда учитывается их фенологическое состояние.

Фенология растений. При смене времен года происходят сезонные изменения экологических условий (температура, свет, вода, ветер и др.), которые влияют на жизненные явления и изменения внешних признаков растений. Изменения признаков и свойств растений в процессе их жизни носят название фенологических фаз роста, или сокращенно фенофаз. У каждого вида растений сезонные изменения чередуются в строгом порядке. И отдельные фенологические фазы носят определенное название.

У древесных растений обычно отмечается шесть фенологических фаз: 1 вегетация (начало сокодвижения, набухание почек и др.); 2 бутонизация (набухание цветочных почек); 3цветение (раскрытие первого цветка, полное цветение); 4плодоношение (начало завязывания плодов); 5 окончание вегетации (изменение окраски листьев, осыпание листьев); 6 начало периода покоя.

Для однолетних злаков установлено девять основных фенофаз: 1всходы; 2 появление третьего листа; 3 кущение; 4 выход в трубку; 5 колошение; 6 цветение; 7 молочная спелость зерна; 8 фаза восковой спелости зерна; 9 фаза полной спелости зерна.

Для многолетних травянистых растений семейства Бобовые обычно отмечается пять фаз. Например, для клевера лугового: 1 всходы (отрастание); 2 образование соцветий; 3 цветение; 4 побурение головок; 5 созревание семян.

Продолжительность каждой фенологической фазы определяется в днях; обычно ежегодно она несколько изменяется. Это прежде всего зависит от погодных условий лета. При пониженных температурах каждая фенофаза удлиняется; при повышенных уменьшается. На продолжительность отдельных фенофаз оказывают влияние также и другие факторы окружающей среды густота растений, плодородие почвы, осадки и др.

Смена фитоценозов. Кроме сезонных изменений в течение года, фитоценозы могут сменяться под влиянием различных причин. Например, фитоценоз лес сосновый может быть заменен другим фитоценозом под влиянием человека (вырубка соснового леса), при повреждении вредными насекомыми и болезнями, вызванными грибами-паразитами и др. Описание фитоценозов проводят по заранее разработанному плану, в котором учитывают основные, описанные выше, признаки фитоценоза (форма 1).

Описание фитоценоза Местонахождение Дата п\п ВидДоми- нант Феноло- гическая фаза ЯрусЖиз- ненность Обилие по Друде

Растительность сообщества, или фитоценозы, формировалась на отдельных участках земли в различных географических точках под влиянием разнообразных экологических факторов. Таким образом, в природе создалось большое разнообразие фитоценозов, которые по одним признакам сходны, по другим значительно различаются. Например, фитоценозы березовые леса с первого взгляда сходны по доминирующему виду (береза), но отличаются по содержанию, количеству других компонентов фитоценоза (сосна, ель, ольха и др.).

Основной, наиболее мелкой систематической единицей в геоботанике считается ассоциация. Она объединяет фитоценозы, сходные между собой по комплексу признаков: физиономичности (внешнему виду), видовому составу, ярусности надземных и подъемных частей, условиям среды местообитания фитоценозов (климату, почве, рельефу). Название «ассоциация» получает по названию доминирующего, господствующего и согосподствующего (содоминирующего) видов. Доминирующий вид ставят на первое место, содоминирующий на второе. Например, сосновый лес с большим количеством брусники будет называться бор-брусничник; луг, на котором господствует полевица и согосподствует щучка, полевичник щучковый.

Ассоциации объединяют в более крупные единицы группы ассоциаций, формации, группы формаций, классы формаций и типы растительности. Различают четыре типа растительности: древесная, травянистая, пустынная и блуждающая. Само слово «растительность» обозначает совокупность растительных сообществ, покрывающих определенный участок поверхности земли. В любом растительном сообществе фитоценозе живут приспособившиеся к данному фитоценозу представители животного мира. Сообщество животных, живущих на определенной территории, называется зооценоз.

Сообщество растений и животных, живущих на одной территории, называется биоценоз. Биоценозы, так же, как и фитоценозы, представлены в природе большим разнообразием. Разнообразие биоценозов обусловливается многими экологическими факторами и в том числе почвой, на которой они существуют. Биоценоз, образовавшийся на определенном участке земной поверхности, называется биогеоценоз. Следовательно, каждый биоценоз, то есть сообщество растительных и животных организмов, живет на определенном земельном участке, который в геоботанике часто называют экотип.

6) количественные и качественные соотношения между видами В зависимости от количества и значимости в определении свойств сообщества, все виды можно разделить на 4 группы: доминанты, субдоминанты, второстепенные и третьестепенные виды растений.

Доминанты - это растения, которые преобладают над другими видами и образуют большое количество биомассы. Например, в ельнике с выраженным ярусом из черники и гипновых мхов можно выделить 3 доминанта: ель в первом ярусе, чернику в третьем кустарничковом ярусе, гипновый мох - в четвертом моховом ярусе. В каждом растительном сообществе создаётся особая среда, свой микроклимат, особые почвенные условия. Доминанты, обладающие большой средообразующей способностью, называются эдификаторами, строителями сообщества.

Субдоминанты - это виды, встречающиеся в меньшем количестве, чем доминанты, но играющие в фитоценозе заметную роль. Второстепенные и третьестепенные виды встречаются в растительных сообществах в меньшем количестве или очень редко. Определение доминирующих и субдоминирующих видов в сообществе имеет значение при составлении названия фитоценоза. Например, сосновый лес с субдоминантом брусникой называется сосняк-брусничник.

7) обилие Обилие число особей каждого вида, находящееся на определенной площади сообщества, зависит от свойств данного вида, экологических условий в сообществе, отношения с другими видами и других причин. Чем благоприятнее экологические условия для произрастания растений, тем большим количеством особей представлены они в сообществе. Для определения обилия обычно пользуются шкалой Друде, где даются словесные обозначения обилия. Обилие вида можно определять подсчетом всех особей каждого вида на данной площади, но обычно обилие определяют глазомерно (визуально) по пятибалльной шкале или с помощью буквенных обозначений (по Друде):

ШКАЛА для учета обилия видов в сообществе по ДРУДЕ п\пУсловное обозначение по О. Друде Сокращенное обозначение Характеристика обилияОбозначение по-русски 1Sосiа1еs Sос.Растения смыкаются надземными частями, образуя общий фон. Фон (Ф) 2СорiosaeСоp. Cop.3 Cop.2 Cop.1 Растения встречаются в большом количестве, но их надземные части не смыкаются. Балл подразделяется: Очень обильно, но фона не дает; Обильно, особей данного вида много; обильно Обильно (Об.) Об.-3 Об.-2 Об.-1 3SparsaeSp.Растения встречаются изредка, рассеянно, в небольшом количестве Изредка (Изр.) 4SolitariaeSol.Растения встречаются редко, единичноРедко (Р) 5UnicumUn.Вид представлен единственным экземпляром на пробной площадке Единично (Ед.)

8) жизненность Жизненность особей - это свойство, проявляющееся в мощности особей и различных перспективах развития. В фитоценозе развитие отдельных видов обычно неодинаковое. Растения одного вида проходят за лето полный цикл развития, то есть образуют плоды и семена, другие заканчивают свое развитие образованием цветков, а третьи не цветут и размножаются только вегетативным способом (корневищами, луковицами и др.). Под жизненностью подразумевается способность того или иного вида развиваться полностью или частично в определенных экологических условиях. При описании фитоценозов жизненность отдельных видов для сокращения обозначают цифрами: виды, которые проходят полный цикл развития 3; виды, которые нормально вегетируют, но не образуют плодов и семян 2; виды, растущие слабо 1.

Различают следующие градации жизненности: 3. Полная развитие растений хорошее, они плодоносят или успешно развиваются вегетативно, имеют хорошо развитый ствол, стебель, ветви, листовую поверхность, обычные размеры листьев, яркую их окраску, повышенный тургор. 2. Средняя - наблюдается в менее мощном развитии стебля, не столь развитой листовой поверхности, равномерном облиственении, в способности к вегетативному или генеративному размножению в обычные сроки, но не сильно выраженному. 1. Пониженная - отмечается у растений, не достигших полного обычного для данного вида развития, рост которых ограничен, стебель или ствол искривлены, размеры листьев уменьшены, а их пожелтение и сбрасывание происходит до срока, тургор понижен. У таких растений ослаблена способность к вегетативному и генеративному размножению.

Геоботаническое описание фитоценоза В процессе описания фитоценоза изучаются: флористический (видовой) состав, общая численность и масса растений, количественные соотношения между видами и группами видов, состояние особей каждого вида (жизненность), пространственное - вертикальное и горизонтальное распределение растений и структурные части фитоценоза. Обычно описывают не весь фитоценоз, а лишь часть его ограниченную пробную площадку, которая может иметь форму квадрата или прямоугольника и закладывается в пределах фитоценоза таким образом, чтобы охватить наиболее типичный его участок. Величина пробной площадки различна в различных сообществах: на лугу - 1 м2, в лесу - до 100 и даже до 400 м2. Границы площадки обмеряются рулеткой, в углах вставляются колышки и вся площадка по колышкам ограничивается шнуром.

ОПИСАНИЕ ПЛОЩАДКИ Все описания нумеруются, проставляется дата, фамилия автора, который делал описание. Далее определяется, к какой ассоциации относится описываемый фитоценоз, указывается его месторасположение, затем описывается рельеф, отмечаются особенности микрорельефа. Необходимо также указать характер почвы и условия увлажнения: атмосферное, грунтовыми водами, проточное, застойное.

В фитоценозах растения располагаются по ярусам. Это хорошо заметно на примере леса. Принято различать ярусы: 1. Древесный - более 10 м высотой; 2. Подлесок м; 3.Кустарниковый м; 4. Травяно-кустарничковый см; 5. Мохово-лишайниковый см;

Растения описываются по ярусам в порядке их господства. Растения, названия которых неизвестны, записывают под условными номерами и берут их в гербарий. При описании древостоя отмечают состав, степень сомкнутости крон и подрост. После указания общих черт фитоценоза составляется флористический список видов по семействам. Все данные заносятся в бланк описания фитоценоза. Для каждого вида, входящего в описываемый фитоценоз, необходимо указать проективное покрытие, фенологическую фазу, обилие - отмечается по шкале Друде, оценивается жизненность вида. Затем при описании цветковых растений даётся описание мохового и лишайникового покровов, где обязательно указывается состав и проективное, покрытие каждого вида.

НАЗВАНИЕ АССОЦИАЦИЙ Можно давать название ассоциации по-русски или по-латински. В русском названии отмечаются доминанты верхнего (древесного) и нижнего (травяно-кустарничкового) ярусов, а также мохово - лишайникового яруса д. лесных фитоценозов, или доминанты одного яруса для луговых сообществ. Например, сосняк бруснично - сфагновый, или злаково - разнотравная ассоциация. Мохово-лишайниковый ярус.

Бланк описания фитоценоза Название ассоциации: Площадь описания: Месторасположение: Рельеф: Почва: Первый ярус. Древостой: состав, плотность, подрост: Второй ярус. Подлесок: Третий ярус. Кустарники: Травяно-кустарничковый ярус: Флористический состав видов:

Название растенияФенофазаОбилиеЖизненность 1234 Название ассоциации: Название растения Месторасполо- жение: Рельеф:Фенофаза Флористический состав видов: