Геоботаника как наука

Геоботаника как наука

Ассектаторы - оказывают малое влияние на среду внутри сообщества. Это виды-спутники, большинство из них - второстепенные по представленности в ценозе. Как правило, у каждого вида, обладающего сильными средообразующими функциями, т.е. у мощных эдификаторов, формируются собственные свиты видов-спутников. Таковы многие виды в каменноберезняках, в кедрово-широколиственных лесах, в кедровостланиковых зарослях.

ПРИМЕРЫ. Виды-спутники кедра корейского: орех маньчжурский, бархат амурский, диморфант, ясень носолистный, ильм лопастной, клены зеленокорый, ложнозибольдова, маньчжурский, моно, бересклеты малоцветковый, Максимовча, большекрылый, граб сердцелистный, многие кустарники: лещина, чубушник, представители сем. Аралиевых, из трав: разнообразные папоротники и крупнотравье, тригонотис укореняющийся, кислица обыкновенная, аризема мощная и амурская, лесной мак весенний, разные виды хохлаток и ветрениц и многие другие виды.

Специфична свита березы каменной, или шерстистой: ольховник камчатский, рябина бузинолистная, спирея Стевена, акониты живокостнолистный и аянский, чемерица остродольная, папоротники (щитовник австро-уссурийский, телиптерис буковый), купальница перепончатостолбиковая, княжик охотский, дерен шведский, дудник низбегающий, волжанка двудомная и др. В северных лесах собственная свита имеется и у кедрового стланика: шикша, брусника, филлодоце голубая, лаузелеурия, рододендрон золотистый, зеленые мхи, дерен шведский. Кедровый стланик даже при одиночном произрастании окружен многими своими ассектаторами.

Следует различать детерминанты - это виды, доля которых во флористическом составе фитоценоза невысока, но они и в малом количестве проявляют присущие им эдификаторные функции

Понятие о популяции и ценопопуляции растений. Возрастная периодизация многолетних растений. Возрастные особенности монокарпиков. Основные типы ценопопуляций по спектру возрастных состояний (по Работнову)

Любой вид растений в природе обычно представлен не одним единственным растением, а большим числом особей, которые отличаются друг от друга по ряду показателей и составляют популяции. Популяция - это совокупность особей одного вида, обмен генами между которыми более вероятен, чем между ними и организмами другой совокупности, также представляющей популяцию. В пределах такой популяции осуществляется та или иная степень панмиксии, или свободного обмена генами.

Однако такое определение популяции (ее называют менделевской популяцией) неудобно для геоботаников и экологов, так как установление генетической общности совокупности растений - дело слишком сложное и трудоемкое. Поэтому фитоценологи пользуются таким понятием, как ценопопуляция. Ценопопуляция, или локальная (фитоценотическая) популяция - это группа особей одного вида на определенной экологически однородной территории, то есть в пределах одного растительного сообщества.

Соотношение размеров менделевских популяций и ценопопуляций может быть различным. Если экотоп занимает обширное пространство (например, равнина, занятая еловыми лесами или ковыльными степями), то размер ценопопуляций может быть больше размера менделевской популяции. И наоборот, если экотоп по размеру невелик, то ценопопуляция может быть меньше менделевской популяции. При этом одна менделевская популяция у вида с широкой экологической амплитудой может включать несколько локальных популяций из расположенных рядом сходных экотопов.

Ценопопуляция, как и любая другая биологическая система, имеет свой состав, структуру и определенные закономерности изменения во времени, то есть определенную динамику. Ценопопуляции между собой могут различаться по плотности, массе, распределению особей в пространстве, соотношению полов (для двудомных растений), виталитету (жизненности), генетической и возрастной структуре.

Возрастная структура ценопопуляции

Особи растений, входящие в состав ценопопуляции, как правило, различаются по возрасту. Но, к сожалению, определить абсолютный возраст растений по их внешнему виду достаточно сложно, зачастую и вовсе невозможно. Поэтому у большинства растений устанавливается их относительный возраст, то есть тот, на который растение «выглядит». В этом случае говорят о выделении онтогенетических групп растений.

У растений, размножающихся семенами, за основу выделения онтогенетических групп принято разграничение жизненного цикла на четыре периода, внутри которых, как правило, осуществляется более дробное деление (табл. 3).

· Латентный (период первичного покоя) - период, когда растение находится в состоянии семян; ценопопуляция при этом представлена банком семян, находящемся в почве.

· Виргинильный (девственный) - период от прорастания семян до начала генеративного размножения особи. В пределах виргинильного периода выделяются растения следующих возрастных состояний:

o проростки, характеризующиеся смешанным питанием за счет питательных веществ семени и собственной ассимиляции, а также наличием структур семени (семядолей, первичного корня);

o ювенильные растения, имеющие несформированные признаки взрослых особей, наличие листьев иной формы и расположения, чем у взрослых растений, иной тип нарастания и ветвления побегов, потеря связи с семенем, отсутствие семядолей;

o имматурные растения, характеризующееся развитием листьев и корневой системы переходного типа; у растений появляются некоторые взрослые черты в структуре побегов, но, в то же время, еще сохраняются отдельные элементы первичного побега;

o виргинильные растения - растения, у которых появляются основные черты типичного взрослого растения (характерные листья, побеги и корни), но генеративные органы еще отсутствуют.

· Генеративный - период, когда растение размножается семенами. В его пределах выделяются растения следующих возрастных состояний:

o молодые генеративные растения, характеризуются появлением генеративных органов; процессы новообразования у таких растений преобладают над отмиранием, у них также окончательно формируются взрослые структуры;

o средние генеративные растения, имеют уравновешенные процессы новообразования и отмирания, у них наблюдается максимальный прирост биомассы и семенной продуктивности;

o старые генеративные растения, характеризуются преобладанием процессов отмирания над процессами новообразования, у подобных растений резко снижаются генеративные функции, а также происходит ослабление процессов корне- и побегообразования.

· Сенильный (старческий) - период, когда растение уже не способно к семенному размножению и обречено на отмирание. Растения, находящиеся в сенильном периоде, разделяется на:

o субсенильные растения, которые уже совершенно не плодоносят, процессы отмирания у них резко преобладают над новообразованием, упрощается жизненная форма, зачастую характерно вторичное появление листьев переходного (имматурного) типа;

o сенильные растения, характеризуются накоплением отмерших частей растений, полным отсутствием почек возобновления и других новообразований;

o отмирающие растения, имеют немного живых корней и подземных побегов, иногда сохраняют спящие почки, но не имеют живых надземных побегов.

По соотношению групп особей различного онтогенетического состояния можно говорить об онтогенетическом составе, или спектре, ценопопуляций. При этом выделяются три основных типа ценопопуляций.

Ценопопуляцию, в которой представлены растения всех возрастных групп, называют полночленной, а при отсутствии определенных групп - неполночленной. Как правило, ценопопуляции инвазийного или регрессивного типа будут неполночленными, то есть будут отсутствовать либо виргинильные особи (в регрессивных ценопопуляциях), либо генеративные и сенильные (в инвазийных ценопопуляциях). В то же время нормальные ценопопуляции могут быть как полночленными, так и неполночленными. При этом неполночленность ценопопуляции будет временной и обусловленной, к примеру, перерывом в плодоношении или циклическим влиянием экологических факторов.

Морфологическая структура фитоценоза: определение и важнейшие признаки. Основные морфоэлементы фитоценоза. Определение «ярус» и «микрогруппировка»

К основным ценоэлементам фитоценозов относят ярусы и микрогруппировки. Первые характеризуют вертикальное, а вторые горизонтальное расчленение растительных сообществ.

Характеристика типов стратегий растений (по Раменскому-Грайму). Пластичность стратегий жизни растений. Триангулярная схема первичных и переходных типов стратегий. Примеры

Описание двумерной системы стратегий также было выполнено независимо по крайней мере два раза. Л.Г. Раменский в 1935 г. разделил все виды растений на три «ценобиотических типа», которые назвал виолентами, патиентами и рудералы.

Виоленты (С, конкуренты в терминологии Грайма) - растения богатых и стабильных местообитаний, как правило, доминанты сообществ высокой биологической продуктивности. Это наиболее малочисленная и гомогенная группа растений. В ее составе - деревья (бук), реже крупные корневищные злаки (канареечник в поймах рек лесной зоны, тростник в сообществах плавней в низовьях южных рек). Это конкурентномощные растения, их реализованная и фундаментальная ниши практически полностью совпадают. Виоленты в равной степени неустойчивы как к ухудшению условий (просыхание почвы, засоление и т.д.), так и к нарушениям (рубка леса, высокие рекреационные нагрузки, пожары и т.д.). Под воздействием этих факторов виоленты, как правило, погибают, так как лишены специальных приспособлений для поддержания устойчивости в таких условиях. Чистый виолент - редкость, чаще встречаются вторичные типы, переходные от виолента к другим типам стратегий.

Патиенты (S, стресс-толеранты) - достаточно гетерогенная в морфологическом и ценотическом отношении группа видов. В ее составе есть растения как экстремальных местообитаний (пустынь, солончаков, тенистых расщелин скал, интенсивно используемых пастбищ), то есть экотопические патиенты, так и растения сомкнутых продуктивных сообществ, где на долю патиентов остается очень мало ресурсов, так как основная их часть потребляется виолентами. Таких патиентов называют фитоценотическими патиентами, и их примером могут служить, например, растения напочвенного покрова лесов.

Эксплеренты (R, рудералы) - как и виоленты, это растения богатых местообитаний, но произрастающие в условиях низкой конкуренции. Эти растения замещают виоленты при сильных нарушениях местообитаний (истинные эксплеренты) или используют ресурсы в стабильных местообитаниях, но в период, когда они оказываются невостребованными доминантами (так называемые ложные эксплеренты). Большинство эксплерентов - однолетники или реже малолетники с высоким энергетическими расходами на размножение (репродуктивным усилием). Они способны формировать банк семян в почве или имеют приспособления для распространения плодов и семян. К интенсивному семенному размножению нередко добавляется вегетативное, например корневищами и корневыми отпрысками у многих видов осотов.

Явление ярусности, предпосылки и причины ее образования. Биологическая и морфологическая трактовка понятия «ярус». Понятие о внеярусных растениях, подросте, пологе, синузии

Распределение растений по надземным ярусам определяет неодинаковая освещенность, которая приводит к различиям в температурном режиме и режиме влажности.

В одних и тех же ярусах находятся растения одинаковой высоты, сходные или различающиеся по своим экологическим особенностям (например, хвойные и лиственные породы), но имеющие примерно одинаковую потребность в освещении.

Растения разных ярусов влияют друг на друга. Растения верхних надземных ярусов более светолюбивы, чем растения нижних ярусов, и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности. Под своими кронами они создают условия слабой освещенности и стабильной температуры и влажности. Поэтому нижние ярусы образованы растениями, у которых потребность в свете меньше.

В свою очередь растения нижних ярусов влияют на растения верхних ярусов. Так, например, ярус мхов в еловом или пихтовом лесу накапливает значительное количество влаги; травяной покров леса участвует в процессе почвообразования, формируя опад, и т.д.

Пологом (Сукачев, 1930) называют временный ярус, образованный молодыми растениями или растениями, угнетенными посторонними по отношению к фитоценозу факторами (например, рубкой).

Не все ярусы одинаковы. Одни из них, образованные только деревьями или только кустарниками и кустарничками, постоянны и сохраняют систему стволов и ветвей, а в ряде случаев и листьев, круглогодично. Другие же непостоянны. Они образованы травянистыми растениями, надземные части которых полностью или частично отмирают на неблагоприятный период года.

При выделении ярусов выделяют два (или три) яруса деревьев, один или два яруса кустарников, три яруса трав, один ярус напочвенного покрова

Растения, развивающие свою листву в разных ярусах, называют межъярусными (или внеярусными) растениями.

Подземная ярусность фитоценозов изучена хуже, чем надземная. Распределение корней растений по подземным ярусам определяется изменением с глубиной степени увлажнения почвы, ее богатством питательными веществами и уменьшением степени аэрации почвы с глубиной.

Подземные ярусы, также как и надземные влияют друг на друга. Корни, образующие верхний подземный ярус, могут перехватывать дождевую воду у растений, корни которых находятся в более глубоких ярусах. В свою очередь корни, составляющие более глубокие подземные ярусы, перехватывают поднимающуюся капиллярно воду у корней верхних подземных ярусов.

Основные ярусы лесов умеренной климатической зоны. Типы ярусов. Фитоценогоризонты

Фитоценотические горизонты - структурные части биогеоценотических горизонтов, выделение которых в биогеоценозах обосновано Ю.П. Бялловичем (1960). По Ю.П. Бялловичу, «биогеоценотический горизонт есть вертикально обособленная и по вертикали далее не расчлененная структурная часть биогеоценоза. Сверху донизу биогеоценотический горизонт однороден по составу биогеоценотических компонентов, по взаимосвязи их, происходящим в нем превращениям веществ и энергии и в этих же отношениях отличается от соседних биогеоценотических горизонтов, служащих ему кровлей и постелью».

Каждый фитоценотический горизонт характеризуется те только составом видов, но и составом органов этих растений. Кроме того, каждый горизонт будет характеризоваться свойственными ему средой и взаимоотношениями с консортами (фитофагами, праразитными грибами, эпифитами и др.). Так, в лесах можно выделить следующие фитоценотические горизонты:

1) кроновый, включающий кроны деревьев (ветви, листья) совместно с эпифитами;

2) стволовой, включающий стволы деревьев с эпифитами и лианами, а также подлесок;

3) травяной, травяно-кустарничковый или кустарничковый, включающий прикорневую часть стволов с эпифитами, травами и кустарничками, а также нижнюю часть подлеска;

4) припочвенный, включающий напочвенные мхи и лишайники, низкорослые травы, нижние части растений, входящих в состав более высоко расположенных горизонтов.

Таким образом, некоторые виды принимают участие в формировании всех четырех фитоценотических горизонтов (деревья), другие - только трех (кустарники), двух (травы и кустарнички) или только одного (напочвенные мхи и лишайники) горизонтов.

Синузиальная структура фитоценозов. Понятие «синузия». Признаки синузии. Принципы и методы классификаций синузий

Понятие «синузия» было введено в науку X. Гамсом (Gams, 1918).

Вероятно, нет ни одной категории явлений, характеризующих структуру фитоценоза, представления о которых были бы столь резноречивыми, как синузии.

Синузия рассматривается как структурная часть фитоценоза, характеризующаяся строго определенным видовым составом, а главное, одинаковой жизненной формой входящих в нее видов, т.е. эколого-биологическим единством.

Это, например, синузия сосны, синузия брусники, синузия зеленых мхов и другие синузий лесной зоны.

Синузия - всегда одноярусное образование. Если она состоит из растений одного вида, то называется простой; если из двух и более-то сложной. В понимании синузии намечаются два подхода: синузия - понятие экологическое, оно охватывает растения, относящиеся к одной жизненной форме в сообществе; синузия - понятие структурное, ценотическое.

Синузией могут быть:

ярус, составленный растениями, относящимися к одной жизненной форме, если он однороден на всей территории, занятой фитоценозом;

часть яруса в пределах участка, занятого микрофитоценозом, если весь ярус неоднороден и в различных микрофитоценозах, образующих данное сообщество, представлен растениями, относящимися к различным жизненным формам;

совокупность эпифитов, относящихся к одной жизненной форме в пределах всего фитоценоза, если отсутствуют вариации в их экологических особенностях или на протяжении микроценоза, если в разных микроценозах эпифиты представлены разными жизненными формами;

совокупность растений, обусловливающих аспект, характеризующихся развитием в одни и те же сроки;

в некоторых случаях (в одноярусных фитоценозах) синузия может совпадать с микрофитоценозом.

Таким образом, приобретают определенность и понятие «синузия» и понятие «микрофитоценоз».

Синузия - это структурно-функциональная часть фитоценоза, которая обособлена в пространстве по вертикали или во времени и отличается, кроме этого, морфологической, флористической, экологической и фитоценотической обособленностью. Синузии образованы растениями одной или близких жизненных форм, поэтому входящие в их состав растения обладают, как правило, сходными потребностями и сходно трансформируют среду в благоприятную для себя и своих партнеров сторону.

Горизонтальная структура (сложение) фитоценозов. Микрогруппировка. Понятие о ценоячейке, фитогенном поле. Индекс напряженности фитогенного поля древесных видов. Типы (варианты) мозаичности. Характерный признак мозаичности

Регулярное распределение особей растений в пределах одной ценопопуляции - крайне редкое явление. Так же редко можно встретить и регулярное или случайное распределение ценопопуляций в фитоценозе. Все это приводит к тому, что горизонтальная структура растительности - очень сложное явление как по своей природе, так и по методам ее установления. закономерно повторяющиеся пятна, различающиеся составом видов или их количественным соотношением, связанным с фитоценотическими причинами. Это явление называется мозаичностью фитоценозов, а элементы мозаики - микрогруппировками.

В настоящее время различают несколько типов мозаичности по ее происхождению.

Фитогенная мозаичность обусловлена конкуренцией, изменением фитосреды или спецификой жизненных форм растений (способность к вегетативному размножению и образованию клонов).

Клоновая - неоднородностей фитоценоза, связанных с вегетативным размножением растений. (земляника)

Вариантом фитогенной мозаики может служить также мозаичность, связанная с образованием многими растениями кочек, подушек и др. Кочкообразующие растения, особенно при большом их числе (например, осоки и пушицы на болотах), создают резко дифференцированные условия произрастания растений на кочках и между ними.

Эдафотопическая мозаичность связана с неоднородностями почвы как среды обитания (неровности микрорельефа, различный дренаж, неоднородность почв и подстилки, их мощности, гумусированности, гранулометрического состава и т.д.).

Зоогенная мозаичность вызывается влиянием животных, как прямым, так и косвенным, - выеданием, вытаптыванием, откладыванием экскрементов, деятельностью землероющих животных и т.д.

Антропогенная мозаичность связана с деятельностью человека - вытаптыванием вследствие рекреационной нагрузки, выпасом сельскохозяйственных животных, выкашиванием травяных и вырубкой лесных растительных сообществ, ресурсными заготовками и т.д.

Экзогенная мозаичность обусловлена внешними абиотическими факторами среды - влиянием ветра, воды и т.д.

Очень широко в природе распространена демутационная мозаичность, связанная с восстановлением растительности в нарушенных местах. По происхождению демутационная мозаичность может быть различной - нарушение целостности фитоценозов может происходить в результате деятельности животных, особенно землероев, деятельности человека (вырубка лесов, вспашка, кострища и т.д.), а также в результате воздействия внешних факторов - например, ветровал.

Ценоячейка - это элементарная единица функциональной структуры фитоценоза, включающая группу непосредственно взаимодействующих между собой растений. Иными словами, ценоячейка - группа растений, объединенных индивидуальными топическими и трофическими конкурентными отношениями. Примером ценоячейки может служить, например, дерево в лесу и все растения в сфере его фитогенного поля.

Типы горизонтального сложения фитоценозов. Явление комплексности растительного покрова

комплексность - это неоднородность растительного покрова на надфитоценотическом уровне. Она проявляется в закономерном чередовании в пределах одного ландшафта отдельных фитоценозов.

Комплексность растительного покрова определяется микро- или мезорельефом, который служит своеобразным перераспределителем нагрузки основных экологических факторов и тем самым дифференцирует ландшафт на местообитания с различными экологическими режимами.

В кач. основных факторов, приводящих к континууму, могут выступать следующие причины, которые уже обсуждались выше:

1) экологическая специфичность видов;

2) постепенность изменения среды и тесная зависимость от нее распределения видов в пространстве;

3) «растекание» видов в пространстве.

Эти причины действительно приводят к тому, что растительный покров представляет собой непрерывное явление. Но в то же время на растительный покров воздействует целый ряд причин, которые приводят к его относительной дискретности, или квантованности. К этим причинам можно отнести:

1) дифференцированность экотопов;

2) трансформация среды растениями-эдификаторами;

3) катастрофическое воздействие на среду и растительный покров природных факторов (например, пожары);

4) деятельность животных;

5) деятельность человека.

Границы между фитоценозами, их свойства. Методы проведения границ между фитоценозами: по концепции дискретности и по континууму. Экотонный (краевой, опушечный) эффект

Экотоны (зоны напряжения) - переходные зоны между двумя фитоценозами, где происходит их взаимопроникновение. Экотон может иметь значительную линейную протяженность, но, как правило, бывает уже соседних сообществ. Экотон имеет также ряд особенностей, отличающих его от соседних сообществ. Так, в экотоне имеется тенденция к повышению видовой насыщенности вследствие перекрытия экологических амплитуд видов разных экологических групп, то есть возникает так называемый экотонный, или краевой эффект. Следует заметить, что выраженный экотонный эффект проявляется в достаточной степени лишь в зоне перехода между экологически контрастными местообитаниями (например, между лесом и лугом, лесом и болотом). Как правило, в этих условиях снижается конкуренция со стороны эдификаторов как одного, так и другого местообитания, что дает возможность произрастать гораздо большему числу видов. Причем некоторые виды специально приспособились к жизни в таких условиях и кроме экотонов нигде больше практически не встречаются. Это так называемые экотонные или краевые виды. Как правило, к экотонам оказываются приуроченными и многие виды, находящиеся на границах своих ареалов. Стоит отметить, что к таким видам растений относятся многие редкие и исчезающие виды, которые слабо конкурентноспособны, и поэтому могут расти только в условиях ослабленной конкуренции.

Обратимые (цикличные) изменения фитоценозов: суточные, сезонные. Классификация фитоценозов по продуктивности

В растительном сообществе можно выделить следующие типы изменений (Александрова, 1964): 1) суточные, 2) сезонные, 3) погодичные или разногодичные (флюктуационные), 4) возрастные, 5) изменения, определяемые процессами возобновления, 6) изменения, обусловленные микроэволюцией видов растений.

Рассмотрим эти разные проявления динамики фитоценоза.

а) Суточные изменения - связаны с суточной ритмикой жизнедеятельности растений, образующих фитоценоз;

Выражаются в изменениях интенсивности транспирации, дыхания, фотосинтеза, в суточных движениях цветков и листьев, в ритме открывания и закрывания цветков. Определяются особенностями фитоклимата, создаваемого растительным сообществом.

б) Сезонные различия определяются особенностями ритма развития видов, образующих фитоценоз. Эти изменения позволяют существовать совместно большему числу видов растений, чем в том случае, если бы они развивались одновременно. Они могут рассматриваться как проявления структурных особенностей фитоценоза («ярусность во времени», по выражению В.В. Алехина).

Весной - ранние эфемероиды, летом - позднелетние травы, кустарники, деревья.

Цикличные изменения фитоценозов: разногодичные (флуктуационные) и возрастные. Характеристика, примеры

Сукцессии: понятие, классификация. Автогенные сукцессии: подтипы и их характеристика

Сукцессия растительности - это последовательный ряд смены серийных (временно существующих) растительных сообществ на конкретном местообитании после выведения конкретной экосистемы из состояния динамического равновесия. В результате сукцессии на конкретном местообитании восстанавливается исходное растительное сообщество, называемое геоботаниками климаксовым, или коренным. Коренное сообщество растений устойчиво и в данных климатических условиях не изменяется. При этом конкретная экосистема возвращается в свое исходное состояние и пребывает в нем до тех пор, пока не изменятся климат, рельеф, гидрологический режим, пока вновь не пройдет пожар, или не случится какая-то другая катастрофа. И вновь начнется новая сукцессия, которая либо приведет к восстановлению исходного сообщества, либо нет. Если прошел пожар, лес вырубили, луг или степь распахали и потом забросили, то, скорее всего, сукцессия завершится восстановлением коренного сообщества, которое так же, как и исходное, будет находиться в состоянии относительного равновесия с внешней средой. Однако, если изменился климат, понизился или повысился уровень грунтовых вод, сообщество растений, выведенное из состояния равновесия, в процессе сукцессии не восстановится прежним. Оно будет коренным, согласуясь с новыми условиями среды, но иным, чем исходное коренное сообщество.

Автогенные сукцессии разделяются на сингенез и эндоэкогенез. При сингенезе изменения происходят под влиянием взаимоотношений между растениями. Этот быстрый процесс можно наблюдать главным образом на богатом субстрате. В данном случае под влиянием наличия или отсутствия банка семян в почве, способа доставки семян к месту сукцессии, длительности жизни за несколько лет происходит формирование фитоценоза, состоящего главным образом из однолетников-эксплерентов. В дальнейшем растения-однолетники постепенно заменяются многолетниками и им на смену приходят виды, сочетающие в себе особенности эксплерентов, патиентов и виолентов. При эндоэкогенезе в результате жизнедеятельности растений изменяются условия среды. Примерами подобных сукцессий могут служить процессы, происходящие при формировании почвы на скалах, зарастании озер и т.д.

по причинам - на

автогенные - изменения фитоценозов вызываются внутренними по отношению к фитоценозу причинами (взаимоотношения растений, отношения растений к условиям среды, и т.д.)

аллогенные - изменения фитоценозов вызываются внешними по отношению к фитоценозу причинами.

Кроме этого, по предложению В.Н. Сукачева различают по два типа автогенных и аллогенных сукцессий.

Сукцессии: понятие, классификация. Аллогенные сукцессии: подтипы и их характеристика

Сукцессия растительности - это последовательный ряд смены серийных (временно существующих) растительных сообществ на конкретном местообитании после выведения конкретной экосистемы из состояния динамического равновесия. В результате сукцессии на конкретном местообитании восстанавливается исходное растительное сообщество, называемое геоботаниками климаксовым, или коренным. Коренное сообщество растений устойчиво и в данных климатических условиях не изменяется. При этом конкретная экосистема возвращается в свое исходное состояние и пребывает в нем до тех пор, пока не изменятся климат, рельеф, гидрологический режим, пока вновь не пройдет пожар, или не случится какая-то другая катастрофа. И вновь начнется новая сукцессия, которая либо приведет к восстановлению исходного сообщества, либо нет. Если прошел пожар, лес вырубили, луг или степь распахали и потом забросили, то, скорее всего, сукцессия завершится восстановлением коренного сообщества, которое так же, как и исходное, будет находиться в состоянии относительного равновесия с внешней средой. Однако, если изменился климат, понизился или повысился уровень грунтовых вод, сообщество растений, выведенное из состояния равновесия, в процессе сукцессии не восстановится прежним. Оно будет коренным, согласуясь с новыми условиями среды, но иным, чем исходное коренное сообщество.

по причинам - на

автогенные - изменения фитоценозов вызываются внутренними по отношению к фитоценозу причинами (взаимоотношения растений, отношения растений к условиям среды, и т.д.)

аллогенные - изменения фитоценозов вызываются внешними по отношению к фитоценозу причинами.

Кроме этого, по предложению В.Н. Сукачева различают по два типа автогенных и аллогенных сукцессий.

Аллогенные сукцессии разделяются на гологенез и гейтогенез. Гологенез - сукцессии, являющиеся следствием процессов развития ландшафтов, обусловленных как природными, так и антропогенными причинами (например, формирование речной поймы, строительство водохранилищ и т.д.). Гейтогенез - сукцессии, обусловленные внешними факторами, которые не связаны с общими тенденциями развития ландшафта и имеют, главным образом, антропогенную природу.

Первичные и вторичные сукцессии. Характеристика. Методы изучения динамики растительности

По типу развития растительного покрова сукцессии бывают первичными и вторичными.

Сукцессии могут начинаться на участках, полностью свободных от растительного покрова и не сохранивших семенных зачатков растений (первичные сукцессии). Образование участков, полностью лишенных растительности, и участков, где растительный покров в той или иной степени нарушен, вызывается действием ветра (ветровая эрозия или ветровая аккумуляция), отступлением берега водоема и заливанием участка водой, выгоранием растительного покрова, выгрызанием растений животными, вырубкой леса, распашкой земель, т.е. климатическими, эдафическими, биотическими и антропогенными факторами.

Границу между флюктуационными изменениями (обратимыми сменами) в фитоценозе и сукцессиями (необратимыми сменами одного фитоценоза другим) провести трудно.

Сукцессии накладываются на изменения, происходящие в растительном сообществе (суточные, сезонные, разногодичные, определяемые микроэволюцией видов, онтогенетические и возобновительные), а также на разногодичные смены растительных сообществ.

Для того чтобы различить, каким изменениям соответствуют те или иные явления в жизни растительного покрова, необходимы стационарные исследования и сравнение фитоценозов, существующих в различных условиях и представляющих как бы проекцию в пространстве тех изменений, которые осуществляются в растительном покрове в течение определенного времени.

А.Г. Воронов (1940, 1973) выделяет в процессе сукцессии растительности на обнаженных почвах или грунтах две фазы: 1. заселение оголенной территории и формирование фитоценоза из поселяющихся на голой площади растений 2. смена одного сформировавшегося фитоценоза другим.

Пионерная группировка - случайное сочетание растений. Фитоценозы, формирующиеся на оголенных площадях, на первой стадии развития характеризуются:

- случайным составом растений,

- отсутствием сомкнутого растительного ковра,

- слабым воздействием на среду и

- почти полным отсутствием взаимовлияния между особями.

Простые смешанные группировки, существующие весьма длительное время - сообщества однотипных (например, накипных) лишайников на камнях. Простыми группировками обычно представлена бурьянистая стадия залежи.

Сложная группировка - следующая за простой группировкой стадия развития фитоценоза. Она характеризуется следующими признаками:

- видовой состав не вполне постоянен,

- сообщество незамкнутое - новые виды могут легко в него проникать;

- виды распространены еще не диффузно, хотя в скопления особей одного вида могут проникать особи других видов;

- намечаются ярусы;

- взаимное влияние растений становится еще более заметным;

- обычно образована несколькими видами различных жизненным форм.

Стадия замкнутого фитоценоза - следующая стадия развития фитоценоза характеризуется:

- крайне затрудненным проникновением в него новых видов.

- равномерное, не слишком густое распределение особей отдельных видов.

- групповой рост - исключение.

Представлена двумя формами сочетаний растений - фитоценозами зарослей и 2 и более ярусных фитоценозов.

Многоярусный фитоценоз (простой из 2_х ярусов, сложный - из более, чем 2_х ярусов), развивающийся не в столь суровых условиях, как заросли. Это все типы лугов (пойменные, суходольные, залежные), все лесные сообщеста.

Модели автогенных сукцессий (4). Прогрессивные и регрессивные сукцессии: характеристика

Автогенные сукцессии очень разнообразны, они могут быть первичными и вторичными, прогрессивными и регрессивными, быстрыми и медленными. Как правило, они необратимы и протекают постоянно. Несмотря на спонтанность этих сукцессий, их может вызвать также и человек, нарушающий растительность. При этом на месте нарушения начинаются восстановительные автогенные сукцессии.

прогрессивные (в результате сукцессии увеличивается видовое богатство, повышается продуктивность)

регрессивные (в результате сукцессии уменьшается видовое богатство и снижается продуктивность)

Все разнообразие автогенных сукцессионных процессов можно свести к четырем принципиальным моделям сукцессии

Модель благоприятствования. В ходе сукцессии, протекающей по этой модели, смена видов связана с постепенным улучшением условий среды, и поэтому она протекает как прогрессивная. Такую сукцессию при зарастании скал изучал один из крупнейших американских фитоценологов, основоположник учения о сукцессиях Ф. Клементс. Для процесса зарастания скал он выделял стадии накипных лишайников, кустистых лишайников и мхов, трав, кустарников, деревьев. Растения и связанные с ними гетеротрофные организмы в ходе сукцессии этого типа постепенно преобразуют горную породу и создают почву. По мере улучшения условий среды возрастает продуктивность фитоценоза, усложняется его структура, появляется ярусность и повышается видовое богатство

Модель толерантности. Смена видов в ходе сукцессии, протекающей по этой модели, происходит в результате ухудшений условий среды. Подобные сукцессии в природе распространены, по-видимому, не менее часто, чем сукцессии, соответствующие предыдущей модели. Как правило, подобные сукцессии наблюдаются тогда, когда растения, заселяя местообитания с исходно благоприятными условиями среды, постепенно расходуют ресурсы, что приводит к усилению конкурентных взаимоотношений между ними. В результате видовой состав меняется в направлении усиления роли видов с выраженным свойством патиентности. Примером проявления модели толерантности может служить сукцессия, происходящая на вырубке в том случае, если она начинает использоваться в кач. сенокоса или пастбища. При этом начинают формироваться сенокосные или пастбищные травостои, типичные для данной зоны.

Модель ингибирования. Эта модель соответствует регрессивным сукцессиям, когда процесс приостанавливается в результате появления в фитоценозе видов, создающих условия, неприемлемые для внедрения в фитоценоз новых видов.

Модель нейтральности. Этой модели соответствуют сукцессии, при которых изменения фитоценозов протекают как популяционный процесс, при котором происходит смена популяций видов с разными жизненными циклами и разными эколого-фитоценотическими типами стратегий. Роль взаимодействия популяций при данном типе сукцессий незначительна и предшественники практически не влияют на внедрение новых видов. Такие сукцессии крайне редки и чаще эта модель распространяется только на формирование видового состава, а количественные соотношения между видами обусловливаются ослабленным проявлением эффектов благоприятствования, ингибирования или толерантности.

Понятие о коренных, или климаксовых растительных сообществах. Серии, стадии, производные фитоценозы

В процессе сукцессий возникают биогеоценозы, в наибольшей степени соответствующие условиям среды, как климатическим, так и эдафическим, а также состоящие из «подогнанных» к совместному обитанию видов со свойственным этому ценозу фитоклиматом и гидрологическим режимом. Эта завершающая стадия сукцессии получила название климаксовой, климакса.

классификация климаксов, в кач. основного критерия которой рассматривается длительность жизни доминантов серийных и климаксовых сообществ.

Аклимакс. В данном случае время генерации доминантов меньше цикла изменений условий среды и флуктуации сообществ постоянны. Климаксовые и серийные сообщества в таком случае неразличимы. Примером аклимакса могут служить сообщества планктона.

Циклоклимакс. Такой тип устойчивого состояния сообщества, в котором время генерации доминантов совпадает с годичными колебаниями условий среды. Как климаксовые сообщества, так и серийные в данном случае могут быть охарактеризованы главными доминантами-однолетниками. В кач. примера циклоклимаксовых сообществ могут рассматриваться некоторые сообщества пустынь, формируемые однолетними растениями.

Катаклимакс. В данном случае генерация доминантов происходит в период между повторяющимися нарушениями среды, уничтожающими растительность. Это могут быть, к примеру, пожары, сели. Климаксовые и серийные сообщества в данном случае будут в большей или меньшей степени различаться.

Суперклимакс, наблюдающийся, например, в тундре. В данных условиях формируется крайне низкая биомасса сообщества и более или менее стабильные популяции растений. При этом генерация доминантов длительна, а изменения среды незначительны. Все это приводит к тому, что серийные и климаксовые сообщества формируются из одних и тех же видов и различаются лишь своей структурой.

Эуклимакс. По-видимому, наиболее широко распространенное устойчивое состояние фитоценоза, возникающее в условиях длительной генерации доминантов и более или менее непрерывно изменяющегося состава доминантов в ходе сукцессии. Данные фитоценозы характеризуются, как правило, высокой биомассой. Серийные сообщества при этом хорошо отличаются от климаксовых. Примером подобного процесса может служить классическая «клементсовская» сукцессия, которая приводит к развитию лесной растительности.

В современной фитоценологии концепция климакса играет важную роль, но климакс не абсолютизируется, а понимается как тенденция формирования фитоценозов зонального типа.

Основные подходы к классификации растительности

Любая отрасль знаний не может обойтись без упорядочения изучаемых объектов, их сортировки по тем или иным признакам, т.е. их классификации. Актуальность и необходимость классификации растительности связана с тем, что без данной процедуры невозможно обойтись во многих случаях: при описании растительного покрова, при выработке типологии хозяйственных угодий (лесных, сенокосных, пастбищных, рекреационных и др.); при сельскохозяйственной оценке земель и т.д.

Если остановиться на методических подходах к классификации растительности, то, в первую очередь, следует различать два основных способа классификации: индуктивный и дедуктивный.

При дедуктивном способе классификация осуществляется «сверху», то есть путем деления имеющегося множества объектов на все более мелкие классы. При этом исследователю с самого начала должно быть известно все разнообразие объектов и их признаки, из которых он может выбрать те или иные для осуществления классификации. Примерами классификаций, произведенных дедуктивным способом, являются многочисленные физиогномические классификации растительности. В очень большой степени дедуктивным является геоботаническое районирование планеты и отдельных ее регионов.

При индуктивном подходе классификационная схема начинает строиться с низших таксономических единиц. В этом случае исследователь заранее не знает тех признаков, которые он положит в основу выделения тех или иных таксонов. Эти сведения он постепенно накапливает при последовательном изучении единичных объектов и, в результате, сообщества объединяются во все более крупные классы по степени сходства. В кач. примеров индуктивных способов классификации в геоботанике можно привести классификации Браун-Бланке, количественные методы классификации и др.

Принципы классификации растительности по доминантному признаку. Понятие о растительной ассоциации. Признаки фитоценозов одной ассоциации

Ассоциация - раст. сообщество опр. флористического состава с особыми условиями местообитания.

А. - включает фитоценозы, сходные по своему флористическому составу, структуре, сезонной и разногодичной динамике и по условиям существования.

Синтаксономическая иерархия в доминантной классификации. Характеристика основных синтаксонов, примеры

Доминантная классификация растительности возникла при систематизации сообществ лесов умеренного климата с выраженными доминантами. Основными единицами этой классификации являются формация - совокупность сообществ с одним доминантом (реже с группой доминирующих видов одной жизненной формы), и ассоциация, которая выделяется по 2-3 доминантам. Самая крупная синтаксономическая единица в данном случае - тип растительности, который выделяется по эколого-морфологическому принципу. Так, для Беларуси основными типами растительности будут лесная, луговая, болотная, водная, сегетальная и др. Тип растительности делится на классы формаций, которые выделяются по близости жизненных форм эдификаторов. В Беларуси в лесном типе растительности будут выделяться хвойные и лиственные леса. Классы формаций далее разделяются на группы формаций. Если мы возьмем хвойные леса, то они будут разделяться на светлохвойные (сосняки, листвяги) и темнохвойные (ельники, пихтачи) леса. Далее же основными признаками для выделения синтаксонов различного ранга будут являться особенности структуры фитоценозов, точнее сходство или различие их отдельных ярусов.

Формация - основная синтаксономическая единица «среднего» ранга. К одной формации относят все сообщества, характеризующиеся общим эдификатором (или общими эдификаторами). Так, различают формации сосны обыкновенной, ели европейской, ели сибирской, дуба черешчатого и др. Формации далее разделяются на группы ассоциаций или, для леса, на типы леса. Они выделяются по общности эдификаторов древесного и основного напочвенного ярусов. Примерами типов леса могут быть сосняк лишайниковый, сосняк мшистый, ельник кисличный и др. И, наконец, наименьшей единицей классификации является ассоциация, к которой относятся фитоценозы с однородным видовым составом, выражающимся в общности основных доминантов и субдоминантов, одинаковой структурой, приуроченные к сходным условиям местообитания. Примерами ассоциаций будут являться сосняк вересково-лишайниковый, ракитниково-лишайниковый, можжевельниково-мшистый, березово-орляковый и др.

Понятие об ординации фитоценозов. Ординация лесных синтаксонов по В.Н. Сукачеву (сосновые и еловые леса)

Ординация растительности (от лат. ordination - расположенный в порядке) - упорядочение фитоценозов вдоль некоторых осей, определяющих характер варьирования растительности. Ординация является наиболее естественной процедурой, соответствующей непрерывности растительного покрова. Методы ординации делятся на прямые - (ординация ведется по реальным факторам среды - экологическим, пространственным, временным) и непрямые (упорядочение объектов происходит вдоль направления изменения сходства между описаниями), одномерные (ординация вдоль одного фактора или одной оси) и многомерные (вдоль нескольких факторов или осей).

В кач. примера прямой одномерной ординации можно рассмотреть эдафо-фитоценотические ряды, разработанные В.Н. Сукачевым. Фитоценотический ряд показывает, как ассоциации или группы ассоциаций последовательно располагаются в зависимости от изменения какого-либо фактора. В природе ассоциации или группы ассоциаций, образующие эдафо-фитоценотический ряд, могут встречаться на разобщенных участках территории.

Проанализируем эдафо-фитоценотический ряд еловых лесов. При построении таких рядов рекомендуется выявлять «один как бы стержневой тип, в котором свойства группы представлены наиболее типично». Так для ельников наиболее типичным типом леса будет являться ельник кисличный, то есть условия существования, в которых будет формироваться этот тип леса, будут наиболее оптимальными для ели, и она в данных условиях будет в наибольшей степени проявлять свойства виолентности. Ряды, изображенные пересекающимися линиями, показывают изменения условий существования растительности. Так, ряд А характеризуется увеличением сухости и уменьшением богатства почвы, ряд В-увеличением увлажнения и ухудшением почвенной аэрации, ряд С - увеличением почвенного богатства и аэрации, D - увеличением увлажнения проточной водой, Е - переходный ряд от застойного увлажнения к проточному.

Таким образом, леса, относящиеся к формации ельников, весьма разнообразны. Они могут расти и вдоль ручьев в условиях проточного увлажнения, бывают сильно заболоченными или развиваются на богатых питательными веществами почвах, по типу сложных ельников и т.д. В то же время эти ряды представляют и сукцессионные серии смен при изменении условий существования в соответствующем направлении.

Понятие об ординации фитоценозов. Ординация лесных синтаксонов (эдафическая сетка) по Алексееву - Погребняку

В кач. примера прямой двухмерной ординации рассмотрим разработанную для лесов Полесья эдафическую сетку П.С. Погребняка, который развивал взгляды Е.В. Алексеева. В основе лесотипологической системы Алексеева - Погребняка лежат два фактора: трофность (плодородие почв) и влажность (рис. 36). По трофности выделяют четыре ступени: боры, субори, сложные субори и дубравы, причем перечисленные названия условны. Так, к группе, названной дубравами, относят и бучины, и некоторые еловые, пихтовые и лиственничные леса, связанные с богатыми почвами. По влажности выделяют шесть ступеней: ксерофильные (очень сухие), мезо-ксерофильные (сухие), мезофильные (свежие), мезо-гигрофильные (влажные), гигрофильные (сырые) и ультрагигрофильные (болота). Всевозможные сочетания ступеней трофности со ступенями влажности дают 24 варианта, которые могут быть изображены в виде сетки, где слева направо возрастает трофность, а сверху вниз - влажность местообитаний.

Система Алексеева - Погребняка очень наглядна и внешне весьма проста. Она имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам данной системы следует отнести то, что, во-первых, в данной системе приняты во внимание смешанные леса, имеющие в действительности

Рис. 36. Эдафическая сетка (классификационная схема) лесов украинско-белорусского Полесья и лесостепи. (Погребняк, 0 - 5 - обозначения гигротопов; A - D - обозначения трофотопов. Древесные породы: с. - сосна, д. - дуб, к. - клен остролистный, б. - береза, л. - липа, я. - ясень, о. - ольха; кс. - ксерофильные кустарники, мез. - мезофильные кустарники 1963)

Страницы: 1, 2