Методическое пособие по изучению естественных

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования "Юность" г. Белгорода

«Среда обитания растений. Экологические факторы»

Методическое пособие по изучению естественных

растительных сообществ для обучающихся НОО,

педагогов дополнительного образования.

Лотарева Ольга Владеленовна,

Методист МБУДО «Юность»

Белгород, 2016

Полевые и лабораторные методы исследования позволяют знакомить обучающихся в объединениях эколого-биологической направленности с жизнью естественных сообществ и включают в себя выявление:

-насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений, растений с различными способами распространения семян;

-зависимости роста и развития цветочно-декоративных растений от экологических условий; сроков наступления, длительности цветения растений в зависимости от их эколого-биологических особенностей,

-фитонцидных свойств растений;

-роли растений в создании определенного микроклимата; лекарственных и декоративных свойств растений-сорняков;

-положительных и отрицательных воздействий человека на природные сообщества, прилегающие к учебно-опытному участку;

-технологий выращивания редких и исчезающих растений и др.

а так же:

-изучение видового состава насекомых – вредителей:

-выявление зимующих членистоногих;

-изучение видового состава зимующих птиц.

Среда обитания растений составляется из многих элементов. Среди них имеются совершенно необходимые, без которых жизнь растения становится невозможной. Для зеленого растения это будут кислород и С0₂, тепло, вода, определенные минеральные соли почвенного раствора. Если мы не дадим растению хотя бы одного из этих элементов, оно не сможет пройти нормально цикл развития и неминуемо погибнет, не оставив потомства. Эти элементы среды равнозначимы и незаменимы, являясь условиями существования растений.

Наряду с такими элементами на растение воздействуют и другие, хотя и не необходимые для их жизни и развития, но способствующие лучшему росту и развитию растения или, наоборот, отрицательно сказывающиеся на его жизнедеятельности. К таким элементам относятся, например, ветер, разреженность воздуха, дымовые газы в воздухе, рельеф и т. д. Элементы среды, к которым растение относится не безразлично, называются экологическими факторами.

Экологические факторы принято объединять в группы следующим образом:

1. Климатические факторы (воздух, свет, тепло, вода).

2. Эдафические факторы (почвенно-грунтовые).

3. Орографические факторы. Рельеф.

4. Биотические факторы. Воздействие растений на растения. Воздействие животных на растения.

5. Исторический фактор.

6. Антропогенные факторы.

Так, почвенные условия сами являются результатом деятельности климата, биотических факторов (почва - результат взаимодействия материнской природы и растений, ее населяющих), а также воздействия человека.

Рельеф влияет на распределение влаги, на прогревание почвы, что в свою очередь воздействует на растение и т. д.

Не все экологические факторы действуют на растение непосредственно, прямо. Многие из них действуют на растительные организмы и их сочетания, сообщества - косвенно, через изменение среды. К прямо действующим факторам относятся: свет, тепло, вода, химический состав почв (минеральные соли), воздух, его состав и движение, сенокошение, поедание животными, пожары, перенос семян, плодов и других зачатков растений.

Косвенно действующие факторы, изменяя распределение влаги, тепла, освещения, тем самым косвенно влияют на растение, произрастающее в этих условиях.

К косвенно действующим факторам относятся: климат, условия рельефа, материнская горная порода, почва с ее физическими свойствами, влияние соседних растительных сообществ и т. д. Косвенно действующие факторы не менее важны, чем прямо действующие, так как нередко только через их воздействие растение получает комплекс условий, обеспечивающий ему возможность жизни на данной территории.

Климатические факторы.

Свет. Все зеленые растения в своей жизнедеятельности связаны с наличием достаточного освещения. Свет является фактором, оказывающим влияние на внешний вид растения. Существуют тенелюбивые и светолюбивые растения.

Тепло. Одним из основных факторов, определяющих распределение растений на земной поверхности, является тепло. Температура понижается в направлении от экватора к полюсу.

На земле нет такой территории, где бы не могли развиваться растения из-за недостатка тепла. Только там, где накапливается много снега и льда, неуспевающих таять в теплое время, растительный покров отсутствует. Но даже и здесь развиваются отдельные растения. Так, на снежных полях Арктики летом иногда наблюдается сильное развитие водоросли сфереллы, образующей на снегу налеты кроваво-красного цвета. Рост этой водоросли продолжается при понижениях температуры до —34°. Наиболее успешно она развивается при температуре +4°. Такая температура имеет здесь место весной, при подтаивании поверхностных слоев снега.

Температурные пределы существования растений чрезвычайно широки.

Учитывая, что растения являются лучшим показателем условий жизни и что наиболее критическим периодом в жизни растений является зима. Датский ботаник Раункиер предложил классификацию жизненных форм по признакам приспособления растений к перезимовыванию. Классификация эта нашла широкое применение в ботанико -.географических исследованиях.

Раункиер различает пять основных типов.

1. Фанерофиты(от фанерос - открытый). Почки возобновления расположены высоко над поверхностью почвы. Деревья, кустарники, особенно характерны для тропической зоны.

2. Хамефиты (от хамай - над землей). Почки возобновления - невысоко над поверхностью почвы. Широко представлены в холодных зонах. У нас к ним относятся, например, черника, брусника и другие кустарнички.

3. Гемикриптофиты (геми - полу, крипто -

Вся надземная часть растения отмирает на зиму. Большинство ра­стений умеренной зоны.

4. Криптофиты (крипто - скрываю). Почки возоб­новления под землей, на зиму отмирает не только вся надземная часть растения, но и часть подземной. Многие растения степей, пу­стынь, водные растения.

5. Терофиты (терос - лето). Однолетние растения. Перезимовывают лишь семена. Особенно характерны для пустынь.

Жизненные формы. (По Раункиеру.)

I — фанерофит, 2а и 26— подтипы хамефитов, За, 36, Зв — подтипы гемикриптофитов, 4а, 46 — подтипы криптофитов, 5—терофит.

Вода. Вода является наиболее существенным фактором, определяющим жизнедеятельность растений, оказывающим огромное влияние на распределение растения как в широком географическом масштабе, так и в пределах небольших территорий, расположенных в одинаковых климатических условиях (например, пониженные места, склоны и верхние части понижений).

По отношению к воде растения разделяют на следующие группы. Гигрофиты — водные растения и растения избыточно увлажненных мест. Мезофиты. — растения средних условий увлажнения. Ксерофиты — растения засушливых мест.

Гигрофиты. Различают погруженные в воду растения —гидрофиты, и растения влажных мест с избыточным увлажнением (влажные луга, леса, побережья рек, болота) — гигрофиты.

Ксерофиты. Ксерофиты — растения засушливых местообитаний, растения сухих степей, пустынь и вообще областей с сухим и жарким климатом. Они встречаются, однако, и в областях с более влажным климатом — в условиях лесной и даже арктической зоны. Ксерофиты не представляют однородной группы растений. Обычно различают следующие группы ксерофитов: 1) суккуленты, 2) жестколистные ксерофиты, 3) тонколистые ксерофиты, 4) ложные ксерофиты (эфемеры и эфемероиды).

Мезофиты — обширная группа растений, занимающая по режиму влажности и водному хозяйству промежуточ­ное положение между ксерофитами и гигрофитами. Это очень неоднородная и не резко ограниченная группа растений как в отношении морфологических признаков, так и в отношении их физиологии. Некоторые из мезофитов стоят ближе к ксерофитам, другие ближе к гигрофитам, в связи, с чем среди них могут быть выделены мезоксерофиты, мезогигрофиты и т. д. Большинство же форм являются «типичными» мезофитами. Мезофиты произрастают в средних условиях увлажнения.

Воздух. Главными составными частями воздуха являются: газообразный азот (около ⁴/₅,) и кислород (около ¹/₅). Другие газы (углекислый газ, аргон, гелий) содержатся в воздухе в количестве меньше 1%. Из них особенно большое значение имеет углекислота.

Большое значение как экологический фактор имеет движение воздуха (ветер). На ветру растения испаряют большое количество влаги. При сухих ветрах (суховеях) в растении нарушается баланс влаги. Корни не успевают подать из почвы достаточного количества воды, вследствие чего на стороне, обращенной к ветру, происходит завядание листьев, а затем и отмирание ветвей растения. 'При большой силе ветра (ураган) ветер производит большие разрушения в растительном сообществе. Всем известны так называемый ветровалы в наших лесах — вывороченные ветром с корнем деревья, сломанные на известной высоте и т. д. Больше всего при этом страдают деревья с поверхностной корневой системой, особенно ель.

ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

На растение большое влияние оказывают почва и подпочвенные слои, горные породы, их подстилающие, которые в совокупности объединяются под названием эдафических факторов.

Они имеют значение: а) как среда укрепления растения и б) как питательный субстрат, свойства которого определяются физическими свойствами и химическим составом почв и грунтов.

Лишь немногие растения не прикрепляются к земле. К ним относятся водные, плавающие растения, добывающие питательные вещества из воды всей поверхностью своего тела, растения, растущие на других растениях,— эпифиты на стеблях или эпифиллы на листьях. Сюда относятся также гетеротрофные растения — сапрофиты и паразиты. Громадное же большинство растений плотно укреплено в почве. Почвы каменистые, скалистые определяют развитие корявых, сильно извилистых корней, вынужденных пробивать себе дорогу при росте. Здесь нередко развивается поверхностная корневая – система разветвленные корни лучше укрепляют растения в почве. Почвы рыхлые, наоборот, не препятствуют росту корня в глубину. Здесь растения имеют длинный и мощный стержневой корень.

В почвах имеется огромное число химических элементов. Некоторые растения, характерные для определенных местообитаний, накапливают в своем теле большие количества каких-либо элементов. Среди них имеются даже редкие. Так, в золе ряски и хвоща находят следы золота, у некоторых астрагалов - селен, у плауна - алюминий и т. д. По произрастанию таких растений можно судить о богатстве почв тем или иным соединением. Такие растения - показатели почв называются и индикаторами. В экологии и географии растений растения-индикаторы имеют большое значение, так как по ним, без почвенных исследований, можно составить представление о характере почв. Приведем некоторые примеры растений-индикаторов.

1. Эвтрофные растения — произрастающие на богатых почвах. К ним относятся, например, растения черноземных степей. В наших лесах указывают на богатство почв - ясменник, сныть, пролеска; к растениям эвтрофным относятся обитатели низинных (эвтрофных) болот, питающихся грунтовыми водами, содержащими много солей.

2. Олиготрофные растения — показатели бедных почв, растущие на тощих оподзоленных почвах, на верховых болотах, питающиеся исключительно атмосферными водами, почти не содержащими минеральных солей.

3. Нитратные растения — показатели богатства почв соединениями азота (нитратами). К ним относится крапива, растущая по мусорным местам, в ольшаниках.

Растения очень чутко реагируют на реакцию среды почвенного раствора и могут использоваться как индикаторы ее.

Если климатические факторы (свет, тепло, влага, воздух) являются факторами, определяющими распределение растений в широких общих чертах, обусловливая зональность растительности, то эдафические факторы определяют распределение растений в более узких рамках, .главным образом в пределах той или иной климатической зоны. В зависимости от состава и свойств почвы, материнской породы, распределение растений чрезвычайно разнообразно.

Рельеф оказывает большое влияние на растения. Воздействие рельефа сказывается в перемещении почв и грунтов под воздействием силы тяжести, что наиболее резко выражено в горных областях. Степень воздействия рельефа определяется мощностью его развития. Различают:

Макрорельеф — высокие горы. При подъеме в горы имеет место понижение температуры на 0°, 5 на каждые 100 м. В связи с этим наблюдается смена растительных поясов, подобная смене их в направлении экватор — полюс.

Мезорельеф— например, различные части поймы наших рек. Воздействием мезорельефа определяется главным образом распределение влаги, а также и питательных веществ в почве.

3. Микрорельеф — незначительные повышения, например западины в степи, кочки на сфагновом болоте, холмики, образующиеся в степи действием роющих животных (сурки, суслики), несущие более ксерофитную растительность по сравнению с понижениями, и т. д.

Большое значение имеет экспозиция склонов (обращенность к странам света). Южные склоны, лучше прогреваемые, несут более теплолюбивую растительность. На высоких горах по южному склону древесная растительность поднимается значительно выше, чем по северному. Большое значение имеет угол наклона. Чем круче склон, тем большему нагреванию он подвергается.

Микроклимат. Мезо- и микрорельеф оказывают большое влияние на распределение климатических элементов (температура, осадки) в пределах небольших территорий. В этом случае говорят о микроклимате. Гидротермический режим почв тесно связан именно с микроклиматом — отсюда и большое влияние микроклимата на растительность. Всем известна значительно более высокая температура на повышенных участках по сравнению с низменными в вечернее время летом. В низинах нередко в летнее время наблюдаются заморозки вследствие застаивания здесь холодного воздуха, в то время как в повышенных местах их не бывает.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

В природной обстановке растения произрастают при тесном взаимоотношении друг с другом, с животными. Громадное влияние оказывает на растение человек своей хозяйственной деятельностью. Эти условия объединяются под названием биотических.

При большом разнообразии растительных организмов как в морфологическом, так и в физиологическом отношении происходит известный подбор форм, приспособленных к совместному существованию на одной территории, образуются определенные, закономерные сочетания растений.

Растительные организмы — индивидуумы, почти, как правило, произрастают в природе не изолированно, вне связи друг с другом, но дают определенные сочетания, причем эти сочетания могут состоять из индивидуумов одного и того же вида или из индивидуумов различных видов. Чаще всего встречаются сочетания различных видов, причем последние представлены большим или меньшим числом экземпляров.

В иных случаях индивидуумов на участке может быть немного, в других же, при особо благоприятных условиях существования, число индивидуумов может быть очень значительным. Каждое растительное сообщество, достаточно сформировавшееся, имеет определенный флористический состав и определенную структуру. Нередко растительные сообщества называются фитоценозом(от греческих слов «фитон» — растение и «койнос» — общий), что буквально и означает растительное сообщество.

ДАРВИНСКАЯ ПЛОЩАДКА.

На дарвинской площадке легко и доступно можно провести опыт, иллюстрирующий формирование растительного сообщества на обнаженном месте.

На конкретном материале обучающиеся могут познакомиться с различными примерами проявления межвидовых отношений у растений.

Как обустроить дарвинскую площадку? В начале осени выберите квадратную площадку в 4-9 кв. м, снимите с нее верхний слой земли в 0,5м, насыпьте вместо него слой чистого песка в 10 см, хорошо утрамбуйте, затем слой гари в 15 см, и снова слой песка в 25 см, площадку огородите или окопайте по периметру канавой на штык лопаты.

Весной начинайте наблюдения за появляющейся растительностью. Разделите площадку проволокой на квадраты, по 1 кв. м каждый, чтобы легче было подсчитать, сколько растений и каких видов заселяют площадку, как изменяется видовой состав растительности. Регистрацию растений необходимо проводить три раза: весной, в середине лета и осенью.

Ведите записи:

Работа рассчитывается на несколько лет, поэтому необходимо осуществить передачу задания и записей для продолжения наблюдений учащимся следующего класса.

Необходимо ежегодно составлять отчет о проделанной работе.

На основании сравнения результатов подсчетов можно сделать выводы о том, как изменяется видовой состав растительности на площадке.

В отчете должны быть следующие вопросы:

1. В какой последовательности появились виды на площадке?

2. Какие виды вытесняют другие виды?

3. Как объяснить вытеснение одного вида другим в каждом случае?

4. Как могли попасть эти растения на площадку?

Многовековая адаптация растений к условиям произрастания трактуется человеком с целью использования в бытовых условиях. Так, настоящей метеорологической лабораторией могут стать растения – барометры.

РАСТЕНИЯ - БАРОМЕТРЫ

Предсказать погоду на ближайшее время помогут местные приметы, которые учитывают локальные изменения атмосферных явлений. В течение многих столетий наблюдательные крестьяне создавали свой особый календарь природы, в котором аккумулировались их знания об окружающей среде. Итоги этих наблюдений, сопоставлений, выводов приобрели удобную форму примет, поговорок, метких выражений. Время шлифовало их, совершенствовало, пополняло.

Растения, в отличие от животных, в борьбе за свое существование лишены возможности укрыться в надежных убежищах на случай дождя, похолодания, жары или другого неблагоприятного явления природы. Чтобы защитить себя, сохранить способность к воспроизводству, зеленые обитатели лугов, лесов, болот, полей приобрели в процессе эволюции другие средства защиты — они улавливают малейшие изменения внешней среды и чутко реагируют на них, предохраняя, прежде всего, свои органы размножения.

«Поведение» растений находится в тесной взаимосвязи с температурой, влажностью, давлением воздуха, инсоляцией и другими факторами. Как известно, ухудшению погоды предшествуют падение атмосферного давления, повышение влажности воздуха, его наэлектризованности, снижение температуры. Живые приборы растительных организмов немедленно дают сигналы о приближении ненастья, и начинается подготовка к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Задолго до дождя некоторые растения, предохраняя свои цветки от попадания на них влаги и для уменьшения теплоотдачи, закрывают венчики, меняют положение цветка.

У ряда растений реакция на изменения атмосферных явлений проявляется в перемене положения и формы листьев, ветвей. К ним относятся орляк обыкновенный, клевер луговой, костяника и др. На перемену укажут ветки ели обыкновенной, можжевельника обыкновенного. В ясную сухую погоду они подняты вверх, а если начинают опускаться, то будет дождь.

Перед дождем многие цветы начинают сильно пахнуть. Усиливают свой запах перед дождем, например, цветки дремы белой, заманивая насекомых. Необходимо иметь в виду, что сильный аромат у дремы появляется за 9—12 часов до дождя.

Есть в природе растения, которые «плачут». Одно из них дербенник иволистный, так называемый — плакун-трава. Он широко распространен по берегам водоемов, возле болот. Его листья похожи на листья ивы — узкие, длинные, заостренные на конце. Во второй половине лета дербенник становится малиновым от мелких душистых цветков, которые почти укрывают стройный, высокий, очень разветвленный стебель. Плакун-трава является надежным погодоуказателем.

Надежным барометром являются и другие влаголюбивые растения: стрелолист обыкновенный, частуха подорожниковая.

«Плачут» и некоторые деревья. За три-четыре дня до ненастья с черешков листьев клена платанолистного (остролистного) вдруг начинает капать вода. Иногда от капелек воды, которые появляются на ивах в ясную погоду, земля под деревьями отсыревает. Появляются «слезы» также на листьях тополя черного (осокоря) и черемухи обыкновенной. А у конского каштана перед дождем на листьях образуются капельки липкого сока. Тогда поверхность листа становится темной, лоснящейся, словно лакированной.

«Плач» растений — обычное явление природы, оно объясняется уменьшением испарения воды из растительных клеток при повышенной влажности воздуха. Растения вынуждены избавляться от лишней воды. Для этого существуют особые отверстия на кончиках листьев — гидатоды. Здесь и накапливается вода в виде капелек, которые под собственной тяжестью падают на землю.

ЦВЕТОЧНЫЕ ЧАСЫ

С первыми лучами восходящего солнца заметно меняется облик окружающих нас зеленых растений. Сверкают всеми красками радуги капли росы. Начинают порхать легкокрылые бабочки, отправляются на поиски нектара пчелы и шмели. Из множества растений они отдают предпочтение тем, у которых раскрылись яркие венчики. С каждым часом цветочная палитра обогащается все новыми колерами. А к вечеру цветки в определенной последовательности закрываются. Вместе с тем некоторые дремавшие днем растения, наоборот, раскрывают свои цветки лишь в сумерки и благоухают до утра.

Первым, кто заинтересовался таким поведением цветущих растений, был великий шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707—1778). Долгое время он жил в небольшом университетском городке Упсала, руководил кафедрой ботаники. Линней создал систему классификации живых организмов, которая завершила огромный труд' ботаников и зоологов первой половины XVIII века. Ученый этим по праву снискал себе мировую славу.

Линней открыл и изучил явление, которому дал название «сон цветов». Он долго наблюдал за тем, как «просыпаются» и «засыпают» цветки. Изучая эти ритмы, ученый установил их закономерности у разных растений и нашел для своих наблюдений практическое применение. Однажды в его саду появилась необыкновенная клумба. На ней были посажены растения, которые распускали и закрывали венчики в строгой очередности и последовательности. «Циферблат» этих своеобразных часов был разбит на ряд секторов, в каждом из которых высаживались определенные виды растений. Такие часы без стрелок и цифр, тем не менее, работали безошибочно и без перерыва. Каждый час распахивал лепестки какой-нибудь цветок, другие же в это время оставались закрытыми.

Эти необычные часы были гордостью хозяина и немало удивляли многочисленных гостей ученого. С легкой руки Карла Линнея часы-клумбы появились во многих городах Европы. Однако они «шли» неточно, и главной ошибкой их создателей было механическое, без учета местных временных, пространственных и климатических условий, использование таблицы Линнея.

Дело в том, что в каждой конкретной местности цветочные часы показывают время по-разному. Это вызвано как географическими, так и экологическими факторами. К примеру, если козлобородник луговой на клумбе Линнея начинал раскрываться уже в три часа утра, то под Москвой он раскрывается между 4 и 5 часами утра. Один и тот же вид будет в разное время открывать цветки под Санкт-Петербургом, в средней полосе и на Кавказе.

Какие же причины заставляют растения открывать и закрывать свои венчики в определенное время?

Такое «поведение» растений объясняется особенностями их эволюции и условиями обитания. Главное воздействие оказывает смена дня и ночи. Только при условии достаточной освещенности в зеленых растениях протекает реакция фотосинтеза. С рассветом травы и деревья словно пробуждаются. Однако каждому виду определено свое время. Одни растения раскрывают венчики с восходом солнца, другие распрямляют лепестки гораздо позже, некоторые же и вовсе не распускаются днем.

Цветки очень чувствительны к изменениям температуры и влажности воздуха. Одни из них не переносят сырости, поэтому они в конце дня закрываются, так как ночью влажность воздуха повышается, а водяной пар при снижении температуры конденсируется в капельки росы. Вот и прячут на ночь такие растения свои тычинки и пестики, закрывая их лепестками и чашелистиками. А как только сверкнут лучи солнца, их цветки начинают раскрываться, так как многим из них не только не вредит, но даже полезна дневная жара.

Другие же растения любят тепло, но не переносят зноя. Они, как правило, распускаются ранним утром или во второй половине дня, а когда солнце стоит в зените — укрываются от жары.

Однако не только этим объясняется ритмичность жизни растений. Более важное значение в работе биологических часов играет связь растений с насекомыми-опылителями, у которых также существует свой ритм жизнедеятельности. Оказывается, их биологические часы идут синхронно. Растение раскрывает свои цветки и готовится отдать пыльцу и нектар точно в то время, когда к нему подлетят пчелы, шмели, осы, бабочки, мухи.

Ученые экспериментально установили, что внутренние биологические часы растений надежно работают даже в тех случаях, когда искусственно устраняются на несколько дней внешние признаки суточного режима: восход или закат солнца, отсутствует колебание температуры воздуха и др. Цветки раскрываются в определенное время суток, а насекомые прилетают в точно установленный час.

Этим же объясняется ночное цветение некоторых видов растений. Они распускают свои венчики лишь с наступлением темноты. Днем их цветки «спят», потому что дневные насекомые с их короткими хоботками не в состоянии перенести пыльцу с тычинок на глубоко расположенное в трубочке венчика рыльце. Ночные же насекомые, прежде всего бабочки, отлично справляются с этим. А чтобы насекомые безошибочно могли находить предмет их внимания был хорошо заметен, лепестки распускающихся ночью цветков окрашены, как правило, в белый, бело-розовый или желтый цвета. В этих же целях растения источают свои ароматы. Обоняние насекомых очень развито, и запах нектара они чувствуют на значительном расстоянии. Вспомните, как приятно пахнут с наступлением сумерек маттиола (левкой), душистый табак, ночная фиалка (гесперис).

Со времени создания Карлом Линнеем цветочных часов прошло более двух столетий. Но загадка суточных ритмов растений продолжает до сих пор интересовать ученых. Биологами уже давно исследуются пространственные аспекты приспособления растений и животных к окружающей среде, а проблемы биологических ритмов изучены в гораздо меньшей степени, хотя результаты наблюдений показывают, сколь поразительными могут быть приспособления растительных организмов в этом отношении. Однако, несмотря на усилия исследователей, сегодня можно лишь догадываться, каким же образом и при помощи каких средств растения столь верно определяют время, вернее, приурочивают свои физиологи­ческие процессы к определенному поведению животных или другим факторам. Вот уж действительно удивительное рядом!

Биологам еще предстоит снять завесу с тайны биологических часов. А наблюдательные путешественники и сейчас смогут воспользоваться живыми хронометрами, созданными природой. Но во избежание ошибки лучше воспользоваться одновременно несколькими индикаторами. В мире растений существует строгая очередность. Например, цветки мака-самосейки не откроются раньше соцветий козлобородника, а венчики цикория всегда закрываются позже, чем цветки картофеля. Скажем, на лугу вы заметили, что цветки смолки обыкновенной уже открылись, а соцветия козлобородника еще не закрылись. Значит, сейчас около 10 часов 30 минут.

Не следует также забывать, что цветочные часы показывают лишь солнечное время данного пункта. Мы же живем по усредненному поясному времени. А так как, в целях экономии электроэнергии устанавливают на весенне-летний период декретное время, то оно значительно отличается от местного солнечного времени. Поэтому, рекомендуется составить на основании собственных наблюдений цветочные часы для своего района с учетом поясного и декретного времени.

При этом, конечно, не обойтись без знания особенностей растений. Систематические наблюдения за жизнью цветков станут исходным материалом для составления таблицы распускания и закрывания их венчиков.

Основными характерными растениями могут быть бодяк огородный, бодяк полевой,вербена лекарственная, вьюнок полевой, гвоздика полевая, картофель, кислица обыкновенная, козлобородник луговой, ястребинка зонтичная.

Время распускания и закрывания венчиков некоторых растений

средней полосы европейской части России (ч)

Следует, однако, помнить, что «ходят» цветочные часы лишь в солнечную погоду. В пасмурный день некоторые цветки вовсе не раскрываются или цветочные часы начинают обнаруживать значительные погрешности. Существует несколько причин такого поведения растений. Одна из которых – предсказание погоды.

РАСТЕНИЯ ИЩУТ ВОДУ

Люди давно заметили, что растения по-разному относятся к влаге. Для одних растений вода составляет среду их обитания, другие не переносят избытка влаги. Некоторые и в засушливых районах чувствуют себя превосходно. Причем растения всегда остаются верными своим привычкам и, попадая в чуждую для них среду, плохо развиваются или даже гибнут.

Первыми, кто обратили внимание на эти особенности, были, вероятнее всего, колодезных дел мастера. По известным им приметам они умели находить воду в местах, где, казалось бы, ее не должно быть. Они рыли колодцы там, где росли определенные виды трав, кустарников, деревьев, принимали во внимание обилие и внешний вид влаголюбивых растений. Еще античный писатель Витрувий Поллион, живший в I веке до нашей эры, указывал на важное значение растительности в поисках подземных вод: «Признаки воды в описанных выше земных породах следующие: там произрастают тонкий камыш, тростник, тальник, ольха, плющ и другие, обладающие тем свойством, что не могут зародиться без воды».

По отношению к влаге все растения делятся на три основные экологические группы: гигрофиты, мезофиты и ксерофиты.

К гигрофитам относятся многие растения болот, берегов рек и озер, влажных лугов и лесов. Вода — главное условие их благоденствия. Они не выносят нехватки воды, не приспособлены к ограничению ее расхода. Разветвленная корневая система гигрофитов располагается в очень увлажненных горизонтах на небольшой глубине от поверхности почвы. Гигрофиты не снабжены защитными приспособлениями от высыхания; испарение воды из их тканей в 6—7 раз превышает интенсивность испарения у засухоустойчивых растений. Если же вода по каким-либо причинам (например, после мелиоративных работ) уходит в более глубокие горизонты, гигрофитам грозит гибель, их вытесняют менее влаголюбивые растения.

Гигрофиты легко отличить от представителей других экологических групп. Для них характерны очень сочные стебли и листья, клетки их крупные, состоят из рыхлых, губчатых тканей, наружные покровы развиты слабо. Такая структура листьев и стеблей, а также слабая устьичная регуляция испарения влаги из тканей гигрофитов являются причиной их быстрого увядания при уменьшении влажности почвы и воздуха.

Вегетация гигрофитов не зависит от атмосферных осадков. Даже в жаркую летнюю пору они поражают яркой зеленью, свежестью. А это неоспоримое доказательство того, что корни растений питают неглубоко расположенные грунтовые воды. К таким индикаторам относятся рогоз широколистный, тростник, аир и др.

Иногда корни обитателей пустынь уходят в глубь на 20—30 м. Такие растения засушливых местообитаний, которые способны переживать продолжительную атмосферную и почвенную засуху, оставаясь физиологически активными, называются ксерофитами. Листья у них обычно твердые, жесткие, с плотной кожицей, большим количеством механических тканей, поэтому даже при большой потере воды они не теряют упругости. Листья часто свертываются вдоль так, что устьичная сторона оказывается внутри трубки, края листовой пластинки даже соприкасаются друг с другом.

У многих ксерофитов вместо листьев развиты колючки или чешуйки — это не что иное, как редуцированные листья. Такие приспособления сокращают испаряющую поверхность листа. У некоторых растений стебли, листья и даже цветки сильно опушены и кажутся серовойлочными. Этим растения отражают прямые солнечные лучи и уменьшают интенсивность испарения влаги. У многих видов поверхность листа покрыта восковым налетом, поэтому она приобретает сизый оттенок.

Среди ксерофитов выделяют группу фреатофитов, или растений-насосов. Их корни даже в пустынях достигают уровня пресных вод, благодаря чему и возможно их существование в условиях атмосферной и почвенной засухи. К растениям, приспособившимся к засушливым условиям обитания, принадлежат верблюжья колючка, саксаул, тамариск, солодка, чий и др.

Однако фреатофиты растут не только в пустынях и засушливых районах. К ним относятся также растения, широко встречающиеся в средней полосе страны, такие, как ива белая, осокорь, лох узколистный и др. Они могут служить указателями неглубокого расположения грунтовых вод.

Многие растения не только являются индикаторами воды, но и указывают на ее химический состав. Например, на засоленных почвах солодка голая имеет угнетенный вид. И наоборот, там, где у нее стебли и листья крупные, сочные, - вода пресная. Тополь, лох, ива всегда указывают на наличие грунтовых вод, пригодных для питья. На высокую минерализацию воды указывает верблюжья колючка. Кристаллики соли на ветках тамариска говорят сами за себя: растение «питается» очень соленой водой.

Чий блестящий одинаково хорошо чувствует себя и на пресных, и на засоленных почвах. Вот почему следует обращать внимание на соседей этого злака. На пресных грунтовых водах вместе с чием растут тростник, рогозы, камыш, некоторые злаковые и бобовые травы. На засоленных же почвах чию сопутствуют верблюжья колючка и другие переносящие засоление растения.

На почвах с разной минерализацией грунтовых вод (от 0,1 до 18 млг на 1 л) растет и тростник обыкновенный. Необходимо помнить, что пресной вода будет в тех случаях, если вместе с тростником растут рогоз широколистный, злаковые растения, бобовые травы. Иными словами, не отдельные виды, а целые растительные сообщества являются более надежными и точными индикаторами как глубины залегания грунтовых вод, так и степени их минерализации.

Растения, встречающиеся в умеренных условиях увлажнения, называются мезофитами. К ним относится большинство растений наших лесов и лугов.

С помощью растений можно разыскать грунтовые воды, залегающие на незначительной глубине. Чем ближе они к поверхности почвы, тем легче добыть воду.

Растения—индикаторы грунтовых вод

Использованная литература

Дмитриев Ю.Д. Занимательная биология. Москва, Дрофа, 1996

Джувеликян Х.А. Экология и человек. Воронеж, 1999

Клюев Н.Н. Эколого-географическое положение России и ее регионов.

Москва ИГРАН, 1996

Окружающая среда. Энциклопедический справочник. Москва Прогресс, 1993

Пехов А.П. Биология с основами экологии. СПб. Ланс, 2000

Реймерс Н.Ф. Природопользование. Москва Мысль, 1990

Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я. Москва, Агар, 2000

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/214790-metodicheskoe-posobie-po-izucheniju-estestven