Основы экологии древесных растений

Основные экологические факторы и экологические свойства древесных растений

Экология растений (термин предложен немецким биологом Эрнестом Геккелем в 1866 г.) — наука, изучающая условия существования растений и взаимоотношения между ними и средой их обитания. Условия среды (экологические факторы) объединяют в две группы — абиотические (климатические и почвенные) и биотические (растения, животные, человек). Эти факторы образуют среду обитания, или условия местопроизрастания растений. По Е. П. Смолоногову (1990), лесная экология изучает закономерности образования биоэкологических систем разного уровня интеграции, географическую дифференциацию таких систем, а также организационнофункциональную структуру и изменение во времени их элементарных единиц — популяций и биогеоценозов.

В экологии есть ещё понятие «условия существования», под которым понимается совокупность жизненно необходимых экологических факторов, от которых зависит возможность существования растений (тепло, свет, влага, газовый состав воздуха, элементы почвенной среды — pH почвы, элементы питания, механические свойства и т. д.). Например, белая акация, снежноягодник белый, клён ясенелистный естественно растут в смешанных лесах Северной Америки при соответствующих этим районам условиях местопроизрастания. А условия существования этих пород куда шире. Поэтому в качестве интродуцентов эти породы распространены далеко за пределами своего естественного ареала, в том числе и в России, и растут в совершенно иных условиях местопроизрастания.

Реакция растений на факторы среды называется экологической. Этой реакцией определяются экологические свойства (особенности) растений, характеризующие отношение их к экологическим факторам.

Для каждого вида древесных растений существует своя экологическая ниша, т. е. та среда обитания, условия существования в которой в максимальной степени соответствуют экологическим свойствам организмов.

Есть породы теневыносливые (тисс, самшит, ель, пихта) и светолюбивые (сосна обыкновенная, берёза бородавчатая, можжевельник казацкий). Лиственница Гмелина выдерживает морозы до минус 70 °C, а бук и платан вымерзают при минус 25−30°С. Тамарикс выносит сильно засолённые почвы, а для тополя, дуба нужна богатая питательными веществами незасолённая почва.

Свойства растений приспосабливаться к различным условиям внешней среды и занимать определённую экологическую нишу называются экологической амплитудой видов. Экологический диапазон приспособительных возможностей вида, приобретённый в процессе эволюции и закреплённый в генотипе, составляет норму экологической реакции вида. Экологически пластичный вид — это вид с широкой экологической амплитудой, способный приспосабливаться к самым разным условиям существования.

Каждый природный фактор имеет свой диапазон действия на растения, понимаемый как толерантность, или область устойчивости, ограниченную двумя кардинальными точками — минимума и максимума. Это критические значения факторов, допускающие возможность существования растения. Область фактора, в наибольшей мере соответствующая экологическим свойствам вида (организма), составляет зону оптимума. Если условия среды, в которой один или совокупность факторов выходят за пределы зоны оптимума, то они оказывают угнетающее действие на особи и приводят к их гибели. Эти факторы называют экстремальными (аномально низкое освещение, низкая или высокая температура, резкий дефицит влаги, засолённость почвы и т. п.).

Экологические факторы по влиянию на растения делят на пять основных групп: 1) климатические; 2) почвенно-грунтовые (эдафические); 3) топографические (орографические) — факторы рельефа; 4) биотические; 5) антропогенные (прямое и косвенное воздействие человека на растения и растительность).

Все вышеперечисленные факторы в природе воздействуют на растения не поодиночке, а в комплексе. Изменение напряжения одного из факторов обязательно вызовет изменение в напряжении других факторов. Увеличение температуры приводит к изменению влажности воздуха и почвы за счёт усиления её испарения, усиливается фотосинтез, изменяется газовый состав воздуха. Такие важнейшие функции растений, как питание, рост, могут осуществляться только при определённых температуре и влажности. Если дерево растёт на плодородной почве, а в данный момент тепла будет недостаточно, то прекращаются и питание, и рост.

Если какой-либо фактор среды будет в минимуме или максимуме, то он ограничивает действие остальных факторов, даже если они очень благоприятные. Изменить это состояние можно только сняв воздействие ограничивающего фактора. В свою очередь сами растения влияют на условия абиотической среды. Они изменяют микроклимат, иссушают корнеобитаемый слой почвы, поднимают уровень грунтовых вод, изменяют газовый состав воздуха и др.

Первичный комплекс факторов абиотической среды называется экотопом, а абиотическая среда, трансформированная деятельностью живых организмов, образует биотоп.

В дендрологии пользуются понятиями «дендрофлора» и «растительность».

Дендрофлора — совокупность видов древесных растений на определённой территории. Дендрофлора того или иного региона слагается из уцелевших и неизменившихся или слабоизменившихся форм дочетвертичного периода — реликтовая флора; видов-переселенцев из других регионов в позднейшие эпохи — миграционная флора; видов, эволюционировавшихся из третичного периода в современные условия под воздействием сложившихся факторов среды, — трансформационная флора. При анализе дендрофлор различных регионов России в большинстве из них фигурируют представители всех вышеназванных флор.

Растительность — совокупность растительных сообществ (фитоценозов), характерных для данной географической зоны. В понятие «растительность» входят количественные показатели: площади конкретных растительных сообществ, их число.