Контрольная работа по "Экологии"

Среда и адаптации к  ней организмов

13.Различные классификации жизненных форм растений (с примерами).

     Понятие жизненной формы зародилось при  изучении растительного покрова. Сам  термин вошел в науку только в  конце XIX в., но большое разнообразие форм растений в природе, определяющих ландшафты разных территорий, привлекало ботаников еще в древности.

     Древнегреческий ученый и философ, ученик и друг Аристотеля, Теофраст (Феофраст) более чем за три столетия до нашей эры в  произведении «Исследования о растениях» систематизировал накопленные знания по морфологии растений, выделил деревья, кустарники, полукустарники, травы и описал их.

     Основоположник  ботанической географии немецкий ученый А. Гумбольдт (1769–1859) в начале XIX в. выделил 19 «основных форм», различающихся физиономически: пальмы, бананы, мальвовые и баобабовые, вересковые, кактусовые, орхидеи, казуариновые, ароидные, лианы, алоэ, злаки, папоротники, лилейные, ивовые, миртовые, меластомовые, хвойные, мимозовые, лотосовые. Это не систематические группы. В основе выделения «основных форм» лежит сходство во внешнем облике. Сходство внешнего облика разных растений Гумбольдт объяснял влиянием климатических, почвенных условий, высотой над уровнем моря и проч.

     Термин  «жизненная форма» предложен в 1884 г. датским ботаником Е. Вармингом. Под жизненной формой Варминг понимал «форму, в которой вегетативное тело растения (индивида) находится в гармонии с внешней средой в течение всей его жизни, от колыбели до гроба, от семени до отмирания». Из определения следует, что жизненная форма отражает приспособленность растения ко всему комплексу факторов внешней среды во все периоды его жизни.

     Датский ботаник К. Раункиер рассматривал жизненные  формы как результат приспособления растений к внешней среде. Решающее значение он придавал климату. В основу выделения жизненных форм Раункиер положил различия в приспособлении растений к переживанию неблагоприятного времени года. Эта приспособленность отражена в размещении почек или верхушек побегов по отношению к поверхности почвы.

     Учение о жизненных формах особенно обогатили исследования И. Г. Серебрякова. Он дает следующее развернутое определение: «Жизненную форму у высших растений с эколого-морфологической точки зрения можно определить как своеобразный общий облик (габитус) определенной группы растений (включая их подземные органы), возникающий в их онтогенезе в результате роста и развития в определенных условиях среды. По И. Г. Серебрякову, жизненную форму растения создает система его вегетативных органов. Жизненная форма – категория морфологическая и экологическая.

     Классификации жизненных форм растений. Таких классификаций к настоящему времени было создано множество. Современными исследователями чаще других используются системы К. Раункиера и И. Г. Серебрякова.

     Система К. Раункиера

     К. Раункиер использовал для классификации жизненных форм растений единственный, но имеющий большое приспособительное значение признак – положение почек возобновления по отношению к поверхности почвы.

     Все растения Раункиер разделил на пять типов (1903), в которых позднее выделил подтипы (1907).

     1. Фанерофиты. Почки зимуют или переносят засушливый период «открыто», достаточно высоко над землей (деревья, кустарники, деревянистые лианы, эпифиты). В связи с этим они обычно защищены специальными почечными чешуями, имеющими ряд приспособлений главным образом для сохранения конуса нарастания и молодых зачатков листьев, заключенных в них от потери влаги (тополь, омела);

     2. Хамефиты. Почки хамефитов располагаются почти на уровне почвы или не выше 20—30 см над ней (кустарнички, полукустарнички, стелющиеся растения). В холодном и умеренном климате эти почки очень часто получают зимой дополнительную защиту, помимо собственных почечных чешуи: они зимуют под снегом ( брусника, черника,  барвинок).

       3. Гемикриптофиты. Обычно травянистые растения; их почки возобновления находятся на уровне почвы или погружены очень неглубоко, главным образом в подстилку, образуемую листовым и прочим мертвым растительным отпадом,— это еще один дополнительный «покров» для почек. Среди гемикриптофитов Раункиер различает «протогемикриптофиты» с удлиненными побегами, ежегодно отмирающими до основания, где располагаются почки возобновления (вербейник обыкновенный), и розеточные гемикриптофиты, у которых укороченные побеги могут зимовать на уровне почвы целиком (одуванчик).

       4. Криптофиты. Представлены либо геофитами (G), у которых почки находятся в земле на некоторой глубине (они подразделяются на корневищные, клубневые, луковичные) (ветреница- корневищный геофит, тюльпан-луковичный геофит), либо гидрофитами, у которых почки зимуют под водой (элодея).

     5. Терофиты. Особая группа; это однолетники, у которых все вегетативные части отмирают к концу сезона и зимующих почек не остается, — эти растения возобновляются на следующий год из семян, перезимовывающих или переживающих сухой период на почве или в почве (мак-самосейка).

     Раункиер  считал, что жизненные формы складываются исторически как результат приспособления растений к климатическим условиям. Процентное распределение видов  по жизненным формам в растительных сообществах на изучаемой территории он назвал биологическим спектром. Для разных зон и стран были составлены биологические спектры, которые могли служить индикаторами климата. Так, жаркий и влажный климат тропиков был назван «климатом фанерофитов», умеренно-холодные области имеют «климат гемикриптофитов», полярные страны – «климат хамефитов».

Критики воззрений  Раункиера отмечают, что его типы жизненных форм слишком обширны  и неоднородны. Тем не менее классификация  жизненных форм растений по Раункиеру  остается популярной и продолжает модифицироваться.

     Система И. Г. Серебрякова

     Наиболее  разработанной классификацией жизненных  форм покрытосеменных и хвойных  на основе эколого-морфологических  признаков является система И. Г. Серебрякова (1962, 1964). Она иерархична, в ней использована совокупность большого числа признаков в соподчиненной системе и приняты следующие единицы: отделы, типы, классы, подклассы, группы, подгруппы, иногда секции и собственно жизненные формы. Собственно жизненная форма является основной единицей экологической системы растений.

     Под жизненной формой как единицей экологической классификации И. Г. Серебряков понимает совокупность взрослых генеративных особей данного вида в определенных условиях произрастания, обладающих своеобразным обликом, включая надземные и подземные органы. Им выделены 4 отдела жизненных форм.

     1. Отдел А. Древесные растения. Включает 3 типа: деревья (кедр, сосна, липа…), кустарники(сирень,желтая акация, спирея, орешник), кустарнички(черника, брусника).

     2. Отдел Б. Полудревесные растения. Включает 2 типа – полукустарники и полукустарнички(полынь, темьян, лаванда).

     3. Отдел В. Наземные травы. Включает 2 типа: поликарпические (их большинство- цветут многократно, многолетние – лютик, земляника, пырей, клевер) и монокарпические травы (плодоносят всего один раз в жизни, в осн. однолетники и двулетники - . (капуста, редисы, свекла, укроп, тмин, из дикой флоры: хохлатка бледная, пастушья сумка, чистотел, череда, борщевик)

     4. Отдел Г. Водные травы. Включает 2 типа: земноводные травы(рогоз широколистный, осока), плавающие (кувшинка, ряска)и подводные травы (наяды, роголистник).

     Выделение отделов основано на степени одревеснения надземных осей (древесные, полудревесные  и травянистые растения), выделение  типов – на относительной длительности жизни надземных осей или растений в целом. Классы в пределах типов  выделяются на основании структуры побегов (лиановидные, ползучие, суккулентные и проч.), на основе специфики питания (сапрофиты и паразиты) или образа жизни (эпифиты). При характеристике собственно жизненной формы растений учитывается характер надземных побегов (удлиненные, укороченные, сильно ветвящиеся и образующие подушки, ползучие и т. п.), тип корневой системы (стержнекорневые, кистекорневые, корнеотпрысковые растения и т. п.), подземные побеги (короткие и длинные корневища, клубни, луковицы, столоны, каудексы и т. п.). Учитывается также общая длительность жизни и способность к повторному цветению (монокарпики и поликарпики) и др.

     Рассмотрим  положение конкретных растений в  системе жизненных форм И. Г. Серебрякова.

     Липа  сердцевидная относится к отделу древесных растений, классу кронообразующих с полностью одревесневшими удлиненными побегами, подклассу наземных, группе с подземными корнями, подгруппе прямостоячих, секции одноствольных (лесного типа), к листопадным деревьям.

     Земляника лесная относится к отделу наземных трав, типу поликарпиков, классу травянистых поликарпиков с ассимилирующими побегами несуккулентного типа, подклассу столонообразующих и ползучих, группе столонообразующих, подгруппе наземностолонных. Собственную жизненную форму земляники лесной можно характеризовать как короткокорневищное кистекорневое растение с розеточными побегами и надземными столонами.

     И. Г. Серебряков отмечал недоработанность и незавершенность своей классификации  вследствие слабой изученности жизненных  форм растений разных сообществ, особенно дождевых тропических лесов. Габитус тропических деревьев определяется зачастую не только характером стволов и крон, но и корневыми системами, поэтому последние служат важным признаком при классификации жизненных форм деревьев. Травянистые растения имеют часто вегетативно подвижны, обладают большой семенной продуктивностью, лучше деревьев приспособлены к освоению самых разнообразных местообитаний, иногда в очень суровых условиях. Поэтому разнообразие жизненных форм у наземных травянистых растений необыкновенно велико. 
 
 
 
 
 
 
 

     14.Жизненные формы животных

     Жизненные формы возникают как конвергентное  сходство по многим признакам, составляющим в сумме общий габитус организмов, их внешний облик.

     Классификации жизненных форм животных, как и  растений, весьма разнообразны и зависят от принципов, которые кладут в их основу. На морфологии млекопитающих, по-видимому, в наибольшей степени сказывается характер их передвижения в разных средах. А. Н. Формозов выделил на этом основании среди зверей следующие адаптивные типы: 1) наземные формы; 2) подземные (землерои); 3) древесные; 4) воздушные и 5) водные. Между типами есть переходы.

     В пределах каждой группы особенности  поступательного движения и образа жизни формируют более специфические  приспособительные формы. Так, наземные млекопитающие передвигаются в основном посредством ходьбы, бега и прыжков, что проявляется в их внешнем облике. Например, прыгающие животные: кенгуру, тушканчики, прыгунчики, кенгуровые крысы – отличаются компактным телом с удлиненными задними конечностями и значительно укороченными передними. Очень сильно развиты мышцы – разгибатели спины, увеличивающие мощность толчка. Длинный хвост играет роль балансира и руля, позволяющего резко изменять направление движения. Он служит также дополнительной точкой опоры. Сходный тип передвижения и внешний облик имели и некоторые вымершие динозавры мезозоя. Естественно, что, кроме общих адаптивных признаков, каждый вид отличается деталями внешнего строения в зависимости от экологической специфики.

     Жизненные формы отчетливо выделяются в пределах любой крупной таксономической группы животных, характеризующейся экологическим разнообразием видов.

     Во  внешнем облике птиц в наибольшей мере проявляется приуроченность их к определенным типам местообитаний  и характер передвижения при добывании пищи. В связи с этим различают птиц: 1) древесной растительности; 2) открытых пространств суши; 3) болот и отмелей; 4) водных пространств. В каждой из указанных групп выделяют специфические формы: а) добывающие пищу посредством лазания (многие голуби, попугаи, кукушки, дятловые, воробьиные); б) добывающие пищу в полете (в лесах – совы, козодои и др., на открытых пространствах – ржанковые, длиннокрылые, над водой – трубконосые и т. п.); в) кормящиеся при передвижении по земле (лесные – большинство куриных, казуары, киви и др., на открытых пространствах – страусы, нанду, журавлиные, на болотах и отмелях – голенастые, фламинго, некоторые воробьиные); г) добывающие пищу с помощью плавания и ныряния (пингвины, гагары, поганки, ряд трубконосых, большинство веслоногих и гусиных и др.).