Взаимосвязи растений в сообществе

Взаимосвязи растений в сообществе 
 
В растительное сообщество всегда входят растения с разными биологическими особенностями. Например, в растительном сообществе елового леса ель теневынослива. Она хорошо растет на плодородных почвах. Нередко присутствуют светолюбивые осина и береза, кустарники (крушина ломкая), кустарнички (брусника и черника), тенелюбивые травы (кислица обыкновенная , седмичник европейский , майник двулистный ,влаголюбивые зеленые мхи, грибы и бактерии. Сообщества растений возникают не случайно: они складываются постепенно в течение многих тысячелетий. В результате разные виды растении в сообществе приспосабливаются к совместному обитанию.Когда входишь в лес, сразу замечаешь его ярусы .                                                                                                                       Ярус — элемент вертикальной структуры фитоценоза. Ярусы различаются визуально по неоднородности вертикального распределения фитомассы. Выделяют ярусность надземную и подземную. Благодаря ярусному расположению растений в сообществе наиболее полно используются природные условия (свет, тепло, почва). От принадлежности к определённому ярусу зависит качество жизни, так как экологические условия на разных ярусах неодинаковы.В лесах ярусы образованы растениями отдельных жизненных форм (по Серебрякову), выделяют следующие ярусы:

• ярус A — древостой (ярус деревьев);

• ярус B — подлесок (ярус кустарников);

• ярус C — травяной (ярус травянистых растений);

• ярус D — мохово-лишайниковый ярус.

Одним из важных показателей яруса деревьев является степень сомкнутости крон.Степень сомкнутости крон — это отношение площади, занятой кронами, к общей площади описываемого участка. Данный показатель оценивается визуально, выражается в десятых долях единицы (или в процентах).Для травянистых сообществ и травянистого яруса леса одной из характеристик являлется аспект — это внешний вид фитоценоза (его физиономичность, окраска), изменяющийся в соответствии с чередованием фаз развития растений и времени года.Внешней характеристикой является обилие — это количество особей определенного вида растения в пределах данного растительного покрова пробной площадки. Определение численности особей можно производить путём непосредственного подсчёта или путём использования субъективной глазомерной оценки. Принято для определения обилия использовать пятибальную шкалу немецкого учённого О. Друде.На некоторых лугах можно также выделить ярусы — высокотравье, среднетравье и низкотравье.Наличие ярусов не является обязательным признаком фитоценозов и в основном характерно для лесных фитоценозов.

Совместное существование разных видов и жизненных форм в растительном сообществе приводит к их пространственному обособлению. Это выражается в горизонтальном и вертикальном расчленении фитоценоза на отдельные элементы, каждый из которых играет свою роль в накоплении и преобразовании вещества и энергии.

По вертикали растительное сообщество разделяется на ярусы – горизонтальные слои, толщи, в которых располагаются надземные или подземные части растений определённых жизненных форм. Эта ярусность особенно ярко выражена в лесных фитоцинозах. Здесь насчитывается обычно пять-шесть ярусов: древесные ярусы, кустарниковый, травяно-кустаричковый, моховой или лишайниковый, подстилка (опад листвы). Наряду с такими разнообразными фитоцинозами , как лесной, существуют так называемые малоярусные сообщества – луг, степь, болото – имеют всего по два-три яруса. Растения имеют один тип питания: пищевой рацион практически у всех видов включает раствор минеральных веществ, диоксид углерода и солнечный свет. Тем не менее их экологические ниши дифференцированы. 

Существуют растения светолюбивые и теневыносливые; их корневые системы расположены на разной глубине; им требуются различные элементы минерального питания и неодинаковое количество воды; в разное время они цветут и плодоносят; имеют собственных опылителей.Ярусное строение фитоциноза даёт растениям возможность более полно использовать ресурсы среды. Растения разных ярусов живут в разных условиях, что уменьшает конкуренцию и способствует увеличению видового разнообразия. Чем благоприятнее условия местообитания, тем сложнее ярусность.                                                                                                                                    Подземная ярусность представляет собой как бы зеркальное отражение надземной: корни наиболее высоких растений (деревьев) проникают глубже всех, корни низких растений (кустарников и трав) располагаются у поверхности почвы или прямо в подстилке. Большая часть корней располагается в верхних слоях почвы.                                                                                      Ярусы растительных сообществ.                                                                                                 По горизонтали сообщество также расчленяется на отдельные элементы – микрогруппировки, расположение которых отражает неоднородность условий. Особенно хорошо это можно различить в структуре наземного покрова – в наличии “мозаики” из различных микрогуппировок (например, кочки или куртины трав; светолюбивые травы в “окнах”, теневыносливые травы – под деревьями; пятна мхов или голого грунта).

Мозаичность, как и ярусность, обусловлена многими факторами, в том числе и влиянием человека, поэтому может служить хорошим признаком нарушений в сообществе.

Биоморфологический спектр и пространственная структура сообщества являются показателями имеющегося в данном местообитании разнообразия экологических ниш, богатства и полноты использования сообществом ресурсов среды, а также показателем относительной устойчивости сообщества и степени антропогенного влияния на него.

Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических, взаимосвязей между видами данного сообщества. Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются вещество и энергия.

Область науки, которая исследует влияние растений друг на друга, называется аллелопатией. Прямое влияние осуществляется растениями, соседствующими друг с другом посредством выделений корнями органических соединений, и выделений листьями различных веществ и летучих соединений. Косвенное взаимодействие происходит в основном через почву, воздействие предшествующих растений на следующие за ними проявляется через изменения свойств почвы, обогащение или обеднение почвы органическими и минеральными веществами, разрыхление или уплотнение.

Корни растений выделяют в почву большое количество водорастворимых органических соединений, биологически активных веществ, стимуляторов и ингибиторов роста. Эти вещества поглощаются корнями расположенных рядом растений и оказывают на них влияние. Листья сильно пахнущих растений выделяют ароматические соединения, которые смываются в почву при дожде или поливе и опять таки влияют на рядом растущие растения. Вещество, выделяемое растением, на соседей может оказывать как благоприятное воздействие, так и отрицательное. Крапива, ромашка, валериана, одуванчик и тысячелистник – растения, оказывающие благоприятное воздействие на окружающую среду. Горох, фасоль, бобы снабжают себя и своих соседей азотом, правда для соседей азот становится доступным только после отмирания корней.

Растения соседи могут защищать друг друга от вредителей, от болезней, могут стимулировать рост и влиять на урожайность, могут угнетающе действовать друг на друга, через выделения корневой системы. Соседи в растительном сообществе взаимодействуют друг с другом как положительно, так и отрицательно. Еще необходимо учитывать климат, состав почвы, влажность почвы.

Корни растений осуществляют в почве многообразную и неустанную работу, рыхлят, стимулируют жизнь почвенной микрофлоры, выделяют в почву большое количество органических соединений. Выделение веществ в почву начинается с момента прорастания семян, достигает максимума у многих растений в период цветения и снижается к моменту плодоношения. Например, корневые выделения горчицы стимулируют рост гороха.

Состав корневых выделений не одинаков у разных видов растений. Фенольные соединения являются тем компонентом, который определяет токсичность корневых выделений для других растений. В аллелопатии их называют колинами, действие их специфично и не одинаково для растений разных видов. Накапливание колинов в почве приводит к почвоутомлению. Почвоутомление возникает в том случае если одно и тоже растение много лет растет на одном и том же месте, поэтому не рекомендуется одно и тоже растение высаживать несколько лет подряд на одно и тоже место.

Растение более высокое с более мощной корневой системой может угнетать рядом растущее, или наоборот, более высокое может притенять, тем самым, защищая рядом растущее растение от солнца.

Но в любом случае растения, выращенные в естественных условиях без использования химикатов пусть даже дают меньший урожай, но зато этот урожай, что вырос более высокого качества, и растение более устойчиво к болезням.

Влияние растений друг на друга

Различают три основные формы влияния растений друг на друга при совместном произрастании: а) контактные; б) косвенные трансабиотические и в) косвенные трансбиотические.

Контактное влияние

Различают две формы контактных влияний — со срастанием организмов и без срастания. Обе формы взаимоотношений широко распространены между детерминантами консорций и их консортами.

а) Одна из форм контактных взаимоотношений, проходящих со срастанием организмов, — это взаимодействие зеленого растения с паразитными цветковыми растениями. Среди паразитных (в широком смысле этого термина) наиболее распространены полупаразиты, их почти в четыре раза больше, нежели полных паразитов (голопаразитов). Они способны к нормальному фотосинтезу и получают от растений-хозяев воду и элементы минерального питания. Известно 1904 вида полупаразитных растений, относящихся к 83 родам из 8 семейств. Особенно много их в семействе Loranthaceae (Ремнецветные) — около 1000 видов, Scrophulariaceae (Норичниковые) — около 500 видов и Santalaceae (Санталовые) — около 400 видов. Сюда входят как травы, так и древесные растения, как однолетники, так и многолетники. Полупаразиты заметно снижают продуктивность популяций растения-хозяина — на 20-25% .

Известно 518 видов цветковых растений — полных паразитов, относящихся к 52 родам из 9 семейств: Orobanchaceae (Заразиховые), Cuscutaceae (Повиликовые), Rafflesiaceae (Раффлезиемые) и др. Паразиты получают от хозяина как органические вещества, так и минеральные. Они более угнетающе действуют на растение-хозяин, но в результате сопряженной эволюции выработались механизмы, предотвращающие массовую гибель особей растений-хозяев.

б) Одна из форм контактных взаимоотношений, проходящих без срастания организмов, — это взаимодействие зеленого растения с эпифитами. Эпифиты — растительные организмы, живущие на растениях или в их отмерших внешних тканях, но не поглощающие воду и элементы минерального питания из живых органов растений. Сюда относятся некоторые представители цветковых растений, папоротникообразных, мхов, лишайников и водорослей.

Взаимоотношения между эпифитами и форофитами (растениями, на которых поселяются эпифиты) обычно рассматриваются как пример комменсализма — понимая под этим взаимоотношения, при которых один вид (эпифит) получает выгоду, а другой выгоды не получает, но и не страдает от использования его другим организмом. Однако фитомасса ряда эпифитов может достигать до 10 т/га и больше, чем создают значительную нагрузку на ветви и снижают их устойчивость к воздействию ветра.

в) Еще одна форма контактных взаимоотношений без срастания организмов — это взаимодействие зеленого растения с лианами. К лианам относятся растения со слабым стеблем, нуждающимся в опоре для роста вверх. Лианы укореняются в почве и используют в качестве опоры стволы деревьев и кустарников, а в травяных сообществах — более прочные стебли других видов трав. Они «экономят на строительном материале — механических тканях». В тропических лесах известно более 2000 видов лиан. Обычно эти взаимоотношения рассматриваются также как комменсализм, но часто это и конкурентные взаимоотношения (лианы могут перехватывать свет). Иногда лианы сильно сдавливают ствол, что приводит к гибели дерева-опоры.

Косвенные трансабиотические влияния

Любое растение в процессе своей жизнедеятельности изменяет окружающую среду. Это изменение проявляется в поглощении воды и элементов минерального питания, а также в перехвате света; в выделении растением в окружающую среду продуктов его жизнедеятельности; в отложении на поверхности почвы и в почве отмерших органов; в создании особой фитосреды (фитоклимата). В связи с этим В. Сукачёв среди трансабиотических взаимоотношений различал воздействие одних растений на другие через: 1) конкуренцию за жизненные ресурсы; 2) прижизненные выделения; 3) отмершие остатки растений; 4) участие в создании фитосреды. Часто все эти формы или часть их действуют совместно и их нередко трудно разграничить.

1) Положение о конкуренции впервые  четко сформулировал Ф. Клементе: «Под конкуренцией следует понимать  состояние, возникающее при совместном  произрастании растений, когда наличные  ресурсы в отношении какого-либо  условия или ряда условий, необходимых  для нормальной жизнедеятельности  растений, недостаточны для удовлетворения  потребности в них всех растений, входящих в состав фитоценоза». Существование и широкое распространение  в природе как внутривидовой, так и межвидовой конкуренции  подтверждаются огромным фактическим  и экспериментальным материалом.