Растения как продуценты,их место и роль в биогеохимических процессах

ПРОДУЦЕНТЫ (от латинского producens, родительный падеж producentis - производящий, создающий), автотрофные организмы, создающие с помощью фото- или хемосинтеза органические вещества из неорганических; являются первым звеном в пищевой цепи. Продуцентами называются также организмы, служащие источником получения каких-либо веществ (например, микроорганизмы - продуценты антибиотиков, растения - продуценты эфирных масел)

Главной биогеохимической функцией растительных сообществ является превращение неорганического вещества в органические соединения, благодаря процессу фотосинтеза. Рассмотрим кратко эти фундаментальные процессы, знание которых необходимо для анализа естественной и антропогенной эволюции лесных фитоценозов.

В самом общем виде фотосинтез состоит в образовании из углекислоты воздуха и почвенной воды сложных органических соединений углерода, кислорода и водорода. Благодаря использованию минеральных солей почвы в состав органических веществ включаются также азот, фосфор, сера, железо, калий, натрий и другие элементы. В итоге возникают составляющие клетки молекулы белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров. Фотосинтез происходит с помощью пигментов (хлорофилл), находящихся в хлоропластах и хроматофорах клеток. В основе фотосинтеза лежит окислительно-востановительный процесс, при котором электроны переносятся от донора-востановителя (вода, водород) к акцептору (СО₂) с образованием восстановленных соединений-углеводов-и выделением кислорода.

На первый взгляд, интенсивность биологических и биогеохимических процессов на суше должна возростать от менее тёплых к более тёплым поясам. Но использование энергии для химических, физико-химических, биологических процессов возможно лишь при наличии воды. Согласно В.Р. Волобуеву (1974), на поверхности суши основная часть энергии расходуется на испарение и транспирацию воды растениями (от 95 до 99,5%). Затраты на биологические процессы составляют от 0,5 до 5%, большей частью около 1%. На гипергенное преобразование минералов расходуются сотые и тысячные доли процента этой энергии. Полнота использования поступающей солнечной энергии в перечисленных процессах зависит от степени увлажнения: в засушливых районах показатель использования очень мал, в хорошо увлажняемых районах он достигает 70 – 80%.

85)Фитоценозы,их основные признаки.Видовой состав,ярусность.

Фитоцено́з (от греч. φυτóν — «растение» и κοινός — «общий») — растительное сообщество, существующее в пределах одного местообитания. Характеризуется относительной однородностью видового состава, определённой структурой и системой взаимоотношений растений друг с другом и со внешней средой. По Н. Баркману^[1] фитоценоз — суть конкретный сегмент растительности, в котором внутренние флористическиеразличия меньше, чем различия с окружающей растительностью. Термин предложен польским ботаникомИ. К. Пачоским в 1915 году. Фитоценозы является объектом изучения науки фитоценологии (геоботаники).

Фитоценоз входит в состав биоценоза наряду с зооценозом и микробиоценозом. Биоценоз, в свою очередь, в сочетании с условиями абиотический среды (экотопом) образует биогеоценоз. Фитоценоз является центральным, ведущим элементом биогеоценоза, так как трансформирует первичный экотоп в биотоп, создавая среду обитания для других организмов, а также является первым звеном в круговороте веществ и энергии. От растительности зависят свойства почв, микроклимат, состав животного мира, такие характеристики биогеоценоза, как биомасса, биопродуктивность и т. д. В свою очередь, элементами фитоценоза являются ценопопуляции растений — совокупности особей одного вида в границах фитоценозов.

ОСНОНЫЕ ПРИЗНАКИ

Каждый фитоценоз характеризуется определенными признаками, совокупность которых дает конкретное представление о фитоценозе, его строении, структуре. Основными отличительными признаками фитоценозов являются: 1) видовой, или флористический, состав; 2) ярусность; 3) обилие; 4) количественное и качественное соотношения видов; 5) встречаемость; 6) покрытие; 7) жизненность; 8) характер местообитания.
Рассмотрим отдельно каждый из указанных признаков фитоценоза.

Видовой состав. Каждый фитоценоз характеризуется определенным составом, определенным количеством и соотношением видов растений. В видовой состав фитоценоза включаются как высшие, так и низшие растения, но из-за трудности определения видов низших растений они нередко учитываются в виде более крупных таксономических единиц, чем виды, то есть отмечаются отдельные типы и семейства низших растений, а не видовой их состав. Ярусность. В каждом фитоценозе растения имеют неодинаковую высоту, и поэтому растения образуют несколько ярусов. Ярусность является одним из характерных признаков фитоценоза. Различают ярусность надземную и подземную. Более четко бывает выражена надземная ярусность в лесных фитоценозах, в которых растения резко различаются по своей высоте. В лесу наблюдается 4... 5 и больше ярусов. За 1-й ярус всегда принимается верхний. Один или 2 верхних яруса образуются деревьями, ниже которых расположен ярус кустарников, затем ярус травянистой растительности, и последний ярус образуют мхи. Обилие (число особей). Под обилием подразумевается количество особей отдельных видов, населяющих данное сообщество. Обилие обусловливается прежде всего благоприятным сочетанием окружающих растения условий среды (почвы, рельефа, климата и другие). Чем благоприятнее экологические условия для роста растений, тем большее количество их встречается в сообществе. Обилие обусловливается, также способностью отдельных видов расти группами или отдельными особями. Жизненность. В любом фитоценозе не все виды развиваются в одинаковой степени — одни из них проходят полный цикл своего развития, то есть цветут, образуют плоды и семена; другие заканчивают свое развитие фазой цветения, а третьи могут совсем не цвести и размножаются только вегетативным путем. При описании фитоценоза обычно жизненность отдельных видов обозначают цифрами: 3 — вид проходит полный цикл развития, то есть образует плоды и семена; 2 —вид только вегетирует и не образует репродуктивные органы, 1 — вид вегетирует слабо.

86)Причины безлесия в степной зоне.
Одна из самых характерных черт степной зоны — ее безлесие — определила научную проблему, давно уже привлекающую внимание исследователей. О причинах безлесия степного ландшафта выдвинуто много гипотез.
Со времен экспедиций П. С. Палласа (1768—1774 гг.) широко распространилось мнение о вторичном безлесии степей, согласно которому произраставшие в степях леса были уничтожены человеком. Эту гипотезу наиболее настойчиво отстаивали ботаники И. Н. Палимпсестов (1890) и В. И. Талиев (1905).
Другие исследователи объясняли безлесие степей действием юго-восточных суховеев, недостаточным увлажнением, низкой относительной влажностью и другими неблагоприятными для леса климатическими факторами. Климатическую гипотезу безлесия степей развивал в начале века известный ботаник и географ Г. Н. Высоцкий (1905).
Сподвижник В. В. Докучаева почвовед П. А. Костычев (1937) был автором геоботанической гипотезы безлесия степей. Он утверждал, что лес в степи не выдерживает конкуренции с травянистой растительностью из-за развития мощного дерна, образованного корнями злаков. Г. И. Танфильев (1894) считал, что произрастанию леса в степи препятствует засоленность почв и грунтов.
Оригинальную геоморфологическую гипотезу безлесия степей развил в конце прошлого века ботаник и географ А. Н. Краснов (1894). Согласно его представлениям, произрастанию лесов в степях препятствует не климат, а равнинность рельефа, обусловливающая недостаточный дренаж местности. Он утверждал, что безлесные травянистые участки встречаются всюду, в самых различных климатических поясах, где есть равнинные недренированные пространства, что климат не служит причиной безлесия степей, а лишь определяет состав их флоры.
Учитывая зависимость размещения леса и степи от геоморфологических условий, А. Н. Краснов тесно увязал историю развития лесостепных ландшафтов с эволюцией рельефа. Многие послеледниковые изменения в ландшафте степей он справедливо объяснял не изменениями климата, а врезанием рек и усилением дренажа вследствие развития овражно-балочной сети.
В действительности основными причинами безлесия степей являются вкупе все названные гипотезы. Современные ландшафтоведы утверждают, что безлесие зоны степей связано прежде всего с неблагоприятным сухим климатом. Произрастанию лесов в этих условиях препятствуют засоленность почв, конкуренция степного травостоя, равнинность рельефа и другие факторы.
Говоря о безлесии как отличительной черте степи, нельзя забывать, что в степной ландшафтной зоне подчас встречается довольно много лесов. Нередко даже в южных подзонах степного пояса местность приобретает вполне "лесостепной вид". Причиной тому — особые условия повышенной увлажненности этих мест, которые могут быть связаны с близким залеганием или выклиниванием грунтовых вод, развитием поздневесенних снежников, особенностями геологии, высотой местности и изрезанностью рельефа, а также с реликтовым характером растительности в своеобразных природных убежищах и т.д. Изучение этих условий открывает широкий простор для проведения лесомелиоративных работ в степи и восстановления исчезнувших лесов.