Растения-индикаторы различных местообитаний

Содержание

Введение

Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определенными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определенных микроэлементов и веществ. На изменения окружающей среды растения-индикаторы реагируют изменением внешнего вида и химического состава, количество их может резко возрасти или, наоборот, уменьшиться. Растениями-индикаторами пользуются при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых. Видовой состав растений свидетельствует о кислотности почвы, степени ее плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов.

Цель моей курсовой работы: изучить растения-индикаторы разных типов местообитаний.

В соответствии с целью задачами курсовой работы являются:

– ознакомиться с фитоиндикаторами временно пересыхающих почв;

– изучить фитоиндикаторы сырых почв;

– изучить фитоиндикаторы кислых почв;

– рассмотреть фитоиндикаторы влажных лугов;

– ознакомиться с фитоиндикаторами на пастбищах.

В настоящее время растения-индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологи, почвоведы, землеустроители, лесоводы, гидрогеологи, климатологи, археологи.

Тесная взаимосвязь растений с условиями существования позволяет не только по особенностям среды судить о потребностях растений, но и по характеру растительности делать заключения о свойствах окружающей среды, иными словами, использовать растительность как индикатор условий. Определение свойств среды по растениям и растительному покрову составляет содержание особой отрасли ботаники – фитоиндикации, или учения о растительных индикаторах. Фитоиндикация развилась на основе теоретических представлений, высказанных В. Докучаевым, Е. Вармингом и другими учеными, о всеобщей взаимосвязи и взаимообусловленности элементов природы, а, следовательно, и о возможности судить об изменениях одних элементов по изменению других [1].

1 Фитоиндикаторы временно пересыхающих почв

Высокую температуру и пониженную влажность плохо переносит большинство растений. Подобные условия характерны для солнечных участков с бедной почвой. Если почва каменистая, песчаная или супесчаная, растения страдают не только от недостатка влаги, но и от нехватки питательных веществ, быстро просачивающихся вместе с водой в нижние слои почвы. К числу достоинств сухого солнечного участка относится то, что земля здесь быстро прогревается и весной рост и цветение растений начинаются раньше, чем в других местах.

Частота поливов зависит не только от того, насколько в этом нуждается растение, но и от времени года, условий, в которых оно находится. Летом c повышением температуры и освещенности потребность в воде возрастает.

Инжир, авокадо, хурма, кофейное дерево, черная и красная смородина любят обильную поливку. A вот виноград, мушмула, гранат, фейхоа, лавр довольствуются умеренно влажной почвой, выносят даже временное ее пересыхание (рисунок 1) [2, с. 93–94].

Рисунок 1 – Виноград [2]

На бедных органикой песчаных почвах может поселиться достаточно много красивоцветущих растений. Довольно высокие, неприхотливые, с крупными цветами или соцветиями:

– колокольчик;

– мак;

– тысячелистник;

– гайлардия;

– синеголовник;

– лапчатка;

– вероника колосковая.

Индикаторы временно пересыхающих почв (рисунок 2):

– буквица лекарственная;

– колокольчик персиколистный;

– ландыш майский;

– фиалка трехцветная.

Рисунок 2 – Индикаторы временно пересыхающих почв: 1 – буквица лекарственная; 2 – ландыш майский; 3 – фиалка трехцветная [3]

Декоративные растения для сухих почв:

 – астра многолетняя – неприхотливый многолетник с мелкими остроконечными листьями и множеством фиолетовых, похожих на маргаритки цветов, может расти на бедных, сухих дренированных почвах;

 – душица гладкая – очень неприхотливое растение с многочисленными фиолетово-розовыми цветами и розетками вечнозеленых ароматных листьев, предпочитает солнечные сухие места;

– шалфей мускатный – недолговечный многолетник или двулетник с сильным тяжелым запахом, хорошо растет в солнечных сухих местах;

– полынь армянская – неприхотливый кустарник с серебристо-серыми листьями и мелкими желтыми цветами, предпочитает очень солнечные и сухие места;

– ауриния скальная – неприхотливый кустарник с серо-зелеными листьями и желтыми цветами, которые появляются с середины весны и до начала лета, предпочитает очень солнечные и сухие места;

– можжевельник – неприхотливое вечнозеленое дерево или кустарник, компактное и медленно растущее, с мелкими колючими похожими на хвою листьями, растению подходит хорошо дренированная бедная, богатая мелом почва;

– опунция инжирная – экзотический суккулент с роскошными желтыми, оранжевыми или красными цветами, которые появляются в верхней части растения, любит хорошо дренированную, бедную рыхлую почву;

– юкка колючая – вечнозеленое растение с короткими стеблями, длинными узкими листьями и мелкими белыми или кремовыми цветами, растет в очень солнечных сухих местах (рисунок 3).

Рисунок 3 – Юкка колючая [3]

Все эти растения более или менее приспособились жить и развиваться в очень суровых условиях, где почва почти полностью состоит из камня, щебня и песка, очень дождливая погода сменяется засухой и всегда бывает либо очень жарко, либо очень холодно [3, с. 25–27].

2 Фитоиндикаторы сырых почв

Переувлажненные почвы бывают разные, они могут сильно различаться по строению, составу и происхождению и относиться к разным типам, среди которых болотные почвы, болотно-подзолистые, аллювиальные и дерновые почвы.

По степени влажности почв выделяют:

– сухую;

– влажноватую;

– влажную;

– сырую;

– мокрую почвы.

Главная особенность, которая их объединяет, постоянный или временный застой влаги, приводящий к ухудшению аэрации и постепенному отмиранию корней растений. Все они, в той или иной мере, характеризуются дефицитом минерального питания и микроэлементов, кислой реакцией среды и низкой активностью почвенной фауны и микроорганизмов. Как следствие, в таких условиях разложение органического вещества замедляется и часто происходит его накопление в виде торфа. Кроме того, в профиле таких почв могут образовываться плотные сизые оглеенные слои или «сцементированные» окислами железа прослойки, препятствующие росту корней. Гораздо чаще заболачивание почвы происходит на плоских водораздельных равнинах со слабым оттоком воды, в этих условиях формируются бедные сфагновые болотные торфяные почвы, а в понижениях рельефа торфяно глеевые почвы [4, с. 19–20].

Установить тот факт, что почвы испытывают переувлажнение, можно по окружающей древесной растительности. На таких почвах способны расти ели и сосны, довольно часто встречаются ивы, главным образом, кустарниковые. Обычны также ольха черная и серая, березы, особенно пушистая, которая более терпима к избытку влаги, чем береза повислая.

В тех местах, где грунтовые воды поднимаются до глубины 1 метр, часто растут такие влаголюбивые травы, как лабазник вязолистный, вербейник обыкновенный, дудник лекарственный, а также сныть и крапива, особенно в местах с грунтовым увлажнением (рисунок 4).

Рисунок 4 – Влаголюбивые травы: 1 – вербейник обыкновенный; 2 – дудник лекарственный; 3 – крапива [5]

Кроме того, нередки в этих условиях и такие красивые дикорастущие виды, как дербенник иволистный с ярко-розовыми свечками соцветий, золотистая купальница европейская, горец змеиный, герань луговая с сиреневатыми цветками и герань болотная.

Охотно растут на влажных почвах некоторые папоротники и злаки, например:

– канареечник тростниковый;

– вейник тростниковидный;

– щучка дернистая.

Эти растения предупреждают нас, что вода в почве находится неглубоко, поэтому выращивание, к примеру, плодовых деревьев может быть довольно рискованным.

Там, где грунтовые воды поднимаются близко к поверхности почвы, и она оглеенная или оторфованная, можно встретить растения гигрофиты:

– хвощи лесной и приречный;

– аир обыкновенный;

– сабельник болотный;

– золотисто-цветковая калужница болотная.

 В заболоченных лесах попадаются папоротники:

– щитовник гребенчатый;

– телиптерис болотный.

Список растений, которые можно найти на заболоченных почвах, пополнят:

– кипреи болотный и волосистый;

– незабудка болотная;

– лютики ползучий и стелющийся;

– рогозы узколистный и широколистный.

В бедных условиях верхового болота могут оказаться сфагновые мхи, пушица, а также кустарнички:

– вереск;

– подбел;

– кассандра обыкновенная.

А по осени здесь даже есть возможность собрать урожай клюквы болотной и голубики (рисунок 5).

  Рисунок 5 – Клюква болотная [5]

Болотистые, постоянно влажные участки не пользуются особой популярностью у садоводов. А между тем, умело подобрав растительные культуры, можно без большого труда превратить проблемный садовый уголок в привлекательное место (таблица 1).

Таблица 1 – Красивые многолетники для участков с сырой или болотистой почвой

Эти красивые многолетники могут украсить любой участок с болотистой или сырой почвой [5, с. 147–152].

3 Фитоиндикаторы кислых почв

Одним из главных характеристик почвы является ее кислотность. Кислотность почвы – это свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода, находящихся в ней.

Различают почвы:

– сильнокислые;

– среднекислые;

– слабокислые;

– близкие к нейтральным;

– щелочные.

Кислую реакцию имеют болотные, дерново-подзолистые и серые лесные почвы, нейтральную – черноземные почвы, щелочную – каштановые почвы и сероземы, сильнощелочную – солонцы.

В таблице 2 приведены широко распространенные травянистые растения, которые могут помочь определить кислотность почвы.

 
          Таблица 2 – Травянистые растения-индикаторы разных почв [6]

Некоторые из них показаны на рисунках 6, 7, 8.

Рисунок 6 – Травянистые растения-индикаторы кислых почв: 1 – лютик ползучий; 2 – щавель конский; 3 – подорожник большой; 4 – калужница болотная; 5 – лютик едкий [6]

Рисунок 7 – Травянистые растения-индикаторы нейтральных и слабокислых почв: 1 – клевер горный; 2 – ромашка обыкновенная; 3 – пырей ползучий; 4 – клевер ползучий; 5 – манжетка обыкновенная [6]

Рисунок 8 – Травянистые растения-индикаторы щелочных почв: 1 – вьюнок полевой; 2 – мак-самосейка; 3 – дрема белая; 4 – подмаренник цепкий; 5 – лебеда раскидистая; 6 – подорожник ланцетный [6]

Ботаники при характеристике растительных условий по отношению кислотности почв выделяют:

– ацидофилы – растения кислых почв;

– нейтрофилы – растения нейтральных почв;

– базифилы – виды растений, характерные для щелочных почв.

 Ацидофилы обычно указывают на кислые и бедные почвы, нейтрофилы и базифилы встречаются на почвах, богатых минеральными элементами.

Растения кислых почв:

 а) крайние ацидофилы, растущие на сильнокислых почвах. В эту группу входят:

   1) сфагновые мхи – бурый, компактный и магелланский;

   2) зеленые мхи;

   3) плауны;

   4) белоус;

   5) вереск;

   6) водяника;

   7) марьянник луговой;

   8) ожика волосистая;

   9) пушица влагалищная;

   10) ситник тонкий;

   11) щучка;

 б) умеренные ацидофилы, к которым относятся:

   1) сфагнум балтийский;

   2) багульник;

   3) брусника;

   4) кошачья лапка;

   5) седмичник;

   6) толокнянка;

   7) фиалка собачья;

   8) черника;

 в) слабые ацидофилы, в группу которых входят:

   1) сфагнум Гиргензона;

   2) папоротник мужской;

   3) бор развесистый;

   4) ветреница лютиковая;

   5) зеленчук;

   6) колокольчики широколистный и крапиволистный;

   7) купена многоцветковая;

   8) медуница неясная;

   9) овсяница высочайшая;

   10) осоки волосистая и ранняя.

Многие из этих растений могут указать на плотность почвы [6, с. 4–13].

4 Фитоиндикаторы влажных лугов

Луга – сложные биогеоценозы, растительный компонент которых представлен многолетними мезофильными  травами, а почвенный  – связан с проявлением дернового процесса. Луга разнообразны по происхождению и возрасту, по особенностям фитоценозов, почвенных и гидрологических условий.

Травостой составляют главным образом крупностебельные зонтичные и сложноцветные:

– борщевик  сибирский;

–  какалия  копьевидная;

–  кровохлебка  лекарственная.

 Почвы  под  этими  фитоценозами дерново-луговые, образование которых связано со спецификой луговой растительности.

 Луга делятся  на:

–  суходольные;

–  увлажняемые  атмосферными осадками;

– низинные, увлажнение почв которых происходит как за счет атмосферных осадков, так и за счет грунтовых вод.

Суходольные луга занимают выровненные пространства и склоны с глубоко расположенными грунтовыми водами. Так как эти луга развиты на месте бывших лесов, то в почвах их прослеживаются признаки лесного почвообразования, но в них ясно обнаруживается проявление дернового процесса, связанного с современной луговой растительностью. Низинные луга широко распространены в лесной зоне. Они образуют постепенные переходы  к  травяным  болотам.  Для  них  характерно  близкое  к  поверхности  нахождение  грунтовых  вод, обусловливающее развитие лугово-болотных почв.

К растениям переувлажненных мест с лугово-болотными почвами относятся:

– калужница;

– стрелолист; 

– плакун-трава.

Пойменные луга отличаются сложными экологическими условиями,  связанными с переменным режимом увлажнения почв и растительности. Все почвенные процессы и особенности развития травостоя в пойменных луговых биогеоценозах подчинены воздействию регулярных затоплений паводковыми водами и отложений на поверхности  почв  слоя  аллювия.  Это  ведет  к  образованию  особых  аллювиальных  почв,  а  в  растительном компоненте  –  к  господству  фитоценозов  с  доминированием  растений,  достаточно  выносливых  к  пойменности (длительности стояния паводковых вод) и аллювиальности [7, с. 89–95].

К растениям луговых почв поймы относятся:

– лисохвост луговой;

– костер;

– пырей ползучий;

– тимофеевка;

– бобовое разнотравье.

Помимо собственно луговых растений, сюда входит большое число так называемых лугово-лесных или поляно-опушечных видов, всегда присутствующих под пологом леса, но полного развития достигающих лишь в условиях хорошего освещения. На сухих лугах песчаных почв велика примесь видов, селящихся на местах, лишенных растительного покрова. На влажных и сырых лугах может быть заметной примесь болотных растений, и иногда бывает трудно провести границу между фитоценозами сырых или болотистых лугов и болот.

В целом луговые ценозы слагают мезофильные растения, они не представляют однородной экологической группы и отношение их к условиям увлажнения неодинаково. Здесь имеются как типичные мезофильные виды, так и виды, обнаруживающие уклонения в сторону ксерофильности или гидрофильности. Они образуют непрерывные ряды от средних типов к крайним.

В ряду от мезофитов к влаголюбивым растениям наиболее обширна группа гидромезофитов, к которой относятся многие представители влажных и сырых лугов:

– лисохвост луговой;

– двукисточник (канареечник);

– мятлик болотный;