4.3.4. Значение животных в жизни растений

Велико значение животных в жизни растений. В процессе эволюции растения приспособились к созданию излишков первичного органического вещества для прокорма животных-фитофагов (растительноядных животных). Животные же, являясь необходимым звеном в цепи питания, перерабатывают органические соединения, созданные растениями, и через ряд других звеньев в пищевой цепи переводят их в исходные неорганические вещества, за счёт которых зелёные растения могут вновь создавать органическое вещество. Таким образом, животные обеспечивают круговорот веществ и энергии, необходимый для осуществления жизненных процессов в биосфере.

Животные, питаясь растениями, повреждают их: обгрызают и обламывают листья, побеги, ветви. У ряда растений выработалась своеобразная защита от этих повреждений в виде восстановления утраченных частей. Вероятно, вегетативное размножение многих растений является результатом защитной реакции.

Защитные приспособления предохраняют растения от полного уничтожения животными. Специфическое защитное свойство растения, выработавшееся в борьбе против определённых видов микроорганизмов, растений-паразитов и животных, — наличие фитонцидов или биологических антисептиков.

Растительные яды (эфирные масла, глюкозиды, алкалоиды) имеют аналогичное биологическое значение — защиту от поедания выделяющих их растений животными. Узкая специализация по химическому составу растительного корма привела к сокращению числа врагов у каждого вида растений и ограничению круга кормовых растений у каждого вида животных.

Другая форма защиты растений от поедания животными — анатомо-морфологические особенности строения. Механической защитой от животных растениям служат кожистые листья, волоски, щетинки, твёрдая кора, шипы, колючки, клейкие выделения и т.д. Правда, это форма защиты является относительной, так как некоторые животные приспособились к ней. Например, верблюд легко поедает ряд колючих растений.

Животные принимают заметное участие в процессе размножения растений, являясь опылителями растений или распространителями семян от места к месту. Клевер в Европе опыляется шмелями, яблоня — пчёлами. Сойки и дятлы переносят семена хвойных, а также дуба, каштана, бука, ореха. Перенос совершается и намеренно, и невольно. В последнем случае плоды поедаются, проходят через пищеварительный тракт животного, и семена извергаются наружу вместе с помётом в значительном удалении от места обитания родительского экземпляра растения. Семена, защищённые стойкой оболочкой, не страдают от органических соков во время прохождения через пищеварительный тракт животного.

Таким образом, животные оказывают существенное влияние на формирование почвенно-растительных сообществ и ландшафтов в целом.

4.3.5. Природные системы растительности

Зоны растительности группируются по тепловым поясам. Далее мы рассмотрим основные зоны растительности по каждому тепловому поясу, их особенности.

Холодные пояса включают в себя арктический, субарктический, субантарктический и антарктический географические пояса.

Зона тундры представляет собой безлесные пространства с господством мхов, лишайников, карликовых кустарничков и полукустарничков. Растения живут в холодной почве, в близком соседстве с неглубоко залегающей многолетней мерзлотой и часто в условиях заболоченных грунтов. Флора тундры бедна — здесь всего около 500 видов высших растений. Растения преимущественно многолетние, так как для однолетних вегетационный период крайне короток и неблагоприятен. Все растения малорослы или стелющиеся и имеют неглубокую стелющуюся корневую систему — этим они приспосабливаются к максимальному использованию тепла наиболее прогретого верхнего слоя почвы. Многим растениям свойственен ксероморфный облик: мелкие листья в виде игл или чешуй, нередко завёрнутые, сильное опушение.

Зона лесотундры и редколесий представлена в северном полушарии. Обрамляет тундры с юга. Наблюдается чередование островов леса и участков тундры. Деревья невысокие и тонкоствольные, часто характеризуются искривлёнными стволами, обычно стоят далеко друг от друга, между деревьями на сухих местах почвы растут лишайники, на более влажных — зелёные мхи, а на особенно богатых почвах — травянистый покров.

Умеренные пояса включают в себя зоны умеренных и субтропических географических поясов.

Зона тайги (хвойных лесов) получила распространения в районах многолетней мерзлоты, где у деревьев стелющиеся над мерзлотой корни.

Различают две главные группы хвойных лесов: тёмнохвойные (еловые и пихтовые) и светлохвойные (главным образом сосновые и лиственничные).

Еловая тайга мрачная, однообразная, с серыми стволами, тонущими в полумраке, и густым моховым покровом на почве. Имеются 2–3 яруса растения. Для еловой тайги характерны растения, длительно вегетирующие в течение всего тёплого времени, не теряющие листвы даже зимой, и вечнозелёные (брусника и др.). В Западной Сибири такой лес называется урман. Он состоит из смеси ели, пихты и кедра (кедровой сосны) с участием берёзы и осины. Близкая по составу тайга имеется на Алтае и в Саянах. В Тянь-Шане растут своеобразные леса из тянь-шаньской ели.

Пихтовый лес — тихий, мрачный, почти без подлеска, что обусловлено малым количеством света. Почва сухая, сплошь устланная покровом из игл хвои. Отдельные деревья достигают в высоту до 50 м и 1–1,5 м в поперечнике.

Сосновые светлые леса состоят обычно из сосны обыкновенной и кедровой. Однако в Сибири из светлохвойных лесов особенно широко распространены лиственничные леса, состоящие преимущественно из лиственницы сибирской (в Западной Сибири) и даурской (в Восточной Сибири).

Тихоокеанская тайга в Северной Америке величественна, в ней больше видов, чем в Евразии. В этой тайге произрастают: секвойя (возраст деревьев 500–800, иногда до 1300 лет, деревья высотой до 100 м при диаметре 2–6 м, а у секвойи гигантской, или мамонтова дерева, — до 15 м), сосна сахарная (с шишками до 0,5 м длины) и жёлтая (до 30–85 м высотой), пихты белая и дугласова, ель ситхинская.

Зона смешанных и широколиственных лесов содержит помимо хвойных компонентов разнообразные деревья с крупными листьями: дуб, клён, ясень, бук, ильм, вяз; а также мелколиственные: берёза, осина. В широколиственных лесах наблюдаются два древесных яруса, два кустарниковых и 3–4 яруса в травостое. В травяной покров входят злаки с широкими листовыми пластинками, также осоки, различные двудольные; при отмирании эти растения образуют густой мёртвый слой.

Зона средиземноморской растительности формируется в условиях субтропического средиземноморского климата. Растительный покров образуется, в зависимости от характера увлажнения и особенностей рельефа, с разным сочетанием древостоя, кустарниковых и травянистых форм. В результате формируется серия разнообразных фитоценозов:

а) заросли вечнозелёных кустарников, многие из которых эфиромасличные растения:

• маквис (можжевельник, земляничное дерево, дикая маслина, мирты и др.);

• чапараль (кустистый дуб, чапаро);

• малли-скрэб (кустарниковые эвкалипты);

б) заросли вечнозелёных полукустарников:

• гарига (бобовые, губоцветные, ладанниковые — дуб кермесовый, дрок, розмарин, тимьян);

в) кустарнички и многолетние жёсткие травы:

• фригана (шалфей, лаванда, эспарцет, весной — лук, тюльпаны);

г) заросли кустарников с опадающей листвой:

• шибляк (дикая сирень, держи-дерево, сумах, шиповник, тёрн);

д) хвойные субтропические леса в верхней части склонов (сосна пиния и алепская, кедр атласский, ливанский и калифорнийский, секвойя вечнозелёная, сосна сахарная и жёлтая, пихта одноцветная и великолепная);

е) редкостойные вечнозелёные леса (вечнозелёные дубы — каменный, пробковый, валоновый и др.) — 3–4-ярусные, с эпифитами и лианами.

Зона лесостепей — зона с закономерным чередованием участков леса с участками степей. Зона является переходной между зоной лесов и зоной степей.

Зона степей умеренного пояса — это травянистые фитоценозы с растительностью более или менее ксерофитного характера и с более или менее сомкнутым травостоем. Приспособления растения к недостатку влаги: листья сизые от воскового налёта, листья жёсткие или узкие, в сухую погоду листья свёртываются, есть растения с глубоко идущими корнями. Опыление и перенос семян преимущественно осуществляются ветром, встречаются формы перекати-поле. Типично присутствие большого числа дерновинных злаков, а также более или менее сухолюбивых видов разнотравья. Из травянистых растений в степях широко распространены многолетние дерновинные злаки и осоки (ковыль, типчак, овёс степной, осоки и др.); многолетние корневищные злаки и осоки (овёс пушистый, мятлик узколистый, костёр, осока русская и низкая); разнотравье, то есть многолетние длительно вегетирующие травы; эфемероиды, то есть многолетние коротко вегетирующие травы, завершающие свой цикл весной, снабжённые обычно луковицами (тюльпан, гиацинт, мятлик луковичный) или клубнями (валериана клубненосная); однолетние растения, из которых наибольшую роль играют эфемеры (крупка весенняя и др.).

Зона пустынь умеренного пояса — тип растительности, в котором господствуют ксерофитные полукустарнички, причём голый грунт занимает поверхность значительно большую, чем растения. Одни растения живут за счёт грунтовых вод, другие — за счёт атмосферных осадков. У пустынных растений приспособления к острому недостатку влаги исключительно разнообразны: редукция листьев, нередко до стадии колючек; безлистные формы с передачей функции фотосинтеза зелёным стеблям; образуются жёсткие кожистые листья; суккулентность листьев и стеблей, глубокая корневая система.

Жаркий пояс включает в себя межтропические географические пояса: тропические, субэкваториальные и экваториальный.

Зона постоянно-влажных вечнозелёных тропических лесов включает два основных фитоценоза: гилею и мангры.

Флора гилеи содержит 40–45 тыс. видов растений, что обусловлено её древностью и отсутствием значительных перемен в экологических условиях его формирования на протяжении весьма продолжительного времени. Высота деревьев достигает 40–45 м, причём ветвятся они только вверху, где образуется сплошной зелёный полог, создающий в лесу постоянных сумрак, стволы же подобны колоннадам разнообразной формы: цилиндрической, утолщённой книзу, ребристой и др. Под высоким ярусом деревьев располагается более низкий ярус (12–15 м) тенелюбивых растений, под ним следующий ярус (высотой 2–3 м) из карликовых пальм и древовидных папоротников. В самом нижнем древесном ярусе цветы (а следовательно и плоды) развиваются часто на стволах — явление каулифлории, — например, на шоколадном, хлебном дереве, многих фикусах. Кустарники и травяной покров под сплошным зелёным пологом смыкающихся крон деревьев угнетены. Высота деревьев обычно не превышает 45 м, так как насыщенная влагой почва часто превращается в плывун и не выдерживает большой нагрузки. Из-за неглубокой аэрации почв у деревьев преобладают стелющиеся корни, которые при этом обеспечивают бóльшую устойчивость стволов, последнему способствуют также досковидные корни-подпорки. Кора деревьев тонкая, так как не требуется защиты от холода или недостатка влаги. Листья верхних ярусов плотные, глянцеватые, что защищает их от перегрева и механического воздействия ливней; в нижних ярусах листья тоньше и нежнее. Приспособления растений для борьбы за свет разнообразны. Этому служит обилие лиан, обвивающих стволы, свешивающихся с ветвей, перекидывающихся с дерева на дерево или лежащих на земле. На верхних ветвях крон обитают многие эпифиты (папоротники и орхидные), семена или споры которых, чтобы задерживаться на других растениях, либо очень мелки, либо снабжены летучками и зацепками, либо имеют липкую поверхность. В отличие от эпифитов, на корнях деревьев развивается множество паразитов.

Мангровая растительность формируется на морских побережьях при отсутствии прибоя в приливно-отливной полосе. Во время прилива нижняя часть мангровых зарослей затопляется, во время отлива они представляют собой болота с древесной растительностью на иловатом и подвижном грунте, в котором корням растений трудно укрепиться и трудно дышать. Для укрепления в зыбкой почве деревья мангров имеют множество корней-подпорок, гибких и упругих, для облегчения дыхания во время прилива образуется много воздушных корней, остающихся выше воды. Особенности размножения: чтобы приливом не смывало упавшее семя, оно прорастает ещё на ветке; из плода, имеющего размер куриного яйца, вырастает росток длиной 20–70 см и толщиной в палец; падая в воду от сотрясения дерева, росток вонзается в ил и успевает закрепиться в нём до очередного движения воды.

Саванны — тропический тип травянистой растительности, сочетающейся с отдельными деревьями или группами деревьев. По мере уменьшения увлажнения меняется соотношение этих компонентов. Выделяются следующие фитоценозы:

а) субэкваториальные редколесья (саванновые или парковые леса) — в наиболее увлажнённых местах при 800–1200 мм осадков, группы деревьев сочетаются с подлеском и высоким злаковым травостоем;

б) высокотравные саванны — в среднеувлажнённых местах при 700–1000 мм осадков; в составе растительности преобладают: в Африке — высокие злаки и баобабы; в Азии — травостой и деревья баньян, сандаловое, сал; в Австралии — спинифекс сочетается с эвкалиптами и казуаринами;

в) сухие (низкотравные) саванны — в менее увлажнённых местах при 300–700 мм осадков; низкий травостой сочетается с акациями и алоэ;

г) сухие редколесья (каатинга) — в наиболее засушливых районах; характерны отдельные бутылочные и бочкообразные деревья при низком травостое.

Зона тропических полупустынь и пустынь. Растительность не сомкнута и сильно разрежена. Преобладают ксерофиты, в том число суккуленты. Приспособления растений к недостатку влаги: по сохранению влаги (утолщённый стебель или ствол, листья редуцированы в колючки), по сбору влаги (мощная и разветвлённая корневая система), особенности размножения (сохранение семян в околоплоднике до выпадения осадков), летучесть семян, формы перекати-поле) и краткая вегетация (эфемеры).