Основные жизненные формы растений

Что значит жизненная форма растений

Растения классифицируются таксономически по семействам, родам, видам, разновидностям и т.д. Это не единственный способ классификации растений. Виды и особи могут быть сгруппированы в классы жизненных форм или форм роста на основе их сходства в структуре и функциях.

Например, лиственное дерево — это растительная форма жизни, которая реагирует на неблагоприятное время года сбрасыванием листьев.

Жизненная форма того или иного вида растений обычно является постоянной характеристикой. Однако один и тот же вид может вести разную жизнь, когда растет в совершенно разных условиях окружающей среды.

Например, некоторые виды высокогорных деревьев имеют ползучую привычку роста, называемую «криволесьем» вблизи верхней границы своего распространения, в то время как внизу они растут как совершенно нормальные деревья.

Растения одной и той же жизненной формы, растущие вместе будут напрямую конкурировать за одно и то же пространство или нишу (экологическая роль вида в окружающей среде). Их сходство по структуре и форме указывает на сходство в адаптации к использованию ресурсов окружающей среды, предлагаемых в данном пространстве.

Наиболее экстремальная форма сходства форм жизни проявляется среди особей одного и того же вида. Где бы они ни росли близко друг к другу, они также являются сильнейшими конкурентами, потому что они приспособлены к одинаковому использованию ресурсов окружающей среды.

Виды очень неродственных семейств также могут принадлежать к одной и той же жизненной форме. Например, похожие суккуленты-стебли эволюционировали в семействах кактусовых, молочайных, ластовневых и лилейных (или агавовых) — конвергентная эволюция.

Формы жизни растений или формы роста могут многое рассказать о силах, формирующих экологическое сообщество. Анализ типов и относительных пропорций форм жизни в растительности обеспечивает основу для сравнения растительности в разных местах, даже когда видовой состав неизвестен. Анализ форм жизни поддается быстрой оценке, поскольку он не зависит от предварительной идентификации видов.

Растительность состоит из всех видов растений в регионе (флора) и того, как эти виды распределены в пространстве или во времени. Если регион большой, его растительность будет состоять из нескольких огромных растительных сообществ. Каждый тип растительности характеризуется формой роста его доминирующих растений (самые крупные, наиболее распространенные, характерные растения).

Тип растительности, который распространяется на большую область, называется формацией.

Пример: тропический лес — это образование, в котором преобладают широколиственные вечнозеленые деревья, и оно характерно для тысяч квадратных километров во влажных тропических регионах на нескольких континентах.

Образования могут быть подразделены на ассоциации:

• Ассоциация — это совокупность всех популяций растений, сосуществующих в данной среде обитания.

Ассоциации обычно называются по их доминирующим или наиболее характерным таксонам: лес красной ели в калифорнийской Сьерра-Неваде, который встречается на хорошо дренированных, нетронутых участках длиной 1800-2400 м, представляет собой ассоциацию красной ели (Abies magnifica) в хвойном лесном массиве.

• Популяция — это группа особей одного и того же вида, занимающая среду обитания, достаточно малую, чтобы допускать скрещивание между всеми членами группы. 

Виды жизненных форм растений

Утолщение и ветвление изменяют внешний вид растения. Самая древняя классификация использует как ветвление, так и утолщение и делит растения на деревья, кустарники и травы. Этот подход был первой классификацией форм жизни. Формы жизни рассказывают не об эволюции, а о том, как живет растение. Эта классификация является самой популярной. С некоторыми изменениями она играет значительную роль в садоводстве:

1. Виноградные лозы, вьющиеся древесные и травянистые растения.
2. Деревья. Древесные растения с одним долгоживущим стволом.
3. Кустарники. Древесные растения с несколькими стволами.
4. Травы. Травянистые растения, без или с небольшим количеством вторичной ксилемы (древесины). Иногда их делят на однолетние (живут один сезон), двулетние (два сезона) и многолетние растения.

Эта система классификации имеет много недостатков. Например, малина имеет древесные стебли, но каждый из них живет всего два года, как у двулетних трав. Ряска — это маленькие, плавающие в воде растения, которых трудно назвать травами.

Моноподиальное (слева) и симподиальное ветвление. Первый, второй и третий годы роста — красный, синий и зеленый соответственно.

Зимой легко заметить, что кроны некоторых деревьев имеют схожие принципы организации. В климате без зимы разнообразие этих структур еще выше. На основе ветвления (моноподиального или симподиального), расположения ветвей и направления роста (плагиотропного, горизонтального или ортотропного, вертикального) для деревьев было описано несколько архитектурных моделей.

В регионах с умеренным климатом одной из наиболее распространенных моделей является Attims (нерегулярный симподиальный рост): березы (Betula) и ольхи (Alnus) растут в соответствии с этой моделью. В тропических регионах многие растения (например, пальмы и саговники) имеют одиночные толстые стволы, увенчанные большими листьями.

Классификация

По Серебрякову

Онтогенез происходит в результате роста и развития растений в определенных условиях окружающей среды и выражает приспособляемость к максимальному использованию всего спектра условий среды обитания. И. Г. Серебряков подчеркнул, что форма жизни — это своего рода внешняя форма организмов, она возникает в определенных климатических и почвенных условиях как адаптация к жизни в этих условиях, то есть представляет собой формы, которые адаптировались под долгосрочным влиянием факторов окружающей среды. Из-за разнообразия комплексов условий на Земле существует также большое количество форм жизни организмов. В растениях различают такие формы, как древесные, полулесистые, травянистые наземные и травянистые водные. Каждая из них, в свою очередь, представлена многими меньшими группами форм жизни.

Советский биолог Серебряков выделил следующие формы жизни растений:

• полудеревянистые: полукустарники и полукустарнички;
• деревянистые растения: деревья, кустарники и кустарнички;
• монокарпические наземные травы: живут несколько лет, но отмирают сразу после цветения;
• поликарпические наземные травы: многолетние травы, которые цветут много раз;
• водные растения: земноводные травы, подводные и плавающие травы.

Древесные растения имеют многолетние древесные стебли над землей. К ним относятся деревья и кустарники.

1. Деревья — это многолетние древесные растения с четко определенным основным стеблем (стволом), который превышает 3 м в высоту (Betula pendula, Pinus friesiana).
2. Кустарники — это многолетние древесные растения, у которых основной ствол хорошо выражен только в начале жизни, затем теряется между несколькими равными ему скелетными стеблями, возникающими из спящих побегов, а затем погибает, его высота составляет от 1 до 6 м (Frangula alnus, Rose acicularis). Кустарники — это многолетние древесные растения, у которых основной стебель присутствует только в начале онтогенеза, а затем заменяется боковыми воздушными стеблями спящих почек его земной части (Calluna vulgaris, Vaccinium vitis-idaea).

Полудревесистые растения-многолетники, стебли которых травянистые на большей части своей длины и ежегодно отмирают и одревесняются только у основания. К ним относятся полукустарники. У полукустарников высота многолетних одревесневших нижних стеблей не превышает 20-30 см, а одревесневших — 15-20 см (Vaccinium myrtillus).

Травянистые растения имеют не одревесневшие стебли. К ним относятся многолетние, двухлетние и однолетние травы. Продолжительность жизни многолетних трав превышает 2 года (Convallaria majalis, Elytrigia repens). Для завершения жизненного цикла двухлетних трав требуется два вегетационных периода с цветением и плодоношением на втором году жизни (Daucus sp., Brassica sp.). Жизненный цикл однолетних трав длится один вегетационный период (Chenopodium album, Poa annua).

Классификация Х. Раункиера

Растения разделены функционально, по образу жизни:

A. Фанерофиты — это любые высокие растения, видимые круглый год, которые могут позволить себе держать свои многолетние почки высоко в воздухе, по крайней мере, 25 см вверх. Включает все деревья, лианы и практически все кустарники в строго структурную классификацию.

B. Хамефиты — это низкорослые растения, которые видны круглый год, несут свои многолетние почки в любом месте от земли примерно на 25 см вверх. Они способны переносить более суровые условия, чем фанерофиты, из-за своего низкого роста (они подвергаются меньшему воздействию ветра и некоторому прогреву почвы). Примеры включают небольшие кустарники, встречаются в тундровом климате.

C. Гемикриптофиты отмирают до бутонов на поверхности земли во время бурного сезона. Их многолетние почки лежат близко к поверхности земли (выше или ниже), и в суровое время года они часто скрыты подстилкой, которая защищает их. Они являются «полускрытыми» растениями. Включает множество кустарников, многолетних трав и папоротников.

D. Геофиты находятся большую часть жизни глубоко в почве. Это луковицы, клубнелуковицы или корневища. Они включают множество форм в строго структурную классификацию. Примерами могут служить лилии, лук, чеснок, картофель и т.п.

E. Эпифиты — это растения, растущие поверх других растений (фарофитов), их многолетние структуры над землей. Они не получают от своих «соседей» питательные вещества.

F. Терофиты — это растения, которые переживают плохие времена (сезонные или даже многолетние) в виде семян или спор. Они проходят через все свои жизненные циклы, от семени/споры до семени/споры, в течение одного вегетационного периода, который может быть коротким. Примером могут служить однолетние травы, а также эфемерные (очень недолговечные) сорняки, которые появляются в пустыне и тундровые, и альпийские луговые полевые цветы.

Классификация жизненных форм — согласно Раункиеру, — диапазон адаптации растений, относится к способу отвода побегов в неблагоприятное время года.

Размер листа:

• отсутствует;
• линейный/нитевидный;
• микрофилл — 18 мм или меньше;
• макрофильный — от 5 см;
• мегафиллоус — больше 19 см.

Биоморфологический спектр

Из пяти перечисленных основных форм жизни наиболее примитивной формой предков следует считать ту, которая преобладала на Земле в период, когда климатические зоны еще не были выражены. В это время климат Земли очень мало отличался от климата современных тропических лесов, и поэтому первичной жизненной формой следует считать фанерофитов с незащищенными побегами. Постепенно условия существования растений на земном шаре стали дифференцироваться в зависимости от количества влаги, продолжительности сухого и влажного периодов, температурного режима.

В разных географических условиях у фанерофитов развивалась разная адаптация к неблагоприятному периоду. Многие из них разработали приспособления для защиты листьев от почек. В более тяжелых условиях они потеряли свои вечнозеленые растения, и листья растений этой группы начали опадать в сухое или холодное время года. В группе фанерофитов возникли нанофанерофиты, затем низкорослые шамефиты и, наконец, гемикриптофиты, сохранившие на неблагоприятный период только нижние части побегов, защищенные почвой или опавшими листьями. Появлению групп геофитов и феофитов способствовали условия жарких и сухих стран, где растения в короткий период при благоприятных условиях успевают плодоносить. Терофиты распространяются из-за небольшой близости растительного покрова.

Процент видов с различными формами жизни в области исследования называется биоморфологическим спектром. Он служит своего рода индикатором условий окружающей среды и климата. В разных частях и странах мира спектры разнятся.

Во влажных тропиках большинство видов относятся к фанерофитам и эпифитам, в сухом и теплом климате субтропиков — к терофитам, в холодном климате умеренной зоны — к гемикриптофитам и в Арктике — к хамефитам. Несмотря на то, что четко выражено соответствие типов форм жизни географическим регионам, они слишком обширны и неоднородны даже с учетом классификации.

Значение жизненных форм растений

1. Переход от трав к кустарникам, таким как мескит и креозот, может изменить накопление углерода и азота в почве.
2. Переход от трав к кустарникам может изменить круговорот воды в полузасушливых системах (схемы распределения корней и структура надземных растений).
3. Распространение мескита как в Техасе, так и в Нью-Мексико меняет структуру укоренения с тонких поверхностных корней на ту, в которой преобладают грубые корни, сосредоточенные глубже под навесами кустарников.
4. Наземная структура может влиять на воздушный поток и характер просачивания воды.
5. Абиотические условия под кустарниковыми навесами значительно отличаются от условий под травяными навесами.
6. Увеличение древесной растительности на лугах и саваннах привело к опустыниванию и снижению экономической продуктивности юго-западных пастбищных угодий.
7. Вторжение Bromus tectorum (однолетней травы) в Большой бассейн (запад Северной Америки) (Bromus madritensis rubens в пустыне Мохаве) снизило качество корма для скота и изменило частоту пожаров.
8. Важно для студента, который не может представить себе по названию, как выглядит вид, особенно в отношении функциональных форм жизни, таких как листопадность или вечнозеленость у древесных видов растений.
9. Описания растительных сообществ, основанные на форме жизни, внешних и функциональных признаках, полезны, поскольку они позволяют сравнивать широко разобщенные насаждения, которые имеют мало или вообще не имеют флористического сходства. Эти сравнения часто показывают сходство типов растительности, учитывая сходную макросреду.