Экология как наука. Задачи экологии

Некоторые виды имеют приблизительно одинаковую активность как днем, так и ночью, с чередованием коротких периодов бодрствования и покоя. Такой ритм называют полифазным (многие землеройки, ряд хищных и др.).

У ряда животных суточные изменения  затрагивают преимущественно двигательную активность и не сопровождаются существенными отклонениями физиологических функций (например, у грызунов). Наиболее яркие примеры физиологических сдвигов в течение суток дают летучие мыши. Летом в период дневного покоя многие из них ведут себя как пойкилотермные животные. Температура их тела в это время почти равна температуре среды; пульс, дыхание, возбудимость органов чувств резко понижены. Чтобы взлететь, потревоженная мышь долго разогревается за счет химической теплопродукции. Вечером и ночью – это типичные гомойотермные млекопитающие с высокой температурой тела, активными и точными движениями, быстрой реакцией на добычу и врагов.

Группы растений и специфические условия их произростания: деревья (лиственные, хвойные), кустарники, травянистые.

Растения, имеющие один твёрдый деревянистый стебель (ствол), — это дерево.

Деревья бывают лиственные и хвойные. Лиственные деревья – клён, берёза, дуб, осина, тополь, вишня, каштан. У  них листья широкие. У хвойных  деревьев листья узкие, похожие на иголки. Это хвоинки. Хвоя — изменённые листья. К хвойным деревьям относятся сосна, ель, кедр, пихта, лиственница. Деревья — это многолетние растения.

К хвойным породам относятся ель, сосна, лиственница, пихта, кедр, тис, а также можжевельник, но он растет в виде кустарников.

Ель – безъядровая порода, древесина  ее белая со слабым желтоватым или  розовым оттенком. Имеет смоляные ходы, но малосмолистая. По прочности, плотности и стойкости к гниению  немного уступает сосне. Годичные слои хорошо заметны Наиболее распространенными являются два вида ели – обыкновенная и сибирская. Первая произрастает в европейской части России, вторая – от Урала до Приморья. Ель является основным сырьем для производства целлюлозы. Однородность строения и способность резонировать делают ее незаменимой при производстве музыкальных инструментов. Из коры ели получают дубильные вещества для кожевенной промышленности.

Сосна – ядровая порода со смоляными  ходами. Имеет слегка розовое ядро, которое со временем становится буровато—красным, и широкую заболонь желто—белого цвета. Годовые слои хорошо видны на всех срезах с резким переходом от ранних, светлых к поздним, темным. Сосна имеет среднюю плотность, достаточно высокую прочность и стойкость к гниению, хорошо обрабатывается. Древесина сосны используется в строительстве, производстве строительных деталей и мебели, а также для изготовления различных деталей, используемых на железнодорожном транспорте (в пассажирских и грузовых вагонах), для крепления в горных выработках и т. д Кроме того, сосна используется также как сырье для получения целлюлозы, древесно—стружечных и древесно—волокнистых плит, кормовых дрожжей; из нее добывают живицу, а из хвои получают биологически активные вещества.

Лиственница в России составляет более  половины хвойных лесов, что обусловило ее широкое применение в строительстве, производстве мебели, целлюлозно—бумажном и гидролизном производствах и т. д. Лиственница имеет крепкую и упругую древесину, сильно пропитанную смолой. Ядро ее красновато—бурого цвета, а заболонь – белая или слегка желтоватая. Годичные слои хорошо видны, с четкой границей между ранней и поздней древесиной. Лиственница малосучковата, обладает высокой плотностью и прочностью, стойка против гниения В Сибири строят частные дома с применением бревен из лиственницы (делают срубы), которые стоят много лет.

Пихта – самая легкая и мягкая из хвойных древесных пород. В  основном произрастает на северо—востоке европейской части России и от Урала до Дальнего Востока, а также  на Кавказе. Во многом похожа на ель, но не имеет смоляных ходов.

Кедр занимает большие площади  в России, особенно в Сибири. Доживает до 800 лет и достигает 30 м в высоту при диаметре ствола до 2 м. Древесина  кедра легкая, мягкая, красивая по текстуре и цвету; имеет буровато—розовое ядро и бело—розовую заболонь; легко обрабатывается, стойкая против гниения; широко используется в строительстве. Кедровые орехи – основной источник получения кедрового масла, скипидара, лечебных бальзамов.

Можжевельник растет в виде кустарников, плотная ядровая порода коричневого  цвета с узкой заболонью. Из—за малых размеров используется в небольших количествах для изготовления мелких токарных и резных изделий.

Основные лиственные породы

Лиственные породы деревьев произрастают в основном в умеренных и южных  широтах.

Береза имеет большее распространение в лесах России по сравнению с другими видами. Береза – рассеяно—сосудистая безъядровая порода древесины с желтоватым оттенком. Годичные слои видны плохо. Сердцевинные лучи видны лишь на строго радиальных разрезах (расколах). Береза имеет сравнительно высокие прочностные показатели, но малую стойкость к гниению; при сушке сильно коробится.

Дуб – очень ценная сосудистая порода с темно—бурым и желтовато—коричневым ядром и узкой желтовато—белой  заболонью. На поперечном разрезе в  ранней зоне годичного слоя видны крупные сосуды, а в темной поздней зоне – светлые радиальные пламевидные сердцевинные лучи. Древесина дуба плотная, прочная, стойкая к гниению, имеет красивую текстуру; хорошо гнется и поддается механической обработке. В связи с дефицитом этой древесины применяется в виде строганого шпона, а также в виде массивных деталей. Кроме мебели, из дуба изготавливают паркет, бочки для вина и пива, детали оборудования в машиностроении и др. В мебельном производстве высоко ценится мореный дуб, имеющий темно—серый, почти черный цвет. Из коры и древесины дуба получают дубильно—экстрактивные вещества, используемые для выделки кож, меха и др.

Ясень – кольцесосудистая ядровая  порода с желтоватой или розовой  заболонью и светло—бурым ядром. Годичные слои хорошо видны, сердцевинные лучи не заметны. По цвету и строению напоминает дуб, но несколько светлее; используется в хозяйстве страны. Отличается в основном высокой ударной вязкостью, хорошо гнется, не дает отщепов, поэтому применяется в производстве спортивного инвентаря: теннисных ракеток, хоккейных клюшек.

Клен – рассеяно—сосудистая  безъядровая порода. Имеет белую  с красноватым или буроватым  оттенком древесину На всех разрезах хорошо видны годичные слои, а на радиальном – и сердцевинные лучи, которые создают характерную рябоватость. Клен используется в мебельном производстве и для изготовления корпусов музыкальных инструментов, но имеет ограниченное применение из—за малых запасов в лесных массивах России.

Липа – рассеяно—сосудистая  порода, безъядровая. Древесина белая с легким розовым оттенком, годичные слои слабо заметны, имеет однородное строение, мягкая, мало трескается при сушке и обработке, почти не коробится, поэтому служит хорошим материалом для резных работ.

Орех – очень ценная порода, рассеяно—сосудистая с древесиной коричнево—серой неравномерной окраски, годичные слои на разрезах заметны слабо, но видны крупные сосуды Благодаря таким качествам древесина ореха используется для получения строганого шпона и изготовления высокохудожественной мебели, различных деталей с целью создания оригинальных интерьеров.

Тополь – рассеяно—сосудистая  ядровая быстрорастущая порода с  широкой заболонью белого цвета. Годичные слои широкие, но малозаметные. Древесина мягкая, нестойкая к  гниению, применяется в производстве целлюлозы и различных изделий для бытовых нужд. Запасы тополя в лесах России небольшие, поэтому его применение ограничено.

а лиственные породы – широкие  листья.

Кустарники.

Растения, имеющие несколько твёрдых  деревянистых, но значительно более  тонких, чем у деревьев, стеблей, — это кустарник. Кустарник бывает лиственным и хвойным. Лиственные кустарники — это сирень, калина, смородина, орешник, шиповник и другие. Листья у них широкие. У можжевельника листья узкие. Это хвоинки.

Кустарники, многолетние деревянистые растения, ветвящиеся у самой поверхности почвы (в отличие от деревьев) и не имеющие во взрослом состоянии главного ствола; одна из жизненных форм растений. Главный ствол имеется лишь у молодых растений, затем он теряется среди равных ему или более сильных стволов, возникающих из подземных или надземных спящих почек у основания материнского и последующих побегов. Продолжительность жизни К. 10—20 лет, редко — 40—50 лет; высота их от 0,8 м до 6 м. К. распространены во всех растительных зонах, но наиболее разнообразны в сухих, континентальных условиях, в субтропических и субальпийских горных поясах. В лесах умеренного пояса обычно образуют подлесок. В ходе эволюции растительного мира многие К., вероятно, возникли из деревьев в результате приспособления к неблагоприятным условиям (засуха, низкая температура), дав, в свою очередь, начало кустарничкам и многолетним травянистым растениям.

Травянистые.

Травянистые однолетние растения.

Однолетние травянистые растения живут на протяжении одного года. Весной они прорастают из семян. Летом и осенью цветут, дают плоды с семенами и отмирают. Это горох, огурцы, подсолнечник, перец, помидоры, гречиха.

Двулетние травянистые  растения.

Двулетние растения на первом году жизни  прорастают из семян, но не цветут. Цветы  и плоды с семенами появляются у них на второй год. Дав семена, двулетние растения отмирают. Морковь, капуста, свёкла, петрушка — это двулетние растения.

Многолетние травянистые  растения.

У многолетних травянистых растений есть луковицы, клубни, корневища. Из них ежегодно вырастают новые растения. Они цветут, дают плодоносят и отмирают. А луковицы, клубни, корневища зимуют в почве. Многолетних растений в природе много. Это лук, чеснок, тюльпан, крапива, одуванчик, земляника.

Приспособленность деревьев, кустарников, травянистых растений к сезонно-меняющимся условиям неживой природы.

В состав растительных сообществ широколиственных лесов, в частности в дубравах, входят деревья (дуб, клен, липа), кустарники (лещина), многие виды трав. Среди трав выделяются две группы видов, отличающиеся по приуроченности периода вегетации либо к весне, либо к лету. К первой группе относятся весенние эфемероиды (хохлатки, ветреница лютиковая, пролеска) - растения, начинающие вегетацию рано весной. Они используют благоприятные условия освещения до начала развертывания листьев на деревьях и успевают за короткий срок образовать соцветия, дать плоды и накопить достаточное количество энергетического материала в органах запаса.

В травяных сообществах от весны  к осени вначале происходит более или менее быстрое увеличение массы надземных побегов, а затем то постепенное, то быстрое снижение продуктивности травостоев в связи с отмиранием листьев и целых побегов, осыпанием семян и т. д. Сезонные изменения в продуктивности травяных сообществ имеют большое значение для выбора сроков использования их как кормовых угодий.

Жизнь леса подчинена сезонным закономерностям  неживой природы: деревья, кустарники имеют сезонный облик, так же как  и покров лесной почвы (грибы, ягоды, травы, опавшие хвоя и листья)

Совершенно безжизненными кажутся  нам растения зимой. А между тем  и зимой, в самые трескучие  морозы, жизнь не вполне покидает деревья  и кустарники. Растения в это время  лишь отдыхают, накапливают силы, чтобы  с наступлением весны сбросить зимние оковы. «То, что мы называем сном природы,— писал С. Покровский,— есть лишь особая форма жизни, полная глубокого смысла и значения». Такая форма жизни растительных  организмов называется состоянием покоя.

В состоянии глубокого покоя  у деревьев и кустарников зимой  резко заторможен обмен веществ и прекращается видимый рост. Однако это не значит, что в нем полностью остановились все процессы жизнедеятельности. Некоторые из них идут и во время зимнего покоя. Например, крахмал превращается в сахара и жиры, сахара расходуются в ходе дыхания (правда, интенсивность его зимой в 200—400 раз меньше, чем летом. Происходят в это время и процессы роста, только они никак не проявляются внешне. Состояние зимнего покоя — период особенно интенсивной  деятельности так называемой образовательной ткани, или меристемы, из которой возникают новые клетки и ткани.

Как у вечнозеленых деревьев и кустарников  зимой, так и у листопадных  закладываются зачатки листьев  в вегетативных почках и элементы цветков — в почках  цветочных. Без этого предстоящий весной переход растительного организма к активной жизнедеятельности был бы попросту невозможен. Вот почему для большого числа растений, и прежде всего для всех многолетних форм, покой — обязательное условие нормального роста в период вегетации.

Способность погружаться в состояние покоя выработалась у растений в ходе эволюции — это важное  приспособление к периодическому  наступлению неблагоприятных внешних условий. Это лишний раз подтверждается тем фактом, что деревья и кустарники не только зимой перестают расти, но и летом. Например, в засуху некоторые из них сбрасывают листья и совершенно прекращают рост — точно так же, как и глубокой осенью.

 Такой покой получил название  вынужденного. В вынужденном покое  лесные деревья и кустарники  находятся и в самом конце зимы — в это время такое их  состояние объясняется только  неблагоприятными внешними условиями. Если в январе-феврале срезать в лесу березовую ветку, принести ее в комнату и поставить в воду, то листовые почки вскоре тронутся в рост и дадут побеги. Однако если такую же ветку срезать или принести в теплое помещение в октябре или ноябре, то она не  распустится очень долго.  В это время растение находится в состоянии так называемого глубокого покоя, которого не может нарушить даже наступление самых благоприятных для роста  условий.

Глубокий покой — необходимая  фаза развития растений, сменяющая  период вегетации. Продолжительность  периода покоя у разных деревьев и кустарников различна. Одни растения — бузина, жимолость, крушина, сирень, черная смородина — отличаются

коротким  периодом покоя; у них  глубокий покой в естественных условиях заканчивается уже в октябре. Если выращивать их в оранжерее, то они ведут себя как вечнозеленые растения: почки, которые должны были дать побеги весной  будущего года, распускаются уже в ноябре, задолго до того, как растение сбросит старые листья. Возможно, эти растения в прошлом и на самом деле были вечнозелеными.