Основная часть. 0_1. Понятие экология растений и связь с другими науками.

0_1. Понятие " экология растений" и связь с другими науками.

Термин «экология», введен в науку в 1866 г. немецким зоологом Э. Геккелем, происходит от греческого слова «ойкос» (дом, убежище). И первоначально под термином «экология» подразумевали круг вопросов, касающихся взаимоотношений организма (растения или животного) с окружающей средой. С развитием науки содержание экологии расширялось и обогащалось, в ней формировались или отделялись различные ветви, так что современная экология объединяет целую систему биологических дисциплин. Одной из таких дисциплин стала экология растений.

Экология растений — раздел экологии, изучающий зависимость и взаимодействие между растительными организмами, а также между растениями и средой их обитания.

Экология растений, как и экология в общем, все время развивается. Взаимоотношения со средой исследуются в настоящее время на разных уровнях организации с широким применением экспериментальных методов. Экологические идеи, экологический подход к объекту проникают в самые разные ботанические, географические, физические и другие дисциплины. Действительно, без информации о влиянии среды и ответных реакциях растения невозможно объяснить многие особенности строения растений, их жизненных функций.
На данный момент, экологическая наука вбирает в себя ряд наук: физиологию растений, биохимию, физику, химию, агрохимию, морфологию растений, почвоведение метеорологию, и др. Экология растений познает факторы жизнедеятельности растений (элементы среды обитания, нужные для растений) в их совокупном воздействии на рост, развитие и продуктивность растений; изучает противоречия между средой и растениями и пути их разрешения, влияния растений на среду.

В природе лишь малую, определенную часть материальных и энергетических ресурсов использует каждый растительный вид и занимает свое место в пространстве и времени. Это место называется экологической нишей. В дикой природе эта ниша позволяет до некоторой степени ослабить конкуренцию со стороны других видов, но в культуре (городской и сельской среде) человек совершенно избавляет растения от этого, используя только их полезные взаимодействия друг с другом (в городской черте это не так заметно, но все равно есть).

0_2 Растение и среда его обитания

В широком смысле под средой (или окружающей средой) понимают совокупность материальных тел, явлений и энергии, влияющих на живой организм. Однако различные элементы среды не всегда одинаково воспринимаются живым организмом, поскольку значение их для жизни этого организма различно. Среди них есть практически безразличные элементы для растений, например, инертные газы, содержащиеся в атмосфере. Другие элементы среды, напротив, оказывают большое влияние на растения.

Но, как бы то ни было, именно среда является тем источником, откуда растение черпает пищевые материалы, затем перерабатывает их в своем теле, создавая такие же вещества, как те, из которых состоит тело растения, — совершается усвоение почерпнутых из среды веществ, их ассимиляция. Одновременно с этим процессом в организме совершается разложение составных частей тела на более простые. Этот противоположный процесс называют диссимиляцией. Ассимиляция и диссимиляция, неразрывно связанное с ними поступление веществ из окружающей среды и выделение в среду ненужных, отработанных — все это и есть обмен веществ.

Следовательно, обменные явления тесно связывают организм растения со средой. Эта связь двоякая. Во-первых, растение оказывается зависимым от среды. В среде должны существовать все необходимые для жизни и развития растения материалы. Недостача, тем более отсутствие той или иной категории пищевых материалов, должны привести к замедлению или даже прекращению жизненных явлений (к смерти). Во-вторых, поглощая из среды питательные вещества и выделяя в среду продукты своей жизнедеятельности (например, в форме омертвевших поверхностных слоев коры, опадающих листьев и веток и т. п.), растение изменяет окружающую его среду. Следовательно, не только растение зависит от среды, но и среда в какой-то мере всегда будет зависеть от растений.

От понятия среды следует отличать понятие условия существования - совокупность жизненно необходимых факторов, без которых растение не может существовать (вода, воздух, почва, тепло, свет). В отличие от них, другие экологические факторы, хотя и оказывают на растение существенное влияние, не являются для него необходимыми (например, ветер, магнитное поле и т. д.), а иногда и вообще нужными.

Итак, каждый из элементов среды, оказывающий воздействие на организм, называют экологическим фактором. Разнообразие экологических факторов можно объединить в три категории: факторы биотические (связанных с влиянием живых существ), факторы абиотические (факторы неорганической, или неживой, среды) и факторы антропогенные (факторы человеческой жизнедеятельности).

Но следует учесть, что на отдельные организмы и их популяции одновременно могут воздействовать многие факторы, создающие определенный комплекс условий, в котором могут обитать те или иные организмы. Одни факторы могут усиливать или ослаблять действие других факторов. Например, при нормальной температуре повышается выносливость организмов к недостатку пищи и влаги; с другой стороны обилие пищи и воды увеличивает устойчивость организмов к неблагоприятным климатическим условиям (похолодание или потепление больше обычного).

Степень влияния экологических факторов окружающей природы зависит от силы их действия (это можно заметить на схеме, расположенной выше). В зоне нормальной жизнедеятельности, при высокой степени благоприятности фактора данный вид живет, размножается и развивается (экологический оптимум, создающий наилучшие условия жизни). При значительных отклонениях от оптимума, как в сторону повышения, так и в сторону понижения (зона угнетения) жизнедеятельность организмов уменьшается. Он перестает нормально развиваться, а значит и размножаться. Максимальное и минимальное значения фактора, при которых еще возможна жизнедеятельность, называются пределами выносливости (границами терпимости), после них наступает гибель организма.

Наилучшие значения фактора, как и пределы выносливости, неодинаковы для разных видов, и даже для отдельных особей одного и того же вида. Одни виды могут переносить значительные отклонения от оптимального значения фактора (обладают широким диапазоном выносливости), другие — увядают и погибают (узкий диапазон выносливости). К примеру, береза растет и в жарком климате, и в умеренном, и даже в холодном, а лотос сразу гибнет при малом отклонении ниже или выше нормы. Реакции приспосабливания организма к влиянию среды обитания вырабатываются в процессе естественного отбора и обеспечивают выживание видов.

Но значение факторов внешней среды также неравноценно. Например, для зеленых растений невозможно существования без света, диоксида углерода и минеральных солей. Но какое-то время могут жить без кислорода. Жизненно важные факторы называются лимитирующими (при их отсутствии жизнь невозможна). Ограничивающее действие лимитирующего фактора может проявиться и при оптимуме остальных факторов, так как другие факторы могут оказывать менее выраженное влияние на живые организмы, например содержание инертных газов в атмосфере для растительных организмов.

Сочетание условий среды, обеспечивающих развитие, рост и размножение каждого организма (популяции, вида), называют биологическим оптимумом. Создание условий биологического оптимума при выращивании сельскохозяйственных культур и парков (садов, скверов) на улицах города повышает их продуктивность.