Жизненные формы организмов.

Понятие жизненной формы растений

Определение 1

Жизненная форма - это внешний вид растения, который выработался под влиянием экологических факторов и наследственно закрепился. Это морфологическое строение растений, которое сложилось в процессе эволюции и отображает во внешнем виде приспособление их к условиям жизни.

Термин «жизненная форма» относительно растений был предложен датским ботаником Евгенусом Вармингом в 1884 г. Он подразумевал под этим понятием «форму, в которой вегетативное тело растения находится в гармонии с внешней средой на протяжении всей жизни, от колыбели до гроба, от семени до отмирания».

В то время такой определение оказалось наиболее точным:

• подчёркивалось, что жизненная форма растения не постоянна на протяжении всей жизни растений, а может изменяться по мере развития растения;
• указывается, что важнейшую роль в формировании жизненной формы играют факторы внешней среды.

Замечание 1

Жизненная форма растения не может изменяться бесконечно и не зависит лишь от конкретных действующих в данный момент факторов. Определённые виды растений выборочно реагируют на внешнее воздействие в рамках наследственно закреплённых возможностей.

Пример 1

Одуванчик не станет развесистым деревом даже при самых благоприятных условиях.

Замечание 2

Под гармонией растения и внешней среды подразумевается проявление черт наследственной, сформированной в процессе естественного отбора приспособлености к конкретным внешним факторам.

Жизненные формы растений формируются в процессе длительного приспособления растений к определённым условиям существования и проявляются в их внешнем виде. Растительность каждой отдельной обособленной территории имеет своеобразный вид, который зависит от внешнего вида растений, составляющих его. Характерный вид имеют лесная, степная, луговая, горная, пустынная растительность. Видовые группы, которые произрастают на альпийских лугах, скальных осыпях, возле границы ледников так же отличаются друг от друга.

Классификации жизненных форм растений

Сначала было выделено около 20 жизненных форм, которые формируют ландшафты Земли (ботаники насчитывают их более 60).

Сейчас существует немало различных классификаций жизненных форм растений, основанных на различном подходе к их изучению, однако ни одна из них не удовлетворяет в полной мере требований современной ботаники.

Кроме внешнего вида, жизненная форма растения характеризуется физиологическими свойствами: ритмом развития, длительностью жизни, листопадностью. Однако, основным признаком считается внешний вид растения как показатель особенностей роста.

Классификация жизненных форм растений с учетом особенностей роста и длительностью жизни

В общем виде классификация жизненных форм растений с учетом особенностей роста и длительности жизни вегетативных органов выглядит так:

деревья - многолетние растения с деревянистыми надземными частями и ярко выраженным стволом не ниже 2 м. Делятся на вечнозелёные и листопадные, широколистные, мелколистные, свето- и темнохвойные.

Пример 2

Набор видов, свойственных умеренному климату, небольшой, однако одна порода может занимать большие территории. В зависимости от условий часть видов может вырастать и в кустарниковой форме: клён татарский, липа мелколистная, черёмуха, вишня, яблоня, белая акация, вербы.

кустарники - многолетние растения с древеснеющими надземными побегами. Ветвление начинается от самой земли.

полукустарники - многолетние растения, у которых древеснеют лишь нижние части побегов, верхние - отмирают. Высота зимующих побегов не превышает высоты снежного покрова.

Замечание 3

В условиях, когда климат иногда бывает суровым, много теплолюбивых видов кустарников вырастают как полукустарники.

кустарнички - низкие (не выше 50 см);

• лианы - растения с тонкими слабыми побегами, поднимаются на вертикальную опору с помощью усиков, дополнительных корней, колючек или обвивают её. Лианы бывают однолетние и многолетние, с древеснеющими или травянистыми побегами.
• розетковые растения - имеют сильно укороченные надземные побеги. Все листья размещены возле поверхности земли и образуют округлый кустик - розетку (земляника, примула, медуница, одуванчик);
• растения - «подушки» - образуют большое количество коротких, прижатых друг к другу веточек. Такая форма свойственна горным растениям - смолка, очиток.
• суккуленты - многолетние растения с сочными побегами, которые содержат запас воды.

• Классификация И.Г. Серебрякова

Ботаник И.Г. Серебряков разработал (1952, 1964) наиболее полную систему, построенную на внешнем виде растений, тесно связанным с ритмом её развития.

Основные категории жизненных форм (типы или классы) - деревья, кустарники и травы - отличаются высотой, степенью одревеснения осевых органов и длительностью жизни наземных побегов. Изучение жизненных форм у высших растений строится на основании определения морфологических признаков надземных и подземных побегов и корневых систем с учётом ритма развития и длительности жизни. К одной жизненной форме могут принадлежать растения различных видов и родов и, наоборот, растения одного вида могут образовывать несколько жизненных форм.

Использовав и подытожив разные классификации, было предложено жизненной формой растений считать внешний вид определённых групп растений, который образуется в процессе роста и развития в определённых условиях - как результат приспособленности к этим условиям.

Как основу классификации Серебряков взял признак длительности жизни всего растения.

Учёный выделил такие жизненные формы растений:

• деревянистые растения: деревья, кустарники, кустарнички;
• полудеревянистые растения: полукустарники, полукустарнички;
• поликарпические наземные травы (многолетние травы, цветущие много раз);
• монокарпические наземные травы (живущие несколько лет, и отмирающие после цветения);
• водные растения: земноводные травы, плавающие и подводные травы.

Отличие между деревянистыми и травянистыми растениями состоит не только в разной степени одревеснения их побегов, но и в длительности жизни, и характере изменения скелетных побегов.

Жизненная форма дерева определяется выражением приспособления к самым благоприятствующим росту условиям.

Пример 3

Наибольшее разнообразие видов деревьев - во влажных тропических лесах (в амазонской области Бразилии - до 80%), а высоко в горах и на просторах тундры настоящих деревьев нет. Господствует древесная растительность и в таёжных лесах, но там они представлены всего несколькими видами. И в лесах умеренной зоны Европы деревья составляют не более 12% от видового разнообразия местной флоры.

Основная черта, отличающая деревья - наличие единственного одревесневшего побега (ствола), который растёт вертикально вверх интенсивнее остальных побегов. Ветвление ствола дерева акротонное - то есть самые сильные ветви развиваются ближе к верхушке ствола и его крупным разветвлениям. В верхней части ствола дерева из более тонких побегов формируется крона. Расположение кроны высоко над поверхностью земли позволяет дереву максимально приспособиться к улавливанию солнечных лучей. Продолжительность жизни главного ствола такая же, как и у всего дерева - от нескольких десятилетий до нескольких сотен, а иногда и тысяч лет. Сестринские вспомогательные стволы развиваются из спящих почек у основания ствола лишь в случае повреждения или удаления главного ствола.

Пример 4

После вырубки у тополя, вербы, берёзы, дуба и др. лиственных деревьев образуется пеньковая поросль. Хвойные деревья очень слабо образовывают спящие почки, длительность их жизни меньше, потому у сосны, ели обычно не образуются от пней новые побеги.

Пробуждение спящих почек может стимулироваться природным старением материнской системы побегов, связанное с угасанием жизнедеятельности нормальных почек обновления.

Главный побег у кустарника сначала начинает расти как небольшое деревце, но уже на 3-10-ом году жизни у основания главного ствола из спящих почек начинают нарастать новые. Иногда они переганяют в росте материнский побег и постепенно друг друга замещают.

Замечание 4

В общем, кустарники так же могут жить очень долго (иногда сотни лет), но каждый из стволов живёт в среднем 1 - 40 лет (от 2 лет (малина) до 50 и больше (сирень, жёлтая акация и др.). Они замещаются по мере отмирания главного и ближе расположенных к нему дочерних стволов в центре куста и появления новых на периферии. Кустарнички представляют собой миниатюрные кустики с тем же способом ветвления, однако они более низкорослые и длительность жизни скелетных осей у них меньше (5 - 10 лет). Очень распространены кустарнички в тундре, высоко в горах, на сфагновых болотах, в хвойных лесах (черника, брусника, клюква, голубика, вереск и др.). Цветение и плодоношение у кустарников и кустарничков каждый год вызывает вымирание части побегов, но не очень многих. А вот у растений, которые относятся к полудеревянистым, а особенно травянистым, жизненным формам, это отмирание выполняет решающую роль в формировании их общего вида.

Полукустарники и полукустарнички, особенно характерные для пустынных и полупустынных областей (разнообразные виды полыни, солянок), формируются по принцип кустарника, но имеют меньшую длительность жизни скелетных осей (5 - 8 лет) и к тому же каждый год (во взрослом состоянии) теряют после цветения всю верхнюю часть своих годовых цветоносных побегов. На оставшихся многолетних деревянистых «пеньках» формируются почки обновления, расположенные над поверхностью почвы.

Надземные прямостоящие побеги травянистых многолетников существуют один вегетационный период и после образования семян полностью отмирают. Однако на оставшемся зимовать основании (под землёй или на уровне почвы) закладываются зимующие почки. У некоторых трав с ползучими плотно прижатыми к почве побегами или розеткой листьев надземные стебли не отмирают, а живут несколько лет.

Классификация Х. Раункиера

За границей широко используют систему ботаника Христена Раункиера (1905, 1097), согласно которой берутся во внимание расположение почек или верхушек побегов на протяжении неблагоприятного времени года относительно поверхности грунта и снежного покрова. Этот признак имеет глубокое биологическое содержание: защита образовательных тканей растений, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в резко меняющихся условиях. По этой системе растения классифицируются по критерию состояния и способу защиты почек обновления на протяжении неблагоприятного периода (холодного или сухого).

Раункиер распределил жизненные формы растений на пять типов, в которых отображены разнообразие экологических условий, в которых сформировалась растительность. Подсчитывая процент видов, которые относятся к той или иной жизненной форме, получают так называемые спектры жизненных форм в разных областях земного шара или в различных типах растительности планеты:

• хамефиты - невысокие растения, почки обновления которых находятся на зимующих побегах низко над землёй (20-30 см) и защищены от вымерзания чешуйками, подстилкой и снежным покровом (черника, тимьян, брусника, вереск и др.);
• гемикриптофиты - травянистые многолетники, почки обновления которых закладываются близко от поверхности грунта и покрываются на зиму отмершей наземной частью (одуванчик, земляника, лютик и др.);
• криптофиты - жизненная форма травянистых многолетних растений, у которых почки обновления закладываются в корневищах, луковицах, клубнях и находятся под землёй или под водой (ландыш, тюльпан, картофель и др.). Криптофиты, в свою очередь, делятся на группы:
  • геофиты - виды, у которых почки обновления расположены на подземных органах (корневищах, луковицах, клубнях),
  • гелофиты - растения болот и прибрежных зон, почки обновления которых размещены ниже дна водоёма,
  • *гидрофиты - растения, которые прикреплены к грунту и нижней частью погружены в воду, почки обновления зимуют на дне водоёма (стрелолист, камыш и др.);
• терофиты - однолетние растения, которые зимуют в виде семян или спор (рожь, пастушья сумка, мак, овёс и др. однолетние растения).

Окружающая среда действует на растения не как совокупность отдельных факторов, а как одно целое, поэтому адаптация растительных организмов происходит не по отношению к одному отдельного фактора, а к их целостного комплекса. Едва ли не первое, что бросается в глаза при взгляде на растения вокруг нас - это существование различных типов растений. Вокруг растут многочисленные деревья и кустарники, кустарнички и суккуленты, лианы и эпифиты, травы и мхи и др. Человек старается, и уже довольно давно, типизировать растения, разделить их на определенные группы, в основу выделения которых были бы положены какие интегрированные показатели. Так, еще Теофраст разделил растения на деревья, кустарники, полукустарники и травы. С расширением наших представлений об экологии растений, все четко формулировалась идея о похожих типы приспособления растений в подобных экологических условиях. В 1806 г.. Известный ботаник, основатель ботанической географии А. Гумбольдт выделил 19 "основных форм растений". Позже, их количество или увеличивалась (до 54 - X. Гризельбахом в 1878), или уменьшалась (до 11 - А. Кернером в 1863). Но главное - принцип выделения - оставался неопределенным. Растения пытались группировать по особенностям роста, по морфологии листьев или других вегетативных органов, по отношению к таксономических единиц и тому подобное. Только по мере становления основных экологических понятий термина "жизненная форма" начали давать экологическое содержание.

Жизненная форма растений - совокупность различных видов растений, похожих по внешнему виду (габитус), что обусловлено анатомо-морфологическим строением и эколого-фи оологичнимы признакам, выработались в процессе эволюции под постоянным воздействием комплекса факторов среды и наследственно закрепились.

По очень удачному выражению В. В. Алехина (1944 г..): "Жизненная форма - это результат длительного приспособления растений к условиям существования, что отражено в их внешнем виде". По И. Г. Серебряковым (1962 г..), " особенности жизненных форм растений - это специфика Их общего и сезонного развития, а также ежегодного нарастания и восстановления ". Существует достаточно много классификаций жизненных форм растений, в основу которых положены различные признаки. К простейшей можно отнести классификацию советского ученого И. Г. Серебрякова, а в наиболее удачных - датского ботаника К. Раункиера.

Классификация И. Г. Серебрякова базируется на морфологических признаках. В ее основе - продолжительность жизни всего растения и его скелетных побегов, степень одеревенение стеблей, продолжительность жизни и характер изменения скелетных побегов в общей системе побегов. И. Г. Серебряков выделил такие жизненные формы растений (рис. 11.1):

дерева;

кустарники;

кустарнички;

полукустарники;

полукустарнички;

травянистые растения.

Деревья имеют четко выраженный ствол, который растет интенсивнее других побеги и сохраняет более или менее вертикальное положение. Выделяются дерева:

первой величины - высотой 26 - 40 м (дуб, липа, сосна, ель)

второй величины - высотой 15 - 25 м (груша, черемуха, рябина)

третьей величины - высотой от 7 до 15 м (яблоня, клен татарский)

низкие деревья - высотой 5 - 7 м (можжевельник обыкновенный).

Рис. 11.1. Примеры жизненных форм покрытосеменных растений по классификации I. Г. Серебрякова

Продолжительность жизни деревьев от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч лет. Дерево, как жизненная форма, наиболее распространенное в благоприятных для существования условиях. Статистические подсчеты обнаружили, что самый высокий процент деревьев во флоре влажных тропических лесов, например, в Амазонской провинции Бразилии до 88%. А в тундре, пустынях и на высокогорье дерева практически отсутствуют. В тайге умеренной холодной зоны дерева составляют 10 - 12% от общего количества видов. В сухих регионах, как правило, развиваются дерева с низким стволом, например, в Крыму - дуб пушистый (Quercus pubescens). В условиях большой освещенности, сухости воздуха и почвы развиваются дерева, которые либо не образуют боковые побеги, или эти побеги единичны. Во многих таких растений на верхней части ствола образуется мягкое листьев (юкка, алоэ). В подобных же условиях растут деревья с недоразвитыми листьями и мясистыми стволами (кактусы), или с раздутыми стволами (баобаб).

Кустарники имеют древесную надземную часть, но в них отсутствует главный ствол. Пагоноутворення в кустарников начинается от земли, поэтому образуется несколько тонких стовбурцив. По мере отмирания стовбурцив на периферийной части кустарника появляются новые. Продолжительность жизни кустарника может достигать нескольких сотен лет, но каждый отдельный стволик живет 10-40 лет. Высота куста не превышает 4 - 6 м (барбарис, ирга, шиповник, смородина). Данная жизненная форма сформировалась в процессе эволюции в климатических условиях, для которых характерны зимние дожди и сухое и жаркое лето. Наиболее значительную роль кустарники играют в создании фитоценозов в аридных климате тропических зон и тепло-умеренных зон Северной и Южной полушарии. В этих регионах они выступают как эдификаторы растительных сообществ. Кустарники более распространены в природе, чем деревья и значительно разнообразнее по внешнему виду. У некоторых видов из сухих местообитаний кустарниковая форма создается только за счет боковых побегов, чаще всего отходят от нижней наземной части ствола (терн, степная вишня). В большой группы видов кустарник формируется путем ветвления ствола в подземной части растения (шиповник, калина, бузина, бересклет, лещина). Таким образом, многообразие местообитаний кустарников определило различия во внешнем виде этих растений, в способах нарастания и формирования кроны.

Кустарнички характеризуются таким же способом образования побегов, и кустарники, но они более низкорослые и имеют меньшую продолжительность жизни скелетных побегов - от 5 до 10 лет. Обычно высота кустарничков не превышает 20 - 30 см, лишь изредка они могут подниматься над поверхностью почвы на 60 - 80 см. Благодаря низкорослости кустарнички зимой полностью покрываются снегом, защищающий их от вымерзания. Это дает им определенных преимуществ - кустарнички могут расти в тундре и на высокогорье. их ареалы находятся вне ареалов деревьев и кустарников. Эта жизненная форма распространена среди растений тундры, гор, на сфагновых болотах, под навесом хвойных пород (черника, брусника, голубику, клюква, вереск).

Полукустарники и полукустарнички по размерам подобные, соответственно, кустарников и кустарничков, но отличаются от них тем, что одревесневшими и многолетними у них есть только нижняя часть побегов. Верхняя часть побегов однолетнее и зимой отмирает. Продолжительность жизни скелетных побегов в полукустарников и полукустарничков составляет 5-8 лет. Такая жизненная форма широко представлена во флоре пустынь (полынь, солянки).

Травянистые растения не имеют одревесневшие побегов, их надземная часть, как правило, отмирает под конец вегетационного периода. Травы бывают:

однолетние;

двухлетние;

многолетние.

У однолетних трав развитие с семени до семени происходит в течение одного года (пшеница, бобовые, лебеда). После созревания семян такие растения отмирают. Двухлетние растения завершают тот же жизненный цикл за два года. В течение первого года формируется розетка листьев, в течение второго - побег, который несет цветок (морковь, свекла, редька, лопух, капуста). В многолетних растений надземный побег живет один вегетационный период. После созревания семян он отмирает, но почки возобновления сохраняются или на уровне земли или под землей несколько лет (пырей, осот, мать-и-мачеха). Однолетние, двухлетние и многолетние травы широко представлены в самых разнообразных фитоценозах.

Суккуленты - это особая жизненная формы растений, для которой характерны сочные листья или стебли, способные накапливать в паренхиме много воды. К суккулентов относятся виды семей кактусовых (кактусы, опунции), амариллисовых (агавы), лилейных (алоэ). Такая жизненная форма растений распространена в пустынях Африки, Центральной и Южной Америки. Во флоре Украины встречаются суккуленты из семейства толстолистного - очиток или заячья капуста (Sedum), молодило (Sempervivum). В суккулентов очень разветвленная корневая система, размещенная в верхних горизонтах почвы. Растения хорошо переносят засуху, благодаря запасанию в тканях воды и низком осмотическому давлению. Суккуленты хорошо размножаются вегетативно, они весьма декоративны, поэтому их часто выращивают как комнатные растения.

Лианы - это жизненные формы, которые имеют длинные вьющиеся стебель (Одревесневшие или травянистое), необходимое для содержания на опоре (хмель, вьюнок полевой, лимонник, виноград). Побеги этих растений не способны самостоятельно сохранять вертикальное положение в пространстве. Они используют другие растения в качестве опоры для того, что бы поднять свой ассимилирующий и генеративный аппарат над грунтом, в условиях достаточного освещения. В лиан четко выраженный негативный геотропизм (побеги постоянно растут вверх), кроме того, они очень быстро растут в длину. По некоторым данным, виноград в Средней Азии за один вегетационный период достигает длины 25 - 30 м. Такому интенсивному росту в длину не соответствует скорость роста в толщину, поэтому лианы имеют очень тонкие побеги, для которых необходима опора. Среди лиан есть как древовидные, так и однолетние травянистые растения. Лианы распространены в растительном покрове Земли. Они отсутствуют только в полярных и альпийских областях, а также в пустынях и степи, где климатические условия неблагоприятны для образования длинных побегов. Но наибольшее распространение лианы получили в тропиках, где, по некоторым данным, растет 90% этих растений. Большая часть древесных лиан растет во влажных тропиках и муссонных лесах, а в сухих тропиках растут лианы с тонкими, чаще, травянистыми побегами.

Растения-подушки - это своеобразная жизненная форма, которая имеет вид плотных подушек. Побеги, которые несут листья, в таких растений многолетние, а побеги, на которых появляются цветы, на зиму отмирают. Растения-подушки бывают многолетними, травянистыми, изредка, древесными. Они еле заметную главную ось, многочисленные, радиально или этажами расположены боковые побеги, вершины которых образуют плотную, ровную поверхность (рис. 11.2). Живые побеги, растущие и листья находятся на поверхности подушки, а внутренний объем заполнен растительными остатками, которые формируют своеобразный субстрат для образования дополнительных корней. Очень характерной чертой данных растений является сильно развит, главный корень, долго работает. Они распространены в условиях, где свободный доступ солнечного света замедляет рост побегов (тундра, высокогорья, пустыни, горы). Такая жизненная форма - это приспособление растений к местообитаний, которые характеризуются максимально негативными климатическими условиями. Растения-подушки - это многолетние растения, имеющие при большой продолжительности жизни, маленькие размеры.

Рис. 11.2. Растение-подушка (камнеломка), что растет на высоте 3300 м над уровнем моря на Центральном Кавказе

В основу классификации жизненных форм растений, разработанной датским ботаником К. Раункиером, положена идея о том, что подобные типы приспособления растений к среде - это, прежде всего, похожи способы приспособления к наиболее неблагоприятным условиям существования. В регионах с сезонным изменением климата - это зима, в аридных - засушливый период. Главным признаком, которая отражает приспособление к неблагоприятным условиям сезона, по мнению исследователя, является расположение в пространстве почек возобновления и средства их защиты. В соответствии с этим, К. Раункиер выделил следующие жизненные формы (рис. 11.3):

В фанерофиты;

хамефиты;

гемикриптофиты;

криптофиты;

терофиты.

Почки возобновления - это почки, которые дают новые побеги, после некоторого периода покоя.

В дальнейшем ученый значительно детализировал свою систему. Так, например, фанерофиты делились на подтипы по высоте, ритмом развития листьев и т. Была детализирована классификация и для других жизненных форм растений.

Фанерофиты - это жизненная форма растений, почки возобновления в которых находятся высоко над поверхностью почвы.

К. Раункиер разделил фанерофиты на подтипы в зависимости от:

высоты (мегафанерофиты - более 30 м, мезофанерофиты - от 8 до 30 м, микрофанерофиты - от 2 до 8 м, нанофанерофиты - ниже 2 м);

ритма развития листьев (вечнозеленые и листопадные)

степени защищенности почек (с наличием защитной чешуи и без нее):

консистенции побега (одревесневшие, травянистые и суккулентные фанерофиты).

Рис. 11.3. Жизненные формы растений по К. Раункисром (темпе части растений зимой не отпадают)

1 - фанерофиты

2 - хамефиты

3 - гемикриптофит

4 - криптофит

5 - терофиты

Хамефиты - это жизненная форма растений с побегами, не отмирают зимой и в которых почки возобновления расположены у поверхности почвы (до высоты 25 см).

Зимой почки возобновления хамефиты защищены почечными чешуйками, а также, частично, лесной подстилкой и снежным покровом. Среди хамефиты является кустарнички с вечнозелеными (брусника, линнея) и опадающими (черника, голубику) листьями, а также полукустарнички (полынь), в которых в неблагоприятных условиях отмирают не только листья, но и побеги. Виды последних широко представлены в средиземноморском климате, где части растений отмирают в засушливые периоды. К хамефиты также относят некоторые травянистые растения, в которых зимой хранятся лежащие или слегка приподнятые побеги с почками или на их концах, или в пазухах отмерших листьев (барвинок, звездчатка ланцетовидной). К этой группе относятся также растения-подушки.

Гемикриптофиты - жизненная форма растений в которых в неблагоприятные времена года почки возобновления сохраняются на уровне почвы.

Почки могут быть защищены чешуйками, опадом, снегом. Морфологически данная жизненная форма очень разнообразна. Здесь есть растения, которые могут переносить неблагоприятные условия сохраняя почки на определенной высоте от поверхности почвы при более или менее благоприятных условиях (крапива, чистец), или в непосредственной близости от поверхности почвы (лютик, фиалка). Среди гемикриптофитив есть виды, у которых листья собраны в виде розетки в основе побега (одуванчик, росянка).

Криптофиты - жизненная форма растений, почки возобновления в которых зимуют под землей и под водой.

В зависимости от того, в каком среды зимуют почки возобновления, криптофиты подразделяют на:

геофиты - травянистые многолетние растения, которые имеют зимующие почки на подземных органах;

гелофиты - виды, которые растут в почве, насыщенной водой или в воде, над которой подняты побеги с листьями и цветами;

гидрофиты - водные растения с плавающими или погруженными в воду листьями, которые отмирают на зиму.

Углубление в грунт или воду наиболее уязвимых частей растений, меристем или образующих тканей, обеспечивает достаточно эффективную защиту как от холодного, так и от сухого периода. Этим и объясняется широкое распространение криптофитив в различных климатических зонах. Адаптивной чертой геофитов является накопление значительного количества питательных веществ в подземных органах, позволяет очень быстро развиваться весной. Примером могут быть эфемероиды. В соответствии с характером подземных органов различают:

луковичные геофиты (тюльпаны, подснежники, лук, звездочки)

клубневые (хохлатка, картофель, топинамбур)

корневищные (ландыш, кипрей, кочки, пырей ползучий)

корневые (вьюнок полевой).

Интересно, что во многих геофитов развиваются специально утолщенные контрактильные корни. Они при высыхании сокращаются и постепенно, год за годом, втягивают луковицу или клубень в почву. Садоводов начинающих удивляет, что луковица тюльпана через несколько лет оказывается гораздо глубже в почве, чем ее сажали. Гелофиты расселяются в переувлажненных мисцезростаннях на границе суши и водоема. К данной группе растений относятся аир обычная (Acorus calamus), рогоз широколистный (Typha latifolia), стрелолист стрелолист (Sagittaria sagittifolia), камыш лесной (Scirpus sylvaticus). Гидрофиты - это водные высшие растения, почки возобновления в которых зимуют на дне водоемов или на многолетних корневищах или в виде турионы (вегетативных частей растений). К первым относятся кувшины желтые (Nuphar lutea) и кувшинка белая (Nymphaea alba), а ко вторым - маленькая цветочная растение ряска малая (Lemna minor). Благодаря тому, что температура жидкой воды не опускается ниже + 4 ° С, гидрофиты имеют более комфортные условия зимовки чем геофиты.

Терофиты - жизненная форма, свойственная годовалым растениям (монокарпические), которые переживают неблагоприятные времена года в виде семян или спор.

Важнейшая черта данных растений заключается в том, что они способны в течение короткого времени проходить полный цикл развития от семени до семени. Зимовки в виде семян является наиболее надежным средством защиты растений, поскольку семена имеют морфологические (плотные покровные ткани) и физиологические (состояние метаболического покоя) приспособление к перенесению неблагоприятных условий. Но однолетние растения имеют низкую производительность, не могут достичь значительных размеров, поэтому их биомасса в фитоценозах ниже, чем в других групп. Они мало влияют на среду и имеют низкую конкурентоспособность.

Считается, что из пяти основных жизненных форм растений, выделенных К. Раункиером, примитивной и родительской является та, что была господствующей в период, когда климат Земли мало чем отличался от климата современных тропиков, а климатические зоны были невыраженными. Предполагается, что первичной жизненной форме растений были фанерофиты, которые имели незащищенные почки возобновления. Постепенно климат менялся, произошла дифференциация территорий по влажностью, температурой и другими абиотическими условиями. Это привело к появлению в фанерофиты различных приспособлений к неблагоприятным условиям существования (низкорослость, эфемерность, защищенность почек, потеря вечнозеленых листьев и т.д.). Конечно, это лишь очень обобщенные представления об эволюции жизненных форм. Таким образом, К. Раункиер рассматривал жизненные формы, как результат исторического приспособления растений к климатическим условиям. Он считал, что учение о жизненных формах является биологической основой географии растений. Ученый сравнил распределение видов по жизненным формам в фитоценозах разных климатических зонах и получил своеобразные биологические спектры фитоценозов, который он сравнивал с нормальным (табл. 11.1). Нормальный биологический спектр фитоценозов Земли - это усредненный распределение видов во флоре планеты по жизненным формам.

Нормальный биологический спектр определяется следующим образом: из перечня растений флоры Земли случайным образом отбирается большое количество видов (например 400 или 1000), а затем определяется в каких жизненных форм они относятся. По К. Раункиером, в наиболее общем виде нормальный биологический спектр земного шара должен состоять из:

43% фанерофиты:

9% хамефиты;

27% - гемикриптофитив;

4% - геофитов;

1% - гидрофитов;

13% -терофитив;

3% -епифитив.

По мнению К. Раункиера, различия между биологическими спектрами различных климатических зон является отражением биологических особенностей климата, а жизненные формы растений, характерные для той или иной территории, могут, быть индикаторами климата. Например, на основе приведенных данных исследователь называет климат Дании климатом гемикриптофитив, а климат островов Вест-Индии - климатом микрофанерофитив и нанофанерофитив (табл. 11.2).

Таблица 11.1

Биологические спектры для разных климатических зон и районов земного шара, %

(По К. Раункиером, 1937)

Таблица 11.2

Биологический спектр фитоценозов двух разных районов земного шара

(По К. Раункиером, 1937)

Классификация жизненных форм К. Раункиера общепризнанная, но все выводы из этой теории воспринимаются однозначно. Да, такие известные исследователи, как Э. Варминг, Ч. Хагеруп, М. В. Сенянинов-Корчагина и другие, подвергали теорию К. Раункиера критике. их замечания касались, главным образом, отсутствие соответствия между жизненными формами и климатическими особенностями территорий. Отмечалась определенная искусственность группы хамефиты, поскольку в нее были включены растения, по-разному относятся к климату. Ученые считают, что при выделении жизненных форм необходимо учитывать не только климатические условия, но и особенности почв, геологическую историю территории и тому подобное. Примером некоторой искусственности классификации могут быть особенности жизненных форм можжевельника Туркестанского, который при различных климатических условиях может иметь древовидную и стелющиеся формы (рис. 12.4). В условиях лесного пояса на Тянь-Шане (2600 - 2800 м над уровнем моря) он имеет форму дерева высотой 5 - 6 м (а), а в субальпийском поясе гор (3000 - 3300 м над уровнем моря) приобретает стелющейся формы (б) . Впрочем, любая классификация, объединяющая очень вариабельны естественные проявления приспособлений будет нести черты искусственности и иметь недостатки. Некоторые исследователи (И. К. Пачоский, 1915, D. Mueller-Dombois, Н. Ellenberg, 1967) занимались модификацией данной классификации, а некоторые (Г. Н. Высоцкий, 1915, И. Г. Серебряков, 1962) - разрабатывали новые. Но, несмотря на определенные недостатки, классификация жизненных форм растений К. Раункиера остается актуальной, поскольку она достаточно хорошо характеризует особенности приспособления растений к условиям существования.

Рис. 11.4. Можжевельник туркестанский древовидной и стелющейся формы

(По И. Г Серебряковым, 1954)

Таблица 11.3

Распределение жизненных форм покрытосеменных растений в разных ботанико-географических зонах, %

(По И. Серебряковым, 1954)

Жизненные формы растений	Типы растительности и районы исследований
	арктические тундры Западного Таймыра	смешанные леса и луга Московской области	дубравы и степи Курского государственного заповедника	полупустыни и Прикаспия	песчаная пустыня Каракумы
кустарники
кустарнички
Сланникы
полукустарники
Стрюкнекореневи
Мичкуватокореневи
Рихлочагарн иков
корневищные
Щильночагарникови
Луковичные и корнеплодное
коренепаросткови
монокарпик

Распределение жизненных форм по земной поверхности, как уже отмечалось, неодинаков в разных климатических зонах и в различных группировках. Это связано не только с биологическими особенностями видов, но и с климатом и почвами и другими особенностями (табл. 12.3). Исследования, проведенные в довольно суровых условиях на относительно локальной территории (полуостров Таймыр, Россия) позволили сделать некоторые обобщения о динамике жизненных форм при продвижении на север (табл. 11.4):

Исчезают древесные растения и значительно уменьшается количество кустарников:

Уменьшаются общие размеры растений;

Среди всех жизненных форм растений уменьшается количество высокорослых видов;

Наблюдается усиленное пагоноутворення;

Вертикальный рост сменяется горизонтальный;

Общее количество видов уменьшается.

Таблица 11.4

Соотношение растений разных жизненных форм во флоре подзон полуострова Таймыр (Россия), %

(По Т. Г. Полозова, 1981)

Примечание: в скобках - количество видов

Рассматривая вопрос о жизненных формах растений, необходимо осветить еще два вопроса: роль различных жизненных форм и становления жизненных форм. На первый вопрос достаточно хорошо ответил И. Г. Серебряков. Он считал, что учение о жизненных формах имеет два аспекта - эколого-морфологический и эколого-ценотических. Они тесно связаны между собой. С эколого-морфологических позиций жизненные формы - это "своеобразный общий вид (габитус) определенной группы растений, который возникает в онтогенезе в результате роста и развития в конкретной среде. Данный габитус возникает в данных почвенно климатических условиях, как выражение приспособления растений к этим условиям ". С эколого-ценотических точки зрения жизненные формы - это "выражение способности определенной группы растений к пространственному расселения и закрепления на местности, их участию в формировании растительного покрова". Отвечая на второй вопрос можно повторить мнению К. Раункиера, которую разделяет многие ученые. Первичными формами следует считать те, которые соответствовали условиям климата в период возникновения цветковых растений. Очевидно, что это должны быть формы с побегами, которые достигали большой высоты - разные формы деревьев и кустарников. По мере ухудшения климата, появления сухих и холодных периодов у растений производились специфические приспособления - низкорослость, углубление в почву и воду и тому подобное.

Жизненной формой растений называется совокупность всех признаков, определяющих их внешний облик и отражающих приспособление к условиям обитания. В первую очередь это касается признаков вегетативных органов, обеспечивающих жизнь растения и его связь со средой.

Жизненную форму у высших растений с эколого-морфологической точки зрения можно определить как своеобразный общий облик (габитус ) определенной группы растений (включая их подземные органы), возникающий в их онтогенезе в результате роста и развития в определенных условиях среды. Исторически этот габитус развился в данных почвенно-климатических и ценотипических условиях как выражение приспособленности растений к этим условиям.

По Раункиеру (1934 г.) жизненная форма возникает в историческом развитии в результате приспособления растений к климатическим условиям страны, что может служить индикатором ее климата.

Своеобразие различных жизненных форм возникает в онтогенезе растений в результате более – менее сложной и длительной цепи возрастных морфогенетических изменений. Однолетние сеянцы ели или сосны еще не деревья. В большей степени это относится ко многим травянистым многолетникам: стержнекорневые в первые годы жизни, они затем могут стать корневищными, кистекорневыми, столонообразующими, клубнеобразующими и т.п. Таким образом, жизненная форма часто меняется в онтогенезе растений.

Существенные различия наблюдаются нередко в росте и развитии одного и того же вида в разных экологических условиях, что приводит к появлению разных жизненных форм в пределах вида.

В еще большей степени изменение жизненной формы иногда наблюдается у растений при интродукции их за пределы естественного ареала.

Изучение жизненных форм различных фитоценозов способствует более глубокому познанию структуры, динамики, исторического развития растительных сообществ и их взаимосвязи со средой. Жизненная форма является адекватным выражением условий жизни организмов, поэтому их изучение в ценозах – надежное средство экологической оценки местообитания.

Существуют различные классификации жизненных форм, две из них применяются наиболее часто.

Эколого-морфологическая классификация (Серебряков, 1964) построена на признаках формы роста, длительности жизни надземных вегетативных органов, наличии одревеснения стеблей . Она включает древесные, полудревесные и травянистые растения.

Древесные растения имеют многолетние одревесневающие надземные стебли. К ним относятся деревья, кустарники и кустарнички. Деревья - многолетние древесные растения с хорошо выраженным главным стеблем (стволом), превышающим 3 м в высоту (Betula pendula, Pinus friesiana). Кустарники - многолетние древесные растения, у которых главный ствол хорошо выражен лишь в начале жизни, затем теряется среди равных ему нескольких скелетных стеблей, возникших из спящих почек, а позже отмирает, их высота от 1 до 6 м (Frangula alnus, Rosa acicularis). Кустарнички - многолетние древес­ные растения, у которых главный стебель имеется лишь в начале онтогенеза, а затем сменяется боковыми надземными стеблями из спящих почек его наземной части (Calluna vulgaris, Vaccinium vitis-idaea).

Полудревесные растения - многолетники, стебли которых на большей части своей длины травянистые и ежегодно отмирают, а одревесневают лишь в основании. К ним относятся полу­кустарники и полукустарнички. У полукустарников высота многолетних одревесневших нижних участков стеблей не превышает 20-30 см, а неодревесневших - 15 - 20 см (Vaccinium myrtillus).

Травянистые растения имеют неодревесневающие стебли. К ним относятся многолетние, двулетние и однолетние травы. Продолжительность жизни многолетних трав превышает 2 года (Convallaria majalis, Elytrigia repens). Для завершения жизненного цикла двулетних трав требуется два вегетационных периода, при этом цветение и плодоношение происходят на втором году жизни (Daucus sp., Brassica sp.). Жизненный цикл однолетних трав длится один вегетационный период (Chenopodium album, Poa annua).

Классификация жизненных форм по Раункиеру построена на положении в пространстве и способе защиты почек возобновления от неблагоприятных факторов среды - холодной зимы или сухого и жаркого лета.

Раункиер полагал, что жизненная форма представляет собой резуль­тат приспособления растения к данным климатическим условиям, поэто­му в областях, отличных по климату, должна преобладать то одна, то другая жизненная форма растений. Процентное соотношение между би­ологическими типами отдельных областей Раункиер назвал биологическим спектром. Из данных таблицы следует, что фанерофиты преобладают только во флоре равномер­но теплых и влажных областей. При изменении климата в сторону сухости с длинным периодом засухи летом во флоре доминируют терофиты. В об­ластях с более или менее прохладным летом и длинным снежным периодом господствуют гемикриптофиты, а там, где регулярен глубокий снежный покров, - и хамефиты. В суровых альпийских областях - на пределе раз­вития растительности - из цветковых остаются лишь подушковиддые формы.

Как уже говорилось, система жизненных форм Раункиера получила широкое признание и часто используется в экологических и ботанико-географических работах. Однако она не лишена недостатков и критикова­лась многими учеными. А. П. Шенников (1950) указывал, что признаки, на основании которых Раункиер выделял жизненные формы, крайне изменились.

К ним относятся (рис. 1):

Фанерофиты – это деревья или кустарники и наиболее высокие кустарнички. Побеги их не отмирают на неблагоприятное время года; почки возобновления, находясь над землей, меньше всего приспособлены к переживанию неблагоприятного времени года. По высоте фанерофиты обычно делят на мегафанерофиты - выше 30 м, мезофанерофиты - 8-30 м, микрофанерофиты - 2-8 м и нанофанерофиты - ниже 2 м (Frangula alnus, Picea obovata).

У фанерофитов умеренных широт почки покрыты чешуями, защищаю­щими нежные внутренние части почки от высыхания и холода. Фанерофиты тропиков не имеют почечных чешуи. Среди них есть листопадные и вечно­зеленые формы, эпифиты и т. д. Фанерофиты свойственны теплым и уме­ренным поясам земли; в высоких широтах они представлены незначитель­ным количеством видов.

Хамефиты - низкорослые кустарнички, полу­кустарнички и травянистые растения. Побеги хамефитов на неблагоприят­ный период года не отмирают или отмирают их верхние части. Побеги либо лежачие, либо слишком низкорослые, вследствие этого их конусы на­растания прикрыты остатками отмерших частей растений, скученными побегами, как у растений-подушек, а зимой - снегом, поэтому хамефиты лучше приспособлены к перезимовке, чем фанерофиты.

Хамефиты подраз­деляют на следующие четыре подтипа:

1) полукустарники: к концу вегетационного периода у них отмирают верхние части стеблей, неблагоприятный период переносят лишь нижние части побегов. Сюда относятся представители семейств Caryophyllaceae, Fabaceae, Lamiaceae и др., а также некоторые хамефиты с поднимающимися вверх побегами ограниченного роста, но не отмирающими в своей верхней части.

2) пассивные хамефиты: имеют не особенно прочные стебли вслед­ствие недостаточного развития механической ткани, поэтому не могут сто­ять прямо и в силу собственной тяжести падают и укореняются, но верх­ние части их побегов приподняты. К пассивным хамефитам относятся Draba sp., Saxifraga sp., Sedum sp., Stellaria holostea и др. Пассивные хамефиты свойственны главным образом горным странам.

3) активные хамефиты: вегетативные побеги их растут косо вверх, стебли невысокие, лишь немного возвышающиеся над поверхностью земли.К этому подтипу относятся Linnea borealis, Veronica officinalis, Vinca minor и др.

4) растения-подушки: их побеги, как и побеги пассивных хамефитов, имеют мало механической ткани, но они так тесно скучены, что поддер­живают друг друга и создают плотную подушку. Скученность побегов защищает конусы нарастания от неблагоприятных условий среды. Эта группа растений еще более характерна для альпийских высокогорий, чем группа пассивных хамефитов.

Гемикриптофиты - у этой группы растений на неблагопри­ятный период года надземные части растения отмирают почти до основания и конусы нарастания находятся на уровне поверхности почвы. Они прикры­ты подстилкой, а зимой - снегом, вследствие этого гемикриптофиты хоро­шо переносят очень суровые зимы. К этой жизненной форме относятся многие травянистые растения умеренных широт, прежде всего большин­ство луговых злаков и другие луговые растения. Гемикриптофиты обычно подразделяют на три подтипа:

1) растения без розеток: их надземные стебли на неблагоприятный период года отмирают полностью. Почки возобновления находятся у осно­вания стебля, как у Ерilobium montanum, Нуреriсит sp., Scrophularia nodosa и др. или почки расположены на концах боковых побегов, как у Stachys silvatica, Urtica dioica и др., а у таких растений, как Lathyrus vernus, Lysimachia vulgaris и др., почки прикрыты тонким слоем почвы.

2) растения полурозеточные: самые крупные листья находятся на силь­но укороченных нижних междоузлиях. Некоторые нижние листья даже зи­муют на неотмершей части стебля. Зимующие почки находятся между лис­тьями, образующими розетку, как у Campanula rotundifolia, Geum urbanum, Ranunculus acris и др.; располагаются они и на концах надземных побегов, как у Ajuga reptans, Ra­nunculus repens и др., или на подземных боковых побегах, как у Aegopodium podagraria.

3) растения розеточные: летняя форма этих растений слабо отличает­ся от зимней. У таких розеточных растений, как Plantago major и Taraxacum officinale, большая часть листьев перезимовывает.

Криптофиты - у растений этой жизненной формы надземные органы на неблагоприятный период года отмирают, и почки возобновления расположены на подземных органах, находящихся в почве на некоторой глу­бине - геофиты (Convallaria majalis, Dactyllorhiza maculate, Gagea minima) или в воде - гидрофиты (Nuphar lutea, Nymphaea candida, Potamogeton natans) и гелофиты, включающие виды, растущие на почве, до предела насыщен­ной водой, или произрастают в воде, но надземные части их возвышаются над водой (Alisma sp., Acorus calamus, Sagittaria sagittifolia, Typha sp.).

Геофиты переносят неблагоприятное время года в виде:

корневищ (Anemone, Convallaria majalis, Polygonatum и др.);

луковиц (виды родов Allium, Gagea, Tulipa и др.);

стеблевых клубней (Corydalis cava, Cyclamen sp., Solanum tuberosum и др.);

корневых клубней (Filipendula hexapetala, Orchidaceae, Paeonia tenuifolia и др.).

В подземных органах перечисленных растений накапливается много запасных питательных веществ, к началу вегетационного периода их поч­ки полностью формируются, быстро трогаются в рост, и растения рано зацветают и плодоносят.

Большая часть геофитов произрастает в степях и по сухим, хорошо осветленным склонам, там, где имеется не только холодный зимний, но и сухой летний периоды. Многие из этих растений произрастают в листвен­ных лесах. Обычно они зацветают до появления листьев древесных рас­тений.

Терофиты - у растений этой группы на неблагоприятное вре­мя года отмирают не только надземные, но и подземные органы, остаются только семена, которым не вредят ни холод, ни засуха. Однако семена содержат незначительный запас питательных веществ, и молодые растения сами должны добывать их из почвы, чтобы за короткий весенний период пройти полный цикл развития от семени до семени. Эта возможность име­ется лишь тогда, когда весна теплая и влажная. Терофиты свойственны пустыням, полупустыням и степям (Avena sativa, Chenopodium album).

Жизненная форма - это внешний облик растительного организма, возникающий исторически при воздействии окружающей среды. Таким образом, жизненная форма - понятие экологическое.
На формирование жизненной формы растения прежде всего влияют такие факторы, как температура и осадки. Существует несколько классификаций жизненных форм растений. Первые классификации основывались на внешнем виде растений, определяющем ландшафт местности.

По И.Г.Серебрякову, жиз¬ненная форма - это своеобразие тех или иных групп растений, выраженное в специфике их сезонного развития, в способах еже¬годного нарастания и возобновления, во внешней и внутренней структуре их органов, а также во внешнем облике, исторически возникшем в определенных почвенно-климатических и фитоценотических условиях.

Ему принадлежит детальная классификация жизненных форм, основанная на морфологических особенностях. Все покрытосеменные и хвойные растения Серебряков отно¬сит к 4 отделам: древесные растения; полудревесные; наземные травы; водные травы.

Древесные растения включают 3 типа: деревья – растения с развитым мно¬голетним одревесневшим стволом, сохраняющимся в течение всей жизни. Кустарники имеют главный ствол в начале жизни, а затем он теряется среди равных скелетных осей. У кустарничков главная ось также имеется лишь в начале онтогенеза, а затем она сменяется боковыми осями, которые возникают из спящих почек материн¬ской оси (Ericaceae, Vacciniaceae).

Полудревесные растения - полукустарники и полу¬кустарнички, у которых сохраняются и одревесневают лишь базальные части надземных побегов, а почки возобновления располагаются близ поверхности почвы. Различия между полу¬кустарниками и полукустарничками в высоте одревесневающей части побегов (у полукустарников она составляет 20-30 см, а у полукустарничков - до 10 см).

Наземные травянистые растения подразделяются на 2 типа: травянистые поликарпики и травянистые монокарпики. Каждый из них включает множество групп и подгрупп.

Водные травы слагаются из 2-х типов: плавающие и подвод¬ные травы и земноводные травы.

Травянистые растения удобно также разделять на однолет¬ники, двулетники с развитием в первый год жизни прикорневой розетки листьев и многолетники.Поскольку жизненные формы представляют собой адаптацию к переживанию неблагоприятных периодов года, то в разных климатических областях преобладают то одни, то другие жизненные формы. Спектры жизненных форм - отражение кли¬матических условий.

В наиболее известной системе жизненных форм Раункиера в основу положены различия в положении почек возобновления или верхушек побегов по отношению к поверхности почвы (или воды) в тече¬ние неблагоприятного времени.Датский ботаник К. Раункиер рассматривал жизненные формы как результат приспособления растений к внешней среде. Решающее значение он придавал климату. В основу выделения жизненных форм Раункиер положил различия в приспособлении растений к переживанию неблагоприятного времени года. Эта приспособленность отражена в размещении почек или верхушек побегов по отношению к поверхности почвы.

Все растения К. Раункиер подразделил на пять типов жизненных форм:

I. Фанерофиты (Ph) - почки возобновления, открытые или закрытые, расположены высоко над поверхностью почвы (выше 30 см). По консистенции стебля, по высоте растения, по ритму развития листвы, по защищенности почек подразделяются на 15 подтипов.
II. Хамефиты (Ch) - почки возобновления у поверхности почвы или не выше 20-30 см. Подразделяются на четыре подтипа.
III. Гемикриптофиты (НК) - почки возобновления у поверхности почвы или в самом поверхностном слое ее, часто покрытом подстилкой. Включает три подтипа и более мелкие подразделения.
IV. Криптофиты (К) - почки возобновления скрыты в почве (геофиты) или под водой (гелофиты и гидрофиты). Подразделяются на семь подтипов.
V. Терофиты (Th) - возобновление после неблагоприятного времени года только семенами.