Умблик
7 класс · базовый
Биология · 7 класс · базовый уровень
Биология · базовый уровень · 7 класс · Урок 11

Растительное сообщество: ярусы, смена и природные зоны

Узнаем, чем сообщество отличается от списка видов, как оно меняется по сезонам и со временем и почему флора не то же самое, что растительность.

Растения в природных сообществах

Федеральная программа · базовый уровень · 7 класс

Растения в природных сообществах

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Видовой состав и преобладающие растения
  • Распределение растений и ярусность
  • Сезонные изменения и смена сообществ
  • Растительность природных зон Земли
  • Флора и растительный покров
древесный ярускустарниковый ярустравяной ярус
Учебный профиль сообщества с древесным, кустарниковым и травяным ярусами; реальные сообщества могут иметь иное число ярусов и мозаичное строение.
Природные зоны различаются условиями и сообществамиЗОНАХАРАКТЕРНЫЕ УСЛОВИЯРАСТИТЕЛЬНОСТЬТундракороткое холодное летонизкие кустарники, мхиТайгадолгая холодная зимахвойные деревьяУмеренный лессезонность и влагалистопадные деревьяСтепьменьше доступной влагизлаки и другие травыПустынярезкий недостаток влагизасухоустойчивые растенияТропический лестепло и много осадковвысокие деревья
Сравнение типичных условий и растительности шести зон. На рисунке не показаны все типы зон, местные сообщества, переходы между зонами и состав каждого яруса.

Как это устроено

Список видов говорит, кто найден на участке, но ещё не объясняет устройство сообщества. Нужно учитывать численность или покрытие, высоту растений, ярусы, условия света и почвы, связи с животными и грибами. Один вид может доминировать среди деревьев, другой — среди трав; доминирование зависит от способа измерения.

Жизненные формы помогают описать ярусы, но они не определяются одной высотой. Дерево обычно сохраняет древесный ствол и крону, кустарник — несколько древесных побегов от основания, трава не образует такого сохраняющегося ствола. При этом трава может быть многолетней: у одуванчика переживают сезоны подземные органы и затем возобновляют надземную часть. Срок жизни и жизненную форму записывайте раздельно. У молодой берёзы может быть высота меньше кустарника, но возраст не превращает её вид в травянистый.

Сезонные изменения повторяются в пределах года: цветение, плодоношение, листопад. Смена сообщества — другой масштаб времени: после пожара, заброшенного поля или образования нового субстрата меняется набор видов и структура. Повторяющиеся весенние цветы в одном лесу не означают, что лес ежегодно проходит всю сукцессию заново.

Причины смены видны в модели бывшего поля лесной зоны. Пока почву ежегодно обрабатывали, многие многолетние растения и молодые деревья не сохранялись. После прекращения обработки поступающие семена и сохранившиеся органы дают растения; опад, корни и разлагатели меняют свойства уже существующей почвы. Если вырастают кустарники и деревья, их полог уменьшает свет для нижних ярусов. Разные виды неодинаково прорастают и растут в новых условиях, конкурируют за свет, воду и минеральные вещества — меняются состав и структура. Это не движение растений «ради будущего леса»: каждое поколение существует в текущих условиях.

На голом новом субстрате исходные условия иные: накопление органических остатков и изменение поверхности помогают следующим организмам закрепиться, тогда как на бывшем поле почва уже была. Направление сукцессии зависит от поступления семян, климата, свойств субстрата, поедания проростков и новых нарушений. Регулярный покос может поддерживать травянистое сообщество; засуха или отсутствие семян деревьев меняют возможные этапы. Поэтому ни сроки из модельной таблицы, ни последовательность «травы→кустарники→лес» не являются законом для всех территорий.

Климат, особенно температура и доступ воды, сильно влияет на растительность крупных природных зон. Но внутри одной зоны рельеф, почвы, пожары и деятельность человека создают разные сообщества. Поэтому выражение «вся тайга одинакова» неверно: местные леса могут различаться по деревьям, подлеску, влажности и истории нарушений.

На уроке 5 класса зоны сравнивают главным образом по условиям и видимым организмам. Здесь сравниваем строение растительного покрова. В тундре короткий сезон роста, холод и свойства почвы сдерживают формирование высокого лесного яруса; низкие кустарники, осоки и мхи могут занимать разные микроместа. В тайге на больших площадях преобладают хвойные леса, но лиственница сбрасывает хвою, а берёза встречается после нарушений и на подходящих участках. Поэтому «все хвойные вечнозелёные» и «тайга состоит только из хвойных» неверно.

В лесу умеренного пояса деревья образуют полог, меняющий освещённость ниже; у листопадных видов сезонно меняется доступ света к травам. В степи при меньшей доступности влаги сплошной древесный полог обычно не формируется, зато важны травы и их подземные органы. Лес у степной реки не опровергает зональную закономерность: долина влажнее окружающего пространства. В пустыне доступной воды ещё меньше, поэтому растения часто стоят разреженно, а некоторые быстро растут после осадков или уменьшают потери воды. Пустыня может быть холодной, так что «пустынное» не значит «любящее жару».

Во влажном тропическом лесу тепло и вода позволяют формироваться высокому пологу и нескольким ярусам; эпифиты размещаются на деревьях, но не обязательно паразитируют на них. Саванна тоже тёплая, однако сезонная нехватка влаги связана с открытым травяным покровом и разреженными деревьями. Природная зона — крупный масштаб, а фитоценоз — конкретное сообщество: даже в одной зоне состав и число ярусов зависят от почвы, воды, высоты, пожаров и человека. В таблице зон показаны типичные сочетания, не обязательная схема каждого участка.

Флора — набор видов территории; растительность — устроенные из них сообщества и покров. Например, два участка города могут иметь похожий общий список видов, но один окажется газоном, другой — древесным парком. Для оценки города нужны и список видов, и размещение, и состояние сообществ.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Растительное сообщество

Совокупность популяций растений разных видов, совместно живущих на участке и взаимодействующих между собой и со средой.

Пример: В смешанном лесу деревья, кустарники, травы и мхи связаны общими условиями и взаимным влиянием.

Жизненная форма растения

Общий облик и устройство растения, связанные с его ростом и переживанием условий: какие побеги древеснеют и сохраняются, как расположены основные органы. Школьные примеры — дерево, кустарник и трава; это не таксоны и не только высота.

Пример: Берёза обычно растёт деревом, шиповник — кустарником, одуванчик — травой; близкие виды могут иметь разные жизненные формы.

Дерево

Древесное многолетнее растение, у типичной формы которого выражен основной ствол с ветвящейся кроной. Возраст и условия могут менять облик, поэтому высота сама по себе недостаточна.

Пример: Молодая берёза высотой 40 см ещё мала, но это молодое дерево, а не обязательно кустарник.

Кустарник

Древесное многолетнее растение с несколькими побегами, обычно отходящими близко к основанию, без одного постоянно господствующего главного ствола в типичном облике.

Пример: У шиповника несколько одревесневших побегов; старые могут отмирать и заменяться новыми.

Травянистое растение

Растение, не образующее сохраняющегося типичного древесного ствола; надземные побеги обычно остаются травянистыми. Оно может быть однолетним, двулетним или многолетним, сохраняя подземные органы между сезонами.

Пример: Фасоль в однолетнем посеве и многолетний одуванчик — травы, хотя продолжительность их жизни различается.

Однолетнее, двулетнее и многолетнее растение

Категории по продолжительности жизни: однолетнее завершает цикл за один сезон, двулетнее обычно проходит вегетативный рост в первый сезон и цветение с семенами во второй, многолетнее живёт много лет. Это не деление на деревья и травы.

Пример: В обычном выращивании фасоль — однолетняя, морковь — двулетняя, одуванчик — многолетний; морковь могут убрать до второго года.

Важно: Сроки зависят от вида и условий; жизнь всего растения не равна сроку жизни каждого листа или побега.

Видовой состав

Перечень видов, обнаруженных в данном сообществе или на выбранной пробной площади по определённому способу учёта.

Пример: На школьной площадке записали берёзу, рябину, кислицу и несколько видов мхов.

Важно: Неполный учёт за один день не равен полному списку всех видов участка.

Доминант

Вид, который заметно преобладает по численности, покрытию или биомассе в выбранном сообществе и по выбранному способу оценки.

Пример: В сосновом бору сосна может преобладать среди деревьев, хотя в травяном ярусе доминирует другой вид.

Ярусность

Вертикальное распределение растений и других организмов сообщества по слоям разной высоты и освещённости.

Пример: В лесу могут быть древесный, кустарниковый и травяной ярусы, а мхи располагаются близко к поверхности почвы.

Важно: Границы ярусов не всегда резкие и одинаковые для всех лесов.

Сезонные изменения

Повторяющиеся в течение года изменения роста, цветения, плодоношения, листопада и других процессов в жизни сообщества.

Пример: Весной до распускания листьев деревьев некоторые лесные травы успевают активно цвести.

Смена сообществ (сукцессия)

Направленное изменение состава и структуры сообщества в течение времени после образования нового местообитания или нарушения прежнего.

Пример: На бывшем поле со временем могут появиться высокие травы, кустарники и деревья, если условия это позволяют.

Важно: Ход сукцессии не всегда ведёт к одному заранее заданному «конечному» лесу.

Первичная и вторичная сукцессия

Первичная смена начинается на новом субстрате без сформированной почвы и прежнего сообщества; вторичная — после нарушения там, где сохранились почва, остатки организмов или зачатки восстановления. Это разные исходные условия, не обязательные одинаковые сроки.

Пример: Заселение нового каменистого субстрата отличается от зарастания бывшего поля, где почва уже существует.

Растительность

Совокупность растительных сообществ или растительный покров территории, рассматриваемые по их строению, составу и распространению.

Пример: Растительность области включает леса, луга, болота и другие сообщества.

Флора

Совокупность видов растений определённой территории или геологического периода, независимо от того, в каких сообществах они сейчас преобладают.

Пример: Флора города — список видов растений, встречающихся в его пределах; растительность города — их сообщества и размещение.

Природная зона

Крупная территория с характерным сочетанием климата, почв, растительности и животного мира; границы зон могут быть переходными.

Пример: Для тундры характерны другие условия температуры и растительности, чем для лесной зоны.

Тундровая растительность

Растительные сообщества холодных высоких широт с коротким сезоном роста и преимущественно низкорослыми кустарниками, травами и мхами; лишайники часто встречаются рядом, но не относятся к растениям.

Пример: Низкая ива и осоки могут расти на одном участке тундры, а мхи и лишайники занимать участки у поверхности почвы.

Таёжная растительность

Покров северных лесов, где на больших площадях важны хвойные деревья, но также встречаются лиственные леса, болота и другие сообщества.

Пример: В тайге бывают ельники, лиственничники и участки березняка; лиственница сбрасывает хвою на зиму.

Лесная растительность умеренного пояса

Сообщества древесных растений средних широт с выраженными сезонами; они могут быть лиственными, хвойными или смешанными в зависимости от местных условий.

Пример: Дуб, липа и берёза образуют разные лесные сообщества, в которых изменяется освещённость трав под пологом.

Степная растительность

Покров открытых участков умеренных широт, где преобладают травянистые растения, особенно злаки, при недостаточной для сплошного леса влаге на больших площадях.

Пример: Ковыль и другие степные травы имеют подземные органы, позволяющие переживать неблагоприятные сезоны.

Растительность пустыни

Разреженные растительные сообщества областей с недостатком доступной воды; виды могут различаться по способам сохранения воды и по срокам роста после дождя.

Пример: Одни пустынные растения уменьшают площадь листьев, другие быстро проходят жизненный цикл после осадков.

Растительность влажного тропического леса

Многоярусные сообщества тёплых и влажных областей, где деревья образуют высокий полог и создают неодинаковые условия света для нижних ярусов.

Пример: Под пологом высоких деревьев растут теневыносливые растения, а эпифиты могут располагаться на ветвях, не отнимая питание у дерева-хозяина.

Растительность саванны

Тропические травянистые сообщества с отдельными деревьями или кустарниками, приспособленные к сезонному чередованию влажного и сухого периодов.

Пример: В саванне травы сохраняются на открытых участках, а деревья стоят разреженно; её нельзя считать той же зоной, что степь умеренного пояса.

Пример по шагам

После пожара на участке сначала появились травы, потом кустарники и молодые деревья. Это сезонная смена?

  1. Определите время и характер изменения: новые виды и ярусы появляются в течение ряда лет.
  2. Сезонное изменение было бы повторением цветения или листопада в пределах года.
  3. Здесь меняется состав и структура сообщества после нарушения: это пример сукцессии.

Вывод: Последовательная многолетняя замена видов после пожара — смена сообщества, не обычный сезонный цикл.

Практическая работа

План растительного сообщества

  1. На безопасной доступной площадке отметьте границы маленького участка и дату, не срывая растения.
  2. Запишите определённые виды или роды, высоту ярусов и ориентировочное покрытие каждого; неизвестные виды отмечайте как неопределённые.
  3. Повторите наблюдение в другой сезон или сравните с достоверным архивным фото и отделите сезонные изменения от возможной многолетней смены.

Что можно заключить: Описание состава, ярусов и покрытия даёт более полную картину сообщества, чем один список видов.

Безопасность: Не заходите в опасные заросли и на частные территории, не собирайте охраняемые растения; работу проводите с учителем или взрослым.

Практическая работа

Жизненная форма: не угадываем по высоте

Учебные модельные данные — не результаты реального опыта

Если таблица шире экрана, прокрутите её по горизонтали.

Готовые карточки жизненных форм
ОбразецСтроение и переживание сезонов
Молодая берёза повислая, высота 40 смРазвивается основной древеснеющий ствол; растение живёт много лет
ШиповникНесколько многолетних одревесневших побегов отходят близко к основанию
ОдуванчикНет сохраняющегося древесного ствола; надземная часть возобновляется из многолетних подземных органов
Обыкновенная фасоль в однолетнем посевеТравянистое растение проходит прорастание, цветение и созревание семян за сезон, затем погибает

Авторские карточки типичных форм этих примеров. Пограничные формы и изменения облика под влиянием условий существуют; универсальная граница по высоте в сантиметрах здесь не вводится.

  1. Отнесите четыре карточки к дереву, кустарнику или травянистому растению. Затем отдельно укажите продолжительность жизни: год, два года или много лет, если она дана.
  2. Объясните, почему низкая молодая берёза — не автоматически кустарник, а многолетний одуванчик — не дерево; отличайте многолетие всего растения от сохранения каждого надземного побега.

Что можно заключить: Берёза — молодое дерево, шиповник — кустарник, одуванчик — многолетняя трава, фасоль в данном примере — однолетняя трава. У травы могут много лет сохраняться корни или другие подземные органы. Жизненная форма описывает устройство растения и сохранение его частей, а «однолетнее/многолетнее» — продолжительность жизни: это не одна и та же классификация.

Безопасность: Работа по карточкам; не выкапывайте растения и не пробуйте их на вкус.

Практическая работа

Почему меняется сообщество: модель заброшенного поля

Учебные модельные данные — не результаты реального опыта

Если таблица шире экрана, прокрутите её по горизонтали.

Условные этапы одного сценария вторичной сукцессии
Время после прекращения обработкиРастительность и субстратСвет у почвы, % от открытого места
1-й годТравы на существующей почве; мало древесного покрова90
5-й годВысокие травы, кустарники и молодые деревья; накапливается опад60
20-й годДревесный полог на части участка; затенённые места и светлые промежутки20

Вымышленные сроки и проценты для рассуждения; покрытие и состав не измерялись в природе. Примеры не задают универсальные 1/5/20 лет или обязательный конечный лес. Доля света — отношение к выбранному открытому месту, не доля видов и не скорость фотосинтеза.

  1. Условие: поле в лесной зоне с подходящей влажностью перестали пахать; рядом есть источники семян, позднее нет регулярного покоса, пожаров и выпаса. Все наблюдения в таблице сравниваются в один сезон. Это вымышленный сценарий, а не реальный двадцатилетний опыт.
  2. Сравните долю света у почвы на первом и двадцатом годах. На сколько процентных пунктов она уменьшилась? Почему рост древесного яруса меняет условия для трав и новых проростков?
  3. Составьте причинную последовательность: прекращение обработки и поступление семян → закрепление растений → опад и корни меняют субстрат → рост и затенение → меняются условия прорастания и конкуренции → меняются состав и структура. Не называйте почву «созданной с нуля»: на бывшем поле она уже была.
  4. Альтернативные карточки: А — участок ежегодно косят; Б — климат слишком сух для устойчивого леса; В — семена деревьев не поступают. Почему ни одна не гарантирует показанного в таблице древесного этапа? Какие изменения были бы сезонными, а не сукцессией?

Что можно заключить: Свет уменьшился на 90−20=70 процентных пунктов. Растения не только отвечают на среду, но и меняют её: полог затеняет нижние ярусы, опад и корни влияют на субстрат, организмы конкурируют за ограниченные ресурсы. В этих условиях могут измениться успешность прорастания и рост разных видов. Одновременное появление деревьев и тени в модели согласуется с механизмом, но не является полевым доказательством всех причин. Покос, засуха, отсутствие семян и новые нарушения меняют траекторию. Ежегодный листопад или повторяющееся весеннее цветение — сезонные изменения, не многолетняя замена состава сообщества.

Безопасность: Рассуждайте по таблице; не устраивайте пожары, не нарушайте растительный покров и не заходите на заброшенные участки без взрослого.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.