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.
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
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?
- Определите время и характер изменения: новые виды и ярусы появляются в течение ряда лет.
- Сезонное изменение было бы повторением цветения или листопада в пределах года.
- 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
- На безопасной доступной площадке отметьте границы маленького участка и дату, не срывая растения.
- Запишите определённые виды или роды, высоту ярусов и ориентировочное покрытие каждого; неизвестные виды отмечайте как неопределённые.
- 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.
| Образец | Строение и переживание сезонов |
|---|---|
| Молодая берёза повислая, высота 40 см | Развивается основной древеснеющий ствол; растение живёт много лет |
| Шиповник | Несколько многолетних одревесневших побегов отходят близко к основанию |
| Одуванчик | Нет сохраняющегося древесного ствола; надземная часть возобновляется из многолетних подземных органов |
| Обыкновенная фасоль в однолетнем посеве | Травянистое 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.
- Отнесите четыре карточки к дереву, кустарнику или травянистому растению. Затем отдельно укажите продолжительность жизни: год, два года или много лет, если она дана.
- 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.
| Время после прекращения обработки | Растительность и субстрат | Свет у почвы, % от открытого места |
|---|---|---|
| 1-й год | Травы на существующей почве; мало древесного покрова | 90 |
| 5-й год | Высокие травы, кустарники и молодые деревья; накапливается опад | 60 |
| 20-й год | Древесный полог на части участка; затенённые места и светлые промежутки | 20 |
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.
- 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.
- 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?
- 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.
- 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.
- ФРП ООО «Биология», базовый уровень, 5–9 классы
- ФРП биологии 5–9 классов, базовый уровень
- OpenStax Biology 2e: terrestrial biomes
- NASA: tundra biome
- National Park Service: затенение, заселение и нарушения при сукцессии
- OpenStax Biology 2e: первичная и вторичная сукцессия
- Университет Миннесоты: однолетние и многолетние циклы растений