Биология

Урок 9: Формы жизни высших растений

Многообразие жизненных форм высших растений

Мы уже знаем, что у большинства растений общий план строения. У них есть корень, побег с почками и листьями. Но почему-то они выглядят по-разному. Одни тесно сближают многочисленные стебли друг с другом и припадают к земле так, что становятся похожими на подушки. Другие стелются по субстрату, разбрасывая ветки некомпактно. Третьи обвивают гибкими стеблями стволы и ветки деревьев, взбираясь по ним вверх. Наша задача выяснить, почему у внешнего вида растений такие различия

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Представление о жизненной форме растений

Примеры жизненных форм высших растений

 

Представление о жизненной форме растений

При ухудшении климата прямостоячие деревья могут измениться и стать стелющимися. Например, кедр в обычном для него климате – высокое дерево с прямым мощным стволом, на Крайнем Севере он «превращается» в кедровый стланик. Среди видов семейства Верескоцветных есть раскидистые кусты, невысокие деревья, многолетние травы, а в горах и тундре они – подушковидные кустарнички. Думаю, что вы уже поняли, в чём главная причина различия внешнего вида растений. Они стали такими, чтобы лучше выжить в какой-либо среде обитания, чтобы противостоять ветру, отсутствию влаги, суметь получить необходимые им вещества, если рядом много конкурентов (в экваториальных лесах).

Жизненная форма отражается во внешнем виде вегетативных органов растений, так как именно они в первую очередь изменяются при колебании показателей климата и почвы. Из-за того, что виды имеют разные приспособительные формы, в сообществах они полностью используют все ресурсы (воду, солнечный свет, минеральные вещества почвы). Одни из них расположены выше, другие могут выжить и в тени, третьи взберутся к солнцу, цепляясь за соседей. Все места будут заняты.

1
Жизненные формы растений тропического леса Источник

Жизненные формы растений в одних климатических условиях могут быть разными. В тундре есть растения-подушки, однолетние травы, возобновляющиеся за счёт подземных побегов, стланики, кустарнички. Это потому, что у разных организмов свой способ приспосабливаться. Но схожий внешний вид могут иметь совсем неродственные виды. Поэтому разделение на жизненные формы – это нечто особенное, никак не связанное с систематикой.

Различия в форме растений заметил ещё «отец ботаники» Теофраст. Он разделил их на травы, полукустарники, деревья и кустарники. Сегодня учёные выделяют около 80 жизненных форм растений. Мы рассмотрим основы самых известных классификаций так, что вам станет понятно, как определить эти 80 разновидностей стратегических типов их морфологии.

 

Примеры жизненных форм высших растений

Наука, изучающая гибитус растений, называется биоморфологией. Она появилась на стыке нескольких отделов биологии. Только оценив растение с точки зрения всех этих разделов, можно говорить о его жизненной форме. У учёных это получилось сделать далеко не сразу. Немецкий натуралист А. Гумбольдт обратил внимание только на внешнее сходство в облике надземных частей представителей флоры. Он отнёс растения к 16 формам: злаков, кактусов, пальм, бананов, орхидей, лавровых деревьев и др. К кактусовидным растениям он отнёс и молочаи. Внешний облик растения, безусловно, имеет большое значение для выживания, не менее важны и его подземные части.

Й. Э. Варминг предлагал учитывать много признаков растений при классификации его жизненных форм. В том числе и физиологию, особенности строения растений, продолжительность их жизни, длительность существования побегов и листьев и др. Из-за большого количества взятых для оценки признаков он не смог выстроить чёткой системы жизненных форм.

Ботаник из Дании К. Раункиер смог придумать такую систему, её признали во всём мире. Он оценивал растения только по одному, но очень важному признаку – по размещению почек возобновления на растении относительно почвы и снегового покрова во время переживания ими неблагоприятного времени года (зимы или сухого сезона).

2
Источник

Самой удачной классификацией жизненных форм растений считается система И.Г. Серебрякова. Он создал сложную, но удобную и понятную типологию, разделив все растения на 4 отдела, 8 типов, которые в свою очередь разбил на формы. Проанализируйте и запомните таблицу, расположенную ниже.

3
Классификация жизненных форм покрытосеменных растений по И.Г. Серебрякову

Серебряков взял за основу один признак – продолжительность жизни всего растения и его главных осей, на которые в первую очередь влияет климат. Рассмотрим основные жизненные формы растений, известные ещё со времён Теофраста и объясним их появление с точек зрения двух самых признанных систем – Раункиера и Серебрякова.

  1. Жизненные формы растений – деревья. Раункиер относил деревья к Фанерофитам, потому что почки возобновления расположены на их главной оси выше, чем на 30 см над почвой. В тёплых районах Земли почки открыты, в холодных – они защищены чешуйками. Серебряков относил к деревьям формы с одним стволом, живущим столько же, сколько и всё растение, либо при повреждении главного ствола, образующим несколько дочерних стволов. Деревья по Серебрякову – это растения:
    1. с одним прямым стволом, превышающим высоту в 3 м, выносящим листья и почки к свету в условиях конкуренции с другими растениями, например в лесу. К ним относятся берёза, дуб, осина, сосна. Они бывают вечнозелёными и листопадными, мелколиственными, широколиственными, хвойными. Больше всего таких деревьев во влажных тропических лесах. По высоте они делятся на 3 категории, к первой относятся самые высокие растения, переходящие отметку в 25 метров, ко второй – деревья от 10 до 25 м, к третьей – низкие деревья, не превышающие 10 м в высоту. Самое высокое одноствольное дерево в мире – секвойя, крупнейшее из которых, получившее название «Гиперион», достигло высоты в 115,61 м;
    2. немногоствольные формы. Они появляются в условиях низких температур, повышенной влажности и при повреждении основного ствола. У них формируется 2-3 и более стволов, к ним относятся черёмуха обыкновенная, яблоня, липа мелколистная, рябина обыкновенная;
    3. низкорослые формы с одним стволом. Характерны для засушливых мест обитания: пустынь, полупустынь, степей и лесостепей. Примеры: маслины, саксаул чёрный, фисташка настоящая;
    4. стланцы. Ствол таких деревьев лежит на субстрате, лишь их молодые ветки могут занимать вертикальное положение. Стланцы образуются в условиях высокогорий, на скалах, в лесотундре. Это кедровый стланик, сосна горная. Живут они до 1000 лет, что объясняется образованием у них большого количества придаточных корней.

4
Источник

  1. Кустарники – как жизненные формы растений. У Раункиера – Фанерофиты. Серебряков классифицировал их как растения с множеством разных по размеру стволов, каждый из которых в отдельности может прожить от 2 до 30 лет. Но всё растение целиком существует более продолжительное время. При описании кустарников он делил их на низкие – до 1 м, средние – от 1 м до 2,5 м, высокие – более 2,5 м. Среди кустарников есть стелющиеся формы (стланики).

5
Декоративный кустарник Земляничное дерево Источник

Кустарники делятся на 2 группы в зависимости от места образования стволов:

  1. от боковых побегов в надземной нижней части основного ствола. Виды таких кустарников: вишня степная, тёрн обыкновенный, миндаль дикий;
  2. кустарник, растущий от подземной части растения путём ветвления боковых корней. К ним принадлежат кустарники леса: лещина обыкновенная, калина обыкновенная, бересклет европейский, бузина красная, а также сирень, акация и др.

6
Вечнозелёный кустарник самшит Источник

  1. Кустарнички. Раункиер относил жизненную форму кустарничков к Хамефитам, так как почки, из которых он вырастает в благоприятный период, лежат близко к почве, не выше 20-30 см. В местах, где есть зимы, почки возобновления прикрываются снегом. По классификации Серебрякова к жизненной форме кустарничков относятся растения с множеством стволиков, высота которых не превышает 0,5 м. Главный стебель был, но прожил недолго, а из подземных спящих почек корневища на его место развиваются короткие одревесневающие стебли, живущие не более 5-10 лет. Но растение существует намного дольше за счёт корневища, например, срок жизни брусники достигает 200 лет. Этим отличаются кустарнички от кустарников.Такая жизненная форма формируется в холодных, умеренно-холодных и высокогорных условиях: на болотах, в тундрах, в тайге. Виды кустарничков: черника миртолистная, клюква четырёхлепестная, брусника, голубика, вереск обыкновенный. Их подземная часть – корневище, часто во много раз больше надземной. Среди кустарничков встречаются подушковидные и стелющиеся растения (стланички).
  2. Полукустарник. Раункиер относил их к одному из четырёх типов Хамефитов. Серебряков говорил, что это переходная форма между древесными и травянистыми растениями. Нижняя часть их побегов одревесневает и живёт от 3 до 7 лет. В высоту они вырастают обычно до 80 см, реже до 150-200 см. Черника, малина, голубика – в умеренной зоне. Но больше всего полукустарников в степях и лесостепях, т. е. в засушливых условиях.
  3. Полукустарничек. По Раункиеру – Хамефит. По Серебрякову различия между полукустарниками и полукустарничками в объёме одревесневающей части побегов. У полукустарничков она не превышает 7-8 см. Вся остальная часть растения – травянистая цветоносная, отмирающая в неблагоприятный период года. Эта жизненная форма характерна для пустынных, полупустынных и степных растений. Примеры полукустарничков: чабрец, солянки, поташник, многие виды полыни, кермеков. Размножаются они чаще всего семенами.
  4. Жизненные формы растений – травы. У Раункиера они относятся к 2 группам: Гемикриптофиты (почки в поверхностном слое почвы), Криптофиты (почки – в подземных частях растений). У Серебрякова – это представители флоры, надземная часть которых погибает с наступлением зимы или сухого периода, у некоторых погибает и подземные органы. Но в условиях постоянного «лета» (в экваториальных лесах) надземные побеги трав живут много лет. К таким травам учёные применяют другие параметры оценки: отсутствие одревесневающих побегов и способности ко вторичному утолщению, мясистость, сочность, слабое развитие камбия и др. Особое внимание при классификации трав Серебряков уделял их подземным органам. Травы – преобладающая жизненная форма однодольных растений.

7
Жизненная форма растений класса Однодольных – травы Источник

  1. Поликарпические травы. Плодоносят более одного раза в жизни.
    1. Стержнекорневые травы. На протяжении всей жизни у них сохраняется заметный стержневой корень.

Бесполое размножение у них возможно только корневыми отпрысками. Среди стержнекорневых трав выделяются растения пустынь, образующие форму «перекати-поле» – оторванное ветром и образующее правильную шаровидную форму растение (рогач песчаный, качим метельчатый, гониолимон красивый, кермек Гмелина и др.).

  1. Длинностержнекорневые – люцерна, мятлик, шалфей.
  2. Короткостержнекорневые – одуванчик лекарственный, сон-трава.

8
Соцветие кермека Гмелина (Limonium gmelinii) во время цветения (1) и образовавшее форму «перекати-поле» (2) (по: Алехин, 1944).  Источник

К стержнекорневым травам относятся и растения-подушки, обитающие в горах, тундре, в холодных пустынях. Подушковидную форму имеют такие виды как смолёвка бесстебельная, камнеломка дернистая.

  1. Кистекорневые поликарпические травы. Их главный корень рано отмирает, а на его месте формируются придаточные, живущие 2-4 года. Они слабые, почек возобновления на них 2-3. Поэтому растение бывает с одним или несколькими стеблями. Лютик едкий, калужница европейская.
  • Короткокорневищные. Формируют сочное корневище с запасом питательных веществ, живущее 10-15 лет. Манжетка обыкновенная, купена многоцветковая, ветреничка дубравная.
  1. Дерновинные травы. Чаще встречаются среди злаков. Растения формируют множество придаточных корней, на которых вырастает куча почек возобновления. Осока, мятлик, тимофеевка, пырей ползучий.

9
Группы дерновинных злаковидных растений: 1 – плотнокустовые, 2 – рыхлокустовые, 3 – длиннокорневищные (по: Серебряков, 1964).  Источник

  1. Столонообразующие травы. Столоны в отличие от корневищ не запасают питательных веществ и быстро отмирают. Это приспособление к местам с избытком влаги в почве. Столоны бывают подземные, они формируются у кислицы обыкновенной, майника двулистного и надземные – у земляники лесной, живучки ползучей.
  2. Ползучие травы. Их стебель лежит на земле и может жить несколько лет. Растут в местах с умеренным освещением и достаточным количеством влаги. Вероника лекарственная, клевер белый, чай луговой.
  • Клубнеобразующие. Клубни – это запасающие вегетативные органы корневого, стеблевого или листового происхождения. Клубни корневого происхождения образуются у толстянковых и первоцветовых, например у цикломена, есть они и у картофеля. Клубни служат и для вегетативного размножения растений.
  • Луковичные травы. Луковицы бывают не только подземными, но и надземными. Многие такие растения отличаются очень коротким сроком существования надземных побегов. Их называют эфемероидами. К ним относятся, например, гусиный лук, пролеска, тюльпан, подснежник.
  1. Корнеотпрысковые многолетние травы. Отличаются значительным темпом ветвления боковых корней, от которых отходит множество почек возобновления. Среди корнеотпрысковых трав много сорняков, например осот полевой, молочай острый.
  1. Монокарпические травы. Они неспособны к вегетативному размножению и дают плоды с семенами только один раз в жизни. К ним относятся однолетние, двулетние травы (дают семена на второй год жизни – укроп, морковь, капуста, свёкла и др.) и многолетние (плодоносят либо много раз в жизни, либо один раз перед смертью – бамбук). Однолетники делятся на эфемеры (дают семена и отмирают очень быстро – вероника весенняя) и длительно растущие (пастушья сумка, мак альпийский).

В каждом типе жизненных форм выделяются дополнительные классы. Среди них в классификации Серебрякова есть:

  • паразиты (бесхлорофилльные гетеротрофы) – заразиха, повилика, петров крест;
  • полупаразиты (у них есть хлорофилл и они частично автотрофны) – очинки, марьянники, погремки;
  • сапрофиты (питаются за счёт грибокорня – микоризы) – подъельник обыкновенный.

У покрытосеменных есть все описанные выше формы. Они бывают древесными, полудревесными и травянистыми. А жизненные формы голосеменных растений – только деревья и кустарники.

Но куда же отнести кактус, молочай, пальму, лианы? Какие жизненные формы имеют растения отдела Папоротниковидные? А баобаб – это и правда дерево? Попробуйте сами найти ответы на эти вопросы.

10
Примеры жизненных форм растений Источник

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Древесные растения - это
1Кустарнички, деревья, кустарники
2Полукустарники, деревья, кустарники
3Деревья, полукустарнички, кустарники
4Деревья, полукустарники, полукустарнички
Ответить
1
Вопрос: 2
Деревья - это
1Растения с твёрдой корой
2Растения, преобладающие в тундре
3Многолетники с одним стволом, живущим столько же, сколько и всё растение
4Растения, высотой от 2 метров
Ответить
3
Вопрос: 3
Кустарники - это
1Растения с множеством стволов, каждый из которых может прожить от 2 до 30 лет
2Переходная форма между деревьями и травянистыми формами
3Организмы, формирующие корневые отпрыски
4Многолетники с одним стволом, живущим сколько и всё растение
Ответить
1
Вопрос: 4
Травы - это
1Растения, у которых с наступлением неблагоприятного сезона отмирают побеги, расположенные над землёй
2Мясистые формы
3Виды, у которых нет одревесневших побегов
4Все ответы верны
Ответить
4
Вопрос: 5
Отличие кустарников от полукустарничков:
1В количестве стволов
2В сроке жизни всего растения
3В размере одревесневающей части стволов
4В высоте растения
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Древесные растения - это
1) Кустарнички, деревья, кустарники 2) Полукустарники, деревья, кустарники 3) Деревья, полукустарнички, кустарники 4) Деревья, полукустарники, полукустарнички
2 вопрос:

Деревья - это
1) Растения с твёрдой корой 2) Растения, преобладающие в тундре 3) Многолетники с одним стволом, живущим столько же, сколько и всё растение 4) Растения, высотой от 2 метров
3 вопрос:

Кустарники - это
1) Растения с множеством стволов, каждый из которых может прожить от 2 до 30 лет 2) Переходная форма между деревьями и травянистыми формами 3) Организмы, формирующие корневые отпрыски 4) Многолетники с одним стволом, живущим сколько и всё растение
4 вопрос:

Травы - это
1) Растения, у которых с наступлением неблагоприятного сезона отмирают побеги, расположенные над землёй 2) Мясистые формы 3) Виды, у которых нет одревесневших побегов 4) Все ответы верны
5 вопрос:

Отличие кустарников от полукустарничков:
1) В количестве стволов 2) В сроке жизни всего растения 3) В размере одревесневающей части стволов 4) В высоте растения
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Кустарнички, деревья, кустарники
2 вопрос: Многолетники с одним стволом, живущим столько же, сколько и всё растение
3 вопрос: Растения с множеством стволов, каждый из которых может прожить от 2 до 30 лет
4 вопрос: Все ответы верны
5 вопрос: В размере одревесневающей части стволов