Категории
Конспект лекций
по дисциплине основы лесного, садово-паркового и приусадебного хозяйства
Составил проф. кафедры инженерной геодезии Ковязин В.Ф.
Санкт-Петербург
План.
1. Уровни изучения жизненных процессов в природе.
2. Морфология базовых органов растений.
3. Морфология генеративных органов растений.
4. Жизненные формы растений.
1. Уровни изучения жизненных процессов в природе.
Жизненные процессы в природе изучают на различных уровнях в зависимости от цели и задачи исследований. Изучают жизненных процессов в природе на следующих уровнях:
а) Молекулярный уровень связан с изучением биополимеров клетки, белков, жиров, нуклеиновых кислот и других органических соединений клетки.
б) Клеточный уровень позволяет установить связи между тканями живых организмов. На этом уровне изучают обмен веществ в клетке.
в) Тканевой уровень позволяет установить связи между функциональными особенностями тканей растительных и животных организмов. На этом уровне изучают строение и функциональное назначение разных тканей организма.
г) органный уровень позволяет устанавливать функциональные связи между органами животных и растительных организмов и факторами внешней среды.
д) Организменный уровень необходим для установления связей между организмами и факторами внешней среды.
е) Популяционно-видовой уровень применяют при изучении видов и популяций в живой природе, взаимоотношений между видами, а также воздействия факторов среды на организмы.
ж) Биогеоценотический уровень необходим для изучения сообществ растительных и животных организмов, их взаимовлияния между собой и для изучения климатических факторов.
з) Биосферный уровень используют при изучении биокруговорота веществ в природе и роли живых организмов в этом круговороте.
Для каждого уровня организмов существуют свои методики исследований.
Лесные и садово-парковые системы изучаются на популяционно-видовом и на биогеоценотическом уровнях.
2. Морфология базовых органов растений
К основным органам растения относят стебель, лист и корень. Основными их называют потому, что они имеются в зачатке семени и первыми появляются при прорастании семян. Кроме базовых органов у растений развиваются видоизмененные или метаморфизированные органы, сформировавшиеся в результате эволюции растений. Органы растения, участвующие в размножении, называются генеративными органами.
Строение и функции базовых органов растений следующие:
1. Стебель образует и несет на себе листья, цветки и плоды. По стеблю проходит восходящий поток воды из почвы к листьям и нисходящий поток из листьев к корневым системам. У стебля в процессе эволюции выработались характерные признаки:
а) стебель растет вверх, то есть обладает отрицательным геотропизмом,
б) стебель растет из почки, на вершине которой располагается точка роста͵
в) для стебля характерно наружное ветвление.
У древесных пород стебель принято называть стволом, а разветвленная сучьями часть стебля принято называть кроной. Крона характеризуется:
- густотой облиствления,
- сквозистостью,
- площадью проективного покрытия и другими признаками.
Молодой стебель с листьями и почками принято называть побегом. На побеге различают:
- узел (место прикрепления листа к побегу),
- междоузлие (часть побега между двумя узлами),
- листовой рубец (место прикрепления черешка листа к стеблю),
- пазуха листа (угол, образованный черешком и стеблем).
Побеги на растениях могут располагаться следующим образом:
1) Неопределенное ветвление. В этом случае рост побега происходит за счет прироста верхушечной почки. К примеру, ель голубая, сосна обыкновенная.
2) Определенное ветвление. В этом случае верхушечная почка рано прекращает рост и на зиму отмирает. К примеру, береза пушистая, вяз гладкий.
3) Ложновильчатое ветвление характерно тем. Что прирост осуществляется за счет боковых почек. К примеру, дуб летний, липа мелколистная.
На формирование побегов оказывают влияние факторы внешней среды:
- обмерзание побегов в зимнее время,
- морозобойные трещины от сильных морозов,
- ранние осенние заморозки.
2. Корень выполняет у растения следующие функции:
а) поглощает воду и питательные вещества из почвы,
б) удерживает растение в вертикальном положении.
В процессе эволюции у корня выработались характерные признаки:
- рост корня происходит за счет корневых волосков, которые располагаются на концах корней,
- корень способен ветвиться и образовывать несколько порядков корневых систем.
Совокупность корней у растения принято называть корневой системой. Тип корневой системы определяется почвенно-грунтовыми условиями и биологией вида. К примеру, сосна имеет глубокую корневую систему, а ель – поверхностную.
Корень растет вертикально вниз, то есть обладает положительным геотропизмом.
Каждая корневая система растения разделяется на три зоны:
1) Растущая зона представлена мелкими корешками, расположенными на кончике корня.
2) Всасывающая зона представлена мелкими корешками длиной до 3 мм, на 1 см2 площади располагается около сотни волосков.
3) Проводящая зона располагается между стеблем и всасывающей зоной.
Место перехода корня в стебель принято называть корневой шейкой растения.
Зачатки корня имеются в зародыше семени. Корень первым появляется наружу и образует главный корень. На главном корне формируются боковые корни. У некоторых растений корни образуются на стеблях или даже на листьях. Такие корни называются придаточными.
По внешнему виду корневые системы разделяют:
1) Стержневая система характеризуется тем, что имеется хорошо развитый главный корень, уходящий в почву на глубину до нескольких метров, от которого отходят мелкие боковые корешки. Примеры растений со стержневой корневой системой – пастушья сумка, дуб летний.
2) Мочковатая корневая система характерна для злаковых растений. Главный корень приостанавливает рост, а хорошо развиваются боковые или придаточные корни. При такой корневой системе растение получает дополнительные органические вещества из почвы. Примеры растений с мочковатой корневой системой – вейник лесной, щучка болотная.
У некоторых видов растений корень выполняет дополнительные функции:
а) накапливает питательные вещества,
б) способствует вегетативному размножению растений (земляника, клубника),
в) помогает перезимовать растениям в холодное время года (луковица пиона).
Для корня характерны и новые функции:
- образование корнеплодов,
- образование присосок,
- формирование втягивающих корней,
- образование корневых отпрысков (принимают участие в вегетативном размножении растений).
3. Лист выполняет две функции:
а) принимает участие в фотосинтезе, в процессе которого происходит поглощение углекислого газа из воздуха и выделение кислорода в атмосферу,
б) лист принимает участие в транспирации (испарении) воды растением.
Для листа характерны следующие признаки:
- лист образуется из почки,
- лист располагается на стебле,
- первое время лист растете вершиной, а затем основанием,
- рост листа осуществляется всего лишь несколько дней, в дальнейшем размеры листьев остаются постоянными в течение всего вегетационного периода,
- продолжительность жизни листа составляет у лиственных растений до 1 года, у хвойных – до 7 лет,
- форма листа является характерным признаком для каждого вида растений, по листьям определяют виды, рода и даже семейства растений.
Лист состоит из:
а) листовой пластинки, представляющей собой разросшуюся часть листа͵
б) черенка, служащего для прикрепления листа к пластинке и к стеблю.
В случае если у листа есть черенок, то его называют черешковым. В случае если же черенок отсутствует, то лист называют сидячим.
У основания черешка у некоторых видов растений образуются пластинки, называемые прилистниками. Прилистники бывают в виде пленочек, щетинок, колючек и другие.
От черешка по листовой пластинке проходят жилки. Для каждого вида растений характерен свой рисунок жилок. Различают следующие способы жилкования:
1) Перистое – по середине пластинки проходит главная жилка, а от нее отходят боковые жилки.
2) Пальчатое – по листу проходит несколько жилок, а к нему примыкают второстепенные жилки.
3) Параллельное – все жилки имеют одинаковые размеры и располагаются параллельно.
Встречаются и другие виды жилкования, но они характерны в основном для тропических видов, к примеру, дугонервное, яйцевидное и другие.
Формы листовых пластинок характеризуют следующим образом:
- широкояйцевидная,
- обратнояйцевидная,
- заостренная,
- закругленная и т. д.
Лист разделяют также по верхнему краю листовой пластинки: цельнокрайний, зубчатый, пильчатый, городчатый, выемчатый и другие.
По степени рассечения листовой пластины листья делят на лопастные, раздельные и рассеченные.
На побегах листья располагаются супротивным или мутовчатым способом или же поочередно.
Лист хвойных растений принято называть хвоей или иголкой. Хвоя также принимает участие в фотосинтезе, но меняется на растении реже, чем листья – раз в 4-7 лет. Хвоя имеет в своем строении смолистые вещества, которые препятствуют проникновению в растение бактерий и грибов.
3. Морфология генеративных органов растений.
К генеративным органам растения относят:
1. Почка – зачаточный побеᴦ. Она окружена зачаточными листьями. Наружные листья образуют чешуйку, которая прикрывает почку. Чешуйка защищает почку от высыхания и низких температурных колебаний. Количество чешуек и их форма характерны для каждого вида растений, к примеру, у березы 6 чешуек, у дуба – 4, а у ивы – 1.
По положению почек на побеге их разделяют на:
- верхушечные почки (располагаются наверху побега),
- пазушные почки (в пазухе листа),
почки закладываются в процессе роста растений, летом образуются
- придаточные почки, которые по состоянию разделяют на покоящиеся, спящие и растущие.
По содержанию почки делят:
а) Листовые почки – из них в дальнейшем образуются побеги,
б) цветочные почки – из них в дальнейшем формируются цветки и соцветия,
в) смешанные почки – из них могут образовываться либо побеги, либо соцветия.
На побеге почки могут располагаться следующим образом:
- мутовчатое расположение почек,
- супротивное расположение почек,
- поочередное расположение почек.
2. Цветок обеспечивает семенное размножение растений. Цветок - ϶ᴛᴏ укороченный метаморфизированный побеᴦ. Часть стебля, несущая цветок, принято называть цветоножкой. Верхняя расширенная и утолщенная часть цветоножки принято называть цветоложе. На поверхности цветоложе развиваются чашелистики, лепестки, тычинки и другие части цветка.
В случае если части цветка расположены на цветоложе кругами, то такие цветки называются цикличными. А если по спирали, то цветки называются спиральными. Цветки бывают и смешанными, тогда тычинки располагаются по спирали, а пестики – кругами.
В цветке может быть от двух до шести чашелистиков. В случае если чашелистики не срастаются и опадают отдельно от цветка, то чашечка в этом случае принято называть свободной. В случае если же чашелистики срастаются, то цветок принято называть сросшимся.
Совокупность лепестков в цветке принято называть венчиком. Венчик защищает цветок от неблагоприятных факторов среды.
Чашечка и венчик вместе образуют околоцветник. В случае если в цветке есть и чашечка, и венчик, то околоцветник принято называть двойным. В случае если присутствует либо чашечка, либо венчик, то околоцветник принято называть простым.
У насекомоядных растений околоцветник хорошо развит и всегда ярко окрашен. У ветроопыляемых растений околоцветник развит слабо и принято называть голым.
В пыльниках цветка образуется пыльца, которая, разрастаясь, образует завязь. В ней образуются семяпочки. Семяпочка состоит из:
а) нуцеллуса,
б) пыльцевхода,
в) зародышевого мешка,
г) яйцевого аппарата͵
д)клетки.
В семяпочке после оплодотворения образуется семя.
У некоторых видов растений образуется несколько цветковна одной ветви. Οʜᴎ называются соцветиями. По форме соцветия бывают:
- определенные,
- неопределенные,
- смешанные.
При развитии цветка происходит опыление. В природе встречаются следующие виды опыления:
1) Самоопыление – на рыльце пестика попадает пыльца того же растения.
2) Перекрестное опыление – на цветок попадает пыльца того же вида, но с другой особи.
3) Соседнее опыление – пыльца приносится с растений того же вида, но расположенных на значительном расстоянии.
Опыление происходит либо с помощью ветра, либо с помощью насекомых, либо с помощью воды. в цветках насекомоопыляемых растений имеются сахаристые вещества, которые привлекают к себе насекомых.
3. Семя
Цветение растений не всегда обеспечивает высокий урожай семян. На урожайность семян оказывают влияние следующие факторы:
- генетика происхождения вида,
- факторы внешней среды, особенно тепловой и водный режим,
- наличие вредителей семян растений.
Урожайные годы происходят через 2-7 лет. К примеру, яблоня обильно плодоносит через 2-3 года, сосна – через 4 года, ель – через 5 лет, дуб – через 6 лет.
После цветения из цветка образуется семя, основной частью которого является зародыш. У некоторых видов растений кроме зародыша в семени имеется эндосперма.
Зародыш состоит из зачатков, корешка, стебелька и листьев. Первые листья зародыша принято называть семядолями. У проросшего зародыша различают корневую шейку и надсемядольные и подсемядольные колена.
После созревания семян происходит разнос их по территории. Разносятся семена водой, ветром и животными.
Не все семена, попавшие в почву, прорастают. Процент проросших семян принято называть грунтовой всхожестью. Она для многих видов Северо-западного региона низкая и составляет от 10 до 25%.
Для прорастания семян необходимы влага, тепло и кислород. В начальный период роста растений им не требуется световая энергия, а в дальнейшем свет растениям нужен для процесса фотосинтеза.
Около 70-80% семян гибнет из-за неблагоприятных условий, нарушения водного режима, эдафических условий и прочих. В лесу на прорастание семян также оказывает влияние живой напочвенный покров, задернение почвы, лесная подстилка и другие.
В лесных условиях для повышения грунтовой всхожести семян проводят рыхление почвы либо ручным, либо механизированным способом.
На луговых фитоценозах прорастанию семян препятствует дернина. Дернина - ϶ᴛᴏ разросшаяся часть злаковых растений. На луговых фитоценозах проводят сдирание напочвенного покрова механизмами. Процент минерализованной почвы должен составлять 15-30% общей площади луга.
4. Жизненные формы растений.
Все растения имеют одинаковое строение, но размеры и форма их существенно различаются.
По характеру строения стебля и продолжительности жизни растений их разделяют на:
1. Деревья – растения с одревесневшим стволом и разветвленной кроной.
Учитывая зависимость отвысоты дерева их делят на:
а) деревья первой величины (высотой более 20м), к примеру, сосна, ель,
б) деревья второй величины (высотой 10-20м), к примеру, рябина, ольха,
в) деревья третьей величины (высотой менее 10м), к примеру, крушина, клен остролистный.
2. Кустарники – растения с одревесневшим стволиком, которые начинают рано ветвиться. Высота кустарников не превышает 6м, к примеру, акация желтая, орешник.
3. Лианы – растения с вьющимся или лазающим стволиком. Диаметр ствола достигает до 15см, а длина – до 30см. К примеру, актинидия, хмель.
4. Кустарнички – растения, высота которых не превышает 1м. Наземные побеги этих растений образуются из покоящихся почек, а стволики одревесневают. К примеру, черника, брусника, вереск.
5. Полукустарники – растения, наземные побеги которых не полностью одревесневают, а верхняя часть побегов на зиму отмирает. К примеру, малина, полынь.
6. Многолетние травы – растения с неодревесневающим стволом, наземные части которого ежегодно отмирают. К примеру, одуванчик, сныть, клюква.
7. Двулетние травы – растения, жизненный цикл которых проходит в течение двух лет. К примеру, редька, капуста͵ свекла, морковь и другие.
8. Однолетние травы – растения, весь жизненный цикл которых проходит за один вегетационный период. Примером однолетних растений могут служить злаковые: вейник, щучка.
9. Суккуленты – растения, произрастающие в суровых климатических условиях, и какой-то орган растения дифференцирован или редуцирован. К примеру, кактус.
10. Водные растения – организмы, обитающие в водной среде. Οʜᴎ бывают двух видов:
а) плавающие растения (лилии, камыш),
б) погруженные в воду растения (ряска).