Тема №3: Деревья и кустарники широколиственно-еловых лесов

Цель:Ознакомиться с видовым составом растений широколиственно-еловых лесов их биологическими особенностями и ролью в составе растительного покрова. На практике разобраться в особенностях основных жизненных форм (дерево, кустарник, кустарничек, травы); научиться морфологически анализировать растения этих жизненных форм.

Широколиственно-еловые леса сформированы видами деревьев, различающимися по экологии, продолжительности жизни и темпам роста. Но, тем не менее, сообщества этих лесов весьма устойчивы. Причина этого в мозаичном (куртинном) характере строения этих сообществ. В пределах фитоценоза широколиственно-елового леса можно выделять отдельные микрофитоценозы еловых и широколиственных лесов. Ель, проникая в широколиственный микрофитоценоз, может долго находиться в угнетенном состоянии, а при осветлении полога начинает бурно расти, достигает первого яруса. Так возникает группировка елового леса на месте широколиственного. Аналогичная смена происходит и в еловых лесах.

Широколиственно-еловые леса распространены на дерново-подзолистых почвах различного механического состава. В этих лесах основными лесообразующими видами являются ель европейская (Picea abies) и дуб черешчатый (Quercus robur). В составе древостоя постоянны и обильны клен платановидный (Acer platanoides), липа сердцевидная (Tilia cordata), вяз шершавый (Ulmus glabra). В Новозыбковском и Злынковском районах к ним примешивается граб обыкновенный (Carpinus betulus). Кустарниковый ярус формирует лещина обыкновенная (Corylus avellana) с участием рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia), бересклета бородавчатого (Euonymus verrucosa), крушины ломкой (Frangula alnus) и жимолости лесной (Lonicera xylosteum). В травяно-кустарничковом ярусе наблюдается сочетание видов еловых (кислица обыкновенная – Oxalis acetosella, майник двулистный – Majantemum bifolium, седмичник европейский – Trientales europaea и др.) и широколиственных лесов (копытень европейский – Asarum europaeum, медуница неясная – Pulmanaria obscura, сныть обыкновенная – Aegopodium podagraria, зеленчук желтый – Galeobdolon luteum и др.).

Эти леса сформировались в послеледниковую эпоху при перекрытии ареалов ели с ареалами дуба черешчатого и других широколиственных видов деревьев с их спутниками. Это коренные леса. Ель и дуб, как и их спутники, успешно возобновляются под пологом вторичных лесов (осинников и березняков). Примерно через 100–150 лет происходит восстановление широколиственно-еловых лесов.

Ход занятия:

1. Экскурсия и оформление материалов экскурсии с указанием климатических условий, характеристики территории.

2. Определение и гербаризация растений.

3. Морфологические описания типичных представителей.

4. Индивидуальная работа. Изготовление микропрепаратов наиболее типичных растений данного леса и рисунков-схем микропрепаратов в дневнике.

Тема №4: Растения хвойного леса

Цель:Ознакомиться с видовым составом растений хвойного леса. Познакомиться с систематическим составом, обликом, особенностями морфологии и экологии растений хвойного леса.

Сосновые леса

Основные массивы сосновых лесов распространены по левобережным террасам реки Десны и ее крупным притокам, а также по долинам рек Судости и Ипути. Таким образом, сосновые леса распространены в пределах ландшафтов речных долин и имеют большое водоохранное значение.

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) – властелин песчаных почв, где с ней не могут конкурировать другие виды древесных растений. Сосновые леса, в отличие от еловых лесов, – светлохвойные. Хотя это и незональный биом, зональность все же влияет на состав биогеоценозов.

В долине верхней и средней Десны (от Рогнединского до Навлинского района) распространены сосновые леса с елью европейской (Picea abies), причем она входит в состав первого яруса. Почти во всех типах имеется ее благонадежный подрост.

В этих лесах нет примеси широколиственных растений, а если встречается дуб черешчатый (Quercus robur) или липа сердцелистная (Tilia cordata), то они имеют высоту 4-5 м или же формируют кустарниковую форму роста. В травяно-кустарничковом ярусе этих лесов господствуют брусника (Vaccinium vitis-idaea), черника (V. myrtillus), папоротник орляк (Pteridium aquilinum), местами обилен ландыш майский (Convallaria majalis). Постоянно присутствуют плауны булавовидный (Lycopodium clavatum) и сплюснутый (Diphasiastrum complanatum). Всегда хорошо развит мохово-лишайниковый ярус, представленный видами во многом общими с еловыми лесами.

В долине нижней Десны, от устья реки Навля до Сумской области Украины, распространены широколиственно-сосновые леса. В этих лесах в I ярусе господствует сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), высотой 28–30 м, а во втором ярусе – дуб черешчатый (Quercus robur), высотой 12–18 м. В подлеске характерны мелкие кустарники: дрок красильный (Genista tinctoria), ракитник русский (Chamaecytisus ruthenicus). В травяно-кустарничковом ярусе появляются степные виды: вероники седая (Veronica incana) и колосистая (V. spicata), герань кравяно-красная (Geranium sanguineum), осока горная (Carex montana), лапчатка белая (Potentilla alba) и др. По сухим местообитаниям в таких лесах распространены красиво цветущие растения: прострел раскрытый (Pulsatilla patens), змееголовник Рюйша (Dracocephallum ruyschiana), гвоздика пышная (Dianthus superbus) и песчаная (D. arenarius), колокольчик персиколистный(Campanula persicifolia). Таким образом, зональная растительность оказывает существенное влияние на состав травяно-кустарничкового яруса этих лесов.

Еловые леса

Биом еловых лесов распространен в северной и северо-западной части Брянской области. В составе древостоя господствует ель европейская (Picea abies), иногда с редкой примесью березы пушистой (Betula pubescens) и осины (Populus tremula). Ель европейская не отличается большой долговечностью (250–300 лет). Она хорошо растет на свежей суглинистой почве, а также на влажных супесях.

Ель европейская исключительно теневынослива и образует густые древостой (28–30 м). Даже в солнечный день в еловом лесу царит полумрак и сыро. Сообщества еловых лесов состоят из 3, реже 4 ярусов. В связи с большой затененностью, которую создает древесный ярус, кустарниковый ярус или подлесок слабо развит. В нем рассеяно растут крушина ломкая (Frangula alnus) и рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia), иногда ива пепельная (Salix cinerea). В травяно-кустарничковом ярусе доминируют типичные таежные (бореальные) виды: черника (Vaccinium myrtillus), брусника (V. vitis-idaea), кислица обыкновенная (Oxalis acetosella), седмичник европейский (Trientalis europaea), майник двулистный (Majanthemum bifolium), грушанки.

Из-за сильного затенения семенное размножение растений затруднено, поэтому преобладает вегетативное размножение. Многие виды дают длинные подземные побеги с почками на верхушке (кислица, седмичник, линнея северная и др.). Наиболее типичные растения этих лесов с зимне-зелеными, т.е. не отмирающими на зиму, листьями и так называемые вечнозеленые растения – с листьями, не отмирающими несколько лет. К вечнозеленым растениям относятся плауны, грушанки, брусника (Vaccinium vitis-idaea); к зимне-зеленым – вероника лекарственная (Veronica officinalis), ожика волосистая (Luzula piloza), зеленчук желтый (Galeobdolon luteum)и др. Вследствие скудного освещения часть видов перешла на сапрофитный способ питания (подъельник обыкновенный, ладьян трехнадрезанный). Очень характерна белая окраска венчиков цветков, что делает их более заметными в тени леса.

Моховой ярус или покров – одна из характерных особенностей еловых лесов. Обычно доминирует плеврозиум Шребера (Pleurozium schreberi), ритидиадельф трехгранный (Rhytidiadelphus triquetrus), гилокомий блестящий (Hylocomium splendens),дикранум метловидный (Dicranum scoparium) и кукушкин лен можжевельниковый (Polytrichum juniperinum). При избыточном увлажнении появляется кукушкин лен обыкновенный (P. commune) образующий плотные дерновины. При благоприятных для мха условиях эти дерновины разрастаются и образуют сплошной моховой покров. Дерновины мха легко задерживают атмосферную влагу и само растение способно впитывать воды в 4 раза больше собственного веса. Накопление влаги обусловливает возможность поселения здесь сфагновых мхов (см. экскурсию «Растения болот»), вытесняющего другие виды мхов. Моховой покров, а также отмершие части мхов, образующие слой толщиной несколько сантиметров, создают особые экологические условия, в которых не каждое растение может расти.

Мхи (отдел мохообразные) – наиболее просто организованные высшие споровые растения. У всех отсутствуют корни; к субстрату они прикрепляются ризоидами, выростами покровной ткани побега.

К подклассу сфагновых относится единственный род сфагнум (Sphagnum), представленный в России 42 видами. Виды рода сфагнум крупные, мягкие, беловато-зеленые, бурые или красноватые мхи. Чаще всего это растения влажных местообитаний, обычно образующие подушковидные дерновинки. Стебель без ризоидов. Вверху стебля веточки собраны в головку.

Анатомическое строение веточек сходно со строением стебля, однако в месте прикрепления листьев к ветвям почти всех видов образуются своеобразные водосборные ретортовидные клетки. Листья у сфагновых однослойные и состоят из двух типов клеток: хлорофиллоносных и бесцветных мертвых водоносных.

В подавляющем большинстве это обитатели влажных местообитаний. Нарастая ежегодно верхней частью побегов, снизу они отмирают и «оторфовываются». Так, в течение многих лет образуются огромные залежи торфа. Процесс торфообразования происходит благодаря застойному переувлажнению, отсутствию кислорода и созданию сфагновыми мхами кислой среды, что в совокупности оказывается неблагоприятным для развития грибов и бактерий и препятствует разложению сфагнумов.

Бриевые мхи — наиболее обширный и полиморфный подкласс из всех листостебельных мхов. Это многолетние, реже однолетние растения, различные по величине (от 1 мм до 60 см и более), обычно зеленые, реже красно-бурые, бурые, иногда почти черные. Обитают они обычно на почве, гнилой древесине, коре стволов и ветвей.

Стебель моноподиально или симподиально разветвленный, со сложным анатомическим строением. Листья разнообразной формы, с жилкой и без жилки. Спорогоны верхушечные или боковые, с ножкой сложного анатомического строения и стопой. При прорастании споры образуется первичная протонема, которая в конце своего развития вытягивается в ветвящуюся нить.

Политрихум обыкновенный, или «кукушкин лен» (Polytrichum commune) имеетстебель, густо покрытый листьями. Коробочка располагается на длинной ножке, сверху прикрыта легко опадающим колпачком с тонкими, направленными вниз волосками, которые напоминают льняную пряжу (отсюда второе название растения).

Папоротники. Рассмотрим лишь некоторые виды папоротников, имеющие определенное медицинское значение или интересные с точки зрения их биологии. Большинство отечественных папоротников относится к класса полиподиевидные (Polypodiopsida). Это равноспоровые папоротники.

Два других класса — марсилеевые (Marsileopsida) и сальвиниевидные (Salviniopsida) — небольшие водные разноспоровые растения, редко встречающиеся в водоемах России.

Один из наиболее красивых и широко известных лесных папоротников — щитовник мужской (Dryopteris filix-mas). Это многолетнее растение. У щитовника мужского на взрослых экземплярах 5—7 зеленых крупных длинночерешковых дваждыперисторассеченных листьев (вайи). Черешок (рахис) и главная жилка листа покрыты пленчатыми чешуйками. Побег папоротника укороченный и заканчивается верхушечной почкой, располагающейся близ поверхности почвы. В результате сохранения верхушечной почки побег нарастает моноподиально. Втянутые придаточными корнями в почву нижние участки побега долго сохраняются в почве, образуя довольно мощное укороченное корневище.

На нижней стороне листа группами располагаются спорангии, внутри которых образуются споры. Каждая группа спорангиев (сорус) прикрыта пленчатым покрывалом (индузием). При созревании спорообразующие органы вскрываются и споры рассеиваются. Попав в благоприятные условия, спора прорастает; в результате возникает маленькая (0,5—1 см) зеленая многоклеточная пластинка, от которой отходят ризоиды. Это заросток (гаметофит)папоротника величиной около 1 см. С помощью ризоидов заросток прикрепляется к почве. Он недолговечен, быстро развивается и рано созревает. На его нижней брюшной стороне образуются мужские и женские половые органы: на нижней поверхности, ближе к почве развиваются антеридии, выше них — архегонии. Оплодотворение происходит в дождливую погоду или при сильной росе, обеспечивающей активное движение сперматозоидов к архегонию. Из зиготы развивается зародыш, соединенный с заростком; после укоренения зародыша заросток отмирает. Зародыш постепенно развивается во взрослое растение — спорофит. Спорофит — диплоидный организм, в то время как споры и гаметофит гаплоидны.

Таким образом, у щитовника мужского. как и у всех папоротников, наблюдается правильное чередование поколений — бесполого спорофита, производящего споры бесполого размножения, и подового гаметофита, образующего подовые органы и гаметы.

Помимо мужского папоротника обычны в наших еловых лесах — щитовник игольчатый (Dryopteris carthusiana), кочедыжник женский (Athyrium filix-femina) и голокучник Линнея (Gymnocarpium dryopteris). Широко распространен также имеющий космополитный ареал орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum).

Голокучник Линнея (Gymnocarpium dryopteris) от указанных выше видов папоротников отличается образованием удлиненных ветвящихся подземных побегов, обеспечивающих его расселение на территории и вегетативное размножение. Ярко—зеленые ажурные тройчатоперисторассеченные пластинки листьев голокучника располагаются почти под прямым углом к вертикальному длинному черешку. Подземные удлиненные побеги образуют куртины больших или меньших размеров, а смыкающиеся краями пластинок листья создают почти сплошной зеленый экран.

Из водных папоротников для флоры России характерна сальвиния плавающая(Salvinia natans) из семейства сальвиниевых (Salviniaceae) — представитель разноспоровых папоротников. Это небольшое (около 15 см) плавающее однолетнее растение, произрастающее в озерах и заводях рек. Тоненький стебелек сальвинии имеет на каждом узле по три листа: два плавающих обычного вида и один погруженный в воду и рассеченный на нитевидные доли, похожие на тонкие корни. Поверхность плавающих листьев покрыта сосочками и волосками, которые препятствуют смачиванию поверхности плавающих листьев. Несмачиваемость поверхности необходима для фотосинтеза и дыхания растений. У основания подводных листьев гроздьями сидят шаровидные замкнутые сорусы, а в них - спорангии различного размера: в одних — в небольшом числе крупные мегаспорангии, в других — многочисленные мелкие микроспорангии. В мегаспорангиях полного развития достигает лишь одна мегаспора; в микроспорангии обычно 64 споры. Мега- и микросорусы со спорангиями зимуют на дне водоемов. К весне индузий перезимовавшего соруса разрушается и спорангии всплывают. Многочисленные антеридии прорастают сквозь стенку микроспорангия, а из мегаспоры развивается небольшой зеленый веерообразный заросток, который прорывает стенку мегаспорангия. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, из которого формируется взрослое растение сальвинии. Первое время зародыш живет, питаясь за счет заростка — женского гаметофита.

Для лекарственных целей собирают корневища мужского, а также игольчатого папоротников для приготовления противоглистных препаратов. Молодые листья некоторых папоротников, в частности орляка обыкновенного, в ряде стран употребляют в пищу. Многие папоротники весьма декоративны.

Плауны. Широко распространен род плаун (Lycopodium), иногда расчленяемый на несколько самостоятельных родов. В нашей стране наиболее распространены плаун булавовидный (Lycopodium clavatum) и плаун годичный (L. aппоtiпит) характерные для хвойных лесов.

Главная ось плауна булавовидного представлена ползучим стеблем, от которого отходят боковые полегающие побеги, обычно с ограниченным ростом. Стебель покрыт мелкими линейно-шиловидными листьями, иногда достигает 6 м длины. Проводящие элементы ксилемы представлены первичной ксилемой, состоящей из трахеид, а элементы флоэмы состоят из очень длинных ситовидных клеток. К почве стебель прикрепляется слабо развитыми придаточными корнями.

Верхушечные побеги заканчиваются спороносными, чаще всего парными стробилами — «колосками». Спороносный колосок состоит из стержня, покрытого тонкими листочками — спорофиллами. Спорофиллы несут одиночные спорангии, содержащие множество мелких спор. Это равноспоровый плаун. При благоприятных условиях из зрелой споры вырастает маленький (2 — 3 мм) заросток — обоеполый гаметофит, лишенный хлорофилла. Уже на ранних стадиях его развития в некоторые из его клеток внедряются гифы почвенных грибов. В присутствии гиф гриба гаметофит, питаясь сапротрофно, медленно растет и развивается в течение 12 лет. Если этого не происходит, рост гаметофита прекращается. На верхней стороне гаметофита образуются многочисленные антеридии и архегонии. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, а из него взрослое растение — спорофит.

К роду плаун близок род баранец. Из представителей этого рода наиболее известен ядовитый, но используемый в медицине баранец обыкновенный (Huperzia selago), или, как его нередко называют, плаун-баранец. Он отличается от видов плауна отсутствием спороносных стробилов. Спорангии у видов этого рода располагаются в пазухах верхних листьев.

Некоторые виды плауна содержат парализующий яд, сходный по действию со стрельным ядом — кураре. Поэтому позвоночные травоядные животные плауны в пищу не употребляют. Баранец используют при лечении алкоголизма. Споры плауна булавовидного и ряда других видов использовали в медицине в качестве детской присыпки, а также для обсыпки пилюль.

Лишайники. В лесу на стволах деревьев, а также на опавших ветвях, сучьях и на почве можно встретить лишайники. Эти симбиотические организмы состоят из грибов (микобионтов) и водорослей или цианей (фитобионтов).

Тело лишайников представлено слоевищем. По форме слоевища различают лишайники: корковые, или накипные (слоевище плотно срастается с субстратом и имеет вид налета или корочек), листовые (слоевище имеет вид пластинок, отдельными участками связанных с субстратом и легко от него отделяющихся), кустистые (слоевище расчленено на более или менее узкие доли, приподнимающиеся над субстратом и прикрепленные к нему лишь основаниями). Окраска лишайников разнообразна: серая, серовато-белая, серовато-зеленая, оранжевая, желтая и т. д.

Лишайники поселяются на почве, деревьях, заборах, скалах; они произрастают в затененных местах, при ярком освещении, на сухих и достаточно влажных местах.

Ход занятия:

1. Экскурсия и оформление материалов экскурсии с указанием климатических условий, характеристики территории.

2. Определение и гербаризация растений. Подразделить собранные виды на экологические группы:

а) по отношению к световому режиму в лесу;

б) по ритму развития листового аппарата (летнезеленые, летне-зимнезеленые, вечнозеленые);

в) по срокам цветения и способам опыления;

г) по приспособлениям к распространению плодов и семян.

3. Морфологические описания типичных представителей.

4. Индивидуальная работа.

5. Изготовление микропрепаратов наиболее типичных растений данного леса и рисунков-схем микропрепаратов в дневнике.

6. Выявление приспособительных анатомо-морфологических черт растений разных ярусов хвойного леса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: