Абіотичні екологічні фактори

Кліматичні екологічні фактори

Роль світла як надзвичайно важливого екологічного фактора вирішальна в процесі фотосинтезу. Сонячна фотосинтетична активна радіація (довжина хвилі від 380 до 750 нм) зумовлює освітлення, теплові умови та температурний режим. Світло за рахунок синтезу органічних сполук спричинюється до утворення та росту органів рослини.

С.С. П’ятницький (1960) за відношенням рослин до світла поділив їх на чотири групи: дуже світлолюбні, світлолюбні малотіневитривалі, відносно тіневитривалі, дуже тіневитривалі. Інші науковці (Нечитайло, 2000; Григора 2000) за вимогливістю до освітлення поділяють рослини на три екологічні групи: геліофіти – світлолюбні рослини, факультативні геліофіти – тіневитривалі рослини, сціофіти – тіневі рослини.

Узагальнена шкала тіневитривалості деревних рослин включає такі групи.

Дуже світлолюбні деревні рослини, які вимагають повного освітлення: саксаули (всі види), акації (всі види), тамарикси (всі види), евкаліпти (всі види), верби біла і ламка, тополі біла та чорна, дуби корковий і пухнастий та ін.

Світлолюбні деревні рослини, які погано витримують невелике затінення: модрини (всі види), робінія звичайна, гледичія колюча, софора японська, тополі тремтяча та сіріюча, ліріодендрон тюльпановий, береза повисла, айлант найвищий, сосна звичайна та ін.

Світлолюбні малотіневитривалі деревні рослини: горіхи грецький і чорний, оксамитник амурський, ясени (всі види), клен ясенелистий, в’яз граболистий, вільха чорна, дуби звичайний та скельний, сосни кримська та чорна, каштан їстівний, береза пухнаста, терен, шипшини (всі види), маслинки (всі види), обліпихи (всі види) та ін.

Відносно тіневитривалі деревні рослини: сосни веймутові (всі види), клени гостролистий, польовий, татарський та явір, дуб північний, в’яз шорсткий, платан східний, катальпи (всі види), черешня, горобини (всі види), яблуня лісова та ін. Ці рослини комфортно себе почувають і при повному освітленні, але можуть задовольнитися і його 30-70% рівнем.

Тіневитривалі деревні рослини: в’яз гладкий, псевдотсуга Мензіса, секвоя вічнозелена, сосни кедрові (всі види), ялини звичайна та колюча, дзелькова граболиста, липи (всі види), граб звичайний, буки лісовий і східний, вільха сіра, гіркокаштан звичайний, ліщини (всі види), свидини (всі види), бруслини (всі види), жимолость татарська, садовий жасмин звичайний, калини (всі види), бузини (всі види), глоди (всі види) та ін.

Дуже тіневитривалі (тіневі) деревні рослини: плющі (всі види), ялиця біла, тис ягідний, самшит вічнозелений та ін. Ці рослини, оптимально розвиваються при 10-30%-ому освітленні, а можуть підтримувати життєдіяльність навіть при однопроцентному освітленні (самшит вічнозелений).

Для життєдіяльності світлолюбних видів корисне верхнє освітлення чи бокове разом з розсіяним. Для розвитку тіневитривалих видів достатньо лише бокового чи розсіяного світла. Висока інтенсивність світла викликає у рослин важливі морфологічні зміни – прискорює розвиток та збільшує довжину коріння. Сонячне світло впливає на розвиток листків, галуження, розміри і форму крони, форму стовбура, величину приросту, якість деревини та насіння.

Освітленість, безпосередньо, визначає розташування генеративних органів в кроні і порядок розпускання квітів.

Для рослин важливим є як інтенсивність, так і тривалість освітлення. Реакцію рослинних організмів на співвідношення між тривалістю дня і ночі називають фотоперіодизмом. Він забезпечує рослинам перехід до цвітіння. Розрізняють такі основні фотоперіодичні групи рослин.

Короткоденні рослини (рослини короткого дня) потребують для утворення репродуктивних органів до 12 год. освітлення; ростуть в південних регіонах. Довгоденні рослини (рослини довгого дня) вимагають понад 12-14 год. тривалості дня для початку формування генеративних органів; ростуть в північних регіонах. У нейтральних рослин, що є, в основному, космополітами, цвітіння починається за будь-якої тривалості дня.

Тепло, як екологічний фактор, зумовлює географічне розповсюдження рослин.

П.С. Погребняк (1968) за ставленням до тепла деревні рослини поділив на чотири групи: дуже теплолюбні, теплолюбні, середньо-вимогливі до тепла, маловимогливі до тепла. С.С. П’ятницький (1960) за теплолюбністю (вимогливістю до тепла) деревних рослин запропонував деталізованішу шкалу: дуже теплолюбні, теплолюбні, відносно холодостійкі, холодостійкі та дуже холодостійкі.

Дуже теплолюбні види: кипариси (всі види), евкаліпти (всі види), кедри (всі види), секвоя вічнозелена, криптомерія японська, ялівці (окремі види), бамбуки (всі види), цитрусові (всі види), лавр благородний, дуб корковий, саксаули (всі види), сосни приморська, піцундська та ельдарська.

Теплолюбні види: каштан їстівний, айлант найвищий, смоківниця звичайна, евкомія в’язолиста, ясен білоцвітий, тиси (всі види), платани (всі види), каркас кавказький, дуб пухнастий, карія пекан, горіх грецький, софора японська, тополя біла, айва продовгувата, катальпи (всі види), маклюра яблуконосна, лапина крилоплода, самшит вічнозелений, клокичка периста, мигдалі (всі види), персики (всі види), ліріодендрон тюльпановий.

Відносно холодостійкі види: дуби звичайний, скельний, крупно-пиляковий та каштанолистий, граб звичайний, буки лісовий і східний, клени явір, польовий, цукристий, прирічковий, ясен звичайний, ялиці кавказька та біла, сосна кримська, туї західна та східна, ялівець віргінський, в’яз граболистий, оксамитник амурський. липи широколиста і срібляста, тополі пірамідальна і Болле, гледичія колюча, робінія звичайна, горіхи чорний, абрикос звичайний, каркас західний, вишня магалебська, ялина східна, шовковиця біла, черешня, алича, берека лікарська.

Холодостійкі види: дуби червоний і великоплодий, липа серцелиста, горіхи сірий і маньчжурський, ясени пухнастий і зелений, в’язи шорсткий і гладкий, груша звичайна, яблуня лісова, тополя чорна, верба біла, клени гостролистий і татарський, гіркокаштан звичайний, горобини звичайна і проміжна, вільха чорна, ліщина звичайна, калина звичайна, жовта акація, сосна чорна, ялиця бальзамічна.

Виключно холодостійкі види: тополі тремтяча і бальзамічна, берези повисла і пухнаста, ялини звичайна і сибірська, ялиці біла та сибірська, ялівець звичайний, сосна звичайна, сосни кедрові європейська, сибірська та сланка, модрини (всі види), вільха зелена.

Стовбур, крона та коренева система деревних рослин знаходяться в різних теплових умовах. Так, температура ґрунту залежить від кількості тепла, що надходить на поверхню ґрунту та проникає в його товщу. Під час найбільшої радіації о 13 годині температура на глибині 10 см, порівняно з поверхнею, нижча на І0-І5°С, а на 25 см — на 12-17°С.

Здатність деревних рослин витримувати без укриття низькі температури (нижче 0°С) повітря, що не призводить до їх ураження, називають морозостійкістю. Морозостійкість рослин зумовлюється грунтово-кліматичними умовами, спадковими особливостями, наявністю захисних покривів у рослин, утворенням в протоплазмі клітин цукрів, ліпідів, органічних кислот, глюкозидів та інших захисних речовин. Морозостійкість деревних рослин підвищується з віком, її можна покращити за допомогою агротехнічних заходів.

За ступенем морозостійкості деревні рослини поділяють на: дуже морозостійкі, що можуть витримувати без захисту тривалі пониження температури повітря до -35-50°С і нижче; морозостійкі, що здатні витримувати морози -25-35°С; відносно морозостійкі, що можуть витримувати морози до -15-25°С; неморозостійкі, здатні витримувати морози до -10-15°С; зовсім неморозостійкі, здатні витримувати лише короткотривалі пониження температури не нижче -10°С. Шкала морозостійкості деревних рослин є оберненою до шкали їх теплолюбності.

Вода – це складова частина для клітин і тканин: вона необхідна для життєдіяльності плазми, для засвоєння і пересування мінеральних речовин, увібраних корінням, із ґрунту в стовбур і крону, для нормального ходу фотосинтезу і транспірації. Джерелом води для рослини є атмосферні опади – дощ, сніг, а також роса, іній, туман, ґрунтові води та ґрунтова волога.

У період вегетації, особливо цвітіння і достигання плодів, інтенсивного росту пагонів і кореневої системи, рослиною витрачається значна кількість води. Тому волога, змінюючи до певних умов інтенсивність життєвих процесів, може проявляти істотний вплив на плодоношення рослин.

Вітер як кліматичний фактор може виявляти на деревні рослини пряму і опосередковану дію. Пряма дія вітру виражена у механічних впливах на рослини. Це, зокрема, розхитування дерев, оббивання гілок, зривання листків, квіток і плодів. Під впливом вітру посилюється інтенсивність втрати вологи ґрунтом, транспірація у рослин, відбувається поширення пилку для запилення квітів, розповсюдження плодів та насінин.

Опосередкованим впливом вітру на рослини є надмірне висушування повітря, що збільшує транспірацію. Також через насичення повітря вуглекислим газом вітер сприяє посиленню процесу фотосинтезу. Вітер часто спричинюється до ерозії ґрунтів, причому оголення кореневих систем рослин негативно позначається на їхньому рості.

У даному випадку незамінною є роль живоплотів та зелених стін у регулюванні вітрових потоків, які проявляється у зниженні швидкості вітру та створенні комфортних умов на ділянках перебування людей. Також важливою функцією живоплотів є регулювання снігових заметів у зимову пору року.

Едафічні екологічні фактори

Ґрунти слугують субстратом для закріплення рослин і джерелом отримання води та мінеральних елементів. Деревні рослини зазнають впливу фізичних властивостей та хімічного складу ґрунту та мікроорганізмів, що населяють його товщу.

Процентне співвідношення твердих кристалічних часток (каміння, щебеню, піску, пилу, мулу) визначає механічний склад ґрунту. У зв’язку з цим виділяють ґрунти щебенисті, піщані, супіщані, суглинкові, глинисті, мулуваті та ін. Рослини, що ростуть на цих ґрунтах, по-різному пристосувалися до умов місцезростань.

Механічний склад, структура і вологість ґрунту зумовлюють його пухкість і повітропроникність. Повітряний режим кращий у чорноземах і піщаних ґрунтах, гірший у глинистих і болотних.

За здатністю рости на різних субстратах рослини поділяють на такі групи.

Галофіти з низькорослими чи розпростертими на поверхні ґрунту стеблами ростуть на зволожених солончаках. Їх стебла та листки короткі, товсті, соковиті, мають добре розвинену паренхіму. Галофіти можуть нагромаджувати велику кількість води. Вони запасають (соленагромаджувальні) чи виділяють (солевидільні) надлишок солей. Галофіти є едифікаторами засолених ґрунтів.

Псамофіти ростуть на піщаних ґрунтах і закріплюються на них завдяки добре розвиненій кореневій системі. Псамофіти з безлистими пагонами в специфічних фізико-хімічних і гідрологічних умовах пристосувалися до прискореного використання вологи, швидкого проростання і вкорінювання насінин. Їх використовують для закріплення рухомих пісків. Серед псамофітів багато ксерофітів, зокрема відомі саксаули, піщані акації, деякі види верб.

Гелофіти – рослини, приурочені до торфових боліт з постійним чи періодичним надлишковим зволоженням. У таких умовах через відсутність кисню відмерлі органічні рештки, що не розклалися, відкладаються у вигляді торфу. В основному, ці рослини належать до гігрофітів. До вічнозелених і листопадних чагарничкових гелофітів належать андромеда багатолиста, багно звичайне, брусниця звичайна, журавлини болотна та дрібноплода, буяхи (лохина), верби чорнична та розмаринолиста, верес звичайний. Екземпляри деревних гелофітів – берези, сосни та ялини на торф’яниках відрізняються значно гіршими анатомо-морфологічним показниками.

Літофіти (петрофіти) – рослини, які ростуть на камінні та скелях, сприяючи руйнуванню гірських порід. Серед деревних рослин до цієї групи належать сосна гірська, ялівець сибірський, душекія зелена, дуб скельний та ін.

Для повноцінного розвитку деревних рослин, забезпечення нормального проходження фізіологічних процесів важливою є наявність азоту, кальцію, магнію, калію, фосфору, інших макро- і мікроелементів, що забезпечують високу родючість ґрунтів.

За вибагливістю до родючості ґрунту деревні рослини поділяють на: евтрофи (мегатрофи) – вибагливі до родючості ґрунту, мезотрофи – середньовибагливі до родючості ґрунту та оліготрофи – невибагливі до родючості ґрунту.

Евтрофи чи мегатрофи ростуть на родючих ґрунтах, потребуючи повноцінного мінерального живлення для забезпечення розвитку. Тут евтрофи вирізняються високою продуктивністю та сильним розвитком надземних і підземних органів. До цієї групи належать: ясени (всі види), горіх грецький, клени гостролистий, явір і польовий, граб звичайний, буки лісовий і східний, ялиці (всі види), тополя чорна, бархат амурський, верби біла і ламка, в’язи шорсткий і граболистий, малина звичайна.

Мезотрофи – середньовибагливі до родючості ґрунту рослини. До них належать види: дуби червоний, скельний, звичайний, каштан посівний, липи (всі види), яблуня лісова, груша звичайна, горобини звичайна і лопатева, сливи (всі види), вишня звичайна, черешня, верба козяча, тополя тремтяча, береза пухнаста, вільха чорна, ялини (всі види), сосна веймутова, модрини (всі види).

Оліготрофи – рослини невибагливі до родючості ґрунту, здатні рости на ґрунтах, бідних на органічні та мінеральні речовини. До оліготрофів належать сосни гірська, звичайна, Банкса та чорна, верес звичайний, береза повисла, робінія звичайна, ялівці (всі види).

Оптимальне забезпечення рослин вологою протягом вегетаційного періоду – важлива передумова їх інтенсивного росту, розвитку та плодоношення. Нестача води – один з факторів, що затримує ріст і знижує плодоношення рослини. Якщо її бракує, погано закладаються плодові бруньки, плоди формуються дрібні, легко обсипаються. Надлишкова кількість опадів сповільнює процес дозрівання плодів і насінин, а нестача – прискорює його, знижує якість насінин або спричинює загибель урожаю.

За вимогливістю до вологозабезпеченості ґрунту деревні рослини поділяють на такі групи.

Гігрофіти – це наземні рослини, що приурочені до постійно вологих та сирих умов місцезростання. До цієї групи відносять такі види: вільху чорну, ясен звичайний (болотний екотип), вербу сіру, вушкату і лапландську, болотні пальми, деякі епіфітні види.

Перехідною групою між гігро- та мезофітами є мезогігрофіти. До них належать: черемха звичайна, верби козяча, ламка, біла, тополі (всі види), береза пухнаста, в’язи гладкий, вільха сіра, крушина ламка, смородина чорна, жимолость звичайна, ясени пенсільванський і маньчжурський.

Мезофіти – наземні рослини, що приурочені до середніх за вологістю ґрунтів з помірним грунтово-повітряним зволоженням. Сюди належать: дуб червоний, липа серцелиста, граб звичайний, ясени звичайний (суходільний екотип) і зелений, бархат амурський, горіхи маньчжурський, сірий і чорний, модрина сибірська, каштан посівний, бук лісовий, ялиці (всі види), ялини (всі види), береза повисла, сосна веймутова, клени гостролистий І явір, в’яз шорсткий, ліщини (всі види), бузини (всі види), бруслина європейська, жимолость татарська.

Перехідною групою між мезо-та ксерофітами є мезоксерофіти. До них належать дуби звичайнийта скельний, горіх грецький, клени цукристий, польовим і татарський, в’яз граболистий, черешня, яблуня (всі види), груша (всі види).

Ксерофіти – рослини, що ростуть в посушливих умовах місцезростання та можуть витримувати тривалий час атмосферну та ґрунтову посухи без шкоди для життєдіяльності. До ксерофітів належать: гледичія (всі види), робінія звичайна, граб східний, айлант найвищий, софора японська, скумпія звичайна, дуби пухнастий і корковий, фісташки (всі види), сосни кримська, звичайна, Банкса, платан східний, маслинка вузьколиста, тамарикси (всі види), ялівці (всі види).

Хімічний склад ґрунту суттєво впливає на процеси життєдіяльності рослин. Рослини часто виступають індикаторами наявності окремих елементів чи хімічних сполук у ґрунті. За кислотністю ґрунти поділяють на кілька категорій: кисла реакція ґрунтового розчину до 6, 7 рН; нейтральна реакція середовища — 6, 7-7, 0 рН; лужна реакція — 7, 0-14, 0 рН.

Рослини за вибагливістю до кислотності ґрунту поділяють на кілька екологічних груп:

Ацидофільні (рН 2, 8-6, 7), що ростуть на кислих ґрунтах: модрини (всі види), ялини (всі види), ялиці (всі види), сосна звичайна, сосни кедрові, граб звичайний, каштан їстівний, берези (всі види), тополя тремтяча, горобина (всі види), рододендрони (всі види), журавлина дрібноплода, багно болотне, верес звичайний, чорниця звичайна, брусниця звичайна.

Нейтрофільні (рН 6, 7-7, 0), що ростуть на нейтральних ґрунтах, зокрема клен-явір, робінія звичайна, груша звичайна, в’яз граболистий, шипшини (всі види).

Базифільні (рН понад 7, 0), що ростуть на лужних ґрунтах.

Індиферентні рослини невибагливі до кислотності ґрунтів, можуть рости при різній реакції ґрунтового розчину, зокрема дуб звичайний.

Деревні рослини можуть знезаражувати повітря, знищуючи шкідливі мікроорганізми, завдяки фітонцидним властивостям, виділяючи активні леткі речовини.

За фітонцидністю деревні рослини поділено на п’ять груп. До найфітонцидніших віднесено дуб звичайний та клен гостролистий. Чисельною є група сильнофітонцидних рослин – сосна звичайна, ялина звичайна, ялівець звичайний, берези повисла та пухнаста, тополя тремтяча, черемха звичайна, ліщина звичайна, малина звичайна та чорниця звичайна. Не менш чисельною є група середньофітонцидних рослин – модрини європейська, сибірська та Кемпфера, сосни кедрові європейська, сибірська та корейська, ясен звичайний, липа серцелиста, вільха чорна, горобина звичайна, карагана деревоподібна, бузок звичайний, жимолость татарська. Малочисельними є групи слабофітонцидних (в’язи гладкий і шорсткий, бруслина бородавчаста) та найменш фітонцидних рослин (бузина червона та крушина ламка).