Глава 2. Сравнительный анализ приспособления листьев растений к различным экологическим условиям

Среда обитания. Часть природы (совокупность конкретных абиотических и биотических условий), непосредственно окружающая живые организмы и оказывающая прямое или косвенное влияние на их состояние, рост, развитие, размножение, выживаемость и т. п., -- это и есть среда обитания. На нашей планете организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземную (воздушную), почвенную и тело другого организма, используемое паразитами и полу паразитами.

От понятия «среда обитания» следует отличать понятие «условия существования» -- совокупность жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организмы не могут существовать (свет, тепло, влага, воздух, почва). В отличие от них другие факторы среды хотя и оказывают существенное влияние на организмы, но не являются для них жизненно необходимыми (например, ветер, естественное и искусственное ионизирующее излучение, атмосферное электричество и др.) [4; с 250].

Экологические факторы. Элементы окружающей среды, которые вызывают у живых организмов и их сообществ приспособительные реакции (адаптации), называются экологическими факторами.

По происхождению и характеру действия экологические факторы подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой, природы), биотические (формы воздействия живых существ друг на друга) и антропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на живую природу).

Абиотические факторы делят на физические, или климатические (свет, температура воздуха и воды, влажность воздуха и почвы, ветер), эдафические, или почвенно-грунтовые (механический состав почв, их химические и физические свойства), топографические, или орографические (особенности рельефа местности), химические (соленость воды, газовый состав воды и воздуха, рН почвы и воды и др.).

Биотические факторы -- разнообразные формы влияния одних организмов на жизнедеятельность других. При этом одни организмы могут служить пищей для других (например, растения --для животных, жертва -- для хищника), быть средой обитания (например, хозяин --для паразита), способствовать размножению и расселению (например, птицы и насекомые-опылители -- для цветковых растений), оказывать механические, химические и другие воздействия.

Антропогенные (антропические) факторы -- это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Большинство экологических факторов --температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. -- отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. д.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.

Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов [7; с 28].

Экологические факторы роста растений и микроклимат помещений.

Экология -- наука, изучающая взаимоотношения организмов со средой, т. е. с условиями их естественного обитания. Среда накладывает определенный отпечаток на растительный организм и включает в себя совокупность всех факторов, действующих на растение. Наиболее существенные из них: климатический (состав воздуха, свет, температура и влажность) и эдафический (греч. эдафон -- почва), т. е. почвенно-грунтовые условия. При перенесении растений из природной обстановки в искусственно созданные режимы, например в оранжереи или в жилые и служебные помещения, происходит акклиматизация, т. е. приспособление растений к новым условиям обитания. Акклиматизированными считаются растения, которые приспособились к существованию в новых условиях, успешно растут и размножаются.

Растительные организмы пластичны. Каждый цветовод знает, как сильно меняется внешний вид растения при перемещении его из светлого места в темное и наоборот. В природе можно обнаружить ряд особей одного и того же вида, выросших в различных внешних условиях и настолько непохожих друг на друга, что их можно принять за разные виды, однако это результат различных воздействий окружающей среды. Тем не менее, как ни велика пластичность растительных организмов, наилучшие результаты акклиматизации получаются при максимальном приближении условий искусственного содержания к природным. Вот почему прежде чем вносить растения в интерьер, необходимо изучить микроклимат помещения, а потом грамотно подобрать соответствующий ассортимент растений [6; с 50].

Свет -- главный экологический фактор, определяющий основу жизнедеятельности растительного организма -- фотосинтез, процесс превращения зелеными растениями лучистой энергии солнца в энергию химических связей органических веществ. Этот процесс происходит с поглощением углекислого газа и выделением свободного кислорода. При участии поглощающих свет пигментов -- хлорофилла и некоторых других -- углекислый газ и вода, вступая в реакцию, образуют основную пищу растений -- углеводы. В зависимости от смены дня и ночи интенсивность физиологических процессов колеблется. Реакция растений на соотношение светлого и темного периодов суток называется фотопериодизмом. Она четко проявляется у так называемых длиннодневных и короткодневных растений, рост и период цветения которых зависят от различной продолжительности дня и ночи. Под влиянием источника света растения способны испытывать ростовые движения органов, т. е. поворачиваться к источнику света. Эта реакция называется фототропизмом, о ней надо помнить при расстановке растений в интерьере.

При естественном боковом освещении оконные проемы, обращенные на юг, открыты солнцу в течение 6-- 9 часов и пропускают максимум солнечного света. Свет, поступающий в помещения через восточные и западные окна, менее интенсивен и проникает в первую или вторую половину дня (соответственно) на 3--4 часа. Северные окна пропускают ровный почти неизменной интенсивности свет в течение всего дня. В зависимости от времени года, географической широты места и времени суток условия освещения изменяются.

Для успешного культивирования растений в помещении важно и соотношение температуры и влажности. В осенний период суточная температура в интерьерах колеблется в пределах 13--18°, зимой с включением отопления она повышается от 15 до 22°. В летнее время средняя температура составляет 22--28°. Эти пределы температур вполне удовлетворительны для нормального хода фотосинтеза. Однако при расстановке растений желательно обеспечить оптимальный режим для каждого вида и необходимо помнить о том, что в разных точках помещения показания температуры варьируют: у балконной двери они ниже на 3--4°, у ребристого радиатора, где создается завеса теплого воздуха,-- на 3° выше, а иногда и более.

Влажность воздуха также влияет на фотосинтез. Оптимальная величина относительной влажности, необходимой для фотосинтеза, 50--80%, что вполне соответствует ситуации в интерьерах, за исключением отдельных производственных помещений, где влажность опускается до 25--30%. Однако и при такой низкой влажности можно культивировать растения, например засухоустойчивые кактусы и другие суккуленты.

Изучению микроклимата современных общественных зданий в связи с жизнедеятельностью растений посвящены работы Г. Н. Шапенковой (1971) и Е. Н. Кутас (1984). По данным Г. Н. Шапенковой, в условиях Москвы в помещениях с сильным или значительным влиянием естественной освещенности (ориентированных на юг, восток или запад) растения сохраняют декоративные качества в следующих пределах по отношению к источнику света: светолюбивые -- в зоне от 1 до 3 м (освещенность свыше 5000 люкс в течение нескольких часов), теневыносливые -- в зоне от 3 до 6 м от окна (освещенность свыше 1000 люкс в течение нескольких часов). За пределами указанных зон размещать растения допустимо только при применении искусственного освещения (минимальная интенсивность 100--300 Вт/м 2 в течение 10--12 часов). Досвечивание производится с помощью декоративных светильников, панелей и т. п. В отношении температуры Г. Н. Шапенкова указывает два эксплуатационных режима: прохладный (от 10 до 15°) и теплый (от 18 до 22 °). В прохладных помещениях относительная влажность воздуха не снижается ниже 60%, что благоприятно и для большинства используемых растений. В помещениях с кондиционированным воздухом влажность держится на уровне 50--60%, также благоприятном для многих тропических видов. Г. Н. Шапенкова приводит классификацию помещений, составленную из 8 категорий микроклиматического режима, и рекомендует ассортимент растений, включающий как устойчивые по всем характеристикам виды, так и более редкие, отличающиеся высокими требованиями к условиям содержания.

Е. Н. Кутас (1984) провела аналогичные исследования в Ленинграде. Она подтвердила, что свет является лимитирующим фактором для развития растений в интерьере в осенне-зимний период, а температура и влажность воздуха близки к оптимальным для их жизнедеятельности. Ритм роста зависит от светового режима и связан с экологической природой растений (светолюбием и теневыносливостью). Теневыносливые виды вегетируют при освещенности около 700 --1000 люкс, светолюбивые -- при 1500--5000 люкс. Период покоя у теневыносливых видов наступает при снижении интенсивности освещения до 140 люкс, а у светолюбивых -- до 700 люкс.

На основании изучения типа пигментной системы листа Е. Н. Кутас выделила два типа растений: фотолабильный и фотостабильный. Фотостабильные растения более стойкие к действию света различной интенсивности (с точки зрения сохранения их декоративных качеств), фотолабильные -- менее стойки. На этом основании фотостабильные растения можно размещать в интерьере без учета степени их светолюбия или теневыносливости, а растения фотолабильного типа -- с обязательным учетом этих особенностей. Полученные Е. Н. Кутас результаты представляют несомненный интерес для дальнейшей разработки научных основ интерьерного озеленения [8; с 118].

Жизненная форма растений -- группа родственных в систематическом отношении растений (обычно из близких отрядов или семейств), обладающих сходными экологоморфологическими приспособлениями для обитания в одинаковой среде. У неродственных организмов приспособления даже для обитания в сходной среде могут быть существенно различными. Жизненная форма растений в трактовке разных авторов не сравнимы между собой. Анализ жизненной формы растения позволяет судить об особенностях его среды обитания и путях приспособительных изменений.