Эколого-биологические особенности растительности тундры

 

Введение:                                                                                                                              

        Тундра — страна вечной мерзлоты, долгого зимнего мрака и короткого полярного лета с незаходящим, слабо греющим солнцем. Солнечного тепла здесь в два раза меньше, чем в умеренном климате. Время, в течение которого возможно развитие растений, очень коротко — 2—3 месяца. Зима продолжается около 8 месяцев, средняя годовая температура всюду ниже нуля, заморозки возможны во все месяцы лета. Трудно жить растениям в таких суровых условиях.

    

    Рис.1  Тундра безлесна

          Специфика природных условий Севера и, в частности, экстремальные значения целого ряда жизненно важных для растений экологических факторов не могли не сказаться на морфологических, эколого-физиологических и биологических признаках, свойствах и особенностей северных растений.

    Актуальность  темы изучения эколого-биологических  особенностей растений тундры заключается  в том, что знание закономерностей  существования растений в зависимости  от условий среды имеет большое  значение для решения ряда вопросов, в частности экобиоморфологии, экологии и эволюции растительного мира, создает  возможность для познания потенциальных и реальных возможностей растений т.к. в суровых условиях Севера, при коротком и холодном лете, растения тундры растут очень медленно, корни неглубоко проникают в почву, скованную мерзлотой, вертикальная протяженность сообществ очень мала. Поэтому легко разрушаемая растительность тундр требует особо бережного отношения. Восстановление тундрового сообщества происходит очень медленно - для этого требуется не один десяток лет.

      В этих суровых краях встречается достаточно много разнообразных растений, в том числе и ягодных, лекарственных, декоративных. Их существование стало возможным благодаря выработке ряда интересных приспособлений, позволяющих им выжить.

    Цель  курсовой работы – изучить эколого-биологические особенности растительности тундры.

    Для достижения цели поставлены задачи:

    -Изучить особенности климата и почвы тундровой зоны

        -Выяснить влияние вечной мерзлоты  на растительность тундры

         -Изучить какие морфо-анатомические и физиологические особенности приобрели растения тундровой зоны, позволяющие им выживать в суровых условиях, основные жизненные формы и экологические группы.

Для написания  курсовой работы использовалась литература, статьи из журналов и  Интернет-сайты. 

1. Характеристика экологических условий

 

1.1. Климат 

        Зима в тундре очень продолжительная и в общем очень холодная: в сибирских тундрах морозы достигают —50°. В течение зимы длится ночь, так как солнце месяцами не показывается или едва поднимается над горизонтом. Но это не черные ночи, какие бывают па юге. Даже при отсутствии луны, которая здесь светит очень ярко, белая пелена снега отражает рассеянный свет звезд, так что обычно царит полутьма.

         Лето в тундре короткое и холодное: средняя температура самого теплого месяца в году не превышает 10°. Заморозки бывают в самый разгар лета, а снег иногда ложится даже в августе. Зато летом солнце светит почти круглые сутки, так что жизнь не замирает и ночью.

  Незначительная  испаряемость почвы связана с  низкой температурой воздуха и обусловливает  небольшое количество атмосферных  осадков. Несмотря на то, что дождь  в тундре идет часто и подолгу, обычно он лишь моросит, а более или  менее сильные дожди — сравнительно редкое явление.

    Тундре  свойственны сильные ветры, неглубокий, крайне плотный снеговой покров, большая  облачность. В почве на весьма незначительной глубине лежит пласт, скованный  вечной мерзлотой. Этот пласт вызывает столь характерную в понижениях тундры заболоченность и обилие стоячих водоемов — озерков, луж, озер.  Три четверти года тундра покрыта хотя и не глубокой, но сплошной снежной пеленой, которую ветер с возвышенностей сдувает, обнажая голый щебень или камни, покрытые лишайником. Нередки и сильные бури.

    Интересная  особенность климата тундры заключается  в том, что здесь бывает очень  ветрено, ветры обычно дуют со скоростью 48 - 96 километров в час.

    Ещё один интересный факт о климате тундры: в летние месяцы, когда лед начинает таять, вода здесь не может впитываться в почву. Это происходит потому, что летом оттаивает только верхний слой вечной мерзлоты, а нижний по-прежнему находится в замороженном состоянии.¹ 

    1.2.Почвы  

       Наиболее распространенные здесь  арктические и тундровые почвы  характеризуются отсутствием или  наличием маломощного торфяного  горизонта и близкой к нейтральной или нейтральной реакцией в отличие от аналогичных почв таежных провинций, где почвы кислые. С севера на юг возрастает участие в почвенном покрове тундр тундрово-глеевых почв, тундрово-болотных кислых и тундро-померзлотно-болотных; в том же направлении увеличивается доля тундровых слабо оподзоленных почв.

       В арктической тундре основную  часть почвенного покрова составляют  полигональные скрытоглеевые почвы, получившие свое название от многоугольников, образующихся на поверхности под влиянием морозного растрескивания. Полигональные почвы распространены преимущественно в Западно-Сибирской тундре и на Таймыре.¹ 

    1. Мильков Ф.Н. Природные  зоны СССР / Ф.Н.  Мильков. - М. : Мысль, 1977. – 296

    В Средней и Восточной Сибири в верхних поясах, где преобладает морозное выветривание, образуются примитивные каменистые горно-тундровые почвы.

     Тундровые почвы обычно переувлажнены и глубоко пропитаны высокодисперсными гумусными соединениями. В составе гумуса очень велика доля фульвокислот, придающих воде цвет крепкого чая. Из-за них гумус отличается высокой подвижностью и нередко усиленно мигрирует над кровлей оттаивающей мерзлоты. Значительные накопления гумусовых соединений создаются также благодаря взрывам размножения планктонных организмов в мелких стоячих водоемах и даже лужах. Пересыхая, они оставляют после себя на поверхности гумусированные прослойки, сливающиеся подчас в сплошной гумусовый слой. Будучи погребенным, он хорошо выражен в стенках шурфа².

     В некоторых арктических тундрах  не вся почва бывает одета  растительным покровом, что связано  с особенностями выветривания  и почвообразования . Обычно летом происходит смена периодов промерзания и оттаивания самого верхнего слоя  почвы, под которым находится многолетнемерзлый грунт; это приводит к солифлюкции,  или «тякучести почв», при которой происходит своеобразная сортировка компонентов почвы по величине.

     На пологих склонах образуются каменные потоки и полосатые почвы, а на ровных, горизонтально расположенных территориях – полигональные почвы. Наиболее крупные компоненты располагаются кольцеобразно.  В соответствии с этим различаются и условия для развития растений: обычно они наиболее благоприятны между камнями. Из-за этого тундра нередко выглядит как бы покрытой пятнами. 

2. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в  биосфере и экосистемах. - М.: Наука, 1990.-260 с.

 
 
 

    Для горных районов, как и для равнин, лежащих в северных широтах характерны крайне неблагоприятные условия . Почвы здесь почти не содержат гумуса и долгое время остаются замерзшими, летом оттаивает лишь самый поверхностный слой. В таких условиях растения могут развиваться только местами.³

        В результате мерзлотных процессов и интенсивных сползаний почвенно-грунтовых масс почвенные горизонты постоянно изгибаются, деформируются, наползают друг на друга. Нижележащие горизонты причудливыми, изогнутыми языками проникают в вышележащие. Но те же криогенные перемешивания почвенных масс могут приводить к полной однородности почвенного профиля.

     Температура почвы в тундре в летнее время быстро падает с глубиной, и это также неблагоприятно сказывается на жизни растений. Поверхность растительного покрова даже значительно севернее полярного круга может нагреваться летом до + 30 °С и больше, в то время как почва уже на глубине 10 см достаточно холодна — не более +10 °С. Оттаивание тундровых почв в начале лета идет медленно, потому что верхние горизонты обыкновенно пронизаны ледяными прослойками, поглощающими много тепла. Следовательно, корни тундровых растений вынуждены функционировать при сравнительно низких температурах. Хотя в тундровых почвах много воды, но она мало доступна растениям, так как с трудом поглощается корнями ввиду низкой температуры почвенного слоя. В этом отношении тундра сходна с верховыми (сфагновыми) болотами, распространенными в пределах лесной зоны. 

3. Энциклопедия.Растительный мир земли т.2 М Мир 1982 с.255

1.3. Вечная  мерзлота 

      Одна из характерных особенностей природы тундры — это наличие вечной мерзлоты в почве. Стоит лишь выкопать летом неглубокую яму, как на определенной глубине лопата встречает внезапное сопротивление — мерзлый слой, мощность которого может доходить до нескольких десятков метров. Летом мерзлота, в зависимости от теплопроводности почвы и ее механического состава, оттаивает на различную глубину: торф всего лишь на 35—40 сантиметров, глина до 1,25 метра, а песок более чем на 1,5 метра.

    Влияние вечной мерзлоты на растительность огромно. Близость ее сильно сказывается на температуре почвы, и корни растений постоянно испытывают охлаждение, особенно заметное в летние месяцы, когда  воздух и поверхность земли сильно нагреваются. 

    

    Рис.2 Вечная мерзлота  

         Вечная мерзлота оказывает огромное влияние и на климат. Препятствуя просачиванию воды вглубь почвы, она сплошь и рядом вызывает заболачивание в тундре, даже несмотря на сравнительно незначительное количество осадков, которые там выпадают.

    Почва оттаивает летом на небольшую  глубину — не более 1,5 — 2 м, а зачастую гораздо меньше. Ниже располагается  постоянно мерзлый грунт. Вечная мерзлота оказывает огромное влияние  на тундровую растительность. Это  влияние в основном отрицательное. Близкое залегание холодного, скованного льдом грунта ограничивает рост корней растений вглубь и заставляет их располагаться  лишь в тонком поверхностном слое почвы.

       Вечная мерзлота служит водоупором, препятствующим просачиванию влаги вниз, и вызывает заболачивание территории.⁴

    Как произошла вечная мерзлота? Некоторые  ученые считают ее продуктом современного климата, в условиях которого сильно промерзающая за зиму почва успевает оттаять лишь на небольшую глубину, а тонкий снежный покров способствует еще более сильному ее промерзанию. Более вероятно, однако, что вечная мерзлота является наследием ледникового  времени, так же как и мощные ископаемые льды, погребенные под слоем почвы, которые встречаются на побережье  Ледовитого океана в Восточной Сибири.⁵ 
 
 
 
 
 

      

4.  А.И. Попов. Мерзлотные явления в земной коре.- Из-во Московского Университета, 1967.-12

  5. Короткевич Е. С. Полярные пустыни. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 260 с. 

    2.Адаптации  растений, позволяющие им существовать  в тундре 

1. Морфологические особенности

 

      В  суровых краях встречается  достаточно много разнообразных  растений, в том числе и ягодных,  лекарственных, декоративных. Их  существование стало возможным  благодаря выработке ряда интересных  приспособлений, позволяющих им  выжить.

    Каковы  наиболее характерные особенности  тундровых растений, отличающие их от большинства растений других природных  зон?

       В экстремально холодных условиях средствами получения дополнительного тепла служат некоторые морфологические особенности растений. Основные из них – особые формы роста. Карликовость и образование стелющихся форм позволяет использовать микроклимат приземного слоя летом и быть защищенными снеговым покровом зимой.