Итак, мы убедились в том, что основные жизненные процессы на Земле определяются растениями. Теперь уместно конкретнее вникнуть в вопросы, связанные с условиями жизни самих растений. Большое значение имеют учения о природных зонах и жизненных формах растений. Природные зоны изучаются в географии растений, а жизненные формы — в ботанике. Вместе с тем, это. и существенные разделы экологии растений, поскольку в них рассматриваются условия жизни растительных организмов.
Природные зоны, называемые также природно-климатическими, , или растительными зонами, изучаются и в средней школе: всем хорошо известна географическая карта страны и мира с обозначением таких зон, разной ширины полосами, идущими в широтном направлении, с севера на юг (а можно и наоборот, с юга на север). Характеризуются зоны конкретными климатическими условиями, имеющими особенности в разных местах Земли и зависящими от расположения территории по отношению к странам света, морям и океанам, от рельефа, характера окружающей территории (равнины, горы и др.) и некоторых других факторов.
Зоны имеют разные размеры, различную ширину в разных своих частях, они могут местами прерываться и не представлять собой единого целого. Границы зон, как правило, нечеткие, отклоняющиеся в различных частях Земли на десятки, а иногда и на сотни километров к северу или к югу от усредненной, примерной границы. Зоны постепенно переходят одна в другую. Объясняется это постепенностью смен условий и растительности, их взаимосвязанностью. Поэтому группировки растений, присущие более южным зонам, могут встретиться в соседней, расположенной к северу зоне, в местообитаниях, условия которых сходны с условиями южной зоны (например, на склонах южной экспозиции), и наоборот, в этой более южной зоне — в местообитаниях, получающих меньше тепла (на северных склонах) — встречаются отдельные растения и растительные группировки из более северной зоны.
На основании анализа возникновения данного явления было предложено правило предварения, или правило Г. Вальтера — В. В. Алехина (эти авторы сформулировали его в первой половине XX в.). Правило предварения используется в исследованиях и специальной геоботанической и географической литературе всех стран: оно и поясняет факты появления растений и их группировок в соседних зонах. А физической причиной такого отклонения условий и с ними границ зональности являются различия угла падения солнечных лучей (везде Солнце!) на склоны разной экспозиции, на разной широте.
Внешне природные зоны различаются растительным покровом, или характером растительности, занимающей те или иные местообитания с определенными условиями в них, главными из которых являются тепло, влага и свет (можно менять местами эти важные факторы). Таким образом, в зональном разрезе отражается тесная связь между экологическими факторами, растениями, образуемыми ими сообществами и типами растительности. Это отражается и в названии большинства природных зон. Например, есть тундровая, лесная (или лесолуговая), лесостепная, степная, пустынная зоны. Растительность разных зон, постепенно переходя одна в другую, формирует непрерывный растительный покров Земли, что, как уже упоминалось выше, отражено в экологическом учении о континууме растительности.
Кроме растительности различных природных зон обязательно рассматриваются жизненные формы растений, характерные для того или иного типа растительности. Жизненные формы, или это различные определенные типы внешнего облика и строения растений, отражающие их приспособленность к комплексам различных экологических факторов в той или иной местности, в разных природных зонах Земли. Другими словами, растения разных жизненных форм имеют своеобразные требования к условиям среды, индивидуальные экологические свойства, типичные для той или иной биоморфы. Поэтому они и произрастают в соответствующих условиях, приспособлены к ним.
Еще первые ботаники, и среди них Теофраст (300 до н. э.), считали, что внешний вид и форма растений отражают связь со средой.
А. Гумбольдт в XIX в. в работе «Идеи о физиономияности растений» предложил близкие к современным понятия, касающиеся жизненных форм растений. Ученый описал 16 таких форм (позже были добавлены еще три): пальмы, банановые, баобабовые, кактусовые, орхидеи, лианы, злаки, папоротниковые, ивовые, хвойные и др. В XIX и XX вв. зарубежными и отечественными биологами был выдвинут еще ряд идей о жизненных формах — или в пределах одной зоны, или для растений всех зон. Самой распространенной стала классификация датского ученого К. Раункиера (1934). В ее основе лежит различие растений по приспособленности, дающей возможность пережить неблагоприятные периоды года за счет разного расположения почек возобновления относительно поверхности земли. Данная классификация помогает понять, как разные растения распространяются в разнообразных природных условиях.
Раункиер описал пять основных жизненных форм растений.
1) Фанерофиты (Р) — деревья, у которых почки расположены на расстоянии более 30 см над землей.
2) Хамефиты (СЬ) — кустарники с почками возобновления, расположенными на расстоянии до 20-30 см над поверхностью земли.
3) Гемикриптофиты (Н) — многолетние рыхлокустовые и плотно травянистые растения (злаки, бобовые, розеточные) с почками, находящимися на поверхности или у самой поверхности земли.
4) Криптофиты (К) — многолетние травы (корневищные злаки, осоки, луковичные и др.) с почками, скрытыми в земле на глубине 3-10 см от поверхности; в этой группе выделяют три подгруппы:
• геофиты — растения с подземными почками;
• гелофиты — болотные растения с побегами над землей и почками под водой;
• гидрофиты — растения со всеми своими органами под водой (вместе с почками возобновления).
5) Терофиты (ТЬ) — однолетние растения, переживающие неблагоприятный период в виде семян.
Применив статистический метод, Раункиер показал, что преобладание определенных жизненных форм растений в разных условиях, в разных зонах может служить индикатором тех или иных климатов именно потому, что растения посредством образования жизненных форм приспособлены к комплексу жизненных факторов, определяемых климатом. Полученные данные приведены.
Интересно, что к условиям арктической и умеренной зон наиболее приспособлены различные многолетние травянистые растения: их соответственно, 75 и 77% от общего числа всех видов растений данных зон. Вместе с тем, число (или разнообразие) видов не отражает всей специфики зон. Большое значение имеет и общая площадь, занятая сообществами растений, имеющих ту или иную жизненную форму. Так, например, несмотря на то, что в умеренной зоне отмечено только 8% деревьев (а многолетних травянистых растений — 77%), площадь лесов не меньше, а во многих местностях зоны даже больше площади лугов. Недаром эту зону обычно называют все-таки лесной или лесолуговой.
Несколько слов о почвенном покрове природных зон: он всегда своеобразен в каждой зоне, в той или иной зоне преобладают определенные, так называемые зональные типы почв. Уместно напомнить о том, что все типы почв сформировались исторически под конкретными типами растительности, под их влиянием. Подробнее о почвах будет рассказано отдельно.
Изучая климатические условия природных зон, их растительность, почвы, мы будем говорить и о разнообразии ландшафтов в зонах, так как географическое понятие ландшафт объединяет все, что обеспечивает его: условия, растительность, почвы, водный режим местности, рельеф и др. Кстати, названия многих ландшафтов происходят от названий преобладающих типов растительности: ландшафты луговые, степные, пустынные, болотные, лесные (или лесистые) и др.
Ландшафтом называют участок территории (или акватории), выделяемый условно по принципу однородности того фактора, на основании которого данный природный комплекс выделен. Понятие «ландшафт» применяют к любым единицам территорий: например, ландшафт лесной поляны, поймы реки, ландшафт Карельского перешейка, ландшафт какой-либо части государства или всей страны. Ландшафты отражают внешние особенности земной поверхности. В каждом из них протекают процессы обмена и преобразования энергии и веществ, и такие процессы называют функционированием ландшафта. А «двигателем» жизни ландшафта является жизнедеятельность растений. Растительность как совокупность всех растительных сообществ данной местности (с преобладанием определенной жизненной формы — лесная, кустарниковая, травянистая и другие варианты) является ядром ландшафта и главным объектом изучения в ландшафтоведении, так же, как и в геоботанике — науке о группировках растений, растительных сообществах.
В каждой зоне преобладают ландшафты одного типа, но некоторые из них встречаются и в стороне от «своей» зоны, а другие не образуют самостоятельных зон, как, например, ландшафты влажных субтропиков Кавказа.
И еще о климате. Соответствующее научное понятие было сформулировано лишь к 1970-м гг. Климат — это совокупность статических свойств климатической системы (зоны) за длительный, но ограниченный промежуток времени (от 10 до 30 и более лет). Для сравнения: погода — это совокупность значений метеорологических элементов в любой точке трехмерного пространства в любое данное время. Климат присущ местностям и эпохам, а погода — местностям, но дням.
О значении различий тел и матов на Земле А. Л. Чижевский в своей упоминавшейся выше книге высказал такие соображения. Если принять среднегодовую температуру воздуха на полюсе равной -25 «С, а этот же показатель на экваторе +25 «С, получим разность 50 «С. В силу этого в разных местностях при движении от полюса к тору увеличивается скорость химических и физиологических реакций, что оказывает сильное воздействие на органический мир. Реально соотношение скоростей реакций на полюсе и на экваторе может быть 1: 32. Этим, если не полностью, то в значительной степени, объясняются различия состава растительности и результатов ее жизнедеятельности в разных природных зонах. И конечно, климат влияет не только на растения, но и на животный мир, и на людей.
Еще Аристотель (384-322 до н. э.) отмечал, что только гармоничный климат действует благоприятно на умственные и душевные качества человека, в то время как резкий холод и жар одинаково скверно влияют на телесные и душевные свойства людей. Видимо, такое утверждение следует считать общей тенденцией, но есть и исключения, показывающие сложность формирования гармоничного человека в разных местностях и странах.
А теперь предлагаю попутешествовать по различным природным зонам мира и нашей страны, рассмотреть разнообразный мир растений в них.