Приспособление растений Таймыра к условиям окружающей среды

Введение в мир растений

«Растение – посредник между небом и Землей. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».

Одним из первых, кто обратил внимание на исключительную, особую роль растений на нашей планете, был Климент Аркадьевич Тимирязев.

Всего на планете живет около 350 тыс. видов растений, поражающих людей разнообразием своих форм. В разные периоды истории нашей планеты в ее флоре преобладали то одни, то другие группы организмов. Сотни миллионов лет назад на Земле были широко распространены леса из древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Сейчас эти растения не столь разнообразны и представлены в основном мелкими травянистыми формами. Зато господствуют покрытосемянные растения, освоившие в процессе эволюции и просторы Арктики, и пески Сахары, и тропические болота Амазонии.

Общая масса всех растений достигает 1850 млрд. т. Ежегодно они создают 170 млрд. т. органического вещества (в 25 раз больше, чем ежегодно добывают угля и нефти во всех странах), а для этого накапливают солнечной энергии в тысячи раз больше, чем вырабатывают все электростанции мира.

Роль зелёных растений в природе

1. Зелёные растения обеспечивают атмосферный воздух кислородом, необходимым для дыхания большинства организмов.

2. В процессе жизнедеятельности зелёных растений создаются из неорганических веществ и воды огромные массы органического вещества, которые затем используются как пища самими растениями, животными и человеком.

3. В органическом веществе зелёных растений аккумулируется солнечная энергия, за счёт которой развивается жизнь на земле и которая представляет в то же время основу энергетических ресурсов.

4. Растения дают огромное количество продуктов, необходимых человеку как сырьё для различных промышленных производств. Каменный уголь, нефть, торф – основа энергетической промышленности – являются продуктами растительного происхождения.

Растения в условиях Крайнего Севера

Природа Земли собрала воедино разнообразные виды растений далеко не случайно. В течение веков, а порой и тысячелетий деревья, травы и кустарники приспособились к окружающей среде, животным и друг к другу. Образовался зеленый покров, и каждый вид растений занимает в нем строго отведенное для него место.

Однако зеленое покрывало планеты оказалось разным на протяжении всей поверхности Земли, придавая тем самым оригинальный облик и неповторимость природным ландшафтам разных территорий. Но ландшафты – это не самый крупный узор географической мозаики. Они объединены в природные зоны – обширные пространства с примерно одинаковым климатом.

Природные зоны – обширные пространства с примерно одинаковым климатом.

У самого северного края Евразийского континента, за Полярным кругом, в обширных владениях Арктики лежит объятый водами Студеного моря огромный полуостров. Эту оконечность матерой земли давно облюбовал холод. Здесь бесконечно долгой зимой пурга и метель без устали штопают черное платье полярной ночи, мороз и ветер усердно обновляют бело-голубую краску застывших равнин, пустынные пространства которых посещают лишь белые медведи да песцы. Скоротечное лето, едва освободив эту землю от белоснежных одежд, облачает ее в пестрый, яркий наряд, щедро украшенный желтыми пятнами ягельников, голубыми брызгами бесчисленных озер, тончайшим зеленым кружевом карликовых деревьев. Начинается пиршество жизни — в тундру приходят стада северных оленей, от идущей на нерест рыбы вскипает вода в холодных быстрых реках, над озерами не смолкает гусиный гомон. Земля эта богата и обильна, и имя ее — Таймыр

Самолет, перелетающий из Норильска в Сочи, минует несколько природных зон. Он поднимается над тундрой, а приземляется в зоне средиземноморских тропиков. По пути следования пролетает лесотундру, тайгу, зону смешанных и широколиственных лесов, лесостепи и степи. Все это географическая система оболочки Земли. Каковы же особенности природной зоны, в которой мы живем?

Тундра — страна 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.

Для Таймыра характерны устойчивые низкие температуры, а также значительная продолжительность зимы - от 235 дней на юге и до 285 на севере.

Средняя температура января -28 градусов в районе Дудинки и -34° - в окрестностях Хатанги.

Первое, что бросается в глаза в тундре, - практически отсутствуют деревья. Возникает вопрос. почему? Здесь маломощный снежный покров, который уплотняется сильными ветрами и ограничивает рост растений. Еще одна особенность - избыток воды, что удивительно, ведь в тундре редко выпадет больше 250 мм осадков в год, а это норма для тропической пустыни.

Разгадка проста: почва в тундре всегда холодная. Даже летом на небольшой глубине температура ее не поднимается выше 10°. В холодном климате вода почти не испаряется, вниз ей не дает просачиваться вечная мерзлота, а стекать с поверхности она не может из-за относительно плоского рельефа. Почвенный покров летом едва успевает оттаять на небольшую глубину и плохо прогревается, а ведь для жизни растений как раз нужен самый верхний слой почвы и самый нижний, наиболее теплый слой воздуха, примыкающий к земной поверхности. Поэтому таймырские тундры на севере лишены высокой древесной растительности.

Отсутствие в тундре деревьев и высоких кустарников объясняется, прежде всего, губительными для них иссушающими сильными ветрами в весеннее время, когда надземные части растений сильно нагреваются солнцем, а корни не могут подать из холодной почвы достаточного количества воды. В этих условиях надземные части растений быстро погибают. Губительно отражается на растениях и недостаточная толщина снежного покрова. Все части растений, которые возвышаются в тундре над снежным покровом, зимой сильно высыхают. Лютые морозы и ураганные ветры обезвоживают ткани, а кристаллы плотного снега в пургу сдирают кору и ломают почки. В результате ветви отмирают.

Низкорослость растений и вид их листьев имеют еще одно объяснение. С поверхности растений воды испаряется больше, по крайней мере, в некоторые периоды летнего сезона, чем подается корнями. Поэтому растения в тундре, как и в сухих южных областях, приспособлены к уменьшению испарения: их мелкие листья часто свернуты, одеты волосяным покровом, имеют восковой налет и другие особенности. Эти черты возникли и в процессе приспособления растений к химическим особенностям тундровых почв. При пониженных температурах почвы нарушается деятельность корней: они плохо усваивают азот и фосфор. В результате растения плохо растут: уменьшаются их раз меры, они становятся мелколистными.

Преобладают карликовые формы кустарников, ветви многих распластаны по земле, а корневые системы разрастаются в основном в горизонтальном направлении и не идут в глубину.

Пример. Сабельник болотный - многолетний полукустарничек, с длинным ползучим корневищем и приподнимающимися побегами. Корневище постепенно переходит в лежачий стебель, достигающий длины до 1 м.

В связи с тем, что лето слишком коротко, здесь нет здесь луковичных растений, и почти отсутствуют однолетние. За короткое полярное лето растение практически неспособно пройти все стадии своего развития от прорастания до плодоношения.

Растут растения медленно. Например, если проехать здесь на вездеходе, следы от его гусениц будут зарастать около 20 лет.

Вечная мерзлота, малое количество осадков, низкая температура и сильный ветер создают в тундре своеобразную и очень суровую обстановку. Пожалуй, единственное, что помогает здесь живым существам, - это обилие света, когда солнце летом не опускается за горизонт.

В северных районах тундры условия более суровы и зимой вымерзают даже мхи и лишайники. В этих районах среди многочисленных участков голой почвы ютится жалкая растительность — угнетенные мхи, лишайники и некоторые мелкие кустарнички. Такая тундра носит название пятнистой. В некоторых местах тундры на поверхность выходят каменистые грунты. Это каменистая тундра. Здесь островками растут отдельные растения или небольшие группы их. Чаще всего встречаются дриада, или куропаточья трава, полярные маки с красными, желтыми, белыми цветками, филлодоце, арктическая толокнянка, кассиопе.

В средней полосе тундровой зоны большие пространства занимают моховые и лишайниковые тундры. Ландшафт их сер и однообразен. Наиболее характерно для него полное отсутствие древесной растительности. В моховом покрове преобладают зеленые мхи. Реже встречаются торфяные мхи, не образующие обычно сплошных ковров. Лишайники представлены огромным количеством видов. Среди них наиболее распространены кустистые. Вместе с мхами и лишайниками здесь растут в небольшом количестве кустарнички: вороника, арктическая толокнянка и др. Их подземные органы и почки скрыты в моховом покрове, где зимой находят они хорошую защиту от неблагоприятных условий. Моховой ковер, как рыхлая губка, впитывает влагу и еще более способствует заболачиванию тундры.

Для более южных районов тундровой зоны характерны кустарниковые тундры. Это заросли кустарников. В верхнем ярусе, растет главным образом карликовая березка, во втором — вороника, вересковые кустарнички — багульник, филлодоце. Местами встречаются заросли низкорослых ив: полярной, сетчатой, травянистой. Третий ярус (напочвенный покров) образован различными мхами и лишайниками, но они развиты значительно слабее, чем в моховых и лишайниковых тундрах. В речных долинах и по окраинам болот растут более крупные (до 1 м и выше) ивы: шерстистая, лапландская и др.

Отдельные деревья, иногда собранные в небольшие группы — рощицы, встречаются лишь на крайнем юге тундровой зоны — в лесотундре. Для лесотундры характерно чередование лесных участков с тундровыми (главным образом с кустарниковой тундрой).

На границе леса растут различные деревья. С запада на восток сменяют друг друга береза, ель европейская, ель сибирская, лиственница даурская. У деревьев на границе леса угнетенный вид, они не выше 6 м. Встречаются деревья и в тундре, но лишь по долинам рек, где они образуют своеобразные зеленые языки среди унылых и монотонных безлесных пространств. В долинах деревья находят защиту от ветра. Кроме того, в реках, текущих с юга на север, более теплая вода, а это повышает температуру и окружающих реку склонов. К тому же реки осушают почву. Почва вдоль рек хорошо прогревается, и уровень вечномерзлого слоя сильно понижается.

В тундровой зоне много болот, лугов и зарастающих водоемов. Болота покрыты зелеными мхами и различными травами: осоками, пушицей узколистной, вахтой. Среди них растут различные ягодники: морошка, клюква мелкоплодная, голубика.

Многие растения в тундре не могут за короткое лето пройти все фазы своего развития, часто они не успевают образовать зрелые семена. Поэтому в тундре почти нет однолетних растений. Большинство растений тундры — многолетние. Захваченные морозом в цветении или при завязывании плодов, они прерывают развитие, а весной продолжают цвести или формировать семена. Некоторые многолетники потеряли в тундре способность приносить зрелые семена и размножаются только вегетативно. Так, на островах Шпицберген не дают семян вороника, карликовая береза, злак овсяница. Редки в тундре луковичные и клубневые растения.

В тундре преобладают вечнозеленые растения с кожистыми листьями. У них есть различные приспособления, которые уменьшают испарение и дают возможность не затрачивать весной много времени на образование новых листьев. Из-за суровых условий жизни прирост органической массы у растений ничтожен. Лишайники нарастают всего на 1—3 мм в год.

Растениям тундры присущи своеобразные формы, которые помогают им наилучшим образом использовать солнечное тепло и защищаться от ветра. Особенно характерны так называемые шпалерные формы кустарников и деревьев. Их образуют, например, березы, ели, различные ивы. Стволы и ветки этих растений, кроме отдельных веточек, скрыты под мхом или лишайником.

Многие тундровые растения приобрели подушкообразную форму. От корневой шейки таких растений в разные стороны отходят многочисленные побеги, которые, в свою очередь, неоднократно разветвляются. Плотная подушка лучше прогревается солнечными лучами, побеги хорошо защищены от иссушающего действия ветра. Отмирающие нижние листья падают вниз, перегнивают и обогащают почву под подушкой перегноем. Подушки образуют, например, бесстебельная смолевка, камнеломки. Они так плотны, что издали напоминают затянутые мхом камни. Тем удивительнее видеть их в период цветения, когда они покрываются множеством бледно-розовых и белых цветков.

Растения в тундре вообще жмутся к земле. Благодаря этому они меньше подвергаются иссушающему действию ветра и получают больше тепла, так как почва здесь прогревается сильнее, чем воздух. У многих тундровых растений очень крупные цветки. Так, соцветия арктической ромашки, высота которой 10—25 см, достигают 8 см в диаметре. Цветки многих растений ярко окрашены и хорошо заметны издали. Для растений это очень важно, так как в тундре мало насекомых, производящих опыление. Лужайки с ярко-зеленой сочной низкорослой травой, покрывающиеся в первые недели короткого лета пестрым ковром пышных цветков: синими незабудками и горечавками, желтыми лютиками, розовыми кистями астрагалов и красными гроздьями мытников — радуют глаз. Многие представители тундровой флоры — прекрасные декоративные растения и, несомненно, могут украсить новые города и промышленные центры, строящиеся на далеком Севере.

СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ

Природа полуострова Таймыр в целом, находится в сфере действия нескольких мощных факторов, загрязняющих и нарушающих экосистемы:

– Норильский горно-металлургический комбинат загрязняет атмосферу, пресные воды и почвы, активно нарушает озоновый слой.

– Карское море находится в зоне радиоактивного, нефтяного и других видов загрязнений.

– Енисей и Енисейский залив загрязняются, помимо Норильска, источниками, лежащими много южнее Таймыра.

– Планируется дальнейшее развитие горной промышленности как альтернатива истощающимся рудам Норильского района, в том числе добыча золота и редких металлов на севере Таймыра.

– Происходит механическое нарушение экосистем побережий деятельностью человека (движение наземного транспорта, нагромождения мусора и пр. ).

На территории самого заповедника тундровые и полярно-пустынные системы нарушены мало. Они остаются эталонами ненарушенных участков природы. Однако многие общие процессы влияют и на них.

Наиболее мощный фактор, загрязняющий природную среду на Таймыре, – Норильский горно-металлургический комбинат; разработка любых сульфидных платиноидно-медно-никелевых месторождениий связана с особенно высокой экологической опасностью. Богатые и уникально-богатые (по терминологии геологов) руды Норильского месторождения были выработаны еще в 1950-х гг. Открытие Талнахского и Октябрьского месторождений и начало их разработки (1963-65 гг. ) придало работе комбината новый импульс; здесь тоже добывали преимущественно богатые руды и вели параллельно детальную разведку месторождений в целом. Кроме того, усилится геологическая разведка соседних территорий, в том числе и более северных.

По выбросу оксидов серы Норильск – второй по мощности очаг напряженности во всей Российской Арктике. Только Норильский никелевый завод выбрасывает в воздух до 12 тыс. т пыли, в том числе никеля - 2000 т, меди – 350, кобальта – 20 т в год.

В последние годы вредные выбросы Норильского комбината снизились на 10-11 %, но загрязнение воздуха продолжает оставаться очень высоким.

В результате колоссальных выбросов Норильского комбината формируются кислотные атмосферные осадки, заметно усиливающие негативные изменения окружающей среды.

Норильский комбинат, наводняя химическими веществами почву и грунтовые воды, загрязняет также окружающие реки и озера. Так, вместе со сточными водами предприятий Норильска в реки Щучья и Амбарная происходит сброс минеральных веществ (в том числе цианидов, соединений меди, свинца, цинка, никеля, мышьяка, фтора, ртути, сурьмы, хлора, серы

Арктические побережья, как и зона тундр в целом, страдают от использования наземного транспорта, особенно тяжелого гусеничного. Это одна из серьезных инженерных проблем высоких широт. По существующим представлениям, опаснее всего для поверхности тундры использование тяжелой техники летом, поэтому обычно стараются использовать ее в зимнее время. Однако и тут возникает целый ряд сложностей. Если зимники проходят по поверхности хотя бы с небольшим уклоном, то весной здесь создаются как бы сезонные запруды, и сильно уплотненный снег во время таяния может затопить большие территории. При этом развивается эрозия, иногда это приводит к «самоспуску» озер. Огромные нагромождения пустых железных бочек и другого мусора вокруг поселков и даже непродолжительных стоянок экспедиций также нарушают естественную среду Арктики, что вызывает многие далеко идущие негативные экологические последствия.

В целом можно констатировать, что современное состояние экосистем Таймырского полуострова терпимое, но тревожное. Опасность грозит им из многих источников. Сохранение заповеданных кластерных, а потому в основном небольших по площади участков арктических тундр и полярных пустынь имеет, таким образом, особое значение.

Охрана растений

Дерево, трава и птица

Не всегда умеют защититься.

Если будут уничтожены они,

На планете мы останемся одни

В. Берестов

Неоценимые «услуги» оказывает нам уникальная природа региона. Она богата и разнообразна природными объектами (горы, луга, озера, леса и т. д. ), наиболее яркой достопримечательностью которых являются растения, придающие живописную красоту нашему отдаленному северному уголку природы. Они выступают главным стабилизатором экологического благополучия территории и обеспечивают сохранение ее ландшафтного облика.

Однако растения являются наиболее уязвимым звеном в ландшафтно-экологической цепи. По подсчетам специалистов, из-за неразумной деятельности человека ежедневно на земле исчезает один вид растений, а к 2050 г. будет истреблено не менее 20 тыс. видов! Именно поэтому в комплексе проблем охраны природной среды охране растительного мира принадлежит особая роль. Ведь любой вид растений, даже не используемый людьми в настоящее время, имеет потенциальную ценность, так как пока нельзя предсказать, какие именно растения и какие их биологические свойства окажутся востребованы человеком в будущем

Особенно большое внимание отводится изучению и охране редких и исчезающих растений, занесённых в Красную книгу, так как потеря каждого вида не только уменьшает разнообразие растений, но и нарушает устойчивость растительного сообщества, сбалансированного в течение многих лет.

Среди представителей местной флоры, имеющих практическую и эстетическую ценность, встречаются виды, сокращающие численность популяций и нуждающиеся в охране:

Жарок азиатский (Trollius asiaticus L. ) – весьма декоративное раннелетнее растение, во время цветения активно истребляется на букеты, что сокращает численность популяции. Необходимая мера сохранения вида – строгое ограничение сбора. Вид занесен в книгу «Редкие и исчезающие растения Сибири» и рекомендован для местной охраны.

Пион марьин корень (Paeonia anomala L. ) – принадлежит к числу ценнейших декоративных и лекарственных растений и в массе уничтожается на букеты. Быстро сокращает область своего распространения из-за разрушения местообитаний. Вид занесен в красную книгу «Дикорастущие виды флоры СССР, нуждающиеся в охране», рекомендован для государственной охраны. Необходим запрет сбора на букеты, организация заготовки сырья только по лицензиям

Лилия мартагон (Lilium martagon L. ) – в силу высоких декоративных качеств уничтожается на букеты. Быстро сокращает свой ареал. Относится к растениям, требующим ограничение сбора и организации заказников. Вид занесен в книгу «Редкие и исчезающие растения Сибири» и рекомендован для государственной охраны.

Родиола розовая (Rhodiola rosea L. ) – многолетнее травянистое растение с толстым корневищем, сбор которого в лекарственных целях привел к резкому сокращению популяции, в то время как возобновление является долговременным процессом. Вид занесен в красную книгу «Дикорастущие виды флоры СССР, нуждающиеся в охране». Необходим жесткий контроль ведения заготовок, запрет сбора сырья для частной продажи.

Мак беловолосковый (Papaver leucotrichum Tolm. ) – весьма редкий декоративный вид, требующий уточнения ареала и контроля состояния популяции. Вид занесен в книгу «Редкие и исчезающие растения Сибири» и рекомендован для государственной охраны.

Башмачок пятнистый (Cypripedium guttatum Sw. ) – очень декоративный вид благодаря крупной и оригинальной форме и расцветке цветков усиленно собирается на букеты. Сокращает численность популяций. Необходимо запрещение сбора и контроль за популяциями. Вид занесен в книгу «Редкие и исчезающие растения Сибири» и рекомендован для государственной охраны.

Пропаганда экологической значимости и целенаправленные меры по рациональному использованию растений в рамках природоохранных традиций позволит сберечь многие виды нашей флоры для последующих поколений. Проблема сохранения флористического генофонда региона как части мировой флоры имеет огромное значение.

Во-первых, полезные свойства растений изучены еще совершенно недостаточно.

Во-вторых, сохранение необходимо для развертывания селекционной работы с целью создания новых и улучшения существующих хозяйственно-ценных видов и сортов растений

В ходе исследования, я узнала, что полуостров Таймыр находится в зоне тундры, которая отличается очень суровым климатом. Живут здесь только те растения и животные, которые выносят холод, сильные ветры, вечную мерзлоту в почве и её неплодородие.

Растениям тундры присущи своеобразные формы, которые помогают им наилучшим образом использовать солнечное тепло и защищаться от ветра. И хотя лето в тундре очень короткое, лужайки с ярко-зеленой сочной низкорослой травой радуют глаз. Многие представители тундровой флоры — прекрасные декоративные растения и, несомненно, могут украсить новые города и промышленные центры, строящиеся на далеком Севере.

Заключение

Не стоит забывать, что растительный мир – это бесценный природный дар, относиться к которому нужно бережно и принимать с благодарностью. Долг каждого – сохранение природного наследия.

Одуванчик июльского лета,

Что зажегся вчера на лугу,

Беззащитен, как чудо-планета,

Потому и сорвать не могу.