Кліматичні умови і форма листя

Л. Г. Бязров

Найважливішою проблемою в екології рослин є визначення факторів, які можуть впливати на їх фізіологію і морфологію, і ролі цих факторів у розвитку екосистем. Вважається, що сучасний розподіл рослин на Землі визначається кліматом, і тому зони рослинності майже завжди відповідають кліматичних зон.

Клімат і грунту перш за все впливають на зовнішні характеристики видів рослинності, що обумовлює зовнішню подібність рослин з областей з подібними екологічними умовами, хоча вони можуть бути представниками абсолютно різних таксонів. Наприклад, кактуси сімейства Cactaceae, широко представлені в пустелях Америки, відсутні на інших континентах, зате точно так само, як кактуси в Америці, в пустелях Африки зовні виглядають молочаї з сімейства Euphorbiaceae.

Це можна пояснити тим, що в процесі еволюції рослини різних видів пріспособлівалісь до однакових кліматичних умов, що відбилося як на їх вигляді, так і на морфології окремих органів. Зокрема, вважається, що листя, як первинні фотосинтетичні органи рослини, повинні бути оптимально пристосовані до кліматичних умов.

Усім відомо, що форми листя у рослин надзвичайно різноманітні. Розрізняють прості і складні листя, а серед простих - з цільної листовий платівкою і розчленованої. Серед названих категорій також можна виділити більше десятка форм листової пластинки. Можливо, форма листової пластинки відображає особливості навколишнього середовища.

Підтвердженням цього припущення послужили результати досліджень вчених з університетів Тюбінгена (Німеччина) та Ліона (Франція), які вивчали залежність форми листової пластинки дерев Європи від кліматичних факторів. Вчені обмежилися вивченням деревної рослинності, оскільки поширення дерев більше пов'язане з макрокліматичних умовами, в той час як трав'янисті рослини сильніше залежать від мезо-та мікроклімату. Крім того, термін життя дерев більш тривалий, ніж у трав, і зазвичай перевищує кілька десятиліть, тому їхній вигляд може краще відображати кліматичні умови тривалого періоду, ніж морфологічні показники трав'янистих рослин.

Матеріал був зібраний на території Європи, обмеженої на заході меридіаном Гамбурга, на сході - меридіаном Волгограда, на півдні - північним узбережжям Африки, на півночі - Широтою Архангельська. Ця територія була розбита на 5166 ділянок, межі яких були проведені через кожні 30 'широти і довготи (в Центральній Європі це відповідало приблизно 35 км із заходу на схід і 55 км - з півночі на південь). Були виключені ділянки, де зустрічалося менше 25 аборигенних видів листяних дерев, а також ділянки, розташовані на висоті більше 400 м над р.м. У кінцевому рахунку дані були отримані на 1835 ділянках.

Для кожної ділянки був складений список аборигенних видів листяних дерев. Всього на обстеженої площі виявилося 108 видів (близько двох третин усіх деревних покритонасінних Європи). На кожній дільниці види дерев групувалися за 25 показниками, основними з яких були наступні.

1. Размер листа:

-- маленькі листя - площа менше 400 мм2;

-- листя середнього розміру - від 400 мм2 до 3600 мм2;

-- великі листи - більше 3600 мм2.

2. Відношення довжини листа (Д) до його ширини (Ш):

-- довгі вузькі листи - Д: Ш> 3: 1;

-- листя середньої ширини - 1: 1 <Д: Ш <3: 1;

-- широке листя - Д: Ш <1: 1.

3. Листя з гострим підставою.

4. Листя з цільним краєм.

Крім того, для кожної ділянки були зібрані характеристики 16 параметрів місцевого клімату (температура, опади, радіація, тиск, тривалість періоду вегетації, та ін.)

Залежність між характеристиками листя і показниками клімату оцінювалася статистично (лінійний та багатофакторний регресійний аналізи).

Виявилося, що на обстеженої території переважають дерева з листям середнього розміру (59-81%), тоді як дерева з маленькими і великими листами відносно рідкі (4-23% і 9-26%, відповідно). При цьому дерева з маленькими листям найбільш поширені в Середземномор'ї (23%) і на півночі Європи (16%), а дерева з листям середнього розміру переважають у флорі західній частині території (81%), на північ і південь, а також у Середземномор'ї їх частка знижується (59%). Дерева з великими листям найбільш помітні в східній континентальної частини території (26%), тоді як в Атлантичній області, в Центральній Європі і Середземномор'ї їх частка невелика (9%).

За величині відношення Д: Ш листя в Європі домінують дерева з середнім значенням (60-86%), тоді як частка дерев з довгими вузькими листям становить 0-28%, з широкими - 2-24%. Дерева з довгими вузькими листям широко представлені в Середземномор'ї (до 28%) і в континентальній північно-східній Європі, але відсутні або рідкі в Скандинавії. Дерева з середньою величиною відносини Д: Ш найбільш поширені на заході обстеженої території (до 86%), а в континентальної північно-східній Європі їх частка найнижча (60%), зате дерева з широкими листами мають там найвищу в Європі частку (до 24%), тоді як в Середземномор'ї і в західних областях вони зустрічаються рідко (2 %).

Частка дерев, листя яких мають гостре підстава, в середньому для всієї території складає близько 27%, змінюючись з півдня на північ: в Середземномор'ї частка таких дерев становить 39-54%, а на континентальному північному сході - 14-21%.

Частка дерев з цельнокрайние листям в середньому для всієї території становить близько 26%, також міняючись з півдня на північ: в Середземномор'ї і в західних областях - 37-48%, а на континентальному північному сході - 11-18%.

Цікаво зазначити, що деякі параметри форми листя достовірно корелювали з окремими характеристиками клімату.

Форма листа в основному залежала від температур (середньорічний, сумарною, мінімальної, тривалості промерзання грунту), причому більшою мірою від мінімальних, ніж від максимальних - найбільш тісна кореляція спостерігається між мінімальною температурою і наявністю у листя гострого підстави. Зв'язок між наявністю у дерев цельнокрайние листя і температурою дещо слабше, хоча холод можна розглядати як стресовий фактор, що сприяє утворенню у листової пластинки нерівностей по краю. Параметри, пов'язані з опадами, не мали достовірної кореляції з показниками форми листя.

Отримані дані свідчать, що найважливіше значення в еволюції листопадний флори мало пристосування до холоду, головним чином, до найбільш низьких температур.

Оскільки сучасна флора формувалася в попередні геологічний час, встановлені залежності між характеристиками форми листя і параметрами клімату, а також застосовані методи можна використовувати для відновлення характеристик палеокліматов віддалених геологічних епох, оскільки відбитки листя копалин рослин щодо широко представлені в геологічних і палеоботаніческіх колекціях.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.1september.ru