OZ wykład 14, dn. 09.06.2011

Czynniki biotyczne i abiotyczne wpływające na rozwój roślin.

Czynniki abiotyczne

• Czynniki natury fizycznej określające warunki środowiska nieorganicznego (przyrody nieożywionej), samodzielnie lub wraz z innymi czynnikami wywierające wpływ na ekosystemy będące na różnym poziomie organizacji

• Abiotyczny oznacza martwy

• Abiotyczne składniki środowiska w głównym stopniu kształtują biotyp i wpływają istotne na zamieszkujące go rośliny

• Gwałtowne i silne zmiany czynników abiotycznych mogą zmienić strukturę biocenozy

Do czynników abiotycznych zaliczamy:

• Typ gleby

• Ukształtowanie powierzchni terenu

• Skalistość ziemi

• Czynniki chemiczne np. skład chemiczny atmosfery i wód, zwłaszcza ich zasolenie

• Klimat

• Wilgotność powietrza

• Temperaturę

• Światło

• Ciśnienie atmosferyczne

• Promieniowanie i jonizację powietrza

• Warunki klimatyczne, typ gleb, a także inne czynniki – np. stosunki wodne, decydują o różnorodności flory i fauny na świecie

• Formacje roślinne ułożone są w strefy

• Istnieje prawdopodobieństwo w przebiegu granic pomiędzy odmianami klimatów, rodzajami formacji roślinnych i typami gleb

• W ten sposób powstały BIOMY – rozległe obszary o podobnych warunkach klimatycznych i charakterystycznej szacie roślinnej

Lasy równikowe

• Występują w strefie klimatu równikowego, w odmianie wybitnie wilgotnej

• Wegetacja roślin trwa tu cały rok co powoduje, że drzewa są wiecznie zielone

• Wśród gleb dominują strefowe żółtoziemy i czerwonoziemy

• Bardzo wysokie opady, prowadzą do zubożenia gleby, poprzez wymywanie i mineralizację substancji organicznych

Sawanna

• Klimat podrównikowy – sezonowość opadów w ciągu roku (pora sucha i deszczowa)

• W gorących warunkach świat organizmów żywych cierpi na okresowy niedobór wilgoci

• Stąd nie istnieją tu zwarte formacje leśne

• Dominuje sawanna – trawiasta formacja roślinna, z pojedynczo rosnącymi drzewami

• Gleby – czerwonoziemy i buroziemy, także nie należą do gleb żyznych

Pustynia

• Klimat zwrotnikowy suchy

• Znikome opady ograniczają rozwój gleb i roślinności

• Dominują obszary pustynne, w obrębie których występują inicjalne gleby pustyń

• Na ich obrzeżach, gdzie opady roczne sięgają około 300mm występują półpustynie

• Pod ubogą roślinnością [przystosowaną do życia w tak niekorzystnych warunkach – w postaci sukulentów (popularniejsze wśród nich są kaktusy), suchorośli – występują strefowe gleby szaroziemy - ubogie w składniki pokarmowe, często ulegające zasoleniu (intensywne odparowanie wody po ulewach)

• Bujnie rosnąca roślinność tylko w oazach – usytuowane w miejscach płytko położonych zasobów wód podziemnych

Makia

• Klimat podzwrotnikowy morski – rejony wybrzeża Morza Śródziemnego

• Niegdyś porośnięty wiecznie zielonymi lasami liściastymi – z drzewami oliwnymi, dębami korkowymi, figowcami, oleandrami

• Formacje roślinne tego typu, lecz o innym składzie gatunkowym, zachowały się jedynie w południowo – wschodniej Azji

• W państwach śródziemnomorskich, na skutek intensywnego użytkowania przez ludzi, zostały one prawie w całości wycięte

• Obecnie porośnięte są przez sucholubne zarośla twardolistne zwane makią

• Roślinność ta występuje bądź na glebach cynamonowych, bądź na glebach typu terra rosa, które znajdują się jedynie na skałach wapiennych

Las liściasty

• Klimat morski

• Lasy liściaste rosną głównie na glebach brunatnych

Stepy

• Występują na terenach objętych wpływem mas powierza kontynentalnego ciepłego

• Są to formacje trawiaste, ze względu na skąpe opady zupełnie pozbawione drzew (pampa, preria – w Ameryce Południowej i Północnej)

• Regony otrzymujące większe ilości opadów, gdzie występują tzw. stepy łąkowe pokryte są najżyźniejszymi glebami na świecie – czarnoziemami

• W strefie mniejszych rocznych sum opadów znajdują się stepy nisko trawiaste i występują tu gleby kasztanowe

Tajga

• Klimat umiarkowany chłodny w znacznie mniejszym stopniu sprzyja rozwojowi roślinności

• Gleby – mało żyzne

• Dominują zakwaszone gleby bielicowe

• Krótki okres wegetacji

• W drzewostanie przeważają różne gatunki drzew iglastych: sosny, świerki

Tundra

• Klimat subpolarny

• Czas wegetacji roślin nie przekracza trzech miesięcy

• Karłowe formy drzew (brzoza, wierzba), oraz wiele odmian mchów i porostów

• Zmarznięte, w czasie mroźnych zim podłoże odtają częściowo w ciągu kilku miesięcy dodatnich temperatur, stąd dominujące w tym rejonie ubogie gleby tundrowe, są nawilgocone i występuje w nich niedobór tlenu

Piętrowość roślinna w górach

• Największą modyfikację dla strefowo ułożonych formacji roślinnych stanowią łańcuchy górskie

• U ich podnóża roślinna odzwierciedla charakter danej strefy

• Wraz ze wzrostem wysokości, niezależnie od lokalizacji roślinność staje się do siebie podobna i ułożona jest piętrowo

• Wędrując ku szczytom mijamy najpierw obszar lasów iglastych (regli), następnie, powyżej górnej granicy występowania drzew znajdują się skarłowaciałe ich formy (np. kosodrzewina), później piętro łąk wysokogórskich (hal) i turni (dominują nagie skały z nielicznymi mchami i porostami)

• Charakter gleb górskich jest zróżnicowany i zależy od rodzaju skał, które ją budują

• Niemniej, ze względu na ukształtowanie powierzchni są one mało żyzne, płytkie i kamieniste

• Ich grubość zmniejsza się wraz z wysokością

Czynniki biotyczne

• Oznaczają czynniki środowiska występujące w wyniku oddziaływania żywych organizmów w sposób bezpośredni lub pośredni na inne żywe organizmy

• Regulują rozmieszczenie i liczebność populacji roślin i zwierząt

• Zalicza się do nich:

  • Mikoryza

  • Symbioza bakterii z roślinami motylkowymi

Mikoryza

• Mikoryzę zaliczmy do najlepszych „pomysłów” przyrody na poprawę wegetacji i zdrowotności roślin

• W symbiozie mikoryzowej ze specyficznymi grzybami współżyje większość roślin zasiedlających ekosystemy lądowe

• Mikoryza jest zjawiskiem powszechnie występującym u roślin naczyniowych: zielnych, krzewiastych, drzewiastych

• Zróżnicowanie morfologiczne mikoty związane jest z właściwościami grzybów symbiotycznych i systemu korzeniowego roślin – najpowszechniejsze to ekto – i endomikoryzy oraz mikoryzy roślin wrzosowatych

Endomikoryza – małowyspecjalizowana

• Strzępki grzyba wnikają do wnętrza komórek miękiszu kory pierwotnej korzenie i tutaj zostają trawione

• Włośniki nie zanikają

• Nie tworzy się mufka grzybowa

• Występuje (w naszej strefie klimatycznej) w dziko rosnących roślin zielnych, roślin uprawnych, drzew owocowych, drzew i krzewów leśnych np. topola, wierzba, jesion, berberys

Ektomikoryza

• Zasiedla 3-5% roślin, głównie nago i okrytozalążkowych roślin drzewiastych

  • Strzępki grzyba wnikają pomiędzy ściany komórek miękiszu kory pierwotnej korzenie i tworzą tzw. sieć Hartiga

    • Włośniki zanikają, a ich funkcję przejmuje mikoryza

    • Dookoła korzenia tworzy się tzw. opilśń (mufka grzybowa)

Mikoryza drzew leśnych

• Symbioza może mieć charakter:

  • Obligatoryjny: sosna, jodła, świerk, modrzew, dąb

  • Fakultatywny (zależy od środowiska, np. żyzności gleby) – klon, brzoza, olsza

Ektomikoryza

• Borowik szlachetny – świerk, sosna, buk

• Rydz mleczaj – sosna, kosodrzewina, świerki (w młodnikach)

• Koźlarz babka – brzoza

• Koźlarz czerwony – osika

Mikoryza ericoidalna

Mikoryza

• Symbioza mikoryzowa to przed wszystkim związki odżywcze pomiędzy grzybem i rośliną

• W zamian za część cukrów pobieranych przez grzyba z tkanki korzeniowej rośliny, zyskuje ona pomoc w dostępie do składników pokarmowych w glebie

• Najważniejszą funkcją grzybów mikoryzowych jest ich zdolność do tworzenia „pomostu” pomiędzy glebą i rośliną, strzępki tych grzybów z jednej strony penetrują i kolonizują korzenie rośliny, z drugiej nawiązują bezpośredni kontakt z glebą

• Dzięki nawet 1000 krotnemu powiększeniu strefy penetrowanie gleby przez system „grzybo – korzeniowy” rośliny mikoryzowej, znacząco wzrasta przepływ wody i składników pokarmowych zwiększając możliwość wzrostu rośliny

• Przy zachowaniu równowagi wzajemnego odżywiania partnerów, symbiozy, rośliny mikoryzowe są przez to żywotniejsze i bardziej konkurencyjne w zasiedlaniu ekosystemów niż rośliny bez mikoryzy

• Większą przeżywalność i ekspansywność roślin mikoryzowych wspomagają również inne funkcje mikoryzy:

  • Bierna i czynna ochrona systemu korzeniowego przed chorobami odglebowymi roślin

  • Modyfikacje środowiska biotycznego w strefie korzeniowej

  • Sklejanie cząsteczek glebowych w gruzełki (agregaty) glebowe – co w sumie sprzyja również zwiększaniu żyzności gleby

• Mikoryza jest zjawiskiem naturalnym, ale w warunkach ogrodniczej i szkółkarskiej produkcji roślin często eliminowanym poprzez stosowanie syntetycznych lub sterylizacji podłoży wzrostowych i chemizację produkcji – wysokie dawki nawozów, stosowanie pestycydów

Szczepionki

• Endo-(AFM) – oparte głównie na grzybach z rodzaju Glomus

• Ekto-(EFM) – oparte na wielu grzybach kapeluszowych

• Ektendo-(ericoidalne)

Stosowanie szczepionek

• Dla roślin rozmnożonych In vitro

• W szkółkarstwie

• W uprawach pojemnikowych

• W terenach zieleni

Zalety szczepionek

• Mniejsze narażenie na stres wodny

• Lepszy wzrost

• Bardziej zielone

• Pełniejsze wigoru

Symbioza bakterii z roślinami strączkowymi

• Zalety

  • Bujniejszy wzrost roślin

  • Lepszy plon

Symbioza bakterii z roślinami motylkowymi

• Rośliny wytwarzają brodawki korzeniowe, gdy bakterie z rodzaju Rhizobium, które są normalnie obecne w glebie zainfekują korzenie

• W brodawce bakterie modyfikują swoje komórki i stają się bakteroidami, które przekształcają azot, używając enzymu – nitrogenazy – katalizującego (aktywującego) reakcję, w wyniku której azot jest zamieniany do postaci amoniaku

• Nitrogeneza łączy się z azotem, ale także może łączyć się z tlenem, toteż w środku brodawki korzeniowej muszą panować prawie beztlenowe warunki, aby proces przebiegał prawidłowo

• W procesie symbiozy pomiędzy bakteriami a gospodarzem zaangażowanych jest wiele związków chemicznych

• Oprócz sprawowania kontroli nad łatwością wnikania bakterii do ciała rośliny, związki chemiczne mają wpływ na rodzaj bakterii z rodzaju Rhizobium, jakie będą żyły w symbiozie z określonymi gatunkami roślin motylkowych

• Ten typ złożonego chemicznego systemu rozpoznania gospodarza działa na zasadzie klucza i zamka

• Wolno żyjące bakterie z rodzaju Rhizobium i komórki rośliny gospodarza potrafią się rozpoznać, ponieważ korzenie wydzielają białko zwane lektyną

• Rozpoznaje ono krótkie łańcuchy specjalnych cząsteczek cukrowców na bakterii oraz roślinie żywicielskie i je łączy (podwójny klucz)