Постоянно пополняются запасы органических веществ на планете. Несмотря на то, что потери органики постоянны и неизбежны (жизнедеятельность гетеротрофных организмов), растения способны накапливать огромное количество энергии в продуктах фотосинтеза. Благодаря фотосинтезирующим растениям поддерживается необходимый для существования большинства организмов достаточный уровень кислорода в атмосферном воздухе. Растения предотвращают от накопления углекислого газа в атмосфере.
Ведущая роль растений - и в кругообороте минеральных веществ , чем обеспечивают беспрерывное существование жизни на планете, которое невозможно без регулярного минерального питания. Растительный мир существенно влияет и на климат. Благодаря жизнедеятельности растений происходит связывание плодородных частичек поверхностных слоёв почвы, предотвращается их смывание и эрозия почвы. Некоторые растительные формы обусловливают накопление воды на земной поверхности и способствуют образованию болот.
Замечание 1
Таким образом, растительные организмы и растительный покров, образованный ими, в целом являются очень важным звеном в тех явлениях, из которых и состоит окружающая нас природа.
Значение растений в жизни человека
С практической точки зрения все растения классифицируют в зависимости от их использования человеком .
Хлебные злаки - пшеница, рожь, рис, кукуруза, ячмень, овёс, просо и др.
Пшеница - самая распространённая культура (площади, засеянные пшеницей, превышают $210$ млн. га). Для большей части населения Земли основным продуктом питания есть пшеничный хлеб. Выращивают этот злак на Кубани, в Сибири, в Казахстане, Украине, в Средней и Южной Европе, в Австралии, в равнинных районах Северной и Южной Америки.
Широко используется и кукуруза . В различных странах в продовольственных целях используют $2,5-100\%$ собранного урожая. В мире всего производится до $2$ млн центнеров зерна кукурузы.
Рис - так же очень распространённая злаковая культура. В наше время он есть основной пищей для половины населения планеты. Рисовую солому используют на изготовление бумаги, различных бытовых изделий (шляпы, сумки и др.), как корм скоту.
овощи - картофель,морковь, капуста, свекла, помидоры, огурцы и др.
плодовые растения - яблоки, вишни, виноград, груши, сливы, абрикосы, смородина, малина, клубника, цитрусовые (лимоны, апельсины, мандарины, грейпфруты, лайм) и др.
Фрукты и ягоды , как и овощи, богаты полезными для организма человека соединениями (витамины, минеральные соли, органические кислоты, сахара, дубильные вещества).
зернобобовые - фасоль, соя, горох, бобы, чечевица.
Эти растения содержат большое количество белков и имеют особое значение для организма и человека, и животных;
масличные - подсолнечник, лён, конопля, рапс, горчица, соя и др.
В семенах этих растений содержится $25 - 40\%$ масла;
сахаристые растения - сахарная свекла, сахарный тростник.
волокнистые растения - группа растений, из органов которых получают сырьё, используемое для изготовления текстильных изделий, тканей, канатов, шпагата и т. п. (около $200$ видов). У одних растений для изготовления волокна используют стебли (лён, конопля). У других - листья (новозеландский лён). У третьих - волоски, покрывающие семена (хлопчатник). У нас в культуру введены лён, хлопчатник, конопля, кенаф, кендырь и др.;
эфиромасличные растения - органы которых содержат ценные эфирные масла. У нас в промышленных целях используют около $35$ видов таких растений: лаванда, анис, роза масличная, кориандр, тмин, шалфей лекарственный и др. Эфирные масла разных растений имеют неодинаковый химический состав. Используют эфирные масла в парфюмерной, мыловаренной, лекарственной, кондитерской промышленностях;
дубильные растения - группа растений, которые содержат дубильные вещества. Наиболее известны дуб, ива, бадан, сумах, ель и др. Эти вещества применяют в медицине и кожевенной промышленности;
каучуконосные растения - группа растений, ткани которых содержат каучук (от индийского «каочу» - дерево плачет). Таких растений немного. Среди них есть диревья, кусты и травы. Наиболее распространены гевея, кендырь, ваточник.
Растения, используемые в пищевых целях и как корм для скота:
Лекарственные растения - это, в основном, дикорастущие растения, которые непосредственно используют для лечения человека и животных, или же используют как сырьё в химико - фармацевтической промышленности.
Лекарственные растения содержат много ценных веществ: витамины, алкалоиды, дубильные вещества, эфирные масла. Среды этих веществ есть ядовитые, но в незначительных дозах (по консультации врача!) они проявляют лечебные свойства.
Замечание 2
В наше время в медицине используют официально до $300$ видов лекарственных растений. Важнейшие из них - ромашка лекарственная, зверобой, алтей лекарственный, пустырник, валериана, тимьян, шалфей, полынь, ландыш, калина, пастушья сумка и мн. др. Сейчас многие лекарственные растеня культивирую на плантациях.
Технические растения - используются в промышленных целях:
Растения, у которых используется древесина.
Используют её она не лишь как строительный материал, но и в целлюлозно - бумажной, лесохимической промышленности, на топливо. Главные породы: дуб, бук, граб, сосна, ель, берёза, осина и др.
Декоративные растения : розы, георгины, хризантемы, бархатцы, тюльпаны, петунии, канны, виола и многие другие. Это одно- и двулетники, многолетники, кустарники, лианы как открытого, так и закрытого грунта.
Растения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле и в первую очередь благодаря их свойству осуществлять фотосинтез. Фотосинтез протекает практически повсеместно на нашей планете, в связи с чем суммарный эффект его колоссален. В процессе фотосинтеза зеленые растения из углекислого газа и воды создают органические вещества, служат источником ценных продуктов питания (зерна, овощей, плодов и т. д.), сырья для промышленности и строительства.
Формирование газового состава атмосферного воздуха, как известно, также находится в прямой зависимости от растений. Зеленые растения в процессе фотосинтеза выделяют около 5*1011 тонн свободного кислорода в год. Один гектар кукурузы выделяет за год 15 тонн кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек. Весь кислород атмосферы проходит через зеленое вещество примерно за 2000 лет. За 300 лет растения усваивают столько углерода, сколько его содержится в атмосфере и водах. Годовая химическая энергия продуктов фотосинтеза в 1000 раз превышала выработку энергии в конце XX столетия всеми электростанциями мира. Установлено, что растения Земли в процессе фотосинтеза ежегодно образуют более 177 млрд. тонн органического вещества.
Растения участвуют в образовании гумуса, который является самой существенной частью почвы, обеспечивает ее высокое плодородие. Помимо углерода, водорода и кислорода в состав молекул многих органических веществ входят атомы азота, фосфора, серы, а нередко и других элементов (железа, кобальта, магния, меди). Все они добываются растениями из почвы или водной среды в виде ионов солей, главным образом, в окисленном виде. Минеральные соли не вымываются из поверхностных слоев почвы, так как растительность постоянно всасывает часть минеральных веществ из почвы и передает их животным на корм. Животные, так же, как растения, после отмирания передают минеральные вещества обратно в почву, откуда они вновь всасываются растениями. Растения, таким образом, изымают минеральные соли и постоянно поддерживают содержание их в почве, что является важным для ее плодородия.
Растительность оказывает большое влияние на климат, водоемы, животный мир и другие элементы биосферы, с которыми она тесна взаимосвязана.
От характера растительности во многом зависит и характер биоценоза, экосистемы, их морфологическая и функциональная структура, биогеоценотическая деятельность компонентов.
Велико значение растительности в жизни человека. Прежде всего, растительность представляет необходимую среду жизни людей. Дикорастущая флора является неоценимым генетическим фондом в селекционной работе при создании новых сортов сельскохозяйственных культур. Большая часть растений, которые обеспечивают сегодня около 90% продовольствия в мире, появились путем окультуривания диких растений.
Сотрудниками Всероссийского института растениеводства (ВИР) установлено наличие в России около 600 диких видов, являющихся сородичами культурных растений. Многие из них послужили базой для выведения более 1500 новых сортов.
На протяжении многих веков человек добывает из растений многообразные лекарственные вещества, которые так необходимы в медицинской и ветеринарной практике. На современном мировом рынке находятся в обращении продукты свыше 1000 видов лекарственных растений. Среди них препараты из корня жизни – женьшеня, элеутерококка, ландыша майского, горицвета весеннего.
Так, около 80% людей в развивающихся странах, заботясь о своем здоровье, полагаются преимущественно на дикие лекарственные травы и другие растения. Около половины предписанных и непредписанных лекарств, потребляемых в мире, содержат натуральные ингредиенты, получаемые из диких организмов. Четвертую часть этих ингредиентов получают из растений, встречающихся только в тропических лесах. Растения являются важнейшим пищевым ресурсом для человека, многие из них используются в разнообразных технологических процессах (пивоварение, хлебопечение, очистка сточных вод и т. д.). Растения служат основной кормовой базой для домашних и многих диких животных. Они участвуют в образовании полезных ископаемых, защищают от разрушения потоками воды и ветром поверхность Земли, от засыпания песками плодородной земли.
Заслуживает внимания индикаторная роль растений. Наблюдая за растениями, человек еще в глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени – растения верно служили ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали человеку время суток. Другие растения выполняли функцию барометра и гигрометра, являлись индикаторами пресных и соленых вод. В настоящее время растения-индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологи, гидрологи, землеустроители, почвоведы, климатологи, лесоводы, археологи и другие. Например, с помощью растений удается обнаружить кимберлитовые трубки, скрывающие алмазы. Растения могут служить индикаторами плодородия почв. Дело в том, что растения резко реагируют на изменения внешних условий. В зависимости от характера почвенного покрова наибольшее распространение получают те или иные растения.
Отрицательное воздействие выхлопных газов автомобилей проявляется на некоторых растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для обнаружения опасной для людей концентрации этих газов. Особенно это важно в местах скопления выхлопных газов, например, в туннелях, на автострадах с интенсивным движением. Засыхание концов листьев, изменение окраски, появление белых пятен на растениях указывает на присутствие в окружающей среде опаснейших загрязнителей.
Растения разными способами осуществляют детоксикацию вредных веществ. Некоторые из вредных веществ связываются цитоплазмой растительных клеток и становятся неактивными, другие подвергаются превращениям в растениях до нетоксических продуктов и участвуют в обмене веществ.
Для борьбы с вредными микроорганизмами растения выработали ряд веществ, способных подавлять их деятельность. К ним относятся антибиотики (пенициллин, стрептомицин, тетрациклин и др.) и фитонциды. Сильными бактерицидными свойствами обладают лук и чеснок. В связи с этим они с давних пор применяются в качестве лечебных средств. Одно растение можжевельника выделяет за сутки 30 г летучих веществ, а один гектар – такое количество фитонцидов, которое достаточно для очистки от микробов всех улиц большого города. Растительность для человека – это и источник эстетического наслаждения, оказывающий на него психологическое воздействие. Многие растения стали объектами тщательных исследований биоников с целью использования имеющихся принципов и механизмов в технике и т. д.
Отрицательное же значение растительности по сравнению с приносимой ею пользой незначительно. Так, некоторые виды диких растений растут в качестве сорняков на обрабатываемых землях и пастбищах. В отдельных местах приходится бороться с зарастанием водоемов, каналов. Иногда массовое развитие водной растительности вызывает появление летних заморов рыбы в озерах. Известны и некоторые другие случаи вредного воздействия растений на человека (отравления, грибковые заболевания) и хозяйство (обрастание днищ судов, зарастание дорог и т. п.).
Здесь уместно привести еще один аргумент в пользу нежелательности истребления хотя бы одного-единственного вида растений, каким бы ненужным или даже вредным данный вид ни казался сегодня.
Должен учитываться принцип потенциальной полезности. Мы не в состоянии предвидеть, какое значение для человека может иметь тот или иной вид в будущем. Виды, считавшиеся совершенно бесполезными или вредными, нередко затем приобретали огромную важность. Так, оказавшиеся вредными плесневые грибы дали человечеству антибиотики, а многочисленные бактерии, также казавшиеся бесполезными, работают на человечество, включенные в технологию добычи ряда видов полезных ископаемых и т. д. Генофонд ныне существующих организмов – это бесценный эволюционный дар, от правильного использования которого во многом зависит направление научно-технического прогресса в самых различных областях деятельности человека.
Воздействие человека на растительностьЧеловек своей деятельностью оказывает огромное влияние на растительность, как положительное, так и отрицательное. Как объект охраны растительность можно разделить на водную, почвенную, подземную и надземную.
Водная растительность играет большую роль в жизни водоемов и их обитателей, но используется человеком слабо.
Почвенная растительность – бактерии, водоросли, отдельные виды грибов играют большую роль в процессах образования почвы и формирования ее плодородия.
Наземная растительность, насчитывающая более 500 тысяч видов (из них 300 тысяч высших видов растений), в наибольшей степени используется человеком и подвергается воздействиям с его стороны. Трудно сегодня сказать, сколько на планете исчезло растений, которых создать заново уже невозможно. Однако много фактов свидетельствует об исчезновении около 30 тысяч видов растений. В нашей стране насчитывается около 20 тысяч видов растений. Из них примерно до 60% произрастает на природных сенокосах и пастбищах. Более 530 видов стали в настоящее время редкими.
В результате деятельности человека на огромных площадях дикие растения заменяются культурными, т. е. человек в своих интересах постоянно преобразует окружающий мир растений. На растительные сообщества сильное влияние оказывают домашние и дикие животные. Не съеденные растения остаются нетронутыми или затаптываются копытами. Бессистемная пастьба скота ведет к дегенерации пастбищ, вызывает возникновение водной и ветровой эрозии почвы. Большое влияние на рост и развитие растений оказывают промышленные выбросы. Попадая в атмосферный воздух, они в конечном итоге оседают на растения. Рост растений может замедляться в 2 раза, а иногда и больше. Некоторые промышленные выбросы обладают высокой токсичностью и вызывают засыхание растений. Установлено, что урожайность пшеницы ниже в районах нахождения цветной металлургии на 40-50%, а содержание белка в ней ниже на 25-35%. Часто наблюдаются факты уничтожения и порчи растений, которые оправдать ничем нельзя. Например, массовое загрязнение сенокосных угодий, пастбищ и других участков вывезенными промышленными отходами, всякого рода мусором. Тяжелые последствия для растений оставляют массовые сборы цветов, неорганизованные посещения и отдых на лоне природы.
Меры по охране растительностиРастительные ресурсы планеты колоссальны и могут обеспечить существование значительно большего, чем сегодня, количества людей, домашних и диких животных, если эти ресурсы использовать разумно и принимать меры к их охране и воспроизводству. Актуальность охраны растительности из-за антропогенного воздействия с каждым годом возрастает. Как уже было отмечено, многие виды растений используются в качестве пищевых, кормовых, лекарственных, витаминосных, медоносных, декоративных и являются важным резервом для народного хозяйства. Однако под воздействием деятельности человека природные растительные комплексы быстро сокращаются. Во всех случаях человек объясняет свои действия как явление совершенно неизбежное, связанное с развитием производства. Все это так, но, тем не менее, деятельность человека должна сочетаться с бережливым отношением к растительному миру. Главная задача – сохранение видового разнообразия сородичей культурных растений в качестве генофонда, позволяющего расширить и улучшить селекционные работы.
Виды растений существуют не изолированно. Они связаны множеством нитей с другими растительными, животными компонентами и абиотическими факторами природных комплексов. Поэтому охрана растительности-задача комплексная, должна проводиться через охрану всей природной среды, включая растительные сообщества, в состав которых входят данные виды растений. Охране подлежит вся флора и ее группировки – фитоценозы.
Основными задачами охраны леса являются их рациональное использование и восстановление. Все большее значение приобретают мероприятия по охране леса малолесистых районов в связи с их водоохранной, почвозащитной, санитарно-оздоровительной ролью. Особое внимание должно уделяться охране горных лесов, так как они выполняют важные водорегулирующие почвозащитные функции. При правильном ведении лесного хозяйства повторно рубки на том или ином участке должны проводиться не ранее чем через 80-100 лет, при достижении полной спелости. В 60-80-х годах XX столетия в ряде областей европейской части России к повторным рубкам возвращались значительно раньше. Это привело к потере их климатообразующего и водорегулирующего значения, возросло количество мелколиственных лесов. Важная мера по рациональному использованию лесов – это борьба с потерями древесины. Нередко при заготовке древесины происходят значительные потери. В местах рубок остаются ветви, хвоя, которые являются ценным материалом для приготовления хвойной муки – витаминного корма для скота. Отходы от рубки леса перспективны для получения эфирных масел.
Своевременное лесовозобновление – важнейшее условие для сохранения лесных ресурсов. В России естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. На 50% площади достаточно только мер содействия естественному возобновлению, а на остальной – необходимы посев и посадка деревьев. Положительно сказывается на восстановлении лесов проведение их очистки от остающихся после вырубки ветвей, коры, хвои и т. д.
В воспроизводстве лесов большую роль играют мелиоративные мероприятия: осушение переувлажненных почв, посадка улучшающих почву деревьев, кустарников и трав. Это благоприятно сказывается на росте деревьев и качестве древесины. Там, где естественного возобновления леса на вырубках не происходит, после рыхления почвы производят посев семян или саженцев, выращенных в питомниках. Таким же способом восстанавливают леса на гарях, полянах, высаживая высокопродуктивные сорта деревьев. Наряду с лесовосстановительными работами и повышением продуктивности леса, наряду с правильным подбором и широким внедрением быстрорастущих пород, разумным осушением заболоченных земель требуются своевременные меры ухода за лесом. Прореживание, прочистка, осветление, санитарная рубка, защита от пожаров, вредителей и болезней, потравы скотом и т. д. – все это улучшает состояние леса, повышает его продуктивность. Эти мероприятия при правильном их осуществлении способствуют сохранению леса как природного комплекса.
Охрана хозяйственно-ценных и редких видов растенийНа территории России встречается множество растений, обладающих разнообразными полезными свойствами. Использование их в практических целях еще далеко не полно. Достаточно отметить, что из 300 тыс. видов мировой флоры высших растений используются человеком в хозяйственной деятельности систематически только около 2500 видов, а периодически – до 20 тысяч видов. В России в хозяйственных целях находят использование около 250 видов. Многие растения обладают ценными свойствами и применяются в медицине, технике, кулинарии, цветоводстве и озеленении.
Не изучен в достаточной мере мир лекарственных растений. В настоящее время проводится его интенсивная разведка. Комплексные исследования, проводимые фармакологами, химиками, ботаниками и растениеводами, позволили выявить новые ценные в лечебном отношении растения, которые можно использовать в медицинской практике не только в форме препаратов, но и в виде индивидуальных веществ. Мало изучены и пищевые свойства растений. В конце XX столетия начались интенсивные поиски новых растений, которые могли бы дать больше белка, чем те, которые уже известны в растениеводстве. Таким примером является хлорелла, которая привлекает ученых своей наибольшей фотосинтетической способностью. Она использует в искусственных условиях до 20% солнечной энергии (цветовые растения – 2%), а ее урожайность в 25 раз выше, чем пшеницы. Изучение многих растений, исчезающих с лица Земли, помогает раскрыть новые страницы в истории, лучше познать законы становления растительного мира. До нашего времени сохранились древние формы растений, значение которых для науки трудно переоценить. В России встречаются эльдарская сосна и другие растения флоры третичного периода. Они являются редкими, а частично и вымирающими видами, подлежащими охране, например, в бассейне реки Уссури – лимонник, амурская сирень и др.
Некоторые растения становятся редкими и вымирающими вследствие их истребления. Примером этого служит женьшень, или «корень жизни», почти исчезнувший в лесах Дальнего Востока. Охрана редких растений становится важной государственной задачей. В Красную книгу Российской Федерации занесено 533 вида растений, подлежащих охране. Среди них следует назвать: женьшень, аралию материковую, лотос, водяной орех, заманиху, венерин башмачок и др.
Сохранение редких и исчезающих видов может осуществляться разными путями. Первый путь – запрещение каких-либо действий: выкашивание, обламывание, порча. Второй путь – охрана редких видов в заповедниках, национальных парках, заказниках, объявление памятниками природы. Третий путь – создание коллекционных участков и резерватов в сети ботанических садов и других научных учреждений. Перенесенные на коллекционные участки растения могут поддерживаться в культуре неопределенно длительный срок и являться необходимым резервом для разнообразных целей. Наряду с редкими и исчезающими видами растений охране подлежат и хозяйственно-ценные растения, произрастающие в природе. В этом случае главное – это рациональное их использование и борьба с браконьерскими формами неорганизованного сбора.
Невозможно представить себе окружающий мир без растений - наших верных и молчаливых зеленых друзей. И если найдется человек, утверждающий, что он может обойтись без растений, то пусть вспомнит, что каждый глоток воздуха, каждая крошка пищи подарены нам растениями. Но кроме этого они помогают нам почувствовать радость общения с природой, ее очарование и красоту. Ухаживая за безмолвными и прекрасными растениями человек сам становится чище и добрее.
Какова роль растений в природе и жизни человека?
Зеленые растения создают на Земле условия для существования всех живых организмов . Они выделяют кислород, который необходим для дыхания, служат основным источником пищи для всех животных. Даже самый кровожадный хищник зависит от растений, которыми питаются его жертвы.
Покрывая Землю зеленым ковром, растения защищают и сохраняют ее. Заросли растений создают свой климат, более мягкий и более влажный, потому что листва противостоит иссушающему действию солнечных лучей. Корни растений скрепляют и удерживают почву. Там, где сохранился лес, поверхность Земли не обезображена оврагами.
Неоценимо значение растений и для человека . Из растений получают пищу и лекарства, топливо и волокно. Они дают материал для строительства домов и производства бумаги, для изготовления мебели и музыкальных инструментов.
Значение растений в природе
Б О Т А Н И К А
ПРЕДМЕТ И РАЗДЕЛЫ БОТАНИКИ
Ботаника - это раздел биологии, занимающийся изучением растений, их формы, строения, развития, жизнедеятельности, распространения, свойств и пр.
В настоящее время ботаника представляет совокупность целого ряда взаимосвязанных разделов.
Морфология растений - изучает внешнее строение растений, исследует закономерности и обусловленность внешней формы растений.
Анатомия растений - исследует особенности закономерностей внутреннего строения растений.
Цитология растений - изучает строение клеток растений.
Гистохимия растений - с помощью микрохимических реакций выявляет и исследует вещества, находящиеся в растительной клетке.
Эмбриология растений - раздел ботаники, исследующий закономерности зарождения организма в первые этапы его развития.
Физиология растений - изучает жизнедеятельность растений: обмен веществ, рост, развитие и т.п.
Биохимия растений - исследует процессы химических превращений как химических соединений, входящих в состав самого организма, так и веществ, поступающих в него из окружающей среды.
Экология растений - изучает взаимоотношения растений и среды.
География растений - выявляет закономерности распределения растений в пространстве.
Геоботаника - изучает растительный покров Земли.
Систематика растений - занимается классификацией растений и их эволюционным развитием.
В качестве прикладных ботанических дисциплин выступают фармакогнозия, объектом исследования которой являются лекарственные растения, фитопатология, изучающая заболевания растений, агробиология, изучающая культурные растения и пр.
Растения снабжают все остальные организмы, включая человека, энергией, кислородом и многими другими жизненно необходимыми веществами.
Значение растений в жизни человека связано с областью их применения.
Пищевые растения. Особенно здесь важны хлебные злаки: пшеница, рис и др.; овощные культуры: картофель, капуста, свекла, морковь и др.
Плодовые растения. К этой группе растений относятся ягодники (смородина, крыжовник, малина и др.); плодовые деревья и кустарники (яблони, груши, сливы, вишни, виноград и др.); цитрусовые (апельсины, лимоны, мандарины). Все эти группы растений, прежде всего, являются витаминоносными растениями и содержат многие другие биологически активные вещества. Зернобобовые растения, такие как горох, фасоль, соя играют значительную роль в пищевом рационе народов мира. Довольно широко используются человеком масличные растения: подсолнечник, оливки, лен. Особое место принадлежит сахароносам: сахарному тростнику и свёкле. Из других групп растений следует назвать прядильные или волокнистые, дубильные, красильные, эфирномасличные, каучуконосные растения, растения, дающие древесину.
С самых древних времен человеком используются лекарственные растения. У разных народов в разных странах в качестве целебных используются около 20000 видов растений. Значительно меньше видов лекарственных растений являются официнальными. На территории РФ произрастает 139 видов лекарственных растений, включенных в Государственный реестр лекарственных средств и изделий медицинского назначения (1994). Фармакогностические характеристики этих видов лекарственных растений изучаются в курсе фармакогнозии.
Следует упомянуть и о декоративных растениях, многие из которых введены в культуры и украшают сады и парки. Именно эти растения определяют эстетическое восприятие мира человеком.
Роль растений в природе и жизни человека
Значение растительности в природе и жизни человека очень велико. Зелёные растения благодаря фотосинтезу и выделению обеспечивают существование жизни ни Земле. Фотосинтез - сложный биохимический процесс, в котором растения посредством зелёного пигмента хлорофилла, используя энергию солнечного света, синтезируют богатые энергией органические вещества из диоксида углерода и воды. В результате происходит преобразование солнечной энергии в энергию химических связей. Растения- продуценты органических веществ в биосфере, они служат основой трофических пирамид, обеспечивая существование других организмов.
Фотосинтез в растениях протекает на Земле повсеместно, поэтому суммарный его эффект колоссален. Ежегодно растения Земли образуют около 177 млрд. т органических веществ. Из них 122 млрд. т приходится растительность суши и 55 млрд. т - на растительность Мирового океана. Годовая химическая энергия продуктов фотосинтеза в 100 раз превышает выработку энергии всеми электростанциями мира. Диоксида углерода, содержащегося в атмосфере, хватило бы только на 300 лет, если бы он не выделялся при дыхании животных и растений.
При фотосинтезе происходит ещё один важнейший для биосферы процесс- фотолиз воды. В результате его выделяется О 2 , которым дышат все живые организмы. Весь кислород атмосферы проходит через живое вещество примерно за 2000 лет. Растения используют и разлагают всю воду нашей планеты в течение одного миллиона лет.
За миллиарды лет растения синтезировали огромное количество органических веществ, часть которых сохранилась до наших дней в виде залежей нефти, природного газа, каменного угля, горючих сланцев, торфа. Количество углерода, запасённого только в виде угля и нефти, примерно в 50 раз превышает его количество во всех живых организмах. Всё это показывает. Что фотосинтез - великий космический процесс, коренным образом преобразующий лик планеты.
В состав молекул органических веществ входят атомы азота, серы, фосфора и других элементов: магния, железа, меди, кобальта и т.д. Они извлекаются растениями из почвенных растворов и вовлекаются в круговороты важнейших химических процессов.
Минеральные соли неминуемо должны были бы вымываться из поверхностных слоёв почвы, но растения постоянно забирают из неё часть минеральных веществ, которые затем частично попадают в организмы животных. После смерти растений и животных минеральные вещества возвращаются в почву, откуда они снова потребляются растениями. Таким образом, в результате этого малого, или биологического, круговорота веществ растения постоянно поддерживают присутствие минеральных солей в почве, что очень важно для её плодородия. Это свидетельствует об огромной роли растений в круговороте веществ и потоков энергии в природе. Растительность воздействует на климат, почву, животный мир и другие компоненты биосферы, с которыми они тесно взаимосвязаны. Растения оказывают смягчающее влияние на климат, в частности, в атмосферу они поставляют более 90 % воды, испаряемой сушей.
Велико значение растительности в жизни человека. Она создаёт необходимую для жизни людей и разводимых ими животных, служит неиссякаемым источником разнообразных пищевых продуктов, технического и лекарственного сырья, строительных материалов и т.д. Многие виды человек использует в различных технологических процессах.
Отрицательная роль растительности - это появление сорняков на обрабатываемых землях и пастбищах; зарастание водоёмов, ведущее к возникновению летних заморов рыбы в озёрах; случаи вредного воздействия на человека и на народное хозяйство. Однако вредное воздействие растительности на человека несравнимо с её положительной ролью. Оно чаще всего связано с на рациональным использованием растений, незнанием закономерностей развития и взаимоотношений растительных сообществ, а также с непредсказуемостью возможных последствий вмешательства человека.
Из всех растительных ресурсов самое важное значение в жизни природы и человека имеют леса. Они больше всего пострадали от хозяйственной деятельности и раньше всего стали объектами охраны.
Лес как важнейший растительный ресурс планеты
Леса, в том числе посаженные людьми, покрывают около трети поверхности суши. Площадь их немногим более 40 млн. квадратных километров. Это широкий пояс тайги в Северном полушарии, смешанные и лиственные леса умеренного пояса, вечнозелёные субтропические и влажные тропические леса. Большая часть лесов приходится на тропики; тайга и лесотундра составляют 32 %, смешанные и лиственные леса умеренного пояса- 17 %. На планете 30 % хвойных и 70 % лиственных лесов.
Лесной покров оказывает воздействие на все компоненты биосферы, играет огромную средо образующую роль. Леса влияют на газовый баланс и состав атмосферы, водный и тепловой режим земной поверхности, подземный и поверхностный сток, формируют и сохраняют почвенный покров, регулируют численность и разнообразие животного мира. Лесной покров взаимосвязан с климатом: он уменьшает силу ветра, смягчает высокие и низкие температуры, аккумулирует влагу. Обеспечивая круговорот веществ и потоки энергии, леса стабилизируют динамическое равновесие в биосфере. Они образуют весьма продуктивные растительные формации. Доля лесов в глобальной продуктивности фотосинтеза оценивается в 70 млрд. т сухого органического вещества в год, что составляет 65 % годовой биологической продукции суши и 42 % биосферы. Лес широко используется в разных отраслях народного хозяйства. Ни одна отрасль не может развиваться без применения лесных материалов. Лес служит источником различных химических веществ, получаемых при переработке древесины, коры, хвои. Из этого универсального сырья можно изготовить свыше 15 – 20 тыс. изделий и продуктов. Почти половина всей потребляемой в мире древесины пока расходуется на топливо, а треть идёт на производство строительных материалов.
Лес поставляет техническое и лекарственное сырьё, пищевые продукты и т.д.
В последние десятилетия всё большее внимание уделяется санитарно-гигиенической, бальнеологической и рекреационной роли лесов. В некоторых регионах мира не сырьевые функции леса отодвинули на второй план значение лесных территорий как лесозаготовительной базы. В России леса тоже стали широко использоваться как не сырьевой ресурс. Это зелёные зоны городов, природные или национальные парки, курортные зоны. Общеизвестно благотворное влияние сосновых боров на больных туберкулёзом, вызываемое дезинфицирующими свойствами терпенов. Древесные насаждения в городах поглощают из воздуха избыток диоксида углерода и восстанавливают в нём необходимый для жизни кислород. Они служат хорошим фильтром - в парках количество пыли бывает в десятки раз меньше, чем на улицах города. Листья и цветы деревьев выделяют фитонциды, многие из которых обезвреживают городской воздух, убивают вредные микроорганизмы, задерживают развитие возбудителей инфекций, предупреждают распространение инфекционных заболеваний. Зелёные насаждения хорошо поглощают звуки, способствуют борьбе с шумом. Неоценимо психологическое воздействие леса на человека.
Антропогенное воздействие на лесные ресурсы планеты и его последствия
Сведение лесов началось на заре развития человечества и продолжается в настоящее время. Деревья рубят и сжигают для получения тепла, для расчистки участков под пастбища и пашни. С совершенствованием хозяйства и ремёсел лес стал использоваться не только как топливо, но и как строительный поделочный материал. По мере развития человеческого общества, когда потребность в древесине и других продуктах леса быстро возросла, усилилась и эксплуатация. Особой силы она достигла в эпоху капитализма с его высокоразвитой техникой и частной собственностью на земле. Наиболее сильно пострадали мировые лесные ресурсы с наступлением промышленно-технической революции. За последние 10 тыс. лет на земном шаре сведено 2\3 всех лесов, причем наиболее населённых регионах. За историческое время колоссальная площадь в 500 млн. га превратилась из лесов в бесплодные пустыни. Степень сокращения лесистости можно видеть на примере бассейна р. Оскол.
Человек потребляет в год не более 1 % биологической продукции биосферы. Однако объемы заготовок древесины местами доведены до предельных возможностей лесопользования. Леса уничтожают так быстро, что площади вырубок значительно превышают территории посадок. К настоящему времени в зоне смешанных и широколиственных лесов сведено до 55 % их первоначальной площади, в зоне средиземноморских субтропиков-80, муссонных лесов-90, а на Великой Китайской и Индо-Гангской равнинах осталось менее 5 % лесов. Быстро сокращаются площади первичных лесов в Западной Африке, Юго-Восточной Азии, Центральной Америке; несколько меньшими темпами – в Центральной Африке и бассейне Амазонки. В зарубежной Азии ежегодно вырубается 15 млн. га, в Южной Америке 10 млн. га. Деградируют влажные тропические и муссонные леса, сокращается их площадь. Если в Таиланде в 1960-е годы они занимали половину всей площади лесов, то сейчас - меньше четверти. Высказываются опасения, что при таких темпах они полностью исчезнут в следующем столетии. Вырубленные участки сельвы не восстанавливаются, на их месте развиваются малопродуктивные кустарниковые формации, а при сильной эрозии происходит опустынивание.
Говоря о судьбе тропических лесов, нужно отметить, что, по мере экспертов, в районах с быстрыми темпами вырубки практически все первичные леса будут неузнаваемо изменены в ближайшие десятилетия. Преобразование же всех лесов тропиков при современном их использовании завершится в начале XXI века. По предварительным расчетам, в первые десятилетия XXI века общая площадь лесов сократится на 50% их нынешнего состояния. Резкое сокращение на планете вызвало тяжёлые последствия: обмеление рек и озёр, разрушительные наводнения, эрозию почв, селевые потоки, изменение климата.
Сокращение водоносности рек и высыхание озёр под влиянием рубки лесов известно с давних пор. Известно, что обезлесение Силиции и других средиземноморских стран резко сократил в целях правильного ведения лесного хозяйства леса государственного значения разделяют на три группы. К первой группе отнесены зелёные зоны вокруг городов и промышленных центров, охраняемые полосы вдоль рек и вокруг водоёмов, защитные насаждения вдоль железных и шоссейных дорог, курортные, полезащитные, мемориальные, леса заповедников и заказников. Они составляют 115,9 млн. га, или 15 % лесной площади страны. Здесь строго регулируется рубка. Леса второй группы расположены главным образом в промышленных и густонаселённых районах. Их площадь 63,6 млн. га, или около 8 % . Леса третьей группы занимают 612,1 млн. га. имеют эксплуатационное значение. Их ресурсы используют только на 46 % площади.
Рекреационное значение лесов
Лес всегда привлекал к себе охотников, грибников, сборщиков ягод. С развитием массового туризма число посетителей леса выросло во много раз, вред, который человек наносит лесам, стал ещё более ощутимым. Ежегодно для отдыха миллионы людей устремляются в пригородные леса. Туристы проходят по одним и тем же маршрутам, превращая прежде не затронутые места в хорошо выраженные тропы. Рекреационные леса прорезаны сетью дорог, тропок. Нерадивые туристы рубят молодые деревья, повреждают старые, вытаптывают подрост, уничтожают подлесок и уплотняют почву, что нарушает её структуру, снижает пористость, ухудшает условия жизни микроорганизмов и почвенной фауны, задерживает рост и развитие деревьев. Леса засоряют разнообразными отбросами, консервными банками, бутылками, тряпками, бумагой. Лесная растительность плохо возобновляется на местах кострищ и на уплотнённых участках почвы.
О вреде, наносимом лесам туризмом, можно судить по таким показателям. Подмосковные леса в выходной солнечный день посещают до 4 млн. отдыхающих. За летний сезон они вырубают лес, по площади равный четверти древостоя Центрального порка им. Горького в Москве. По свидетельству молдавских специалистов, общий ущерб от рубок леса туристами и отдыхающими, потрав посевов и сенокосов по этой республике составляет примерно 1,5 млн. рублей.
Для упорядочения использования рекреационных лесов разработаны предельно допустимые нормы рекреационной нагрузки для различных природных комплексов. Это предотвращает чрезмерную концентрацию отдыхающих в лесных угодьях. Установлены правила поведения людей в лесу, определены размеры штрафов, взимаемых за порчу природных объектов.
Одной из важных форм борьбы за охрану рекреационных лесов служит широкая природоохранная пропаганда. В ней принимают участие туристические, профсоюзные и другие общественные организации. Большая роль в организации и координации этой работы принадлежит сельской, районной и городской администрации. Особое санитарно-гигиеническое и эстетическое значение имеют городские зелёные насаждения. Большую работу по озеленению городов проводят специалисты коммунального хозяйства и трестов озеленения. В этой работе принимают участие общественные организации, школы, профессиональные средние учебные заведения, внешкольные детские учреждения. Они сажают деревья, кустарники, цветы, охраняют их от повреждения и вытаптывания. В последние 50 лет в городах и посёлках страны высажены декоративные деревья и кустарники, созданы аллеи, озеленены бульвары, дворы, разбиты парки, организованы зелёные зоны вокруг городов и т.д. Необходима целенаправленная дальнейшая по озеленению.
Рациональное использование, воспроизводство и охрана лесов в России
Основная задача охраны лесов - это рациональное их использование и воспроизводство. К первоочередным мерам по выполнению этой задачи относятся: научно обоснованный расчёт и распределение лесосечного фонда, экономное расходование древесины, воспроизводство и повышение продуктивности лесов, защита от пожаров, вредителей и других неблагоприятных факторов.
Распределение лесосечного фонда и нормирование рубок. При правильном ведении лесного хозяйства рубки на отдельных участках должны повторно проводиться через 80-100 лет, когда лес достигнет полной спелости. Заготавливается менее 1/4 расчётной лесосеки. Благополучно обстоит дело только в лесах третьей группы. Что касается лесов центральных, южных и западных районов России, то они сильно оскудели в результате избыточной рубки. Рубка лесов, превышающая расчётную лесосеку, к сожалению, продолжается в густонаселённых центральных, западных и южных областях европейской части России. Значительное превышение вырубок над приростом привело к тому, что леса на больших площадях потеряли своё климато- и водорегулирующее значение.
Всё сказанное позволяет заключить, что для охраны лесов важно строгое научное нормирование.
Была проведена большая работа по перебазированию лесозаготовок в восточные, богатые лесом районы нашей страны, однако фабрик и заводов по переработке древесины больше европейской части России. Возникают трудности по транспортировке и переработке древесины к местам переработки. Лесоперерабатывающая промышленность не поспевает за ростом лесозаготовок, и это создаёт разрыв между объёмом заготовленной древесины и её использованием внутри лесного района.
Неправильная эксплуатация лесов на протяжении длительного времени привела к тому, что в европейской части России возросла доля мелколиственных насаждений за счёт снижения доли хвойных, а вторичные леса составляют около 40 млн. га. Перерубки приводят к существенному уменьшению запасов спелых насаждений, поэтому в целях правильного распределения лесосечного фонда для каждого района устанавливаются научно обоснованные нормы вырубки. Они учитывают разнообразное значение лесов и фактическую возможность их освоения. Недопустимы рубки неспелого леса, уменьшающие выход древесины, и перестой лесов. Перестойные леса - источник распространения вредителей и болезней, снижающих качество древесины.
Борьба с потерями древесины. Немаловажное значение в сохранении лесов имеет их бережное использование . К сожалению, потери древесины при заготовке, транспортировке и использовании достигают таких размеров, каких не допускает в отношении своего сырья ни одна отрасль промышленности. Наибольшие потери происходят при заготовке древесины. На местах рубок остаётся много ветвей и хвои, которые могут использоваться для приготовления хвойной муки – основы витаминных и протеиновых концентратов для с/х животных. Кроме хвойной муки из отходов получают эфирные масла.
Немало древесины теряется в результате недорубов при условно – сплошных рубках. При этом лесосечный фонд используется не полностью: на лесосеках сохраняются больные деревья и малоценные лиственные породы, захламляющие лес, способствующие смене растительности и размножению вредителей.
Ежегодно теряется несколько миллионов кубометров древесины на лесосплаве. Затонувшие брёвна накапливаются в руслах рек, мешают судоходству и наносят ущерб рыбному хозяйству. Нерациональный молевый сплав (без объединения в плоты) запрещён.
Борьба с лесными пожарами. Лесные пожары наносят огромный ущерб лесным ресурсам, полностью или частично уничтожая лесной биоценоз. Повреждённый пожаром лес теряет свои охранные, защитные и другие полезные свойства. В результате происходит массовое размножение вредных насекомых, лес поражается грибковыми заболеваниями. На лесных гарях, как и после рубки, развивается иной тип растительности, что приводит к смене фауны. В повреждённом лесу угнетается охотничье – промысловая фауна и побочная продукция леса.
Главная причина лесных пожаров – небрежное обращение человека с огнём. Вызывают пожары с/х палы, пламя из выхлопных труб тракторов и автомашин и огневая очистка лесосек. По данным мировой статистики, 97 % лесных пожаров происходит по вине людей.
Борьбе с пожарами в России придаётся важное государственное значение. Разработана система мер, которая подразделяется на три группы: предупредительную, дозорно-сторожевую службу и борьбу с огнём. К предупредительным мерам относятся противопожарная техническая пропаганда среди населения, чистка лесосек, предупреждение и ликвидация захламленности леса, противопожарное устройство лесов. Создаются противопожарные просеки и дороги пожарного значения, пропахиваются полосы и рвы.
Дозорно-сторожевая служба необходима для своевременного обнаружения очагов пожара. Она занимается рагулярными обходами леса, наблюдениями с противопожарных вышек, самолётов и вертолётов, что особенно важно в слабозаселенных районах.
Непосредственная борьба с огнём проводится различными методами. Применение современной техники значительно повысила её эффективность. Для ликвидации пожаров используют пожарные самолёты, парашютистов-пожарных, и бригады, организованные из местного населения. В ряде лесных районов созданы пожарные станции со специальными машинами и техническим оснащением.
Охрана растительных лугов и пастбищ
Луга и пастбища имеют большое значение в обеспечении кормами сельскохозяйственных животных. Травы естественных лугов – наиболее полноценный корм, богатый витаминами, микроэлементами и минеральными солями. Площадь лугов и пастбищ в СССР составляла 74,6 млн. га. Особенно велики площади лугов в лесной зоне на местах вырубок, гарей, бывших пахотных земель и в поймах рек.
На лугах и пастбищах произрастает около 60 % видов растений. Ведущее место занимают злаковые и сложноцветные (до 35 % всей растительной массы).
По данным Ботанического института СССР, урожайность сенокосов (без тундры и лесотундры) составляет 12,4 ц/га, пастбищ- 4,2 ц/га в пересчёте на воздушно-сухую массу. На сенокосах накашивается 614 млн. ц, на пастбищах-1360, а всего-1974 млн. ц сухой поедаемой домашними животными массы. Этого недостаточно, и необходимы дальнейшие меры по улучшению сенокосов и пастбищ, их рациональному использованию.
В качестве мер по улучшению лугов и пастбищ рекомендуется: 1)расчистка и выравнивание поверхности (очистка от кустарников, камней, мусора, валежника, уничтожение кочек); 2)улучшение регулирование водного режима почв; 3)сохранение(при необходимости и создания) прибрежных полос кустарниках в поймах крупных рек; 4)борьба с ядовитыми растениями; 5)внесение органических и минеральных удобрений; 6)иногда посев трав.
В повышении урожайности лугов наилучшие результаты даёт попеременное сенокосно-пастбищное использование. Однако ранний весенний выпас скота с последующим сенокошением вдвое снимает урожай лугов.
Важное значение для оленеводства имеют лишайниковые пастбища (ягельники). Лишайники - необходимый растительный компонент для поддержания естественных биоценозов тундры. Обеднение тундры в результате перевыпаса животных изменяет характер растительности, ухудшает качество пастбищ. Вред травостою тундр наносят грызуны в год массового размножения.
В целях поддержания и увеличения продуктивности естественной растительности должен регулироваться выпас скота с учётом сроков развития травостоя и состояния пастбищ. Таким образом, охрана пастбищ – это устранение перевыпаса животных и проведения агрокультурных мероприятий по улучшению травостоя и увеличению урожайности растений.
Охрана хозяйственно ценных и редких видов растений
Из 5000 тыс. видов высших растений человек использует незначительную часть – только 2500 видов. Из примерно 17,5 тыс. видов дикорастущих высших растений в хозяйственных целях употребляют только 250. Из мирового фонда высших растений в лекарственных целях применяют около 1500 тыс. видов. Их заготовка ежегодно составляет около 20 000 тонн. Большое значение для промышленности имеют дикорастущие дубильные, эфиромасличные, красильные и другие полезные растения. Многие виды используют в качестве декоративных растений, медоносов. В результате интенсивного сбора запасы некоторых хозяйственно ценных видов растений истощаются.
Охран и рациональное использование хозяйственно ценных видов состоит в правильном, нормированном сборе, устраняющем возможность истощения. В настоящее время заготовку сырья проводят многие организации, что требует установления контроля за количеством собираемых растений.
Под прямым или косвенным воздействием человека многие виды растений стали редкими или исчезающими. Такие виды заносятся в красные книги. Включение в эти книги того или иного вида служит сигналом, что он находится в опасности и необходимы специальные меры его защиты. Среди видов, занесённых в Красную книгу России, можно назвать водяной орех, лотос, альдрованду, железное дерево, дуб каштанолистный, самшит колхидский, сосну пицундскую, ягодный падуб и др.
Охрана редких и исчезающих видов осуществляется несколькими путями. Первый путь – полный запрет на сор этих видов; второй - охрана редких видов в заповедниках и заказниках; третий – создание коллекционных участков и резерватов в ботанических садах и других научных учреждениях. На коллекционных участках растения сохраняются длительный срок и служат резервом для их восстановления в природе.
Успех охраны растительности во многом зависит от участия в этом деле широких кругов населения. Важное значение приобретает природоохранительное просвещение, в частности пропаганда научных знаний о флоре и её значении для человека. Велика роль природоохранительного образования и воспитания молодёжи.
Правовая охрана растительности
Охрану, контроль, регулирование использования объектов растительного мира в Российской Федерации осуществляют федеральные органы исполнительной власти – Государственный комитет РФ по охране окружающей среды и природных ресурсов (до мая 2000 г.), Министерство природных ресурсов, Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ, Федеральная служба лесного хозяйства России и органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации.
Несмотря на то, что растительный мир оказывает доминирующее влияние на формирование биогеоценозов, до настоящего времени не организованы полномасштабный учёт, охрана и регулирование использования растительных ресурсов. Поскольку работы по учёту и охране растительного мира курируют различные отраслевые министерства и ведомства, сведения о его реальном состоянии фрагментарны и неполны, и проблема сохранения природной растительности остаётся весьма актуальной.
В особой заботе нуждаются леса. В соответствии с Лесным кодексом(1997) устанавливаются правовые основы рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, повышение их ресурсного и экологического потенциала.
Основополагающее значение для охраны лесов имеет подразделение их на категории и группы по степени защищённости.
Запретные полосы по берегам рек, озёр, водохранилищ и других водных объектов;
Запретные полосы лесов, защищающих нерестилища ценных промысловых рыб;
Противоэрозионные леса;
Защитные лесополосы вдоль железных и автомобильных дорог;
Леса зелёных зон городов, других населённых пунктов и хозяйственных объектов;
Леса первого и второго поясов зон санитарной охраны источников водоснабжения;
Леса первой, второй и третьей зон округов санитарной охраны курортов
Особо ценные лесные массивы;
Леса, имеющие научное или историческое значение;
Орехово-промысловые зоны, лесоплодовые насаждения и др.;
Леса заповедников, национальных и природных парков, заповедные и лесные участки и др.
Кроме того, в лесах всех групп могут быть выделены особые защитные участки с ограниченным режимом лесоиспользования, включая берего- и почвозащитные участки леса вдоль берегов водных объектов, склонов оврагов и балок, места обитания редких и находящихся под угрозой исчезновения диких животных и растений и др.
В связи с расширением и углублением антропогенной трансформации естественных природных ландшафтов увеличивается число редких и исчезающих видов растений. По состоянию на 1 ноября1997 г. в Красную книгу Российской Федерации включено 553 вида растений: 440 видов цветковых, 11 – голосеменных, 11 – папоротниковидных, 22 – мохообразных, 4 – плауновидных, 29 – лишайников, 17 видов грибов.
Необходимо рационально использовать не древесные ресурсы растительного мира на территории лесного фонда. Хотя отдельные объекты имеют особую ценность и активно эксплуатируются, основной потенциал не древесных растительных ресурсов в лесах России не вовлечён в хозяйственное использование и объём заготовок не древесной растительности составляет менее 1 % имеющихся запасов.
