Путеводитель по экспозициям открытого грунта Ботанического сада ПГНИУ

Экспозиционный комплекс «Экологическая тропа с фрагментами модельных фитоценозов» в Ботаническом саду Пермского университета включает ряд тематических экспозиций, выстроенных в ландшафтном стиле по эколого-географическому и ресурсоведческому принципам. Основное требование, использованное при подборе растений – типичность для того или иного фитоценоза или природной зоны, а также возможность демонст-рирования адаптаций к определенному набору экологических факторов и межвидовых взаимоотношений. Кроме того, одним из приоритетных направлений при комплектации экспозиций является возможность использования растений в различных сферах хозяйственной деятельности.
 

Экспозиция открытого грунта
 

Экскурсионный маршрут «Экологическая тропа с фрагментами модельных фитоценозов умеренной климатической зоны» протяженностью 300 м начинается в юго-западной части экспозиционной зоны Ботанического сада с демонстрации приспособительных способностей различных групп растений к лимитирующим экологическим факторам. «Экологическая тропа» в Ботаническом саду представляет собой следующую структуру: 
 

По отношению к важнейшему экологическому фактору – свету – выделяют три экологические группы растений: световые виды /гелиофилы/, теневыносливые виды и теневые /сциофиты/. Соответственно местообитаниям у растений выработались приспособления к тем или иным условиям светового режима. У светолюбивых растений листья обычно более мелкие, чем у теневых и теневыносливых видов. Кроме того, хорошим примером адаптации к световому режиму служит сезонный диморфизм листьев у одной и той же особи, например, у медуницы неясной, развивающейся в еще необлиственном лесу при сильном освещении и в тени при полном развертывании листьев у древесных пород. Весенние листья у нее мелкие, сидячие, их можно охарактеризовать как световые, а летние с более широкой пластинкой - как теневые. 

 

Светолюбивые растения встречаются на открытых местообитаниях или хорошо освещаемых местах. Это растения пустынь, тундр, высокогорий, степные и луговые травы, прибрежные и водные растения с плавающими листьями, большинство культурных растений открытого грунта и сорняков и т.д. В лесной зоне деревьями-гелиофилами являются, прежде всего, растения первого яруса. Удачным примером светолюбивых растений являются так называемые эфемероиды - раннецветущие многолетники степей и пустынь, оканчивающие вегетацию до наступления высоких летних температур, а также ранневесенние растения листопадных лесов, заканчивающие цветение и вегетацию до развертывания листвы на деревьях. Знакомство с экологической тропой начинается с демонстрации именно этой группы растений. 
 

Теневыносливые растения имеют довольно широкую экологическую амплитуду по отношению к свету. Они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. Это распространенная и очень пластичная экологическая группа. Классическим примером формирования адаптаций к недостатку света являются лианы – растения, компенсировавшие свою неустойчивость в вертикальном направлении формированием различных приспособлений для закрепления на опоре: круговое вращение стебля, корнелазание и листолазание, а также развитие усиков листового и стеблевого происхождения. Участок лиан – следующий элемент экологической тропы.
 

Тенелюбивые виды лучше фотосинтезируют при слабой освещенности и не выносят яркого света. Более того, некоторые из них, например, заячья кислица способны к защитным движениям: изменению положения листовых пластинок при попадании на них сильного света. К группе сциофитов принадлежат виды сильно затененных местообитаний, таких как: нижние затененные ярусы сложных растительных сообществ, например, таежных ельников, лесостепных дубрав, тропических лесов, сине-зеленые водоросли, живущие в почве и др. В ботаническом саду сциофиты представлены в виде фрагмента модельного фитоценоза темно-хвойного леса и в экспозиции под названием «Теневой сад». 

Другим важнейшим экологическим фактором в жизни растений является вода. 
 

По приуроченности к местообитаниям с разными условиями увлажнения и выработке соответствующих приспособлений среди наземных растений различают три основных экологических типа: ксерофиты гигрофиты и мезофиты. В соответствии с этим в экологическую тропу включены экспозиции альпинария, водоема и торфяного болотца. 
 

Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить значительный недостаток влаги – почвенную и атмосферную засуху. Они распространены, обильны и разнообразны в областях с жарким и сухим климатом – в сухих степях, пустынях, высокогорьях и др. Типичными представителями экологической группы ксерофитов являются растения высокогорий и пустынь, представленные экспозицией альпинария. Растения-альпийцы – гелиофилы, поскольку они требовательны к свету. По отношению к фактору влаги большинство из них являются ксерофитами. Об этом свидетельствует обильное опушение на вегетативных органах, подушечная форма роста, мелкие, узкие, сильно редуцированные с мощными покровными тканями листовые пластинки, препятствующие повышенному испарению. Обычно у них сильно развита корневая система, что помогает растениям увеличивать поглощение почвенной влаги. Выживанию ксерофитов в районах с малым количеством выпадающих осадков способствует также выработка сезонных ритмов, дающих возможность растениям использовать для вегетации наиболее благоприятные периоды года и резко сокращать жизнедеятельность во время засухи. Экспозиция альпинария в ботаническом саду представлена плоским рокарием, выполненным в виде каменистой стенки-клумбы для демонстрации особенностей почвопокровных и подушковидных растений высокогорий, а также в виде фрагмента модельного фитоценоза «Рокарий  с элементами предгорий», который наилучшим образом показывает структуру горных сообществ, зональность и ярусность расположения растительности, морфологические особенности отдельных групп растений.
 

Гигрофиты - растения избыточно увлажненных местообитаний с высокой влажностью воздуха и почвы. При большом разнообразии местообитаний, особенностей водного режима и анатомоморфологических черт всех гигрофитов объединяет отсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды, и неспособность выносить даже незначительную ее потерю. Гигрофитам свойственны тонкие нежные листовые пластинки с небольшим числом почти всегда широко открытых устьиц, обильная транспирация при слабо развитой водопроводящей системе, тонкие слаборазветвленные корни. Черты гигрофитов имеют травянистые растения темнохвойных лесов, такие как заячья кислица, майник двулистный, цирцея альпийская и др. К гигрофитам можно отнести и виды, растущие на открытых и хорошо освещенных местообитаниях, но в условиях избытка почвенной влаги – близ водоемов, в долинах рек, в местах выхода грунтовых вод и т.д. В отличие от лесных теневых гигрофитов их называют световыми гигрофитами. Это калужница болотная, плакун-трава и др.
 

Болотце
 

Экологическая группа гигрофитов представлена в фрагментах модельных фитоценозов водоема и торфяного болотца. Для растений, обитающих в водоемах, вода не только необходимый экологический фактор, но и непосредственная среда обитания. Поэтому водные растения выделяют в группу гидрофитов. По образу жизни и строению среди них можно выделить погруженные растения и растения с плавающими листьями. Погруженные растения подразделяются на укореняющиеся в донном грунте и взвешенные в толще воды. Растения с плавающими листьями используют частично водную, частично воздушную среду.
 

К настоящим водным растениям очень близко примыкает группа гелофилов или амфибий – «земноводных» растений. Это виды береговых и прибрежных местообитаний с избыточным увлажнением, например, стрелолист, частуха и др. Они могут расти как в воздушной среде, так и частично погруженными в воду; могут выносить и полное временное заливание водой. У растений, лишь частично погруженных в воду, хорошо выражена гетерофилия – различие строения надводных и подводных листьев на одной и той же особи. Первые имеют черты, обычные для листьев наземных растений, вторые – рассеченные или очень тонкие листовые пластинки. Гетерофилия отмечается у кувшинок, кубышек, стрелолиста и других видов.
 

По отношению к экологическому фактору воде растения сфагновых болот относятся к психрофитам - растениям влажных и холодных почв. Водный режим растений сфагновых болот крайне своеобразен и резко отличается от особенностей ранее рассмотренных групп. Сфагновые болота представляют такие местообитания, где большей частью влаги много, но она не вполне доступна растениям. Трудности в водоснабжении растений сфагновых болот при обилии влаги приводят к появлению у них ярко выраженных ксерофильных черт. Особенно они заметны у болотных кустарничков: опушение у багульника, восковой налет у голубики, подбела, утолщение эпидермиса у брусники и клюквы, узкие листовые пластинки у вереска, водяники  и многолетних трав – у пушиц, осок. Подобные черты объясняются физиологической сухостью торфяников. При физическом обилии влаги такие особенности почвенной среды, как низкая температура, недостаток кислорода в ней, обилие токсических веществ приводят к тому, что практически влага недоступна для растений.
 

Флора болот небогата и весьма постоянна в разных географических областях. Наиболее часто встречающиеся на сфагновых торфяниках растения – это сфагновые мхи, вечнозеленые кустарнички, такие как багульник болотный, вереск обыкновенный, брусника, подбел и др., а также ксерофильные травы, главным образом осоковые.
 

В связи с избытком увлажнения и кислородным голоданием в толще торфа корневые системы болотных растений распространены лишь в самых поверхностных горизонтах, иногда в живом сфагновом ковре. Бедность минерального питания на сфагновых болотах связана с появлением именно в этих условиях насекомоядных растений, таких как росянки, которые с помощью ловчих аппаратов обеспечивают себе внепочвенный источник азота и других элементов.
 

Многие болотные кустарнички, такие как карликовая береза, голубика, клюква, багульник и др. микотрофны, то есть благодаря сожительству  с почвенными грибами микоризообразователями имеют дополнительный источник минеральных веществ.
 

Экспозиция «Биологические часы» призвана демонстрировать суточную ритмику цветения различных видов травянистых растений – важного приспособления в экологии опыления и биологической изоляции как фактора видообразования. Движения цветков, их открывание и закрывание под влиянием смены дня и ночи обуславливается главным образом изменениями освещения и температуры во времени и являются частным случаем движения у растений. Суточная ритмика цветения растений тесно связана с процессом опыления у них. Благодаря этому явлению цветки бывают открыты или распускаются в то время суток, когда имеются и те насекомые, которые производят их опыление. Принято выделять 4 типа суточной ритмики цветения: утренний, дневной, вечерний и ночной. Наиболее многочисленны растения с утренним и дневным типами распускания цветков. Это связано с тем, что у большинства насекомоопыляемых растений опыление происходит в утренние и дневные часы. Цветки с вечерней и ночной ритмикой цветения обычно опыляются ночными бабочками, чаще всего бражниками.
 

Для некоторых семейств цветковых растений может быть характерен определенный тип распускания цветков. Таковы, например, бобовые и колокольчиковые, которые имеют дневной тип распускания цветков, маковые и крестоцветные с утренним типом распускания цветков. Большинство белоцветковых видов рода Гвоздика обладает ночным типом распускания цветков и опыляются ночными бабочками. Напротив, розовоцветковые виды этого рода характеризуются позднеутренним типом распускания цветков и опыляются дневными бабочками.
 

По мнению исследователей суточной ритмики цветения, для растений с утренним типом распускания цветков ведущим фактором, наряду с температурой, является солнечное освещение. Цветки с дневным ходом распускания считаются термонастичными. Их движения в первую очередь обусловлены изменением температуры окружающей среды.
 

Продолжением экскурсионного маршрута является экспозиция флоры Дальнего Востока, Китая и Японии, которая в виду уникальности и огромного разнообразия, встречающихся здесь жизненных форм растений традиционно используется для демонстрации элементов аутэкологии, а также сложных внутри- и межвидовых взаимоотношений. Своеобразие и уникальность дальневосточной флоры заключается в поразительном смешении северных и южных видов растений. Северные (бореальные) виды растений проникли сюда в эпоху оледенений. Южные, более древние, сохранились в достаточной численности еще со времен доледниковой третичной теплолюбивой флоры. Для стилизации и усиления декоративного эффекта в экспозицию включен фрагмент японского сада камней – как плоский вариант рокария, с размещенными в нем на летнее время контейнерными растениями муссонного климата.
 

Японский садик
 

Следующим объектом экологической тропы является экспозиция редких и исчезающих видов растений, включенных в Красную книгу Пермской области, которая предназначена для пропаганды природоохранных взглядов как одного из важнейших аспектов экологического образования и воспитания. Здесь размещено более 100 видов охраняемых растений, объединенных в экологические группы. 
 

Завершает экскурсионный маршрут миксбордер непрерывного цветения, составленный из многолетних мезофитных травянистых цветочно-декоративных растений, подобранных по расцветке, срокам цветения и экологическим требованиям. Основные морфолого-анатомические и физиологические черты мезофитов – средние между чертами гигрофитов и ксерофитов, так называемые мезофильные. По отношению к свету мезофиты открытых, освещенных местообитаний обладают чертами светолюбивых растений, а мезофиты теневых мест – чертами теневыносливых растений.
 

Для декоративного оформления экспозиционного комплекса в разных его участках размещены структурные посадки в виде живых изгородей из барбариса, казацкого можжевельника, а также группы из формовых туй и других декоративных древесных и кустарниковых растений. На свободном пространстве высеян газон.