Все, что окружает растение, прямо или косвенно влияя на ее жизнедеятельность, создает ее среду обитания. Оно образовано совокупностью экологических факторов, которые представляют собой компоненты внешней среды, от которых зависит жизнедеятельность и существования живых организмов, включая растений. По своей природе экологические факторы делятся на абиотические, биотические и антропичного.
Среди абиотических факторов значения одних из них является определяющим и жизненно, тогда как влияние других является незначительным. Среди абиотических факторов основными являются климатические - свет, тепло, влага, воздух, едафични или грунтовые (прежде всего, химический состав и значение рН), орографические (особенности рельефа местообитаний).
Свет среди многих климатических факторов играет чрезвычайно важную роль в жизни растений, поскольку без него невозможно протекание процесса фотосинтеза. В спектральной структуре света для растений наиболее важны оранжево-красные (с длиной волны 650-680 нм) и сине-фиолетовые (с длиной волны 400-500 нм) лучи, другие лучи играют значительно меньшую роль. Кроме того, имеет значение и интенсивность освещения, зависит от месяца года и широты местности. Солнечная энергия, зеленые растения способны поглощать и использовать на процесс фотосинтеза, называется физиологически активной радиацией. Роль света не ограничивается его участием в процессе фотосинтеза. Свет осуществляет формирующую действие на растения, влияет на цветение и плодоношение, а также на прорастание семян. Для жизнедеятельности и воспроизводства растений имеет значение также соотношение световой и темной частей суток, реакция растений на которое называется фотопериодизмом. Особенно важную роль играет фотопериодизм в географическом распространении растений и регуляции их сезонного ритма. Существует четкая связь между географическим распространением видов растений и типу их фотопериодической реакции. Виды, сорта и формы растений, которые распространены в высоких широтах, а также в высокогорьях, в основном принадлежат к растениям длинного дня.
Такие растения растут в условиях длительного ежесуточного освещения. Растения тропиков и субтропиков является преимущественно растениями короткого дня или нейтральными. К таким растениям также относятся ранневесенние и позднеосенние виды умеренных широт. В умеренных широтах растут индифферентны к продолжительности светового периода растения.
Растения на нашей планете адаптировались к существованию в различных световых условиях: от чрезмерно освещенных местообитаний в горах, пустынях, степях к мкм пещер, морских глубин и травяного покрова густых лесов. Своеобразные условия освещения состоят в лесу, в частности разное затенения, создаваемого кронами деревьев или густым высоким травостоем. Под покровом высоких растений свет не только ослабевает, но и изменяет свой спектр (в лесу преобладают красные и зеленые лучи). В воде затенения имеет зелено-синий характер и водные растения также являются теневыми. Крайне низкая освещенность наблюдается в пещерах, в глубоких расщелинах, куда не проникают прямые солнечные лучи. Однако, здесь также можно встретить растения. Свет малой интенсивности попадает также в почву, благодаря чему здесь также возможна жизнь зеленых растений. Отношение растений к свету можно характеризовать таким показателем, как коэффициент светового удовольствие, равный отношению освещенности в мисцезростання растения к освещенности на открытом месте. Исходя из этого показателя, можно определить для каждого вида его световую амплитуду.
В тинелюбивих или теневыносливые растений фотосинтез быстрее достигает максимума и дальнейшее повышение освещенности не отражается на его скорости. Светолюбивые растения с повышением освещенности продолжают, хотя и медленно, увеличивать интенсивность фотосинтеза. Во многих из них фиксация СО2 идет путем С-4-дикарбоновых кислот. Они побеги с укороченными междоузлие, часто представлены розеточными формами. При недостатке света эти растения развивают слабую механическую ткань, поэтому у них появляются мелкие листья и состоящие стебля. Растения вытягиваются за счет изменения длины междоузлие.
В тинелюбивих растений наблюдается горизонтальное размещение листков с часто выраженной листовой мозаикой. Весьма показательным является пориняння строения листьев световых и теневых растений. Световые листья толще и толще теневых. Такие листья преимущественно мелкие или с рассеченной листовой пластинкой. Они имеют более мощную кутикулу, более толстостенную кожуру, хорошо развитые механические и проводящие ткани, водозапасаючу паренхиму. Такие листья являются блестящими, чтобы отражать свет, с восковым налетом или густо опушенные. В них также больше устьиц на единицу площади поверхности, хорошо развит оптический аппарат. Листья теневых растений тонкие, без кутикулы, пошатнувшиеся, без выраженного опушения, они имеют темно-зеленый цвет. Хлоропластов в клетках таких листьев меньше, однако они больше, хлорофилла больше, зеленую окраску темнее. Устьиц у них меньше, сетка жилок сравнительно негустая. Интенсивность дыхания выше в световых растений и значительно ниже в теневыносливые.
Отношение растений к освещению меняется с возрастом и потребность в свете изменяется в течение жизни растения. Молодые растения переносят сильнее затенения, чем взрослые. Для цветения необходимо более интенсивное освещение, чем для вегетативного роста. Для прорастания, наоборот, большинству видам свет не нужен, а отдельные виды вообще прорастают только в темноте.
Тепло является одним из основных факторов, который определяет распределение растений на земной поверхности, поэтому границы географического распространения отдельных видов совпадают с изотермами. Выделение растительных зон значительной мере определяется именно теплом. Источником энергии для растений является энергия солнечного излучения, поглощаясь надземными частями растений, превращается в тепло. Часть этого тепла используется на процессы транспирации. Тепло поглощается также почвой и передается нижним грунтовым горизонтам, используется на прогрев приземных слоев воздуха и на испарение воды с поверхности почвы.
Тепловая обстановка на суше определяется географическим положением, рельефом, сезоном, часами суток. Немаловажным элементом тепловых условий являются суточные и сезонные колебания температур. С изменением температурного режима в течение года связаны сезонные явления в жизни растений умеренных и высоких широт. Достаточно разнообразны, однако значительно мягче тепловые условия складываются в водоемах, особенно в морях и океанах. Тепло влияет на прохождение растениями фенологических фаз (например, у растений, которые растут в более северных районах, фазы цветения и плодоношения наступают позже, поскольку вегетационный период здесь укорачивается, растения не успевают сформировать плодов и семян что и является препятствием для их продвижения в северном направлении ). Тепло влияет и на топографическую приуроченность растений. Тепловые условия водоразделов, склонов разной экспозиции и крутизны будут отличаться. Так, например, в северных районах на склонах южной экспозиции могут расти виды, характерные для плакорных условиях более северных районов, и может быть причиной развития интразональные растительности.
Для оценки количества тепла, которое растение получает за период вегетации, используют такой показатель, как сумма эффективных температур за определенный промежуток времени. Для его подсчета определяется сумма ежедневных превышений среднесуточных температур воздуха над определенной условной величиной. Общая сумма температур, которая необходима растению за весь период вегетации, может быть весьма значительной, особенно для более-менее теплолюбивых растений (например, для риса она составляет 35000 С).
Для подавляющего большинства растений при температуре выше +400 С наблюдаются признаки подавленности. В клетках начинают распадаться белки и аминокислоты, возникают другие негативные явления. В процессе эволюции виды, постоянно растут в условиях высоких температур, получили определенных приспособлений. У них наблюдается уменьшение площади поверхности листьев, развитие волосков и эфирных желез. У некоторых видов происходит так называемое "тепловое закалки", что повышает термостойкость растений. В экстремальных условиях растения или их генеративные органы переходят в состояние криптобиозу (например, семена могут переносить нагревание до +1200 С). Растения способны выдерживать и предельно низкие температуры - до -800 С. Высшие растения выдерживают температуру до -680 С (например, в Якутии, где распространении лиственничные леса). Вредное действие мороза нельзя рассматривать изолированно от природы самого растения и его физиологического состояния. Важной особенностью морозостойкости является свойство проходить "закалки" под влиянием комплекса условий внешней среды. Такое "закалки" проходит в два этапа. На первом этапе в надземных органах накапливается сахар и происходит одеревенение побегов, что обусловлено положительными дневными (около +150 С) и сниженным ночными (около 00 С) температурами. Второй этап проходит при температурах -2 ... -50 С. При этом организм приобретает морозостойкости и часто переходит из состояния вынужденного покоя в органический, напоминающий анабиоз. "Закалка" растений в значительной мере зависит от накопления в надземной и подземной частях растений запасных органических веществ.
Вода является регулирующим фактором, который влияет на распределение растений как в широтном географическом масштабе, так и в пределах небольших территорий, которые имеют тождественные климатические условия, но разную топографическую приуроченность. Для процессов обмена веществ организма растений со средой необходимо участие воды как растворителя и метаболита. Фотосинтез, транспирация и другие процессы не могут происходить без воды. На создание 1 кг сухой массы вещества растение нуждается в среднем до 300 кг воды в умеренном и до 600 кг воды в засушливом климате. Основным источником воды для сухопутных растений являются атмосферные осадки. Наибольшее количество осадков наблюдается в тропической зоне, размещенной между 200 с. ш. и 200 ю. ш. (Здесь выпадает более 2000 мм осадков в год).
В сухих зонах - тропических пустынях Африки и Южной Америки количество осадков не превышает 200 мм. Большое значение для растений имеет распределение осадков в течение вегетационного периода и характер этого распределения. Важным фактором, который влияет на распределение осадков, является температура, циркуляция атмосферы, присутствие крупных водных бассейнов, а также орографические особенности территории, особенно горные хребты, задерживающих движение воздушных масс. В тропических районах при равномерном распределении осадков хорошо развиты влажнотропических леса, а при той же температуре, но при неравномерном распределении осадков существуют засушливые периоды и формируются листопадные леса. Совпадение или неспивпададння осадков с вегетационным периодом часто определяет характер и интенсивность развития растительного покрова. Экологическая роль влажности значительной мере определяется водным балансом растения, то есть соотношением затрат и поступления (он определяется такими процессами, как поступление воды через корневую систему растения, движение воды по корнях и побегах, потеря воды в процессе транспирации). Зависимости от ситуации, складывающейся в течение суток или года, водный баланс растения может складываться по-разному и не всегда является благоприятным для жизнедеятельности растения. Особенно тяжелым периодом для растений является засуха. Она бывает атмосферной и почвенной. Последняя, в отличие от атмосферной, вызывает более длительное увядание и потерю тургора растениями, что часто приводит к их гибели. Превышение транспирации над поглощением часто наблюдается при пересадке растений и выращивании их в новых климатических условиях.
У растений в процессе эволюции выработались соответствующие адаптации к существованию в различных условиях увлажнения. Водные растения, полностью или в значительной мере погружены в воду (такие растения называются гидатофитамы), имеют тонкие, без дифференцированного мезофилы листовые пластинки, часто они рассечены, нередко выражена гетерофилия, часто отсутствует механическая ткань, хорошо развита аеренхима. Их органы пронизаны воздухоносных паренхимой, предохраняющей их от кислородного голодания. В надземно-водных растений, которые частично погружены в воду растут вдоль берегов, на мелководье, на болотах (такие растения называются гидрофиты), лучше, чем в гидатофитив развитые проводные и механические ткани, хорошо выражена аеренхима, достаточно высокая интенсивность транспирации. Надземные растения, растущие в условиях повышенной влажности воздуха и, часто, на влажных почвах (такие растения называются гигрофитам), характеризуются развитием Гидатоды или водяных устьиц, которые выделяют капельно-жидкую воду. Их листья часто тонкие, со слабо развитой кутикулой, обводненность тканей достигает 80%. Растения, которые растут в условиях дефицита воды, лучше, чем другие группы, способны регулировать водный обмен и поэтому во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Различные приспособления позволяют им добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на период засухи.
Приспособления растений к условиям недостатка воды реализуются двумя путями. Так, суккуленты имеют мясистые ткани с сильно развитой водозапасаючою паренхимой в разных органах. Их корневая система неглубокая, но сильно распростертая. Напротив, склерофиты характеризуются узкими и мелкими листьями, покрытые волосками или восковым налетом. Это позволяет ограничивать испарение воды. Они также хорошо развитую склеренхиму, поэтому без значительных последствий могут терять до 25% воды, не увядая.
Воздух как климатический фактор постоянно воздействует на растения. Это влияние вызван химическим составом и движением воздуха. Кроме того, воздух является одним из источников питания растений во время фотосинтеза (источник углерода, поступающего в виде СО2) и дыхания. Экологически важным для растений является наличие чистого воздуха без всяких примесей, часть из которых могут негативно влиять на растение. Загрязнения воздуха различными вредными примесями, особенно в городах и вокруг крупных промышленных объектов, может пагубно влиять на жизнедеятельность растений и продолжительность их жизни. Влияние движения воздуха, т.е. ветра, может быть прямым и косвенным. Прямое влияние многогранный и прежде всего определяется механическим воздействием: валежником, повреждения побегов. Формообразующих воздействие ветра особенно хорошо заметна на открытых участках и территориях - в тундре, степях, пустынях и полупустынях (здесь формируются прапороподибни, стелющиеся и карликовые формы растений). При косвенном воздействии изменяются условия роста растений - выдувание почвы, обнажение корней, засыпания растений песком, снежные заносы, высушивания надземной части, температурные перепады, изменение скорости фотосинтеза и транспирации. Ветры, преимущественно дуют в одном направлении, больше всего влияют на высокие деревянистые растения. Механическое воздействие ветра усиливается, когда он переносит мелкие частицы песка, пыли, снега. Различные виды и даже особи одного вида проявляют неодинаковую устойчивость к механическому воздействию ветра (достаточно устойчивыми есть виды с глубоким и хорошо разветвленной корневой системой). Положительная роль ветра для растений проявляется при перекрестного опыления анемофильних растений. Семена и плоды значительного числа видов растений также распространяются с помощью ветра. Создание полезащитных полос, зеленых зон вокруг городов и промышленных центров, искусственных лесных и мелиоративных насаждений значительно уменьшает негативное воздействие ветра, особенно на открытых пространствах.
Почва является одним из компонентов надземных экосистем и естественной основой их функционирования, а растительность - важным фактором почвообразования. Почвенный субстрат является средой закрепления, водоснабжения и минерального питания растений. Важное экологическое значение для растений имеют физические, химические и биологические свойства почвы, прежде водный, воздушный и тепловой режимы, реакция и химический состав почвенного раствора. Особенно четко проявляется совместное влияние состава почвы, температурного режима и влажности на формирование структуры растительного организма в таких экологических группах растений, как галофиты, псамофиты и психрофиты (это растения, которые растут в условиях влажных, но холодных мисцеиснувань). Значительное влияние на жизнедеятельность растений имеет физиологическая сухость, которая проявляется в том, что ограничивается всасывающая сила растений (например, на сфагновых болотах из-за низкой температуры и недостатка кислорода в сочетании с избыточным застойным увлажнением, избытком органических коллоидов и повышенной кислотностью среды). Однако именно почва достаточно часто определяет тип растительности. Растения могут быть индикаторами наличия определенных веществ в почве. Прямыми растительными индикаторами реакции почвенного раствора могут выступать Белоус сжатый, разные виды щавеля, хвощ полевой, орляк обыкновенный, вереск, редька дикая (их заметно присутствие свидетельствует о кислой реакции среды), дуб, робиния белая, виды шиповника, ежевика сизая (они свидетельствуют о нейтральную реакцию почвенной среды).