Адаптація вищих рослин до умов середовища. Адаптація рослин до навколишнього середовища. за допомогою води
Пристосованість онтогенезу рослин до умов середовища є результатом їхнього еволюційного розвитку (мінливості, спадковості, відбору). Протягом філогенезу кожного виду рослин у процесі еволюції виробилися певні потреби індивідуума до умов існування та пристосованість до займаної ним екологічної ніші. Вологолюбство і тіневитривалість, жаростійкість, холодостійкість та інші екологічні особливості конкретних видів рослин сформувалися в ході еволюції внаслідок тривалої дії відповідних умов. Так, теплолюбні рослини та рослини короткого дняхарактерні для південних широт, менш вимогливі до тепла та рослини довгого дня – для північних.
У природі одному географічному регіоні кожен вид рослин займає екологічну нішу, відповідну його біологічним особливостям: вологолюбні - ближче до водойм, тіневитривалі - під пологом лісу тощо. буд. Спадковість рослин формується під впливом певних умов довкілля. Важливе значення мають і зовнішні умови онтогенезу рослин.
Найчастіше рослини та посіви (посадки) сільськогосподарських культур, відчуваючи дію тих чи інших несприятливих чинників, виявляють стійкість до них як результат пристосування до умов існування, що склалися історично, що зазначав ще К. А. Тимірязєв.
1. Основні середовища життя.
При вивченні навколишнього середовища (середовища рослин і тварин та виробничої діяльності людини) виділяють такі її основні складові: повітряне середовище; водне середовище (гідросферу); тваринний світ (людина, домашні та дикі тварини, у тому числі риби та птиці); рослинний світ (культурні та дикі рослини в тому числі зростають у воді); ґрунт (рослинний шар); надра (верхня частина земної кори, в межах якої можливий видобуток корисних копалин); кліматичне та акустичне середовище.
Повітряне середовище може бути зовнішнім, у якому більшість людей проводять меншу частину часу (до 10-15%), внутрішньої виробничої (у ній людина проводить до 25-30% свого часу) та внутрішньої житлової, де люди перебувають більшу частину часу (до 60 -70% і більше).
Зовнішнє повітря біля землі містить за обсягом: 78,08% азоту; 20,95% кисню; 0,94% інертних газів та 0,03% вуглекислого газу. На висоті 5 км вміст кисню залишається тим самим, а азоту збільшується до 78,89%. Часто повітря біля поверхні землі має різні домішки, особливо в містах: там воно містить понад 40 інгредієнтів, далеких від природного повітряного середовища. Внутрішнє повітря у житлах, як правило, має
підвищений вміст вуглекислого газу, а внутрішнє повітря виробничих приміщень зазвичай містить домішки, характер яких визначається технологією виробництва. Серед газів виділяється водяна пара, яка потрапляє в атмосферу внаслідок випарів із Землі. Більша його частина (90%) зосереджена в нижньому п'ятикілометровому шарі атмосфери, з висотою його кількість дуже швидко зменшується. Атмосфера містить багато пилу, який потрапляє туди з поверхні Землі та частково з космосу. При сильних хвилюваннях вітри підхоплюють водяні бризки з морів та океанів. Так потрапляють у повітря з води частки солі. Внаслідок виверження вулканів, лісових пожеж, роботи промислових об'єктіві т.д. повітря забруднюється продуктами неповного згоряння. Найбільше пилу та інших домішок у приземному шарі повітря. Навіть після дощу в 1 см міститься близько 30 тис. порошинок, а в суху погоду їх у суху погоду їх у кілька разів більше.
Всі ці найдрібніші домішки впливають на колір неба. Молекули газів розсіюють короткохвильову частину діапазону сонячного променя, тобто. фіолетові та сині промені. Тому вдень небо блакитного кольору. А частки домішок, які значно більші за молекули газів, розсіюють світлові промені майже всіх довжин хвиль. Тому, коли повітря запилене або в ньому містяться крапельки води, небо стає білуватим. На висотах небо темно-фіолетове і навіть чорне.
У результаті фотосинтезу, що відбувається на Землі, рослинність щорічно утворює 100 млрд. т. органічних речовин (близько половини припадає на частку морів і океанів), засвоюючи при цьому близько 200 млрд. т. вуглекислого газу і виділяючи у зовнішнє середовище близько 145 млрд.т. вільного кисню вважають, що завдяки фотосинтезу утворюється весь кисень атмосфери. Про роль у цьому кругообігу зелених насаджень говорять такі дані: 1 га зелених насаджень у середньому за 1 годину очищає повітря від 8 кг вуглекислого газу (що виділяється за цей час при диханні 200 осіб). Доросле дерево за добу виділяє 180 літрів кисню, а за п'ять місяців (з травня до вересня) воно поглинає близько 44 кг вуглекислого газу.
Кількість кисню, що виділяється, і поглинається вуглекислого газу залежить від віку зелених насаджень, видового складу, щільності посадки та інших факторів.
Не менше значення мають і морські рослини - фітопланктон (в основному водорості та бактерії), що вивільняють шляхом фотосинтезу кисень.
Водне середовище включає поверхневі та підземні води. Поверхневі води переважно зосереджено океані, змістом 1 млрд. 375 млн. кубічних кілометрів - близько 98% всієї води Землі. Поверхня океану (акваторія) становить 361 млн квадратних кілометрів. Вона приблизно в 2,4 рази більше площісуші - території, що займає 149 млн. квадратних кілометрів. Вода в океані солона, причому більша її частина (понад 1 млрд. кубічних кілометрів) зберігає постійну солоність близько 3,5% і температуру, приблизно рівну 3,7є С. Помітні відмінності в солоності та температурі спостерігаються майже виключно в поверхневому шарі води, а також в околиць і особливо в середземних морях. Вміст розчиненого кисню у воді значно зменшується на глибині 50-60 метрів.
Підземні води бувають солоними, солонуватими (меншою солоності) та прісними; існуючі геотермальні води мають підвищену температуру (понад 30єС).
Для виробничої діяльності людства та його господарсько-побутових потреб потрібна прісна вода, кількість якої становить лише 2,7% загального обсягу води на Землі, причому дуже мала її частка (всього 0,36%) є у легкодоступних для видобутку місцях. Більшість прісної води міститься у снігах і прісноводних айсбергах, що у районах переважно Південного полярного кола.
Річний світовий річковий стік прісної води становить 37,3 тис. кубічних кілометрів. Крім того, може використовуватися частина підземних вод, що дорівнює 13 тис. кубічних кілометрів. На жаль, більшість річкового стоку у Росії, що становить близько 5000 кубічних кілометрів, посідає малородючі і малозаселені північні території.
Кліматичне середовище є важливим фактором, що визначає розвиток різних видівтварини, рослинного світута його родючість. Характерною особливістю Росії і те, що більшість її території має значно холодніший клімат, ніж у інших країнах.
Усі розглянуті складові довкілля входять до
БІОСФЕР: оболонку Землі, що включає частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, які взаємно пов'язані складними біохімічними циклами міграції речовини та енергії, геологічну оболонку Землі, населену живими організмами. Верхня межа життя біосфери обмежена інтенсивною концентрацією ультрафіолетових променів; нижній - високою температурою земних надр (понад 100 ° С). Крайніх меж її досягають лише нижчі організми – бактерії.
Адаптація (пристосування) рослини до конкретних умов середовища забезпечується за рахунок фізіологічних механізмів (фізіологічна адаптація), а у популяції організмів (виду) – завдяки механізмам генетичної мінливості, спадковості та відбору (генетична адаптація). Чинники довкілля можуть змінюватися закономірно і випадково. Закономірно змінювані умови середовища (зміна пори року) виробляють у рослин генетичну пристосованість до цих умов.
У природних для виду природних умовах проростання або обробітку рослини в процесі свого росту і розвитку часто відчувають вплив несприятливих факторів зовнішнього середовища, до яких відносять температурні коливання, посуху, надмірне зволоження, засоленість грунту і т. д. Кожна рослина має здатність до адаптації до мінливих умовах довкілля у межах, обумовлених його генотипом. Чим вище здатність рослини змінювати метаболізм відповідно до навколишнього середовища, тим ширша норма реакції даної рослиниі краща здатністьдо адаптації. Ця властивість вирізняє стійкі сорти сільськогосподарських культур. Як правило, несильні та короткочасні зміни факторів зовнішнього середовища не призводять до суттєвих порушень фізіологічних функцій рослин, що обумовлено їх здатністю зберігати відносно стабільний стан за умов зовнішнього середовища, тобто підтримувати гомеостаз. Однак різкі та тривалі впливи призводять до порушення багатьох функцій рослини, а часто і до її загибелі.
При дії несприятливих умов зниження фізіологічних процесів та функцій може досягати критичних рівнів, що не забезпечують реалізацію генетичної програми онтогенезу, порушуються енергетичний обмін, системи регуляції, білковий обмін та інші життєво важливі функції рослинного організму. При вплив на рослину несприятливих факторів (стресорів) у ньому виникає напружений стан, відхилення від норми – стрес. Стрес – загальна неспецифічна адаптаційна реакція організму на дію будь-яких несприятливих факторів. Виділяють три основні групи факторів, що викликають стрес у рослин: фізичні – недостатня або надмірна вологість, освітленість, температура, радіоактивне випромінювання, механічні дії; хімічні - солі, гази, ксенобіотики (гербіциди, інсектициди, фунгіциди, промислові відходи та ін.); біологічні - ураження збудниками хвороб або шкідниками, конкуренція з іншими рослинами, вплив тварин, цвітіння, дозрівання плодів.
У вищих рослин відбувається насмоктування води з ґрунту кореневою системою, проведення її разом із розчиненими речовинами до окремих органів та клітин та виведення шляхом транспірації. У водному обміні у вищих рослин близько 5% води використовується під час фотосинтезу, решта йде на компенсацію випаровування та підтримання осмотичного тиску.
Вода, що надходить із ґрунту в рослини, майже повністю випаровується через поверхню листя. Це називається транспірацією. Транспірація - Унікальне явище в наземних екосистемах, що відіграє важливу роль в енергетиці екосистем. Зростання рослин суттєво залежить від транспірації. Якщо вологість повітря дуже велика, як, наприклад, у тропічному лісі, де відносна вологість наближається до 100 %, то дерева відстають у рості. У цих лісах більша частина рослинності представлена епіфітами, мабуть, через відсутність "транспіраційної тяги".
Відношення росту рослин (чистої продукції) до кількості транспірованої води називається ефективністю транспірації. Вона виявляється у грамах сухої речовини на 1000 г транспірованої води. Для більшості видів сільськогосподарських культур і диких видів рослин ефективність транспірації дорівнює або менше 2. У посухостійких рослин (сорго, просо) вона дорівнює 4. У рослинності пустель вона не набагато більша, оскільки адаптація у них виражається не в зменшенні транспірації, а в здібності припиняти зростання за відсутності води. У сухий сезон ці рослини скидають листя або, як кактуси, закривають на денний час продихи.
Рослини сухого клімату пристосовуються морфологічними змінами, редукцією вегетативних органів, особливо листя.
Адаптації тварин
|
Тварини втрачають вологу з випарами, і навіть шляхом виділення кінцевих продуктів обміну речовин. Компенсацією втрат води у тварин служить її надходження з їжею та питтям. (Ннаприклад, більшість амфібій, деякі комахи і кліщі). Більшість тварин пустель ніколи не п'є, вони задовольняють свої потреби за рахунок води, що надійшла з їжею Інші всмоктують її через покриви тіла у рідкому чи пароподібному стані.. |
|
У несприятливих умовах тварини часто самі регулюють свою поведінку так, щоб уникнути нестачі вологи: переходять у захищені від усушення місця, ведуть нічний спосіб життя. Багато тварин не залишають меж перезволожених місцепроживання. Інші тварини отримує воду у процесі окислення жирів. Наприклад, верблюд, і комахи - рисовий та коморний довгоносик та інші. |
Класифікація організмів по відношенню до вологості середовища
Гідатофіти – це водні рослини.
Гідрофіти – це рослини наземно-водні.
Гігрофіти - наземні рослини, що живуть в умовах підвищеної вологості.
Мезофіти - це рослини, які ростуть при середньому зволоженні
Ксерофіти - це рослини, що виростають з недостатнім зволоженням. Вони у свою чергу поділяються на:
Сукуленти – соковиті рослини (кактуси).
Склерофіти - це рослини з вузьким і дрібним листям, і згорнутими в трубочки.
Опади,тісно пов'язані з вологістю повітря, є результатом конденсації і кристалізації водяної пари у високих шарах атмосфери. У приземному шарі повітря утворюються роси, тумани, а за низьких температур спостерігається кристалізація вологи - випадає іній.
Одна з основних фізіологічних функцій будь-якого організму – підтримка на достатньому рівні кількості води в тілі. У процесі еволюції у організмів сформувалися різноманітні пристосування до добування та економного витрачання води, а також до переживання посушливого періоду. Одні тварини пустелі одержують воду з їжі, інші за рахунок окислення своєчасно запасених жирів (наприклад, верблюд, здатний шляхом біологічного окислення зі 100 г жиру одержати 107 г метаболічної води); при цьому у них мінімальна водопроникність зовнішніх покривів тіла, переважно нічний спосіб життя і т. д. При періодичній посушливості характерне впадання у стан спокою з мінімальною інтенсивністю обміну речовин. Наземні рослини отримують воду головним чином із ґрунту. Мінімальна кількість опадів, швидкий дренаж, інтенсивне випаровування чи поєднання цих чинників ведуть до иссушению, а надлишок вологи - до перезволоження і заболочування грунтів.
Баланс вологи залежить від різниці між кількістю опадів, що випали, і кількістю води, що випарувалася з поверхонь рослин і грунту, а також шляхом транспірації.
4. Вплив концентрації біогенних елементів, солоності, рН, газового складу середовища, течій та ветера, гравітації, електромагнітних полів на організми.
Біогенні елементихімічні елементи, які постійно входять до складу організмів і мають певне біологічне значення. Насамперед це кисень (що становить 70% маси організмів), вуглець (18%), водень (10%), кальцій, азот, калій, фосфор, магній, сірка, хлор, натрій, залізо. Ці елементи входять до складу всіх живих організмів, становлять їх основну масу та відіграють велику роль у процесах життєдіяльності.
Багато елементів мають велике значення лише певних груп живих істот (наприклад, бор необхідний рослин, ванадій - для асцидій тощо.). Зміст тих чи інших елементів в організмах залежить не тільки від їх видових особливостей, а й від складу середовища, їжі (зокрема, для рослин – від концентрації та розчинності тих чи інших ґрунтових солей), екологічних особливостей організму та інших факторів. Елементи, що постійно містяться в організмах ссавців, за їх вивченістю та значенням можна розділити на 3 групи: елементи, що входять до складу біологічно активних сполук (ферменти, гормони, вітаміни, пігменти), є незамінними; елементи, фізіологічна та біохімічна роль яких мало з'ясована чи невідома.
Солоність
Водний обмін тісно пов'язаний з сольовим обміном. Він набуває особливого значення для водних організмів ( гідробіонтів).
Для всіх водних організмів характерна наявність покриттів тіла, що проникають для води, тому відмінність у концентрації розчинених у воді солей і солей, що визначають осмотичний тиск у клітинах організму, струм. створює осмотичний Він спрямований у бік більшого тиску .
У гідробіонтів, що мешкають у морських та прісноводних екосистемах спостерігаються суттєві відмінності в адаптаціях до концентрації розчинених у водному середовищі солей.
У більшості морських організмів внутрішньоклітинна концентрація солей близька до такої у морській воді.
Будь-які зміни зовнішньої концентрації призводять до пасивної зміни осмотичного струму.
Внутрішньоклітинний осмотичний тиск змінюється відповідно до зміни концентрації солей у водному середовищі. Такі організми називають пойкілоосмотіческіе.
До них відносяться всі нижчі рослини(у тому числі синьо-зелені водорості-ціанобактерії), більшість морських безхребетних тварин.
Діапазон толерантності до змін концентрації солей у цих організмів невеликий; вони поширені, як правило, у морських екосистемах із відносно постійною солоністю.
До іншої групи водних організмів належать так звані гомойоосмотичні.
Вони здатні активно регулювати осмотичний тиск та підтримувати його на певному рівні незалежно від змін концентрації солей у воді, тому їх називають також осморегулятори.
До них відносяться вищі раки, молюски, водні комахи. Осмотичний тиск усередині їх клітин залежить від хімічної природи розчинених у цитоплазмі солей. Воно обумовлено загальною кількістю розчинених частинок (іонів). У осморегуляторів активне іонне регулювання забезпечує відносну сталість внутрішнього середовища, а також здатність вибірково витягувати з води окремі іони і накопичувати їх у клітинах свого організму.
Завдання осморегуляції у прісній воді протилежні таким у морській.
У прісноводних організмів внутрішньоклітинна концентрація солей завжди вища, ніж у навколишньому середовищі.
Осмотичний струм завжди спрямований всередину клітин, і ці види є гомойосмотичні.
Важливим механізмом підтримки водно-сольового гомеостазу є активне перенесення іонів проти градієнта концентрації.
У деяких водних тварин цей процес здійснюється поверхнею тіла, але головним місцем такого активного транспорту є спеціальні освіти – зябра.
У ряді випадків покривні утворення ускладнюють проникнення води через шкіру, наприклад, луска, панцирі, слиз; тоді активне виведення води з організму відбувається за допомогою спеціалізованих органів виділення.
Водно-сольовий обмін у риб є складнішим процесом, який вимагає окремого розгляду. Тут зазначимо лише, що він відбувається за такою схемою:
Вода надходить в організм осмотичним шляхом через зябра та слизову оболонку шлунково-кишкового тракту, надлишок її виводиться через нирки. Фільтраційно-реабсорбційна функція нирок може змінюватись в залежності від співвідношення осмотичних тисків водного середовища та рідин організму. Завдяки активному перенесенню іонів та здатності до осморегуляції багато прісноводних організмів, у тому числі риби , пристосувалися до життя в солонуватій і навіть у морській воді.
Наземні організмимають тією чи іншою мірою спеціалізовані структурно-функціональні утворення, що забезпечують водно-сольовий обмін. Відомі численні варіанти пристосуваньдо сольового складу середовища та його змін у мешканців суші. Ці пристосування стають вирішальними у випадках, коли вода є лімітуючим чинником життя. Наприклад амфібії, мешкають у вологих наземних біотопах завдяки особливостям водно-сольового обміну, які подібні до обміну у прісноводних тварин. Очевидно, такий тип пристосування зберігся в ході еволюції при переході з водного довкілля в наземне.
Для рослинаридних (посушливих) зон велике значення у ксерофітних умовах має підвищений вміст солей у ґрунті.
Солестійкість різних видів рослин суттєво відрізняється. На засолених ґрунтах мешкають галофіти- Рослини, які переносять великі концентрації солей.
Вони накопичують у тканинах до 10 % солей, що веде до підвищення осмотичного тиску та сприяє більш ефективному насмоктуванню вологи із засолених ґрунтів.
Деякі рослини виводять надлишок солей через спеціальні утворення на поверхні листа, інші мають здатність зв'язувати солі з органічними речовинами.
Реакція середовища рН
Поширення та чисельність організмів істотно залежить від реакції ґрунту чи водного середовища.
Забруднення атмосферного повітря внаслідок спалювання викопного палива (найчастіше діоксидом сірки) призводить до відкладення сухих ацидогенних частинок та випадання дощу, що складається, по суті, із слабкої сірчистої кислоти. Випадання таких «кислих дощів» викликає закислення різних об'єктів навколишнього середовища. Зараз проблема «кислих дощів» стала набувати глобального характеру.
Вплив закислення зводиться до наступного:
Зниження рН нижче 3, також як підвищення вище 9, призводить до пошкодження протоплазми коренів більшості судинних рослин.
Зміна рН у ґрунті викликає погіршення умов харчування : знижується доступність біогенних елементів для рослин.
Зниження рН до 4,0 – 4,5 у ґрунті або донних опадах у водних екосистемах викликає розкладання глинистих порід (алюмосилікатів), внаслідок чого середовище стає токсичним через надходження у воду іонів алюмінію (Al).
Залізо та марганець, необхідні для нормального росту та розвитку рослин, за низьких рН стають токсичними внаслідок переходу в іонну форму.
Межі стійкості до закислення ґрунту у різних рослин різні, але лише небагато рослин можуть рости і розмножуватися при рН нижче 4,5.
При високих значеннях рН, тобто при підлужуванні, також створюються несприятливі умови для життєдіяльності рослин. У лужних ґрунтах залізо, марганець, фосфати присутні у вигляді малорозчинних сполук та погано доступні для рослин.
Різко негативний вплив робить на біоту закислення водних екосистем. Підвищена кислотність діє негативно у трьох напрямках:
порушення осморегуляції, активності ферментів (вони мають оптимуми рН), газообмін;
токсичного впливу іонів металів;
порушень у харчових ланцюгах, зміни харчового раціону та доступності їжі.
У прісноводних екосистемах визначальну роль реакції середовища відіграє кальцій, який поряд з діоксидом вуглецю визначає стан карбонатної системи водних об'єктів.
Присутність іонів кальцію має значення і поведінки інших компонентів, наприклад заліза.
Надходження кальцію у воду пов'язане з неорганічним вуглецем карбонатних порід, з яких відбувається його вилуговування.
Газовий склад довкілля
Для багатьох видів організмів, як бактерій, так і вищих тварин і рослин, концентрація кисню та двоокису вуглецю, які складають в атмосферному повітрі 21% та 0,03% за обсягом відповідно, є лімітуючими факторами.
При цьому в наземних екосистемах склад внутрішнього повітряного середовища – атмосферного повітря – відносно постійний .
У водних екосистемах кількість і склад газів, розчинених у воді, сильно варіює.
КИСНЕ
У водних об'єктах – озерах і водосховищах, багатих на органічну речовину – кисень стає фактором, що лімітує процеси окислення, і тим самим набуває першорядної важливості.
У воді міститься значно менше кисню, ніж у атмосферному повітрі, а варіації його вмісту пов'язані зі значними коливаннями температури і розчинених солей.
Розчинність кисню у воді підвищується зі зниженням температури та знижується з підвищенням солоності .
Загальна кількість кисню у воді забезпечується надходженням із двох джерел:
з атмосферного повітря (шляхом дифузії)
із рослин (як продукт фотосинтезу).
Фізичний процес дифузії з повітря протікає повільно та залежить від вітру та руху води.
Надходження кисню при фотосинтезі визначається інтенсивністю процесу дифузії, який залежить, перш за все, від освітленості та температури води.
Внаслідок цих причин кількість кисню, розчиненого у воді, сильно змінюється протягом доби, у різні сезони, а також відрізняється у різних фізико-географічних та кліматичних умовах.
ВУГЛЕКИСЛИЙ ГАЗ
Діоксид вуглецю у водних екосистемах не має такого великого значенняяк кисень.
Розчинність його у воді висока.
Він утворюється внаслідок дихання живих організмів, розкладання відмерлих залишків тварин та рослин.
Вуглекислота, що утворюється у воді, вступає в реакцію з вапняками, утворюючи карбонати та бікарбонати.
Карбонатна система океанів служить основним резервуаром вуглекислого газу в біосфері та буфером, що підтримує концентрацію водневих іонів на рівні, близькому до нейтрального.
Загалом всім живих істот кисень і вуглекислий газ, безсумнівно, є лімітуючими чинниками існування. Діапазони величин цих чинників, що склалися під час еволюції, досить вузькі.
Концентрації кисню, необхідні дихання, досить постійні і закріпилися під час еволюції.
Гомеостаз забезпечується сталістю властивостей внутрішнього середовища організмів; вміст кисню та вуглекислого газу в різних тканинах та органах підтримується на відносно постійному рівні.
Карбонатна система рідин організму служить гарним буфером, що забезпечує гомеостаз.
течія, вітер
Водні течії:
Глобальні (морські) та локальні.
Глобальні:
Беруть участь у поширенні організмів.
Визначають кліматичні умови багатьох регіонів планети (гольфстрім)
Локальні:
Впливають на газовий склад середовища (води) (збільшується концентрація кисню).
Збільшення течії у водоймах створює збільшення продуктивності спільноти. Стояча вода створює стресові умови, а проточна створює додаткове джерело енергії, що підвищує продуктивність.
Сприяють виникненню комплексу морфологічних адаптацій, що протистоять течії (?).
Повітряні течії (вітер):
Вітер є лімітуючим фактором, що обмежує поширення багатьох тварин (комахи).
Відіграє важливу роль у міграції комах. Сходи повітря підхоплюють дрібних комах на 1-2 км, а потім вітер переносить їх на величезні відстані.
Чим сильніший вітер, тим більше напрямок міграції збігається з напрямком вітру (бражники, попелиця та квіткові мухи на Шпіцбергені).
Вітер впливає на розподіл комах по біотопу (поляни, узлісся, за кущами, за деревами вітер слабший).
Визначає можливість польоту та активності більшості літаючих тварин (комахи, птахи). Активність нападу кровосисних двокрилих.
Впливає на поширення речовин, що використовуються тваринами як стимулятори статевої поведінки (особливо феромони у комах). Запах самки і т.д.
Лімітує зростання рослин (в умовах тундри або альпійських лук рослини карликові). Але впливає і температура.
Визначає особливості міграційної та трофічної поведінки птахів (парячий політ, міграції дрібних птахів).
Сила тяжіння
Гравітація впливає формоутворення і фізіологію великих тварин (біомеханіка). Один із визначальних факторів існування життя на землі.
Сила тяжкості може служити сигнальним фактором у комах, як покажчик до напрямку у відкритий простір. ( негативний геотропізм). Прагнення вгору по стеблі (проти градієнта сили тяжіння - це прагнення до світла, тепла, свободи (особливо для літаючих). Експерименти з голодною сараною в садках де їжа на дні (опустилися за їжею лише через кілька годин).
Позитивний геотропізмспостерігається у ґрунтових тварин (Досліди Гілярова з комахами у сухому та вологому ґрунті в садках. Хоч ґрунт і сухий все одно повзли вниз, а там гинули).
Геотропізм може змінюватися за сезонами в залежності від умов проживання та зимівлі (підкіркові клопи то вниз, то вгору).
ЕЛЕКТОРМАГНІТНІ ПОЛЯ ЗЕМЛІ
1. Багато жужелиці використовують магнітне поле землі для орієнтації та переміщення в нічний час.
2. Багато хто орієнтується і пересувається під кутом або паралельно геомагнітним лініям, використовуючи їх в орієнтації (бджоли, борошняні хрущаки, травневі жуки).
3. У звичайних умовах зорові та інші орієнтири, а за їх відсутності включаються магнітні механізми орієнтації.
5. Концепція лімітуючих факторів. "Закон Ю. Лібіха". Закон толерантності. Залежність загального обміну та його інтенсивності від маси тіла. Правило Аллена, Бергмана, Глогера. Класифікація ресурсів. Екологічна ніша. Властивості ніші.
У Світовому океані, наприклад, розвиток життя лімітується головним чином недоліком азоту та фосфору. Тому будь-який підйом на поверхню донних вод, збагачених цими мінеральними елементами, благотворно впливає на розвиток життя. Особливо яскраво це проявляється у тропічних та субтропічних районах.
закон мінімуму Ю. Лібіха
Живий організм у природних умовах одночасно піддається впливу не одного, а багатьох екологічних факторів. Причому будь-який фактор потрібний організму в певних кількостях/дозах. Лібіх встановив, що розвиток рослини або її стан залежить немає від тих хімічних ел-в, які у грунті в достатніх кіл-вах, як від, яких бракує. Якщо
будь-якого, хоча б одного з елементів живлення в ґрунті менше, ніж потрібно даним рослинам, воно буде розвиватися ненормально, уповільнено, або мати патологічні відхилення.
закон мінімуму Ю.ЛІБІХА - концепція, згідно з якою існування та витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб.
Відповідно до закону мінімуму життєві можливості організмів лімітують ті екологічні чинники, кількість і якість яких близькі до необхідного організму чи екосистеми мінімуму.
Закон толерантності Шелфорда- Закон, згідно з яким існування виду визначається лімітуючими факторами, що знаходяться не тільки в мінімумі, а й у максимумі.
Закон толерантності розширює закон мінімуму Лібіха.
Формулювання
"Лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до цього фактора".
Будь-який фактор, що перебуває в надлишку або нестачі, обмежує зростання та розвиток організмів та популяцій.
Закон толернатності було доповнено 1975г Ю.Одумом.
Організми можуть мати широкий діапазон толерантності щодо одного фактора та вузький діапазон щодо іншого.
Організми з широким діапазоном толерантності по відношенню до всіх екологічних факторів зазвичай найбільш поширені
Якщо умови по одному екологічному фактору не оптимальні для виду, то діапазон толерантності може звузитися і щодо інших екологічних факторів (наприклад, якщо вміст азоту в ґрунті замало, потрібно більше води для злаків)
Діапазони толерантності до окремих факторів та їх комбінацій різні.
Період розмноження є критичним всім організмів, тому у період збільшується кількість лімітуючих чинників.
Залежність загального обміну та його інтенсивності від маси тіла
Правило Аллена – в екології – закон, згідно з яким виступаючі частини тіла теплокровних тварин у холодному кліматі коротші, ніж у теплому, тому вони віддають у навколишнє середовище менше тепла. Почасти правило Аллена справедливе й у пагонів вищих рослин.
Правило Бергмана- в екології - закон, згідно з яким у теплокровних тварин, схильних до географічної мінливості, розміри тіла особин статистично більші у популяцій, що живуть у більш холодних частинах ареалу виду.
Правило Глогера – в екології – закон, згідно з яким географічні раси тварин у теплих та вологих регіонах пігментовані сильніше, ніж у холодних та сухих регіонах. Правило Глогера має велике значення у систематиці тварин.
Ресурси -Кількісно виражені складові його життєдіяльності. Все те, що організм споживає. Ресурси можуть бути органічної та неорганічної природи (живі та не живі). Доступні та недоступні. Нора, дупло, самка - це все теж ресурси. При цьому готівковий запас всього того, що використовується організмом і що його оточує, постійно змінюється в кількісному та якісному відношенні. Все це й буде ресурсом.
Ресурси- Речовини з яких складаються тіла, енергія, що використовується в процесах, місця де протікають їх стадії життя. Є ресурси харчові, енергетичні, просторові.
Класифікація ресурсів (за Тілманом-Tilman, 1982):
1.Незамінні ресурси
Жоден не може замінити інший. Швидкість зростання, якої можна досягти при постачанні ресурсу 1 жорстко обмежена кількістю ресурсу 2. Олігофаги.
(-1, +1, 0 – швидкість зростання біомаси)
2.Взаємозамінні ресурси. Будь-який із них можна повністю замінити іншим. Поліфаги. За будь-якої швидкості зростання кількість будь-якого ресурсу завжди необхідна. При зниженні одного необхідно більше іншого і навпаки.
3. Взаємодоповнюючі (комплементарні) При спільному споживанні організмом даних ресурсів їх потрібно менше, ніж при роздільному споживанні (для досягнення однієї і тієї ж швидкості зростання).
4.Антагоністичні. При сумісному споживанні швидкість зростання менше, ніж при окремому споживанні ресурсів. Отруйні рослини в їжу травоїдним.
5.Інгібуючі. Це незамінні ресурси, але при великих концентраціях є антагоністами
Фенологія міських рослин
· У містах фенологічні явища за термінами та швидкістю помітно відрізняються від звичайного їх ходу для даного району. Добре відомо, що весняні явища у місті наступають раніше та йдуть швидше. Випередження термінів складає великому містікілька днів.
· У природних рослинних угрупованнях трави розвиваються і зацвітають у чіткоюфенологічної послідовності. У місті завдяки строкатості «мікроумов» такої чіткої фенологічної послідовності немає. Наприклад, над теплокомунікаціями, де прогрівається ґрунт і відсутня сніжний покрив, рослини можуть не йти на зимовий спокій. У них часто спостерігається розвиток генеративних органів восени і навіть взимку (у кульбаби лікарської – Taraxacum officinale, яснотки білої – Lamium albumта пурпурової – L. purpureum, мятліка однорічного – Poa annua). Подібні явища спостерігаються біля нагрітої стіни будинку, де вже цвіте кульбаба і колоситься тонконіг, а на сусідньому затіненому газоні ще ледве почалося проростання трав, що перезимували. Іноді така дія, що опалює, позначається навіть на розвитку окремих гілок дерева або куща, розташованих поблизу стіни або звисають над асфальтом. І в результаті на одному боці куща весна настає на 2-4 дні раніше, ніж на іншій.
· Раніше і швидше розпускаються бруньки біля дерев на освітленому боці вулиці, ніж на затіненій, оскільки тут температура повітря на 3–5оС вища. Помічено, що у Москві на вулицях широтного напряму липи, що ростуть на сонячному боці, одягаються листям на 6–8 днів раніше, ніж на тіньовий. Пожовтіння і опадіння листя, навпаки, настають набагато раніше звичайних термінів, у тому числі через накопичення в листі токсичних речовин.
· Оскільки дерев часто відмирають верхівкові нирки, з'являється таке порушення сезонного розвитку, як пробудження сплячих нирок, з яких розвиваються додаткові («жирові») пагони. Однак ці пагони недовговічні: вони не встигають здеревніти і взимку вимерзають.
· Можна виявити цікаву особливість, типову саме для дерев, що мешкають у містах. Ті з них, які ростуть у безпосередній близькості від ліхтарів, не поспішають скидати листя. В окремих випадках на вулицях наприкінці пори листопада можна навіть помітити певний ритм у чергуванні дерев, вже повністю оголених і ще облистнених, хоча б частково; він досить чітко збігається з розташуванням вуличних ліхтарів. Очевидно, це з вечірнім штучним освітленням, яке впливає фотопериодизм в рослин.
Анатомо-морфологічні особливості міських рослин
Висока концентрація токсичних речовин і жорсткі мікрокліматичні умови призводять до структурних змін рослин, що виражаються у появі та посиленні ксероморфних рис.
Так, якщо в кроні лісового дерева ксероморфні риси мають лише добре освітлені – «світлові» верхні листки, а велика частина листя знаходиться в глибокому затінку, то у міських дерев якраз «світлові» листя переважають у кроні, оскільки таке затінення з боку сусідів, як у лісі, практично відсутня. Та й «тіньове» листя в кроні міського дерева більш ксероморфне, ніж «світлове» листя в лісі.
У міських дерев зазвичай більш рідкісні крони, коротші пагони, менше площалистям поверхні та кожного листа окремо. Як показано на прикладі липи, вже у нирці зачатки листя у місті менше, ніж у заміських дерев. Це відставання у розмірах збільшується потім у процесі «відкритого зростання», коли лист виходить з-під захисту ниркових лусок. Оскільки щорічний приріст пагонів у міських дерев знижений через гальмування фотосинтезу, у кроні формуються коротші пагони (у тієї ж липи - на 10-12%, в інших видів - до 30-50%). Атмосферні забруднення можуть спричиняти інші порушення в зростанні і розгалуженні, наприклад іноді у липи утворюються подвійні нирки. При великій кількості таких порушень у дерев виникають потворні форми росту, які отримали назву "габітус забруднення".
Газонні злаки виявляються низькорослими навіть без скошування. Так, великі трави ("верхові злаки" природних лук) на газонах шинних і хімічних заводів не виростають вище 10-20 см.
Спостереження за анатомічною структурою листа міських рослин показали, що зменшується розмір листової пластинки та її товщина, зростає потужність покривних тканин, зменшується товщина кутикули, збільшується кількість продихів на одиницю поверхні листа та кількість жилок.
Поглинання та накопичення листом токсичних речовин часто призводить до порушення устьичного та фотосинтетичного апарату: клітини продихів та навколоустьичні клітини деформуються, порушується внутрішня структура хлоропластів, вміст хлорофілу в листі рослин вуличних посадокв 1,5-4 рази менше, ніж у рослин у природних умовах. Крім того, спостерігається недорозвинення та деформація пилку у пильовиках. Показано, що характер зміни пігментів у листі міських дерев залежить від газостійкості. Нестійкі види реагують зниженням вмісту пігментів, а газостійкі види зберігають або збільшують їх кількість.
Зовнішній виглядміських рослин, тобто. їх габітус, часто формується під впливом обрізкиі стрижки. Це не тільки порушує ростові процеси, але також змінює природне співвідношення надземної та підземної частин. Обрізання та стрижка різко скорочують загальну листову фотосинтезуючу поверхню, при цьому нефотосинтезуюча частина (ствол, гілки, коріння) продовжують витрачати продукцію фотосинтезу на дихання. Порушення співвідношення між синтезом органічних речовин та їх витратою на дихання послаблює їхнє зростання.
У газонних трав, які постійно піддаються стрижці, також порушуються процеси росту та розгалуження. Посилюється кущіння, з'являється безліч додаткових пагонів, внаслідок чого трави ростуть у вигляді густої щітки, з значно більшою щільністю пагонів, ніж у лугових травостоях. А регулярне видалення фотосинтезуючої поверхні означає неможливість створення та відкладення у потрібних кількостях запасних поживних речовин у підземних органах. Недарма газони, на відміну від природних лук, вимагають з боку людини постійної підтримки та відновлення.
Реакція рослин на постійні стрижку і обрізання проявляється в швидкому відростанні нових пагонів після зрізання, посилення фотосинтезу у обрізків листя, що залишаються, залежності цих рослин від допомоги людини (наприклад, внесення добрив) і т.д.
Зміни спостерігаються й у будові підземних органів. Так, коренева система міських рослин асиметрична: у бік газону простягаються довші і поверхневі, добре розгалужені коріння, а з протилежного боку коріння в основному йдуть углиб і гілкуються лише до межі асфальту. У міських дерев і чагарників взагалі пригнічений розвиток дрібного коріння, що призводить до зменшення поглинаючої поверхні. Крім того, спостерігається заглиблення основної маси всмоктуючих коренів дерев на тіньовому боці вулиці до глибини 30-60 см, а на сонячній стороні, що прогрівається, - ще глибше, до 40-80 см, що пов'язано з тепловим режимом грунтів.
Особливості фізіологічних процесів міських рослин
Фотосинтез.У всіх міських рослин спостерігається зниження інтенсивності фотосинтезу. Так, у 20–25-річних лип у місті фотосинтез приблизно вдвічі слабший, ніж у таких дерев у приміському парку. Зниження фотосинтезу зберігається тривалий час (до півроку), навіть при пересадці рослин із загазованих районів у незагазовані. У той же час у газонних рослин, при постійному скошуванні, спостерігається посилення фотосинтезу в частинах, що залишилися, обрізаного листя.
Диханняу міських рослин має нерідко підвищену інтенсивність, особливо нічне дихання у дерев поблизу кам'яних будівель та стін, нагрітих вдень та віддаючих тепло вночі.
Транспірація. Водний режим міських рослин – найменш вивчений бік їхнього життя. Проте у міських рослин відзначено підвищену транспірацію рослин і водний дефіцит. Так, якщо у липи в лісі листя зазвичай містить 70–80% води, то на вулицях міста у спекотне літо було зафіксовано зниження обводненості листя до 50–52%. Водний режим ускладнюється і порушенням цілості устьичних клітин: внаслідок забруднення атмосфери часто втрачають здатність регулювати ширину устьичних щілин.
Мінеральне харчуванняміських рослин утруднено насамперед унаслідок нестачі мінеральних речовин у ґрунті. Але при цьому часте закислення ґрунтів веде до збільшення рухливості багатьох хімічних елементів. Крім того, важкі метали, що поглинаються рослинами, такі як цинк, молібден, марганець, мідь є мікроелементами та беруть участь в обмінних процесах рослин. Багато важких металів, навіть будучи поглиненими (наприклад свинець), не переміщаються в рослинах, а концентруються в кореневій системі.
Місто, як екосистема, включає цілу низку особливих техногенних місцепроживання, які докорінно відрізняються від умов зростання зональних типів рослинності. Тому в ньому формуються специфічні рослинні угруповання зі своєрідним видовим складом. З залишків «аборигенной» рослинності та елементів навколишньої «дикої» флори у поєднанні з привнесеними бур'янами та культурними видами у кожному місті формується своєрідний рослинний покрив як би без участі людини.
На формування міської флори впливають два протилежно спрямовані процеси:
1. зникнення низки видів, властивих природним місцеперебуванням даного регіону;
2. збагачення флористичного складу міст.
Зникнення видівпов'язане з високою чутливістю та забрудненням середовища, а також високою чутливістю до рекреаційних навантажень. При вивченні ліхенофлори околиць Санкт-Петербурга зазначено, що з 63 видів, знайдених у 1991 році, та з 74 видів, що наводяться у списку у 1918 році, загальними виявилися лише 26 видів.
У збагаченні флори міствелику роль грають адвентивні (заносні види). На початку XIX століття у Москві налічувалося 50 адвентивних видів, а на початку XXI століття виявлено 370! Заносні види становлять у середньому близько 30% флори міста, частка їхньої участі максимальна на звалищах і залізницях. Дослідження, проведені у Владивостоці, Ризі, Санкт-Петербурзі, Києві, Варшаві, Цюріху, Гельсінкі, Празі, показали, що наймасовішими є швидкі культурні та декоративні рослини, які витісняють аборигенні види (наприклад, борщівник Сосновського – Heracleum sosnowskyi, люпин багатолистий - Lupinus polyphyllus, галінсога дрібноквіткова – Galinsoga parvifloraта ін.). Тому є думка, що у містах не відбувається кількісного збіднення флори.
Флора міста сприймається як єдине ціле, але встречаемость видів неоднакова у різних частинах міського середовища. Різні видипоселяються в різних місцеперебуваннях міста, тому такі зони міста, як центр, житлові та промислові території, зелені зони, пустирі та цвинтарі, характеризуються своїм набором видів. Є й такі специфічні місцеперебування, як дахи, стіни будинків, старих замків, гранітні набережні, пам'ятники, фортеці, метрополітен, транспорт тощо.
Для багатьох міст світу складено списки адвентивної флори окремих антропогенних місць проживання: «залізничні флори», «портові флори», «флори вулиць, узбіччя доріг, звалищ» тощо.
Причина видового багатства міста полягає у сильній гетерогенності міста як місцеперебування та у різному характері землекористування, що створює численні екологічні ніші.
Схожість умов у містах призводить до певної схожості флористичного складу міст різних кліматичних зон. Так, 15% видів рослин є загальним всім міст Європи. А якщо враховувати лише центри міст, то цей відсоток ще вищий.
По відношенню до умов міського середовища виділяють п'ять груп видів рослин:
· Екстремальні урбанофоби- Види, що уникають міські місцеперебування.
· Помірні урбанофоби- Види, поширені в природних або антропогенних місцепроживання при слабких порушеннях (у парках, садах і т.д.).
· Урбанонейтральні рослини– види, поширені у всіх зонах міста та мають широку амплітуду до зволоження, затінення та багатства ґрунтів.
· Помірні урбанофіли- Види, що зустрічаються в забудованій частині міста, але не зникають з околиць.
· Екстремальні урбанофіли– зустрічаються лише у забудованій частині міста.
Вступ
1. Середовище проживання та екологічні фактори
1.1 Повітряне середовище
1.2 Водне середовище
2. Адаптація
2.1 Адаптація рослин до забруднення атмосфери
2.2 Адаптація рослин до засолення грунту
2.2.1 Рослини та важкі метали
2.3 Адаптація рослин до біотичних факторів
2.4 Адаптація рослин до абіотичних факторів
2.4.1 Вплив температури
2.4.2 Вплив світла на рослини
3. Дослідницька частина
Висновок
Використані інформаційні ресурсипри виконанні навчально-дослідницької роботи
10.Sbio. info Перше біологічне співтовариство: інформаційний портал: [Електрон. ресурс] // Біотичні фактори середовища та зумовлені ними типи взаємин організмів [сайт] Режим доступу: www.sbio. info/page. php? id=159 (02.04.10)
додаток
Фото № 1. Листок осики із парку.
Фото №2. Листок, що знаходиться поряд із проїжджою частиною.
Фото №3. Пил на липкій стрічці з листя з парку.
Фото №4. Пил на липкій стрічці з листа, що знаходиться поряд із проїжджою частиною.
Фото №5. Лишайник на стовбурі дерева в лісопарку.
Сонячне світло — один із найважливіших для життя рослин екологічних показників. Він поглинається хлорофілом і використовується при побудові первинної органічної речовини. Майже все кімнатні рослинисвітлолюбні, тобто. краще розвиваються при повному висвітленні, але розрізняються за тіневитривалістю. Зважаючи на ставлення рослин до світла, їх прийнято поділяти на три основні групи: світлолюбні, тіньовитривалі, тенеіндиферентні.
Є рослини, що досить легко пристосовуються до достатнього або надмірного світла, але зустрічаються й такі, які добре розвиваються лише за суворо певних параметрів освітленості. В результаті адаптації рослини до зниженої освітленості дещо змінюється її вигляд. Листя стає темно-зеленим і трохи збільшується в розмірах (лінійне листя подовжується і стає вже), починається витягування стебла, який при цьому втрачає свою міцність. Потім зростання поступово зменшується, тому що різко знижується виробництво продуктів фотосинтезу, що йдуть на посторенні тіла рослини. При нестачі світла багато рослин перестають цвісти. При надлишку світла хлорофіл частково руйнується, і колір листя стає жовто-зеленим. На сильному світлі зростання рослин сповільнюється, вони виходять більш присадкуватими з короткими міжвузлями і широким коротким листям. Поява бронзово-жовтого забарвлення листя свідчить про значний надлишок світла, який шкідливий рослинам. Якщо терміново не вжити відповідних заходів, може виникнути опік.
Ефект іонізуючого випромінювання проявляється у впливі радіації на рослинний організм різних рівнях організації живої матерії. Пряма дія полягає в радіаційно-хімічній іонізації молекул разом з поглинанням енергії випромінювання, тобто. переводить молекули у збуджений стан. Непряма дія супроводжується пошкодженнями молекул, мембран, органоїдів, клітин внаслідок впливу продуктів радіолізу води, кількість яких внаслідок опромінення різко зростає. Ефективність променевого ураження істотно залежить від вмісту кисню у середовищі. Чим нижча концентрація кисню, тим менший ефект ураження. Насправді прийнято вважати, що межа летальних доз кисню характеризує радіостійкість організмів. У міському середовищі життя рослин впливає також розташування будівель. З цього можна зробити висновок, що світло необхідне рослинам, але кожна рослина світлолюбна по-своєму.
3. Дослідницька частина
Розвиток рослин тісно пов'язане з умовами довкілля. Температури, характерні для даного району, кількість опадів, характер ґрунтів, біотичні параметри та стан атмосфери – всі ці умови взаємодіють між собою, визначають характер ландшафту та вид рослин.
Кожне із забруднень впливає рослини особливим чином, проте всі забруднення впливають деякі основні процеси. В першу чергу впливають системи, що регулюють надходження забруднюючих речовин, а також хімічні реакції, відповідальні за процеси фотосинтезу, дихання і виробництво енергії. У ході виконаної мною роботи, я зрозуміла, що рослини, які ростуть поряд з дорогами, суттєво відрізняються від рослин, що ростуть у парках. Пил, що осідає на рослинах, забиває пори, і заважає процесам дихання, а оксид вуглецю призводить до пожовтіння, або знебарвлення рослини та карликовості.
Я проводила своє дослідження на прикладі листя осики. Для того щоб побачити, скільки пилу залишається на рослині, мені знадобилася липка стрічка, яку я приклеїла на зовнішній біклиста. Листок із парку забруднений мало, а значить, усі його процеси нормально функціонують. [див. додаток, фото №1,3]. А листок, який знаходився в безпосередній близькості до дороги, дуже сильно забруднений. Він менший за свої нормальні розміри на 2 см., у нього інший колір (темніше ніж має бути), і, отже, він зазнав впливу атмосферних забруднювачів і пилу. [див. додаток, фото №2,4].
Ще один показник забруднення навколишнього середовища – відсутність лишайників на рослинах. В ході свого дослідження я з'ясувала, що лишайники ростуть на рослинах тільки в екологічно чистих місцях, наприклад, у лісі. [див. додаток, фото №5]. Важко уявити ліс без лишайників. Лишайники селяться на стовбурах, інколи ж на гілках дерев. Особливо добре лишайники ростуть у наших північних хвойних лісах. Це свідчить про чистому повітріу цих районах.
Таким чином, можна зробити висновок, що в парках великих міст лишайники зовсім не ростуть, стовбури дерев та гілки абсолютно чисті, а поза містом, у лісі, лишайників досить багато. Справа в тому, що лишайники дуже чутливі до забрудненості повітря. А у промислових містах він далекий від чистоти. Фабрики та заводи викидають в атмосферу багато різних шкідливих газів, саме ці гази й гублять лишайники.
Для того, щоб стабілізувати ситуацію із забрудненнями, нам, перш за все, потрібно обмежити викид отруйних речовин. Адже рослинам, як і нам, для нормального функціонування, потрібне чисте повітря.
Висновок
На основі проведеного мною дослідження та використаних джерел, я зробила висновок, що навколишнє середовище рослин має екологічні проблеми, з якими треба боротися. І самі рослини беруть участь у цій боротьбі, вони активно очищають повітря. Але існують і кліматичні фактори, які не так згубно впливають на життя рослин, а змушують рослини адаптуватися та виростати у відповідних для них кліматичних умовах. Я з'ясувала, що навколишнє середовище та рослини взаємодіють, і без цієї взаємодії, рослини б загинули, тому що всі необхідні для своєї життєдіяльності компоненти, рослини черпають зі свого середовища проживання. Рослини можуть допомогти нам упоратися з нашими екологічними проблемами. У ході виконання даної роботи, мені стало зрозуміліше, чому в різних кліматичних умовах ростуть різні рослини і як вони взаємодіють з навколишнім середовищем, а також як рослини пристосовуються до життя безпосередньо в міському середовищі.
Словник
Генотип – генетична структура окремого організму, специфічний набір генів, що він несе.
Денатурація - характерна для білкових речовин зміна їхньої будови та природних властивостей при зміні фізичних та хімічних умов середовища: при підвищенні температури, зміні кислотності розчину та ін. Зворотний процес називається ренатурацією.
Метаболізм - це обмін речовин, хімічні перетворення, що протікають від моменту надходження поживних речовин до живого організму до моменту, коли кінцеві продукти цих перетворень виділяються у зовнішнє середовище.
Осморегуляція - це сукупність фізико-хімічних та фізіологічних процесів, що забезпечують відносну сталість осмотичного тиску (ОД) рідин внутрішнього середовища.
Протоплазма - вміст живої клітини, включаючи її ядро та цитоплазму; матеріальний субстрат життя, жива речовина, з якої складаються організми.
Тілакоїди - обмежені мембраною компартменти всередині хлоропластів та ціанобактерій. У тилакоїдах відбуваються світлозалежні реакції фотосинтезу.
Устячки — щілиноподібний отвір (устьична щілина) в епідермісі надземних органів рослин і дві клітини, що його обмежують (замикають).
Фітофаги - рослиноїдні тварини, до яких належать тисячі видів комах та інших безхребетних, а також великих і дрібних хребетних.
Фітонциди - це утворювані рослинами біологічно активні речовини, що вбивають або пригнічують зростання та розвиток бактерій, мікроскопічних грибів, найпростіших.
Фотосинтез - утворення органічних речовин зеленими рослинами та деякими бактеріями з використанням енергії сонячного світла. У ході фотосинтезу відбувається поглинання з атмосфери діоксиду вуглецю та виділення кисню.
Використані інформаційні ресурси під час виконання навчально-дослідницької роботи
1. Ахіярова Г.Р., Веселов Д. С.: "Гормональна регуляція зростання та водного обміну при засоленні" // Тези учасників 6-ої Пущинської школи - конференції молодих учених "Біологія - наука XXI століття", 2002.
2. Великий енциклопедичний словник. - 2-ге вид., перероб. та дод. - М.: Велика Російська енциклопедія, 1998. - 1456 с.: Іл. Редакція Прохорова О.М. Гол. редактор Горкін А.П.
3. Вавілов П.П. Рослинництво, - 5-те вид. - М.: Агропроміздат, - 1986 р.
4. Вернадський В.І., Біосфера, т.1-2, Л., 1926
5. Володько І. К.: “Мікроелементи та стійкість рослин до несприятливих умов”, Мінськ, Наука та техніка, 1983р.
6. Данилов-Данільян В. І.: "Екологія, охорона природи та екологічна безпека" М.: МНЕПУ, 1997 р.
7. Дробков А. А.: "Мікроелементи та природні радіоактивні елементи в житті рослин і тварин", М., 1958.
8. Вікіпедія: інформаційний портал: [Електрон. ресурс] // Мешкання [сайт] Режим доступу: http://ua. wikipedia.org/wiki/Середовище_проживання (10.02.10)
9. Все про Землю: інформаційний портал: [Електрон. ресурс] // Водна оболонка [сайт] Режим доступу: http://www.vseozemle.ru/2008-05-04-18-31-40.html (23.03.10)
10.Sbio. info Перше біологічне співтовариство: інформаційний портал: [Електрон. ресурс] // Біотичні чинники середовища проживання і обумовлені ними типи взаємовідносин організмів [сайт] Режим доступу: http://www.sbio. info/page. php? id=159 (02.04.10)
додаток
Фото № 1. Листок осики із парку.
Фото №2. Листок, що знаходиться поряд із проїжджою частиною.
Фото №3. Пил на липкій стрічці з листя з парку.
Фото №4. Пил на липкій стрічці з листа, що знаходиться поряд із проїжджою частиною.
Фото №5. Лишайник на стовбурі дерева в лісопарку.
ДОДАТИ КОМЕНТАР[можна без реєстрації]
перед публікацією усі коментарі розглядаються модератором сайту. спам опубліковано не буде
Створення для кожної овочевої культуриНайбільш сприятливі умови зростання більше доступні в теплицях, але й то не завжди. У відкритому ж ґрунті такі умови можуть або чергуватись за періодами зростання (місяцями та тижнями), або поєднуватися у випадковому оптимальному збігу кількох умов середовища та прийомів догляду.
І, тим не менш, незважаючи на очевидну несприятливість по окремих роках, рослини все ж таки щорічно дають урожаї, що загалом задовольняють господарів городів.
Здатність культур давати врожаї практично в будь-яких поєднаннях кліматичних факторів та будь-яких недоліків у догляді закладена в їх біологічній пристосовності до умов вирощування.
Як приклади таких пристосувань (адаптаційних здібностей) можна вказати на швидке зростання (швидкість), дуже глибоку або широко розгалужену ближче до поверхні грунту кореневу систему, численність плодових зав'язей, взаємовигідне співтовариство коренів з мікроорганізмами та інші.
Крім зазначених, є чимало й інших механізмів пристосування рослин до зовнішніх умов, що складаються, і протистояння їм.
Про них і йтиметься.
Захист від перегріву
Тридцять років тому молдавські вчені, дослідивши 200 видів рослин (у т. ч. більшість овочевих), дійшли висновку про наявність у них у міжклітинних просторах листя своєрідних фізіологічних «холодильників».
До 20-40% вологи у вигляді пари, що утворюється всередині листа, і частина пари, що поглинається листом із зовнішнього повітря, конденсується (осідає) на клітинах внутрішніх тканин і оберігає їх від надмірного перегріву при високих зовнішніх температурах.
З різким підвищенням температури повітря і при зниженні вологозабезпеченості (недостатній або затриманий полив) рослинні охолоджувачі активізують свою діяльність, завдяки чому процес втягується вуглекислий газ, що поглинається листом, знижується температура листа і зменшується витрата води на випаровування (транспірацію).
За нетривалої дії спеки рослина успішно впорається з таким несприятливим фактором.
Перегрів листа може відбуватися при поглинанні ним надлишку теплової сонячної радіації, яка називається в спектрі сонячних променів ближньої інфрачервоної. Регулювати таке поглинання і не допускати його надлишку рослині допомагає достатній вміст у листі калію, що досягається своєчасними періодичними підживленням цим елементом.
Сплячі нирки - захист від заморозків
На випадок загибелі рослин від заморожування при сильній кореневій системі у них прокидаються сплячі нирки, які в звичайних умовах ніяк би себе не виявили.
Нові пагони, що розвиваються, часто дозволяють отримувати врожаї не гірше, ніж без такого стресу.
Сплячі нирки допомагають рослинам виправитися також при отруєнні частини листової маси (аміачному та ін.) Для захисту від токсичної дії аміаку рослина виробляє додаткову кількість органічних кислот та складних азотних сполук, які й допомагають відновленню життєдіяльності.
При будь-яких різких змінах середовища (стресових ситуаціях) у рослинах посилюються системи та механізми, що дозволяють їм раціональніше використовувати наявні біологічні ресурси.
Вони й дозволяють протриматися, як кажуть, до найкращих часів.
Трохи радіації йде на користь
Рослини виявилися пристосованими навіть до невеликих доз радіоактивних випромінювань.
Мало того, вони їх поглинають із користю для себе. Випромінювання посилюють ряд біохімічних процесів, що сприяє зростанню та розвитку рослин. І важливу роль у цьому відіграє, між іншим, аскорбінова кислота (вітамін С).
Рослини адаптуються до ритмів довкілля.
Зміна світлого часу темрявою, чергування протягом дня інтенсивності світла та його спектральних характеристик (через хмарність, запиленість повітря, висоти сонця) змусили рослини пристосувати до цих умов свою фізіологічну діяльність.
Вони змінюють активність фотосинтезу, утворення білків та вуглеводів, створюють певну добову та денну ритмічність внутрішніх процесів.
Рослини звикли до того, що зі зменшенням світла знижується температура, до чергування величини температури повітря вдень і вночі при збереженні більш стабільної температури грунту до різних ритмів поглинання та випаровування води.
При тимчасовому нестачі в рослині ряду елементів живлення діє механізм перерозподілу їх від старого листя до молодих пагонів, що ростуть і верхівок.
Те саме відбувається і при природному відмиранні листя. Таким чином, відбувається економія харчових засобів із їх вторинним використанням.
Рослини пристосувалися давати врожаї у теплицях
У теплицях, де умови освітленості часто бувають гіршими, ніж у відкритому ґрунті(через затінення покриттям, відсутність окремих частин спектра), фотосинтез загалом протікає менш інтенсивно, ніж у відкритому ґрунті.
Але тепличні рослинипристосувалися його компенсувати за рахунок більш розвиненої листової поверхні та великого вмісту у листі хлорофілу.
У нормальних умовах зростання збільшення рослинної маси та формування врожаю у культур усе відбувається узгоджено і пристосовано до того, щоб отримання речовин від фотосинтезу було більше, ніж їх витрата на дихання.
Рослини також хочуть жити
Всі пристосувальні системи та реакції рослин до тих чи інших умов існування служать однієї мети - збереження постійного внутрішнього стану (біологічної саморегуляції), без чого не може обходитися жоден живий організм.
А доказом найкращої пристосованості будь-якої культури є отримання від неї врожаю на прийнятному рівні в найбільш несприятливий рік.
Е. Феофілов, заслужений агроном Росії
Інші статті розділу «Цікаві факти»:
- Як пристосовуються рослини до несприятливих умов
- Рослини провісники погоди та лих
- Квіти з холодної порцеляни.
Нев'януче диво
- 8 рослинних афродизіаків для покращення сексуального життя
- Магічні властивості рослин
- Незвичайне застосування бананової шкірки
- Цікаві факти про квіти 2
- Орхідея - привид. Цікаві факти
- Про кактуси. Вам не доведеться гортати енциклопедію
- Рослини, які допомагають упоратися зі стресом
Ще: 010203
Вивчення методів та способів пристосувань різних рослин до впливу навколишнього середовища, які дозволяють їм, ширше розселяться та виживати у різних умовах навколишнього середовища. Генетичне наслідування організмів до можливості адаптації.
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
HTML-версії роботи поки що немає.
Завантажити архів роботи можна перейшовши за посиланням, яке знаходиться нижче.
Адаптація людини до умов довкілля.
Наукові засади гігієнічного нормування факторів довкілля
Характеристика процесів адаптації людини до умов довкілля.
Вивчення основних механізмів адаптації. Вивчення загальних заходів для підвищення стійкості організму. Закони та закономірності гігієни. Опис принципів гігієнічного нормування.
презентація , додано 11.03.2014
Пристосування організмів до довкілля
Види адаптації живих організмів до довкілля.
Маскувальна, заступнича і попереджувальне забарвлення. Особливості поведінки та будови тіла тварин для пристосування до способу життя. Мімікрія та турбота про потомство. Фізіологічні адаптації.
презентація , додано 20.12.2010
Індикаторна роль рослин та тварин
Рослини-індикатори - рослини, для яких характерна різко виражена адаптація до певних умов довкілля.
Пристосування рослин до довкілля
Реакція живих організмів на майбутні зміни погодних умов. Приклади використання індикаційних властивостей рослин та тварин.
презентація , доданий 30.11.2011
Основні фактори водного середовища та їх вплив на організми
Загальна характеристика водяного середовища. Аналіз адаптації організмів до різних факторів – щільності води, сольового, температурного, світлового та газового режимів.
Особливості адаптації рослин та тварин до водного середовища, екологічні групи гідробіонтів.
курсова робота , доданий 29.12.2012
Вивчення пристосованості організмів до довкілля
Середовище проживання рослин та тварин. Плоди та насіння рослин, їх пристосованість до розмноження.
Пристосування до пересування різних істот. Пристосованість рослин до різних способів запилення. Виживання організмів у несприятливих умовах.
лабораторна робота , доданий 13.11.2011
Пристосування до низьким температураму тварин
Різноманітність способів пристосовуваності живих організмів до впливу несприятливих умов довкілля землі. Адаптація тварин до низьких температур.
Використання специфічних властивостей організму до життя у складних кліматичних умовах.
презентація , доданий 13.11.2014
Мікроорганізми як індикатори забруднення довкілля
Пріоритетні забруднювачі довкілля та його впливом геть грунтову біоту. Вплив пестицидів на мікроорганізми. Біоіндикація: поняття, методи та особливості. Визначення вологості ґрунту. Врахування мікроорганізмів на різних середовищах.
Середовище Ешбі та Гетчинсона.
курсова робота , доданий 12.11.2014
Проблеми використання генетично модифікованих організмів
Зберігання та передача генетичної інформації у живих організмів. Способи зміни геному, генна інженерія. Ризики для здоров'я людини та навколишнього середовища, пов'язані з генетично модифікованими організмами(ГМО), можливі несприятливі ефекти.
курсова робота , доданий 27.04.2011
Морфометрія листової платівки як показник забруднення навколишнього середовища (на прикладі р.
Види дерев, що використовуються в озелененні, інтродуковані рослини. Особливості деревних рослин. Особливості використання рослин як біоіндикатори. Біологічні індекси та коефіцієнти, що використовуються при індикаційних дослідженнях.
курсова робота , доданий 19.09.2013
Адаптація організмів до водного фактору
Адаптація рослин для підтримки водного балансу.
Тип розгалуження різних кореневих систем. Екологічні групи рослин по відношенню до води: (гідато-, гідро-, гігро-, мезо-, ксеро-, склерофіти та сукуленти). Регулювання водного обміну у наземних тварин.
реферат, доданий 26.12.2013
Пристосовність рослин до навколишнього середовища
Чим жорсткіше і важче умови проживання, тим геніальніша і різноманітніша пристосованість рослин до мінливості навколишнього середовища. Нерідко пристрій заходить настільки далеко, що зовнішнє середовище починає повністю визначати форму рослини. І тоді рослини, що відносяться до різних сімейств, але мешкають в одних і тих же суворих умовах, часто стають зовні настільки схожими один на одного, що це може ввести в оману щодо істинності їхніх родинних зв'язків - hotcooltop.com.
Наприклад, у пустельних областях для багатьох видів, і, насамперед, для кактусів, найбільш раціональною виявилася форма кулі. Однак не все те, що має кулясту форму і втикане шипами-колючками, - кактуси. Настільки доцільна конструкція, що дозволяє вижити в найважчих умовах пустель і напівпустель, виникла і в інших систематичних групах рослин, що не належать до сімейства кактусових.
І навпаки, кактуси не завжди набувають форми кулі або колони, усіяних колючками. Один із найвідоміших у світі кактусознавців Курт Баккеберг у своїй книзі «Чудовий світ кактусів» розповідає про те, як можуть виглядати ці рослини, поміщені в ті чи інші умови проживання. Ось що він пише:
«Ніч на Кубі сповнена таємничих шурхів та звуків. Великі кажани, немов тіні, безшумно проносяться повз нас у повній темряві, лише світиться простір навколо старих дерев, в яких миріади світлячків виконують свій вогненний танець.
Непроглядна тропічна ніч з її задушливою задухою щільно огорнула землю. Тривалий шлях, пройдений нами верхи, відібрав у нас останні сили, і тепер ми, забравшись під москітні сітки, намагаємося хоча б трохи відпочити. Кінцева мета нашої експедиції – край дивовижно красивих зелених кактусів групи ріпсалієвих. Але ось настала година сідлати коней. І хоча цю нескладну операцію ми проробляємо рано вранці, піт буквально заливає нам очі.
Незабаром наш невеликий караван знову вирушає в дорогу. Після кількох годин дороги зелений морок незайманого лісу починає поступово розсіюватися.
Нашим очам до самого горизонту відкривається повна сонця місцевість, покрита чагарником. Лише подекуди над ним височіють вершини низькорослих дерев, та іноді можна бачити одиночні потужні стовбури, увінчані величезними кронами.
Проте як дивно виглядають гілки дерев!
На них ніби подвійна вуаль: погойдуючись від подувів теплого приземного вітерця, з гілок майже до землі звисають довгі нитки-стебла одного з видів бромелієвих (Tillandsia usneoides), чимось схожі на довгі, посипані сріблом сивини казкові бороди.
Між ними висить маса тонких рослин-мотузок, що сплітаються в клубки: це - місце проживання колоній безлистих епіфітів, кактусів, споріднених з ріпсалієвим. Точно рятуючись втечею від буйної наземної рослинності, вони прагнуть забратися вище в крони дерев, ближче до сонячного світла. Яка різноманітність форм! Тут тонкі ниткоподібні стебла або громіздкі вкриті ніжним гарматою м'ясисті вирости, там - пагони, що сильно розрослися, що нагадують на вигляд ребристі ланцюжки.
Складне переплетення кучерявих рослиннайхимерніших форм: спіральних, зазубрених, кручених, хвилястих - здається химерним витвором мистецтва. У період цвітіння вся ця зелена маса обвішана витонченими вінками або прикрашена різнобарв'ям дрібних цяток. Пізніше рослини одягають він барвисті намисто з яскраво-білих, вишневих, золотисто-жовтих і темно-блакитних ягід».
Кактуси, які пристосувалися жити в кронах лісових велетнів і стебла яких, подібно до ліан, звисають до самої землі, широко поширені в тропічних лісах Центральної та Південної Америки.
Деякі з них живуть навіть на Мадагаскарі та Цейлоні.
Лазуючі кактуси - чи не вражаючий приклад здатності рослин пристосовуватися до нових умов життя? Але він не єдиний із багатьох сотень інших. Звичайними мешканцями тропічних джунглів є рослини, що кучеряві і лазять, а також рослини-епіфіти, що поселяються в кронах деревних рослин.
Всі вони прагнуть якнайшвидше вибратися з вічних сутінків густого підліску незайманих тропічних лісів. Вони знаходять шлях нагору, до світла, не створюючи при цьому потужних стволів та опорних систем, що вимагають величезних витрат будівельного матеріалу. Вони спокійно дерються нагору, користуючись «послугами» інших рослин, що виступають у ролі опор — hotcooltop.com.
Для того, щоб успішно впоратися з цією новим завданням, рослини винайшли різноманітні і досить досконалі в технічному відношенні органи: коріння, що чіпляються, і черешки листя з виростами на них, шипи на гілках, чіпляються осі суцвіття і т.д.
У розпорядженні рослин є петлі-аркани; спеціальні диски, за допомогою яких одна рослина своєю нижньою частиною прикріплюється до іншої; рухливі усикоподібні гачки, спочатку впивающиеся в стовбур рослини-господаря, а потім розбухають в ньому; різного роду пристосування, що здавлюють і, нарешті, дуже витончений апарат захоплення.
Ми вже наводили опис структури листя банана, дане Г.
Хаберландт. Не менш барвисто описує він і ротанг - один з різновидів пальм, що лазять:
«Якщо зійти з пішохідної доріжки Ботанічного саду в Богорі (острів Ява) і дещо заглибитись у зарості, то вже за кілька кроків можна залишитися без головного убору. Десятки розкиданих всюди гачків чіплятимуться за наш одяг та численні подряпини на обличчі та руках будуть закликати до більшої обережності та уваги. Озирнувшись навколо і придивившись до апарату «хапання» рослин, у зоні дії якого ми опинилися, ми виявили, що черешки граціозного і дуже складного листя ротанга мають довгі, до одного-двох метрів, виключно гнучкі та еластичні відростки, усіяні численними твердими і до того ж ж напіврухомими шипами, кожен з яких являє собою зігнутий і нахилений назад гачок-зачіпку.
Будь-який лист пальми забезпечений таким, що наводить страх гачкоподібним шипом, що не так просто розлучається з тим, що зачепилося за нього. Межа пружності «гака», що складається майже цілком із міцних луб'яних волокон, надзвичайно висока.
ВИКОРИСТОВУВАНІСТЬ РОСЛИН ДО НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
«На нього можна підвісити цілого бика», - жартома зауважив мій супутник, звернувши увагу на мої спроби хоча б приблизно визначити вагу, яку може витримати подібна «ліска». У багатьох споріднених ротангу пальм на такі знаряддя захоплення перетворилися подовжені осі суцвіть.
Вітер легко кидає гнучкі суцвіття з боку в бік доти, доки на їхньому шляху не виявиться стовбур дерева-опори. Численні гачки-зачіпки дозволяють їм швидко та надійно зачепитися за кору дерева.
Міцно закріпившись за допомогою розросленого листя на декількох деревах, що стоять поряд один з одним (нерідко додатковими засобами утримання служать шипи в нижній частині черешка листа або навіть у листовій піхві), зовсім гладкий, змієподібний стовбур ротанга, подібно до в'юну, підіймається вгору, продирає , Іноді перекидаючись на крони сусідніх дерев, з тим щоб, зрештою, пробитися молодим листям до світла і піднятися над кроною дерева-опори.
Далі йому дороги немає: даремно його пагони шукатимуть опору у повітрі. Старі листя поступово відмирає, і пальма позбавляється їх. Позбавлені «якорів-гачків», пагони пальми під вагою власної ваги ковзають вниз до тих пір, поки верхнє листя своїми шипами знову не зачепиться за будь-яку підпору.
У підніжжя дерев нерідко можна бачити численні пагони пальми, повиті в петлі, зовсім голі, без листя, часто завтовшки з руку дорослої людини. Складається враження, що пагони, наче змії, розповзаються на всі боки в пошуках нової опори. У Ботанічному саду Богора найбільша довжина ствола ротанга сягає 67 метрів. У непрохідних нетрях вологих тропічних лісів зустрічаються ротанги завдовжки 180 метрів, а іноді навіть і до 300 метрів!
