Цель урока:
- Показать учащимся зависимость организмов от абиотических факторов среды.
- Продолжить воспитание чувства ответственности за воздействие человека на окружающую среду.
- Убедить школьников в том, что каждый организм находится под комплексным воздействием разнообразных экологических факторов и характеризуется приспособленностью к ним.
Задачи урока:
1. Сформировать у учащихся представление о разнообразии абиотических факторов среды, об особенностях реакции организмов на воздействие этих факторов.
2. Научить школьников приводить примеры, иллюстрирующие ответные реакции организмов на воздействие абиотических факторов внешней среды.
3. Показать на конкретных примерах, что на организм действует группа факторов.
4. Убедить учащихся в том, что в процессе эволюции организмы приспосабливаются к меняющимся условиям среды.
Оборудование: таблицы «Фотопериодизм». Диск «электронное средство учебного издания «Экология» ООО «Дрофа» ЗАО «1С», презентация к уроку.
Термины: фотопериодизм, спячка, анабиоз, адаптация, гомойотермные организмы, пойкилотермные организмы, термофиты, психрофиты, гелиофиты, гелиосцифиты, сциофиты.
План урока
1. Проверка знаний – экологический диктант по терминам.
11. Новый материал.
1) Вступительная беседа
2). Определение «абиотический фактор».
3). Абиотический фактор – свет.
111. Выполнение практического задания/
1V. Беседа по вопросам.
4). Фотопериодизм в природе.
5). Состояние зимнего покоя.
6). Биологические часы.
7). Действие рельефа.
V. Ответы учащихся на поставленные учителем вопросы.
8). Влияние температуры.
9). Приспособления организмов к изменению температурного фактора.
10). Влияние почвы.
11). Влияние влажности.
V1. Выполнение задания «Экологическая характеристика растений».
12). Влияние содержания солей.
13). Значение кислорода.
V11. Закрепление полученных знаний. Выполнение практических заданий.
V111. Домашнее задание
Ход урока
1. Проверка знаний.
Экологический диктант
1. Дайте определение «Экологический фактор»? Назовите виды экологических факторов и приведите примеры?
2. Что такое ограничивающий фактор?
3. Определите ограничивающий фактор в пустыне, в тундре?
4. Что такое толерантность?
5. Как читается правило Эрнста Шелфорда?
6. Какие организмы называются эврибионтами?
7. Какие организмы называются стенобионтами
8. Как читается закон Юстаса Либиха?
11.Новый материал.
1). Вступительная беседа
На прошлом уроке мы с вами познакомились с группами экологических факторов.
Вспомните их, приведите примеры.
Сегодня на уроке мы с вами более подробно познакомимся с абиотическими факторами и как различные живые организмы, приспосабливаются к перенесению действия различных экологических факторов.
2). Определение «абиотический фактор
Абиотические факторы - все компоненты неживой природы, среди которых наиболее важны свет, температура, влажность и другие компоненты климата, а также состав водной, воздушной и почвенной среды;
Одним из важных экологических факторов на Земле является свет.
3).Свет — основной источник энергии на Земле. Природа света двойственна: с одной стороны он представляет собой поток элементарных физических частиц — корпускул, или фотонов, не имеющих заряда, с другой — обладает волновыми свойствами. Чем меньше длина волны фотона, тем выше его энергия, и наоборот. Энергия фотонов служит источником обеспечения энергетических потребностей растений при фотосинтезе, поэтому зеленое растение не может существовать без света.
Свет (освещенность) представляет собой мощный стимул активности организмов — фотопериодизма в жизни растений (рост, цветение, опадание листвы) и животных (линька, накопление жира, миграции и размножение птиц и млекопитающих, наступление стадии покоя — диапаузы, поведенческие реакции и др.)
В умеренных и полярных широтах произрастают длиннодневные растения, в субтропиках произрастают короткодневные растения
По отношению к свету выделяют следующие экологические группы растений:
- гелиофиты (светолюбивые);
- сциофиты (тенелюбивые);
- теневыносливые (факультативные гелиофиты).
Гелиофиты. Световые растения. Обитатели открытых мест обитания: лугов, степей, верхних ярусов лесов, ранневесенние растения, многие культурные растения.
Характеризуются следующими признаками:
- мелкие размеры листьев; встречается сезонный диморфизм: весной листья мелкие, летом - крупнее;
- листья располагаются под большим углом, иногда почти вертикально;
- листовая пластинка блестящая или густо опушенная;
- образуют разряженные насаждения.
Сциофиты. Не выносят сильного света. Места обитания: нижние затемненные ярусы; обитатели глубоких слоев водоемов. Прежде всего, это растения, растущие под пологом леса (кислица, костынь, сныть).
Характеризуются следующими признаками:
- листья крупные, нежные;
- листья темно-зеленого цвета;
- листья подвижные;
- характерна так называемая листовая мозаика (то есть особое расположение листьев, при котором листья максимально не заслоняют друг друга).
Теневыносливые: Занимают промежуточное положение. Часто хорошо развиваются в условиях нормального освещения, но могут при этом переносить и затемнение. По своим признакам занимают промежуточное положение.
111.Выполнение задания
Приведите примеры этих групп растений
|
Теневыносливые |
Светолюбивые |
|
|
|
Сосна, ель, кислица, папоротник, ромашка, мятлик, колокольчик, мох
Растения гелиофиты, гелиосцифиты, сциофиты
1V. Беседа по вопросам
Как птицы определяют время отлёта и прилёта?
Как растения определяют, когда следует раскрывать чашечку цветка?
Существование растений длинного дня, цветение которых наступает при продолжительности светлого периода суток 12 ч и более (картофель, рожь, овес, пшеница и др.), и растений короткого дня с фотопериодом 12 ч и менее (большинство тропических цветковых растений, соя, просо, конопля, кукуруза и многие другие растения умеренной зоны). Но есть растения, цветение которых не зависит от длины дня (томаты, одуванчик и др.). Ритмы освещенности вызывают у животных различную активность в дневное и ночное время суток или в сумерки, а также сезонные явления: весной — подготовку к размножению, осенью — к зимней спячке, линьку.
Чрезвычайно важную роль в регуляции активности живых организмов и их развития играет продолжительность воздействия света - фотопериод.
В умеренных зонах, выше и ниже экватора, цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года и подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала длины дня, которая в отличие от других сезонных факторов в определенное время года в данном месте всегда одинакова.
Фотопериод представляет собой как бы пусковой механизм, последовательно включающий физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношению летом и сбрасыванию ими листьев осенью, а также к линьке и накоплению жира, миграции и размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.
Кроме сезонных изменений смена дня и ночи определяет суточный ритм активности, как целых организмов, так и физиологических процессов.
Способность организмов ощущать время, наличие у них "биологических часов"- важное приспособление, обеспечивающее выживание особи в данных условиях среды.
4). Приспособление организмов к сезонным изменениям в природе. Фотопериодизм.
Сезонная периодичность относится к числу наиболее общих явлений в живой природе. Она особенно ярко выражена в умеренных и северных широтах. В основе внешне простых и хорошо знакомых нам сезонных явлений в мире организмов лежат сложные приспособительные реакции ритмического характера, которые выяснены сравнительно недавно.
Сезонность в природе
В качестве примера рассмотрим сезонную периодичность в центральных районах нашей страны. Здесь ведущее значение для растений и животных имеет годовой ход температуры. Период, благоприятный для жизни, продолжается около шести месяцев.
Признаки весны появляются, как только начинает сходить снег. Еще не распустив листья, зацветают некоторые ивы, ольха, лещина; на проталинах даже сквозь снег пробиваются ростки первых весенних растений; прилетают перелетные птицы; появляются перезимовавшие насекомые.
В середине лета, несмотря на благоприятную температуру и обилие осадков, рост многих растений замедляется или полностью прекращается. Уменьшается количество цветущих растений. Заканчивается размножение птиц. Вторая половина лета и ранняя осень - период созревания плодов и семян у большинства растений и накопления питательных веществ в их тканях. В это время уже заметны признаки подготовки к зиме. У птиц и млекопитающих начинается осенняя линька, перелетные птицы сбиваются в стаи.
Еще до прихода устойчивых морозов в природе наступает период зимнего покоя.
5). Состояние зимнего покоя
Зимний покой не просто остановка развития, вызванная низкой температурой, а очень сложное физиологическое приспособление. У каждого вида состояние зим него покоя наступает лишь на определенной стадии развития. Так, у растений (в зависимости от вида) зимуют семена, надземные и подземные части с покоящимися почками, а у некоторых травянистых растений - прикорневые листья. На разных стадиях развития наступает зимний покой у насекомых. Малярийный комар и бабочки-крапивницы зимуют в стадии взрослого насекомого, бабочки-капустницы - в стадии куколки, непарный шелкопряд - в стадии яйца.
Зимующие стадии растений и животных имеют много сходных физиологических особенностей. Значительно снижена интенсивность обмена. Ткани организмов, находящихся в состоянии зимнего покоя, содержат много запасных питательных веществ, особенно жиров и углеводов, за счет которых поддерживаются сниженные процессы обмена в течение зимовки. Обычно уменьшается количество воды в тканях, особенно в семенах, зимних почках растений. Благодаря всем этим особенностям покоящиеся стадии способны длительно переживать суровые условия зимовки.
Причины биологических ритмов. Фотопериодизм
У каждого вида в процессе эволюции выработался характерный годичный цикл интенсивного роста и развития, размножения, подготовки к зиме и зимовки. Это явление получило название биологического ритма. Совпадение каждого периода жизненного цикла с соответствующим временем года имеет решающее значение для существования вида.
Наиболее заметна связь всех физиологических явлений у организма с сезонным ходом температуры. Но хотя она влияет на скорость жизненных процессов, все же не служит главным регулятором сезонных явлений в природе. Биологические процессы подготовки к зиме начинаются еще летом, когда температура высока. Насекомые при высокой температуре все-таки впадают в зимующее состояние, у птиц наступает линька и появляется стремление к перелету. Следовательно, какие-то другие условия, а не температура влияют на сезонное состояние организма.
Главным фактором регуляции сезонных циклов у большинства растений и животных является изменение продолжительности дня. Реакция организмов на продолжительность дня получила название фотопериодизма. Значение фотопериодизма видно из опыта, показанного на рисунке.
При искусственном круглосуточном освещении или продолжительности дня более 15 часов сеянцы березы растут непрерывно, не сбрасывая листьев. Но при освещении в течение 10 или 12 ч в сутки рост сеянцев даже летом прекращается, вскоре происходит сбрасывание листьев и наступает зимний покой, как под влиянием короткого осеннего дня. Многие наши листопадные древесные породы: ива, белая акация, дуб, граб, бук - при длинном дне становятся вечнозелеными.
Продолжительность дня определяет не только наступление зимнего покоя, но и другие сезонные явления у растений. Так, длинный день способствует образованию цветков у большинства наших дикорастущих растений. Такие растения называют длинно дневными. Из культурных к ним относятся рожь, овес, большинство сортов пшеницы и ячменя, лен. Однако некоторые растения, преимущественно южного происхождения, например хризантемы, георгины, для цветения нуждаются в коротком дне. Поэтому они зацветают у нас лишь в конце лета или осенью. Растения такого типа называют короткодневными.
Сильно сказывается влияние длины дня и на животных. У насекомых и клещей длина дня обусловливает наступление зимнего покоя. Так, при содержании гусениц бабочки-капустницы в условиях длинного дня (более 15 ч) из куколок вскоре выходят бабочки и без перерыва развивается последовательный ряд поколений. Но если гусениц содержать при дне короче 14 ч, то даже весной и летом получаются зимующие куколки, которые не развиваются в течение нескольких месяцев, несмотря на достаточно высокую температуру. Подобный тип реакции объясняет, почему в природе летом, пока день длинный, у насекомых может развиваться несколько поколений, а осенью развитие всегда останавливается на зимующей стадии.
У большинства птиц весенний, удлиняющийся день вызывает развитие половых желез и проявление гнездовых инстинктов. Осеннее сокращение дня вызывает линьку, накопление запасных жиров и стремление к перелету.
Длина дня является сигнальным фактором, определяющим направление биологических процессов. Почему именно сезонные изменения длины дня приобрели такое большое значение в жизни живых организмов?
Изменение длины дня всегда тесно связано с годовым ходом температуры. Поэтому длина дня служит точным астрономическим предвестником сезонных изменений температуры и других условий. Это объясняет, почему у самых разных групп организмов умеренных широт под влиянием движущих сил эволюции сформировались специальные фотопериодические реакции - приспособления к климатическим изменениям в различное время года.
Фотопериодизм - это общее важное приспособление, регулирующее сезонные явления у самых разных организмов.
6). Биологические часы
Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на свет основана на чередовании в течение суток периодов света и темноты определенной длительности. Реакция организмов на продолжительность дня и ночи показывает, что они способны измерять время, т. е. обладают какими-то "биологическими часами". Эту способность имеют все виды живых существ, от одноклеточных до человека.
"Биологические часы", кроме сезонных циклов, управляют многими другими биологическими явлениями, природа которых еще недавно оставалась загадочной. Они определяют правильный суточный ритм, как активности целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.
Управление сезонным развитием животных и растений.
Выяснение роли длины дня и регуляции сезонных явлений открывает большие возможности для управления развитием организмов.
Различные приемы управления развитием используют при круглогодичном выращивании на искусственном свету овощных культур и декоративных растений, при зимней и ранней выгонке цветов, для ускоренного получения рассады. Предпосевной обработкой семян холодом достигают колошения озимых культур при весеннем посеве, а также цветения и плодоношения уже в первый год многих двулетних растений. Увеличивая длину дня, удается повысить яйценоскость птиц на птицефермах.
7). Действие рельефа
Абиотические факторы и их влияние на экосистемы. Рассмотрим действие рельефа. Оно проявляется опосредованно, через температуру и влажность. В результате на небольшом участке земли климатические условия могут значительно отличаться от средних для данной области. Такие местные условия называются микроклиматом. Его особенности служат причиной для разнообразия экосистем. Южный склон - теплый и сухой, со светолюбивыми растениями (сосной, кизильником, караганой, шиповником); северный - прохладный и влажный, с теневыносливой растительностью (березой, черемухой, свидиной). Химический состав подстилающей породы влияет на кислотность почв: гранит - увеличивает, известняк делает почву более щелочной. Каменистые почвы хорошо дренированы, чернозем - напротив, надежно удерживает воду. Пойма - периодически затапливаемый участок суши; укажите на различие растительного покрова поймы, северного и южного склонов
Вопросы:
Почему на южном склоне теплее, а на северном - прохладнее?
Как будут различаться северный и южный склоны в южном полушарии?
Эффект дождевой тени: горный хребет является преградой для влаги, перемещающейся с воздушными массами. Влажный воздух охлаждается, поднимаясь в горы, что приводит к выпадению большого количества осадков на наветренных склонах. На подветренной стороне хребта создаются засушливые условия, так как воздух при опускании вниз по склону нагревается и вбирает в себя влагу из почвы. Покажите учащимся карту природных зон Красноярского края и объясните эффект дождевой тени на примере Кузнецкого Алатау, загораживающего влагу, идущую с запада, и Западного Саяна, где дожди выпадают на северо-западном склоне, благоприятствуя крупнотравной растительности таежного типа, тогда как в Туве преобладает сухая степь.
Вопрос:
На каком склоне горного хребта (подветренном или наветренном) скорее образуется пустыня?
Температура. Большинство видов приспособлено к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в стадии покоя, способны существовать при очень низких температурах. Например, споры микроорганизмов выдерживают охлаждение до - 200°С. Отдельные виды бактерий и водорослей могут жить и размножаться в горячих источниках при температуре +80- +88°С. Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости к колебаниям температуры у водных организмов уже, чем у наземных. Однако и для водных и для наземных обитателей, оптимальной является температура в пределах 15-30°С..
Температура, в отличие от света, является исключительно витальным (энергетическим) фактором. У растений и животных (особенно холоднокровных животных) повышение температуры тела вызывает ускорение всех биохимических и физиологических процессов. Так, при повышении температуры сокращается время, необходимое для прохождение отдельных стадий развития. Наример, для развития гусениц бабочки-капустницы от яйца до куколки при температуре 10 С требуется 100 суток, а при 26 С - только 10 суток.
Зависимость скорости развития от температуры описывается S-образной кривой:
Точка а, в которой кривая v=f(t) пересекает шкалу температур (то есть ось OX), называется порогом развития. При температуре ниже данной развитие не происходит.
Так называемая сумма активных температур, то есть сумма температур, которые необходимо набрать для завершения цикла развития, используется в сельском хозяйстве. Описывается сумма активных температур Stэфф так:
Stэфф = y*(t-a).
y - это время развития, t - температура, при которой происходит развитие. Stэфф - постоянная (конечно, в статистическом смысле - индивидуальные различия, безусловно, есть) величина для данного вида. Найденная закономерность, а математики, наверно, уже успели привести предыдущую зависимость к виду У =S/(t - a) находит практическое применение. Зная длительность развития при различных температурах, можно вычислить сумму активных температур. Обычно сумма активных температур для сельскохозяйственных растений уже известна; на основании ее значения и конкретных температур делается фенологический прогноз, определяется возможность акклиматизации данного вида, необходимость и длительность выращивания в закрытом грунте (теплицах).
Температура также воздействует и на течение других физиологических процессов (количество потребляемой пищи, поведение, плодовитость и так далее). Температурный режим, связанный с географической широтой и другими факторами, определяет границы распространения видов.
Пределы выносливости организмов. +70 ... + 90 oС выносят водоросли горячих источников. Некоторые бактерии способны развиваться в кратерах вулканов. Сухие семена переносят температуры, близкие к абсолютному нулю. Некоторые древесные растения могут переносить температуры -60 ... -70 oС. В полярных льдах есть виды водорослей, которые существуют в очень узких температурных пределах - около 0 oС.
Тепло для растений может выступать формообразующим фактором. Так, при недостатке тепла у высокогорных видов возникает форма "подушки", внутри которой создается более теплый микроклимат; у обитателей тундры возникают стелящиеся, или шпалерные, и карликовые формы.
По отношению к теплу выделяют следующие экологические группы:
- Эвритермные и стенотермные организмы
- Термофилы и криофилы (теплолюбивые и холодолюбивые)
- По степени адаптации к условиям дефицита тепла различают нехолодостойкие организмы, которые гибнут при температуре замерзания воды из-за инактивации ферментов.
- Неморозостойкие организмы, которые гибнут, если в клетках начинают образовываться кристаллики льда; поэтому основной адаптацией является накопление сахаров и других веществ, при понижении температуры.
- Морозостойкие (например, переохлажденное состояние холодноводных рыб поддерживается накоплением в жидкостях тела так называемых биологических антифризов - гликопротеидов, понижающих точку замерзания).
По степени адаптации к повышенным температурам выделяют нежаростойкие виды (повреждаются при t=30... 40 o С ); жаровыносливые (выносят +50... + 60 o С); жароустойчивые (это, прежде всего, термофильные бактерии, некоторые виды сине-зеленых водорослей).
Различают организмы с непостоянной температурой тела - пойкилотермные (от греч. poikilos - различный, переменчивый и therme - тепло) и организмы с постоянной температурой тела - гомойотермные (от греч. homoios - подобный и therme - тепло). Температура тела пойкилотермных организмов зависит от температуры окружающей среды. Ее повышение вызывает у них интенсификацию жизненных процессов и, в известных пределах, ускорение развития.
В природе температура непостоянна. Организмы, которые обычно подвергаются воздействию сезонных колебаний температур, что наблюдается в умеренных зонах, хуже переносят постоянную температуру. Резкие колебания температуры - сильные морозы или зной - также неблагоприятны для организмов. Существует много приспособлений для борьбы с охлаждением или перегревом. С наступлением зимы растения и пойкилотермные животные впадают в состояние зимнего покоя. Интенсивность обмена веществ резко снижается, в тканях запасается много жиров и углеводов. Количество воды в клетках уменьшается, накапливаются сахара и глицерин, препятствующие замерзанию.
В жаркое время года включаются физиологические механизмы, защищающие от перегрева. У растений усиливается испарение воды через устьица, что приводит к снижению температуры листьев. У животных в этих условиях также усиливается испарение воды через дыхательную систему и кожные покровы. Кроме того, пойкилотермные животные избегают перегрева путем приспособительного поведения: выбирают местообитания с наиболее благоприятным микроклиматом, в жаркое время дня скрываются в норах или под камнями, проявляют активность в определенное время суток и т. п.
Таким образом, температура окружающей среды представляет собой важный и зачастую ограничивающий жизненные проявления фактор.
Гораздо меньше зависят от температурных условий среды животные гомойотермные - птицы и млекопитающие. Ароморфные изменения строения позволили этим двум классам сохранять активность при очень резких перепадах температур и освоить практически все места обитания.
Угнетающее действие низких температур на организмы усиливается сильными ветрами.
9). Приспособления организмов на температурный фактор
Приспособления у пойкилотермных к низким температурам:
1. « биологические антифризы»
2. повышенная теплопродукция
3. Артерио – венозные теплообменники
4. адаптивное поведение
Приспособление у пойкилотермных к высоким температурам:
1. подкожная сосудистая реакция
2. теплоотдача за счёт испарения влаги с поверхности тел
Приспособления у гомойотермных организмов к низким температурам:
1. окисление бурой жировой ткани
2. теплоизолирующие покровы
3. дрожание мышц
4. «свободное тканевое дыхание
5. адаптивное поведение
Приспособление теплокровных организмов к высоким температурам:
1. Испарение воды через потоотделение и со слизистых поверхностей рта
2. сосудистые реакции.
В отношении к температуре организмы подразделяют на:
· Термофиты
· Психрофиты
10). Влияние почвы.
Почва – это слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры, особое природное образование, играющее очень важную роль в наземных экосистемах.
На Земле по распространенности ведущее положение занимают пять типологических групп почв:
почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы, характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;
плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;
скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к различным климатическим зонам;
относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, бурые и серые лесные почвы;
мерзлотные почвы, обычно маломощные, подзолистые, глеевые, обедненные минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.
В состав почвы входят четыре важнейших компонента:
· минеральная основа (50–60 % от общего объёма);
· органическое вещество (до 10 %);
· воздух (15–25 %);
· вода (25–35 %).
Органические вещества в почве образуются из остатков растений и животных. Важную роль в процессе разложения играют сапрофиты. В результате образуется аморфная масса – гумус – тёмно-коричневого или чёрного цвета. Химический состав гумуса – фенольные соединения, карбоновые кислоты, эфиры жирных кислот. В почве частицы гумуса прилипают к глине, образуя единый комплекс. Гумус улучшает свойства почвы, повышая ее способность удерживать влагу и растворённые минеральные вещества. В болотистых почвах образование гумуса идёт очень медленно. Органические остатки спрессовываются здесь в торф.
Некоторые химические элементы (азот, фосфор, сера) в процессе разложения переходят из органических соединений в неорганические. Происходит так называемый процесс минерализации вещества.
Воздух и вода удерживаются в почве в промежутках между её частицами. Часть воды просачивается сквозь почву, образуя грунтовые воды; остальная вода остаётся в почве благодаря силам поверхностного натяжения либо адсорбируется на поверхностях кристаллов кварца или глины.
11). Влияние влажности
Влажность.
Вода играет исключительно важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Поддержание количества воды на достаточном уровне составляет одну из основных физиологических функций любого организма.
Роль влажности как экологического фактора для наземных организмов обусловлена тем, что осадки (а соответственно влажность воздуха и почвы) распределяются на земной поверхности в течение года очень неравномерно. Так как большинство наземных животных и растений влаголюбивы, то недостаток влажности часто оказывается причиной, ограничивающей их жизнедеятельность и распространение.
У организмов в процессе эволюции сформировались различные приспособления к добыванию и экономному расходованию влаги (вспомните растения и животных пустыни и полупустыни, засушливых степей), к переживанию засушливого времени года в состоянии покоя и др. Так, многолетние растения пустыни имеют сильно развитые корни, иногда очень длинные (например, у верблюжьей колючки до 16 м), достигающие влажного слоя, или чрезвычайно разветвленные.
Большинство животных пустыни может обходиться без воды; источником влаги для грызунов, пресмыкающихся, насекомых и других мелких животных служит пища. У некоторых животных вода образуется в организме в результате окислительных реакций. Поэтому характерные для многих обитателей пустыни обильные жировые отложения служат своеобразным резервом воды в организме, например горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов. Защитой от испарения воды у животных служит малая проницаемость наружных покровов тела.
Иной тип приспособления к недостатку влаги наблюдается у многих растений и животных, обитающих в условиях периодической сухости. У них возникает состояние покоя, которое характеризуется остановкой роста и развития, резко сниженным обменом. Некоторые грызуны и черепахи с наступлением жаркого и сухого периода в пустыне, когда выгорает растительность, впадают в летнюю спячку.
Состояние летнего покоя у многолетних растений часто сопровождается сбрасыванием листьев или полным отмиранием наземных частей, что имеет место у многих растений пустынь.
В зависимости от режима влаги растения в местах и обычного произрастания подразделяются на гигрофиты-растения избыточного увлажненных мест, мезофиты-растения достаточно увлажненных мест и ксерофиты - растения сухих местообитаний. Есть еще группа водных цветковых растений — гидрофиты, которые обитают в водной среде (стрелолист, элодея, роголистник). Недостаток влаги служит ограничивающим фактором, определяющим границы жизни и ее зональное распределение.
В отношении к влаге растения подразделяют на:
· гидрофиты
· гигрофиты
· мезофиты
· ксерофиты
При недостатке воды у животных и растений вырабатываются приспособления к ее добыванию и сохранению. Одна из функций листопада — приспособление против избыточной потери воды. У растений засушливых мест листья мелкие, иногда в форме чешуек (в этом случае стебель принимает на себя функцию фотосинтеза); той же цели служит распределение устьиц на листе, которое может уменьшать испарение воды. Животные в условиях сильно пониженной влажности во избежание потери воды активны ночью, днем они скрываются в норах и даже впадают в оцепенение или спячку. Грызуны не пьют воду, а пополняют ее с растительной пищей. Своеобразным резервуаром воды для животных пустынь являются жировые отложения (горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов, жировое тело у насекомых), из которых поступает вода, образующаяся в организме при окислительных реакциях в ходе расщепления жира. Таким образом, все факты приспособленности организмов к условиям жизни — яркая иллюстрация целесообразности в живой природе, возникшей под влиянием естественного отбора.
Выполнение задания
Приведите примеры растений разных экологических групп и занесите их в таблицу.
Экологическая характеристика растений
|
Тест |
Виды растений |
|
Отношение к свету: |
|
|
1. - гелиофиты |
|
|
2. - гелиосцифиты |
|
|
3. - сциофиты |
|
|
Отношение к влаге: |
|
|
1. - термофиты |
|
|
2. - психрофиты |
|
|
Отношение к влажности: |
|
|
1. - гидрофиты |
|
|
2. - гигрофиты |
|
|
3. - мезофиты |
|
|
4. - ксерофиты |
|
Солёность
Для живых организмов большое значение имеет качественный и количественный состав минеральных солей в окружающей среде.
По содержанию солей выделяют 4 группы природных вод:
1. пресные воды – 0,5 грамм на литр
2. солоноватые – от 0,5 до 30 грамм на литр
3. солёные - от 30 до 40 грамм на литр
4. рассолы – свыше 40 грамм на литр
Концентрация и качественный состав солей водоёмов оказывает большое влияние на численность и распространение водных животных.
Немногие виды водных животных могут обитать и в пресной, и в солёной воде.
Важную роль в водоёмах и почвах играет кислотность и щёлочность, при ph ниже
3 или 9 оказываются токсичными.
В реках, прудах и озёрах с повышением кислотности воды видовое разнообразие уменьшается.
Кислород.
Кислород необходим для обеспечения жизнедеятельности большинства живых организмов. В воздухе содержится 21% кислорода, воде не более 1%.
С повышением высоты над уровнем моря содержание кислорода в воздухе уменьшается.
Источником пополнения кислорода служат леса, отсюда понятно, что вырубка лесов, наряду с возрастающим выбросом в атмосферу СО2 может серьёзно изменить соотношение этих газов и повлиять на животный мир планеты.
Закрепление полученных знаний:
Дайте экологическое объяснение следующим фактам:
1. Морские животные коралловые полипы, образующие рифы, живут только в тропиках, так как для них необходима температура воды не ниже + 20 градусов
2. Лось обитает в Скандинавии на 100 севернее, чем в Сибири, где средняя годовая температура выше, однако зимы более суровые.
3. Составьте схему, которая демонстрирует различные приспособления обитателей водной среды к таким её особенностям, как насыщение кислородом, показатель ph, скорость течения.
4. Объясните биологическое действие ионизирующих излучений.
Домашнее задание: Подберите материал о действии магнитного поля Земли на живые организмы.
