Наземно-воздушная среда

Ход урока.

 

1. При помощи учебника самостоятельно законспектировать тему.

1. При конспектировании можно использовать литературу - Р.А., Паршикова, В.Н. Экология: экологические проблемы товароведения. — М.: Издательский центр «Академия», 2014г.

 

 

Тема урока.

Наземно-воздушная среда

 

 

Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и требует более высокого уров­ня организации живого. Важнейшими факторами этой среды являются: свет, температура, влажность, состав воз­духа.

Свет является важным экологическим фактором для живых организмов. Практически вся энергия поступает на Землю в виде солнечного излучения, состоящего из види­мого света, ультрафиолетовых и инфракрасных' лучей. Би­ологическое действие солнечного света обусловлено спект­ральным составом, интенсивностью излучения, суточной и сезонной периодичностью освещения.

Особое значение в жизни всех организмов имеет види­мый свет. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется важнейший в биосфере процесс фотосинте­за. Поступление солнечной энергии на Землю соответствует

сезону года и длине суток. Реакция организмов на суточ­ный ритм освещения, т. е. на соотношение светового (дли­на дня) и темного (длина ночи) периодов суток, называ­ется фотопериодизмом (от греч. photos — свет, periodos — круговращение). В умеренных и полярных широтах расп­ространены длиннодневные растения (рожь, лен, пшени­ца); ближе к субтропикам — короткодневные (хризантемы, рис, табак, просо).

Фотопериодизм, чередование света и темноты, растения воспринимают листьями. Под влиянием продолжительнос­ти дня в растениях образуются гормоны, влияющие на цве­тение, образование клубней, луковиц и плодов. Фотоперио­дизм наблюдается и у животных: наступление и прекраще­ние брачного периода, линька, наступление зимней спяч­ки, миграция — все зависит от длины дня.

Световой режим на Земле многообразен. Наряду с ярко освещаемыми территориями есть места, куда дневной свет проникает в минимальных дозах. Поэтому у растений в процессе естественного отбора возникли многочисленные приспособления, позволяющие им жить в разных условиях освещения. По отношению к свету растения делят на три экологические группы: гелиофиты — светолюбивые, сцио-фиты — тенелюбивые и факультативные гелиофиты — те­невыносливые растения.

Гелиофиты — это растения открытых, постоянно хоро­шо освещаемых местообитаний. Примером их служат мно­гие луговые травы, растения степей и пустынь; из лесных растений — высокоствольные деревья, образующие первый ярус и травы эфемероидного типа.

Сциофиты — это растения, которые развиваются в усло­виях слабого освещения. К ним относятся растения, произ­растающие в нижних ярусах фитоценозов, например кис­лица (Oxalis acetosella), вороний глаз (Paris quadrilolia), ко­пытень (Asarum europaeum), зеленые мхи, плауны.

Факультативные гелиофиты — это большая группа рас­тений, которые способны расти как при очень большом, так и при малом количестве света. К этой группе относятся, например, ежа сборная (Dactylis glomerata), земляника (Fragaria vesca), липа (Tilia cordata), черемуха (Padus race-mosa) и другие.

 

 

Сравнивая особенности светолюбивых и тенелюбивых рас­тений, можно обнаружить существенные различия в их анатомии, морфологии и физиологии. В таблице 3.1 представле­ны отдельные характерные черты этих растений.

Таблица 3.1 Характерные признаки светолюбивых и тенелюбивых растений

Органы и ткани	У светолюбивых растений	У тенелюбивых растений
1. Корневая система	Обычно сильно развита	Слабо развита
2. Стебли	Междоузлия сравнительно короткие	Междоузлия более вытянутые
3. Листья 1). Листовые пластинки	Часто мелкие, толстые, жесткие, иногда мясистые	Довольно крупные, широкие, тонкие, мягкие
2). Эпидермис	Из мелких клеток, без хлоропластов, с кутикулой	Однослойный, крупноклеточный, содержит хлоропласты, кутикулы нет
3). Клетки мякоти листа	Хорошо дифференцированы на столбчатую и губчатую ткань	Слабо дифференцированы
4). Столбчатая паренхима	Развита сильно	Развита слабо
5). Механическая ткань	Хорошо развита	Развита слабо, поэтому листья мягкие
6). Губчатая ткань	В клетках очень много мелких хлоропластов. Листья светло-зеленые	В клетках крупные хлоропласты. В них много хлорофилла, и поэтому окраска листьев этих растений более темная
7). Устьица	Мелкие, покрыты волосками. На 1 мм2поверхности от 300 до 1000 устьиц	На 1 мм2 поверхности от 15 до 80 устьиц
8). Сеть жилок листа	Густая	Сравнительно редкая
9). Расположение листьев к лучам света	Под углом (или ребром)	Перпендикулярно
10). Осмотическое давление клеточного сока	Очень высокое	Сравнительно небольшое

Температура — важный экологический фактор, зави­сящий как от солнечного, так и от теплового (длинновол­нового) излучения. Температура действует везде и посто­янно. Живые организмы получают и теряют тепловую энергию различными путями. Большинство живых орга­низмов может существовать только в интервале темпера-

 

 

тур от 0°С до 50°С, так как именно при этих температурах происходит нормальный обмен веществ.

Температура среды, наиболее благоприятная для жизне­деятельности и роста, называется оптимальной, она колеб­лется в пределах от -ЮС до +30°С. Но некоторые организ­мы приспособлены к жизни при высоких температурах. Например, бактерии горячих источников выдерживают температуру до +88°С, цианобактерии (сине-зеленые водо­росли) — около +80°С; рачок Thermosbaena mirabilis живет при температуре +45—1-48°С и погибает, если температура опускается ниже +30°С.

В зависимости от механизмов поддержания температу­ры тела организмы делятся на пойкилотермные и гомойо-термные.

Пойкилотермные (от греч. poikilos — различный, и therme — тепло), или холоднокровные, — это организмы, имеющие непостоянную температуру. К ним относится аб­солютное большинство животных, за исключением птиц и млекопитающих. Температура тела у пойкилотермных животных мало отличается, или не отличается вообще от температуры окружающей среды и изменяется вместе с

ней.

Для многих холоднокровных животных характерен ана­биоз — временное состояние организма, при котором жиз­ненные процессы существенно замедляются, а видимые признаки жизни отсутствуют. Анабиоз может наступать у животных как при понижении температуры окружающей среды, так и при ее повышении. Например, у змей, ящериц наступает оцепенение при повышении температуры воздуха выше +45°С.

Гомойотермные (от греч. homoios — одинаковый и therme — тепло), или теплокровные — это животные с пос­тоянной температурой тела, обладающие более совершен­ной терморегуляцией и в меньшей степени зависящие от температуры среды. К ним относятся птицы и млекопита­ющие. У млекопитающих температура тела составляет

+35°С--Н38°С, а у большинства птиц — +4ГС — +43°С.

Птицы тратят на поддержание температуры тела 80% энер­гии, поступающей с пищей. Температура тела сохраняется на постоянном уровне вне зависимости от колебаний темпе­ратуры воздуха. Например, при морозе в -40°С температура тела песца +38°С, а белой куропатки +43°С.

Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойотермными занимают гетеротермные животные. В активном состоянии у них поддерживается высокая температура тела, а в неактивном — температура пони­жается, что также сопровождается замедлением обмена веществ. К таким животным относятся яйцекладущие, суслики, ежи, сурки, летучие мыши, стрижи, колибри и другие.

Температурный режим имеет большое значение и для растений. Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза идет в

диапазоне температур +15°С--1-25^оС. У растений одно из

важнейших приспособлений к температуре — форма роста. Там, где тепла мало (в Арктике, на высокогорье), много по-душковидных растений, стелющиеся и карликовые фор­мы, растения с прикорневыми розетками листьев.

Температура, как и световой режим, закономерно изме­няется в течение суток, сезона года и зависит от географи­ческой широты местности.

Вода является важным экологическим фактором в жиз­ни наземных организмов. Это один из основных компонен­тов живых организмов, без которого невозможно протека­ние биохимических процессов, обеспечивающих нормаль­ную жизнедеятельность. Эволюция наземных животных шла по пути удержания в организме влаги. Это отразилось на строении их покровов, органов дыхания и ряда других систем.

Говоря об экологическом действии воды в наземно-воз-душной среде, важно учитывать следующие ее характерис­тики:

— количество воды и ее физическое состояние (жидкое, капельно-жидкое, твердое, газообразное),

— особенности распределения на суше,

— глубину залегания в почве,

— влажность почвы или другого субстрата,

— насыщение водяными парами воздуха, ^f

— распределение влаги в течение года (осадки и их ха­рактер).

Наличие воды — один из основных экологических фак­торов, лимитирующих рост и развитие растений. В отсут­ствие воды растение увядает и может погибнуть. Поэтому у растений существуют специальные приспособления, позво­ляющие им переносить недостаток влаги.

По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяют на три основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюби­вые) и мезофильные (предпочитающие умеренную влаж­ность).

Гигрофиты (от греч. hygros — влажный, phyton — рас­тения) — растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью. К ним относятся тропические рас­тения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха. В умеренном и холодном климате типичными гиг­рофитами являются теневые травянистые растения, а так­же растения заливных лугов, болот (гелофиты). Гидрофи­ты — водные растения, целиком или большей частью погруженные в воду.

Мезофиты (от греч. mesos — средний, промежуточный и phyton — растения) — это растения умеренно увлажнен­ных местообитаний. К типичным мезофитам относится значительное число луговых трав, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков.

Ксерофиты (от греч. xeros — сухой и phyton — растения) — растения сухих местообитаний. Ксерофиты разделяются на две основные группы: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты (от лат. succulentus — сочный, толстый, жирный) — это сочные растения, обитающие в засушли­вых районах и переносящие неблагоприятный период за счет накапливаемых запасов влаги в стеблях ("кактусы, молочаи) или в листьях (алоэ, агавы). Некоторые кактусы способны концентрировать в стеблях 1000—3000 кг воды и экономно расходовать ее благодаря толстой кутинизиро-ванной эпидерме, волоскам, малому числу устьиц.

Склерофиты (от греч. skleros — твердый, жесткий) — это засухоустойчивые растения с жесткими листьями и стеблями. В отличие от суккулентов они не накапливают в себе влагу, а наоборот, интенсивно ее испаряют. К склеро-фитам относятся пустынные, полупустынные и степные растения, такие как саксаул, верблюжья колючка, полынь, астрагал, ковыль. Обычно склерофиты низкорослы, но об­ладают хорошо развитой корневой системой. Листья у мно­гих из них мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуи, либо сильно рассечены и покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти приспособления обеспечивают ре­гуляцию водного обмена.

В северных широтах или высоко в горах многие расте­ния в холодный период также испытывают недостаток вла­ги из-за физиологической недоступности почвенной воды при низких температурах. Растения, обитающие в холод­ных и влажных местах, называются психрофитами (от греч. psychros — холодный), а в холодных и сухих — крио- фитами (от греч. kryos — мороз, лед).

Наземных животных по отношению к водному режиму разделяют на три экологические группы:

— гигрофилы — влаголюбивые животные, нуждающие­ся в высокой влажности среды (мокрицы, комары, назем­ные моллюски, амфибии);

— мезофилы —животные, обитающие в условиях уме­ренной влажности;

— ксерофилы — сухолюбивые животные, не перенося­щие высокой влажности (верблюды, пустынные грызуны, пресмыкающиеся и другие). Эта группа животных облада­ет разнообразными способами регуляции водного баланса. Например, жировые отложения у верблюда в горбах, у гры­зунов — под кожей, жировая ткань у насекомых служат ис­точником метаболической воды, освобождающейся в ре­зультате окисления жира. Большинство обитателей засуш­ливых мест ведет ночной образ жизни, тем самым избегая перегрева и избыточного испарения воды. Некоторые жи­вотные с наступлением жаркого и сухого периода могут впадать в летнюю спячку (например, сурки) или в состоя­ние анабиоза.

Особенностью жизни в наземно-воздушной среде яв­ляется то, что организмы, обитающие в ней, окружены воздухом. Эта газовая среда характеризуется, по сравне­нию с водной, очень низкими плотностью, влажностью и давлением, а также высоким содержанием кислорода (21%). У обитателей наземно-воздушной среды в про­цессе эволюции выработались специфические анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации. Например, у них появились органы, обеспечивающие непосредственное усвоение атмосфер­ного кислорода в процессе дыхания (устьица растений, легкие и трахеи животных). Сильное развитие получили скелетные и опорные образования (скелет животных,

механические ткани растений), поскольку воздух обла­дает низкой плотностью и не может служить опорой.

Обитатели наземно-воздушной среды тесно связаны с по­верхностью земли, почвой (корни растений, конечности животных). Необходимость поиска пищи выработала у жи­вотных большую подвижность, появились летающие жи­вотные. У некоторых организмов развита анемохория (от греч. anemos — ветер) — расселение с помощью воздушных потоков (споры, семена, пыльца, микроорганизмы, цисты простейших, пауки).

Малая плотность воздуха обуславливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря, давление умень­шается, и это оказывает влияние на распространение видов в горах.

Кроме рассмотренных основных экологических факто­ров, влияющих на живые организмы наземно-воздушной среды, существуют и другие, имеющие большое значение. К ним относятся почва, рельеф, погодные и климатичес­кие особенности (например, ветер, осадки, снеговой пок­ров) и т.д.

 

 

3. Законспектировать в тетради и предоставить преподавателю для отчета.