Тема 2: Світло як екологічний фактор

ІІІ

ІІ

І

Питання для самоаналізу та самоперевірки

Тема 1: Вступ

Житомир 2011

Екологія рослин

Методичні рекомендації

до лекційного курсу з навчальної дисципліни

галузь знань 0401 Природничі науки

напрям підготовки 6.040102 Біологія*

Факультет природничий

Кафедра ботаніки

Укладач: кандидати біологічних наук, доцент Гарбар Д.А.

доцент Муж Г.В.

Обговорено та затверджено

на засіданні кафедри

протокол № 1

від 31 серпня 2011 р.

Мета: З’ясувати предмет та завдання екології рослин, закономірності дії екологічних факторів та їх класифікація.

Професійна спрямованість: Матеріал даної теми може бути використаний вчителем біології при поясненні теми „Закономірності дії екологічних чинників”. Загальна біологія. 11клас.

План:

1. Предмет та завдання екології рослин.

2. Поняття про екологічні фактори. Класифікація екологічних факторів.

3. Закономірності дії екологічних факторів.

Основні поняття: екологія рослин, екологічні фактори,аутекологія, демекологія,синекологія, екологічний фактор, середовище існування.

Обрані методи: лекція з елементами бесіди

Питання для самостійного опрацювання:

1. Короткий історичний нарис екології рослин.

2. Зв’язок екології рослин з іншими науками

1. Що вивчає екологія рослин?

2. З’ясуйте класифікацію екологічних факторів.

3. Поясніть основні закономірності дії екологічних факторів. Наведіть приклади.

Рекомендована література

1. Двораковский М.С. Экология растений. – М.: Высшая школа, 1983. –с 4- 11.

2. Горышина Т.К. Экология растений. – М.: Высшая школа, 1979. – 386с.

3. Пономарева И.Н. Экология растений с основами биоценологии. – М.: Просвещение, 1978. – 207с.

4. Литвак П.В.Основы экологии растений. – Житомир, 1994. – 124с.

5. Лаптев О. О. Екологія рослин з основами біоценології.- К.: Фітосоціоцентр, 2001. –с 4-28.

6. Васильев А. Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г. и др. Ботаника: Морфология и анатомия растений. – М.: Просвещение, 1988 – 480с.

Екологія рослин – це наука, що виявляє закономірності зв’язків між рослинами та середовищем їхнього існування (Шишков, 1950). Інакше кажучи, предмет, або завдання, екології рослин полягає в тому, щоб з’ясувати численні взаємозв’язки між рослинними організмами та факторами місцезростання, пояснити, узагальнити та відбити ці зв’язки в усій їхній складності та змінюваності. (Лархер, 1978)

Як вказує М. С. Двораківський (1983) взаємодія між живими організмами й оточуючим середовищем, обмін речовин і енергії між ними, пристосування організмів й оточуючим середовищем, обмін речовин і енергії між ними, пристосування організмів до умов існування, які постійно змінюються, роблять можливими життя на Землі. Вивчення такої взаємодії й становить основний зміст екології рослин.

Екологія рослин – наука про взаємовідношення рослин із середовищем їх існування, зокрема про вплив окремих факторів та їх сукупності на формоутворення.

Екологію рослин можна виділити три розділи:

1. Екологія окремих видів рослин – аутекологія, або факторіальна екологія рослин

2. Екологія рослинних популяцій (видових) – демекологія

3. Екологія біоценозів – синекологія або біогеоценологія (екологія угрупувань).

Все живе і неживе, що оточує рослини, тварини та мікроорганізми, та з чим вони безпосередньо взаємодіють називаються середовищем існування (перебування)

Місце існування – це частина природи, що оточує живі організми та справляє на них прямий або опосередкований вплив. Тому, одним із завдань екології є вивчення впливу тих чи інших факторів на живі організми, екологія також вивчає, як той чи інший організм пристосовується до умов зовнішнього середовища, і як в свою чергу впливає на нього.

Сукупність всіх природних факторів середовища, котрі впливають на дану рослину рослину або вид у даному місці (без урахування біоти) являє собою екотоп, разом з біотою – екобіотоп.

Кожен вид, відповідно, до своїх потреб використовує лише певну частину енергетичних і мінеральних ресурсів місця існування, і в просторі і в часі він займає цілком визначене місце, так звану екологічну нішу, котра до якоїсь міри дозволяє видові уникнути конкурентного тиску інших видів або послабити його. Елементи середовища, які впливають на організм називаються екологічними факторами. Вони мають різну природу та специфіку дії, в зв’язку з чим прийнято поділяти їх на три групи:

1. Абіотичні фактори – кліматичні (світло та інша промениста енергія, тепло, вологість і газовий склад повітря, атмосферний тиск, опади, сніговий покрив, вітер, сольовий склад води, грунтові (едафічні), орографічні умови рельєфу). Всі ці фактори неживої природи прямо чи опосередковано впливають на живі організми, визначаючи умови їхнього існування.

2. Біотичні фактори – це чинники, які виникають у результаті постійної взаємодії живих організмів, внаслідок чого останні зазнають прямого чи опосередкованого взаємовпливу.

3. Антропогенні фактори виникають внаслідок забруднення компонентів середовища, вирубка лісу, розорювання степів, господарська діяльність людини. Вони впливають на життя організмів прямо чи опосередковано, шляхом зміни середовища існування. Значення антропогенних факторів як загрози для живого і в сучасних умовах нерідко є домінуючим.

З точки зору дієвості факторів факторів на життя рослин, їх поділяють на первинні і комплексні, які взаємопов’язані і взаємодіють між собою

Первинні: тепло, вода, світло, хімізм, механічні

Комплексні: кліматичні, орографічні, едафічні, біотичні

Закономірності дії екологічних факторів:

1. Екологічні фактори досить тісно взаємодіють між собою. Звичайно зміна одного з них спричиняє зміну інших. Тому, для вивчення реакції рослин на той чи інший фактор необхідно по мірі можливості виділяти той фактор, що вивчається. В природних умовах зробити це буває важко.

2. Екологічні властивості особин (видів) змінюються залежно від виду і життєвого стану. Отже, необхідно спостерігати дію певного екологічного фактора на рослину, що вивчається, в онтогенезі.

3. Дія одного екологічного фактора може бути лише частково компенсована дією іншого, але повна заміна одного фактора іншим неможлива.

В. Вільяс сформулював закон незамінності екологічних факторів. Прикладом часткової компенсації фактора може бути часткова компенсація нестачі опадів в пустелі підвищеною вологістю повітря вночі, або на півночі довге літнє освітлення частково компенсує нестачу тепла.

4. У взаємодії з екологічними факторами рослини завжди ведуть себе активно: вони не лише зазнають впливу середовища, але й самі впливають на нього, змінюючи його. Наприклад: накипні лишайники, що поселяються на камені, в процесі обміну речовин виділяють органічні кислоти, які прискорюють руйнування субстрату.

5. Кожний екологічний фактор має кількісну характеристику, діапазон дії, обмежений точками мінімуму і максимуму, які відповідають крайнім значенням даного фактора, при яких можливе існування рослини. Також є точка оптимуму, яка показує оптимальну величину фактора, при яких можливе існування рослини. Також є точка оптимуму, яка показує оптимальну величину фактора, при якій спостерігаються найкращі параметри життєдіяльності рослин. Амплітуду умов існування виду від мінімальної до максимальної інколи називають екологічною валентністю виду, але останнім часом частіше вживають термін межі пенетрантності виду, тобто його витривалості. Виходячи з цього терміну, види можна поділити на еврибіонти (повсюди поширені) та стенобіонти (пристосовані до певних умов існування).

Перші є високо толерантними, а другі мають вузьку екологічну амплітуду.

6. Визначаючи вплив екологічних факторів важливо врахувати так зване явище наслідку, оскільки результати взаємодії між рослинами та середовищем є необоротними. Так, несприятливі умови при утворенні насіння або при закладанні зимуючих бруньок у даному вегетаційному сезоні великою мірою вплинуть на ті рослини, котрі виростуть з цього насіння в наступному році, або позначається на плодоношенні.

7. Значущість екологічних факторів різна для різних видів рослин в різних умовах існування. Одні з них можуть бути провідними, інші – супутними. Так, для проростання культурних злаків провідними, інші – супутними. Так, для проростання культурних злаків провідним фактором буде температура, в період колосіння і цвітіння – ґрунтова волога, під час дозрівання – вміст поживних речовин у грунті.

Серед екологічних факторів також виділяють обмежуючі фактори, якими визначаються можливості існування виду в екстремальних умовах. Організм особливо чутливі до зміни обмежуючих факторів.

8. Закон мінімуму та принцип обмежуючих факторів

Німецький вчений Ю. Лібіх ще в середині 19 століття вперше висловив думку про те, що витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюгу його екологічних потреб. Цей принцип одержав назву закону мінімуму. Пізніше це правило поширилось на всі екологічні фактори. В наш час прийнято брати до уваги не закон мінімуму, а загальний принцип обмежуючих факторів. Лібіх звернув увагу на обмежуюче значення фактору, що знаходиться в мінімумі.Шелфорд показав, що не тільки фактор у мінімумі, але й фактор, що знаходиться в максимумі, може бути обмежуючим. Вчений сформулював закон толерантності, згідно з яким кожен фактор, рівень якого наближається до меж толерантності (витривалості) виду, або виходить за межі, можна назвати обмежуючим.

Мета: З’ясувати значення світла в житті рослин, звернути увагу студентів на різноманітні пристосування рослин до використання світла.

Професійна спрямованість: матеріал даної теми необхідний вчителю біології при викладанні тем: «Фотосинтез. Листок – орган фотосинтезу». «Основні функції рослинного організму, пристосування рослин до життя в біоценозі». «Вплив освітленості на живі організми», «Адаптивні біологічні ритми організмів. Фотоперіодизм». Загальна біологія. 11клас.

План:

1. Значення світла в житті рослин

2. Групи рослин за вимогами до світла

3. Фотоперіодизм та групи рослин за типом фотоперіодичної реакції

4. Світло та життєві функції рослин

5. Пристосування зелених рослин до використання світла.

Основні поняття теми: Фотосинтез, світлолюбні, тіньолюбні та тіневитривалі рослини, геліофіти, сціофіти, фотосинтетично активна радіація, фотоперіодизм, фототропізм, фототаксис, світлове забезпечення рослин.

Питання для самостійного вивчення:

1. Характерні ознаки світлолюбних і тіньолюбних рослин

2. Пристосування рослин до слабкого освітлення

Запитання для самоконтролю та самоперевірки:

1. З’ясуйте значення світла в житті рослин

2. Назвіть основні групи рослин за вимогами до світла

3. Якими є характерні ознаки світлолюбних рослин?

4. Чим відрізняються тіневитривалі рослини?

5. Що таке фотоперіодизм? Назвіть групи рослин за типом фотоперіодичної реакції.

6. Що таке фотоперіодизм, фототаксис?

7. Який вплив має світло на життєві функції рослин: проростання насіння, ріст, фотосинтез, дихання?

8. Які пристосування рослин до використання світла?

9. Як пристосовуються рослини до слабкого освітлення?