Организм и условия его обитания Характеристика света

Организм и условия его обитания • Характеристика света как экологического фактора. Приспособления животных и растений к световому режиму. • Температура как экологический фактор. Гомойотермные и пойкилотермные животные. Температурные адаптации животных и растений. • Влажность. Приспособления растений и животных к различному водному режиму. • Биотические факторы. Типы экологических взаимоотношений, их характеристика

Свет – как экологический фактор • Основные его параметры: спектральный состав, интенсивность, периодичность. • Растения в отношении света представлены тремя экологическими группами – • световые, • теневые, • теневыносливые.

• Свет важен также и для животных, сезонную и суточную активность которых он регулирует. • Свет как средство ориентации • У простейших фототаксис • Свет несет информационное значение- дневные, ночные организмы

• Глубоководные кальмары и гремучие змеи – инфракрасная часть спектра • Пчелы- коротковолновая часть спектра

• • Свет определяет особенности растений форма роста внутренняя структура тканей листа величина хлоропластов их расположение в клетках и т. д.

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ РАСТЕНИЙ К СВЕТОВОМУ РЕЖИМУ • По отношению к свету выделяют три основные группы растений: • светолюбивые или гелиофиты экологический оптимум находиться в области полного солнечного освещения и сильное освещение действует угнетающе • Это растения открытых местообитаний или освещенных экологических ниш • степные, луговые травы

• тенелюбивые или сциофиты Эти растения имеют оптимум в области слабой освещенности и не выносят сильного света • растения нижнего яруса, папоротники, кислицы, мхи, большинство комнатных и оранжерейных растений

• теневыносливые имеют широкую экологическую амплитуду по отношению к свету ( их можно назвать свето- и теневыносливыми) •

• У различных групп имеются анатомо- морфологические приспособления. Например, неодинаковая величина листовых пластинок. • У светолюбивых листья обычно более мелкие.

Рис. Внутренне строение листа светового (А) и теневого (Б) растения: 1 – столбчатая паренхима; 2 – губчатая паренхима

• Расположение листовых пластинок в пространстве варьирует в зависимости от избытка или недостатка света. • У растений гелиофитов листья расположены вертикально или под большим углом к горизонтальной плоскости.

• Адаптивные черты отмечаются и в строении листа • У многих гелиофитов поверхность способствует отражению блестящая, лакированная – лавр, магнолия • Светлый восковой налет – кактус, молочай, толстянковые

Сравнительная характеристика различных экологических групп растений п/п Признак сравнения Светолюбивые растения сухих мест обитания Многослойная*; из более мелких клеток с толсты ми оболочками (3, 24) Тенелюбивые растения водных и избыточно увлажненных мест обитания Однослойная, из более крупных клеток с тонкими оболочками (26, 28, 40). клетки могут иметь хлоропласты (18) 2 Устьица На нижней стороне листа; погружены в ямки, бороздки, могут быть прикрыты волосками* ; их много (за исключением растений с утолщенными стеблями и листьями — алоэ, кактусы) На нижней и могут быть на верхней стороне листа **, могут выдаваться над поверхностью, могут не закрываться; их мало; есть особые водяные устьица — гидатоды 3 Восковой налет на листьях Толстый, образует утолщения в виде зерен, шипов (I, 4. 13, 15. 22. 33. ЗЬ, 36) Тонкий, слабо развит или отсутствует(5 7, 9. 18, 20, 21, 25. 28, 40) 4 Волоски на листьях Образуют густое опушение, мертвые (3, 14, 27, 37) 5 Покровная ткань в целом В целом развита хорошо Не образуют густое опушение, рассеянные, жи вые (8 — 10, 12, 39) В целом развита плохо 6 Ткани мякоти листа Плохо различаются столбчатая и губчатая ткань*** 1 Кожица листьев 7 Механическая ткань 8 Проводящая ткань 9 Другие ткани Хорошо различаются несколько слоев столбчатой ткани и губча ая ткань*** Развита хорошо (1, 3. 24, 36, 37) Развита хорошо (в листьях густая сеть жилок) (3, 24) Развита плохо (2, 9, 18, 25. 26, 28, 40) Развита плохо (в листьях редкая сеть жилок) (18. 25. 26) Хорошо развита водозапасвющая ткань (1. 4, 22, 23, 30, 33, 42) Хорошо развита воздухоносная ткань **** 10 Окраска Светло зеленая (1, 3, 4, 15. 23, 24) Темно зеленая (5 — 9. 12, 19, 20, 25, 29, 31, 38. 40)***** 11 Размеры листьев Относительно небольшие, листья мелкие (3, 15. 22 — 24, 32, 34, 36. 37, 41) Более узкие; линейные, ланцетные (4, 13. 16, 23. 27. 34, 37) Относительно большие, листья крупные (5 12, 17, 19 — 21. 28, 29, 39. 40) Более широкие; овальные, округлые, сердцевид ные, цельные или слабо рассеченные (5 — 12, 17. 20, 28, 29, 31, 39, 40) 13 Характер листьев Плотные, толстые, кожистые, жесткие (3, 4, 13 — 15, 27, 33, 36. 37, 41) Тонкие, мягкие (2, 5, 6, 8 11, 17, 18, 21, 2"? , 25, 28, 29, 31, 40) 14 Особенности листьев Видоизменяются в колючки, чешуйки или стано вятся Могут иметь длинные мощные черешки [5, 7, 8, толстыми, мясистыми (1, 4, 22, 23, 30, 35, 42) 10, 17, 20, 28, 29, 40) 15 Корневая система Хорошо развита; корни, сильно ветвящиеся у по верхности почвы или глубоко идущие в почву 12 Форма листьев Слабо развита; корни слабо ветвятся; могут от сутствовать корневые волоски

• Адаптация в зависимости от светового режима • Фотопериодизм – ритмичные изменения морфологических, биохимических и физических свойств и функций организмов под влиянием чередования и длительности освещения

• Три группы растений по фотопериодической реакции • растения длинного дня • растений короткого дня • растения промежуточные.

Рис. Световые оптимумы растений разных экологических групп: 1 – теневой вид; 2 – световой вид; 3 – теневыносливый вид

• Продолжительность дня регулирует процессы жизнедеятельности • Для животных организмов • Диапауза – длительная приостановка развития ( колорадский жук) • Спячка – на любой стадии развития ( летняя, зимняя). Снижается уровень обмена веществ, интенсивность обмена, потребление кислорода.

• У насекомых рост и развитие зависит от длины светового дня • Тутовый шелкопряд, саранча, совка – короткий дневной свет • Капустная белянка и березовая пяденица – длинный дневной свет

• Миграции – закономерное перемещение в определенном направлении • Линька • Анабиоз - состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедляются, что отсутствуют видимые признаки жизни

• У растений • Органический покой – плоды, клубни, почки • Глубокий покой – наступает после органического покоя или одновременно • Вынужденный покой – растения длительного время не приступает к росту из-за неблагоприятных условий

ТЕМПЕРАТУРА – как ЭФ • Температурные адаптации у растений представлены физиологическими, биохимическими и морфологическими адаптациями. • Температурные адаптации у животных: пойкилотермные (холоднокровные) и гомойотермные (теплокровные) организмы.

• По устойчивости к низким температурам виды растений значительно отличаются. • Так, растения Крайнего Севера зимой спокойно переносят морозы до – 60°С, тогда как большинство растений южного происхождения могут серьезно пострадать даже при небольших положительных температурах. • Растения какао погибают уже при 8°С.

• По отношению к температурному режиму выделяют три группы растений: теплолюбивые, холодостойкие и морозостойкие растения • Теплолюбивые растения не переносят низкие положительные температуры и погибают уже при температуре +10°С, • холодостойкие повреждаются при снижении температуры ниже 0°С, • а морозостойкие растения могут выдерживать низкие отрицательные температуры до -25 °С и ниже.

• Температурные адаптации растений • Защитные приспособления • Восковой налет, колючки, мощная корневая система • криофилы • термофилы

• гомойотермные (эндотермные) организмы (к которым традиционно относят млекопитающих и птиц) при изменении температуры окружающей среды поддерживают температуру тела на стабильном уровне;

• • Снижение теплоотдачи: Перьевой и волосяной покровы Жировой слой Сужение кровеносных капилляров

• Увеличение теплоотдачи: • Потоотделение • Уменьшение густоты шерстного или перьевого покровов • Расширение капилляров кожи • Тепловая одышка

• Пойкилотермные (Экзотермные) организмы - температура тела изменяется вслед за изменением температуры окружающей среды и близка к последней • Активность зависит от температуры внешней среды

• Поведенческие реакции – ориентация по отношению к теплу, интенсивность пигментации, активизация мышечных движений • Спячка, оцепенение

• Физиологический механизм предполагает распределение и перераспределение жировых запасов, соответствующую пигментацию, изменение состояния перьевого, волосяного, чешуйчатого либо воскового покровов, кутикулы, перераспределение кровотоков, регуляцию испарения влаги через покровы тела и слизистые и т. п. •

Химическая терморегуляция заключается в изменении уровня обмена веществ. • Повышенное образование тепла предохраняет организм от охлаждения. Наоборот, при высокой температуре окружающей среды обмен веществ в организме понижается. Это защищает организм от перегревания. • Самое значительное количество тепла образуется в организме при сокращении мышц, во время физической работы. Образованию тепла способствует и непроизвольное сокращение мускулатуры — дрожь на холоде. • Немалую роль играют процессы обмена веществ во внутренних органах. Образовавшееся в них тепло разносится кровью по всему телу и поступает к коже.

В физической терморегуляции главным является отдача тепла в окружающую среду. • Способы теплообмена между организмом и окружающей средой включают теплоизлучение, конвекцию, теплопроводность и испарение. • При излучении тепло переносится в виде электромагнитных волн длинноволновой инфракрасной части спектра, лежащей за пределами видимой его части. • Тела не просто излучают тепло в окружающий воздух (он не может поглотить много излучаемого тепла), а передают его другим телам со скоростью, пропорциональной разности температур между двумя телами. У человека на излучение приходится около 50% общей теплоотдачи. •

• Охлаждение путем излучения тепла может происходить и в том случае, если температура воздуха выше температуры тела. Теплоизлучение происходит при отсутствии непосредственного контакта с более холодным телом. Благодаря теплоизлучению человек, находящийся в тени, даже в жаркой пустыне способен освобождаться от части своего тепла.

• Этологический механизм предполагает перемену поз (перелетная саранча холодными утрами подставляет лучам солнца широкий бок тела, а в жаркий полдень – узкую спинку); активный поиск благоприятных микроклиматических условий (пустынные змеи и ящерицы забираются на ветви кустарников, чтобы не контактировать с раскаленной поверхностью грунта; насекомые ночуют в венчиках цветков, которые дольше сохраняют тепло)

• строительство и использование убежищ и укрытий, в том числе нор; использование водоемов (буйволы полуденные часы проводят в водоемах), коллективные формы поведения (овцы в метель сбиваются в «черепахи» , температура внутри которых может достигать +30 ºC

ВОДА – как ЭФ • Гидатофиты - водные растения, погружены целиком или большая часть • элодея, ряска

• Гидрофиты наземно-водные, только погружены нижние части • частуха, стрелолист.

• гигрофиты в условиях избыточного увлажнения • калужница болотная, сердечник горький, вахта трехлистная, • все эти растения не выносят водного дефицита и не могут приспособиться даже к большой засухи

• мезофиты • растения умеренно увлажненных мест обитания • клевера, злаки, лисохвост, костер, тимофеевка, ежа сборная, ландыш, все лиственные деревья, многие полевые культуры, сорняки

• ксерофиты (суккуленты и склерофиты) • Растения засушливых мест • Листья плотные, твердые, жесткие с толстой кутикулой • Редукция листьев • Покрыты восковым налетом • Листья опушены • Листья часть свертываются вдоль

• Суккуленты (сочные ) – кактусы, агавы, алоэ • Склерофиты – сухие – саксаул, верблюжья колючка, полынь

• Рис. Суккуленты: 1 – стеблевые (кактусы); 2 – листовые (алоэ)

• Рис. Склерофиты: 1 – бодяк; 2 – чертополох

• Животные организмы- носят название гигрофилов (влаголюбивые), сухолюбивые – ксерофилов, промежуточные положение занимают мезофилы.

Регуляция обмена • Этологические механизмы: • выбор соответствующих местообитаний (дрозофилы летают под пологом деревьев, многие животные пустынных зон концентрируются в оазисах и речных долинах);

• выбор времени активности (слизни и садовые улитки активны ночью и утром, когда еще не высохла роса и высока относительная влажность воздуха; дождь позволяет распространить период активности на дневное время суток); • уход в почву (обитающие в пустынях и полупустынях москиты на самом деле влаголюбивы; их личинки развиваются в растительных остатках в норах грызунов и других укромных местах. ; • поиск водоемов (антилопы, табуны лошадей кочуют от водопоя к водопою).

• Морфологические механизмы: • приобретение эпикутикулы или рогового слоя (эпикутикула насекомых богата восками и гидрофобна, то есть обладает водоотталкивающими свойствами; аналогичные свойства характерны для роговых образований рептилий);

• герметизацию (переднежаберные моллюски – лужанки, битинии и многие морские формы – закрывают вход в раковину крышечками, легочные моллюски – заливают вход слизью, образующей по высыхании пробку; слизни, двоякодышащие рыбы.

• Физиологические механизмы предусматривают: • наработку метаболической воды • снижение водопотерь от испарения (например, за счет снижение двигательной активности и герметизации трахейной системы у насекомых);

• совершенствование азотистого обмена (у рыб и многих других водных животных конечным продуктом азотистого обмена является аммиак, млекопитающих и некоторых насекомых – мочевина, большинства насекомых, птиц и рептилий – мочевая кислота; • снижение потерь воды с основными экскретами.