Вопрос (Типология адаптаций. Пути адаптаций организмов к среде.). Реферат: Адаптация растений к окружающей среде

Адаптации растений, направленные на уменьшение потерь воды, связаны с устьичной регуляцией влагоотдачи листьями и с рядом морфологических приспособлений. К ним относятся: погружение устьиц вглубь листа, способность листьев сворачиваться, прикрывая устьица и сокращая поверхность испарения; сохранение запасов воды в толстом сочном стебле; уменьшение относительной поверхности влагоотдачи (шаровидные кактусы; редукция листьев, превращающихся в иглы или шипы); образование защитных покровов, создающих пограничный слой неподвижного воздуха (волоски, колючки, восковой налет) и т.п.[ ...]

Растения, приспособившиеся к обитанию в местах с недостаточным увлажнением, в том числе в условиях, совершенно недоступных даже для мезофитов, относятся к группе ксерофитов1. Ксерофиты распространены в пустынях, степях, жестколистных вечнозеленых лесах и в сухих биотопах типа песчаных дюн, прогреваемых склонов и т. п. Способность их в активном состоянии переносить неблагоприятные для других растений условия недостаточного увлажнения определяется набором специфических адаптаций. По принципу этих адаптаций растения-ксерофиты подразделяются на две группы: суккуленты и склерофиты.[ ...]

Адаптация растений к максимальному использованию ФАР проявляется в пространственной ориентации листьев. Так, при вертикальном расположении листьев (злаки, осоки) солнечный свет полнее поглощается в утренние и вечерние часы (при более низком стоянии Солнца). При горизонтальной ориентации листьев растения (в основном сциофиты) полнее используют лучи полуденного Солнца. При диффузном расположении листьев (кукуруза) в разных плоскостях солнечная радиация в течение дня утилизируется наиболее полно.[ ...]

Адаптация растений к таким экстремальным условиям в процессе длительной эволюции сформировала самые разные экологические приспособления. Это, прежде всего, господство ксерофитов, могущих экономно расходовать влагу при активной сосущей способности корней, проникающих на значительную глубину (верблюжья колючка, джузгун, черный саксаул и др.). В песчаных пустынях доминируют псаммофиты, имеющие приспособления против засыпания их песком. В пустынях широко развиты засоленные типы почв, на которых могут существовать лишь галофиты (солянки, сарсазан, солерос, лебеда, тамариск, белый саксаул и др.). Так, некоторые виды галофитов (тамариск) в Сахаре на фотосинтезирующих органах имеют специальные железы, выводящие избыток солей, у других - происходит сбрасывание соленасыщенных органов. Во всех пустынях земного шара преобладающими видами растений являются представители таких семейств, как маревые, сложноцветные, крестоцветные, бобовые, гречишные, парнолистниковые и др. Так, флора Сахары насчитывает примерно 1200 видов, песчаных пустынь Турана - 536, Кызылкумов - 533, Южного Устюрта - 259 видов и т. д.[ ...]

Физиологические адаптации растений к световым условиям на-земно-воздушной среды охватывают различные жизненные функции. Установлено, что у светолюбивых растений ростовые процессы более чутко реагируют на недостаток света по сравнению с теневыми. В результате наблюдается усиленное вытягивание стеблей,которое помогает растениям пробиться к свету, в верхние ярусы растительных сообществ.[ ...]

Другая система форм растений была предложена датским ботаником К. Раункиером. Переннирующие ткани» - это эмбриональные (меристема-тические) ткани, которые остаются в состоянии покоя в течение зимы или сухого периода и возобновляют рост тогда, когда наступает благоприятный сезон. Таким образом, нерен-нирующие ткани включают почки возобновления, которые могут содержать миниатюрные побеги с листьями, распус кающимися весной или в дождливый сезон, и семена. Поскольку переннирующие ткани дают возможность растениям выживать в неблагоприятный сезон, местоположение этих тканей является существенной чертой адаптации растений к климату. Чем суровее климат, тем меньшее число видов растений имеет почки, расположенные высоко над поверхностью земли и полностью подверженные действию холода или сильной сухости атмосферы. Среди наземных растений положение переннирующих тканей определяет пять главных типов растений, называемых жизненными формами.[ ...]

Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении. Такие анатомо-морфологические особенности наиболее четко выражены у водяных мхов (Riccia, Fontinalis), валлиснерии (Vallisneria spiralis), рдестов (Potamageton).[ ...]

Стресс высокотемпературный (у растений) - характерен для растений аридных и экстрааридных регионов земного шара. Засухоустойчивые растения способны переносить перегрев и длительное обезвоживание, причем основным аппаратом охлаждения у них служит транспирация. Многие суккуленты обладают способностью накапливать ночью органические кислоты (в основном яблочную), а днем с целью уменьшения испарения устьица закрываются, и эта кислота становится главным источником углерода, из которого синтезируются сахара. Путем такой адаптации растения преодолевают высокотемпературный стресс (Г. И. Жунгиету и др., 1991).[ ...]

Иссушающее действие воздуха имеет для растений наиболее важное экологическое значение. Подавляющее большинство растений всасывает воду корневой системой из почвы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Адаптация растений к этим условиям - увеличение всасывающей силы и активной поверхности корней. Величина этой силы у корней умеренной зоны от 2 до 4106 Па, а у растений сухих областей - до 6106 Па. Как только выбрана доступная вода в данном объеме, корни растут далее вглубь и в стороны и корневая система может достигнуть, например, у злаков длины 13 км на 1000 см3 почвы (без корневых волосков) (рис. 2.3).[ ...]

Углеводы - конечный продукт фотосинтеза и субстрат для дыхания и роста растений. Известны сведения о защитной роли сахаров при адаптации растений к неблагоприятным условиям среды (Колупаев, Трунова, 1992). Целью наших исследований было изучение содержания углеводов в растениях ячменя (Hordeum distichum L., с. Новичок) в зависимости от уровня минерального питания и температуры. В опытах использовали 3-4-не-дельные растения, выращенные в климатической камере на водной культуре при двух температурных режимах (день/ночь) - пониженном (13/8°С) и оптимальном (22/18°С). Минеральные элементы вносили в среду ежедневно в экспоненциально возрастающих количествах, чтобы обеспечить постоянную низкую - 0.05 и высокую - 0.22 г/г-сут скорость роста (Ingestad, Lund, 1986).[ ...]

Таким образом, можно полагать, что устойчивость гормональных соединений к одной и той же длине дня, но в тканях, противоположных по характеру фотоперподической реакции растений, различна, и это связано с механизмом адаптации растений к различным условиям длины дня в ходе эволюции.[ ...]

Для многоклеточных организмов характерен такой тип регуляции, который связан с взаимодействием между отдельными клетками, тканями или даже органами. Для осуществления такой регуляции в организме растений вырабатываются гормоны. Гормоны растений получили название фитоеормонов. Фитогормоны - это вещества, действующие в ничтожвых количествах, образующиеся в одних органах и оказывающие регуляторное влияние на какие-либо физиологические процессы,в других органах растения. Большинство физиологических процессов, в первую очередь рост и развитие растений, регулируется гормонами. Гормоны играют ведущую роль в адаптации растений к условиям среды.[ ...]

Комплекс физико-географических и климатических факторов образует наиболее фундаментальные условия жизни в каждой из зон и выступает как мощный фактор эволюционного становления морфофизиологических адаптаций растений и животных к жизни в этих условиях.[ ...]

Формы роста удобно использовать для характеристики структуры сообщества, так как виды определенной формы роста доминируют или просто наиболее заметны в сообществе. Использование жизненных форм, напротив, не преследует цели охарактеризовать структуру, а выявляет видовой, флористический состав сообщества - по числу видов различных жизненных форм. Если в сообществе или географическом регионе соотношение имеющихся здесь видов разных жизненных форм выразить в процентах, то эти проценты образуют так называемый спектр жизненных форм (табл. 3-2). «Нормальный», или глобальный, спектр был вычислен по репрезентативным данным о всех сосудистых растениях мировой флоры. Отклонения от этого спектра в различных направлениях отражают воздействия среды, и особенно климата, на характер адаптации растений в сообществах. Преобладанием фанерофитных видов, и прежде всего наличием большого числа деревьев, отличается тропический дождевой лес. Высокая доля фанерофитов в глобальном спектре является следствием большого количества видов деревьев в разных регионах распространения тропического дождевого леса. По направлению к более холодному климату видов деревьев становится меньше. В лесах умеренно холодной зоны и во многих злаковниках содержится наибольшее количество гемикриптофитов. В пустынных типах климата преобладают терофиты или же они преобладают наряду с полукустарниками и фанерофи-тами (кустарниками).

Приспособленность онтогенеза растений к условиям среды является результатом их эволюционного развития (изменчивости, наследственности, отбора). На протяжении филогенеза каждого вида растений в процессе эволюции выработались определенные потребности индивидуума к условиям существования и приспособленность к занимаемой им экологической нише. Влаголюбие и теневыносливость, жароустойчивость, холодоустойчивость и другие экологические особенности конкретных видов растений сформировались в ходе эволюции в результате длительного действия соответствующих условий. Так, теплолюбивые растения и растения короткого дня характерны для южных широт, менее требовательные к теплу и растения длинного дня - для северных.

В природе в одном географическом регионе каждый вид растений занимает экологическую нишу, соответствующую его биологическим особенностям: влаголюбивые - ближе к водоемам, теневыносливые - под пологом леса и т. д. Наследственность растений формируется под влиянием определенных условий внешней среды. Важное значение имеют и внешние условия онтогенеза растений.

В большинстве случаев растения и посевы (посадки) сельскохозяйственных культур, испытывая действие тех или иных неблагоприятных факторов, проявляют устойчивость к ним как результат приспособления к условиям существования, сложившимся исторически, что отмечал еще К. А. Тимирязев.

1. Основные среды жизни.

При изучении окружающей среды (среды обитания растений и животных и производственной деятельности человека) выделяют следующие ее основные составляющие: воздушную среду; водную среду (гидросферу); животный мир(человек, домашние и дикие животные, в том числе рыбы и птицы); растительный мир (культурные и дикие растения в том числе растущие в воде);почву(растительный слой);недра(верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых); климатическую и акустическую среду.

Воздушная среда может быть наружной, в которой большинство людей проводят меньшую часть времени (до 10-15%), внутренней производственной (в ней человек проводит до 25-30% своего времени) и внутренней жилой, где люди пребывают большую часть времени (до 60-70% и более).

Наружный воздух у поверхности земли содержит по объему: 78,08% азота; 20,95% кислорода; 0,94% инертных газов и 0,03% углекислого газа. На высоте 5 км содержание кислорода остается тем же, а азота увеличивается до 78,89%. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых природной воздушной среде. Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет

повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства. Среди газов выделяется водяной пар, который попадает в атмосферу в результате испарений с Земли. Большая его часть (90%) сосредоточена в самом нижнем пятикилометровом слое атмосферы, с высотой его количество очень быстро уменьшается. Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности Земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветры подхватывают водяные брызги из морей и океанов. Так попадают в атмосферу из воды частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т.д. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Даже после дождя в 1 см содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их в сухую погоду их в несколько раз больше.

Все эти мельчайшие примеси влияют на цвет неба. Молекулы газов рассеивают коротковолновую часть спектра солнечного луча, т.е. фиолетовые и синие лучи. Поэтому днем небо голубого цвета. А частицы примесей, которые значительно крупней молекул газов, рассеивают световые лучи почти всех длин волн. Поэтому, когда воздух запылен или в нем содержатся капельки воды, небо становится белесоватым. На больших высотах небо темно-фиолетовое и даже черное.

В результате происходящего на Земле фотосинтеза растительность ежегодно образует 100 млрд. т. органических веществ (около половины приходится на долю морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд.т. свободного кислорода, полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы. О роли в этом круговороте зеленых насаждений говорят следующие данные: 1 га зеленых насаждений в среднем за 1 час очищает воздух от 8 кг углекислого газа (выделяемого за это время при дыхании 200 человек). Взрослое дерево за сутки выделяет 180 литров кислорода, а за пять месяцев (с мая по сентябрь) оно поглощает около 44 кг углекислого газа.

Количество выделяемого кислорода и поглощаемого углекислого газа зависит от возраста зеленых насаждений, видового состава, плотности посадки и других факторов.

Не меньшее значение имеют и морские растения - фитопланктон(в основном водоросли и бактерии), высвобождающие путем фотосинтеза кислород.

Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических километров - около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши--территории, занимающей 149 млн. квадратных километров. Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7є С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.

Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30єС).

Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга.

Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. кубических километров. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. кубическим километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая около 5000 кубических километров, приходится на малоплодородные и малозаселенные северные территории.

Климатическая среда является важным фактором, определяющим развитие различных видов животного, растительного мира и его плодородие. Характерной особенностью России является то, что большая часть ее территории имеет значительно более холодный климат, чем в других странах.

Все рассмотренные составляющие окружающей среды входят в

БИОСФЕРУ: оболочку Земли, включающую часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимно связанны сложными биохимическими циклами миграции вещества и энергии, геологическую оболочку Земли, населенную живыми организмами. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний - высокой температурой земных недр (свыше100`С). Крайних пределов ее достигают только низшие организмы - бактерии.

Адаптация (приспособление) растения к конкретным условиям среды обеспечивается за счет физиологических механизмов (физиологическая адаптация), а у популяции организмов (вида) - благодаря механизмам генетической изменчивости, наследственности и отбора (генетическая адаптация). Факторы внешней среды могут изменяться закономерно и случайно. Закономерно изменяющиеся условия среды (смена сезонов года) вырабатывают у растений генетическую приспособленность к этим условиям.

В естественных для вида природных условиях произрастания или возделывания растения в процессе своего роста и развития часто испытывают воздействие неблагоприятных факторов внешней среды, к которым относят температурные колебания, засуху, избыточное увлажнение, засоленность почвы и т. д. Каждое растение обладает способностью к адаптации в меняющихся условиях внешней среды в пределах, обусловленных его генотипом. Чем выше способность растения изменять метаболизм в соответствии с окружающей средой, тем шире норма реакции данного растения и лучше способность к адаптации. Это свойство отличает устойчивые сорта сельскохозяйственных культур. Как правило, несильные и кратковременные изменения факторов внешней среды не приводят к существенным нарушениям физиологических функций растений, что обусловлено их способностью сохранять относительно стабильное состояние при изменяющихся условиях внешней среды, т. е. поддерживать гомеостаз. Однако резкие и длительные воздействия приводят к нарушению многих функций растения, а часто и к его гибели.

При действии неблагоприятных условий снижение физиологических процессов и функций может достигать критических уровней, не обеспечивающих реализацию генетической программы онтогенеза, нарушаются энергетический обмен, системы регуляции, белковый обмен и другие жизненно важные функции растительного организма. При воздействии на растение неблагоприятных факторов (стрессоров) в нем возникает напряженное состояние, отклонение от нормы - стресс. Стресс - общая неспецифическая адаптационная реакция организма на действие любых неблагоприятных факторов. Выделяют три основные группы факторов, вызывающих стресс у растений: физические - недостаточная или избыточная влажность, освещенность, температура, радиоактивное излучение, механические воздействия; химические - соли, газы, ксенобиотики (гербициды, инсектициды, фунгициды, промышленные отходы и др.); биологические - поражение возбудителями болезней или вредителями, конкуренция е другими растениями, влияние животных, цветение, созревание плодов.

Сила стресса зависит от скорости развития неблагоприятной для растения ситуации и уровня стрессирующего фактора. При медленном развитии неблагоприятных условий растение лучше приспосабливается к ним, чем при кратковременном, но сильном действии. В первом случае, как правило, в большей степени проявляются специфические механизмы устойчивости, во втором - неспецифические.

В неблагоприятных природных условиях устойчивость и продуктивность растений определяются рядом признаков, свойств и защитно-приспособительных реакций. Различные виды растений обеспечивают устойчивость и выживание в неблагоприятных условиях тремя основными способами: с помощью механизмов, которые позволяют им избежать неблагоприятных воздействий (состояние покоя, эфемеры и др.); посредством специальных структурных приспособлений; благодаря физиологическим свойствам, позволяющим им преодолеть пагубное влияние окружающей среды.

Однолетние сельскохозяйственные растения в умеренных зонах, завершая свой онтогенез в сравнительно благоприятных условиях, зимуют в виде устойчивых семян (состояние покоя). Многие многолетние растения зимуют в виде подземных запасающих органов (луковиц или корневищ), защищенных от вымерзания слоем почвы и снега. Плодовые деревья и кустарники умеренных зон, защищаясь от зимних холодов, сбрасывают листья.

Защита от неблагоприятных факторов среды у растений обеспечивается структурными приспособлениями, особенностями анатомического строения (кутикула, корка, механические ткани и т. д.), специальными органами защиты (жгучие волоски, колючки), двигательными и физиологическими реакциями, выработкой защитных веществ (смол, фитонцидов, токсинов, защитных белков).

К структурным приспособлениям относятся мелколистность и даже отсутствие листьев, воскообразная кутикула на поверхности листьев, их густое опущение и погруженность устьиц, наличие сочных листьев и стеблей, сохраняющих резервы воды, эректоидность или пониклость листьев и др. Растения располагают различными физиологическими механизмами, позволяющими приспосабливаться к неблагоприятным условиям среды. Это сам-тип фотосинтеза суккулентных растений, сводящий к минимуму потери воды и крайне важный для выживания растений в пустыне и т. д.

2. Приспособление у растений

Холодостойкость растений

Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодостойкость и морозоустойчивость. Под холодостойкостью понимают способность растений переносить положительные температуры несколько выше Оє С. Холодостойкость свойственна растениям умеренной полосы (ячмень, овес, лен, вика и др.). Тропические и субтропические растения повреждаются и отмирают при температурах от 0є до 10є С (кофе, хлопчатник, огурец и др.). Для большинства же сельскохозяйственных растений низкие положительные температуры негубительны. Связано это с тем, что при охлаждении ферментативный аппарат растений не расстраивается, не снижается устойчивость к грибным заболеваниям и вообще не происходит заметных повреждений растений.

Степень холодостойкости разных растений неодинакова. Многие растения южных широт повреждаются холодом. При температуре 3 °С повреждаются огурец, хлопчатник, фасоль, кукуруза, баклажан. Устойчивость к холоду у сортов различна. Для характеристики холодостойкости растений используют понятие температурный минимум, при котором рост растений прекращается. Для большой группы сельскохозяйственных растений его величина составляет 4 °С. Однако многие растения имеют более высокое значение температурного минимума и соответственно они менее устойчивы к воздействию холода.

Приспособление растений к низким положительным температурам.

Устойчивость к низким температурам - генетически детерминированный признак. Холодостойкость растений определяется способностью растений сохранять нормальную структуру цитоплазмы, изменять обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры на достаточно высоком уровне.

Морозоустойчивость растений

Морозоустойчивость - способность растений переносить температуру ниже О °С, низкие отрицательные температуры. Морозоустойчивые растения способны предотвращать или уменьшать действие низких отрицательных температур. Морозы в зимний период с температурой ниже -20 °С обычны для значительной части территории России. Воздействию морозов подвергаются однолетние, двулетние и многолетние растения. Растения переносят условия зимы в различные периоды онтогенеза. У однолетних культур зимуют семена (яровые растения), раскустившиеся растения (озимые), у двулетних и многолетних - клубни, корнеплоды, луковицы, корневища, взрослые растения. Способность озимых, многолетних травянистых и древесных плодовых культур перезимовывать обусловливается их достаточно высокой морозоустойчивостью. Ткани этих растений могут замерзать, однако растения не погибают.

Замерзание растительных клеток и тканей и происходящие при этом процессы.

Способность растений переносить отрицательные температуры определяется наследственной основой данного вида растений, однако морозоустойчивость одного и того же растения зависит от условий, предшествующих наступлению морозов, влияющих на характер льдообразования. Лед может образовываться как в протопласте клетки, так и в межклеточном пространстве. Не всякое образование льда приводит клетки растения к гибели.

Постепенное снижение температуры со скоростью 0,5-1 °С/ч приводит к образованию кристаллов льда прежде всего в межклеточниках и первоначально не вызывают гибели клеток. Однако последствия этого процесса могут быть губительными для клетки. Образование льда в протопласте клетки, как правило, происходит при быстром понижении температуры. Происходит коагуляция белков протоплазмы, кристаллами образовавшегося в цитозоле льда повреждаются клеточные структуры, клетки погибают. Убитые морозом растения после оттаивания теряют тургор, из их мясистых тканей вытекает вода.

Морозоустойчивые растения обладают приспособлениями, уменьшающими обезвоживание клеток. При понижении температуры у таких растений отмечаются повышение содержания Сахаров и других веществ, защищающих ткани (криопротекторы), это прежде всего гидрофильные белки, моно- и олигосахариды; снижение оводненности клеток; увеличение количества полярных липидов и снижение насыщенности их жирнокислотных остатков; увеличение количества защитных белков.

На степень морозоустойчивости растений большое влияние оказывают сахара, регуляторы роста и другие вещества, образующиеся в клетках. В зимующих растениях в цитоплазме накапливаются сахара, а содержание крахмала снижается. Влияние сахаров на повышение морозоустойчивости растений многосторонне. Накопление Сахаров предохраняет от замерзания большой объем внутриклеточной воды, заметно уменьшает количество образующегося льда.

Свойство морозоустойчивости формируется в процессе онтогенеза растения под влиянием определенных условий среды в соответствии с генотипом растения, связано с резким снижением темпов роста, переходом растения в состояние покоя.

Жизненный цикл развития озимых, двулетних и многолетних растений контролируется сезонным ритмом светового и температурного периодов. В отличие от яровых однолетних растений они начинают готовиться к перенесению неблагоприятных зимних условий с момента остановки роста и затем в течение осени во время наступления пониженных температур.

Зимостойкость растений

Зимостойкость как устойчивость к комплексу неблагоприятных факторов перезимовки.

Непосредственное действие мороза на клетки - не единственная опасность, угрожающая многолетним травянистым и древесным культурам, озимым растениям в течение зимы. Помимо прямого действия мороза растения подвергаются еще ряду неблагоприятных факторов. В течение зимы температура может существенно колебаться. Морозы нередко сменяются кратковременными и длительными оттепелями. В зимнее время нередки снежные бури, а в бесснежные зимы в более южных районах страны - и суховеи. Все это истощает растения, которые после перезимовки выходят сильно ослабленными и в последующем могут погибнуть.

Особенно многочисленные неблагоприятные воздействия испытывают травянистые многолетние и однолетние растения. На территории России в неблагоприятные годы гибель посевов озимых зерновых достигает 30-60 %. Погибают не только озимые хлеба, но и многолетние травы, плодовые и ягодные многолетние насаждения. Кроме низких температур озимые растения повреждается и гибнут от ряда других неблагоприятных факторов в зимнее время и ранней весной: выпревания, вымокания, ледяной корки, выпирания, повреждения от зимней засухи.

Выпревание, вымокание, гибель под ледяной коркой, выпирание, повреждение от зимней засухи.

Выпревание. Среди перечисленных невзгод первое место занимает выпревание растений. Гибель растений от выпревания наблюдается преимущественно в теплые зимы с большим снеговым покровом, который лежит 2-3 месяца, особенно если снег выпадает на мокрую и талую землю. Исследования показали, что причина гибели озимых от выпревания - истощение растений. Находясь под снегом при температуре около О °С в сильно увлажненной среде, почти полной темноте, т. е. в условиях, при которых процесс дыхания идет достаточно интенсивно, а фотосинтез исключен, растения постепенно расходуют сахара и другие запасы питательных веществ, накопленные в период прохождения первой фазы закаливания, и погибают от истощения (содержание Сахаров в тканях уменьшается с 20 до 2-4 %) и весенних заморозков. Такие растения весной легко повреждаются снежной плесенью, что также приводит к их гибели.

Вымокание. Вымокание проявляется преимущественно весной в пониженных местах в период таяния снега, реже во время длительных оттепелей, когда на поверхности почвы накапливается талая вода, которая не впитывается в замершую почву и может затопить растения. В этом случае причиной гибели растений служит резкий недостаток кислорода (анаэробные условия - гипоксия). У растений, оказавшихся под слоем воды, нормальное дыхание прекращается из-за недостатка кислорода в воде и почве. Отсутствие кислорода усиливает анаэробное дыхание растений, в результате чего могут образоваться токсичные вещества и растения погибают от истощения и прямого отравления организма.

Гибель под ледяной коркой. Ледяная корка образуется на полях в районах, где частые оттепели сменяются сильными морозами. Действие вымокания в этом случае может усугубляться. При этом происходит образование висячих или притертых (контактных) ледяных корок. Менее опасны висячие корки, так как они образуются сверху почвы и практически не соприкасаются с растениями; их легко разрушить катком.

При образовании же сплошной ледяной контактной корки растения полностью вмерзают в лед, что ведет к их гибели, так как и без того ослабленные от вымокания растения подвергаются очень сильному механическому давлению.

Выпирание. Повреждение и гибель растений от выпирания определяются разрывами корневой системы. Выпирание растений наблюдается, если осенью морозы наступают при отсутствии снежного покрова или если в поверхностном слое почвы мало воды (при осенней засухе), а также при оттепелях, если снеговая вода успеет всосаться в почву. В этих случаях замерзание воды начинается не с поверхности почвы, а на некоторой глубине (где есть влага). Образующаяся на глубине прослойка льда постепенно утолщается за счет продолжающегося поступления воды по почвенным капиллярам и поднимает (выпирает) верхние слои почвы вместе с растениями, что приводит к обрыву корней растений, проникших на значительную глубину.

Повреждения от зимней засухи. Устойчивый снеговой покров предохраняет озимые злаки от зимнего высыхания. Однако они в условиях бесснежной или малоснежной зимы, как и плодовые деревья и кустарники, в ряде районов России часто подвергаются опасности чрезмерного иссушения постоянными и сильными ветрами, особенно в конце зимы при значительном нагреве солнцем. Дело в том, что водный баланс растений складывается зимой крайне неблагоприятно, так как поступление воды из замерзшей почвы практически прекращается.

Для уменьшения испарения воды, неблагоприятного действия зимней засухи плодовые древесные породы образуют на ветвях мощный слой пробки, сбрасывают на зиму листья.

Яровизация

Фотопериодические реакции на сезонные изменения длины дня имеют значение для периодичности цветения многих видов как умеренных, так и тропических областей. Однако следует отметить, что среди видов умеренных широт, проявляющих фотопериодические реакции, относительно мало весеннецветущих, хотя мы постоянно сталкиваемся с тем, что значительное число «цветов цветет весной», и многие из таких весеннецветущих форм, например Ficariaverna, первоцвет (Primulavutgaris), фиалки (виды рода Viola) и т. д., проявляют выраженное сезонное поведение, оставаясь вегетативными оставшуюся часть года после обильного весеннего цветения. Можно предположить, что весеннее цветение -реакция на короткие дни зимой, но для многих видов, это, по-видимому, не так.

Конечно, длина дня не является единственным внешним фактором, изменяющимся в течение года. Ясно, что и температура также характеризуется четко выраженными сезонными изменениями, особенно в умеренных областях, хотя в отношении этого фактора наблюдаются значительные колебания, как ежедневные, так и ежегодные. Мы знаем, что сезонные изменения температуры, так же как и изменения длины дня, оказывают существенное влияние на цветение многих видов растений.

Типы растений, требующих охлаждения для перехода к цветению .

Было установлено, что многие виды, в том числе озимые однолетние, а также двулетние и многолетние травянистые растения, нуждаются в охлаждении для перехода к цветению.

Известно, что озимые однолетники и двулетники представляют собой монокарпические растения, которые требуют яровизации,- они остаются вегетативными во время первого вегетативного сезона и цветут следующей весной или ранним летом в ответ на период охлаждения, получаемый зимой. Необходимость охлаждения двулетних растений для индукции цветения была экспериментально продемонстрирована на ряде видов, таких, как свекла (Betavulgaris), сельдерей (Apiutngraveolens), капуста и другие культивируемые сорта рода Brassiса, колокольчик (Campanulamedium), лунник (Lunariabiennis), наперстянка (Digitalispurpurea) и другие. Если растения наперстянки, которые в нормальных условиях ведут себя как двулетники, т. е. зацветают на второй год после прорастания, содержать в оранжерее, они могут оставаться вегетативными несколько лет. В районах с мягкой зимой капуста в течение нескольких лет может расти в открытом грунте без «образования стрелки» (т. е. цветения) весной, что обычно происходит в районах с холодной зимой. Такие виды обязательно требуют яровизации, однако у ряда других видов цветение ускоряется при воздействии на них холодом, но может наступать и без яровизации; к таким видам, проявляющим факультативную потребность в холоде, относятся салат (Lactucasaiiva), шпинат (Spinaciaoleracea) и позднецветущие сорта гороха (Pistimsa-tivum).

Так же как и двулетние, многие многолетние виды нуждаются в воздействии холодом и не зацветают без ежегодного зимнего охлаждения. Из обычных многолетних растений в холодовом воздействии нуждаются первоцвет (Primulavulgaris), фиалки (Violaspp.), лакфиоль (Cheiranthuscheirii и С. allionii), левкой (Mathiolaincarna), некоторые сорта хризантем (Chrisant-hemummorifolium), виды рода Aster, турецкая гвоздика (Dianthus), плевел (Loliumperenne). Многолетние виды требуют переяровизации каждую зиму.

Вполне вероятно, что и у других весеннецветущих многолетников можно обнаружить потребность в охлаждении. Весенне-цветущие луковичные растения, такие, как нарциссы, гиацинты, пролески (Endymionnonscriptus), крокусы и т. д. не требуют охлаждения для заложения цветков, поскольку примордий цветка заложился в луковице предыдущим летом, но их рост в значительной степени зависит от температурных условий. Например, у тюльпана началу цветения благоприятствуют относительно высокие температуры (20°С), но для удлинения стебля и роста листьев оптимальной температурой вначале является 8-9 °С с последовательным повышением на более поздних стадиях до 13, 17 и 23°С. Аналогичные реакции на температуру характерны для гиацинтов и нарциссов.

У многих видов заложение цветка происходит не во время самого периода охлаждения и начинается лишь после того, как растение подверглось действию более высоких температур, следующих за охлаждением.

Таким образом, хотя при низких температурах метаболизм у большинства растений значительно замедляется, не вызывает сомнения, что яровизация включает активные физиологические процессы, природа которых пока еще совершенно неизвестна.

Жароустойчивость растений

Жароустойчивость (жаровыносливость) - способность растений переносить действие высоких температур, перегрев. Это генетически обусловленный признак. Виды растений различаются по выносливости к высоким температурам.

По жароустойчивости выделяют три группы растений.

Жаростойкие - термофильные сине-зеленые водоросли и бактерии горячих минеральных источников, способные переносить повышение температуры до 75-100 °С. Жароустойчивость термофильных микроорганизмов определяется высоким уровнем метаболизма, повышенным содержанием РНК в клетках, устойчивостью белка цитоплазмы к тепловой коагуляции.

Жаровыносливые - растения пустынь и сухих мест обитания (суккуленты, некоторые кактусы, представители семейства Толстянковые), выдерживающие нагревание солнечными лучами до 50-65єС. Жароустойчивость суккулентов во многом определяется повышенными вязкостью цитоплазмы и содержанием связанной воды в клетках, пониженным обменом веществ.

Нежаростойкие - мезофитные и водные растения. Мезофиты открытых мест переносят кратковременное действие температур 40-47 єС, затененных мест - около 40-42 °С, водные растения выдерживают повышение температуры до 38-42 °С. Из сельскохозяйственных наиболее жаровыносливы теплолюбивые растения южных широт (сорго, рис, хлопчатник, клещевина и др.).

Многие мезофиты переносят высокую температуру воздуха и избегают перегрева благодаря интенсивной транспирации, снижающей температуру листьев. Более жаростойкие мезофиты отличаются повышенной вязкостью цитоплазмы и усиленным синтезом жаростойких белков-ферментов.

Растения выработали систему морфологических и физиологических приспособлений, защищающих их от тепловых повреждений: светлую окраску поверхности, отражающую инсоляцию; складывание и скручивание листьев; опушения или чешуйки, защищающие от перегрева глубжележащие ткани; тонкие слои пробковой ткани, предохраняющие флоэму и камбий; большую толщину кутикулярного слоя; высокое содержание углеводов и малое - воды в цитоплазме и др.

На тепловой стресс растения очень быстро реагируют индуктивной адаптацией. К воздействию высоких температур они могут подготовиться за несколько часов. Так, в жаркие дни устойчивость растений к высоким температурам после полудня выше, чем утром. Обычно эта устойчивость временная, она не закрепляется и довольно быстро исчезает, если становится прохладно. Обратимость теплового воздействия может составлять от нескольких часов до 20 дней. В период образования генеративных органов жаростойкость однолетних и двулетних растений снижается.

Засухоустойчивость растений

Обычным явлением для многих регионов России и государств СНГ стали засухи. Засуха - это длительный бездождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности растений в воде. На территории России имеются регионы неустойчивого увлажнения с годовым количеством осадков 250-500 мм и засушливые, с количеством осадков менее 250 мм в год при испаряемости более 1000 мм.

Засухоустойчивость - способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит от продолжительности засухи и ее напряженности. Различают засуху почвенную и атмосферную.

Почвенная засуха вызывается длительным отсутствием дождей в сочетании с высокой температурой воздуха и солнечной инсоляцией, повышенным испарением с поверхности почвы и транспирацией, сильными ветрами. Все это приводит к иссушению корнеобитаемого слоя почвы, снижению запаса доступной для растений воды при пониженной влажности воздуха. Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха (10-20 %). Жесткая атмосферная засуха вызывается перемещением масс сухого и горячего воздуха - суховея. К тяжелым последствиям приводит мгла, когда суховей сопровождается появлением в воздухе почвенных частиц (пыльные бури).

Атмосферная засуха, резко усиливая испарение воды с поверхности почвы и транспирацию, способствует нарушению согласованности скоростей поступления из почвы в надземные органы воды и потери ее растением, в результате растение завядает. Однако при хорошем развитии корневой системы атмосферная засуха не причиняет растениям большого вреда, если температура не превышает переносимый растениями предел. Продолжительная атмосферная засуха в отсутствие дождей приводит к почвенной засухе, которая более опасна для растений.

Засухоустойчивость обусловлена генетически определенной приспособленностью растений к условиям места обитания, а также адаптацией к недостатку воды. Засухоустойчивость выражается в способности растений переносить значительное обезвоживание за счет развития высокого водного потенциала тканей при функциональной сохранности клеточных структур, а также за счет адаптивных морфологических особенностей стебля, листьев, генеративных органов, повышающих их выносливость, толерантность к действию длительной засухи.

Типы растений по отношению к водному режиму

Растения засушливых областей называются ксерофитами (от греческого хеrоs - сухой). Они способны в процессе индивидуального развития приспосабливаться к атмосферной и почвенной засухе. Характерные признаки ксерофитов - незначительные размеры их испаряющей поверхности, а также небольшие размеры надземной части по сравнению с подземной. Ксерофиты - это обычно травы или низкорослые кустарники. Их делят на несколько типов. Приводим классификацию ксерофитов по П. А. Генкелю.

Суккуленты - очень стойкие к перегреву и устойчивые к обезвоживанию, во время засухи они не испытывают недостатка воды, потому что содержат большое количество ее и медленно расходуют. Корневая система у них разветвлена во все стороны в верхних слоях почвы, благодаря чему в дождливые периоды растения быстро всасывают воду. Это кактусы, алоэ, очиток, молодило.

Эвксерофиты - жаростойкие растения, которые хорошо переносят засуху. К этой группе относятся такие степные растения, как вероника сизая, астра мохнатая, полынь голубая, арбуз колоцинт, верблюжья колючка и др. У них незначительная транспирация, высокое осмотическое давление, цитоплазма отличается высокой эластичностью и вязкостью, корневая система очень разветвлена, и основная ее масса размещена в верхнем слое почвы (50-60 см). Эти ксерофиты способны сбрасывать листья и даже целые ветви.

Гемиксерофиты, или полуксерофиты - это растения, которые неспособны переносить обезвоживание и перегрев. Вязкость и эластичность протопласта у них незначительная, отличается высокой транспирацией, глубокой корневой системой, которая может достигать подпочвенной воды, что обеспечивает бесперебойное снабжение растения водой. К этой группе относятся шалфей, резак обычный и др.

Стипаксерофшпы - это ковыль, тырса и другие узколистные степные злаки. Они устойчивы к перегреву, хорошо используют влагу кратковременных дождей. Выдерживают лишь кратковременную нехватку воды в почве.

Пойкилоксерофиты - растения, не регулирующие своего водного режима. Это в основном лишайники, которые могут высыхать до воздушно-сухого состояния и снова проявлять жизнедеятельность после дождей.

Гигрофиты (от греческого hihros - влажный). У растений, относящихся к этой группе, нет приспособлений, ограничивающих расход воды. Для гигрофитов характерны сравнительно большие размеры клеток, тонкостенная оболочка, слабоодревесневшие стенки сосудов, древесных и лубяных волокон, тонкая кутикула и малоутолщенные внешние стенки эпидермиса, большие устьица и незначительное количество их на единицу поверхности, большая листовая пластинка, плохо развитые механические ткани, редкая сеть жилок в листе, большая кутикулярная транспирация, длинный стебель, недостаточно развитая корневая система. По строению гигрофиты приближаются к теневыносливым растениям, но имеют своеобразную гигроморфную структуру. Незначительный недостаток воды в почве вызывает быстрое завядание гигрофитов. Осмотическое давление клеточного сока в них невысокое. К ним относятся манник, багульник, брусника, лох.

По условиям произрастания и особенностям строения к гигрофитам очень близки растения с частично или полностью погруженными в воду или плавающими на ее поверхности листьями, которые называются гидрофитами.

Мезофиты (от греческого mesos - средний, промежуточный). Растения этой экологической группы произрастают в условиях достаточного увлажнения. Осмотическое давление клеточного сока у мезофитов 1-1,5 тыс. кПа. Они легко завядают. К мезофитам относятся большинство луговых злаков и бобовых -пырей ползучий, лисохвост луговой, тимофеевка луговая, люцерна синяя и др. Из полевых культур твердые и мягкие пшеницы, кукуруза, овес, горох, соя, сахарная свекла, конопля, почти все плодовые (за исключением миндаля, винограда), многие овощные культуры (морковь, помидорыи др.).

Транспирирующие органы – листья отличаются значительной пластичностью; в зависимости от условий произрастания в их строении наблюдаются довольно большие отличия. Даже листья одного растения при разном водоснабжении и освещении имеют различия в строении. Установлены определенные закономерности в строении листьев в зависимости от расположения их на растении.

В. Р. Заленский обнаружил изменения в анатомическом строении листьев по ярусам. Он установил, что у листьев верхнего яруса наблюдаются закономерные изменения в сторону усиления ксероморфизма, т. е. происходит образование структур, повышающих засухоустойчивость этих листьев. Листья, расположенные в верхней части стебля, всегда отличаются от нижних, а именно: чем выше расположен лист на стебле, тем меньше размеры его клеток, большее количество устьиц и меньше их размеры, большее количество волосков на единицу поверхности, гуще сеть проводящих пучков, сильнее развита палисадная ткань. Все эти признаки характеризуют ксерофилию, т. е. образование структур, способствующих повышению засухоустойчивости.

С определенной анатомической структурой связаны и физиологические особенности, а именно: верхние листья отличаются более высокой ассимиляционной способностью и более интенсивной транспирацией. Концентрация сока в верхних листьях также более высокая, в связи с чем может происходить оттягивание воды верхними листьями от нижних, засыхание и отмирание нижних листьев. Структура органов и тканей, повышающая засухоустойчивость растений, называется ксероморфизмом. Отличительные особенности в структуре листьев верхнего яруса объясняются тем, что они развиваются в условиях несколько затрудненного водоснабжения.

Для уравнения баланса между поступлением и расходом воды в растении образовалась сложная система анатомо-физиологических приспособлений. Такие приспособления наблюдаются у ксерофитов, гигрофитов, мезофитов.

Результаты исследований показали, что приспособительные свойства у засухоустойчивых форм растений возникают под влиянием условий их существования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Удивительная гармония живой природы, ее совершенство создаются самой природой: борьбой за выживание. Формы приспособлений у растений и животных бесконечно разнообразны. Весь животный и растительный мир со времени своего появления совершенствуется по пути целесообразных приспособлений к условиям обитания: к воде, к воздуху, солнечному свету, силы тяжести и т.д.

ЛИТЕРАТУРА

1. Володько И.К. ""Микроэлементы и устойчивость растений к неблагоприятным условиям"", Минск, Наука и техника, 1983г.

2. Горышина Т.К. ""Экология растений"", уч. Пособие для ВУЗов, Москва, В. школа, 1979г.

3. Прокофьев А.А. ""Проблемы засухоустойчивости растений"", Москва, Наука, 1978г.

4. Сергеева К.А. ""Физиологические и биохимические основы зимостойкости древесных растений"", Москва, Наука, 1971г

5. Культиасов И.М. Экология растений. - М.: Изд-во московского ун-та, 1982

Типы адаптаций:

Пассивная адаптация – (по принципу толерантности или выносливости) – подчинение ухудшению внешних условий, жизнедеятельность замедляется или прекращается, но сохраняется способность восстановить экологическую потенцию при возвращении благоприятных условий. Пассивная адаптация присуща растениям и низшим животным, это пойкилоосмотические или пойкилотермные животные.

Активная адаптация – (по принципу резистентности или устойчивости) – при изменении внешних условий внутренняя среда живых организмов остается постоянной –поддерживается гомеостаз внутренней среды. Активная адаптация присуща млекопитающим, птицам, это гомойоосмотические или гомойотермные животные.

Примеры адаптации:

1) разные адаптации при решении одной экологической задачи: термоизоляция у медведей и у песцов – густой мех, у китов – подкожный жир.

2) Пассивная защита: высокая плодовитость; покровительственная (пигментация бабочек березовых пядениц на закопченных деревьях) или отпугивающая окраска, мимикрия (сходство беззащитного и съедобного вида с представителями несъедобного вида); твердые покровы – защитные образования типа панцирей;

3) Сложная адаптация:

Насекомоядные растения: росянка, венерина мухоловка;

Развитие глаза как органа зрения: у одноклеточных - светочувствительное пятно с пигментом; у планарии - чашевидные углубления с родопсином; у членистоногих

Пути адаптаций:

Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.

Избегание неблагоприятных воздействий – выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Пассивный путь – подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды Покой может быть разным по глубине и продолжительности, многие функции организма при этом ослабевают или не выполняются совсем, так как уровень обмена веществ падает под влиянием внешних и внутренних факторов. При глубоком подавлении обмена веществ организмы могут вообще не проявлять видимых признаков жизни. Полная временная остановка жизни получила название анабиоза . В состоянии анабиоза организмы становятся устойчивыми к разнообразным воздействиям.

Вопрос (Экологические стратегии видов («r» и «К» стратегии).

Экологическая стратегия популяции - это ее общая характеристика роста и размножения. Сюда входят темпы роста ее особей, время достижения половозрелости, плодовитость, периодичность размножения и т. д.

Быстроразмножающиеся виды имеют высокое значение г и называются г-видами. Это, как правило, пионерные (нередко их называют «оппортунистическими») виды нарушенных местообитаний. Данные местообитания называют r-отбирающими, так как они благоприятствуют росту численности r-видов.
Виды с относительно низким значением r называют К-видами. Скорость их размножения чувствительна к плотности популяции и остается близкой к уровню равновесия, определяемому величиной К. Об этих двух типах видов говорят, что они используют соответственно r-стратегию и К-стратегию.
Эти две стратегии, по существу, представляют два различных решения одной задачи - длительного выживания вида. Виды с г-стратегией быстрее заселяют нарушенные местообитания (обнаженная горная порода, лесные вырубки, выгоревшие участки и т. д.), чем виды с К-стратегией, т. к. они легче распространяются и быстрее размножаются. Виды с К-стратегией более конкурентоспособны, и обычно они вытесняют r-виды, которые тем временем перемещаются в другие нарушенные местообитания.

В целом эту стратегию можно охарактеризовать как стратегию «борьбы и бегства».

Этологическая структура популяций животных.

Этологическая структура популяций - это система отношений между членами одной популяции. Формы совместного существования особей в популяциях разнообразны.

Одиночный образ жизни, при котором особи популяции независимы и обособлены друг от друга, характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла. Полностью одиночное существование организмов в природе не встречается, так как при этом было бы невозможным осуществление их основной жизненной функции – размножения. Однако для некоторых видов характерны очень слабые контакты между совместно живущими особями.

Семья - группа особей, в которой усиливается связь между потомками и родителями. Она может быть смешанного типа (птицы, некоторые млекопитающие); родительского типа (воспитание осуществляет самец, например африканский страус, колюшка) материнского типа (саламандра, червьяга).

Колония - групповое объединение оседлых животных. Они могут существовать долго или возникать только на период размножения (птицы, морские котики, тюлени, термиты, пчелы, муравьи, сурки, лемминги).

Стая - временное объединение животных одного вида (волки, птицы, рыбы). Наиболее распространенная среди птиц и рыб, из млекопитающих она характерна для многих собачьих. Стаи рыб очень изменчивы по величине, форме, плотности. У птиц стаи формируются во время сезонных перелетов или зимних кормлений (у оседлых и кочевых форм). В стаях млекопитающих большую роль играют вожаки, специфические отношения складываются между отдельными особями, что сближает эти групповые образование со стадами.

Стада - длительные и постоянного объединения животных по сравнению со стаями. Основу группового поведения животных в стадах составляют взаимоотношения доминирования - подчиненности, основанные на индивидуальных различиях между особями.

Система доминирования особей в популяциях может быть разной, а именно:

1) С подчиняет себе А;

2) линейная иерархия в ряду рангов А - В - С (особи следующего ранга подчинены предыдущем). Подобные отношения возникают в стаях ездовых собак;

3) параллельная иерархия (отдельно среди самцов и среди самок); например, в популяциях обезьян;

4) деспотия (доминирование одной особи над всеми другими (обезьяны)).

Биологическое значение отношений между особями одного вида: защита особей от врагов; воспитание молодежи; получения пищи и т.д.

Основные этапы становления взаимоотношений общества и природы в историческом аспекте. Неолитическая, промышленная и экологическая революции, - их влияние на развитие социума и состояние природной среды.

Неолитическая революция - создание человеком искусственных агроэкосистем, основу которых составляют культурные растения и животные. В результате значительно увеличилась масса пищи, производимой на единице поверхности, и количество механической энергии, поступающей в распоряжение человека. Распространение сельскохозяйственных культур оказало катастрофическое воздействие на большое число наземных экосистем и вызвало первое серьезное антропогенное потрясение биосферы: ускорилось изменение состава животного мира, сопровождавшееся вымиранием крупных представителей фауны, а также изменился первоначальный растительный покров на обширных площадях. Лесные экосистемы сменялись сначала пастбищами, а затем полями сельскохозяйственных культур. Массовое уничтожение лесов и нерациональное использование земель умеренных и тропических зон безвозвратно разрушили сложившиеся экосистемы на огромных территориях. Боязнь лесов, свойственная человеку в средние века, вылилась в уничтожение их различными цивилизациями во всех частях света. Человек начинает активно изменять окружающую природу, приспосабливая ее под свои нужды. Были заложены основы разделения труда – земледельцы обрабатывали землю, скотоводы выращивали животных, ремесленники изготавливали орудия труда и т.д.

Промышленная революция , начавшаяся в Европе в 18 веке, внесла существенные изменения во взаимоотношения Природы и Человека. Главными причинами этих изменений сделались добыча и использование углеводородного топлива - угля, нефти, сланцев, газа. А затем - добыча в огромных количествах металлов и других полезных ископаемых. В кругооборот веществ в природе начали включаться вещества, запасенные былыми биосферами - находившиеся в осадочных породах и уже вышедшие из кругооборота. О появлении в биосфере этих веществ люди стали говорить как о загрязнении вода, воздуха, почвы. Интенсивность процесса такого загрязнения нарастала стремительно. Условия обитания начали зримо меняться. Первыми этот процесс почувствовали растения и животные. Численность и, главное, разнообразие живого мира стала сокращаться. Во второй половине ХХ века процесс угнетения Природы особенно ускорился. Перед человеком во весь рост поднялась проблема изучения влияния на его здоровье, на условия его жизни, на его будущее тех изменений природы, которые вызваны им самим, то есть неконтролируемой деятельностью и эгоизмом самого человека.

Экологическая революция: в настоящее время ведущей проблемой глобального развития является противоречие между биосферой, как естественной средообразующей системой и созданной людьми искусственной средой обитания – техносферой. Это противоречие разрешится путем цивилизационной экологической революции, в ходе которой человечеству придется отказаться от антропоцентризма в отношениях с природой, заменив его экоцентризмом. Такая революция начнется с проведения национальными государствами перестройки общества, индустрии и жилой среды на основе требований экологии. Острота и повсеместная распространенность экологических проблем, дает основания говорить о мировом экологическом кризисе. Результатом кризиса может стать коренное изменение условий жизни на Земле, при которых существование человечества будет принципиально невозможно.

Экологические проблемы современного общества (озоновые дыры, парниковый эффект, кислотные дожди, деградация почв, сокращение биоразнообразия, и т.д.) и пути их решения. Концепция устойчивого развития.

Проблема озонового слоя возникла в 1982 году, когда зонд, запущенный с британской станции в Антарктиде, на высоте 25 - 30 километров обнаружил резкое снижение содержания озона. Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон не допускает опасное излучение до поверхности Земли. В случае уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли, Также повышенный уровень излучения ведет к резкому увеличению смертности среди морских животных и растений.

Истощение озонового слоя взволновало не только ученых, но и правительства многих стран. Начались поиски причин. Сначала подозрение пало на хлор- и фторуглеводороды, употребляемые в холодильных установках, так называемые фреоны. Потом было установлено, что много озона уничтожается ракетными двигателями современных самолетов, летающих на больших высотах, а также при запусках космических кораблей и спутников. Служба новостей ООН отмечает, что благодаря принятию Монреальского протокола (Переменить ситуацию к лучшему постарались в 1989 году, заключив Монреальский договор о запрете использования озоноразрушающих соединений. Конечно «озоновые дыры» все равно появляются каждую осень, чтобы исчезнуть с приходом зимы. И каждую осень, 16 сентября празднуется день Защиты Озонового Слоя, назначенный на этот день в память о моменте подписания Монреальского договора) удалось значительно сократить использование озоноразрушающих веществ, и озоновый слой начал восстанавливаться. Однако, по прогнозам ученых, его полное восстановление над Антарктикой произойдет не раньше 2065 года - на 15 лет позже, чем считалось прежде.

Парнико́вый эффе́кт - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Ещё в 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла. Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект - это устоявшийся, сбалансированный процесс, увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество CO 2 в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объёмах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ.

Деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. Увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли. Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды.

Кислотные осадки могут выпадать не только в виде дождя, но и в виде града или снега. Такие осадки наносят в 5 - 6 раз больше вреда, так как в них более высокая концентрация кислот.
Выпадение кислотных осадков вызывает эрозию почв , угнетает рост растительности и уменьшает ее биоразнообразие. При повышении кислотности в водной среде гибнут обитающие там животные. У людейкислотные осадки могут вызвать заболевания органов дыхания, глаз. К тому же они являются катализаторами разрушения архитектурных построек, и тем самым несут за собой значительный экологический и экономический ущерб. Кислотные дожди наблюдаются в США, Канаде, Германии, Швейцарии, Австралии и других странах. Экономические убытки от кислотных осадков, например в США, ежегодно составляют более 12 миллионов долларов. Для того чтобы решить эту проблему человечество должно сократить количество выбросов оксидов азота и серы в атмосферу.

Почвы – важнейший компонент биосферы.

Деградация почв – процесс, приводящий к уменьшению продуктивности почв, обеспечивающих население продовольствием. Начиная со времен ранних цивилизаций, она является непреднамеренным последствием землепользования и часто связана с процессами обезлесения и опустынивания. В последнее время концепция деградации почв была расширена и в нее включили широкий спектр взаимосвязанных почвенных процессов, которые могут повлиять на снижение продуктивности почвы. Многие процессы деградации почв являются в то же время естественными процессами почвообразования.

Уменьшение содержания в почве органического вещества ухудшает структуру почвы, снижая емкость поглощения, уменьшает активность почвенных организмов и может привести к окислению почвы или «дисбалансу питательных веществ». Изменение температуры может приводить к деградации почв, увеличивая или уменьшая скорость минерализации органического вещества, изменяя интенсивность прорастания семян, замедляя созревание урожая и нарушая почвенные биотические сообщества. Изменение процессов вымывания глинистых частиц, коллоидов и выщелачивание почвенного профиля могут привести к изменению интенсивности поверхностной эрозии, условий фильтрации почвенного стока, вызывая изменения влажности почвы и запасов содержащихся в ней питательных веществ, прочности структуры и емкости поглощения.

К деградации почв можно также отнести такие «искусственные» процессы, как орошение, изменение свойств почв путем внесения городского или промышленного шлама, синтетических удобрений, гербицидов или пестицидов и даже отложение частиц, образующихся в результате сжигания ископаемого топлива. Многие процессы почвенной деградации могут быть результатом или причиной развития водной или ветровой эрозии почв и их воздействия на содержание питательных веществ и характеристики влажности почв.

В течение тысячелетий люди стремились получить от природы как можно больше её богатств и не помогали ей восстанавливать их. Но череда экологических кризисов стала хорошим уроком для людей, и они постепенно учатся исправлять свои ошибки. В наши дни всё большее число стран с большим трудом, но всё-таки учатся договариваться между собой о том, как вместе спасти планету от загрязнения воздуха и воды, от опустынивания и исчезновения лесов. Растёт число особо охраняемых природных территорий. Всё это означает выполнение выдвинутого ООН ещё в 1970-х годах девиза: «Земля только одна!».

Устойчивое развитие (англ. sustainable development - поддерживаемое развитие) - такое развитие общества, при котором улучшаются условия жизни человека, а воздействие на окружающую среду остаётся в пределах хозяйственной емкости биосферы, так что не разрушается природная основа функционирования человечества. При устойчивом развитии удовлетворение потребностей осуществляется без ущерба для будущих поколений.

Концепция устойчивого развития явилась логическим переходом от экологизации научных знаний и социально-экономического развития, бурно начавшимся в 1970-е годы, когда человечество столкнулось с проявлением глобальных экологических проблем. Реакцией на эту озабоченность было создание международных неправительственных научных организаций по изучению глобальных процессов на Земле, таких как Международная федерация институтов перспективных исследований (ИФИАС), Римский клуб (с его знаменитым докладом «Пределы роста»), Международный институт системного анализа и др.

В 1972 году в Стокгольме (Швеция) состоялась Конференция ООН по окружающей среде, где были разработаны Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), что ознаменовало включение международного сообщества на государственном уровне в решение экологических проблем, которые стали сдерживать социально-экономическое развитие. Стала развиваться экологическая политика и дипломатия, право окружающей среды, появилась новая институциональная составляющая - министерства и ведомства по окружающей среде.

В 1980-е годы Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) призывала к необходимости перехода к «развитию без разрушения». Эта формулировка понятия «устойчивое развитие» сейчас широко используется в качестве базовой во многих странах. На Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992) был представлен детальный анализ экологической ситуации в мире. В работе конференции участвовали главы государств и правительств, которым впервые пришлось принять трудное решение об изменении мировоззренческой стратегии человечества. Было признано, что возрастающий уровень благополучия экономически развитых стран недостижимы для развивающихся стран Азии, Африки и Латинской Америки. Было признано, что движение развивающихся стран по пути, которым пришли к своему благополучию развитые станы, невозможно, так как природа не выдержит такого роста потребления. В результате дискуссий была провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на рельсы устойчивого развития.

ЗАДАНИЕ N 31
На организменном уровне основными механизмами адаптаций являются …

Обоснование:
Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов. К основным механизмам адаптации на уровне организма относятся:
1) биохимические – проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества;
2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов;
3) морфо-анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни;
4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд;
5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

ЗАДАНИЕ N 9
Механизмы приспособления к недостатку воды вида, показанного на рисунке, являются примером _______________ адаптации.

Обоснование:
Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений, их можно подразделить на поведенческие, морфологические и физиологические. Для восполнения запасов воды у животных, кроме питья и поглощения влажной пищи определенное значение имеет метаболическая вода, образующаяся в организме при окислении запасов жира. Это – физиологическое приспособление к регуляции водного обмена.

ЗАДАНИЕ N 30
Физиологические адаптации у животных обеспечивают …

Обоснование:
Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Примером могут служить особенности ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, которые определяются составом пищи. Обитатели пустынь с помощью физиологических адаптаций способны обеспечивать свою потребность во влаге путем биохимического окисления жиров. Многие животные, используя физиологические процессы, могут в определенных пределах менять температуру своего тела, то есть осуществлять терморегуляцию.

ЗАДАНИЕ N 23
Состояние временной пониженной физиологической активности (например, куколка капустной белянки, показанная на рисунке) называется …

ЗАДАНИЕ N 8
На рисунке представлены гетеротермные виды животных, впадающие зимой в оцепенение или спячку – это ____________ путь адаптации к неблагоприятным условиям среды.

			пассивный
			активный
			первичный
			вторичный

Обоснование:
При всем многообразии форм и механизмов адаптаций живых организмов к воздействию неблагоприятных факторов среды их можно сгруппировать в три основных пути: активный, пассивный и избегание неблагоприятных воздействий. Пассивный путь – подчинение жизненных функций организма внешним условиям. Заключается в экономном использовании энергетических ресурсов при ухудшении условий жизни, повышении устойчивости клеток и тканей. Проявляется в снижении интенсивности обменных процессов, замедлении скорости роста и развития, летнем сбрасывании листьев. Наиболее выражен у растений и пойкилотермных животных, у млекопитающих и птиц – только у гетеротермных видов, обладающих способностью впадать в спячку.

ЗАДАНИЕ N 20
«У животных с постоянной температурой тела в холодных климатических зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела», – гласит правило …

Обоснование:
Правило Аллена (правило пропорции): у видов, живущих в более холодном климате, различные выступающие части тела (конечности, хвост, уши) меньше, чем у родственных видов из более теплых мест. Правило Аллена наглядно проявляется при сравнении длины ушей у трех видов лисиц, обитающих в разных географических областях: песец – обитатель тундры, лисица обыкновенная – обитатель умеренных широт, лисица фенек – обитатель пустынь Африки (см. рис.).

ЗАДАНИЕ N 29
Физиологическая адаптация животных, представляющая собой приспособление к перенесению жары или холода, называется температурной …

Обоснование:
Физиологическая адаптация – это совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды (гомеостаза). В результате физиологической адаптации повышается устойчивость организма к холоду, теплу, недостатку кислорода, изменениям барометрического давления и другим факторам. В жизни животных большое значение имеют физиологические адаптации, простейшей из которых является акклиматизация – физиологическое приспособление к перенесению жары или холода.

ЗАДАНИЕ N 1
Морфологическая адаптация организма, при которой он имеет внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называется …

Обоснование:
В связи с морфологической адаптацией организмов сформировалось понятие жизненной формы как группы видов (как систематически близких, так и далеких) со сходными приспособительными структурами для обитания в одинаковых условиях среды. Жизненные формы у растений и животных весьма разнообразны. Они выделяются по совокупности признаков строения и образа жизни. Так, наиболее широко распространенными жизненными формами растений являются деревья, кустарники, травы; травы делятся на водные и наземные; среди наземных трав, в свою очередь, тоже выделяются разнообразные формы. Как яркие примеры адаптации к суровым условиям среды можно указать следующие жизненные формы растений: суккуленты (в засушливом климате), лианы (при недостатке света), стланики и растения-подушки (в тундрах, высокогорьях с низкой температурой и сухостью при сильных ветрах). Внешне жизненная форма характеризуется общими чертами приспособления к среде, схожестью основных морфологических черт и поведенческих признаков (например, жизненные формы животных-прыгунов могут быть представлены кенгуру и тушканчиками).

ЗАДАНИЕ N 32
Показанные на рисунке приспособления к парению в воде у планктонных организмов, выработанные в процессе эволюции, являются примером _______________ адаптаций.

Обоснование:
Морфологические адаптации – это наличие таких особенностей внешнего строения, которые способствуют выживанию и успешной жизнедеятельности организмов в обычных для них условиях. Примером подобных адаптаций является выработанное в процессе длительной эволюции строение организмов, обитающих в воде – в частности, приспособления к скоростному плаванию у китообразных, к парению в воде у планктонных организмов. Морфологический тип приспособления животного или растения, при котором они имеют внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида.

ЗАДАНИЕ N 8
Ярким примером морфологической адаптации является …

Обоснование:
Адаптация – процесс приспособления живых организмов к определенным условиям внешней среды. У организмов возникают и развиваются конкретные морфологические свойства, позволяющие им выжить и размножаться, и значение которых зависит от тех или иных условий окружающей среды. Так, приспособительная окраска является одним из важных средств пассивной защиты организмов. Многие животные средних и высоких широт зимой имеют белую окраску (песец, заяц, горностай). Скрывающая (расчленяющая) окраска, связанная с чередованием на теле животных (зебра, тигр) темных и светлых полос, приводит к тому, что они плохо видны на открытой местности (на расстоянии 50–70 м). Наиболее ярким примером адаптации является мимикрия – подражание животных и растений определенным предметам неживой и живой природы. Так, многие виды безвредных змей сходны по внешнему виду с ядовитыми; безвредные мухи часто подражают пчелам и осам и др. Имитаторы широко встречаются среди насекомых, амфибий, рептилий и птиц, такое подражание способствует лучшему выживанию организмов.

Введение

1. Среды обитания и экологические факторы

1.1 Воздушная среда

1.2 Водная среда

1.3 Экологические факторы

2. Адаптация

2.1 Адаптация растений к загрязнению атмосферы

2.2 Адаптация растений к засолениям почвы

2.2.1 Растения и тяжелые металлы

2.3 Адаптация растений к биотическим факторам

2.4 Адаптация растений к абиотическим факторам

2.4.1 Влияние температуры

2.4.2 Влияние света на растения

3. Исследовательская часть

Заключение

Использованные информационные ресурсы при выполнении учебно-исследовательской работы

10.Sbio. info Первое био сообщество: информационный портал: [Электрон. ресурс] // Биотические факторы среды и обусловленные ими типы взаимоотношений организмов [сайт] Режим доступа: www.sbio. info/page. php? id=159 (02.04.10)