Шпаргалка по «Экологии»

1.Предмет, содержание  и задачи экологии растений.

Экология растений –наука, изучающая взаимоотношения растений с окружающей их средой и друг с другом.Предметом изучения экологии являются растения, или их группы, изменяющиеся под влиянием различных факторов внешней среды.Содержанием является исследование взаимоотношений растений друг с другом и со средой обитания на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.Хозяйственное освоение целинных и залежных земель, районов развития мерзлоты, пустынь и болот, акклиматизация растений, борьба за урожай основаны на знании экологии растений.

Последние десятилетия характеризуются бурным ростом экологических исследований почти во всех странах. Это связано с чрезвычайно обострившейся проблемой охраны природной среды.Жизнь растения, как и всякого организма, представляет сложную совокупность взаимосвязанных процессов. Обмен веществ включает поступление веществ из окружающей среды, их ассимиляцию и выделение в среду продуктов обмена — диссимиляцию. Обмен веществ между растениями и средой сопровождается энергетическим потоком. Все физиологические функции растения представляют определенные формы работы, к-аясвязана с затратой энергии. Источником энергии для растений, содержащих хлорофилл, служит лучистая энергия солнца. Для большинства растений, не имеющих хлорофилла (бактерии, грибы, бесхлорофилльные высшие растения), источником энергии является готовое органическое вещество, созданное зелеными растениями. Солнечная энергия, поступающая в растение, в его теле превращается в другие виды энергии и выделяется в окружающую среду, например, в виде тепла.

Общетеоретические задачи:

 – разработка общей  теории устойчивости экологических  систем;

 – изучение экологических  механизмов адаптации к среде;

 – исследование регуляции  численности популяций;

 —изучение биологического  разнообразия и механизмов его  поддержания;

 —исследование продукционных  процессов;

 —исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью  поддержания ее устойчивости;

 —моделирование состояния  экосистем и глобальных биосферных  процессов.

Прикладные задачи:

 – прогнозирование  и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;

 – улучшение качества  окружающей природной среды;

 – сохранение, воспроизводство  и рациональное использование  природных ресурсов;

 – оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений  для обеспечения экологически  безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически  наиболее неблагополучных районах.

Стратегической задачей экологии в целом считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Экология растений как раздел общей экологии.

Жизненный цикл всех растений, как и других живых организмов, представляет собой сложный взаимосвязанный процесс. Самым существенным считается обмен веществ с окружающей средой. В этом разделе науки исследуется взаимная зависимость и взаимодействие между разнообразными растительными организмами и средой их обитания получил название экология растений. Как научная дисциплина он был признан в 1910 году, соединив в себе географию и физиологию растений, существующих самостоятельно. С учетом специфики их жизнедеятельности в этом разделе основной акцент делается на таких экологических факторах, как освещенность, влажность, химический состав почвы, воздействие температур и других природных условий. Изучение этих данных возможно благодаря знаниям, полученным из других наук, таких как химия, физика, био- и агрохимия, почвоведение и т. д.Экологическая наука позволяет понять нам, как среда обитания косвенно и прямо воздействует на живые простейшие организмы. Ее элементы, так необходимые для растительного мира, принято называть факторами жизнедеятельности растений. Именно этот раздел экологии позволяет получить знания о факторах в их совокупности с дальнейшим ростом, развитием и продуктивностью растений в целом, изучив при этом существующие противоречия между средой обитания и растительным миром, а также возможные варианты их решения. Как известно, в природном мире любой растительный вид и простейшие организмы используют лишь некоторую часть энергетических и материальных ресурсов, занимая при этом свое место в пространстве, которое получило название экологическая ниша. В дикой природе она в некоторой мере способствует ослаблению конкуренции со стороны других видов. Но человек, используя полученные знания о взаимодействии растений друг с другом, смог усилить эту конкуренцию, создав новые и улучшенные сорта растений. Этот раздел науки получил название селекция. Основные методы этой науки заключаются в отборе и гибридизации. Благодаря чему получается вывести новые виды растений, которые не являются генетическими однородными. В свою очередь, экология растений позволяет нам более подробно изучить взаимосвязь разнообразных селекционированных растений и их взаимодействие между собой.   Таким образом, этот раздел экологии позволяет нам изучить воздействие разных факторов на растительный мир, учитывая его адаптацию к обстоятельствам окружающей среды, морфологические образования и причины создания разнообразных сообществ растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Краткий очерк  истории экологии растений.Первые обобщения экологической информации о растениях были сделаны еще в античном мире. Ученик Аристотеля Теофраст (371 —286 до н.э.), который по праву считается «отцом ботаники». В двух больших дошедших до нас работах — «Естественная история растений» (10 томов) и «О причинах растений» (8 томов). Теофрасту принадлежит первое разделение растений на жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники и травы. Оживление ботанической науки наступило в пору позднего средневековья (XII—XIII вв.), с развитием торговых связей и путешествий, открытием университетов и светских школ. Новые веяния отразились в трудах крупнейшего ученого-схоласта Альберта Великого (1193—1280). Эпоха великих географических открытий (XV—XVI вв.) расширила кругозор ботаников и обогатила их сведениями о совершенно новом мире растений вновь открытых стран.

В начале XIX в. оформилась новая ветвь ботанической науки — география растений, основателем которой был А. Гумбольдт (1769—1859). От А. Гумбольдта ведет начало один из истоков современной экологии растений — экологическая география растений.Крупный вклад в развитие экологических идей в ботанике внес швейцарский ученый О. Декандоль (1778—1841). Ему принадлежит формулировка такого важного понятия, как местообитание вида (совокупность экологических условий, в которых он произрастает). Экологические воззрения получили мощный стимул к развитию в середине XIX в. в связи с эволюционными идеями Дарвина и его предшественников. В России следует отметить взгляды А. Н. Бекетова, изложившего их в статье «Гармония в природе» (1859) он в отличие от многих предыдущих телеологических истолкований видит в гармонии живых существ необходимость, подчеркивая приспособление их к жизни в определенных условиях. Термин «экология» был введен в науку в 1866 г. последователем и пропагандистом идей Дарвина, немецким ученым Э. Геккелем. Что касается собственно экологии растений, то заслуга ее оформления принадлежит датскому ботанику Е. Вармингу, который в 1895 г.обобщил и систематизировал основную современную ему экологическую информацию. Его сводка дважды издавалась на русском языке: в .1901 г. под названием «Онкологическая география растений» и в 1902 г. под заглавием «Распределение растений под влиянием внешних условий». Варминг впервые дал обзор и классификацию всех абиотических и биотических факторов, влияющих на жизнь растений.Так, еще в 1868 г. профессор Казанского университета Н. Ф. Леваковский опубликовал докторскую диссертацию «О влиянии некоторых внешних условий на форму корней», которая может считаться первым русским исследованием по экспериментальной экологии растений.В 1910 г. экология растений была официально признана самостоятельным разделом ботаники на Всемирном ботаническом конгрессе в Брюсселе. Ее содержание было определено как «изучение совокупности отношений растений и растительных сообществ к среде их обитания».

 Лишь в конце 10-х  — начале 20-х годов нынешнего  века с появлением полевых  приборов стали развиваться эколого-физиологические  исследования в естественных  условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Роль света  в жизни растений, его характеристики, распределение в пространстве.Живаяприр. не может сущ-ть без света, так как солн. радиация, достиг-я пов-ти Земли, явл. практически един-м ист-м энергии для поддерж.теплового баланса планеты, созд.орг-ких в-твфототрофнымиорг-ми биосферы, что в итоге обеспечивает формир. среды, способной удовлетворить жизн-е потребности всех жив. существ.Видимый свет нужен зеленым раст. для образ-я хлорофилла, формир. структуры хлоропластов; он регул.раб.устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, стим-т биосинтез белков и нуклеиновых кислот, повышает активн. ряда светоч-х ферм-в. Свет влияет на деление и растяжение кл, ростовые проц. и на разв. раст, опред. сроки цветения и плодоношения, оказ-т формообразующее возд-ие. Световой режим любого местооб. зав-т от его географ широты, высоты над ур-м моря, сост. атмосферы, растительности, сезона и времени суток, солнечной активности и т. д. разнооб. свет.усл. велико: от сильно осв-х терр, как высокогорья, пустыни, степи, до сумеречного осв. в водных глубинах и пещерах. В разных местооб.разл. не только интен-ть света, но и его спектральный состав, прод-ть освещения, простр. и врем. распр-е света разной интенсивности и т. д.Экол. группы раст. по отн. к свету:Светолюбивые(гелиофиты) развитие при полном освещении; сильное затенение действует на них угнетающе. Это раст. открытых, хорошо осв-х местооб.: степные и луговые травы, прибрежные и водн. раст. (с плавающими листьями), б-во культ.растений открытого грунта, сорняки и др.Велич. листовых пластинок: у гелиофитов по сравнению с теплолюб. они обычно более мелкие. Ориентация листьев у светолюбов вертикальная или имеет разный угол по отн-ю к солн. лучам, чтобы избежать изб-го света и перегрева. У многих гелиофитов пове-ть листовой пластинки блестящая, покр. светлым восковым налетом, густо опушена, что способствует отражению палящих солнечных лучей или ослаблению их действия. По анатом.стр-ю. у гелиофитов хор. развиты осевые органы с оптим. Соот-ем ксилемы и механических тканей, менее сложные по форме листья с хар-ой диф-ой мезофилла на столбчатый и губчатый, высокой степенью жилкования, больш. числ. устьиц на единицу пов-ти листа. У них кол-во хлоропластов, в несколько раз больше, чем у тенелюбивых. Сами хлор-ты у гелиофитов более мелкие и светлые (с малым содержанием хлорофилла), способные к изменению ориентировки и перемещ. в кл: на сильном свету они занимают постенное положение и становятся «ребром» к направлению лучей, что защищает хлорофилл от разрушения. Тенелюбивые с оптимальным развитием в пределах 1/10—1/3 от полн. осв-я, для них приемлемы обл.слабойосв-ти. Этораст. нижних затененных ярусов сложн. раст-х сообществ — темнохвойных и широк-х лесов, а также водных глубин, расщелин скал, пещер и т. д. Тенелюбами являются и многие комнатные и оранжерейные раст. В лесах РБ копытень европейский, ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица обыкновенная, майник двулистный и др. Теневыносливые растения имеют широкую экол. амплитуду вын-ти по отн. к свету. Они лучше растут и разв-ся при полн. осв-ти, но хорошо адаптируются и к слабому свету.Это:ель, пихта, граб, бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.Листья ориен-ны к свету всей пов. листовой пластинки и распол. так, чтобы не затенять соседние листья (листовая мозаика). В листьях наблюд. слабая диф. на столбчатый и губчатый мезофилл или таковая совсем отсутствует, отм. сравнительно малое кол-во устьиц й т. д.Фотопериодизм-соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток в теч. года. Реакция орг-в на сут. ритм осв-я, выраж-ся в изм. проц. их роста и развития, называется фотопериодизмом. По типу ФПР разл. след.груп. растений : 1)раст. короткого дня, кот. для перехода к цветению требуется 12 ч светлого времени и менее в сутки (конопля, капуста, хризантемы, табак, рис); 2) раст. длинного дня; для цветения и дальнейшего развития им нужна продолжительность беспрерывного светового периода более 12 ч в сутки (пшеница, лен, лук, картофель, овес, морковь); 3)фотопериодически нейтральные; для них длина фотопериода безразлична и цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (виноград, томаты, одуванчики, гречиха, флоксы и др.).

5. Растение и  растительный покров как оптич. система. Экологические группы растенийпо отношению к свету.С точки зрения оптики растение представляет собой непрозрачное тело, которое частично поглощает солнечную радиацию, частично отражает и пропускает ее. Основной орган, воспринимающий радиацию, — лист, и от его оптических свойств в значительной степени зависит «энергоснабжение» растения. Спектральная область поглощения радиации листом включает ультрафиолетовые (УФ), видимые и инфракрасные (ИК) лучи. УФ-лучи почти полностью поглощаются клеточными оболочками, цитоплазмой, ферментами и различными пигментами; ИК-лучи — водой, содержащейся в тканях листа, и цитоплазмой. В диапазоне видимого света лист имеет два максимума поглощения: в области оранжево-красных (длина волны 660—680 им) и сине-фиолетовых (460—490 нм) лучей. Положение главного максимума поглощения в области красно-оранжевых лучей обусловлено тем, что в растениях преобладает зеленый пигмент—-хлорофилл, в наибольшей степени поглощающий лучи с длиной волны 630— 660 нм. Почему эволюция «выбрала» для растительного мира именно зеленую окраску?Кроме собственно оптических свойств листа на количество получаемой им радиации большое влияние оказывает положение листа как приемника солнечной радиации в пространстве. Большое значение имеет угол наклона листовой пластинки, от которого зависит приход солнечной энергии к листу.  В связи с неодинаковой высотой Солнца на разной географической широте одни и те же углы наклона листьев означают для растений различный радиационный режим.По отношению к свету различают три группы растений: 1) светолюбивые (гелиофиты - солнце.), живущие только на хорошо освещенных местах (растения тундр, пустынь, степей, безлесных горных вершин); 2) теневыносливые (факультативные гелиофиты), которые могут жить при полном освещении, но хорошо переносят и некоторое затенение (многие луговые растения); 3) тенелюбивые (сциофиты - тень. ), которые обитают только в затененных местах (копытень европейский, кислица и многие другие лесные растения). Отношение различных растений к продолжительности дня и периодичности солнечного освещения, так называемому фотопериодизму, неодинаково. В связи с этим различают две группы растений: 1) растения длинного дня, живущие в условиях, когда день заметно длиннее ночи (растения высоких широт и высокогорий); 2) растения короткого дня (день примерно равен ночи), растущие в тропиках и субтропиках, а также ранневесенние и поздне-осенние растения умеренного климата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Значение тепла в жизни растений. Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте и прекращаются микробиологические процессы в почве. Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Отношение различных культур к теплу проявляется при прорастании семян и сохраняется во время роста и развития растений. Различают минимальные температуры, ниже которых физиологические процессы не идут, оптимальные температуры, при которых рост и развитие растений протекают хорошо, и максимальные, выше которых растения резко снижают продуктивность и даже погибают. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Оптимальная температура для роста и развития большинства культур 20—25 °С. При температуре немногим выше 30 °С наблюдается торможение роста, а при повышении ее до 50—52 °С растения погибают. Термические ресурсы климата обычно выражают средней многолетней суммой суточных температур воздуха за период, когда их величина превышает 10 "С. Сумму температур, накопленную за этот период, именуют активной. По величине суммы активных температур выделяют районы с различными ресурсами тепла и сопоставляют данные ресурсы с потребностями сельскохозяйственных культур. Потребность последних в тепле также выражают суммой активных температур путем сложения среднесуточных температур от посева до созревания. По сочетанию суммы температур выше 10 °С и возможности возделывания определенных сельскохозяйственных культур выделяют холодный (менее 1200 "С - редис, лук на перо, турнепс, капуста, горох, ранний картофель ячмень, овес), умеренный (1200—4000 °С - зерновые колосовые, зерновые бобовые, картофель, лен, кукуруза ) и теплый (4000—8000 "С - теплолюбивых субтропических культур (хлопчатник, мандарины, чай) агроклиматические пояса. Методы регулирования теплового режима: увеличение влажности почвы путем полива или орошения ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды. Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливают ее прогревание. Применение посадок и посевов на гребнях и грядах способствует уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию в северных районах, снегозадержание и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой. В южных районах строительство прудов, водоемов увеличивает влажность почвы и воздуха, что значительно снижает испарение и нагревание почвы, применение навоза, компостов, особенно в парниках, рассадниках и теплицах, позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества, и получать раннюю рассаду овощных культур. Такой прием, как мульчирование (покрытие поверхности почвы материалами различного цвета — солома, торф, перегной, зола), увеличивает или снижает нагревание почвы.