Шпаргалка по «Экологии»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Характеристики теплового режима местообитания. У большинства растений активная жизнь протекает в довольно узких температурных пределах, в среднем от 0 до 50 °С. Температурные минимумы для многих растений лежат в интервале 5 — 15°С, оптимумы — при 15 — 30 °С, максимумы — при 37 — 50 °С. Но вообще температурные пределы существования растений весьма широки: у побегов опунции зарегистрирована температура 65 °С, в Якутии при температуре до -68 °С существуют леса, а некоторые покоящиеся споры и семена переносят температуру кипения воды и близкую к абсолютному нулю. Растения — это пойкилотермные организмы, т.е. температура их тел определяется температурой среды. Но днем их органы часто нагреваются выше температуры воздуха, а когда физиологобиохимические процессы идут с большой интенсивностью  температура их может существенно превысить окружающую. При этом отдельные ткани и органы растений имеют различные кардинальные температурные точки. Например, у пшеницы (прорастание семян начинается при 0°С, рост листьев — при 6°С, а тычиночных нитей — при 15°С. Наряду с тепловыми хар-ми окружающей среды необходимо знать тем-ру самих раст. и ее изм., поскольку именно она представляет температурный фон для физиологических проц-в. Т-ра растений весьма непостоянна. Из-за турбулентных потоков и непрерывных изменений т-ры воздуха, непосредственно окружающего лист, действия ветра и т. д. т-ра растения варьирует с размахом в несколько десятых долей или даже целых градусов и с частотой в несколько секунд. Поэтому под «температурой растений» следует понимать более или менее обобщенную и в достаточной мере условную величину, характеризующую общий уровень нагрева.

 

 

 

 

 

 

 

 

8. температура растений как истинный тепловой фон для продолжения жизнедеятельности. Наряду с тепловыми хар-ми окружающей среды необходимо знать тем-ру самих раст. и ее изм., поскольку именно она представляет температурный фон для физиологических проц-в. Тем-рураст. измеряют с помощью электротермометров, имеющих миниатюрные полупроводниковые датчики. Датчики или прикладывают к поверхности растения, или «вживляют» в стебли, листья, под кору (например, для измерения температуры камбия). Одновременно обязательно измеряют температуру окружающего воздуха (затенив датчик).Т-ра растений весьма непостоянна. Из-за турбулентных потоков и непрерывных изменений т-ры воздуха, непосредственно окружающего лист, действия ветра и т. д. т-ра растения варьирует с размахом в несколько десятых долей или даже целых градусов и с частотой в несколько секунд. Поэтому под «температурой растений» следует понимать более или менее обобщенную и в достаточной мере условную величину, характеризующую общий уровень нагрева. Растения как пойкилотермные организмы не имеют собственной стабильной температуры тела. Их температура определяется тепловым балансом, т. е. соотношением поглощения и отдачи энергии. Эти величины зависят от многих свойств как окружающей среды (размеры прихода радиации, температура окружающего воздуха и его движение), так и самих растений (окраска и другие оптические свойства растения, величина и расположение листьев и т. д.). Первостепенную роль играет охлаждающее действие транспирации, которое препятствует очень сильным перегревам в жарких местообитаниях. В результате действия всех указанных причин температура растений обычно отличается от температуры окружающего воздуха. При этом возможны три ситуации:температура растения выше температуры окружающего воздуха  («супратемпературные» растения, по терминологии О. Ланге), ниже ее («субтемпературные»), равна или очень близка к ней.  Показания тонких термопар, вживленных под кору, позволили установить, что стволы древесных пород защищены по-разному: у березы температура камбия быстрее меняется в соответствии с колебаниями температуры наружного воздуха, в то время как у сосны она более постоянна благодаря лучшим теплозащитным свойствам коры. Превышение температуры растений над температурой воздуха встречается не только в сильно прогреваемых, но и в более холодных местообитаниях. Этому способствует темная окраска или иные оптические свойства растений, увеличивающие поглощение солнечной радиации, а также анатомо-морфологические особенности, способствующие снижению транспирации. Довольно заметно могут нагреваться арктические растения. Ранневесенним эфемероидам «подснежникам» нагревание листьев обеспечивает возможность достаточно интенсивного фотосинтеза в солнечные, но еще холодные весенние дни. Даже под снегом темноокрашенные части зимующих альпийских и арктических растений нагреваются солнечными лучами. Это приводит к образованию полостей и «парничков» вокруг растений, к более быстрому растаиванию снежной корки над ними.Совпадение температуры растений с температурой окружающего воздуха встречается гораздо реже в условиях, исключающих сильный приток радиации и интенсивную транспирацию, например у травянистых растений под пологом тенистых лесов (но не на солнечных бликах), а на открытых местообитаниях — в пасмурную погоду или при дожде.Различают разные экологические типы растений по отношению к температуре. У растений термофильных, или мегатермных (теплолюбивых), оптимум лежит в области повышенных температур. Они обитают в областях тропического и субтропического климата, а в умеренных поясах — в сильнопрогреваемых местообитаниях. Для криофильных,илимикротермных (холодолюбивых), растений оптимальны низкие температуры. К ним принадлежат виды, живущие в полярных и высокогорных областях или занимающие холодные экологические ниши. Иногда выделяют промежуточную группу мезотермных растений.

 

 

 

9. Структурные  и физиологические адаптации  растений к крайним температурам. Высшие растения умеренных поясов эвритермны (организмы, способные существовать при больших колебаниях темп-ры среды). Растения дождевых тропических лесов и криофильные зеленые и диатомовые водоросли в полярных льдах и на снежных полях высокогорий стенотермны (организмы, приспособленные к относительно постоянным температурным условиям среды и не выносящие их колебания (например, все глубоководные и подземные обитатели, постоянные обитатели высоких широт и экваториального пояса)). Растения тропических лесов погибают при температуре +5 - +8°С, а в сибирской тайге выдерживают полное промерзание (- 50 °С). Основные пути адаптации к изменениям температур у растений - физиологические, морфологические перестройки. По степени адаптации к холоду выделяют 3 группы: 1) нехолодостойкие растения - повреждаются и гибнут при температурах близких к 0°С и выше. Это тропические леса, водоросли теплых морей, некторые грибы. 2) неморозостойкие растения - переносят низкие температуры, но гибнут при образовании льда. Это субтропические растения. 3) Льдо- или морозоустойчивые растения - произрастают в местах с холодными зимами. Растения подготавливаются к холодной зиме: размещением почек в защищенных местах, накоплением энергетического материала (крахмала, жиров), сбрасыванием листьев, обезвоживание и др. По степени адаптации к высоким температурам: 1) нежаростойкие – повреждаются при температуре +30°С…+40°С. Это эукариотические водоросли, водные цветковые, наземные мезофиты. 2) Жаростойкие эукариоты – растения сухих местообитаний с сильной инсоляцией (степей, пустынь, саванн), переносят нагревание до +50°С до 30минут.  3) Жароустойчивые прокариоты – термофильные бактерии и некоторые сине-зеленые водоросли, живут в горячих источниках при температуре +85…+90°С. 4) Пирофиты – устойчивые к пожарам. Растения саванн, чапарраля, имеют толстую корку, пропитанную огнеупорными веществами. Общая адаптация при повышении температуры: охлаждение при испарении влаги - транспирация влаги через устьица, вертикальное расположение листьев к солнцу, глазная отражающая листовая поверхность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.Осенне – зимний и летний покой растений.Способность переходить в состояние покоя — необходимый этап онтогенеза растений, внутренне обусловленный ритмичностью физиолого-биохимических процессов - приспособит.реакция в ответ на периодические изменения температурных условий внешней среды. Состояние покоя хар-ся прекращением видимого роста и сведением к мин. жизнед-ти, отмиранием и опадением листьев и надземных органов травянистых многолетников, образованием чешуек на почках, толстого слоя кутикулы и коры на стеблях. В тканях и клетках накопляются ингибиторы, которые тормозят ростовые и формообразовательные процессы, что делает растения неспособными к прорастанию даже в самых благоприятных искусств. созданных усл, а также во время случайных осенних и раннезимних потеплений.Различают период глубокого покоя, обусловленного соответствующей подготовкой и внутренним ритмом развития растительного организма, и период вынужденного покоя, в котором растения пребывают после глубокого покоя, когда их рост вынужденно сдерживается еще неблагоприятными условиями(низкой температурой, недостатком питательных веществ). Вынужденный покой легко прервать, создав растению благоприятные условия. Выход растений из глубокого покоя возможен только после его окончания и свершения в организме соответствующих биохим. и физиол.превращений, вызванных влиянием периода минусовых температур определенной длительности. После окончания периода покоя в растениях заметно увеличивается количество нуклеиновых кислот, исчезают ингибиторы роста и появляются ауксины — стимуляторы ростовых процессов.Многие растения переходят в состояние покоя не только зимой, но и в летнее время. Это ранневесенние цветущие растения (тюльпаны, крокусы, пролески). Большое количество растений тропических районов, пустынь и полупустынь также переходит в состояние летнего покоя. Состояние покоя разной длительности характерно и для свежесобранных семян и плодов, клубней, луковиц, корнеплодов.

 

11.Значение воды  в жизни растений.Значение воды в жизни растений определяется целым рядом ее свойств. Среди них необходимо отметить способность ее быть растворителем и средой, в которой совершается передвижение веществ и их обмен.В растительном организме воды содержится от 70 до 95 %. С поступлением и передвижением ее в растениях связаны все жизненные процессы. При наличии воды и других факторов семена набухают и прорастают, растут ткани, поступают в растения и передвигаются в них питательные элементы, осуществляется фотосинтез и синтезируется органическое вещество. Вода — незаменимый терморегулятор для растений. Проходя через него, она регулирует температуру растительного организма и повышает его устойчивость к высоким и низким температурам. Вода поддерживает тургор клеток, распределяет по отдельным органам продукты ассимиляции.Растения нуждаются в воде с момента посева семян и до окончания формирования урожая. При этом в разные периоды жизни растения требуют неодинакового количества воды: меньше — в начальный период, больше — в период формирования мощной вегетативной массы и генеративных органов, к концу жизни потребность в воде уменьшается. Период острой потребности растения в воде называется критическим, у зерновых он совпадает с фазой выхода в трубку — колошением, у зернобобовых — цветения, у картофеля — цветения и клубнеобразованием. Недостаток влаги в это время резко снижает продуктивность растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Характеристика местообитания по степени водообеспечения. Для растений очень важно, насколько хорошо почва удерживает поступившую влагу. Свойство почвы поглощать и удерживать воду называют водоудерживающей способностью. Количество воды, которое почва способна удерживать в своих порах, называют влагоемкостью - зависит от гранулометрического состава почвы, содержания в ней гумуса, структурного состояния почвы. С увеличением содержания в почве глинистых частиц и органического вещества влагоемкость возрастает и наибольшей величины достигает на торфяных почвах. Структурные почвы обладают более высокой влагоемкостью, чем

 бесструктурные. Повышенная  влагоемкость почвы приводит к переувлажнению ее при выпадении даже небольшого количества осадков, а низкая (например, песчаной почвы) - к недостатку влаги в засушливые периоды. Оптимизация влагоемкости почвы обеспечивается правильной обработкой, внесением органических удобрений, выращиванием в севообороте многолетних трав и другими приемами, направленными на создание мощного, рыхлого, структурного корнеобитаемого слоя почвы. В зависимости от условий удержания влаги различают следующие основные виды влагоемкости: Предельная полевая влагоемкость (наименьшая) - это максимальное количество капиллярно-подвешенной воды, удерживаемое почвой после обильного увлажнения и стекания гравитационной воды при отсутствии подпора грунтовых вод. Величина ее (в % от массы сухой почвы) у песчаных почв 3-5, супесчаных - 10-12, суглинистых и глинистых - 13-22. В гумусовом горизонте чернозема она может достигать 40-45 %. При наименьшей влагоемкости в почве содержится наибольшее количество доступной для растений влаги, так как 50-75 % пор почвы заполнено водой. 
Капиллярная влагоемкость - это наибольшее количество капиллярно-подпертой влаги, удерживаемое почвой над уровнем фунтовых вод. Полная влагоемкость - это наибольшее количество воды, удерживаемое почвой при полном заполнении всех пор водой. Такое содержание воды в почве может быть после снеготаяния, обильных дождей или при избыточном поливе. Наиболее благоприятное увлажнение для сельскохозяйственных растений создается в минеральных почвах при насыщении их водой на 60- 80 % полной влагоемкости.

 

13. Эколого-физиологические показатели водного режима растений. Водный режим играет важную роль в обеспечении нормального хода обмена веществ и физиолого-биохимических процессов у растений. Изменения в водном балансе растений, вызванные ухудшением экологической обстановки является самым мощным ограничивающим рост и развитие растений внешним фактором – даже слабый дефицит воды может привести к значительным качественным и количественным изменениям физиолого-биохимических процессов и их направленности в растении. Однако на одно и то же неблагоприятное воздействие генотипы реагируют по-разному, что связанно с их структурно-функциональными свойствами. Вода играет исключительную роль в жизни любого организма, так как является структурным компонентом протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных секретов (на долю воды приходится 60-80% массы клетки). Значение воды в жизни клетки определяется ее физико-химическими свойствами. Полярная молекула воды способна притягиваться к любым другим молекулам и образовывать гидраты, т. е. является растворителем. Многие химические реакции могут протекать только в присутствии воды. Вода является в живых системах «тепловым буфером», поглощая тепло при переходе из жидкого состояния в газообразное. Таким образом, она предохраняет неустойчивые структуры клетки от повреждения при кратковременном освобождении тепловой энергии, производит охлаждающий эффект при испарении с поверхности и регулирует температуру тела. Теплопроводные свойства воды определяют ее ведущую роль терморегулятора климата в природе. Вода медленно нагревается и медленно охлаждается: летом и днем вода морей, океанов и озер нагревается, а ночью и зимой также медленно охлаждается. Между водой и воздухом происходит постоянный обмен углекислым газом. Кроме того, вода выполняет транспортную функцию, перемещая вещества почвы сверху вниз и обратно.

14.Экологические типы и группы наземных растений по отношению к воде, особенности и адаптации.

Гидатофиты – это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду. Вынутые из воды, эти растения быстро высыхают и погибают. У них редуцированы устьица и нет кутикулы. Транспирация у таких растений отсутствует, а вода выделяется через особые клетки – гидатоды. Листовые пластинки у тонкие, без дифференцировки мезофилла, часто рассеченные, Нередко выражена разнолистность – гетерофиллия, побеги часто не имеют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима Корневая система сильно редуцирована, иногда отсутствует Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела. Цветоносные побеги, выносят цветки над водой, а после опыления побеги снова могут погружаться, и созревание плодов происходит под водой (валлиснерия, элодея, рдесты и др.). Гидрофиты – это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах (тростник обыкновенный, частуху подорожниковую) У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. Хорошо выражена аэренхима. есть эпидерма с устьицами, интенсивность транспирации очень высока, и они могут расти только при постоянном интенсивном поглощении воды. Гигрофиты – наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и часто на влажных почвах. Среди них различают теневые и световые. Теневые гигрофиты – это растения нижних ярусов сырых лесов, для улучшения водного обмена на листьях развиваются гидатоды, или водяные устьица, выделяющие капельно-жидкую воду. Листья часто тонкие, с теневой структурой, со слабо развитой кутикулой, содержат много свободной и малосвязанной воды. К световым гигрофитам относятся виды открытых местообитаний, растущие на постоянно влажных почвах и во влажном воздухе (папирус, рис) Переходные группы – мезогигрофиты и гигромезофиты. Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. (вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов, листопадные деревья саванн и др.) группа мезофитов очень обширна и неоднородна. По способности регулировать свой водный обмен одни приближаются к гигрофитам (мезогигрофиты), другие – к засухоустойчивым формам(мезоксерофиты). Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии - растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн. Ксерофиты подразделяются на два типа: суккуленты и склерофиты. Суккуленты– сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах. Стеблевые суккуленты – кактусы,; листовые суккуленты – алоэ, и др. корневые суккуленты – аспарагус. Листья, а в случае их редукции стебли суккулентов имеют толстую кутикулу, часто мощный восковой налет или густое опушение. Устьица погруженные, открываются в щель, где задерживаются водяные пары. Днем они закрыты. у суккулентов ночная фиксация углекислоты и переработка ее днем в ходе фотосинтеза разделены во времени, Корневая система их неглубокая, но сильно распростертая, что особенно характерно для кактусов. Склерофиты– это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими листьями, иногда свернутыми в трубочку. Листья могут быть также рассеченными, покрытыми волосками или восковым налетом. Хорошо развита склеренхима, Сосущая сила корней до нескольких десятков атмосфер, что позволяет успешно добывать воду из почвы. При недостатке воды резко снижают транспирацию. Склерофиты можно подразделить на две группы: эуксерофитов и стипаксерофитов.К эуксерофитам относятся многие степные растения, в жару уровень обменных процессов у них очень низок. Стипаксерофиты– это группа узколистных дерновинных злаков. Кроме названных экологических групп растений, выделяют еще целый ряд смешанных или промежуточных типов.

15.Вода как среда обитания. Экологические группы водных растений. Водные раст-я наз. гидрофитами. Среди них выделяют погруженные раст-я и раст-я с плавающими листьями. Погруженные подразделяют на укореняющиеся в донном грунте и взвешенные в толще воды. Растения с плавающ. листьями используют частично водную, частично воздушную среду. К настоящим водн. растениям относят группу гелофитов – это виды береговых и прибрежных местообитаний с избыточным и переменным увлажнением. Они могут расти как в воздушной среде, так и частично погруженными в воду, могут переносить и полное временное заливание. У водн. раст-й существует ряд анат.-морф. и физиол. адаптативных черт. Интенсивность света в воде сильно ослаблена, т.к.  часть падающей радиации отражается от поверхности воды. Другая – поглощается ее толщей. С глубиной изменяется спектральный состав света. Ослабляются красные лучи, т.е. снижается доля УФ радиации. Световой день в воде короче, чем на суше. Существует известная закономерность окраски у водорослей, обитающих на разных глубинах. В мелководных зонах, где растениям еще не доступны красные лучи, в наибольшей степени преобладают зеленые водоросли. В более глубоких зонах встречаются бурые водоросли, содержащие, кроме хлорофилла, бурые пигменты. Еще глубже обитают красные водоросли, содерж. – фикоэритрин. Это явление получ. название хромотической адаптации. У растений, частично погруженных в воду, хорошо выражена гетерофилия (разнолистность).

Вода отличается от воздуха большей плотностью, что отражается на строении тела гидрофитов, механ. ткани сильно редуцированы, поскольку растения поддерживаются самой водой. Температурный режим в воде отличается меньш. притоком тепла, большей стабильностью, чем на суше. Для зимовки многолетн. гидрофитов в озерах и реках большое значение имеет вертикальное распределение t подо льдом. Наиболее плотная и наименее холодная вода с Т – 40 С расположена в придонном слое, куда опускаются зимующие почки, а также целые облиственные растения. Это погружения связано с накоплением крахмала и утяжелением растений. К весне крахмал переходит в растворимые сахара и жиры, что делает почки легче, и дает им возможность снова всплывать. Для морских растений существенный фактор – это соленость воды. Ее выражают в промилле, показывающем содержание солей в граммах в 1 л воды. У растений концентрация соков и осмотическое давл. обычно выше, что обеспечивает тургор ткани. Избыточ. оводнению противостоят механ. (тургорное) давление. Морские и приморские раст-я, переносящие широкий диапозон колебания солености воды, назыв. эвригалинными. А приуроченные к определенному, более узкому диапозону – стеногалинными. Анат.-морф. черты гидрофитов существенно отличают их от наземных раст-й. Помимо редукции механ. ткани, наблюдается редукция проводящей системы. У некот. погруженных раст-й не прикрепленных к грунту корни полностью редуцированы. Другие корни сохранили, но отдельноплавающие части раст-й могут обходиться и без них. Корни, укореняющихся гидрофитов слабо ветвятся, без корневых волосков. Однако некот. виды имеют толстые корневища, кот. играют роль «якоря», хранилище запасных веществ и органа вегет. размножения.