Урок 2. Абиотические факторы среды

Задачи. Проанализировать зачетную работу. Сформировать знания о влиянии важнейших экологических факторов на живые организмы. Дать характеристику различным участкам солнечного спектра и их использования живыми организмами. Показать регулирующее значение продолжительности светового дня в жизни растений и животных, привести примеры фотопериодических адаптаций у живых организмов. Сформировать знания о влиянии температуры и влажности на живые организмы и привести примеры адаптаций к данным экологическим факторам.

Проверить знания учащихся и повторить материал по теме "Предмет экологии. Экологические факторы среды".

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1), презентация.

Ход урока:

Анализ зачета (5-8 мин.)

Устное повторение и компьютерное тестирование: приложение 1.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью диафильма, таблиц, кодограммы.

Свет

Основной абиотический фактор, поставляющий энергию для жизнедеятельности фотоавтотрофных организмов и обеспечивающий синтез основной части органического вещества на Земле, поддерживающий определенную температуру на поверхности Земли. Для живых организмов наиболее важны: свет ультрафиолетовой части спектра, видимый свет и инфракрасное излучение.

Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губителен для живых клеток, до поверхности Земли не доходит, так как отражается озоновым экраном. Мягкий ультрафиолет с длиной волны от 290 до 380 нм несет много энергии и вызывает образование витамина D в коже человека, он же воспринимается органами зрения многих насекомых. Видимый свет с длиной волны от 380 до 750 нм используется для фотосинтеза фототрофными организмами (растениями, фотосинтезирующими бактериями, сине-зелеными) и животными для ориентации. Инфракрасная часть солнечного спектра (тепловые лучи) с длиной волны более 750 нм вызывает нагревание предметов, особенно важна эта часть спектра для животных с непостоянной температурой тела — пойкилотермных. Количество энергии, которое несет свет обратно пропорционально длине волны, то есть меньше всего энергии несут инфракрасные лучи.

Растения для фотосинтеза используют, в основном, синие и красные лучи. По отношению к свету их принято делить на светолюбивые (растения степей), теневыносливые (большинство лесообразующих пород) и теневые или тенелюбивые (мхи, папоротники).

Продолжительность светового дня является важным регулирующим фактором в жизни живых организмов. Сезонные изменения физиологической активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи называют фотопериодизмом.

Длина светового дня, в отличие от других абиотических факторов, для каждой местности изменяется строго закономерно (известно, что самый короткий день 22 декабря, а самый длинный — 22 июня, известна продолжительность любого дня года). В результате естественного отбора выживали организмы, чьи физиологические функции регулировались продолжительностью светового дня. Если продолжительность светового дня искусственно поддерживать более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост прекращается, они сбрасывают листву и у них наступает состояние зимнего покоя.

Приспособленность к сезонному изменению продолжительности светового дня привела к появлению длиннодневных и короткодневных растений. Длиннодневные зацветают в начале лета, до осени успевают созреть плоды и семена (наши злаки — рожь, пшеница, овес), короткодневные (астры, георгины, хризантемы) — растения южного происхождения, где продолжительность светового дня около 12 часов, поэтому они у нас зацветают при коротком дне осенью.

У животных во второй половине лета и осенью происходит накопление жировых запасов, осенняя линька, кочующие и перелетные начинают свои сезонные миграции. Осенью у насекомых формируются зимующие стадии, например, бабочка-капустница зимует на стадии куколки, и если гусениц весной содержать при длине дня короче 14 часов, то к середине лета сформируется зимующая куколка, которая будет находиться в состоянии покоя несколько теплых месяцев.

Температура

Важнейший и часто ограничивающий для многих организмов абиотический фактор. Жизнедеятельность большинства организмов ограничена температурным интервалом от 0 до 40º С, но некоторые организмы живут в горячих гейзерах, температура воды в которых достигает 70ºС, многие способны переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии. Для того чтобы переносить неблагоприятные температуры, у растений и животных выработались различные приспособления: Теплокровность птиц и млекопитающих снимает влияние небольших колебаний температуры, такие животные, способные поддерживать температуру на определенном уровне получили название гомойотермные. Животные, не способные поддерживать постоянную температуру тела, называются пойкилотермными.

У живых организмов выработались различные приспособления для выживания при наступлении неблагоприятных для жизни температур. В зимний период времени при недостатке корма гомойотермные животные или мигрируют, или находятся в состоянии сна или спячки. Зимняя спячка наблюдается у некоторых грызунов, летучих мышей. При этом резко замедляется интенсивность обмена веществ, уменьшается частота дыхательных движений и частота сердечных сокращений, понижается температура тела.

Зимний сон. Осенью животные накапливают большое количество жировых запасов и засыпают на несколько месяцев. При этом не происходит глубокого изменения обмена веществ, животное можно разбудить, например, можно разбудить медведя в берлоге. Такое состояние помогает перенести отсутствие пищи в зимнее время.

Анабиоз. Временное состояние организма, при котором все жизненные процессы замедлены до минимума, отсутствуют все видимые признаки жизни. Состояние зимнего покоя. Наблюдается у многолетних растений, направлено на перенесение низких температур. Растения накапливают различные «антифризы», чтобы в цитоплазме клеток не образовались кристаллики льда и не разрушили клеточные структуры. Состояние летнего покоя. Характерно для многих раннецветущих растений (тюльпаны), для свежесобранных семян, клубней, луковиц. Наблюдается и у пустынных животных во время жаркого и сухого периода (у некоторых грызунов, черепах).

Влажность

Важным экологическим фактором является и влажность. Живые организмы приспособились к сезонному изменению влажности, к жизни в зонах с различным содержанием воды в почве и воздухе. Растения засушливых зон, ксерофиты, имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках. Суккуленты (кактусы, агавы) имеют сильно развитую водозапасающую ткань или в стебле (кактусы) или в листьях (агавы). Корневая система расположена у поверхности и позволяет во влажные периоды запасти большое количество воды. Эфемеры — однолетние растения, успевают за короткий влажный период отцвести и образовать плоды и семена. Эфемероиды — многолетние растения, цветение которых происходит ранней весной, а летом надземные побеги полностью отмирают, засушливый период переносят под землей в виде луковиц, клубней, корневищ. Гигрофиты, напротив, приспособились к избыточной влажности и произрастают около водоемов, у них крупные листья с большим количеством устьиц слабо развитой кутикулой, слабая корневая система, гидрофиты погружены в воду полностью (элодея) или своей нижней частью (кувшинки, кубышки).

Животные также приспособились к жизни в условиях с различной влажностью. Для сохранения влаги в организме в условиях ее дефицита многие животные ведут ночной образ жизни, имеют плотные покровы и пониженное потоотделение. Некоторым животным достаточно воды, которая содержится в пище (кенгуровая крыса), некоторые могут долгое время обходиться без воды, используя метаболическую воду (верблюд около недели может не пить, используя воду, образующуюся при окислении запасов жира в горбах). Многие животные степей и пустынь могут переносить недостаток воды и высокую температуру, впадая в состояние летней спячки.

 

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

 

 

Приложение 1. Кодограмма к уроку

 

Приложение 2. Тестовое задание.

Задание 19. "Экологические факторы среды"

Тест 1. Термин «Экология» в 1866 г. предложил:

1. Ж.Б.Ламарк.

2. Ч.Дарвин.

3. Э.Геккель.

4. В.Н.Сукачев.

Тест 2. Верное определение:

1. Экология — наука, изучающая живые организмы.

2. Экология — наука, изучающая среду обитания живых организмов.

3. Экология — наука, изучающая вопросы охраны природы.

4. Экология — наука, изучающая взаимоотношения живых организмов друг с другом и со средой обитания.

Тест 3. Экологическая система:

1. Совокупность особей одной популяции.

2. Совокупности особей разных популяций, совместно проживающих на определенной территории.

3. Совместно проживающие живые организмы и действующие на них факторы среды.

4. Особи одного вида образуют экологическую систему.

Тест 4. Верное определение:

1. Экологические факторы — факторы среды, воздействующие на организм.

2. Экологические факторы — факторы неживой природы, воздействующие на организм.

3. Экологические факторы — факторы живой природы, воздействующие на организм.

4. Экологические факторы — антропогенные факторы, воздействующие на организм.

**Тест 5. К абиотическим факторам относятся:

1. Свет.

2. Смог (загрязнение атмосферы) над городом.

3. Повышенный уровень радиации в зоне Чернобыльской АЭС.

4. Влажность воздуха.

**Тест 6. К биотическим факторам относятся:

1. Внутривидовые взаимоотношения.

2. Межвидовые взаимоотношения.

3. Антропогенное влияние.

4. Соленость воды в море.

**Тест 7. К антропогенным факторам относятся:

1. Осушение болот.

2. Смог (загрязнение атмосферы) над городом.

3. Промышленное загрязнение водоемов.

4. Соленость воды в море.

Тест 8. Ограничивающий фактор (определение):

1. Значение фактора, интенсивность которого меньше нижнего предела выносливости.

2. Значение фактора, интенсивность которого больше верхнего предела выносливости.

3. Фактор, значение которого выходит за пределы выносливости.

4. Фактор, значение которого приводит к угнетению жизнедеятельности.

Тест 9. Биологический оптимум:

1. Наилучшее сочетание условий.

2. Оптимальное значение отдельного фактора.

3. Оптимальное сочетание биотических факторов.

4. Оптимальное значение абиотических факторов.