Экологические группы растений по степени адаптации к условиям

 крайнего дефицита тепла:

1) Не хладостойкие растения – сильно повреждаются или гибнут при температурах ниже точки замерзания воды, гибель связана с инактивацией ферментов, нарушением обмена нуклеиновых кислот и белков, проницаемостью мембран и прекращением тока ассимилятов. Это растения дождевых тропических лесов, водоросли теплых морей.

2)   Не морозостойкие растения – переносят низкие температуры, но гибнут как только в тканях начинает образовываться лед. При наступлении холодного времени года у них повышается концентрация осмотически активных веществ в клеточном соке и цитоплазме, что понижает точку замерзания до -5… -7⁰С. В переохлажденном состоянии не устойчивы всего несколько часов, что, однако позволяет растениям переносить заморозки. К ним относятся вечнозеленые субтропические виды.

3) Льдоустойчивые или морозоустойчивые растения – произрастают в областях с муссонным климатом с холодными зимами. Во время сильных морозов надземные органы деревьев и кустарников промерзают, но сохраняют жизнеспособность. Растения подвергаются предварительной закалке: в клетках накапливаются сахара до 30%, некоторые аминокислоты и другие защитные средства, связывающие воду.

Экологические группы растений по степени адаптируемости

К высоким температурам

1) Нежаростойкие виды – повреждаются уже при температуре +30⁰ – +40⁰С (эукариотические водоросли, водные цветковые, наземные мезофиты).

2) Жаровыносливые – эукариоты – растения сухих местообитаний с сильной инсоляцией (степей, пустынь, саванн, сухих субтропиков), переносят получасовое нагревание до +50 – +60⁰С.

3) Пирофиты – устойчивы к пожарам. Характерны для саванн, сухих жестколиственных лесов, у деревьев толстая корка, пропитанная огнеупорными веществами, надежно защищающая внутренние ткани; плоды и семена имеют толстые покровы, которые растрескиваются под действием огня.

Таблица 4

Экологические группы организмов

Экологическая группа	Особенности строения	Местообитание	Фактор среды	Представители

 

5. Для стимулирования роста дуба в высоту совместно с ним выращивают другие породы. Какие особенности биологии дуба используются в этом методе?

6. Если бы вы сделали разрезы почв в широколиственном и хвойном лесу, то увидели бы разные по цвету, структуре почвы. Разное в них и содержание гумуса. Выскажите ваше мнение, в каком лесу почвы более плодородны. Ответ поясните.

7. Пользуясь определителем растений, выясните в каких условиях местообитания произрастают: тростник, типчак, береза, ковыль, осока, тимьян, очиток, вереск. Определите, какие из них относятся к эврибионтам и стенобионтам.

3. Оформление экологического портрета – пункты 1 – 4 плана.

Литература основная

1. Бродский А.К. Общая экология. М.: Академия, 2006. – 256 с.

2. Миркин Б.М. Основы общей экологии/Б.М.Миркин, Л.Г. Наумова – М.: Университетская книга, 2005. – 240 с.

3. Чернова Н.М. Общая экология/ Н.М. Чернова, А.М. Былова – М.: Дрофа, 2007. – 411 с.

4. Шилов И. А. Экология – М.: Высш. шк., 2006. – 512 с.

Литература дополнительная

1. Бигон М., Харпер Дж., Таундсенд К. Экология. Особи, популяции, сообщества. В 2х томах. Т. 1. - М.: Мир, 1989. – 667 с.

2. Степановских А. С. Экология – Курган: ГИПП Зауралье, 2000. – 616 с.

3. Чернова Н.М. Лабораторный практикум по экологии – М.: Просвещение, 1986 – 96 с.

4. Радкевич В.А. Экология. – Минск: «Вышэйшая школа», 1998. – 159 с.

 

 

Занятие № 3. Водная среда жизни и адаптации к ней организмов            2 ч

Цель: изучить воду как среду жизни и адаптации к ней животных и растений.

План занятия

I. Вопросы для обсуждения:

1. Вода как среда жизни. Зоны Мирового океана.

2. Абиотические факторы среды: плотность, кислотность, солевой режим, световой режим, газовый режим.

3. Температурный режим.

4. Экологические группы гидробионтов.

5. Особенности адаптации растений к водной среде.

6. Особенности адаптаций животных к водной среде.

II. Лабораторная работа. Сравнение анатомических особенностей растений в связи с условиями жизни

Материалы и оборудование: гербарные экземпляры и фиксированные в спирте листья рдеста курчавого, брусники,клевера лугового, алоэ; флороглицин, судан III, соляная кислота, глицерин, набор лезвий, фильтровальная бумага, пинцеты, препаровальные иглы, мягкие кисточки, предметные и покровные стекла, микроскопы.

Ход работы

а) Гидатофиты – растения, ведущие полностью погруженный образ жизни. К ним относятся валлиснерия, элодея, рдест курчавый, пузырчатка обыкновенная, ряска трехдольная. Все они обладают большой поверхностью тела по отношению к его общей массе, т.к. поглощение минеральных веществ идет через эпидерму. Они имеют длинные и гибкие побеги и тонкие листья, часто покрытые слизью предохраняющей клетки от выщелачивания; упрощенную или редуцированную корневую систему и хорошо развитые корневища, выполняющие функции органов запасания, цветки и соцветия выносят на поверхность.

1. Приготовьте поперечный срез центральной части листа рдеста курчавого, рассмотрите под микроскопом и зарисуйте, пользуясь препаратом и рис. 4. Обратите внимание:

· практически нет паренхимы, кутикулы, волосков, воскового слоя, устьиц; фотосинтез выполняет эпидермис и перегородки воздухоносных камер;

· недоразвит проводящий пучок – содержит только флоэму, ксилемы нет;

· есть воздухоносная ткань.

рис. 5

рис. 4

Рис. 4. Поперечный срез листа рдеста курчавого (1 - проводящий пучок, 2 – межклетники). Рис. 5. Поперечный срез листа вереска (1 – кутикула, 2 - межклетники, 3 – проводящий пучок)

 

б) гелофиты – растения болот: брусника, багульник, клюква, вереск и другие.

2. Рассмотрите гербарные экземпляры с чертами ксероморфности: широкие, плотные и свёрнутые, опушённые листья, хорошо выраженная кутикула, одревесневшие побеги, низкорослость, вечнозеленость.

3. Произрастание в условиях низких температур, повышенной увлажненности и слабой аэрации почвы привели к изменению их анатомической структуры. Приготовьте поперечный срез брусники (рис. 5), окрасьте суданом III и рассмотрите под микроскопом. Обратите внимание:

· слабо развита паренхима, фотосинтез проходит в эпидермисе;

· количество устьиц на единицу площади невелико;

· хорошо развит проводящий пучок, волокна 2 типов;

· есть воздухоносная ткань, большое количество межклетников.

Рис. 6. Поперечный срез листа алоэ: вверху – эпидерма, внизу - листовая пластинка (2- кутикула, 2- гиподерма, 3- хлоренхима)

в) Мезофиты требуют достаточно увлажненной почвы, не выносят перегрева и иссушения. К ним относятся наши лиственные деревья и кустарники, большинство луговых трав. Для них характерна развитая листовая пластинка, дифференцированный мезофилл, умеренно развиты проводящие пучки и механическая ткань. Обратите внимание на рис. 2 поперечного среза клевера лугового из 2 – го занятия. Устьица имеютсяна верхней и на нижней стороне листа, хорошо развито жилкование, выражены палисадная и губчатая ткани, достаточно развиты межклетники.

г) Ксерофиты весьма разнообразны по внешнему и внутреннему строению и среди них выделяют:

- Суккуленты – растения, накапливающие и запасающие воду в теле: кактусы, столетники, молочаи. В наших лесах – это очиткии молодило.

4. Приготовьте поперечный срез краевой части листа алоэ, рассмотрите под микроскопом и зарисуйте, используя препарат и рис. 6. Обратите внимание на:

· эпидерма листа толстостенная и многослойная, с толстой кутикулой и восковым налетом, содержит хлоропласты (т.к. водозапасающая ткань не фотосинтезирует). Устьица погруженные, открываются лишь ночью. В эпидерме их немного - замыкающие клетки образуют воздушную камеру, что уменьшает транспирацию;

·

Рис. 7. Поперечный срез листа джузгуна (1-устьице, 2~эпидерма, 3-столбчатая ткань, 4-столбчатая хлоренхима, 5-проводящие пучки, 6-минеральные отложения)

наличие двойного влагозащитного слоя клеток – гиподермы;

· многослойная хлоренхима, не образующая палисадной ткани, хлоропласты сосредоточены в наружном ее слое, а внутренний – водозапасающий;

· хорошо развиты межклетники, проводящие ткани развиты слабо и чаще представлены трахеидами.

- склерофиты – растения с интенсивной транспирацией в благоприятное время и ограничивающие испарениеводы в неблагоприятное: различные виды саксаула, эфедры, полыни, верблюжья колючка, джузгун и др.

5. Рассмотрите гербарные экземпляры и отметьте уменьшение площади листа, его свертывание или редукцию, имеется двухслойная эпидерма, толстая кутикула, восковой налет, опушённость, погруженные немногочисленные устьица и т.д. Они имеют ассимилирующие побеги с хорошо развитой механической тканью и многослойной хлоренхимой (рис 7). Имеются гиподерма, проводящие пучки, мощная первичная кора.

Задания для самостоятельной работы

1. Найти и дать объяснение следующим терминам (занести в словарь): пелагиаль, бенталь, супралитораль, литораль, сублитораль, батиаль, абиссаль, ультраабиссаль, нектон, планктон, бентос, нейстон, плейстон, эпилимнион, термоклин, гиполимнион, прямая стратификация, обратная стратификация, температурная дихотомия, стагнация

2. Вопросы для самоконтроля

2.1. Постройте график зависимости концентрации растворенного в воде кислорода от температуры воды, пользуясь таблицей 5. По оси абсцисс отмечаются температуры (t,С), по оси ординат - концентрация кислорода (мг/л). Определить оптимальные условия для организмов от 0 до 16,5 С, заштриховать на графике.

 Таблица 5

Зависимость концентрации растворенного в воде О₂ от температуры воды

Температура (t, С)	С О2 (мг/л)
0	14,6
2	14,0
4	13,0
6	12,2
8	11,6
10	11,0
12	10,6
14	10,0
16	9,8
18	9,5
20	9,0
22	8,8
24	8,5
26	8,2
28	7,9
30	7,8

 

2.2. Морфология листа у стрелолиста варьируется в зависимости от того, растет данный экземпляр на суше или частично или полностью погружен в воду (рис. 8). Аналогичные изменения наблюдаются и у водяного ореха (рис. 9). Перечислите особенности каждой формации листьев и объясните, действием каких факторов они обусловлены?

 

 

Рис. 8. Морфологические вариации у растений стрелолиста, растущих на суше (А) и частично (Б) или полностью (В) погруженных в воду (рисунок по Р. Риклефсу, 1979)

Рис. 9. Водяной орех плавающий. Общий вид растения. Вверху показаны надводные, на нижней части стебля - подводные листья

2.3. Влияет ли погода на обитателей водоемов? Ответ поясните.

2.4. Мелкие планктонные животные имеют причудливые и разнообразные формы, что общего во внешнем строении этих видов в связи с образом жизни в воде?

2.5. В научной фантастике рисуют картины построения подводных городов для человека. С решением каких основных проблем столкнутся проектировщики таких городов?

2.6. Если в природе так много фильтрующих организмов и такие большие возможности самоочищения водоемов, то почему возникла проблема загрязнения вод?

 

Литература основная

1. Бродский А.К. Общая экология. М.: Академия, 2006. – 256 с.

2. Миркин Б.М. Основы общей экологии/Б.М.Миркин, Л.Г. Наумова – М.: Университетская книга, 2005. – 240 с.

3. Чернова Н.М. Общая экология/ Н.М. Чернова, А.М. Былова – М.: Дрофа, 2007. - 411 с.

Литература дополнительная

1. Радкевич В.А. Экология. – Минск: «Вышэйшая школа», 1998. – 159 с.

2. Передельский Л.В. Экология/ Л.В. Передельский, В.И. Коробкин, О.Е. Приходченко. – М.: Проспект, 2008. – 512 с.

3. Степановских А.С. Экология – Курган: ГИПП Зауралье, 2000. – 616 с.

4. Чернова Н.М. Лабораторный практикум по экологии. - М.: Просвещение, 1986 – 96 с.