Как же происходит адаптация растений к различным неблагоприятным температурам?
Они приспосабливаются с помощью анатомо-морфологических и физиологических механизмов. К анатомо-морфологическим адаптациям растений к холоду относится:
маленький рост при сохранении больших размеров репродуктивных органов. (ива полярная, березка арктическая, многочисленные арктические растения).
Формирование укороченных побегов(у лиственницы, ивы).Ива чукотская и дуб монгольский адаптируются при помощи неопадения отмерших листьев с крон. Береза шерстистая, лапчатка земляниколистная, прострелы, лиственница курильская опушают побеги и листья.
При высоких температурах растения утолщают покровную ткань, и образует восковой налет на листьях - это уменьшает интенсивность испарение воды, образует толстый слой кутикулы, имеют толстый слой пробкового слоя для изоляции камбия от перегрева, листья принимают вертикальную ориентацию и имеют войлочное опушение. В холодных районах растут, в основном многолетники, в жарких – много однолетников.
И наконец, физиологические (биохимические) адаптации к ним относится:
снижение интенсивности транспирации, уменьшающее теплоотдачу;
накопление в клетках сахаров и других веществ, увеличивающих концентрацию клеточного сока; накопление в клетках антоцианов, обеспечивающих в холодное время сезона красный цвет и оттенки фотосинтезирующего аппарата (побеги шиповника ветрениц и тополя);
выделение веществ, зачерняющих поверхность вокруг стволов .
Учитель: - Какую роль играет вода в жизни живых организмов?
6. Влага в жизни организмов.
Вода – основа клеток, тканей, растительных и животных соков. Только при наличии воды в организме протекают процессы фотосинтеза, терморегуляции, обменных процессов. Наиболее высоко содержание воды в периоды активной жизнедеятельности и в молодом возрасте.
Но и в состоянии покоя растения не теряют влагу полностью. В сухих лишайниках содержится до 5–7% воды, в зерновках злаков – 12–14%.
В процессе эволюции у растений и животных выработались многочисленные сложные приспособления. Растения пустынь и степей приспособились к острому дефициту влаги, болотные и влажно-тропические растения – к избытку, а лесным видам необходима высокая влажность воздуха и умеренная влажность почв. Как и в отношении остальных факторов, эти приспособления-адаптации группируются в анатомо-морфологические, физиологические и поведенческие. Источниками влаги для растений служат запасы ее в почве и атмосфере (осадки, туманы, конденсаты), для наземных животных – вода в водоемах, водяные пары в атмосфере и сочная пища. Влажный воздух обладает хорошей теплопроводностью. При высокой влажности в холодном воздухе у гомотермных животных усиливаются процессы метаболизма, а у пойкилотермных животных и растений они замедляются. В сухом воздухе при низкой температуре охлаждение происходит медленнее, а в сухом и жарком воздухе активизируются процессы терморегуляции, усиливается испарение с поверхности. Во влажном и жарком воздухе испарения с поверхности резко падает и высока вероятность нагрева организма до температуры воздуха (перегрев). Наиболее благоприятные условия складываются в диапазоне температур 17–23°С и в диапазоне относительной влажности воздуха 85–100%.
Существуют экологические группы растений и животных по отношению к водному режиму.
(слайд 16)
По отношению к водному режиму экотопа (экотоп – совокупность факторов местообитания) растения делятся на влаголюбивые (гигрофиты), сухолюбивые (ксерофиты) и умеренно влаголюбивые (мезофиты).
· Гигрофиты (калужницы, болотные осоки, злаки, папоротник оноклея чувствительная,росянка, недотрога обыкновенная, все бальзамины, аир, белокрыльник, рдесты, рогоз, сфагнумы, рис, кислица) обитают в очень влажных местах и обладают низкой засухоустойчивостью. У них всегда открыты устьица и процесс транспирации регулируется слабо. Устьца располагаются с обеих сторон, немногочисленны. Листья крупные тонкие. Потеря 15-20% запаса воды для них невосполнима. Они растут или в глубокой тени под пологом влажного леса (теневые гигрофиты) или на открытом месте на переувлажненных или покрытых водой почвах (световые гигрофиты). Для них характерны толстые слаборазветвленные корни с минимальным количеством сосущих корней. В органах обилие воздушных полостей (аэренхима) для аэрации тканей.
· Мезофиты – способны непродолжительно переносить незначительные почвенную и атмосферную засухи. К ним относятся луговые и многие лесные травы (лиственные и хвойные деревья лесов умеренной полосы, многие кустарники, большинство сельскохозяйственных культур).Устьица расположены на нижней стороне листьев. Листья большие с умеренно развитыми тканями. Благодаря регулированию устьичной транспирации, характеризуются большой пластичностью по отношению к условиям увлажнения. Могут расти вместе с гигрофитами и с ксерофитами, приобретая черты близкие той или другой группе. Для них типичны хорошо развитые корневые системы смешанного типа, с густой сетью сосущих корней.
· Ксерофиты – растения сухого и жаркого климата и местообитаний – пустынь, степей, саванн, в лесной зоне – растения сухих сосняков и широколиственных лесов на крутых южных склонах. Они не выносят переувлажнения, но хорошо приспособились к длительным засухам. Для них характерны два способа преодоления засухи: активное регулирование водного баланса и способность выносить сильное иссушение тканей. У ксерофитов очень мощные корневые системы – по массе в 9-10 раз превышают надземные органы.
· Виды с наиболее выраженными перечисленными свойствами представлены склерофитами (от греч. «склеро» – твердый, жесткий; саксаул, чертополох, полыни, ковыли, молочаи). Устьиц много, но они при недостатке воды закрываются. Растения могут полностью терять все листья и до 15% воды. В клетках склерофитов преобладает связанная вода. Растения наших мест обитания.
- Другая большая группа ксерофитов – суккуленты (от лат. «суккулентус» - сочный, жирный), растут в жарком сухом климате там, где проходят кратковременные, но сильные обильные ливни. Во время дождей накапливают в листьях (алоэ, агавы, молодило) или стеблях (молочаи, кактус опунция) большие запасы воды, а потом медленно ее расходуют. Устьиц мало, они мелкие, в углублениях, и открываются только ночью.
· В северных широтах и высоко в горах аналоги ксерофитам – психрофиты (влажные и холодные места – мхи, багульник болотный, андромеда) и криофиты (сухие и холодные места – лишайники, вересковые кустарнички, брусника). Они испытывают недостаток влаги из-за физиологической недоступности почвенной влаги, обусловленной низкими температурами почв.
· Тропофиты – в жарких районах с чередованием засушливого и влажного сезонов (баобабы в Африке), растения сбрасывают листву и пребывают в состоянии глубокого покоя летом.
· Эуксерофиты – растения степей с розеточной формой листьев (кошачья лапка) и сильным опушением листьев. В сухих дубняках в верхней части южных склонов это характерно для полыни побегоносной . Стипоксерофиты – тоже растения степных экосистем («стипо» – степь), узколистные, дерновинные злаки (вейники, типчаки, тонконог, мискантус), из с/х культур – кукуруза. Они слабо транспирируют, в сухую погоду листья сворачиваются в трубочку. Растения наших мест обитания.
· Эфемеры (весенние и осенние) – однолетние растения (незабудка песчаная, вероника весенняя, маки альпийские, в Приморье на горе Ольховая – офелия), и эфемероиды – многолетние растения (крокусы, тюльпаны, прострелы), тоже обитатели засушливых местообитаний. Они избегают летних засух в связи с особенностями жизненных циклов. В короткие сроки – за 15-30 дней, растения успевают пройти весь жизненный цикл и уйти на покой до следующей весны. Эфемерами могут быть и животные – в Приморье бабочки-поденки, в Африке рыбы, обитающие в небольшие водоемах – африканские нотобранхи.
Среди животных тоже можно выделить три экологических группы, но из-за подвижного образа жизни они выражены неявно.
· Гигрофилы – не могут накапливать и долго удерживать в тканях запасы воды – многие членистоногие: мокрицы, ногохвостки, комары, белоножки (гнус), а также наземные моллюски и амфибии. Нуждаются в постоянно высокой влажности воздуха.
· Мезофиллы – животные, обитающие в условиях умеренной влажности. Их большинство, как среди насекомых, так и среди млекопитающих.
· Ксерофилы – сухолюбы и термофилы одновременно, не переносят высокую влажность воздуха. У них хорошо развиты механизмы водообмена и функции удержания воды в теле. У пресмыкающихся отсутствуют кожные железы, из тела выделяется мочевая кислота, а не мочевина (для растворения мочевины нужно больше воды). У черепахи вода запасается в мочевом пузыре, грызуны воду получают с пищей. Верблюд, тушканчики, курдючные овцы воду получают в результате окисления жиров, при котором образуется метаболическая вода.
5. Назовите экологические группы растений и животных нашей природной степной зоны.
Растения степи- большая часть видов растений относится к ксерофитам, есть мезофиты и гигрофиты. По отношению к засоленности почвы галофиты и растения песков- псаммофиты.
Важную роль в степном сообществе играют растения с коротким периодом развития –эфемеры и эфемероиды. ( Слайды 17-20).
Особенности : мелкие и узкие листья, мощная корневая система с дерновиной , опушение, восковой налет, особое положение листьев- избегая перегрева некоторые степные травы располагают свои листья ребром к солнцу, большинство степных растений окрашено в тусклые блеклые тона, что так же помогает защититься от перегрева и палящих лучей и короткий вегетационный период.
Животные степи-(слайд 21-25) Весной, когда степь похожа на красочный ковёр, открывается «музыкальный сезон» сверчков, кузнечиков и их близких родственников – кобылок. Количество насекомых, населяющих степи, исчисляется тысячами. Большинство шестиногого населения связано своей жизнью с почвой. Обилие насекомых привлекает в степи насекомоядных птиц. Интересен мир пернатых. В степях живет дрофа. Можно сказать – это звезда степей!. Это довольно крупная птица, высотой около метра. У нее длинные и сильные ноги, а на нижней стороне пальцев есть жесткие "подушечки". У этой птицы отличное зрение, поэтому она издали замечает опасность и быстро убегает или улетает. Общий тон окраски рыжеватый, под цвет растений, среди которых она прячется.
Орёл- птица – хищник. В открытой степи мало деревьев, поэтому степной орел устраивает гнездо прямо на земле. Эта редкая птица - заядлый охотник на мелких грызунов: хомяков, сусликов, сурков. Орел обрушивается на жертву с воздуха, хватает ее сильными острыми когтями и клювом - крючком рвет на части.
Учитель: Каким особым качеством обладает орёл?
Ученики: Острое зрение, мощные когтистые лапы, широкий размах крыльев.
Учитель: Каких ещё хищных птиц степей вы знаете?