Склерофиты: это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими

контрольная работа — Контрольная работа по «Кормопроизводству»

Склерофиты:  это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими

Министерство сельского хозяйства Российской ФедерацииГосударственный аграрный университет Северного Зауралья ИДОШифр 09 01 11   

                                                                                         Кафедра      

        Контрольная работа по дисциплине «Кормопроизводство»Вариант 11   Выполнил:Петраков Ю.А.Проверил:       Тюмень, 2013 г.  

14. Типы растений по потребности в воде. Влияние затопления и подтопления, засухоустойчивости и влагоустойчивости.

Вода необходима растению во все периоды жизни: потребность в ней только для прорастания семян составляет 10—100 % их массы, в дальнейшем на образование 1 г сухого органического вещества растениям требуется от 200 до 1000 г воды. Выделяют следующие типы растений по отношению к воде.Гидатофиты   – это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду.

Среди них – цветковые, которые вторично перешли к водному образу жизни (элодея, рдесты, водяные лютики, валлиснерия, уруть и др.). 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 гидатофитов, как правило, тонкие, без дифференцировки мезофилла, часто рассеченные, что способствует более полному использованию ослабленного в воде солнечного света и усвоению СО2. Нередко выражена разнолистность – гетерофиллия; у многих видов есть плавающие листья, имеющие световую структуру.

Поддерживаемые водой побеги часто не имеют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима.

Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирована, иногда отсутствует совсем или утратила свои основные функции (у рясок). Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела.

Цветоносные побеги, как правило, выносят цветки над водой (реже опыление совершается в воде), а после опыления побеги снова могут погружаться, и созревание плодов происходит под водой. Гидрофиты   – это растения наземно- водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах. Встречаются в районах с самыми разными климатическими условиями.

К ним можно отнести тростник обыкновенный, частуху подорожниковую, вахту трехлистную, калужницу болотную и другие виды. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. У гидрофитов 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.

Для гигрофитов характерны сравнительно большие размеры клеток, тонкостенная оболочка, слабоодревесневшие стенки сосудов, древесных и лубяных волокон, тонкая кутикула и малоутолщенные внешние стенки эпидермиса, большие устьица и незначительное количество их на единицу поверхности, большая листовая пластинка, плохо развитые механические ткани, редкая сеть жилок в листе, большая кутикулярная транспирация, длинный стебель, недостаточно развитая корневая система. Незначительный недостаток воды в почве вызывает быстрое завядание гигрофитов. Осмотическое давление клеточного сока в них невысокое. К ним относятся манник, багульник, брусника, лох. Обводненность тканей достигает 80 % и более. При наступлении даже непродолжительной и несильной засухи в тканях создается отрицательный водный баланс, растения завядают и могут погибнуть. Переходные группы – мезогигрофиты и гигромезофиты. Мезофиты  могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. Осмотическое давление клеточного сока у мезофитов 1-1,5 тыс. кПа. Они легко завядают. К мезофитам относятся большинство луговых злаков и бобовых — пырей ползучий, лисохвост луговой, тимофеевка луговая, люцерна синяя и др. Из полевых культур твердые и мягкие пшеницы, кукуруза, овес, горох, соя, сахарная свекла, конопля, почти все плодовые (за исключением миндаля, винограда), многие овощные культуры (морковь, помидоры и др.) 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. Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Это растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн. Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты. Суккуленты – сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах. Стеблевые суккуленты – кактусы, стапелии, кактусовидные молочаи; листовые суккуленты – алоэ, агавы. 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.

Осмотическое давление клеточного сока суккулентов мало – всего 3 · 105– 8 · 105 Па (3–8 атм), они развивают небольшую сосущую силу и способны всасывать воду лишь атмосферных осадков, просочившихся в верхний слой почвы. 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, поэтому растения без вредных последствий могут терять до 25 % влаги не завядая. В клетках преобладает связанная вода.

Сосущая сила корней до нескольких десятков атмосфер, что позволяет успешно добывать воду из почвы. Потребность растений в воде изменяется по фазам роста и развития сельскохозяйственных культур. Фазы, в которые растения требуют наибольшего количества воды, называются критическими.

Для большинства зерновых культур это стадия выход в трубку — колошение, для кукурузы — цветение — молочная спелость, картофеля — цветение — клубнеобразование. Растения при недостатке воды резко снижают продуктивность в период образования репродуктивных органов.

В то же время избыток влаги в почве, когда влажность превышает наименьшую полевую влагоемкость, угнетает рост и развитие растений. Различные растения по- разному переносят переувлажнение.

Общий расход воды с 1 га (в м3 или в мм) называется суммарным водопотреблением возделываемой в данном поле сельскохозяйственной культуры, а расход на 1 т урожая — коэффициентом водопотребления (табл. 1). Коэффициент водопотребления имеет важное значение при расчете уровня возможной урожайности.

Коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных культур для  Нечерноземной зоны, м3/т сухой биомассы Таблица 1

КультураГоды
ВлажныеСредниеЗасушливые
Озимая пшеница375-450450-500500-525
Озимая рожь400-425425-450450-50
Яровая пшеница350-400400- 465485-500
Ячмень375-425435-500470-530
Овес435-480500-550530-590
Кукуруза174-250250-350350-460
Картофель165-300450-500550-660
Свекла240-300310-350350- 400
Лен240-250300-310370-380
Многолетние травы500-550600-650700-750

 

 Избыток влаги в почве оказывает крайне неблагоприятное влияние на растения. Этот фактор действует при заболачивании почв, временном или постоянном переувлажнении, при вымокании растений в результате весеннего таяния снега или при затяжных дождях, при нарушении поливных норм на орошаемых территориях.

До 70% территории суши на Земле постоянно или периодически подвергаются затоплению. Неблагоприятным прогнозом является увеличение площадей затопляемых территорий в результате потепления климата, поднятия уровня вод Мирового океана, таяния вечной мерзлоты.

Особенностью затопления, как стресс-фактора, является сочетание высокой оводненности и нарушение кислородного режима в корнеобитаемой зоне. Доступ кислорода к корням растений затрудняется (гипоксия) или совсем прекращается (аноксия). Известно, что обычно корни поглощают кислород, необходимый для дыхания, прямо из почвы.

Хорошо структурированные почвы богаты кислородом. Но в плохо дренированных почвах при больших дождях поры заполняются водой, воздух вытесняется. Диффузия кислорода в воде происходит медленно, особенно при низких температурах. Вместе с тем кислород в почве необходим для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов.

Поэтому при длительном затоплении в почве развиваются анаэробные процессы, преимущественно маслянокислое и другие виды брожения. Происходит подкисление околокорневой среды, накапливаются С02, СН4, органические кислоты, спирты и другие соединения, многие из которых ядовиты для корней растений.

При затоплении тормозится прорастание семян, снижается поглощение воды, ингибируется процесс экссудации. Нарушение водного обмена растений проявляется в снижении оводненности и возрастании водного дефицита. Резко падает поглощение ионов через корни. В результате в надземных органах обнаруживается недостаток питательных веществ.

Наблюдается задержка роста растений. Однако показана различная реакция на затопление органов растения: рост побегов иногда ускоряется, а рост подземных органов всегда тормозится.

Надземные органы растения не испытывают недостатка кислорода и влияние затопления на них осуществляется опосредовано через нарушение кооперативных связей с корневой системой на уровне транспорта метаболитов и физиологически активных соединений. Даже непродолжительное переувлажнение (1—3 суток) на ранних этапах онтогенеза снижает продуктивность сельскохозяйственных культур. В корнях ингибируются аэробные процессы, начинается брожение и ПВК превращается в молочную кислоту, сказывается недостаток АТФ.

Уникальной культурой по устойчивости к затоплению является рис, который обычно выращивается на затопляемых анаэробных почвах.

Возможность произрастания растений в условиях переувлажнения (к гипо- и аноксии) обеспечивается, во-первых, поддержанием содержания кислорода в тканях, близкого к нормальному уровню; во-вторых, приспособлениями, позволяющими осуществлять обменные процессы при пониженной концентрации кислорода в среде.

Другой фактор, негативно влияющий на рост и развитие растений – это подтопление. Подтопление вызывает, как правило, другие опасные процессы (оползни, карстовые провалы, суффозию) и активизирует существующие.

Это значительно усиливает его отрицательное влияние, тем более, что подтопление снижает качество земель, вызывая заболачивание, засоление и осолонцевание почв. В конечном счете подтопление становится причиной изъятия из оборота значительных площадей пахотных земель, сенокосов и пастбищ, снижения общей биологической продуктивности почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

 

41. Первичная обработка почвы на осушенных болотах и склонах балок, осваиваемых под сенокосы и пастбища.

Болото — избыточно увлажнённый участок земли, на котором происходит накопление неразложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф.

В более узком понимании болото отождествляют с торфяником и определяют как избыточно увлажнённый участок земли, покрытый слоем торфа глубиной не менее 30 см (в неосушенном виде); избыточно же увлажнённые земельные площади, не имеющие торфа или покрытые слоем торфа менее 30 см, называются заболоченными землями.

Лучшим временем подъема целины на осушенных болотах и минеральных заболоченных почвах является лето и ранняя осень. Болота со слаборазложившимися торфами лучше обрабатывать в более ранние сроки. При продвижении на север сроки обработки мелиорированных земель должны быть более ранними.

Система первичной обработки осваиваемого целинного массива включает основную и предпосевную обработки. Среди разработанных и внедренных в производство способов первичной обработки осушенных земель следует назвать первичную обработку почвы с оборотом пласта, безотвальную обработку тяжелыми боронами и фрезерную обработку.

  Предпосевная обработка осушенных почв в первый год их освоения включает дискование (разделка пласта), внесение удобрений, дискование, боронование (планировка поверхности), Дополнительное удаление древесных остатков, камней и т. д., уплотнение почвы прикатыванием.

Основная обработка. В практике освоения минеральных заболоченных, оторфованных, торфяных почв в большинстве случаев применяют в качестве первичной основной обработки вспашку с оборотом пласта на 1800 специальными болотными и кустарниково-болотными плугами. Для проведения такой вспашки используют обычные мелиоративные плуги или двухъярусные, осуществляющие вспашку на глубину до 50 см. При этом верхний слой (до 25 см) может перемещаться вниз, а нижележащий становится поверхностным. Обычно двухъярусную вспашку применяют на угодьях, не засоренных погребенной древесиной, очищенных от древесно-кустарниковой растительности, а также в случаях, когда верхний, малоплодородный слой желательно заменить более плодородными почвами нижних горизонтов.

Источник: https://www.webkursovik.ru/kartgotrab.asp?id=-179255

VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Склерофиты:  это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими
Сабурова Е.А. 11МАОУ «СОШ 154 г. Челябинска»Ларкина В.И. 11МАОУ «СОШ 154 г. Челябинска» Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Растения распространены на Земле почти повсеместно. Исключение составляют большая часть Антарктиды, Гренландии, острова Северного Ледовитого океана и верхние части горных массивов. Необыкновенная приспособленность растений к различным местам обитания поистине удивительна.

Живя в условиях Крайнего Севера или жаркого юга, растения приспосабливают строение своей древесины, листьев, побегов к конкретным условиям.

Это дает им возможность жить при очень низких или, наоборот, при очень высоких температурах почвы и воздуха, при избытке или недостатке освещения и влаги.

Актуальность: Зная, как на транспирацию того или иного растения влияют внешние условия, можно понять, как за этим растением ухаживать (насколько часто поливать, при какой температуре выращивать, позволять ли солнечному свету попадать на листья), как повысить его урожайность, и даже как избежать его гибели. Сегодня почти у всех есть комнатные растения или целые сады, поэтому тема моего проекта является актуальной.

Цель работы: Исследование транспирации растений разных экологических групп.

Задачи исследования:

1. Изучить теоретический материал по данной теме.

2. Познакомиться с понятиями: кутикулярная и устьичная транспирация, транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления, гидатофиты, гидрофиты,  гигрофиты, мезофиты, суккуленты, склерофиты.

3. Провести исследование.

4. Повторить правила техники безопасности при выполнении эксперимента.

5. Оформить работу с последующей презентацией.

6. Сделать анализ, отметить положительные и отрицательные стороны.

Научность: Познакомиться с методикой исследования транспирации растений разных экологических групп методом Шталя, сравнить полученные данные в ходе эксперимента с предполагаемым результатом.

Практичность: Работа по определению транспирации не сложна, но требует тщательной подготовки. Данный эксперимент моожно проделать в школьных условиях, например, в любой школьной лаборатории.

Объект исследования — комнатные растения разных экологических групп по отношению к воде.

Предмет исследования – транспирация растений.

Гипотеза – транспирация зависит от внешних факторов окружающей среды, в том числе от отношения растений к воде (экологические группы): у гигрофитов должна быть высокая интенсивность транспирации, у мезофитов – средняя и у ксерофитов –низкая.

Основная часть

Экологические группы растений по отношению к воде

Гидатофиты   – это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду. Среди них – цветковые, которые вторично перешли к водному образу жизни (элодея, рдесты, водяные лютики, валлиснерия, уруть). 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 гидатофитов, как правило, тонкие, часто рассеченные. Нередко выражена разнолистность – гетерофиллия; у многих видов есть плавающие листья. Хорошо развита аэренхима. Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирована или утратила свои основные функции (у рясок).

Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела.

Гидрофиты   – это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов. Встречаются в районах с разными климатическими условиями. К ним можно отнести тростник обыкновенный, частуху подорожниковую, вахту трехлистную, калужницу болотную и другие виды.

У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. Хорошо выражена аэренхима. В аридных районах при сильной инсоляции их листья имеют световую структуру.

У гидрофитов 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. Среди них различают теневые и световые.

Теневые гигрофиты – это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (недотрога, цирцея альпийская, бодяк огородный, многие тропические травы).

Из-за высокой влажности воздуха у них может быть затруднена транспирация, поэтому для улучшения водного обмена на листьях развиваются гидатоды. Листья часто тонкие, с теневой структурой, со слабо развитой кутикулой, содержат много воды.

При наступлении даже непродолжительной и несильной засухи растения завядают и могут погибнуть. К световым гигрофитам относятся виды открытых местообитаний, растущие на постоянно влажных почвах (папирус, рис, сердечники, подмаренник болотный, росянка и др.).

Мезофиты  могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием.

К мезофитам можно отнести вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов, древесные породы влажных вечнозеленых субтропических лесов, лиственные породы лесов умеренного пояса, кустарники подлеска, травянистые растения, растения лугов, пустынные эфемеры, сорные и культурные растения.

Из приведенного перечня видно, что группа мезофитов очень обширна и неоднородна.

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.

Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Это растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн.

Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты – сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой. Стеблевые суккуленты – кактусы, стапелии, кактусовидные молочаи; листовые суккуленты – алоэ, агавы, мезембриантемумы, молодило, очитки; корневые суккуленты – аспарагус.

Листья суккулентов имеют толстую кутикулу, часто мощный восковой налет или густое опушение. Устьица погруженные, открываются в щель, где задерживаются водяные пары. Днем они закрыты.

Это помогает суккулентам сберегать накопленную влагу, но зато ухудшает газообмен, затрудняет поступление СО2 внутрь растения. Поэтому многие суккуленты ночью при открытых устьицах поглощают СО2, который только на следующий день перерабатывают в процессе фотосинтеза. Поглощенный СО2 переводится в малат.

Днем на свету малат расщепляется с выделением СО2, который используется в процессе фотосинтеза.

Так как у суккулентов ночная фиксация углекислоты и переработка ее днем в ходе фотосинтеза разделены во времени, они обеспечивают себя углеродом, не подвергаясь риску чрезмерной потери воды, но масштабы поступления углекислого газа при таком способе невелики, и растут суккуленты медленно. 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, поэтому растения без вредных последствий могут терять до 25 % влаги не завядая. Успешно добывают воду из почвы.

При недостатке воды резко снижают транспирацию. Склерофиты можно подразделить на две группы: эуксерофитов и стипаксерофитов. К эуксерофитам относятся степные растения с розеточными, сильно опушенными побегами, полукустарнички, злаки, полынь холодная, эдельвейс эдельвейсовидный.

Наибольшую биомассу эти растения создают в период, благоприятный для вегетации, а в жару уровень обменных процессов у них очень низок. Стипаксерофиты – это группа узколистных дерновинных злаков (ковыли, тонконоги, типчак). Характеризуются низкой транспирацией в засушливый период и могут переносить сильное обезвоживание тканей.

Свернутые в трубочку листья имеют внутри влажную камеру. Транспирация идет через погруженные в бороздки устьица внутрь этой камеры, что снижает потери влаги .

Кроме названных экологических групп растений, выделяют еще целый ряд смешанных или промежуточных типов.

Различные пути регуляции водообмена позволили растениям заселить самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие приспособлений лежит, таким образом, в основе распространения растений по поверхности земли, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологических адаптаций.

Транспирация растений

Транспирация – процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения (листья, стебли, цветы).

Кутикулярная транспирация.  Снаружи эпидермис покрыт кутикулой и воском, которые являются эффективным барьером на пути движения воды. У взрослых листьев кутикулярная транспирация составляет 1020% общего испарения воды.

Потеря воды через кутикулу регулируется оводненностью листа. По ночам, например, при более сильном набухании кутикулы кутикулярная транспирация идет интенсивнее, чем днем. Смоченные листья могут поглощать воду через кутикулу.

Устьичная транспирация.  Основной путь сообщения мезофилла листа с атмосферой – устьица. Процесс устьичной транспирации можно разделить на несколько этапов.

Первый этап – испарение воды с поверхности клеток в межклетники.

При снижении подачи воды корнем и увеличении водоудерживающей способности цитоплазмы клеток мезофилла клеточные стенки оказываются менее насыщенными водой, водные мениски в капиллярах между фибриллами становятся вогнутыми, что увеличивает силы поверхностного натяжения и затрудняет переход воды в парообразное состояние. Поэтому при открытых устьицах происходит снижение транспирации за счет уменьшения количества водяного пара в межклетниках. Это внеустьичный способ регулирования транспирации, который представляет несомненную выгоду для растения, так как позволяет снижать расход воды без ущерба для ассимиляции диоксида углерода.

Второй этап – выход паров воды из межклетников через устьичные щели. Число устьиц и их размещение сильно варьируют у разных видов растений. У большинства сельскохозяйственных растений устьица расположены в основном с нижней стороны листа. Это одно из приспособлений для снижения расходования воды.

Обычно устьица занимают 13% всей поверхности листа. Высокая скорость диффузии через устьица объясняется тем, что испарение из ряда мелких отверстий происходит быстрее, чем из одного крупного той же площади.

При открытых устьицах испарение может быть таким же, как с открытой водной поверхности. Закрывание устьиц наполовину еще мало влияет на интенсивность транспирации. Полное закрывание устьиц сокращает транспирацию примерно  на 90% . Таким образом, изменение степени открытости устьиц – устьичная регулировка – является основным механизмом контроля транспирации растением.

Транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления, зависимость от внутренних и внешних условий, способы их снижения.

Внешние условия не только регулируют степень открытости устьиц, но и оказывают влияние непосредственно на процесс транспирации. Зависимость интенсивности испарения от условий среды подчиняется уравнению Дальтона. V=K (Р—¡) .

где V — интенсивность испарения, количество воды, испарившейся с единицы поверхности; К—коэффициент диффузии; Р — упругость паров воды, насыщающих данное пространство; / — упругость паров воды в окружающем пространстве при температуре испаряющей поверхности; р — давление в момент опыта.

Чем больше дефицит влажности воздуха, тем ниже его водный потенциал и тем быстрее идет испарение. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем выше интенсивность транспирации.

Следующим фактором среды, оказывающим влияние на процесс транспирации, является температура. Влияние температуры можно проследить также исходя из уравнения Дальтона.

С повышением температуры увеличивается количество паров воды, которое насыщает данное пространство. Возрастание упругости паров воды приводит к повышению дефицита влажности.

В связи с этим с повышением температуры транспирация увеличивается.

Сильное влияние на транспирацию оказывает свет:

1. На свету, благодаря тому, что зеленые листья поглощают определенные участки солнечного спектра, повышается температура листа, и это вызывает усиление процесса транспирации. В связи с этим действие света на транспирацию проявляется тем сильнее, чем выше содержание хлорофилла.

2. Под влиянием света устьица раскрываются.

3. Увеличивается проницаемость цитоплазмы для воды, что также увеличивает скорость ее испарения. Все это в целом приводит к тому, что на свету транспирация идет во много раз интенсивнее, чем в темноте.

На интенсивность процесса транспирации оказывает влияние влажность почвы. С уменьшением влажности почвы транспирация уменьшается. Чем меньше воды в почве, тем меньше ее в растении.

Формула Дальтона выведена для спокойной погоды. Однако ветер, перемешивая слои воздуха, очень сильно увеличивает скорость испарения. Ветер оказывает влияние и на транспирацию, правда, по сравнению с испарением, в несколько ослабленной форме.

Транспирация изменяется в зависимости от величины листовой поверхности, а также при изменении соотношения корни/побеги. Чем больше развита листовая поверхность, больше побеги, тем значительнее общая потеря воды.

Высокая интенсивность испарения у молодых листьев может происходить за счет усиления кутикулярной транспирации, кутикула в этот период еще слабо развита.

Так, у молодых листьев березы кутикулярная транспирация составляет около 50%, а у старых только 20% от общего испарения.

На интенсивности испарения сказывается не только собственный возраст листа, но и общий возраст всего растительного организма.

Смена дня и ночи, изменение условий в течение суток наложили отпечаток и на процесс транспирации. Как устьичные движения, так и транспирация имеют свой определенный суточный ход. В отношении суточного хода устьичных движений растения разделяют на три группы:

1. Растения, у которых ночью устьица всегда закрыты. Утром устьица открываются, и их дальнейшее поведение в течение дня зависит от условий среды. Мало воды — они закрываются, достаточно воды — открываются. К этой группе относятся в первую очередь хлебные злаки.

2. Растения, у которых ночное поведение устьиц зависит от дневного. Если днем устьица были закрыты, то ночью они открываются, и наоборот. К этой группе принадлежат растения с тонкими листьями — люцерна, горох, клевер, свекла, подсолнечник.

3. Растения с толстыми листьями, у которых ночью устьица открыты, а днем открыты или закрыты в зависимости от условий (картофель, капуста).

Что касается суточного хода транспирации, то в ночной период суток транспирация резко сокращается. Это связано как с изменением внешних факторов (повышение влажности воздуха, снижение температуры, отсутствие света), так и с внутренними особенностями (закрытие устьиц).

Растения с разным расположением листьев несколько различаются по суточному ходу транспирационного процесса. На листья, повернутые ребром к горизонту, солнечные лучи начинают падать раньше. В связи с этим подъем транспирации у таких растений в утренние часы также начинается несколько раньше.

В полуденные часы интенсивность транспирации сокращается благодаря закрытию устьиц. Это позволяет растению восполнить недостаток воды, и тогда к вечеру транспирация снова возрастает. Увеличение транспирации приводит к уменьшению содержания воды, что сокращает интенсивность транспирации.

воды растет, и транспирация также возрастает, и так непрерывно. Напряженность транспирации, а также ее связь с другими процессами (с фотосинтезом), принято выражать в следующих единицах:

Интенсивность транспирации  — это количество воды, испаряемой растением (в г) за единицу времени (ч) единицей поверхности листа (в дм2). Эта величина колеблется в пределах 0,15—1,47 г/дм2 x ч.

Транспирационный коэффициент — количество воды (в г), испаряемой растением при накоплении им 1 г сухого вещества. Транспирационные коэффициенты заметно колеблются у одного и того же растения в зависимости от условий среды.

Продуктивность транспирации — величина, обратная транспирационному коэффициенту,— это количество сухого вещества (в г), накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды.

Относительная транспирация — отношение воды, испаряемой листом, к воде, испаряемой со свободной водной поверхности той же площади за один и тот же промежуток времени.

Экономность транспирации — количество испаряемой воды (в мг) на единицу (1 кг) воды, содержащейся в растении. Тонколистные растения расходуют за час больше воды по сравнению с растениями с мясистыми листьями .

Значение транспирации.

1. Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего.

Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза 20—25°С).

Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.

2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.

3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.

Практическая часть. Методика проведения

Метод хлоркобальтовой пробы основан на изменении цвета фильтровальной бумаги, пропитанной хлоридом кобальта, при поглощении ею паров воды, испаряемых поверхностью листа. По времени, необходимому для перехода окраски хлоркобальтовой бумаги из голубой (цвет сухого СоСl2) в розовую (цвет СоС12 6Н2О), судят о транспирации растений.

Хлоркобальтовый метод определения транспирации листьев, не отделенных от растения, в полевых условиях ограничен сравнительными опытами, т.к. не позволяет определять абсолютные величины интенсивности транспирации.

Приготовление хлоркобальтовой бумаги.

Берут равномерную по толщине фильтровальную бумагу или тонкие фильтры и намачивают в кювете с раствором хлорида кобальта, приготовленного по Камерлингу (в 100 мл воды растворяют 6,7 Со(NО3) и 2,64 г NаС1) (приложение 1), в течение стеклянных палочках до появления равномерного голубого цвета. Схема исследования: накладывают хлоркобальтовую бумагу на листья растений разных экологических групп (приложение 2).

Методика исследования.

Приготавливают с помощью скотча папочки, в которых помещают вкладыши из кобальтовой бумаги, равные контуру папки. В дальнейшем папочки с вкладышем закрепляют на листе растения так, чтобы лист был внутри вкладыша.

Для прикрепления к листу папочки используют прищепки, большие канцелярские скрепки или резиновые кольца. По окончании опыта с помощью микроскопа исследуют эпидермис верхней и нижней сторон листа, подсчитывают количество устьиц в поле зрения.

Для этого просматривают по 3-5 полей зрения на трех препаратах каждого варианта и вычисляют среднее. Делают выводы о причинах различной интенсивности испарения верхней и нижней сторон листа данного растения и о соотношении между устичной и кутикулярной транспирацией.

Результаты исследования заносятся в таблицу. На основе результатов исследования делают заключение и выводы.

В ходе опыта сначала все растения поливались обильно. Затем осуществлялся умеренный полив, и транспирация растений снизилась. При недостаточном поливе испарение воды уменьшилось еще больше.

При этом у герани, а особенно у традесканции начали подсыхать кончики листьев. Алоэ при редком поливе осталось в неизменном состоянии.

Эти эксперименты помогли доказать, что интенсивность транспирации зависит от влажности почвы.

Были проведены и другие опыты. Так, в прохладном малоосвещённом помещении, а также ночью транспирация растений резко снижалась. Появлялись даже морфологические изменения.

Например, у традесканции, долго растущей при недостаточном освещении, вытянулись побеги, а листья стали более мелкими и блёклыми. Также была сравнена транспирация молодой и зрелой герани.

Несмотря на то, что кутикулярная транспирация у молодого растения выше, больше влаги испарялось из зрелого растения.

Заключение

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Факторы окружающей среды влияют на количество и работу устьиц

2. У растений, относящихся к разным экологическим группам по отношению к воде, транспирация идет с разной долей интенсивности.

3. У традесканции высокая интенсивность транспирации, на втором месте — герань (мезофит) и на третьем месте — алоэ (суккулент). (Приложение 3)

4. Наша гипотеза подтвердилась.

Список литературы:

Влияние условий на процесс транспирации. Статья. [Электронный ресурс].- http://fizrast.ru/vodniy-obmen/transpiraciya/process-transpiracii.html

Значение транспирации. Статья. [Электронный ресурс]. — http://fizrast.ru/vodniy-obmen/transpiraciya/znachenie-transpiracii.html

Уравнение Дальтона. Статья. [Электронный ресурс].- http://ru-ecology.info/term/68093/

Экологические группы по отношению к воде. Статья. [Электронный ресурс]. — http://ours-nature.ru/b/book/5/page/3-glava-3-vazhneyshie-abioticheskie-faktori-i-adaptatsii-k-nim-organizmov/24-3-3-2-ekologicheskie-gruppi-rasteniy-po-otnosheniyu-k-vode

Приложение 1 (Проведение хлоркобальтовой пробы)

Приложение 2 (Изменение цвета фильтровальной бумаги)

влажная (розовая) сухая (голубая)

Традесканция Герань Алоэ

Приложение 3 (Сравнительная таблица транспирации различных растений)

РастениеНачалоНижняя сторонаВерхняя сторона
Традесканция14:0714:3014:30
Герань14:0914:3714:37
Алоэ14:1114:4614:56

Примечание: к 15:02 все имели одинаковый оттенок

Источник: https://school-science.ru/7/1/40686

Экологические группы растений по отношению к воде

Склерофиты:  это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими

Гидатофиты — это водные растения, целиком или почти целиком погру­женные в воду. Среди них — цветковые, которые вторично перешли к водному образу жизни (элодея, рдесты и др.). У них редуцированы устьица и нет кути­кулы.

Поддерживаемые водой побеги часто не име­ют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима.Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирова­на, иногда отсутствует совсем или утратила свои основные функ­ции (у рясок).

Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела.

Гидрофиты — это растения наземно-водные, частично погружен­ные в воду, растущие по берегам водоемов, па мелководьях, на болотах. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводя­щие и механические ткани. У гидрофитов есть эпидермис 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.

Из-за высокой влажности воздуха у них мо­жет быть затруднена транспирация, поэтому 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 малосвязаннойводы. Обводненность тканей до­стигает 80% и более.

Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем ув­лажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием.

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. Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны ре­гулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии.

Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты. Суккуленты — сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах. Листья, а в случае их редукции стебли суккулентов имеют толстую кутикулу, часто мощный восковой налет или густое опу­шение.

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, поэтому расте­ния без вредных последствий могут терять до 25% влаги не завя­дая.

Сосущая сила корней до нескольких десятков атмосфер, что позволяет успешно добывать воду из почвы

Экологические группы животных по отношению к воде:

Среди ряда групп животных можно выделить гигрофильные (влаголюбивые — комары), ксерофильные (сухолюбивые — саранча) и мезофильные (предпочитающие умеренную влажность).

Способы регуляции водного баланса у животных можно разделить на поведенческие (рытье нор, поиск водопоев), морфологические (образования способствующие задержанию воды в теле – раковины, ороговевшие покровы рептилий) и физиологические (способность к образованию метаболической воды, экономия воды при выделении).

Образование метаболической воды является результатом обмена веществ и позволяет обходиться без питьевой воды. Это широко используется насекомыми и некоторыми животными(верблюды). Пойкилотермные животные более выносливы, т.к. им не приходится использовать воду на охлаждение, как теплокровным.

Топография (рельеф).Рельеф подразделяется на макрорельеф (горы, межгорные впадины, низменности), мезорельеф (холмы, овраги), микрорельеф (мелкие неровности).

Главным топографическим фактором является высота. С высотой снижаются средние температуры, увеличивается суточный перепад температур, возрастает количество осадков, скорость ветра и интенсивность радиации, понижается атмосферное давление и концентрации газов. В результате формируется вертикальная зональность.

Горные цепи могут служить климатическими барьерами, на подветренную сторону гор выпадает меньше осадков; кроме того горы могут играть роль изолирующего фактора ограничивая миграции животных и растений.

Интенсивность света и температур на южных склонах (в Северном полушарии) выше. Важным топографическим фактором является крутизна склона. Для крутых склонов (уклон выше 35 градусов) характерно смывание почв.

Эдафический фактор среды – почва. Данный фактор характеризуется химическими составляющими (реакции почвы, солевой режим, элементарный химический состав почвы); физическими (водный, воздушный и тепловой режимы, плотность и мощность почвы, ее структура); биологическими (растительные и животные организмы, населяющие почву).

Доступность влаги зависит от водоудерживающей способности почв, которая тем выше, чем почва глинистее и суше.Температура зависит от внешней температуры, но, благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим достаточно стабилен, на глубине 30 см амплитуда колебаний температуры менее 2 градусов.

По реакции на кислотность почвы различают группы растений: ацидофильные – растут на кислых почвах; базифильные – на щелочных рН более 7; нейтрофильные – рН 6-7; индифферентные – могут произрастать на почвах с различным рН.

Засоленными называют почвы с избыточным содержание водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов). Растения, которые растут на засоленных почвах называются галофитами. Нитрофилы – растения предпочитающие почвы богатые азотом.

Важным экологическим фактором, часто лимитирующим, является наличие в почве необходимых минеральных солей – макро- и микроэлементов

Экологические индикаторы. Организмы, по которым можно определить тот тип физической среды, где они росли и развивались, являются индикаторами среды. Например, галофиты. Адаптируясь к засолению, они приобретают определенные признаки, по их наличию можно сделать вывод, что почва засолена.

Известно применение геоботанических методов для поиска полезных ископаемых. Некоторые растения способны накапливать в себе химические элементы и на основании этого можно сделать выводы о наличие данного элемента в окружающей среде.

Важным живым индикатором являются лишайники, которые растут в чистых местах, исчезают при появлении атмосферного загрязнения. Качественный и количественный состав фитопланктона позволяет оценивать степень загрязнения водной среды.

Прочие физические факторы. К прочим абиотическим факторам относятся атмосферное электричество, огонь, шум, магнитное поле Земли, ионизирующее излучение.

Адаптация организмов к воздействию факторов.К воздействию периодических факторов живые организмы адаптируются, те есть приспосабливаются. При этом адаптация охватывает и строение и функции организмов (видов особей, их органов).

К изменяющимся условиям среди обитания организмы адаптируются под воздействием изменчивости, наследственности и естественного отбора. Приспосбление организмов к воздействию факторов наследственно обусловлены. Они формировались историко-эволюционным путем и изменялись вместе с изменением экологических факторов.

При этом организмы, прежде всего, адаптируются к периодически воздействующим факторам.Источником адаптации служат генетические изменения – мутации, возникающие как под влиянием естественных факторов, так и в результате искуственного воздействия.

Накопления мутации может привести к дезинтеграционным процессам, но благодаря отбору мутации служат фактором адаптационной организации живых организмов.

Адаптация организмов к воздействию комплекса факторов может быть успешным.

Например, адаптация низкорослого предка лошади в течение 60 лет привела к современному высокорослому, красивому и быстроногому животному, и безуспешным, например, вымирание мамонтов (десятки тысячи лет назад) в результате четвертичного оледенения исчезла растительность, которой питались эти животные, хорошо приспособленные к воздействию низких температур.

В исчезновении мамонтов, по мнению некоторых исследователей, повинен и первобытный человек, который использовал мамонтов как объект охоты.

В современных условиях, кроме природных лимитирующих экологических факторов, формируются новые ограничивающие существование живых организмов факторы, возникшие в результате деятельности человека.

Например, новые синтизированные химические вещества, которых в среде обитания организмов раньше не было (гербециды, пестециды и др.), или увеличение в черезмерно больших количествах существующих природных экологических факторов.

Например, увеличение содержания СО2 в атмосфере в результате работы ТЭЦ, котельных установок и автотранспорта. Всевозрастающее количество выбрасываемого в атмосферу СО2 природа не способна утилизировать, что приводит к загрязнению среды обитания организмов и повышению температуры планеты.

Загрязнение приводит к изменению физических, химических и биологических свойств условий среды обитания организмов, обедняет биоразнобразие, подрывает здоровье человека.

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 4794; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/6-37889.html

Изобретательные ксерофиты — Интернет-журнал «Живой лес»

Склерофиты:  это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими

Растения, живущие в различных экологических условиях, умеют противостоять экстремальной среде обитания. Рассмотрим способности растений противостоять иссушению. В процессе приспособления к жизни в условиях засухи и временной нехватки воды природа проявила изобретательность, что и отразилось в разнообразных формах роста растений-ксерофитов.

Экономные суккуленты

Хороший способ защиты от потери воды – максимально уменьшить испарение влаги растением.

Одни из самых выносливых ксерофитов – суккуленты – до минимума сократили поверхность своего тела и покрыли его кутикулой, восковым налетом или опушением.

На засушливый период они запасают в различных органах воду, которую пополняют во время дождей. Обмен веществ и, следовательно, рост растений этой группы сильно замедлен.

Разнообразие агав (Agave), молочаев (Euphorbia) и различных видов кактусов огромно при довольно сходном общем строении этих растений. Однако всех их можно поделить на две основные группы: листовые и стеблевые суккуленты. У первых – органами, запасающими влагу, становятся мясистые листья.

К этой группе относятся алое (Aloe), агавы, сансeвьерии (Sansevieria), крестовники (Senecio), мезембриантемумы (Mezembryanthemum), представители семейств молочайныe и толстянковыe. У вторых – запасниками влаги являются стебли (кактусы, молочаи, баобаб (Adansonia) и другие «бутылочные» деревья).

Листья у стеблевых суккулентов часто преобразованы в колючки (чтобы меньше испарялась влага с поверхности).

Функция фотосинтеза – переходить к стволу, форма которого иногда даже имитирует наличие листвы, что наглядно можно наблюдать у кустарника из Южной Америки коллеции парадоксальной (Colletia paradoxa), синоним – к. крестовидная (C. cruciata).

У склерофитов листья либо максимально редуцированы (уменьшаются в размере), либо видоизменены в колючки, пленчатые чешуйки.

Цереусы, опунции, агавы и другие секуленты Казуарина хвощелистная Сосна итальянская

Мелкие листья – длинные корни

Другая группа ксерофитов – склерофиты пошли иным путем: уменьшили свою потребность в воде за счет формирования обезвоженного тела, также покрытого защитными слоями (восковой налет или пробковая кора, опушение или кутикула).

К тому же у склерофитов листья либо максимально редуцированы (уменьшаются в размере), либо видоизменены в колючки, пленчатые чешуйки.

Казуарины (Casuarina) и эфедры (Ephedra) напоминают хвойные растения или даже хвощи из-за редукции листьев и мутовчатого расположения зеленых фотосинтезирующих ветвей.

Зеленые стебли метельника прутьевидного (Spartium junceum) покрыты листьями только весной и в начале лета, а затем функцию фотосинтеза берут на себя прутовидной формы стебли.

В своей способности переносить нехватку воды чемпионами среди деревьев, конечно, являются саксаулы (Haloxylon), джузгуны (Calligonum) и гребенщики (Tamarix), у которых обнаруживается и глубокая и разветвленная корневая система, и редукция листвы, и в целом склеротический облик.

Корневая система может достигать 30 м в глубину, а площадь ее распространения намного больше, чем наземных органов. Эти растения способны быстро поглощать дождевую влагу и росу с больших участков и доставать грунтовые воды, а также конденсирующуюся в расщелинах скал влагу.

Именно саксаулы в самых безводных пустынных районах служат индикатором наличия наиболее доступной воды, чем и пользуются местные жители.

Для растений саванн и пустынь (акации, саксаул) характерны зонтиковидные кроны, которые меньше подвержены обжигающему действию ветра в знойный день, так как ветер скользит по ним, и они меньше испаряют воду. По этой же причине для деревьев в саваннах характерна перистая или рассеченная форма листвы.

Эвкалипт Красивотычиночник Земляничник обыкновенный

Гибкая стратегия

Ксерофитные растения, способные переносить временную нехватку влаги, используют обе эти стратегии (суккулентные и склерофитные тенденции в форме роста), но в более умеренных проявлениях.

Лавр благородный (Laurus nobilis) и земляничник обыкновенный (Arbutus unedo), вечнозеленые дуб каменный (Quercus ilex) и дуб пробковый (Q. suber) имеют некрупные плотные, жесткие, покрытые кутикулой листья.

У средиземноморского олеандра (Nerium oleander) и австралийского красивотычиночника (Сallistemon) листья имеют ланцетовидную или линейную форму, они также покрыты кутикулой.

Серповидные листья эвкалиптов (Eucalyptus) на длинных черешках к тому же способны поворачиваться листовой пластинкой параллельно лучам солнца, которые лишь скользят по ее поверхности.

Листья и стволы засухоустойчивых растений часто имеют декоративный серебристый цвет благодаря опушению и восковому налету. Это известные всем олива европейская (Olea europaea) и мирт обыкновенный (Myrtus communis), лаванда узколистная (Lavanda angustifolia) и л.

французская (L. stoechas) , а также ладанник (Cistus), татарник (Onopordium) и артишок (Сynara). В поисках воды в глубоких слоях почвы выносливые и изобретательные растения-ксерофиты развивают длинные корни.

Этой способностью обладает одна из самых засухоустойчивых сосен – с. итальянская, или пиния (Pinus pinea), растущая на глубоких песчаных почвах и горных склонах.

Им не уступают дубы в Средиземноморье, облюбовавшие каменистые платформы и щебнистые склоны, вместе с фисташкой мастиковой (Pistacia lentiscus) и земляничником обыкновенным.

Ксерофиты выделяют эфирные масла, препятствующие испарению воды с их поверхности.

Саксаул Гребенщик (тамариск) Тимьян

Пахучая защита

Еще одно из приспособлений, встречающихся у гораздых на выдумку ксерофитов, – ароматические масла, которые образуются в специальных железках, расположенных на листьях и стеблях. Ксерофиты выделяют эфирные масла, препятствующие испарению воды с их поверхности.

Именно поэтому многие засухоустойчивые растения – кладезь ароматических масел, и мы их используем в парфюмерии, кулинарии, медицине. А достигшие в этом предела совершенства – так называемые неопалимые купины, которые буквально окутывают себя эфирным облаком, как, например, ясенец белый (Dictamnus albus).

Если поджечь пары масла, они сгорают так стремительно, что растение не успевает повредиться огнем.

Множество трав, кустарников и кустарничков способны существовать длительные периоды без влаги на крутых каменистых откосах и оголенных горных скалах благодаря наличию всего комплекса вышеперечисленных признаков. Один из таких наиболее известных ксерофитов – тимьян (Thymus) – имеет мелкие с серебристым опушением листья и содержит эфирные масла.

Метельник прутьевидный

Дуб пробковый – кора

Коллеция парадоксальная

Затаиться и переждать

Изменения в ритмике вегетации заставляют многие растения саванн сбрасывать листву в самый жаркий период, это время они пережидают в состоянии покоя, в некоторой степени напоминающем процессы, происходящие у растений умеренной зоны зимой.

Существенная разница состоит в том, что покой этот не абсолютный, а вынужденный и вызван непосредственно недостатком влаги.

Кстати, именно для засушливых районов характерны однолетние эфемеры-монокарпики: маки (Papaver), бурачки (Alyssum), песчанки (Arenaria), аистник (Erodium) и многолетние эфемероиды-геофиты (тюльпаны, луки, представители семейства амариллисовые).

И те и другие процветают рано весной, стимулированные поступившей в почву влагой, а в летнюю жару находятся в состоянии покоя (в виде семян или подземных запасающих органов – клубней, луковиц). Засухоустойчивые злаки (ковыли (Stipa), овсяницы (Festuca), бородач (Andropogon) ) имеют узкие шиловидные листья. Они высушиваются за жаркий период, и каждый год весной отрастают побеги из расположенных у поверхности земли почек возобновления.

Ксерофиты – растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху (засухоустойчивые).

Суккуленты – засухоустойчивые растения, запасающие воду в сочных органах – листьях или стеблях.

Склерофиты – засухоустойчивые растения с жесткими листьями, покрытыми толстой, препятствующей испарению кутикулой.

Источник: https://givoyles.ru/articles/sreda-proizrastaniya/izobretatelnye-kserofity/

2.4 Водный обмен растений ксерофитов

Склерофиты:  это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими

Ксерофиты — эторастения сухих местообитаний, способныепереносить значительный недостатоквлаги — почвенную и атмосферную засуху.Они распространены, обильны и разнообразныв областях с жарким и сухим климатом.

Кэтой группе принадлежат виды пустынь,сухих степей, саванн, колючих редколесий,сухих субтропиков.

В более гумидныхрайонах ксерофиты участвуют в растительномпокрове лишь в наиболее прогреваемыхи наименее увлажненных местообитаниях(например, на склонах южной экспозиции).[14]

Неблагоприятныйводный режим растений в сухих местообитанияхобусловлен, во-первых, ограниченнымпоступлением воды при ее недостатке впочве и, во-вторых, увеличением расходавлаги на транспирацию при большойсухости воздуха и высоких температурах.

Следовательно, для преодоления недостаткавлаги возможны разные пути: увеличениеее поглощения и сокращение расхода,кроме того, способность переноситьбольшие потери воды.

Все это используетсяксерофитами при адаптации к сухости,но у разных растений в неодинаковойстепени, в связи с чем некоторые авторыразличают два основных способа преодоленияксерофитами засухи: возможностьпротивостоять иссушению тканей, илиактивное регулирование водного баланса,и способность выносить сильное иссушение.[16]

По Генкелю П.А.в зависимости от структурных черт испособов регулирования водного режимаразличают несколько разновидностейксерофитов: эуксерофиты, гемиксерофиты,пойкилоксерофиты.

По другимклассификациям группу ксерофитовразделяют на суккуленты — растения ссочными листьями или стеблями, исклерофиты — растения, наоборот, сухиена вид, часто с узкими и мелкими листьями,иногда свернутыми в трубочку.

Различаютлистовые суккуленты (агавы, алоэ) истеблевые, у которых листья редуцированы,а наземные части представлены мясистымистеблями (кактусы, некоторые молочаи).В пустынях Центральной Америки и ЮжнойАфрики суккуленты могут определятьоблик ландшафта (рис.2).

Рис.2 Суккулентноерастение — древовидный кактус из пустыниАризона [19]

Листья, а вслучае их редукции стебли суккулентовимеют толстую кутикулу, часто мощныйвосковой налет или густоеопушение.Устьица погруженные, открываются вщель, где задерживаются водяные пары.

Днем они закрыты.Это помогает суккулентам сберегатьнакопленную влагу, но зато ухудшаетгазообмен, затрудняет поступление СО2внутрь растения.

Поэтому многие суккулентыиз семейств лилейных, бромелиевых,кактусовых, толстянковых ночью приоткрытых устьицах поглощают СО2, которыйтолько на следующий день перерабатываютв процессе фотосинтеза. ПоглощенныйСО2 переводится в малат.

Кроме того, придыхании ночью углеводы разлагаются недо углекислого газа, а до органическихкислот, которые отводятся в клеточныйсок. Днем на свету малат и другиеорганические кислоты расщепляются свыделением СО2, который используется впроцессе фотосинтеза.

Таким образом,крупные вакуоли с клеточным сокомзапасают не только воду, но и СО2. [15] Таккак у суккулентов ночная фиксацияуглекислоты и переработка ее днем входе фотосинтеза разделены во времени,они обеспечивают себя углеродом, неподвергаясь риску чрезмерной потериводы, но масштабы поступления углекислогогаза при таком способе невелики, и растутсуккуленты медленно.

Осмотическоедавление клеточного сока суккулентовмало — всего 3·105 — 8·105 Па (3-8 атм), ониразвивают небольшую сосущую силу испособны всасывать воду лишь атмосферныхосадков, просочившихся в верхний слойпочвы. Корневая система их неглубокая,но сильно распростертая, что особеннохарактерно для кактусов. [13]

Листья склерофитовмогут быть также рассеченными, покрытымиволосками или восковым налетом. Хорошоразвита склеренхима, поэтому растениябез вредных последствий могут терятьдо 25 % влаги не завядая.

В клеткахпреобладает связанная вода. Сосущаясила корней до нескольких десятковатмосфер, что позволяет успешно добыватьводу из почвы. При недостатке воды резкоснижают транспирацию.

Склерофиты можноподразделить на две группы: эуксерофитови стипаксерофитов.

К эуксерофитамотносятсямногие степные растения с розеточнымии полурозеточными, сильно опушеннымипобегами, полукустарнички, некоторыезлаки, полынь холодная, эдельвейсэдельвейсовидный и др. Наибольшуюбиомассу эти растения создают в период,благоприятный для вегетации, а в жарууровень обменных процессов у них оченьнизок. [2]

Стипаксерофиты- это группа узколистных дерновинныхзлаков (ковыли, тонконоги, типчак и др.).Характеризуются низкой транспирациейв засушливый период и могут переноситьособенно сильное обезвоживание тканей.Свернутые в трубочку листья имеют внутривлажную камеру. Транспирация идет черезпогруженные в бороздки устьица внутрьэтой камеры, что снижает потери влаги(рис.3).

Рис.3. Поперечныйсрез листа ковыля Stipacapillata(по A. Кернеру, 1896): A- при засухе (лист свернут); Б — во влажнуюпогоду (пластинка листа развернута).[20]

Для ксерофитовбольшое значение имеют разнообразныеструктурные приспособления к условиямнедостатка влаги.

Корневые системыобычно сильно развиты, что помогаетрастениям увеличить поглощение почвеннойвлаги. По общей массе корневые системыксерофитов нередко превышают надземныечасти, иногда весьма значительно.

Так,у многих травянистых и кустарниковыхвидов среднеазиатских пустынь подземнаямасса больше надземной в 9-10 раз, а уксерофитов памирских высокогорныххолодных пустынь — в300-400 раз. Корневыесистемы ксерофитов часто бываютэкстенсивного типа, то есть растенияимеют длинные корни, распространяющиесяв большом объеме почвы, но сравнительномало разветвленные.

Проникновение такихкорней на большую глубину позволяетксерофитам использовать влагу глубокихпочвенных горизонтов, а в отдельныхслучаях — и грунтовых вод. [16]

У других видовкорневые системы интенсивного типа:они охватывают относительно небольшойобъем почвы, но благодаря очень густомуветвлению максимально используютпочвенную влагу. Корни ряда ксерофильныхвидов имеют специальные приспособлениядля запасания влаги.

Надземные органыксерофитов также отличаются своеобразными(так называемыми ксероморфными чертами),которые носят отпечаток трудных условийводоснабжения. У них сильно развитаводопроводящая система, что хорошозаметно по густоте сети жилок в листьях,подводящих воду к тканям.

Эта чертаоблегчает ксерофитам пополнение запасоввлаги, расходуемой на транспирацию.

Разнообразныеструктурные приспособления защитногохарактера, направленные на уменьшениерасхода воды, в основном сводятся кследующему:

Общее сокращениетранспирирующей поверхности. Многиексерофиты имеют мелкие, узкие, сильноредуцированные листовые пластинки. Вособо засушливых пустынных местообитанияхлистья некоторых древесных и кустарниковыхпород редуцированы до едва заметныхчешуек. У таких видов фотосинтезосуществляют зеленые ветви. [1]

Уменьшениелистовой поверхности в наиболее жаркиеи сухие периоды вегетационного сезона.

Для многих кустарников среднеазиатских,североафриканских и других пустынь, атак же для некоторых видов сухихсубтропиков средиземноморья характеренсезонный деформизм листьев: раннейвесной при еще благоприятном водномрежиме образуются относительно крупныелистья, которые летом, при наступлениижары и сухости, сменяются мелкимилистьями более ксероморфного строенияс меньшей интенсивностью транспирации.

Защита листьевот больших потерь влаги на транспирацию.

Она достигается благодаря развитиюмощных покровных тканей — толстостенного,иногда многослойного эпидермиса, частонесущего различные выросты и волоски,которые образуют густое “войлочное”опушение поверхности листа.

У другихвидов поверхность покрыта водонепроницаемымслоем толстой кутикулы или восковогоналета. Развитие защитных покровов налистьях причина того, что степнойтравостой имеет тусклые, седоватыеоттенки, резко отличающиеся от яркойзелени лугов. [17]

Устьица уксерофитов обычно защищены от чрезмернойпотери влаги, например, расположены вспециальных углублениях в ткани листа,иногда снабженных волосками и прочимидополнительными защитными устройствами.

У ковылей и других степных злаковсуществует интересный механизм защитыустьиц в самые жаркие и сухие часы дня:при больших потерях воды крупныетонкостенные водоносные клетки эпидермисатеряют тургор, и лист свертывается втрубку; так устьица оказываютсяизолированными от окружающего сухоговоздуха внутри замкнутой полости, гдеблагодаря транспирации создаетсяповышенная влажность. Во влажную погодуклетки эпидермиса восстанавливаюттургор, и листовая пластинка вновьразвертывается. [9]

Усиленноеразвитие механической ткани. Клеткитканей листьев у ксерофитов отличаютсямелкими размерами и весьма плотнойупаковкой, то есть малым развитиеммежклетников, благодаря чему сильносокращается внутренняя испаряющаяповерхность листа.

Поскольку ксерофитыобычно обитают на открытых, хорошоосвещенных местообитаниях, многие чертыксероморфной структуры листа — этоодновременно и черты световой структуры.

Так у многих видов листья имеют мощнуюиногда многорядную палисадную паренхиму,часто расположенную с обеих сторон.

Ксерофитыобладают рядом разнообразныхфизиологических адаптаций, позволяющихим успешно выдерживать недостатоквлаги.

У ксерофитовобычно повышено осмотическое давлениеклеточного сока, позволяющее всасыватьводу даже при больших водоотнимающихсилах почвы, то есть использовать нетолько легкодоступную, но и труднодоступнуюпочвенную влагу. Оно измеряется тысячамикПа, а у некоторых пустынных кустарниковзарегистрированы цифры, достигающие10000-30000 кПа. [16]

С давних порпристальное внимание привлекала проблемарасхода воды ксерофитами на транспирацию.Казалось бы, многочисленные анатомическиеприспособления, достаточно надежнозащищающие наземные части ксерофитовот сильного испарения, должны способствоватьзначительному снижению транспирации.Однако выяснилось, что в действительностиэто не так.

При достаточном водоснабжениибольшинство ксерофитов имеют довольновысокую транспирацию, но при наступлениизасушливых условий, они сильно сокращаютее. При этом играет роль и закрываниеустьиц, и сильное обезвоживание листапри начинающемся подвядании.

Несомненно,анатомо-морфологические приспособленияимеют определенное значение, но основнуюроль в засухоустойчивости ксерофитовв настоящее время отводят физиологическиммеханизмам. [14]

К числу этихмеханизмов принадлежит высокаяводоудерживающая способность тканейи клеток, обусловленная рядомфизиологических и биохимическихособенностей.

Большое значениедля выживания ксерофитов при резкомнедостатке влаги имеет их способностьпереносить глубокое обезвоживаниетканей без потери жизнеспособности испособности восстановления нормальногосодержания воды в растении привозобновлении благоприятных условий.

Ксерофиты способны потерять до 75% всеговодного запаса и, тем не менее, остатьсяживыми. Ярким примером в этом отношениислужат пустынные растения, которыелетом высыхают до состояния, близкогок воздушно-сухому, и впадают в анабиоз,но после дождей возобновляют рост иразвитие.

[8]

Еще одна системаадаптаций, обеспечивающих выживаниексерофитов в аридных условиях, — выработкасезонных ритмов, дающих возможностьрастениям использовать для вегетациинаиболее благоприятные периоды года ирезко сократить жизнедеятельность вовремя засухи.

Так, в областях сосредиземноморским климатом с резковыраженным летним сухим периодом многиексерофильные виды имеют “двухтактный”ритм сезонного развития: весенняявегетация сменяется летним покоем, вовремя которого растения сбрасываютлиству и снижают интенсивностьфизиологических процессов; в периодосенних дождей вегетация возобновляется,и затем уже следует зимний покой. Сходноеявление наблюдается и у растений сухихстепей в середине и конце лета: потерячасти листовой поверхности, приостановкаразвития, сильное обезвоживание тканейи т.д. Такое состояние, получившееназвание полупокоя, длится вплоть доосенних дождей, после которых у степныхксерофитов начинают отрастать листья.[7]

Физиологическиеадаптации суккулентов столь своеобразны,что их необходимо рассмотреть отдельно.

Основной способпреодоления засушливых условий усуккулентов — накопление больших запасовводы в тканях и крайне экономное еерасходование. В условиях жаркого исухого климата весь водный запас могбы быть быстро растрачен, но растенияимеют защитные приспособления,направленные к сокращению транспирации.

Одно из них — своеобразная форма надземныхчастей суккулентов. В дополнение к этомуу многих суккулентов поверхностьзащищена восковым налетом опушением,хотя есть и суккуленты с тонким незащищенным эпидермисом. Устьица оченьнемногочисленны, часто погружены вткань листа или стебля.

Днем устьицаобычно закрыты, и потеря воды идет восновном через покровные ткани. [14]

Транспирацияу суккулентов чрезвычайно мала. Еетрудно уловить за короткий период иприходится определять расход воды неза час, а за сутки или за неделю.

Водоудерживающая способность тканейсуккулентов значительно выше, чем удругих растений экологических групп,благодаря содержанию в клеткахгидрофильных веществ.

Поэтому и бездоступа влаги суккуленты расходуютводный запас очень медленно и долгосохраняют жизнеспособность даже вгербарии.

Ограничения,обусловленные особенностями водногорежима суккулентов, создают и другиетрудности для жизни этих растений варидных условиях. Слабая транспирациясводит к минимуму возможностьтерморегуляции, с чем связано сильноенагревание массивных надземных органовсуккулентов.

Затруднения создаются идля фотосинтеза, поскольку днем устьицаобычно закрыты, а открываются ночью,следовательно, доступ углекислоты исвета не совпадают во времени. Поэтомуу суккулентов выработался особый путьфотосинтеза, при котором в качествеисточника углекислоты, частичноиспользуются продукты дыхания.

Инымисловами, в крайних условиях растениячастично используют принцип замкнутойсистемы с реутилизацией отходовметаболизма. [14]

В силу всехэтих ограничений интенсивностьфотосинтеза суккулентов невелика, рости накопление массы идут очень медленно,вследствие чего они не отличаютсявысокой биологической продуктивностьюи не образуют сомкнутых растительныхсообществ.

Выводы

Основнымисточником влаги для растений являетсявода, находящаяся в почве, и основныморганом поглощения воды являетсякорневая система.

Роль этого органапрежде всего заключается в том, чтоблагодаря огромной поверхностиобеспечивается поступление воды врастения большого объема почвы.

Сформировавшаяся корневая системапредставляет собой сложный орган схорошо дифференцированной внешней ивнутренней структурой

Поглощениеводы корневой системой идет благодаряработе двух концевых двигателей водноготока: присасывающей силы транспирациии корневого давления.

Вода, поглощеннаяклетками корня, под влиянием разностиводных потенциалов, которые возникаютблагодаря транспирации, а также силекорневого давления, передвигается допроводящих путей ксилемы, и далее ковсем вышележащим органам растения.

В почве имеютсяводоудерживающие силы, которые определяютпритяжение воды к почвенным частицам,поэтому далеко не вся вода, находящаясяв почве доступна растениям. Вода,находящаяся в почве, в зависимости отсвоего состояния может находиться водной из следующих форм: гигроскопическая,гравитационная, капиллярная, пленочная,имбибиционная.

По приуроченностик местообитаниям с разными условиямиувлажнения и выработке соответствующихприспособлений среди наземных растенийразличают следующие основные экологическиетипы: гидрофиты, гигрофиты, мезофиты иксерофиты.

Гидрофиты — эторастения наземно-водные, частичнопогруженные в воду, растущие по берегамводоемов, на мелководьях. У гидрофитовразвиты проводящие и механическиеткани. Хорошо выражена аэренхима. Уданного типа растений есть эпидерма сустьицами, интенсивность транспирацииочень высока, и они могут расти толькопри постоянном интенсивном поглощенииводы.

Гигрофиты — эторастения избыточно увлажненныхместообитаний с высокой влажностьювоздуха и почвы. Среди гигрофитовразличают теневые и световые. Теневые- это растения нижних ярусов сырых лесовв разных климатических зонах.

К световымгигрофитам относятся виды открытыхместообитаний, растущие на постоянновлажных почвах и во влажном воздухе.

Характерные структурные черты гигрофитов- тонкие нежные листовые пластинки снебольшим числом устьиц, не имеющиетолстой кутикулы, рыхлое сложение тканейлиста с крупными межклетниками, слабоеразвитие водопроводящей ткани, тонкиеслаборазветвленные корни.

Мезофиты — этагруппа включает растения, произрастающиев средних условиях увлажнения. Основныеморфолого-анотомические черты мезофитов- средние между чертами гигрофитов иксерофитов.

Ксерофиты — эторастения сухих местообитаний, способныепереносить значительный недостатоквлаги — почвенную и атмосферную засуху.Неблагоприятный водный режим растенийв сухих местообитаниях обусловлен,во-первых, ограниченным поступлениемводы, во-вторых, увеличением расходавлаги на транспирацию при большойсухости воздуха.

Группу ксерофитовразделяют на суккуленты — растения ссочными листьями или стеблями, исклерофиты — растения, наоборот, сухиена вид, часто с узкими и мелкими листьями,иногда свернутыми в трубочку. Дляксерофитов большое значение имеютразнообразные структурные приспособленияк условиям недостатка влаги.

Корневыесистемы обычно сильно развиты, чтопомогает растениям увеличить поглощениепочвенной влаги. Общее сокращениетранспирирующей поверхности.

Ксерофитыобладают рядом разнообразныхфизиологических адаптаций, позволяющихим успешно выдерживать недостатоквлаги. К числу этих механизмов принадлежитвысокая водоудерживающая способностьтканей и клеток, обусловленная рядомфизиологических и биохимическихособенностей.

Большое значение длявыживания ксерофитов при резкомнедостатке влаги имеет их способностьпереносить глубокое обезвоживаниетканей без потери жизнеспособности.Еще одна система адаптаций, обеспечивающихвыживание ксерофитов в аридных условиях,- выработка сезонных ритмов. Стоитрассмотреть отдельно физиологическиеадаптации суккулентов.

Основной способпреодоления засушливых условий усуккулентов — накопление больших запасовводы в тканях и крайне экономное еерасходование. Транспирация у суккулентовчрезвычайно мала.

В дополнениек этому у многих суккулентов поверхностьзащищена восковым налетом и опушением.

Различные путирегуляции водообмена позволили растениямзаселить самые различные по экологическимусловиям участки суши. Таким образом,многообразие приспособлений лежит воснове распространения растений поповерхности земли, где дефицит влагиявляется одной из главных проблемэкологических адаптаций.

Источник: https://studfile.net/preview/8178381/page:7/

Читать

Склерофиты:  это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими
sh: 1: —format=html: not found

Нина Михайловна Чернова, Александра Михайловна Былова

Общая экология

Предисловие

Данному учебнику предшествовало два издания учебного пособия по экологии, написанного авторами для студентов биологических факультетов педвузов и широко апробированного в учебных заведениях страны начиная с 1980 г.

В основу положены курсы лекций, читаемых в разных вариантах в Московском педагогическом государственном университете. Программы, отвечающие проблематике общей экологии, были введены в вузы с конца 60-х годов XX в., и тогда остро ощущался недостаток учебной литературы по этой дисциплине.

Прикладные вопросы экологии излагались студентам в курсе «Охрана природы», который был введен значительно раньше и был уже достаточно обеспечен учебниками.

Поэтому перед авторами стояло несколько задач: 1) отобрать материалы, необходимые и достаточные для ознакомления студентов с наиболее фундаментальными основами данной научной области; 2) связать их с тем кругом знаний о живой и неживой природе, которые обеспечиваются программами смежных курсов (ботаники, зоологии, физиологии и др., в том числе и курсом «Охрана природы»); 3) сделать изложение достаточно популярным и доступным широкому кругу читателей, имея в виду именно ориентацию на профессию учителя.

Общая концепция предмета и отдельные вопросы широко обсуждались с коллегами – преподавателями многих других педвузов страны на ежегодных четырехмесячных курсах по повышению квалификации в области экологии, введенных при МПГУ (тогда МГПИ) с 1975 г.

Авторы надеются, что частично выполнили поставленные задачи, так как два последовательных издания «Экологии» (М.: Просвещение, 1980, 1988), выпущенные достаточно большим тиражом (в сумме около 100 тыс.

экземпляров), разошлись по стране и во многих педвузах в течение более двух десятилетий служили одним из основных учебных пособий по данной дисциплине. Книга оказалась полезной также школьным учителям и ряду других специалистов.

За прошедшие десятилетия положение с учебной литературой по экологии сильно изменилось. Появился ряд фундаментальных переводных сводок, а также широкий спектр отечественных изданий, предназначенных для разных категорий учебных заведений.

В большинстве из них экология принимается в ее расширительном современном значении – не только как наука об основных законах связей и устойчивости живой природы в окружающей среде, но и как вся сфера экологических проблем человечества во всех без исключения областях жизни, включая социальные.

При таком широком подходе и при обилии учебных изданий, большая часть которых имеет компилятивный или специальный характер, вновь возникают затруднения с отбором необходимой и достаточной информации для систематизированной и экологически грамотной подготовки учителя. Изменились и учебные планы педвузов.

В соответствии с вновь принятыми государственными стандартами для биологических факультетов они включают теперь, кроме общей экологии, отдельные курсы по социальной экологии и рациональному природопользованию.

Таким образом, появилась возможность более глубоко и систематизированно обсуждать и научные, и прикладные вопросы в этой области знаний, включая методические проблемы экологического образования. Этому служат также различные факультативы и спецкурсы, разработанные во многих педвузах.

Однако проблема учебника по основополагающему курсу общей экологии по-прежнему остается актуальной, так как он должен соответствовать действующим программам и быть ориентированным на специфику естественнонаучной и профессиональной подготовки учителей биологии. Переводные сводки служат превосходными справочниками, но не подходят для сжатого освоения курса.

Среди отечественных изданий наиболее близкими по объему информации являются недавно появившиеся учебники по экологии академика И. А. Шилова (М.: Высшая школа, 1997) и профессора Н. К. Христофоровой (Владивосток: Дальнаука, 1999). Оба эти хорошие пособия ориентированы, однако, на классические университеты, готовящие биологов-исследователей, в связи с чем имеют соответствующую структуру и стиль научных обзоров. Необходимость специального и популярного издания для экологической подготовки учителей-биологов остается.

Подготавливая издание настоящей книги как учебника по общей экологии, авторы не ставили перед собой задачу полной переработки содержания. Фундаментальные положения любой естественной науки не устаревают, однако новые знания меняют аспекты рассмотрения отдельных проблем, расширяют и углубляют систему взглядов.

Поэтому в текст внесен ряд дополнений, а некоторые разделы написаны заново. Значительно перестроена структура книги, и почти вдвое увеличен иллюстративный материал. Авторы постарались учесть все отклики и пожелания на предшествующие издания и искренне благодарны всем, кто принял участие в их обсуждении.

Надеемся также на ответную реакцию читателей и на настоящий учебник. Выражаем признательность своим коллегам, с которыми обсуждались многие вопросы данного и смежных курсов: профессорам Н. И. Шориной, В. М. Константинову, В. М. Галушину, И. Х. Шаровой, Н. А. Кузнецовой, доцентам И. А. Жигареву, В. Т. Бутьеву, М. Е.

Черняховскому.

Авторы надеются, что учебник будет полезен не только студентам биологических факультетов педвузов, но и широкому кругу учителей, а также представителям других специальностей, интересующимся научными основами экологии и занимающимся популяризацией знаний.

Глава 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИИ

Экология – это наука о связях, поддерживающих устойчивость жизни в окружающей среде. Жизнь – самое сложное явление в окружающем нас мире. Ее изучает множество наук, складывающихся в совокупности в дифференцированную и многоплановую систему биологии.

Однако и достижения многих других, не биологических наук (например, механики, оптики, коллоидной химии, физической географии и т. д.) вносят свой вклад в понимание жизни. Экология в этой многоликой системе знания о природе занимает свое, особое место.

В центре ее внимания не только биологические объекты, но и те условия, которые необходимы для их существования. Поэтому экология, имея корни в биологии, вторгается и в другие области знания, пытаясь постичь законы взаимодействия живых и неживых систем.

Как отдельная наука экология начала оформляться всего около полутора столетий назад и прошла бурный путь развития, в течение которого способствовала формированию представлений о сложности и вместе с тем упорядоченности организации жизни на Земле.

Представления о том, что живые существа не только реагируют на изменения окружающей среды, но и материально взаимодействуют с ней, сформировались еще в глубокой древности. Естественно, что в разные времена суть этих взглядов была различной.

«Текут наши тела, как ручьи, и материя вечно обновляется в них, как вода в потоке», – писал древнегреческий философ Гераклит. «Жизнь – это вихрь, – утверждал известный зоолог начала XIX столетия Ж.

Кювье, – направление которого постоянно и который увлекает всегда молекулы того же сорта, но где индивидуальные молекулы входят и постоянно выходят таким образом, что форма живого тела для него более существенна, чем материя».

В науке прочно утвердилось представление, что обмен веществ является одной из самых фундаментальных характеристик жизни. С философской точки зрения живые организмы относятся к так называемым открытым системам, которые поддерживают себя за счет потоков вещества и энергии из окружающей среды.

На вопрос о значимости обмена веществ для живой природы впервые попытался ответить в середине прошлого столетия известный физик Э. Шредингер. Он показал, что таким образом организмы компенсируют увеличение энтропии (т. е.

перехода молекул тела в хаотическое состояние за счет теплового движения), поддерживая упорядоченность своей организации, и тем самым противостоят смерти.

Другие фундаментальные свойства жизни, относящиеся к связям с окружающей средой, – это способность к отражению и адаптациям, т. е. реакции на изменение условий и возможность подстраивания к ним в определенных рамках.

В этих реакциях большое значение имеют не только материально-энергетические, но и информационные потоки.

Таким образом, связи, поддерживающие жизнь на Земле, не случайно оказались объектом внимания отдельной науки – экологии.

Источник: https://www.litmir.me/br/?b=112408&p=21

Scicenter1
Добавить комментарий