28. Абиотические факторы (температура и влажность).
Климатические условия географического распространения- организмов характеризуются также взаимосвязью между температурой и влажностью. Наглядно представить взаимодействие важнейших экологических факторов — температуры воздуха и влажности, измеряемой количеством атмосферных осадков, позволяют климатодиаграммы, или климатограммы.
Количество влаги в почве или в воздухе — влажность, уступая по своей роли только температуре, относится к главнейшим экологическим факторам. На протяжении большей части геологической истории жизнь на Земле была представлена исключительно водными организмами. Завоевание суши растениями, а затем и животными не устранило их зависимости от воды. Источник воды для организма — среда его обитания, т.е. почва, воздух и, конечно, водная среда. Влажность, при которой корневые системы растения не могут поглощать воду из почвы, называется влажностью завядания. Она зависит от физического состояния и механического состава почвы. С увеличением температуры воздуха расход воды на транспирацию увеличивается и может наступить водный дефицит.
Большое значение в обеспечении растений влагой имеет температурный фактор. С увеличением температуры воздуха расход воды на транспирацию увеличивается и может наступить водный дефицит, когда корневые системы не в состоянии обеспечить водой растение или скорость движения ее по ксилеме — водопроводящей системе не столь велика, чтобы компенсировать потерю воды листом. Определяемые прежде всего климатом условия увлажнения зависят также от местных особенностей среды обитания растений: рельефа и связанного с ним локального распределения выпавших осадков, глубины залегания грунтовых вод, характера самой растительности, в частности сомкнутости крон древесных растений, и т. д. Крайние положения занимают местообитания с предельно высокой и низкой влажностью в почве и воздушной среде. Поглощение воды корневыми системами, ее транспирационный расход и активность-жизнедеятельности растений определяют высоту растений от 70 м во влажных экваториальных вечнозеленых лесах до нескольких сантиметров в тундре и полярных пустынях.
30. Экологические элементы и экологические факторы.
Экологическими элементами называются все компоненты природной среды (вода, атмосферный воздух, почвы, горные породы, пища и т.д.), природные условия, а также результаты деятельности человека. Компоненты окружающей среды, способные оказать прямое либо косвенное влияние на живые организмы на протяжении хотя бы одной фазы индивидуального развития (онтогенеза), есть экологические факторы. К факторам относятся только те элементы, изменение которых вызывает ответную реакцию данного организма или данной группы организмов вплоть до исчезновения их по каким-либо причинам из среды обитания. Жизнь организма протекает между минимальным и максимальным значением фактора. Наименьшее значение, при котором может существовать организм, называется минимальным, или минимумом, наибольшее — максимальным, или максимумом. Значение фактора, при котором организм существует, но угнетен,— пессимальное, или пессимум, значение фактора, наиболее благоприятное для жизни организма,— оптимальное, или оптимум. Если изменение фактора превысит минимум или максимум, наступает массовая гибель организмов и популяция оказывается в экологической зоне смерти. Любой экологический фактор (условие существования или элемент питания), который имеет тенденцию ограничивать жизнедеятельность организма или развитие экосистемы, называется лимитирующим. Лимитировать жизнеспособность организма может не только недостаток, но и избыток какого-либо фактора. Вувод Ю. Либиха о зависимости роста растения от того элемента питания, который присутствует в почве в минимальном количестве, стал именоваться законом или правилом минимума.
Представление о влиянии максимального значения, выход за пределы которого ограничивает жизнедеятельность организма, ввел В. Шелфорд в 1913 г. Оно отражено в законе максимума, или законе толерантности (от лат. tolerantia — терпение). Находятся в диапазоне от минимума до максимума.
Из закона толерантности следуют несколько выводов:
- организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого;
- организмы с широким диапазоном толерантности по всем факторам наиболее широко распространены;
- если уровень одного экологического фактора выходит за пределы диапазона толерантности, то может измениться диапазон толерантности и к другим экологическим факторам (например, при низком содержании азота в почве растение для предотвращения увядания потребляет больше воды);
- пользоваться оптимальными условиями среды организмам часто мешают межпопуляционные и внутривидовые отношения — конкуренция, хищничество, паразитизм и др.;
- период размножения обычно является критическим, так как многие факторы среды часто становятся лимитирующими. Данный вывод объясняет ухудшение здоровья матери и ребенка, а также рождение физически или умственно неполноценных детей в результате прямого или косвенного загрязнения среды проживания и продуктов питания вредными веществами.
- Эвгленовые водоросли (Euglenophyta)
- Пикобилифитовые водоросли (Picobiliphyta)
- Гетероконтофиты (Heterokontophyta)
- Бурые водоросли (Phaeophyta)
- Жёлто-зелёные водоросли (Xanthophyta)
- Золотистые водоросли (Chrysophyta)
- Диатомовые водоросли (Bacillariophyta)
- Архепластиды (Archaeplastida) (парафилетический таксон)
- Нематофитовые водоросли (Nematophyta) †
- Красные водоросли (Rhodophyta)
- Харовые водоросли (Charophyta)
- Зелёные водоросли (Chlorophyta)
- Мохообразные (Bryophytes)
- Печёночные мхи (Marchantiophyta)
- Антоцеротовидные (Anthocerotophyta)
- Мхи, или Моховидные (Bryophyta)
- Сосудистые растения (Tracheophytes)
- Псилотовидные (Psilotophyta)
- Папоротниковидные (Pteridophyta)
- Плауновидные (Lycopodiophyta)
- Ужовниковидные (Ophioglossophyta)[1]
- Хвощевидные (Equisetophyta)
- Семенные растения (Spermatophytes)
- Семенные папоротники (Pteridospermatophyta) †
- Гинкговидные (Ginkgophyta)
- Гнетовидные (Gnetophyta)
- Хвойные (Pinophyta)
- Саговниковидные (Cycadophyta)
- Покрытосеменные (Magnoliophyta)
Источник
6.Абиотические факторы: температура. Значение температуры для растений
Растения не имеют постоянной температуры тела и, в отличие от животных, не могут уйти в укрытие от жары или холода. К вредному воздействию неблагоприятных температур они приспосабливаются с помощью анатомо-морфологических и физиологических механизмов. Анатомо-морфологические адаптации растений к холоду: минимизация размеров при сохранении больших размеров репродуктивных органов (ива полярная, рододендроны камчатский и Адамса, березка тощая (арктическая), филлодоце голубая, многочисленные арктические растения); формирование укороченных побегов-брахибластов (лиственницы, ивы); неопадание отмерших листьев в кронах (дуб монгольский, ива чукотская); опушение побегов и листьев (береза шерстистая, лапчатка земляниколистная, прострелы, лиственница курильская), наличие воскового налета; оплетание сосущими корнями лиственницы теплых бугорков (камни, валеж) на почвах с мерзлотой; геофилизация – погружение в субстрат нижней части растений.
Некоторые из указанных адаптаций свойственны растениям и по отношению к максимальным температурам – войлочное опушение у лоха узколистного, акации песчаной; утолщение покровной ткани и восковой налет на листьях (пониженная интенсивность транспирации); вертикальная ориентация листьев; наличие защитного пробкового слоя (изоляция камбия от перегрева). Адаптации, свойственные только термофилам — своеобразный морфологический тип растений с частично или полностью редуцированным листовым аппаратом (саксаул – Haloxylon aphyllum, разные молочаи (Euphorbia), не говоря о кактусах), очень толстый слой кутикулы (суккуленты, кактусы). В холодных районах растут, в основном многолетники, в жарких – много однолетников.
Физиологические (биохимические) адаптации: 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 и чозении, листья копытня, джефферсонии, адониса, ветрениц и тополя; цветки у ивы Крылова); выделение веществ, зачерняющих поверхность вокруг стволов (чозения); и др. Физиологические адаптации проявляются, прежде всего, в изменении физико-химического состава веществ в клетках и тканях.
1) Увеличение запаса пластических веществ повышает концентрацию и осмотическое давление клеточного сока, вода «связывается» в коллоиды и потому плохо испаряется и замерзает, она характеризуется большой плотностью и не может быть растворителем; в таком виде вода входит в состав макромолекул белков и нуклеиновых кислот.
2) Отложение в клетках запасных питательных веществ в виде высокоорганических соединений – масла, жира, гликогена. Они вытесняют из вакуолей воду и делают клетки более устойчивыми к замерзанию. В период подготовки к зиме происходит изменение запасных веществ: крахмал вновь превращается в сахар, но иного строения, чем летом – кроме сахарозы и фруктозы в коре хвойных деревьев появляется стахиоза и рафиноза.
3) Перераспределение в тканях энергетических веществ. У растений к зиме крахмал откладывается в корнях, масла и сахара – в надземных органах. В древесине масла откладываются во внутренних слоях, что повышает их устойчивость к сильным морозам.
О том, как работают механизмы адаптации на клеточном уровне, можно судить по отношению растений к критическим (пессимальным) температурам.
Отношение к низким температурам характеризуются:
Холодостойкостью – длительно переносят низкие положительные температуры – от +1 до +10°С. Нехолодостойки выходцы из тропиков – хлопчатник, рис, баклажаны.
Морозостойкостью – не гибнут при температуре от -1 до -7°С, хорошо переносят низкие температуры ниже 25°С. Все древесно-кустарниковые виды умеренных зон. У одних и тех же растений холодоустойчивость разных органов и в разное время года неодинакова (рис. 2). Наиболее уязвимы молодые ткани и регенеративные органы.
Льдоустойчивостью – переносят кратковременное образование льда между клетках, после оттаивания продолжают жить.
Отношение к высоким температурам характеризуется:
Жаровыносливостью – растения солнечных сухих местообитаний, способные переносить кратковременное (до получаса) повышение температуры до +60°С без повреждения тканей. Самые жаровыносливые – лишайники.
Жаростойкостью – низшие растения, живущие в термальных источниках (сине-зеленые водоросли, бактерии) стой до +90°С.
Жароустойчивость растений зависит от географического положения, сезона года, положения в рельефе. Более устойчивы к жаре южные виды. Виды умеренных и арктических зон более жароустойчивы зимой, жарких стран (средиземноморские виды) – летом. Горноальпийские виды менее жароустойчивы, чем растущие в нижележащих поясах.
Источник