Выжившие. Как приспосабливаются растения зимой. Приспособления растений в субтропических пустынях
Цель: формировать элементарные понятия об окружающей среде растения, необходимые условия роста и развития растения; представление об отдельных признаках приспособления растений к жаре, недостатку влаги, света, чрезмерной влаге; умение различать признаки приспособления отдельных растений к разным условиям жизни; вырабатывать умение целеустремленно воспринимать признаки объектов природы, устанавливать функциональные связи строение - функция в природе; воспитывать наблюдательность, любознательность, стремление объяснить восприятие в природе, доказывать свою мысль.
Оборудование: рисунки с изображением окружающей среды растений, гербарии, таблицы.
Ход урока
I. Минутка наблюдений
Какой сегодня день?
Заметили ли, какие деревья растут возле школы?
Что растет под деревьями?
II. Проверка домашней задачи
1. Можно ли вырастить новое растение без семян? Каким образом?
2. Назовите все способы размножения растений без семян.
3. Что такое живец? Какие растения размножаются живцами?
4. Какие растения размножаются клубнями, луковицами?
5. Игра «Вставьте пропущенное слово».
Картофель, георгины размножаются...
А лук, тюльпаны, нарциссы - ...
6. Запишите, из каких органов растений вырастают:
Картофель, георгины (из...);
Тюльпаны, нарциссы, подснежники, лук (из...);
Фасоль, перец, огурец (из...).
III. Сообщение темы и цели урока
IV. Изучение нового материала
1. Беседа.
На какие части делится природа?
Что принадлежит к неживой природе? А что к живой?
2. «Мозговой штурм», «Микрофон».
1) Что означает окружающая среда?
2) Что является окружением растений?
1. Они одеваются тогда, когда тепло приходит, а раздеваются тогда, когда тепло уходит. (Деревья)
2. Все его любят, Все его ждут, а кто на него смотрит - Каждый кривится. (Солнце)
3. Все растения и животные употребляют, В каждом доме ее имеют. (Вода)
4. Зимовать птичка будет, с синими перьями она. Хорошо знают ее всюду, По душе ей . (Синичка)
5. Чем мы дышим? (Воздухом)
6. Самое умное существо на Земле. (Человек)
7. Кто за год четыре разы переодевается? (Земля)
8. Раз в год, на новогодние праздники лесная красавица будет в доме. (Елка)
Обсудив предложенные ответы, эксперты приходят к выводу:
Окружающая среда - это все, что нас окружает, и растения в частности.
Это и тихие майские ночи, которые плывут на крыльях соловьиных песен. Это и белая водяная лилия, которая на замечтавшейся реке умывается родниковой водой. Это и ковер из первоцветов, который сияет под одеянием широкополых дубов. Это и хрупкие цветы сон-травы, которые смотрят на тебя, одолевая полуденную дремоту. Это и изумрудные леса с богатой растительностью, серебристые ленты рек, безграничные поля, цветущие сады. Это и голубое небо, чистый воздух, плодородная земля с ее жителями-насекомыми, птицами, зверями. Это и есть окружающая среда.
3. Работа с учебником.
Рассмотреть рисунок (С. 126).
Найти в учебнике, какие условия нужны для жизни растений (С. 127).
4. Рассказ учителя с элементами беседы.
Для жизни растений нужны определенные условия. Условия жизни зависят от влияния разных факторов природы. Очень важную роль в жизни растений сыграют факторы неживой природы: свет, вода, температура, минеральные соли. На растения влияют также факторы живой природы: деятельность разных живых организмов, в том числе и человека.
Свет необходим для жизни и роста растений. Почему? У затененных растений побеги поблекнут и станут длинными и тонкими.
Но не все растения нуждаются в ярком освещении. Например, квасенция, грушанка, тонконог лесной и другие растения растут в тенистых местах. этих растений темно-зеленые. У них большое количество хлоропластов, способных улавливать рассеянный свет.
Тепло также необходимо для жизни растений. Одни растения теплолюбивые, другие - холодоустойчивые. Теплолюбивые растения походят с юга. Из культурных растений это кукуруза, фасоль, тыква, огурцы, помидоры.
Вода нужна растениям. Но потребность в воде у разных растений неодинаковая. Например, водяная лилия живет в воде. Растения, подобные капусте, растут на суше, но им необходимо много воды. Кактусы и некоторые другие растения нуждаются в небольшом количестве воды. Это объясняется тем, что эти растения накапливают запасы воды в разных органах: кактусы - в стебле, другие - в сочных стеблях, в корнях.
Минеральные вещества поступают в растение из почвы. Из них растениям наиболее нужны те, в которых содержатся азот, фосфор и калий.
Кроме того, на растения влияют живые организмы - животные, другие растения и микроорганизмы. Животные питаются растениями, опыляют их, разносят плоды и семена. Большие растения могут затенять меньшие. Некоторые растения используют другие, как сопротивления. Кроме того, растения изменяют состав воздуха. Как? Расскажите.
Корневые системы растений закрепляют склоны оврагов, холмов, речных долин, защищая почву от разрушения. Лесные насаждения защищают поля от сдвигов.
6. Работа в тетради (С. 31, задача 1, 2).
7. Приспособление растений к разным условиям жизни.
Условия жизни растений очень разнообразные. Одним растениям необходимо много влаги. Такие растения живут на болотах, на берегах рек, озер. Другим растениям влаги необходимо меньше, и они растут на песчаных почвах, в безводных пустынях.
Те растения, которым нужно много света, заселяют открытые безлесные площади. А есть и такие растения, которые могут расти в густом темном лесу.
1) Рассмотрим растения, изображенные на рисунке учебника (С. 128). Они растут в засушливых местах. Назовите эти растения.
Как вы думаете, что им помогает выдерживать жару и недостаток влаги? (Корни, листва, ветви).
Рассмотрим гербарии растений.
Некоторые растения сухих мест имеют сильные длинные корни. Например, корни верблюжьей колючки, которая растет в пустыне, достигают 20 метров. Ими растения могут получать воду из глубоких пластов земли.
Вот еще одно растение, которое живет в сухих местах,- очиток (рис. на С. 128). Он растет среди камней, на сухих склонах, на песке. У очитка корни короткие. Тем не менее, растение легко переносит засуху. Если его принести в комнату, оно долго не засохнет. Как вы думаете, почему? Какая у него листва? (Мясистая).
Во время дождя растение корнями впитывает много воды, которая спасает его от гибели в засушливую пору.
Какие еще растения гербария имеют сочную, мясистую листву? (Молодило, заячья капуста).
Какие вы знаете комнатные растения с мясистой листвой? (Кактус, алоэ).
Это растения пустынь и сухих степей. Они запасают влагу в толстых листьях.
2) Растения влаголюбивые.
Как вы думаете, где они растут? (На влажных местах, на заболоченных лугах, берегах рек, ручьев, озер, в воде).
Какие вы знаете влаголюбивые растения? (Калюжница, белая водяная лилия, желтые кувшинки).
Давайте рассмотрим эти растения в альбоме «растения моей местности».
Какой у них стебель? (Ветвистый, сочный).
Какая листва? (Большая).
Да. Широкие или длинные листья испаряют воду, которую всасывает короткие корни.
3) Растения светолюбивые и теневыносливые.
Одним растениям нужно много света - это светолюбивые растения.
Другие хорошо растут в тени - это теневыносливые растения.
Работа в группах «Свет», «Тень».
Группа «Свет» рассматривает растение, которое выросло на просторе. Группа «Тень» рассматривает растение, которое выросло в густом молодом сосновом лесу.
Вопрос к ученикам:
Какой ствол у растений? Почему?
Какие нижние ветви у деревьев? Почему?
Какие верхние кроны сосен? Почему?
Ученики в группах обсуждают поставленные задачи и приходят к выводам.
В первом случае растение выросло на просторе. Ветви его хорошо освещены солнцем. Поэтому они все живые. Дерево ветвится, растет вширь.
Во втором случае дерево имеет высокий ствол, на верхушке - крона из живых ветвей. Все нижние ветви засохли. К ним не доходил свет.
4) Работа с учебником (С. 128).
Найти в учебнике ответ на вопрос:
Благодаря каким признакам растения хорошо растут в лесу под деревьями?
V. Закрепление и осмысление материала
1. Составление таблицы «Приспособление растений к разным условиям жизни».
2. Работа в группах.
Ученики объединяются у группы «Свет», «Тепло», «Влага», «Почва». Работа в группах проводится по опорным схемам «Что необходимо растениям?» (см. дополнение).
Использование интерактивной технологии «Уча - учу». Организация работы
1) Подготовить карточки с опорными схемами на каждого ученика одноименной группы.
Сообщества подушковидных растений на высоте 3000 м на горе Тейде
Низкие температуры — существенный фактор, определяющий распространение разных представителей флоры. Холод ограничивает продвижение видов на север и вверх в горы и отрицательно влияет на растения зимой : при значительном понижении температуры снижаются темпы роста и развития видов, что может привести к их гибели. В чем же секрет морозоустойчивости растений?
Тактика действий
Чтобы освоиться в условиях северных зим, в растениях заложены две основные тактики выживания: избегать охлаждения или адаптироваться к действию холода . Для этого они используют разные способы защиты от низких температур, которые связаны с динамикой биоритмов роста и развития с учетом сезонных изменений погоды и долготы дня
Мы не часто задумываемся над тем, что в наших лесах встречаются такие стойкие к сильным морозам растения, как:
- бузина красная (Sambucus racemosa );
Бузина красная (Sambucus racemosa)
- береза пушистая (Betula pubescens ) ;
Береза пушистая (Betula pubescens)
- ель обыкновенная (Picea abies );
Ель обыкновенная (Picea abies)
- сосна обыкновенная (Pinus sylvestris ).
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris)
Это неудивительно, так как комплекс процессов подготовки к зиме у них происходит на физиологическом уровне – незаметно для глаз, хотя отдельные признаки мы все же замечаем. Целый ряд важных приспособлений, позволяющих видам шагнуть на север, связан с динамикой биоритмов роста и развития с учетом сезонных изменений погоды и долготы дня.
|
|
Следует различать свойства растений, характеризующие реакцию растений в холодных условиях:
- холодостойкость — реакция на низкие температуры;
- морозостойкость — реакция на отрицательные температуры;
- зимостойкость — весь комплекс факторов, с которыми растение встречается зимой.
Листопад
Это один из важных механизмов приспособления к холоду. С наступлением осени в основании черешка образуется специальный отделительный слой, и листья опадают. Как правило, к этому времени они уже не способны выполнять свою главную функцию – фотосинтез.
Листопад - один из важных механизмов приспособления к холоду
После разрушения главной фабрики фотосинтеза – хлорофилла — пластиды меняют свой цвет с зеленого на оранжевый, красный, желтый. Растения готовятся к зимнему покою, у них замедляются все физиологические процессы, даже дыхание переходит на экономный режим.
Листопад позволяет деревьям и кустарникам уменьшить испарение и сохранить влагу, которую невозможно добыть из холодной и тем более мерзлой почвы. Именно поэтому лиственные растения, способные сбрасывать листву, дальше продвигаются на север. Самые морозоустойчивые среди хвойных — листопадные лиственница сибирская (Larix sibirica) и лиственница Гмелина (Larix gmelinii). Эти растения составляют основу древостоев северной тайги, растут на вечной мерзлоте.
Одна из самых морозостойких хвойных пород — лиственница сибирская — сбрасывает свою хвою на зиму
Весной растения пробуждаются. Находящиеся в состоянии глубокого покоя – реагируют на увеличение продолжительности светового дня. Для видов с неглубоким покоем достаточно первых теплых дней, чтобы почки тронулись в рост. Поэтому для них опасен возврат весенних заморозков.
У брусники и черники почки укрыты листовым опадом и мхом
Закаливание растений
Одновременно с погружением в состояние покоя идет еще один важный процесс – закаливание. Он происходит в растениях постепенно с наступлением холодов. Закаливание связано с подготовкой к воздействию отрицательных температур: клетки растения обогащаются сахарами и постепенно выводят лишнюю воду из своих протопластов (содержимого растительной клетки) .
На высоте 2500 м в Альпах бодяк колючейший принимает розеточную форму роста
Делается это для того, чтобы предотвратить образование кристаллов льда, способных нанести необратимые повреждения клетке. Именно поэтому обезвоженные к зиме деревья так страдают от иссушающего действия мороза и ветра. Получается, что для деревьев страшен не только мороз сам по себе, но и угроза высохнуть на морозе.
Закаливание должно быть постепенным. Именно поэтому резкое понижение температуры осенью губительно для растений. Особенно плохо, если резкие перепады случаются без снежного покрова.
Солнце также вызывает трудности у растения зимой: вынуждает его активнее жить, дышать и терять при этом влагу. Из-за этого появляются солнечные ожоги. Особенно чувствительны к таким процессам вечнозеленые и зимнезеленые виды. Чтобы пережить солнечную активность зимой им нужен снежный покров.
|
|
Уход за деревьями зимой так же важен, как и в остальные времена года: низкие температуры представляют высокую опасность для древесных растений.Неравномерный нагрев ствола дерева с южной и северной стороны, а также внутри и снаружи, еще больше усугубляет действие мороза – в результате на стволе образуются вертикальные трещины. Морозоустойчивые деревья и кустарники часто имеют хорошо развитый защитный слой коры. Он служит изолятором, сглаживающим перепады температур в стволе.
Закаливание может быть недостаточным, если нарушен ритм развития (например, из-за поздней пересадки, обрезки, удобрения) либо были плохие погодные условия: холодная поздняя весна, летняя засуха.
Как растения защищают почки
Чувствительность органов растения зимой уменьшается неравномерно:
- максимальное снижение наблюдается в почках (причем цветочные почки более чувствительны, чем вегетативные);
- далее идут цветки и листья, корневища и корни, стебли и камбий в стволе.
Вегетативные почки — основа для дальнейшего развития растения — уязвимы в морозный период. По стратегии их защиты растения делятся на несколько групп.
Классификацию растений по высоте расположения почек предложил датский ботаник Раункиер.
- фанерофиты — высокие формы древесных растений (деревья и кустарники), у которых почки находятся высоко над землей. Поэтому часто они покрыты чешуями или опушены, как у рябины, или клейкой смолой, как у многих хвойных или у каштана.
- хамефиты — более низкие кустарники и кустарнички прячут почки, расположенные невысоко над землей, в самом снегу. Как, например, брусника (Vaccinium vitis-idea ), береза карликовая (Betula nana) или кедровый стланик (Pinus pumila ), у которого к зиме ветки сами прижимаются к почве за счет работы специальных клеток.
- гемикриптофиты — травянистые растения и полукустарнички, у которых почки находятся в поверхностном слое почвы, – укрывают их еще слоем лесной подстилки. Высокогорные растения из этой группы так называемые подушковидные полукустарники и розеточные травянистые растения имеют компактную форму роста.
Сообщества подушковидных растений на горе Тейде
- геофиты — самые практичные растения. К ним, в частности, относятся луковичные эфемероиды (тюльпаны, нарциссы, подснежники). Они скрывают почки в самой земле. Им не страшны перепады температуры, поэтому многие селятся на горных лугах и в степях, где снежный покров зимой временами бывает скудным.
Подснежники
- гидрофиты — водные растения — пережидают стужу, спрятав почки в воде или на дне. Например, как эффектная белая кувшинка (Nymphea alba ), у которой корневища с почками расположены на дне водоемов.
Корневища с почками возобновления у кувшинки белой зимуют на дне водоема
- терофиты — однолетние растения. Отцвели в свое время, как маки-самосейки (Papaver rhoeas ), покрасовались, сформировали семена – и больше их ничто не волнует до следующего сезона. Семена могут находиться в глубоком покое, пока не будет условий для следующего цикла роста и развития. Стратегия терофитов эффективна не только для спасения от холода, но и для пережидания любого другого неблагоприятного фактора.
Смешение стратегий
Такие кустарники-фанерофиты, как лох серебристый (Elaeagnus argentea ), роза бедренцоволистная (Rosa pimpinellifolia ) и роза морщинистая (R. rugosa ), дерен белый (Cornus alba ) и дерен отпрысковый (С. stolonifera ), обладают способностью давать многочисленные столоны в верхнем слое почвы (как у гемикриптофитов) с множеством почек возобновления на них, что обеспечивает долгую жизнь кусту даже при обмерзании отдельных надземных побегов.
Физиологически более морозостойкие виды меньше нуждаются в плотной чешуе у почек или толстой коре (в морфологической защите).
______________________________________________________________
Случаются ситуации, когда раны на дереве, полученные, например, в результате слома крупных ветвей сильным ветром, не удалось обработать сразу после их возникновения. Прошло несколько месяцев. Что же делать?
Введение
1.1 Воздушная среда
1.2 Водная среда
1.3 Экологические факторы
2. Адаптация
2.4.1 Влияние температуры
3. Исследовательская часть
Заключение
Приложение
Введение
Выбранная мной тема показалась мне актуальной, так как без растений невозможно представить жизни на Земле. Они создают условия существования для всех организмов: выделяют кислород, служат источником пищи для всех живых организмов и т.д. Мне стало интересно проследить за жизнью растений в окружающей их среде, потому что на данный момент на Земле тяжелая экологическая ситуация, и многие экологические факторы меняют окружающую среду, а, следовательно, меняются и обитатели этой среды, они приспосабливаются к условиям жизни. Но ведь не только окружающая среда влияет не растения. Растения тоже оказывают влияние на их среду обитания. Именно поэтому адаптация растений к окружающей среде является острой проблемой в наше время, и мне стало интересно изучить о ней больше.
Целью данной работы является изучение влияния окружающей среды, в частности, города на растения.
Задачи: по литературным источникам изучить условия обитания растений, пронаблюдать за тем, как изменяются и приспосабливаются растения к среде их обитания в городе, и как растения влияют на окружающую среду.
1. Среды обитания и экологические факторы
Среда обитания - это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ . При изучении окружающей среды выделяют следующие ее основные составляющие: воздушную среду; водную среду (гидросферу); растительный мир; животный мир, человек, домашние и дикие животные, в том числе рыбы и птицы; почву (растительный слой); недра (верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых); климатическую и акустическую среду.
Воздействие на организмы оказывает не только окружающая среда, но и экологические факторы: абиотические (температура; свет; влажность; концентрация солей и т.д.), биотические (влияние организмов или популяций одного вида друг на друга; взаимодействие особей или популяций разных видов), антропогенные (прямое воздействие человека на популяции; воздействие человека на среду обитания различных видов).
1.1 Воздушная среда
Воздушная среда может быть наружной, внутренней производственной и внутренней жилой. Самый нижний и наиболее плотный слой атмосферы содержит до 80% всей ее массы и простирается в полярных и средних широтах. Наружный воздух у поверхности земли содержит по объему: 78,08% азота; 20,95% кислорода; 0,94% инертных газов и 0,03% углекислого газа. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых природной воздушной среде. Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают из воздуха на земную поверхность под действием силы тяжести дождевых потоков. Многие газы растворяются во влаге облаков и с дождями также достигают почвы. Под воздействием солнечного света в атмосфере погибают болезнетворные микроорганизмы. Но в настоящее время объем ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ резко возрос, составляет многие миллионы тонн и превышает пределы способности атмосферы к самоочищению.
Особенно вредной является сернистая кислота. Она может привести к хлорозу у деревьев (пожелтению или обесцвечиванию листьев) и карликовости. В мегаполисах, например, на стволах деревьев отсутствуют лишайники, являющиеся показателями чистого воздуха. Так же вреден городской воздух для хвойных, происходит отмирание верхушек деревьев, неправильное ветвление и т.д. Еще одним из вредных веществ является угарный газ (оксид углерода). Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства. Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности Земли и частично из космоса. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т.д. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Даже после дождя в 1 см содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их в несколько раз больше. Пыль, оседая на растениях, забивает поры на листьях, препятствую процессам дыхания и сокращает количество света необходимого растениям. В результате происходящего на Земле фотосинтеза, растительность ежегодно образует 100 млрд. т. органических веществ, усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа и выделяя во внешнюю около 145 млрд. т. свободного кислорода. Полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы.
О роли в этом круговороте зеленых насаждений говорят следующие данные: 1 га зеленых насаждений в среднем за 1 час очищает воздух от 8 кг углекислого газа (выделяемого за это время при дыхании 200 человек). Взрослое дерево за сутки выделяет 180 литров кислорода, а за пять месяцев (с мая по сентябрь) оно поглощает около 44 кг углекислого газа. Количество выделяемого кислорода и поглощаемого углекислого газа зависит от возраста зеленых насаждений, видового состава, плотности посадки и других факторов .
Таким образом, можно сделать вывод, что загрязнения воздуха очень пагубно влияют на жизнедеятельность растений. Растения выделяют кислород, а мы им дышим, поэтому загрязнение воздуха - это наша общая проблема, и мы должны бороться с ней.
1.2 Водная среда
Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд.375 млн. кубических километров - около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана составляет 361 млн. квадратных километров. Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7º С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров. Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30ºС).
Существуют многолетние растения, необходимое условие жизни которых - пребывание в пресной и соленой воде. Количество пресной воды составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах. Но кроме этой проблемы существует еще одна, более важная. Это загрязнение пресных вод .
Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. Для того чтобы растение продолжало свой рост и развитие ему нужна чистая, пресная вода.
В нашем городе, Санкт-Петербурге, одна из главных проблем - загрязнение вод бассейна р. Невы, а также Ладожского озера (основного бассейна водосбора питьевой воды для города) и негодность устаревших водопроводных сетей. Для решения это проблемы нужно срочно заменить участки обветшавшего водопровода и модернизировать водопроводные станции.
1.3 Экологические факторы
Экологические факторы во многом определяют развитие растительного мира и его плодородие. Характерной особенностью России является то, что большая часть ее территории имеет значительно более холодный климат, чем в других странах.
Адаптация растения к конкретным условиям среды обеспечивается за счет физиологических механизмов. Факторы внешней среды могут изменяться закономерно и случайно. Закономерно изменяющиеся условия среды (смена сезонов года) вырабатывают у растений генетическую приспособленность к этим условиям .
В естественных для вида природных условиях произрастания, растения в процессе своего роста и развития часто испытывают воздействие неблагоприятных факторов внешней среды, к которым относят температурные колебания, засуху, избыточное увлажнение, засоленность почвы и т.д. Каждое растение обладает способностью к адаптации в меняющихся условиях внешней среды в пределах, обусловленных его генотипом. Чем выше способность растения изменять метаболизм в соответствии с окружающей средой, тем шире его способность к адаптации. Это свойство отличает устойчивые сорта сельскохозяйственных культур. Как правило, несильные и кратковременные изменения факторов внешней среды не приводят к существенным нарушениям физиологических функций растений, что обусловлено их способностью сохранять относительно стабильное состояние при изменяющихся условиях внешней среды, т.е. поддерживать гомеостаз. Однако резкие и длительные воздействия приводят к нарушению многих функций растения, а часто и к его гибели.
При действии неблагоприятных условий снижение физиологических процессов и функций может достигать критических уровней. Нарушаются энергетический обмен, системы регуляции, белковый обмен и другие, жизненно важные функции растительного организма. При воздействии на растение неблагоприятных факторов (стрессоров) в нем возникает напряженное состояние, отклонение от нормы - стресс. Выделяют три основные группы факторов, вызывающих стресс у растений:
физические - недостаточная или избыточная влажность, освещенность, температура, радиоактивное излучение, механические воздействия;
химические - соли, газы (гербициды, инсектициды, ксенобиотики, фунгициды, промышленные отходы и др.);
биологические - поражение возбудителями болезней или вредителями, конкуренция е другими растениями, влияние животных, цветение, созревание плодов.
Сила стресса зависит от скорости развития неблагоприятной для растения ситуации. При медленном развитии неблагоприятных условий растение лучше приспосабливается к ним, чем при кратковременном, но сильном действии. В первом случае, как правило, в большей степени проявляются специфические механизмы устойчивости, во втором - неспецифические .
В неблагоприятных природных условиях устойчивость и продуктивность растений определяются рядом признаков, свойств и защитно-приспособительных реакций. Различные виды растений обеспечивают устойчивость и выживание в неблагоприятных условиях тремя основными способами: с помощью механизмов, которые позволяют им избежать неблагоприятных воздействий (состояние покоя, эфемеры и др.); посредством специальных структурных приспособлений; благодаря физиологическим свойствам, позволяющим им преодолеть пагубное влияние окружающей среды.
Защита от неблагоприятных факторов среды у растений обеспечивается структурными приспособлениями, особенностями анатомического строения (кутикула, корка, механические ткани и т.д.), специальными органами защиты (жгучие волоски, колючки), двигательными и физиологическими реакциями, выработкой защитных веществ (смол, фитонцидов, токсинов, защитных белков).
К структурным приспособлениям относятся мелколистность и даже отсутствие листьев, воскообразная кутикула на поверхности листьев, их густое опущение и погруженность устьиц, наличие сочных листьев и стеблей, сохраняющих резервы воды и др. Растения располагают различными физиологическими механизмами, позволяющими приспосабливаться к неблагоприятным условиям среды .
Антропогенные факторы порой оказывают очень неблагоприятное действие на растения. Переделывая природу и приспосабливая её к своим потребностям, мы изменяем среду обитания растений, влияя тем самым на их жизнь. Воздействие может быть косвенным и прямым. Косвенное воздействие осуществляется путём изменения ландшафтов - климата, физического состояния и водоёмов, строения поверхности земли, почв, растительности и животного населения. Большое значение приобретает увеличение радиоактивности в результате развития атомной промышленности и особенно испытаний атомного оружия. Человек сознательно и бессознательно истребляет или вытесняет одни виды растений и животных, распространяет другие или создаёт для них благоприятные условия. Для культурных растений и домашних животных человек создал в значительной степени новую среду, многократно увеличив продуктивность освоенных земель. Но это исключило возможность существования многих диких видов. Неправильная распашка земель и не только привела к гибели естественных сообществ, но и усилила водную и ветровую эрозию почв и обмеление рек. Вместе с тем возникновение селений и городов создало благоприятные условия для существования многих видов растений. Развитие промышленности не обязательно приводило к обеднению живой природы, но часто способствовало появлению новых форм. Развитие транспорта и других средств сообщения способствовало распространению как полезных, так и многих вредных видов растений. Прямое воздействие направлено непосредственно на живые организмы. Нарастающая сила и убыстряющиеся темпы изменения природы человеком вызывают необходимость её охраны. .
Следовательно, можно сделать вывод, что растения постоянно подвергаются воздействию окружающей среды, которая по-разному влияет на их развитие и жизнедеятельность.
2. Адаптация
Адаптация - это развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. В процессе своей жизнедеятельности растения адаптируются к: загрязнению атмосферы, засолению почвы, различным биотическим и климатическим факторам и т.д. В своей работе я рассмотрю несколько важных, на мой взгляд, видов адаптаций растений. Все растения и животные постоянно адаптируются к окружающей среде. Чтобы понять, как это происходит, необходимо рассматривать не только животное или растение в целом, но и генетическую основу адаптации .
У каждого вида программа развития признаков заложена в генетическом материале. Материал и закодированная в нем программа передаются от одного поколения другому, оставаясь относительно неизменными, благодаря чему представители того или иного вида выглядят и ведут себя почти одинаково. Однако в популяции организмов любого вида всегда присутствуют небольшие изменения генетического материала и, следовательно, вариации признаков отдельных особей. Именно из этих разнообразных генетических вариаций процесс приспособления отбирает те признаки или благоприятствует развитию таких признаков, которые в наибольшей степени увеличивают шансы на выживание и тем самым на сохранение генетического материала. Адаптация, таким образом, может рассматриваться как процесс, посредством которого генетический материал повышает свои шансы на сохранение в последующих поколениях .
2.1 Адаптация растений к загрязнению атмосферы
Основные причины ухудшения состояния растительного покрова Земли - это разнообразие и разнонаправленность патологических явлений, возникающих у растений и их сообществ. Возникновение тех или иных патологических явлений не у одного или немногих растений одного вида, а у большего числа или же у всех растений - представителей одной популяции придает возникающим патологическим явлениям популяционное значение. Возникновение патологических явлений у многих или у большинства растений одного вида во всех или в большинстве популяций последнего придает им видовые значения, так как они способны изменить характеристики признаков, входящих в кодекс признаков вида. Даже при незначительных концентрация загрязнения воздуха, растения уменьшают свою интенсивность к фотосинтезу и замедляют рост. Характерно, например, уменьшение видового состава флоры в степных районах возникающие под влиянием дымогазовых выбросов металлургических и коксохимических предприятий. Для нейтрализации загрязнителей или уменьшения их концентрации вблизи промышленных зон и в черте города высаживают зеленые насаждения. Они обогащают воздух кислородом, фитонцидами, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их. Лесные культуры площадью 1га способны осадить из воздуха 25-34 т взвешенных веществ в год, усвоить огромное количество углекислого газа и других вредных веществ, очистить около 18 млн. м 3 воздуха за год. Фитонциды выделяемые деревьями, очищают воздух городов от бактериального загрязнения. Оказывая большое влияние на чистоту воздуха, растительность сама при этом повреждается и гибнет. Продолжительность жизни деревьев в городах и промышленных зонах сокращается по сравнению с условиями леса в 5-8 раз (липа в лесу живет 300-400 лет, а в городе - 50 лет). Продолжительность жизни деревьев в городах и промышленных зонах сокращается по сравнению с условиями леса в 5-8 раз (липа в лесу живет 300-400 лет, а в городе - 50 лет) .
При озеленении территории следует выбирать древесные, кустарниковые и газонные растения, в зависимости от почвенно-климатических условий, качественного и количественного состава выбросов, закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в данной местности, эффективности данной породы для очистки воздуха от конкретного загрязнителя или их комбинации (пыле - газопоглощение), а также ее пыле - и газоустойчивости.
Высокой устойчивостью к диоксиду серы обладают клен ясенелистный, роза морщинистая, чубушник венечный. Но они обладают низкой поглотительной способностью. Высокой поглотительной способностью и устойчивостью отличаются тополь бальзамический, дерен белый.
На промышленных площадках, сильно и постоянно загрязненных сероводородом, успешно растут яблоня дикая, вишня степная, алиссум морской. Накопление хлоридов в листьях в пределах 0,7-1,5% вызывает наиболее сильные повреждения у конского каштана обыкновенного, сирени обыкновенной, ясеня зеленого и слабые - у вяза сладкого, ивы белой, тополя канадского.
Для уменьшения вредного воздействия загрязняющих веществ в городах выводят зеленые насаждения. По характеру действия посадки разделяют на изолирующие и фильтрующие. Изолирующими называются посадки плотной структуры, которые создают на пути загрязненного воздушного потока механическую преграду, заставляющую поток обтекать массив. При нормальных метеоусловиях они снижают содержание газообразных примесей на 25-35% путем рассеивания и отклонения загрязненного воздушного потока, а также поглощающего действия зеленых насаждений. Фильтрующими называют посадки, продуваемые и разреженные, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязненного воздуха сквозь массив.
Растения не обладают сформировавшейся в ходе эволюции системой адаптации к вредным газам. Газы и взвеси достаточно легко проникают в ткани, органы растений через устьица, приобретая возможность влиять на обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия на уровне клеточных мембран и клеточных стенок. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ведет к ухудшению газообмена, нарушению водного режима, а также затрудняет поглощение света .
Из этого следует, что загрязненный воздух мешает нормальной жизнедеятельности растений. Но для борьбы с загрязнениями воздуха используют растения, следовательно, они ведут борьбу с вредными веществами, находящимися в воздухе, а, значит, они делают не только свою жизнь лучше, но и нашу.
2.2 Адаптация растений к засолениям почвы
По степени засоления почв различают: незасоленные, слабозасоленные, среднезасоленные. Тип засоления определяется по содержанию анионов в почве: хлоридное, сульфатное, хлоридно-сульфатные и карбонатное. Наиболее вредное влияние оказывает содовое засоление, поскольку в почве сода распадается, образуя сильную щелочь (гидроксид натрия). Соли хорошо растворимы в воде, так что во влажном климате обычно вымываются из почвы атмосферными осадками и сохраняются в ней в ничтожных количествах. В сухом же и жарком климате не только не происходит промывания почвы дождем, но, наоборот, растворы солей поднимаются с восходящим током почвенной воды из глубин субстрата. Вода испаряется, а соли остаются в верхних слоях почвы. Так, в поливной зоне нашей страны насчитывается до 36% засоленных земель. По побережьям морей даже при влажном климате почва насыщена солями .
Засоление приводит к созданию в почве низкого водного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено. Важнейшей стороной вредного влияния солей является также нарушение процессов обмена. Под влиянием солей в растениях нарушается азотный обмен, что приводит к интенсивному распаду белков, в результате происходит накопление промежуточных продуктов обмена веществ, токсически действующих на растение, таких как аммиак и другие, резко ядовитые продукты. В условиях засоления отмечено образование таких токсичных продуктов, как кадаверин и путресцин, являющихся аналогами трупного яда. Повышенная концентрация солей, особенно хлористых, может действовать как разобщитель процессов окисления и тем самым нарушать снабжение растений макроэргическими фосфорными соединениями. Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности изменения в структуре хлоропластов .
Вредное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением поверхностных слоев цитоплазмы, вследствие чего возрастает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ. Соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационнным током воды. Поскольку в большинстве случаев засоленные почвы располагаются в районах, характеризующихся высокой летней температурой, интенсивность транспирации у растений очень высокая. В результате солей поступает много, и это усиливает повреждение растений.
Надо учесть также, что на засоленных почвах большая концентрация натрия препятствует накоплению других катионов, в том числе и таких необходимых для жизни растения, как калий и кальций. У опытных растений, испытывающих недостаток влаги наблюдается увеличение количества волосков в зоне всасывания почти в 2 раза.
Фактор засоленности почвы обуславливал уменьшение листовой пластинки в 1,4 раза, увеличение количества проводящих пучков и снижение числа обкладочных клеток. В клетках мезофилла растений засоленного фона при глазомерной оценке обнаруживалось увеличение количества хлоропластов, а также отмечалось большее количество моторных клеток, характеризующих изменение структур листа в сторону ксерофитности. Размеры моторных клеток уменьшаются в 2,3 раза. В зоне расположения моторных клеток у растений, испытывающих засоление, уменьшается число обкладочных клеток, являющихся местом локализации фотосинтеза .
Засоление приводит к изменениям устьичного аппарата. При этом уменьшаются размеры устьиц, а их количество на единицу площади увеличивается.
Приспособление растений к условиям засоления осуществляется многими путями. Наиболее важные среди них - осморегуляция и специализация, или модификация транспортных процессов. Поэтому для получения солеустойчивых форм растений необходимо тщательно изучить транспорт ионов в зависимости от ионного состава среды и генотипа растений.
2.2.1 Растения и тяжелые металлы
В настоящее время мало известно о механизмах накопления растениями тяжелых металлов, потому что до сих пор основное внимание уделялось усвоению соединений азота, фосфора и других элементов питания из почвы.
Кроме того, сравнение полевых и модельных исследований показало, что загрязнение почвы и окружающей среды (смачивание листовых пластинок солями тяжелых металлов) в полевых условиях оказывает менее значительное изменение в росте и развитии растений, чем в лабораторных модельных опытах. В некоторых опытах высокое содержание металлов в почве стимулировало рост и развитие растений. Это связано с тем, что более низкая влажность почвы в полевых условиях снижает мобильность металлов, и это не позволяет их токсическому эффекту проявиться в полной мере. С другой стороны, это может быть связано с уменьшением токсичности почвы, обусловленной деятельностью почвенных микроорганизмов в результате снижения их численности при загрязнении почвы металлами. Кроме того, это явление можно объяснить косвенным влиянием тяжелых металлов, например, через воздействие их на некоторые биохимические процессы в почве, в результате чего возможно улучшение питательного режима растений .
Таким образом, действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде, характера почвы, формы химического соединения, срока от момента загрязнения. Формирование химического состава растительного организма определяется биохимическими особенностями различных видов организмов, их возрастом и биохимическими закономерностями связи между элементами в организме. Содержание одних и тех же химических элементов в различных частях растений может изменяться в широких пределах.
2.3 Адаптация растений к биотическим факторам
Биотические факторы - это совокупность влияний, оказываемых организмами друг на друга. Биотические факторы, воздействующие на растений подразделяют на зоогенные и фитогенные.
Зоогенные биотические факторы - это влияние животных на растения. Прежде всего, к ним относят поедание растений животными. Животное может поедать растение целиком либо его отдельные части. В результате объедания животными ветвей и побегов растений, изменяется крона деревьев. Большая часть семян идет на пропитание птиц и грызунов. Растения, которые повреждают животные-фитофаги вынуждены бороться за свое существование и в целях самозащиты наращивают колючки, усердно наращивают оставшиеся листья и т.д. Экологически значимый фактор - механическое воздействие, оказываемое животными на растения: это повреждение всего растения при поедании животным, а также вытаптывание. Но существует и весьма положительная сторона во влиянии животных на растения: один из них это - опыление .
К фитогенным биотическим факторам относят влияние растений, находящихся на небольшом расстоянии, друг на друга. Существует множество форм взаимоотношений между растениями: переплетение и срастание корнями, переплетение крон, схлестывание ветвей, использование одним растением другого для прикрепления и т.п. В свою очередь, любое растительное сообщество влияет на совокупность абиотических (химических, физических, климатических, геологических) свойств среды своего обитания. Всем нам известно, насколько сильно выражено различие абиотических условий, к примеру, в лесу и в поле или степи. Таким образом, стоит отметить, что биотические факторы имеют важную роль в жизни растений.
2.4 Адаптация растений к абиотическим факторам
2.4.1 Влияние температуры
Жара и мороз вредят жизненным функциям и ограничивают распространение вида в зависимости от их интенсивности, продолжительности и периодичности, но прежде всего от состояния активности и степени закалки растений.
Различные жизненные процессы неодинаково чувствительны к температуре. Сначала прекращается движение протоплазмы, интенсивность которого непосредственно зависит от энергоснабжения за счет процессов дыхания и от наличия высокоэнергетических фосфатов. Затем снижаются фотосинтез и дыхание. Для фотосинтеза особенно опасна жара, дыхание же наиболее чувствительно к холоду. У поврежденных холодом или жарой растений после возвращения в умеренные условия уровень дыхания сильно колеблется и часто бывает ненормально повышен. Повреждение хлоропластов ведет к длительному или необратимому угнетению фотосинтеза. В конечной стадии утрачивается полупроницаемость биомембран, тилакоиды пластид, и клеточный сок выходит в межклетники. При повреждении протоплазмы холодом следует различать, вызвано ли оно самой по себе низкой температурой или же замерзанием. Некоторые растения тропического происхождения повреждаются уже при снижении температуры до нескольких градусов выше нуля .
Действие экстремальных высоких температур влечет за собой целый ряд опасностей для растений: сильное обезвоживание и иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, необратимые расстройства дыхания и других физиологических процессов, наконец, тепловую денатурацию белков, коагуляцию цитоплазмы и гибель. Перегрев почвы приводит к повреждению и отмиранию поверхностно расположенных корней, к ожогам корневой шейки. В защитных приспособлениях растений к высоким температурам использованы разные пути адаптации. Это густое опущение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее их способность к отражению; блестящая поверхность; уменьшение поверхности, поглощающей радиацию; вертикальное и меридиональное положение листьев; свертывание листовых пластинок у злаков; общая редукция листовой поверхности и т.д. Эти же особенности строения одновременно способствуют уменьшению потери воды растением. Таким образом, комплексное действие экологических факторов на растение находит отражение и в комплексном характере адаптации.
2.4.2 Влияние света на растения
Солнечный свет - один из наиболее важных для жизни растений экологических показателей. Он поглощается хлорофиллом и используется при построении первичного органического вещества. Почти все комнатные растения светолюбивы, т.е. лучше развиваются при полном освещение, но различаются по теневыносливости. Принимая во внимание отношение растений к свету, их принято подразделять на три основные группы: светолюбивые, теневыносливые, тенеиндифферентные.
Есть растения, довольно легко приспосабливающиеся к достаточному или избыточному свету, но встречаются и такие, которые хорошо развиваются только при строго определенных параметрах освещенности. В результате адаптации растения к пониженной освещенности несколько меняется его облик. Листья становятся темно-зелеными и немного увеличиваются в размерах (линейные листья удлиняются и становятся уже), начинается вытягивание стебля, который при этом теряет свою прочность. Затем рост постепенно уменьшается, т.к резко снижается производство продуктов фотосинтеза, идущих на посторенние тела растения. При недостатке света многие растения перестают цвести. При избытке света хлорофилл частично разрушается, и цвет листьев становится желто-зеленым. На сильном свету рост растений замедляется, они получаются более приземистыми с короткими междоузлиями и широкими короткими листьями. Появление бронзово-желтой окраски листьев указывает на значительный избыток света, который вреден растениям. Если срочно не принять соответствующие меры, может возникнуть ожог .
Эффект ионизирующего излучения проявляется в воздействии радиации на растительный организм на разных уровнях организации живой материи. Прямое действие состоит в радиационно-химической ионизации молекул вместе поглощения энергии излучения, т.е. переводит молекулы в возбужденное состояние. Косвенное воздействие сопровождается повреждениями молекул, мембран, органоидов, клеток в результате воздействия продуктов радиолиза воды, количество которых в результате облучения резко возрастает. Эффективность лучевого поражения существенно зависит от содержания кислорода в среде. Чем ниже концентрация кислорода, тем меньше эффект поражения. На практике принято считать, что предел летальных доз кислорода характеризует радиоустойчивость организмов. В городской среде на жизнь растений влияет также расположение построек. Из этого можно сделать вывод, что свет необходим растениям, но каждое растение светолюбиво по-своему.
3. Исследовательская часть
Развитие растений тесно связано с условиями окружающей среды. Температуры, характерные для данного района, количество осадков, характер почв, биотические параметры и состояние атмосферы - все эти условия взаимодействуют между собой, определяют характер ландшафта и вид растений.
Каждое из загрязнений влияет на растения особым образом, однако все загрязнения оказывают влияние на некоторые основные процессы. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление загрязняющих веществ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производство энергии. В ходе проделанной мной работы, я поняла, что растения, которые произрастают рядом с дорогами, существенно отличаются от растений, которые растут в парках. Пыль, которая оседает на растениях, забивает поры, и мешает процессам дыхания, а оксид углерода приводит к пожелтению, или обесцвечиванию растения и карликовости.
Я проводила свое исследование на примере листьев осины. Для того чтобы увидеть, какое количество пыли остается на растении, мне понадобилась липкая лента, которую я приклеила на внешнюю сторону листа. Листок из парка загрязнен мало, а значит, все его процессы нормально функционируют. [см. приложение, фото №1,3]. А листок, который находился в непосредственной близости с дорогой, очень сильно загрязнен. Он меньше своих нормальных размеров на 2 см., у него другой цвет (темнее чем должен быть), и, следовательно, он подвергся воздействию атмосферных загрязнителей и пыли. [см. приложение, фото №2,4].
Еще один показатель загрязнения окружающей среды - отсутствие лишайников на растениях. В ходе своего исследования я выяснила, что лишайники растут на растениях только в экологически чистых местах, например: в лесу. [см. приложение, фото №5]. Трудно представить себе лес без лишайников. Лишайники селятся на стволах, а иногда на ветвях деревьев. Особенно хорошо лишайники произрастают в наших северных хвойных лесах. Это свидетельствует о чистом воздухе в этих районах.
Таким образом, можно сделать вывод, что в парках крупных городов лишайники совсем не растут, стволы деревьев и ветви совершенно чистые, а вне города, в лесу, лишайников довольного много. Дело в том, что лишайники очень чувствительны к загрязненности воздуха. А в промышленных городах он далек от чистоты. Фабрики и заводы выбрасывают в атмосферу много различных вредных газов, именно эти газы и губят лишайники.
Для того чтобы стабилизировать ситуацию с загрязнениями, нам, прежде всего, нужно ограничить выброс отравляющих веществ. Ведь растениям, как и нам, для нормального функционирования, нужен чистый воздух.
Заключение
На основе проведенного мной исследования и использованных источников, я сделала вывод, что окружающая среда растений, имеет экологические проблемы, с которыми надо бороться. И сами растения принимают участие в этой борьбе, они активно очищают воздух. Но существуют и климатические факторы, которые не так пагубно влияют на жизнь растений, а заставляют растения адаптироваться и произрастать в подходящих для них климатических условиях. Я выяснила, что окружающая среда и растения взаимодействуют, и без этого взаимодействия, растения бы погибли, так как все необходимые для своей жизнедеятельности компоненты, растения черпают из своей среды обитания. Растения могут помочь нам справиться с нашими экологическими проблемами. В ходе выполнения данной работы, мне стало более понятно, почему в разных климатических условиях растут разные растения и как они взаимодействуют с окружающей средой, а также как растения приспосабливаются к жизни непосредственно в городской среде.
Словарь
Генотип - генетическая структура отдельного организма, специфический набор генов, который он несет.
Денатурация - характерное для белковых веществ изменение их строения и естественных свойств при изменении физических и химических условий среды: при повышении температуры, изменении кислотности раствора и др. Обратный процесс называется ренатурацией.
Метаболизм - это обмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду.
Осморегуляция - это совокупность физико-химических и физиологических процессов, обеспечивающих относительное постоянство осмотического давления (ОД) жидкостей внутренней среды.
Протоплазма - содержимое живой клетки, включая её ядро и цитоплазму; материальный субстрат жизни, живое вещество, из которого состоят организмы.
Тилакоиды - ограниченные мембраной компартменты внутри хлоропластов и цианобактерий. В тилакоидах происходят светозависимые реакции фотосинтеза.
Устьице - щелевидное отверстие (устьичная щель) в эпидермисе надземных органов растений и две ограничивающие его (замыкающие) клетки.
Фитофаги - растительноядные животные, к которым относятся тысячи видов насекомых и других беспозвоночных а также крупных и мелких позвоночных.
Фитонциды - это образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших.
Фотосинтез - образование органических веществ зелеными растениями и некоторыми бактериями с использованием энергии солнечного света. В ходе фотосинтеза происходит поглощение из атмосферы диоксида углерода и выделение кислорода.
Использованные информационные ресурсы при выполнении учебно-исследовательской работы
1. Ахиярова Г.Р., Веселов Д. С.: " Гормональная регуляция роста и водного обмена при засолении" // Тезисы участников 6-ой Пущинской школы - конференции молодых ученых "Биология - наука XXI века", 2002.
2. Большой энциклопедический словарь. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 1456 с.: ил. Редакция Прохорова А.М. Гл. редактор Горкин А.П.
3. Вавилов П.П. Растениеводство, - 5-е изд. - М.: Агропромиздат, - 1986 г.
4. Вернадский В.И., Биосфера, т.1-2, Л., 1926 г.
5. Володько И. К.: “Микроэлементы и устойчивость растений к неблагоприятным условиям"", Минск, Наука и техника, 1983г.
6. Данилов-Данильян В. И.: "Экология, охрана природы и экологическая безопасность" М.: МНЭПУ, 1997 г.
7. Дробков А. А.: " Микроэлементы и естественные радиоактивные элементы в жизни растений и животных ", М., 1958.
8. Википедия: информационный портал: [Электрон. ресурс] // Среда обитания [сайт] Режим доступа: http://ru. wikipedia.org/wiki/Среда_обитания (10.02.10)
9. Все о Земле: информационный портал: [Электрон. ресурс] // Водная оболочка [сайт] Режим доступа: http://www.vseozemle.ru/2008-05-04-18-31-40.html (23.03.10)
10.Sbio. info Первое био сообщество: информационный портал: [Электрон. ресурс] // Биотические факторы среды и обусловленные ими типы взаимоотношений организмов [сайт] Режим доступа: http://www.sbio. info/page. php? id=159 (02.04.10)
Приложение
Фото № 1. Листок осины из парка.
Фото №2. Листок, находящийся рядом с проезжей частью.
Фото №3. Пыль на липкой ленте с листа из парка.
Фото №4. Пыль на липкой ленте с листа, находящегося рядом с проезжей частью.
Фото №5. Лишайник на стволе дерева в лесопарке.
Живые организмы, встречающиеся на нашей планете, характеризуются отличной приспособляемостью к влиянию самых разных факторов, как негативных, так и позитивных. Благодаря такой способности приспособляться, многие растения и животные остались живыми, несмотря на все изменения климата. И особенно подобное свойство заметно по тем организмам, которые встречаются в экстремальных условиях. Обсудим возможные приспособления растений в субтропических пустынях чуть более подробно.
В субтропических пустынях царит особенно пышное развитие эфемерово-эфемероидной растительности. Такие культуры растут особенно активно в начале весны, ведь именно в это время в таких районах выпадает максимально возможное количество осадков. И именно приспособленность к ограниченному количеству влаги является основной особенностью растений, которые могут произрастать в особенном климате пустыни.
Так, с сезоном дождей у однолетних растений начинается жизненный цикл – они успевают прорасти, вырасти, зацвести, отцвести, принести плоды и оставить после себя семена до начала жары и засухи. Иногда на это растениям требуется всего несколько дней-неделя. Что касается многолетников, то в период нормального поступления влаги они становятся активными, а на жару и засуху – как бы засыпают, сохраняя неактивную форму.
Как приспосабливаются растения в пустыне ?
Те растения, которые совершенно не способны переносить засуху, но, тем не менее, сохраняют свою жизненную активность в пустынных районах, получили название эфемероидов. Они растут лишь весной, когда поддерживается влажный и не сильно жаркий климат, но со временем их надземные части полностью отмирают. Такие растения оживают лишь следующей весной. Однолетники называются эфемерами, и в жару погибает их надземная и подземная часть. Большая часть эфемеров и эфемероидов отличаются небольшими размерами. Длина их стебля обычно не превышает восьми-десяти сантиметров. По весне такие растения выглядят особенно привлекательно, и могут образовывать красочный ковер. В субтропических пустынях встречаются следующие эфемеры: мятлик луковичный, астрагал, маковые, лютиковые, зонтичные и пр.
Чтобы не засохнуть от дефицита влаги, растения субтропических пустынь за годы своего существования выработали и другие защитные механизмы. Среди них и те приспособления, которые предупреждают ненужное испарение влаги. Так многие культуры пустынь обладают листиками с минимальной площадью, которые покрыты опушкой. Также на поверхности листвы может находиться пленка значительной толщины. Биологи называют ее кутикулой, и она характеризуется полной водонепроницаемостью.
В ряде случаев растения пустыни обладают недоразвитыми листьями, и они выглядят как крохотные чешуйки. А функции листиков при этом выполняют стебли, в которых содержится масса хлорофилла.
Для того чтобы пережить длительную засуху в летнее время, растения, живущие в пустынях, сбрасывают с себя все (или большинство) листиков, как только наступает жара. В результате корневой системе приходится тратить меньше влаги на поддержание жизнедеятельности культуры, и у нее появляются шансы дожить до дождей.
В субтропических пустынях есть не только растения с минимум зелени, а то и вовсе без листьев. Также на таких территориях встречаются суккуленты – они выглядят мясистыми и сочными, а их стебли либо листики утолщены. Эти растения состоят из особенной водоносной ткани, они способны запасать жидкость в своих надземных частях. Листики суккулентов часто покрыты толстым восковым покрытием, сохраняющим надолго влагу и защищающим растения от сильной жары. Кроме того суккуленты пустынь обладают минимумом устьиц, что также уменьшает потерю влаги. Их корневая система обычно небольшая, но распростертая на значительной площади – недалеко от поверхности земли. Это позволяет растениям поглотить максимальное количество влаги во время коротких дождей, и запасти ее в своих тканях. В пустынях субтропиков встречаются такие суккуленты, как очиток, молочай и пр.
Еще приспособления характерные для растений в субтропических пустынях
Также для того чтобы уменьшить площадь испарения влаги с листвы многие растения отрастили в процессе эволюции колючки и шипы. Они выполняют все те же функции, что и обычные листики, но позволяют сохранить хоть немного жидкости для жизнедеятельности.
Классическим примером таких растений в субтропической пустыни является кустарник – акация или саксаул.
Иногда в пустынях можно встретить растения, которые не выглядят толстыми и мясистыми, и на которых даже есть раскрытые цветки, и даже ярко-зеленые листики. Так обычно выглядят фреофиты, известные также как растения-насосы. Эти культуры обладают особенно развитой корневой системой, она способна достигать тридцати метров в глубину и, соответственно, подземных грунтовых вод. Корни акации, кстати, могут уходить вглубь на пятнадцать-двадцать один метр.
Таким образом, для более-менее нормальной жизни в субтропических пустынях приспособилось огромное количество растений. Некоторые особи способны жить несколько десятков лет, удивляя своей жизнестойкостью.
Этим летом собираюсь с друзьями поехать в посмотреть на Поющий бархан в природном парке Алтын-Имель. Прямо жду не дождусь. Ведь настоящая пустыня! Согласитесь, природа очень изобретательна. Самые неподходящие для проживания районы Земли оказываются покоренными зелёными "первопроходцами". Но климатические условия везде отличаются, а значит, и приспосабливаться к ним нужно по-разному.
Как приспосабливаются растения к пустыням
Днём жарко, как в аду, ночью холодно, а дождь не идёт порою несколько лет подряд. Да уж, в пустыне есть к чему приспосабливаться. Поэтому растения были вынуждены "отказаться" от листьев, с большой поверхностью испарения и заменили их колючками , чтобы не терять драгоценную влагу. Как, например, эти:
- Верблюжья колючка . "Иголок" у неё много, они занимают большую площадь, и на них утром может конденсироваться скудная влага. Но в пустыне и эти капли очень важны!
- Опунция (кактус ) - запасает в своём мясистом теле воду на долгие месяцы.
Растения тундры
Даже сложно сказать, что хуже для растений - пустыня или тундра, в которой стоит дикий холод и практически постоянно дуют ветры. Деревья тут не вырастают, как правило, выше полутора метров, чтобы справляться с ветрами , а большая часть растительности – это вообще лишайники и редкие низкорослые травы . Вот некоторые из них:
- Карликовая берёза – она больше похожа на кустарник, высотой не более метра, с маленькими листиками.
- Ягель – знаменитый лишайник, которым питаются северные олени. Он похож на тонкие кораллы, около 20 см высотой.
Растения тропических лесов
Казалось бы, к чему тут приспосабливаться? Ан нет, не всё так просто. Высокая влажность и частые дожди привели бы к гибели любое неподготовленное растение – оно бы просто сгнило. Поэтому для местной фауны характерны глянцевые листья , с которых хорошо скатывается вода. Типичные представители "дождевого леса":
- Мангры – это деревья, живучие как тараканы. Они бывают затоплены по несколько месяцев. Растут в местах, где солёная морская вода смешивается с пресной, выводя избыток соли через листья.
- Орхидеи (эпифитные) – чтобы их не затопило, приспособились жить на деревьях. Тоесть и корень, и цветы, и листья - всё это сидит на ветке, получая необходимую влагу из тумана, или собирая дождевую воду.
