Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Общее число видов в экосистеме (биоценозах) достигает многих десятков и сотен. Члены экосистемы имеют сходство в их отношении к абиотическим факторам среды. Каждый вид внутри экосистемы занимает то положение, которое отвечает его жизненным потребностям. Экосистема состоит из экологических ниш. Экологическая ниша – это место, которое занимает вид в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и факторами неживой природы. Экологическая ниша растений – это созидание органических веществ из простых неорганических соединений. Экологическая ниша животных – это образ жизни, потребления органического вещества и перевод его в другие формы.
Трофические связи у животных имеют решающее значение в формировании экосистем. Так, виды, питающиеся растениями (фитофаги) травоядные, целиком зависят от них. Существование тех животных (плотоядных) хищников, которые кормятся травоядными, непосредственно обусловлено ими, но косвенно зависит и от состояния растительности. Хищники (плотоядные животные), в свою очередь, служат источником пищи для других видов. Так возникают пищевые или трофические цепи, состоящие из ряда звеньев, в одних случаях меньших, в других – больших. В связи с этим пищевые цепи бывают простыми, короткими (трава – джейран – гепард) и сложными, относительно длинными (трава – жуки – ящерицы – змеи – хищные птицы). Цепи питания начинающие с фотосинтезирующих растений называются цепями выедания или пастбищными, а цепи питания начинающие с отмерших растений и трупов животных называются цепями разложения или детритными. Они неизолированы одна от другой, а тесно переплитаются и образуют трофические сети. В каждой экосистеме много видов растений. Те или иные виды травоядных обычно специализируются на питании отдельными группами растений (злаками, разнотравьем и т.д.) или различными частями растений (семенами, листьями, луковицами и т.д.).
Соответственно специализируются и хищные животные, часто по размерам жертвы. Жертвой хищника из одной трофической цепи может быть вид из различных звеньев другой цепи. Образуется сложная сеть трофических связей. Существует четкая экологическая закономерность, называемая пирамидой чисел, согласно которой количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев, неуклонно уменьшается. Как конечное звено в трофической цепи они необходимы для поддержания экологического равновесия. Хищники не только выполняют известную санитарную роль, но и, поддерживая численность жертв на определенном уровне, способствуют сохранению экологического равновесия в природе.
Экологическая игра «Остров»
На основании этого Вам предлагается экологическая игра «Остров», с помощью которой Вы должны смоделировать простейшую экологическую систему.
Устойчивость экосистем и стабильность функционирования определяются закономерностями их структуры, и в первую очередь тем, что входящие в них организмы – не простой конгломерат, случайное скопление особей различных видов, а популяции видов.
Популяция – это качественно определенная группировка особей вида, длительно существующая в природе, в пределах которой, в той или иной системе осуществляется свободное скрещивание, отделенное от других популяций в результате территориальной и биологической изоляции той или иной степени. Для моделирования экосистемы необходимо знать
Правило обязательности заполнения экологических ниш: «В природе не существует двух одинаковых и пустующих ниш – они само заполняются.»
На основании этого правила необходимо смоделировать экосистему «Остров».
Правила игры
Все организмы данной экосистемы предоставлены картами – их 36. В игру играют 3 и более человек. Игра начинается от раздающего игрока, карты раздаются поровну. Экосистему моделируем, начиная с 1-ой ниши – это растения. Первый игрок может заселять на острове растений столько, сколько он захочет, все последующие игроки то количество растений, которые есть на острове и меньше.
2-я ниша – травоядные, они представлены мышами и зайцами. Они появляются на острове, когда имеется кормовая база. Для одного травоядного необходимо 10 растений.
3-я ниша – хищники 1-го порядка – это ласка и лиса. Лиса появляется на острове, когда для нее имеется кормовая база, т.е. 3 зайца или 5 мышей. Ласка – конкурент – она узкоспециализированное животное, ей необходимо 5 мышей.
4-я ниша – хищники 2-го порядка - орел – он питается травоядными животными. Ему необходимо 3-5 мышей или 1 заяц. Или хищниками – одна лиса или одна ласка.
За один ход игрок может участвовать только в одной нише. В колоде имеется карта «F» – это антропогенный фактор. Игрок, у которого эта карта, может использовать ее тогда, когда ему это выгодно. Ее можно использовать только один раз на одну из ниш. Пожар на первой, яды на второй, охота на третьей и четвертой нише. После использования карты «F», игроки разбирают карты по очереди, по нишам и игра начинается заново с того же игрока, который ничего с острова не брал. Проигрывает тот игрок, кто останется с картами.
Определить роль антропогенного фактора в экосистеме
Антропогенное воздействие на природу – это воздействие, оказываемое человеком на окружающую среду и ее ресурсы в результате хозяйственной деятельности.
В процессе игры «Остров» определите положительную и отрицательную роль антропогенного фактора.
Дать определение экологического равновесия
Проиграв фактор «F» по всем нишам и смоделировав экосистему «Остров», сделайте вывод и дайте определение экологического равновесия данной экологической системы.
Контрольные вопросы
1. Экологическая система.
2. Категории экологических систем.
3. Экологическая ниша.
4. Популяция.
5. Антропогенный фактор.
6. Экологическое равновесие.
7. Правило обязательности заполнения экологических ниш.
ЛАБОРАТОРНАЯ работа №2
ЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Цель работы : изучить морфологические адаптации растений к основным абиотическим факторам по гербарию.
Задание: на представленных образцах растений (гербарии, сухоцветы, комнатные растения) студенты находят морфологические адаптации растений к экологическим факторам.
Общие сведения
Фактор экологический – любое условие среды, на которое живые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптация).
Экологические факторы принято делить на абиотические, биологические и антропогенные. За этим пределом приспособительных способностей организмов лежат летальные факторы, приводящие к гибели организмов. [Н.Ф. Реймерс, 1980]
Амплитуда экологическая – пределы приспособляемости вида (популяция сообщества) к не меняющимся условиям среды.
Толерантность – (от лат. «толерантно» - терпение) способность организмов выносить отклонение факторов среды от оптимальных для данных организмов параметров. Закон толерантности В. Шелфорда гласит, что лимитировать жизнедеятельность организма может как минимум так и максимум экологического фактора.
Морфологические адаптации растений по отношению к фактору «свет»
Роль света как экологического фактора определяется в первую очередь участием его в процессе фотосинтеза (образование растениями органического и неорганического вещества с использованием энергии солнечного излучения). Кроме того, свет непосредственно влияет на многие процессы роста и дифференциации в клетках и тканях, на формирование органов.
Существуют растения светолюбивые, теневыносливые и теневые. Они различаются своей потребностью в фотосинтетически активной радиации (ФАР) т.е. световым довольствием (L).
У светолюбивых (гелиофитов) Lопт=100% Lmin=70-80%, это растения открытых пространств. Гемиоциофиты (теневыносливые) Lmax=100% Lmin. может быть очень низким (например для шалфея лугового 30%, герани луговой 17%, ежи сборной 2,5%).
Теневые (сциофиты) Lmax=20-30%. Типичными сциофитами считаются лесные травянистые растения (копытие европейское, кислица обыкновенная) в естественных условиях никогда не появляющие на открытом пространстве. Морфологические адаптации к разному световому режиму наблюдаются на уровне мембран, органелл и клеток (количество хлоропластов, величина и форма клеток), тканей и органов, целых растительных организмов, растительных сообществ.
Важнейшим экологическим показателем являются индекс листовой поверхности (ИЛП) - отношение общей площади листьев ценоза или его части (яруса) к площади занимаемой территории. Для соснового леса он составляет 7-10, для елового-12. Это значит на 1 га соснового леса приходится 7-10 га листовой поверхности. С 1 га елового леса 12. Чаще всего ИЛП культурных и естественных ценозов равен 5-6, т.е. поверхность почвы затенена 5-6 ярусами листьев.
Различают 3 варианта расположения листовых пластинок относительно солнечных лучей:
1. Горизонтальное – листовые пластинки перпендикулярны солнечным лучам, в этом случае лучи максимально улавливаются при положении солнца в зените.
2. Более или менее вертикальное – листовые пластинки параллельны солнечным лучам (при этом растения лучше усваивают ФАР в утренние и вечерние часы).
3. Диффузное – то вертикальное, то горизонтальное, что обеспечивает полное использование ФАР в течении всего светового дня.
Перечисленные эколого-морфологические особенности растений необходимо учитывать при конструировании различных агроценозов (лесополосы, смешанные посевы кормовых трав и др.)
Приведите примеры:
Адаптациями, направленными в частности на предохранение листа от повреждений излишним излучением и на уменьшение транспирации, являются двухслойная эпидерма с мощной кутикулой, наличие гиподермы, расположение устьиц снизу листа, защищенных многочисленными волосками (светолюбивые). Мезофилл тонких листовых пластинок тенелюбивых растений представлен лишь рыхлой губчатой тканью с большими межклеточниками. Клетки эпидермы тонкостенные и лишены кутикулы.
Адаптации, направленные на защиту растений от излишнего излучения солнца отсутствуют.
У световых листьев сильнее, чем у теневых, развиты механические ткани, значительно больше протяжность и густота жилок, мельче устьица, количество которых на единицу площади так же больше. Световые листья обычно полнее и толще теневых, и располагаются в освещенных частях кроны. Приведите примеры и рассмотрите представленные растения и их листья.
Морфологические адаптации растений по отношению к фактору «температура».
Потребность в тепле обусловлена тем, что физиологические и биологические процессы в растениях идут в определенных, чаще довольно узких температурных пределах. Важное экологическое значение имеет и предположительность воздействия на растения тех или иных температур. Географическое размещение растительного покрова (зональность растительности) во многом определяется закономерными изменениями термических условий и их разнообразий на поверхности земного шара.
С сезонными изменениями температур тесно связаны фенологические изменения в жизни растений.
А. Декандоль (1874) предложил выделить 5 групп растений соответствующих климатическим поясам:
1. Мегатермы – (от греч. «мегас» - очень большой и «терма» - тепло) требуют высокой температуры и постоянной влажности, произрастают во влажных тропиках и субтропиках при среднегодовой температуре более 18оС.
2. Ксеротермы – (от греч. «ксерос» - сухой) – растения сухих субтропиков где отмечаются высокие температуры в сухие периоды в течении нескольких месяцев.
3. Мезотермы – (от греч. «мезос» - средний) – произрастают в умеренно теплом климате с холодным периодом, чувствительны к морозу (это обычно растения с голыми незащищенными почками).
4. Микротермы – (от греч. «микро» - малый) растения умеренно-холодного климата, приспособлены к прохладному лету и продолжительно холодной зиме (растения умеренной зоны; являются главным образом микротермами).
5. Гекистотермы – (от греч. «гекистос» - холод) растения приполярных и высокогорных местообитаний, существующие в условиях минимального тепла.
Адаптация растений к различным термическим условиям также как и другим экологическим факторам, имеет место на организменном, тканевом, клеточном, и субклеточном уровнях.
В качестве примеров можно назвать снижение содержание воды в цитоплазме, клеток растений во время холодного периода, накопление углеводов в тканях, формирование многослойных плотных покровных тканей, служащих им для защиты от избытка тепла (например у пробкового дуба), или наоборот для снижения теплоотдачи у холодостойких растений; нарушения испарений с поверхности для усиления теплоотдачи (например путем сбрасывания перидерм у эвкалиптов).
Для гекистотерных растений характерна карликовость. Другим примером морфоадаптации к термическим неблагоприятным фактором в местах обитания является развития у многих растений контрактивных (сократительных) корней, мясистых и толстых, с хорошо развитой механической тканью (луковичка, корневище).
Приведите примеры и рассмотрите представленные образцы.
Морфологические адаптации растений по отношению к фактору «увлажнение»
Вода имеет первостепенное значение в жизни растений в составе тела которых на ее долю приходится до 50-90%. Особенно большое количество ее цитоплазме (85-90%). Все биохимические процессы в растениях протекают в водной среде. Вода играет важную роль в обеспечении роста растений: тургорное давление , производимое на эластичные стенки молодых клеток изнутри ,вызывает их растяжение . Особое значение имеет влага для наземных растений –для них жизненно необходимо постоянное пополнение затрат на испарение .Для растений ,живущих в водоемах, вода является непосредственной средой обитания. Приспособленность растений к тому или иному режиму увлажнения во многом сводится к механизмам позволяющим поддерживать цитоплазму в определенном состоянии обводненности.
Высшие растения , живущие в условиях дефицита (или же избытка) влаги, имеют ряд адоптаций к такому водному режиму. В соответствии с этим различают следующие группы:
Гидрофиты – водные растения . Они делятся на плавающие на поверхности воды (ряска малая , сальвиния);погруженные, взвешенные в воде(ряска трехдольная); погруженные укореняющие(элодея канадская);плавающие на поверхности и укореняющие(нимфея , кубышка)
Основной структурной особенностью гидрофитов является губчатость их органов ,наличие крупных межклетников , заполненных воздухом- т .н. аэренхимы
Гелофиты – прибрежно-водные растения,»амфибии» - переходная группа между гидрофитами и наземными растениями. Могут расти как воздушной сфере , так и будучи частично погруженными в воду , выносят и временное полное затопление (частуха подорожниковая , стрелолист , сусак зонтичный).
Гигрофиты – полностью сухопутные растения . Они не имеют какую-нибудь адаптацию к недостатку водоснабжения. В сухом воздухе быстро вянут (калужница болотная , недотрога обыкновенная)
Мезофиты – растения, произрастающие в средних условиях увлажнения.
Выделяют следующие группы мезофитов:
а) вечнозеленые мезофиты влажных тропических лесов
б) зимне-зеленые деревянистые мезофиты – это такие преимущественно виды тропической и субтропической зоны, также распространены в саваннах. Растения этой группы сбрасывают листву и впадают в покой во время сухого периода (баобаб)
в) летне-зеленые деревянистые мезофиты – это растения умеренного климата деревья и кустарники, сбрасывающие листья и впадающие в состояния покоя в холодный период года. Опадение листьев зимой является приспособлением к уменьшенному испарению в холодные месяцы, когда всасывание воды из почвы затруднено.
г) летне-зеленые травянистые многолетние мезофиты – растения умеренного климата, надземные части которых обычно отмирают на зиму, за исключением защищенных почек возобновления. Эта группа очень обширна, многолетние луговые травы (тимофеевка луговая, клевер и т.д)
5. Ксерофиты – это растения, приспособленные к жизни в условиях дефицита влаги. Приведите примеры.
Морфологические адаптации растений к фактору «засоление»
Растение поселяющейся на засоленных почвах , относятся к группе галофитов («галос»- соль , «фито» -с растение ).
Растения незасоленных мест – гликофиты («гликос»-сладкий, пресный)
По характеру морфологических и физиологических адаптаций к засолению разделяют 3 группы галофитов:
Эугалофиты (от греч. «эу»-настоящий и галофит). Их называют солянками или соленакапливающими растениями . Содержание солей в клетках до 16%. Накопление их вызывает повышение осмотического давления клеточного сока и цитоплазмы(лебеда татарская , сарсазан шишковатый и др.)
Криногалофиты ( от греч. «крино»-просеивать) или солевыделители .Сюда относятся растения , выделяющие избыток солей наружу(гребенщики, кермеки и др.) Солевая гуттация происходит через специальные солевыделительные железки, расположенные на поверхности листьев. Некоторые криноголофиты освобождаются от солей путем сбрасывания листьев листьев или побегов годичного прироста (камыш морской)
3. Гликогалофиты – растения, занимающие промежуточное положение (степные и пустынные виды полыни)
Контрольные вопросы
1. Экологические факторы и их характеристика .
2. Что такое толерантность.
3. Закон В.Шелфора.
4. Морфологические адаптации растений к фактору «свет» .
5. Морфологические адаптации растений к фактору «температура»
6. Морфологические адаптации растений к фактору «увлажнение»
7. Морфологические адаптации растений к фактору «засоление» Примеры.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 377.