Влияние абиотических факторов на живые организмы Урок 2. Учитель высшей категории МОУ лицей имени В.Г. Сизова Г. Мончегорска Мурманской области Скрутелева И.А.

План урока Основные законы аутэкологии Основные пути приспособления организмов к среде Важнейшие абиотические факторы и адаптация к ним живых организмов

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма – оптимум.

Закон минимума Ю.Либиха (1840 г.) Предположил, что выносливость организмов обусловлена самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Установил, что урожай зерна лимитируется не теми питательными веществами, которые требуется в больших количествах (углекислый газ, вода и др.), поскольку эти вещества, как правило присутствуют в изобилии, а теми, которые необходимы в малых количествах и которых в почве недостаточно, например, бор. Рост организмов ограничивается недостатком хотя бы одного элемента, количество которого ниже необходимого минимума.

Экологическая пластичность (или валентность) – свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды. Экологически непластичные экологически пластичные стенобионтные эврибионтные пресноводные рачки птицы Закон толерантности Шелфорда (1913 г.) Лимитирующим фактором существования вида может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности, выносливости организма к данному фактору. Лимитирующие факторы обуславливают границы распространения видов (популяций), их ареалы и другие характеристики.

Закон ограничивающего фактора Наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений. Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание особей. В другие отрезки времени ограничивающими могут стать другие факторы, и в течение жизни организмы встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности.

Основные пути приспособления организмов к среде Анабиоз При ухудшении условий среды многие виды способны приостаннавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние скрытой жизни. Это явление было обнаружено в начале XVIII столетия Антони ван Левенгуком, который впервые наблюдал в сделанный им микроскоп мир мелких организмов. Он заметил и описал, что некоторые из них могут полностью высыхать на воздухе, а затем оживать в воде. В высушенном состоянии они кажутся полностью безжизненными. Позднее такое состояние мнимой смерти было названо аннабиозом (анна – нет, биос– жизнь).

Глубокий аннабиоз – это практически полная остановка обмена веществ. В отличие от смерти организмы могут при этом возвращаться к активной жизни. Переход в состояние аннабиоза чрезвычайно расширяет возможности выживания организмов в самых суровых условиях. В опытах высушенные семена и споры растений, некоторые мелкие животные – коловратки (рис. 1), нематоды выдерживают длительное время температуры жидкого воздуха (–190 °С) или жидкого водорода (–259,14 °С). Состояние аннабиоза возможно лишь при полном обезвоживании организмов. При этом важно, чтобы потеря воды клетками тела не сопровождалась нарушением внутриклеточных структур. Большинство видов к этому не способно. Например, в клетках высших растений имеется обычно большая центральная вакуоль с запасом влаги. При высыхании она исчезает, клетка меняет форму, сжимается, и ее внутреннее строение нарушается. Поэтому глубокий аннабиоз в природе встречается редко

Состояние организмов, близкое к аннабиозу, называют криптобиозом или скрытой жизнью (криптос – скрытый). В состоянии пониженного обмена веществ организмы резко повышают свою устойчивость и очень экономно тратят энергию. Криптобиоз К явлениям скрытой жизни относятся оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в почве, а мелких обитателей – в пересыхающих водоемах. В неактивном состоянии часто находятся в природе многие виды бактерий, пока не возникнут благоприятные условия для их размножения. Скрытая жизнь – очень важное экологическое приспособление. Это возможность переживать неблагоприятные изменения среды обитания. При восстановлении необходимых условий организмы вновь переходят к активной жизни.

Другой, прямо противоположный путь выживания организмов связан с поддержанием постоянства внутренней среды, несмотря на колебания воздействий внешних факторов. В вакуолях клеток наземных растений содержатся запасы влаги, что позволяет им жить на суше. Многие растения способны переносить сильные засухи и расти даже в жарких пустынях. Такое сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии и специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов.

Избегание неблагоприятных условий и активный поиск других, более благоприятных местообитаний. Этот путь приспособлений доступен только подвижным животным. К этому типу относятся: перелёты птиц, кочёвки, миграции животных, строительство гнёзд и нор и др.

Проаннализируйте информацию второй части урока и составьте схему: «Пути приспособления организмов к факторам среды». Пути приспособления организмов к среде Подчинение воздействиям среды Сопротивление воздействию среды Избегание неблагоприятных условий

Один из основных абиотических факторов – свет. Французский астроном Камиль Фламмарион (1842 – 1925) «Мы об этом не думает, но всё, что ходит, двигается, живёт на нашей планете, есть дитя Солнца». Свет фотосинтез биомасса планеты Видимый свет оказывает на организмы смешанное действие: красные лучи – тепловое воздействие; синие и фиолетовые лучи – изменяют скорость и направление биохимических реакций. В целом свет влияет на скорость роста и развития растений, на интенсивность фотосинтеза, на активность животных, вызывает изменение влажности и температуры среды, является важным экологическим фактором, обеспечивающим суточные и сезонные биологические циклы. Каждое местообитание характеризуется определённым световым режимом, определяемым интенсивностью (силой), количеством и качеством света.

По отношению к свету как экологическому фактору различают следующие группы растений: Световые растения (гелиофиты – от греч. helios – солнце, phyton – растение)- процесс фотосинтеза начинает преобладать над дыханием только при очень высокой освещённости. Теневые растения (сциофиты – от греч. Skia – тень) – не выносят сильного освещения и живут под пологом леса в тени. Теневыносливые растения (факультативные гелиофиты) – могут жить при хорошем освещении, но легко переносят и затемнённые места.

Одним из наиболее важных факторов, определяющих существование, развитие распространение организмов по земному шару, является температура. Биоклиматический закон А.Хопкинса (1918 г.): По мере продвижения на север, восток и в горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на 4 дня на каждый градус широты, 5 градусов долготы и примерно на 100 м высоты. Растения не имеют собственной температуры тела: их аннатомо- морфологические и физиологические механизмы терморегуляции направлены на защиту от вредного воздействия неблагоприятных температур.

В зоне высоких температур при пониженной влажности (тропические и субтропические пустыни) сформировался морфологический тип растений с незначительной листовой поверхностью или с полным отсутствием листьев, образуется беловатое опушение, отражающее лучи. К физиологическим приспособлениям могут быть отнесены: интенсивность испарения – транспирация, накопление в клетках солей, изменяющих температуру свёртывания плазмы, свойство хлорофилла препятствовать проникновению солнечных лучей.

В мире животных наблюдаются определённые морфологические адаптации, направленные на защиту организмов от неблагоприятного воздействия температур. Свидетельством этого может служить правило Бергманна (1847 г.): В пределах вида или достаточно однородной группы близких видов теплокровные организмы с более крупными размерами тела распространены в более холодных областях. Объясните это правило с позиции термодинамики. Потеря тепла пропорциональна поверхности тела организма, а не его массе. Чем крупнее животное и компактнее его тело, тем легче поддерживать постоянную температуру (меньше удельный расход энергии), и наоборот, чем мельче животное, тем больше его относительная поверхность и теплопотери. Относительная поверхность – площадь поверхности организма, отнесённая к единице его массы.

В зависимости от теплообмена различают экологические типы животных: Пойкилотермные организмы (от. Греч. Poikilos- разнообразный) – животные с неустойчивым уровнем обмена веществ, непостоянной температурой тела и почти полным отсутствием механизмов терморегуляции. Гомойотермные организмы (от.греч. Homoios – одинаковый) – животные с более высоким и устойчивым уровнем обмена веществ, в процессе которого осуществляется терморегуляция и обеспечивается относительно постоянная температура тела. Гетеротермные организмы – в активном состоянии у них поддерживается относительно высокая и постоянная температура тела, а в неактивном – температура тела мало отличается от внешней.

Вода является важнейшим экологическим фактором в жизни живых организмов и их постоянной составной частью. По отношению к водному режиму выделяют экологические группы растений: Гидатофиты – водные растения. Гидрофиты – наземно-водные растения. Гигрофиты – обитают в условиях избыточной влажности. Мезофиты – растения умеренно увлажнённых местообитаний

Ксерофиты – растения сухих местообитаний, делятся на суккулентов и склерофитов. Суккуленты – растения, способные накапливать в тканях большое количество воды. Склерофиты – засухоустойчивые растения с жёсткими, кожистыми листьями и стеблями, эффективно задерживающие испарение воды.

Среди наземных животных различают: Гидрофилы – влаголюбивые животные. Мезофилы – обитают в районах с умеренной влажностью. Ксерофилы – сухолюбивые животные, не переносящие высокой влажности.

Закрепление изученного материала. Как вы считаете, какой фактор является лимитирующим для растений тундры и лесотундры Как вы считаете, какой фактор является лимитирующим для животных тундры и лесотундры

Какие приспособления выработались у полярной куропатки к неблагоприятным факторам Крайнего Севера К какому пути их можно отнести

К каким экологическим группам по отношению к основным абиотическим факторам можно отнести вид – песец серебристый К каким экологическим группам по отношению к основным абиотическим факторам можно отнести вид – сосна сибирская