Лекарственные растения и травы

Меню сайта

Адаптация растений к высоким температурам Пустыни покрывают. Адаптация к температуре растений


Как растения приспосабливаются к высоким и низким температурам

Как растения приспосабливаются к высоким и низким температурам.

Выделение тепла при дыхании растений • Больше всего тепла выделяют прорастающие семена, молодые растущие побеги, распускающиеся цветки. В целом при дыхании растений тепла выделяется немного. • Растения не могли бы существовать, если бы не получали тепло извне от солнца, от нагретого воздуха и почвы.

Температура тела растения • Сконструированы специальные очень чувствительные точечные термометры. Ими можно быстро определить температуру любой точки тела растения, стоит лишь прикоснуться к нему. • Температура тела растения постоянно меняется в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. • Разные органы растения в одно и то же время имеют разную температуру, которая часто не совпадает с температурой окружающей среды (рис. 15)

• У степных и пустынных растений в летний солнечный день температура тела бывает ниже, чем температура окружающего воздуха, а у северных тундровых растений — выше. • Весной солнечные лучи проходят через тонкий слой тающего снега Они нагревают темные ростки, которые и сами выделяют тепло при дыхании. Вокруг ростка в снегу образуется маленькая лунка. Кажется, что это молодой росток проткнул слой снега. Так бывает у пролески, подснежника, шафрана. Иногда они зацветают, когда снег вокруг еще полностью не растаял (рис. 16).

Приспособления растений к высоким и низким температурам

Приспособления к высоким температурам • В горячих источниках обнаружены цианобактерии и бактерии. Водоросли обитают в воде с температурой 85 °С, и бактерии — 90 °С. Некоторые виды синезеленых водорослей могут жить на почве в пустынях при температуре 70 -80 °С. В жару их скопления превращаются в сухие, ломкие, почти черные корочки, они находятся в состоянии глубокого покоя. После дождя эти корочки набухают, клетки оживают, и них происходит фотосинтез. Это жаровыносливые растения. • Во всех жарких пустынях растениям грозит опасность перегрева. Чем он опасен? При сильном нагреве растения теряют много воды, обезвоживаются, иссушаются, могут появиться ожоги. Разрушается хлорофилл, возможно нарушение фотосинтеза и дыхания, обмена веществ в целом, растение погибает. • Чтобы выдерживать высокие температуры, у растений выработались разнообразные приспособления. Растения сильнее испаряют воду, это охлаждает и защищает от перегрева. Проделали такой опыт. Листья некоторых пустынных растений смазали вазелином со стороны устьиц. Они не могли испарять воду и очень быстро погибали от перегрева и ожогов.

Высокие температуры и состояние покоя • Семена и целые растения лучше переносят жару в состоянии покоя. • Многие травянистые пустынные растения в самое жаркое время переходят и состояние летнего покоя. Они как бы прячутся от жары в почве. Надземные побеги отмирают, а в почве остаются подземные органы — корни, корневища, клубни с некоторым запасом воды, питательных веществ. После жары, особенно если пройдут дожди, почки трогаются в рост и развивают новые надземные побеги. • Жители пустынных районов Южной Африки, где очень мало воды, иногда в засуху выкапывают клубни, измельчают их, отжимают влагу и пьют.

Особенности строения растений, уменьшающие нагревание. • У некоторых степных и пустынных растений листовая пластинка повернута ребром к горячим полуденным лучам. Лучи скользят по листу, он меньше нагревается. Например, листья у дикого салата (его называют латук) расположены в одной вертикальной плоскости и ориентированы с севера на юг, поэтому латук называют «компасное растение» (рис. 17).

• В степях, а в лесной зоне на сухих склонах, обитает один из видов коровяка, который называют «медвежье ухо» . Это травянистое растение до 1, 5 -2 м в высоту, с крупными листьями и густым соцветием со множеством желтых цветков (рис. 18). «Медвежье ухо» хорошо защищено от перегрева: всё растение густо покрыто сильно ветвящимися светлыми волосками. Как шерсть покрывает ухо медведя и делает его мягким на ощупь, так и густой покров из волосков делает листья тоже мягкими на ощупь. Светлые волоски рассеивают и отражают солнечные лучи, и растение не так сильно нагревается.

Приспособления растений к низким температурам • Чтобы выдержать сильные морозы, растения получают естественную закалку. Перед наступлением зимы в живых клетках растений увеличивается содержание сахаров и жиров. Это защищает их от замерзания в период глубокого покоя зимой, когда все жизненные процессы приостанавливаются.

• В период весенних заморозков в растениях вырабатываются особые вещества, помогающие перенести кратковременные холода. Они придают молодым побегам красную, красно-фиолетовую или красно-бурую окраску. Например, листья щавелей и луговой герани становятся яркокрасными, дуба — красно-бурого цвета. • Отдельные органы тундровых растений имеют темную окраску. Например, у одного из видов астрагала чашечка цветка совершенно черная, покрытая черными волосками. Она сильнее нагревается солнцем, и цветок оказывается в более благоприятных тепловых условиях, что немаловажно для растения тундры. При более высокой температуре цветки развиваются быстрее, раньше опыляются, плоды и семена успевают созреть.

Классификация растений по отношению к теплу и холоду • Нехолодостойкие растения переносят довольно высокие температуры, но могут серьезно пострадать при небольших положительных температурах. Это растения дождевых тропических лесов. Шоколадное дерево, или дерево какао (рис. 19), узамбарская фиалка, или сенполия, глоксиния могут погибнуть при 3 -8 °С, так как низкие положительные температуры нарушают обмен веществ.

• Неморозостойкие растения переносят низкие температуры, пока в теле растения не образуется лед. К этой группе относятся южные растения — лимоны, мандарины, камелии, чай и др. Они могут переносить кратковременные морозы, которые случаются там, где их выращивают (Китай, Япония, страны Средиземноморья, Краснодарский край России).

• При сильных морозах в тканях льдоустойчивых растений образуются кристаллики льда, сначала в межклетниках, а потом и в клетках. • Во время весенних заморозков листья некоторых лесных эфемероидов напоминают ледышки, так как в них замерзает вода. Но они не погибают. Льдоустойчивы также и деревья северных лесов — лиственницы, ели, осины, березы и др. А вот дуб, вяз, клен остролистный, хотя и являются льдоустойчивыми растениями, но от очень сильных морозов могут пострадать.

• В подмосковных лесах на дубах, вязах и кленах можно видеть идущие вдоль ствола морозобойные трещины (рис. 20), которые образуются в холодные зимы при температуре воздуха от -35 до -43 °С. В 1940 г. температура воздуха в Подмосковье опускалась до -43 °С. В такие морозы вода в тканях ствола замерзает. На стволе образуется трещина. В этом месте со временем возникает наплыв, часто выступающий в виде киля, — так дерево залечивает свою рану.

Улучшение температурных условий для растений • Перед посевом семена таких растений, например, как яблоня, слива, выдерживают во влажном песке или торфе при низких температурах (1 -5°С) или под снегом. Это ускоряет прорастание. • У других растений (кабачки, огурцы) семена быстрее прорастают, если перед посевом их выдержать в теплой воде (40 -45 °С).

• Снег, особенно рыхлый, хорошо защищает растения от морозов. Если снега мало, то под плодовые деревья его специально набрасывают и не уплотняют. Толстый слой снега хорошо защищает корни растений от морозов. Сильные ветры, особенно в степной зоне, сдувают снег с полей. Его разными способами стараются задержать на полях с посевами озимых (рожь, пшеница). Снегопахами создают валы, а на небольших полях ставят деревянные щиты — образованные сугробы надежно укрывают растения.

• Во время цветения плодовых садов в Средней полосе России часты заморозки. Особенно к ним чувствительны тычинки и пестики цветков. Они выносят температуру не ниже -4 °С. Сильные продолжительные заморозки могут полностью уничтожить будущий урожай. Чтобы этого не случилось, в холодные ночи в садах жгут костры, сжигают сухие листья или другой материал. Дым от костров обволакивает деревья, уменьшает выхолаживание воздуха, тепло сохраняется, это спасает цветки от повреждения. Весной и в конце лета во время заморозков грядки на ночь накрывают пленкой сберегающей тепло.

• В парниках и теплицах выращивают теплолюбивые растения (томаты, огурцы, перец и др. ). В открытый грунт их пришлось бы сажать или высевать позднее, а значит, и урожай поспел бы позже. Из-за ранних заморозков в конце лета можно вообще не дождаться урожая. • Отопительная система оранжерей поддерживает нужную температуру, что позволяет выращивать тропические растения — шоколадные, кофейные, хлебные деревья, орхидеи и др. (рис. 21). • В помещениях и зимних садах нужно учитывать, какие температурные условия необходимы комнатным растениям. Теплолюбивым лучше около отопительных батарей, а другие будут лучше расти на окне, где прохладно.

Повторение: 1. Какая зависимость наблюдается между температурой тела растения и температурой окружающей среды? 2. Все ли органы растения имеют одинаковую температуру? Охарактеризуйте температуру разных органов растения. 3. Как различается температура надземных и подземных органов растений? Почему?

Повторение: 4. Почему во время жары растениям важно испарять больше воды, чем в прохладное время? 5. Чем опасен перегрев для растений? 6. Как приспособлены растения к высоким температурам? 7. Где растут нехолодостойкие растения? Приведите примеры.

Повторение: 8. Как можно уберечь растения от весенних и осенних заморозков? 9. Какие приемы ускоряют прорастание семян? 10. Как можно уберечь от сильных морозов посевы озимых?

present5.com

Адаптация растений к холоду и жаре

Вот интересно, как приспосабливаются к различным температурам растения разных широт.

Инфракрасные обогреватели для банкоматов

Встраиваемые потолочные греющие панели для подвесных потолков Армстронг

Греющие противоскользящие накладки для обогрева уличных ступеней

Для большей части растений наиболее благоприятной является температура +25—+30°С. Но для других, более чувствительных к теплу (соя, фасоль, кукуруза, разных виды субтропических и тропических растений) – +30—35°С. К тому же для различных стадий развития растений есть 3 основных фазы тепловой комфортности: оптимальная, верхняя и нижняя граница.

Регуляция тепла у растений при высоких температурах

Если температура воздуха повышена, то воздействие избыточного тепла напоминает перегрев человека: наблюдается сильное обезвоживание, иссушение, солнечные ожоги, а потом тепловое разрушение белков, свёртывание цитоплазмы и гибель.Но растения удивительным образом научились приспосабливаться к этому: они активно испаряют воду, чтобы усилить её движение от корней к листьям, копят в цитоплазме защитные вещества (органические кислоты и т.п.), сдвигают максимум температурной активности своих важнейших веществ, замирают в глубоком покое, на время могут как бы переселитьсяв места, которые не так сильно подвержены сильной жаре. Процесс вегетации, то есть активной жизнедеятельности, может быть сдвинут на то время, когда существуют более комфортные условия для произрастания и развития. Так встепях, полупустынях и пустынях есть много видов растений, которые начинают вегетацию как можно раньше весной и до наступления летней жары обычно её заканчивают. Тогда, когда уже созрели семена и образовалась внутренняя система растений (луковицы, клубни, корневища, например, у крокусов, тюльпанов и прочих растений), то можно успешно переждать жару.Также изменяются формы и строения организма. Поверхность листьев становится более блестящей и светлой, чтобы лучше отражать излучение солнца, их вертикальное положение, свёртывание и т. д. Благодаря всему этому меньше теряется вода.

Регуляция тепла у растений при низких температурах

При низких температурах в растениях может замёрзнуть вода, развитие тормозится или прекращается, и растения, наоборот, экономят своё тепло.Для этого они сбрасывают листья, идёт засмоление почек (у хвойных растений), образуется кутикула (защитный слой), становится толще пробковый слой и т. д.Также в суровых погодных условиях как адаптацияразвивается карликовость и специфические формы роста. Высота карликовых берёз, карликовых ив и др. как правило равна глубине снежного покрова, под которым они зимуют, иначе верхушки могут замёрзнуть. Стелющиеся формы (кедровый стланик, рябина, можжевельник) приспосабливаются тоже подобным образом.

Уменьшение содержания влаги до 8% за 3 дня с сушилкой для пиломатериалов ФлексиХИТ

Ик маты для прогрева бетона и грунта, бетонных конструкций, каменной кладки

blog.flexyheat.ru

Адаптация растений к высоким температурам Пустыни покрывают

Адаптация растений к высоким температурам.

Пустыни покрывают приблизительно одну пятую поверхности Земли. Несмотря на неблагоприятные условия, в пустынях произрастает значительное количество уникальной растительности

Высокая температура разрушает пространственную конфигурацию протеинов. Под ее воздействием белки денатурируют. Это приводит к разрушению белково-липидных комплексов плазмалеммы и других клеточных мембран, потери осмотических свойств клетки, дезорганизации многих функций клеток. Повышение температуры до 42°С снижает число делящихся клеток в 500 раз! При температуре +52°С практически все ядра разрушены. Расход органических веществ на дыхание начинает превышать их синтез. В растении происходит угнетение процесса фотосинтеза. Оно начинает голодать.

Для того, что бы выжить на планете, растения за много миллионов лет выработали у себя ряд определенных приспособлений к существованию в этих невероятных условиях.

1. Приспособились на клеточном уровне к высоким температурам Жаростойкие термофильные сине-зеленые водоросли и бактерии геотермальных источников способны переносить повышение температуры до 75 -100°С. Жароустойчивость определяется высоким уровнем метаболизма, повышенным содержанием РНК в клетках, устойчивостью белков цитоплазмы к тепловой коагуляции.

Обычные мезофиты – нежаростойкие растения выдерживают кратковременное повышение температуры до 40 -47°С. Кактусы и другие суккуленты выдерживают нагревание солнечными лучами до 50 -65°С. Жаровыносливость суккулентов во многом определяется вязкостью цитоплазмы и пониженным обменом веществ. Бурачок пустынный Литопсы

2. 1 Научились добывать и экономить влагу (организменный уровень) Многие кустарники и небольшие деревья в пустынях добывают воду при помощи глубоко уходящей в почву корневой системы. Акация Тамариск

Длинный корень Верблюжьей колючки доходит до грунтовой воды — до глубины 10 — 20 м. Испаряя воду, она охлаждает свои ткани и может перенести высокую температуру воздуха. При постройке Суэцкого канала корень колючки был обнаружен на глубине 33 метров!

Плотно прижатые чешуевидные волоски испанского мха на гибких побегах всасывают всю попадающую под них воду. Сквозь клетки, защищенные волосками, вода проникает внутрь растения и уже не имеет возможности испариться.

Сочные мясистые листья суккулентов для уменьшения площади испарения покрыты тонким слоем воска, что позволяет им экономить влагу в жарком климате, снижая испарение в 15 (!) раз. Вода, попавшая на лист скатывается шариками, сам же он остается сухим.

Суккуленты – это растения, имеющие специальные ткани для запаса воды. Суккуленты бывают стеблевые и листовые в зависимости от того, где они запасают влагу. К примеру, кактусы, бутылочное дерево, баобаб – это стеблевые суккуленты. Адениум тучный Баобаб

Среди листовых суккулентов интересны разнообразные литопсы. Во время сухого сезона они находятся в состоянии относительного покоя и выглядят как камни.

Глубокие бороздки листьев некоторых растений создают резервуар для накопления и хранения воды. Такими свойствами обладают листья тюльпанов, некоторых луков и растений из семейства бромелиевых. Листья чемерицы могут вмещать до 0, 5 литра воды каждая! Чемерица Тюльпаны

Семейство бромелиевых.

Функции листьев могут выполнять зеленые удлиненные побеги, которые для уменьшения испарения влаги в сухой сезон сбрасываются. Эфемера Саксаул

Кактусы имеют толстые, мясистые стебли и колючки вместо настоящих листьев.

При попадании капель дождя пробочки из извести, закрывающие специальные отверстия в листьях камнеломки, приподнимаются, а при высыхании опускаются на место, предотвращая испарение.

2. 2 Впадают в состояние анабиоза Во время неблагоприятного сезона растения жарких засушливых мест, как правило, находятся в состоянии покоя или выращивают семена, способные пережить такой период. Когда наступает время роста, семена прорастают, появляются новые растения, которые быстро отцветают и дают новый урожай семян, а затем снова впадают в состояние покоя. Некоторые виды синезеленых водорослей могут жить на почве в пустынях при температуре 70 -80 °С. В жару их скопления превращаются в сухие, ломкие, почти черные корочки, они находятся в состоянии глубокого покоя. После дождя эти корочки набухают, клетки оживают, и у них происходит фотосинтез.

2. 3 Поворачивают листья от солнечных лучей Латук дикий относится к компасным растениям. Они известны тем, что в полдень их листья располагаются по меридиану, т. е. ребром к солнечному свету. Лучи скользят по листовой пластине и она меньше нагревается.

2. 4 Отражают солнечные лучи «Медвежье ухо» хорошо защищено от перегрева сильно ветвящимися светлыми волосками. Они действуют как шерсть на ухе медведя, сохраняя температуру. Кроме того, светлые, немного серебристые волоски отражают солнечный свет и растение нагревается не так сильно.

Белые стволы эвкалипта так же отражают жаркие солнечные лучи. Эвкалипт относится к пирофитам (от греческого «pro» - огонь), растениям, которые не только тепло и огнеупорны, но и находятся в некой зависимости от огня. Например, не могут размножаться в отсутствие пожаров

• Они сами способствуют воспламенению, выделяя горючие эфирные масла. На жарком солнце специальные видоизмененные листья эвкалиптов возгораются и уже через несколько минут полыхает огромный участок леса. Погибают все конкуренты эвкалиптов по экологической нише. Однако огонь нисколько не вредит пирофитам. Эфирные масла при горении дают больше света, чем тепла. Плоды некоторых видов эвкалипта трескаются ТОЛЬКО во время пожаров.

present5.com

Биология для студентов - 15. Влияние на растения низких температур. Адаптивные черты холодостойких и морозостойких растений.

Негативное влияние холода зависит от диапазона понижения температур и продолжительности их воздействия. Уже неэкстремальные низкие температуры неблагоприятно сказываются на растениях, поскольку:

  • тормозят основные физиологические процессы (фотосинтез, транспирацию, водообмен и т.д.),
  • снижают энергетическую эффективность дыхания,
  • изменяют функциональную активность мембран,
  • приводят к преобладанию в обмене веществ гидролитических реакций.

Внешне повреждение холодом сопровождается потерей листьями тургора и изменением их окраски из-за разрушения хлорофилла. Основная причина повреждающего действия низкой положительной температуры на теплолюбивые растения — нарушение функциональной активности мембран из-за перехода насыщенных жирных кислот из жидкокристаллического состояния в гель. В результате, с одной стороны, повышается проницаемость мембран для ионов, а с другой — увеличивается энергия активации ферментов, связанных с мембраной. Скорость реакций, катализируемых мембранными ферментами, снижается после фазового перехода быстрее, чем скорость реакций, связанных с растворимыми энзимами. Все это приводит к неблагоприятным сдвигам в обмене веществ, резкому возрастанию количества эндогенных токсикантов, а при длительном действии низкой температуры — к гибели растения.

Установлено, что действие низких отрицательных температур находится в зависимости от состояния растений и, в частности, от оводненности тканей организма. Так, сухие семена могут выносить понижение температуры до -196°С (температура жидкого азота). Это показывает, что губительное влияние низкой температуры принципиально отлично от влияния высокой температуры, вызы­вающей непосредственное свертывание белков.

Основное повреждающее влия­ние на растительный организм оказывает льдообразование. При этом лед может образовываться как в самой клетке, так и вне клетки. При быстром понижении температуры образование льда происходит внутри клетки (в цитоплазме, вакуолях). При постепенном снижении температуры кристаллы льда образуются в первую очередь в межклетниках. Плазмалемма препятствует проникновению кристаллов льда внутрь клетки. Содержимое клетки находится в переохлажденном состоянии. В результате первоначального образования льда вне клеток водный потен­циал в межклеточном пространстве становится более отрицательным по срав­нению с водным потенциалом в клетке. Происходит перераспределение воды. Равновесие между содержанием воды в межклетниках и в клетке достигается благодаря:

  • либо оттоку воды из клетки,
  • либо образованию внутриклеточного льда.

Если скорость оттока воды из клетки соответствует скорости понижения температуры, то внутриклеточный лед не образуется. Однако гибель клетки и организма в целом может происходить в результате того, что образовавшиеся в межклетниках кристаллы льда, оттягивая воду из клет­ки, вызывают ее обезвоживание и одновременно оказывают на цитоплазму ме­ханическое давление, повреждающее клеточные структуры. Это вызывает ряд последствий:

  • потерю тургора,
  • повышение концентрации клеточного сока,
  • рез­кое уменьшение объема клеток,
  • сдвиг значений рН в неблагоприятную сторону.

Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодостойкость и морозоустойчивость.

Холодостойкость растений – способность теплолюбивых растений переносить низкие положительные температуры. Защитное значение при действии низких положительных температур на теплолюбивые растения имеет ряд приспособлений. Прежде всего, это поддержание стабильности мембран и предотвращение утечки ионов. Устойчивые растения отличаются большей долей ненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов мембран. Это позволяет поддерживать подвижность мембран и предохраняет от разрушений. В этой связи большую роль выполняют ферменты ацетилтрансферазы и десатуразы. Последние приводят к образованию двойных связей в насыщенных жирных кислотах.

Приспособительные реакции к низким положительным температурам проявляются в способности поддерживать метаболизм при ее снижении. Это достигается более широким температурным диапазоном работы ферментов, синтезом протекторных соединений. У устойчивых растений возрастает роль пентозофосфатного пути дыхания, эффективность работы антиоксидантной системы, синтезируются стрессовые белки. Показано, что при действии низких положительных температур индуцируется синтез низкомолекулярных белков.

Для повышения холодостойкости используется предпосевное замачивание семян. Эффективным является и использование микроэлементов (Zn, Mn, Сu, В, Мо). Так, замачивание семян в растворах борной кислоты, сульфата цинка или сульфата меди повышает холодоустойчивость растений.

Морозоустойчивость растений – способность растений переносить отрицательные температуры.

Адаптации растений к отрицательным температурам. Существуют два типа приспособлений к действию отрицательных температур:

  • уход от повреждающего действия фактора (пассивная адаптация),
  • повышение выживаемости (активная адаптация).

Уход от повреждающего действия низких температур достигается, прежде всего, за счет короткого онтогенеза – это уход во времени. У однолетних растений жизненный цикл заканчивается до наступления отрицательных температур. Эти растения до наступления осенних холодов успевают дать семена.

Большая часть многолетников теряет свои надземные органы и перезимовывает в виде луковиц, клубней или корневищ, хорошо защищенных от мороза слоем почвы и снега – это уход в пространстве от повреждающего действия низких температур.

Закаливание – это обратимое физиологическое приспособление к неблагоприятным воздействиям, происходящее под влиянием определенных внешних условий, относится к активной адаптации. Физиологическая природа процесса закаливания к отрицательным температурам была раскрыта благодаря работам И.И. Туманова и его школы.

В результате процесса закаливания морозоустойчивость организма резко повышается. Способностью к закаливанию обладают не все растительные организмы, она зависит от вида растения, его происхождения. Растения южного происхождения к закаливанию не способны. У растений северных широт процесс закаливания приурочен лишь к определенным этапам развития.

Закаливание растений проходит в две фазы:

Первая фаза закаливания проходит на свету при несколько пониженных плюсовых температурах (днем около 10°С, ночью около 2°С) и умеренной влажности. В эту фазу продолжается дальнейшее замедление, и даже полная остановка ростовых процессов.

Особенное значение в развитии устойчивости растений к морозу в эту фазу имеет накопление веществ-криопротекторов, выполняющих защитную функцию: сахарозы, моносахаридов, растворимых белков и др. Накапливаясь в клетках, сахара повышают концентрацию клеточного сока, снижают водный потенциал. Чем выше концентрация раствора, тем ниже его точка замерзания, поэтому накопление сахаров стабилизирует клеточные структуры, в частности хлоропласты, благодаря чему они продолжают функционировать.

Вторая фаза закаливания протекает при дальнейшем понижении температуры (около 0°С) и не требует света. В связи с этим для травянистых растений она может протекать и под снегом. В эту фазу происходит отток воды из клеток, а также перестройка структуры протопласта. Продолжается новообразование специфических, устойчивых к обезвоживанию белков. Важное значение имеет изменение межмолекулярных связей белков цитоплазмы. При обезвоживании, происходящем под влиянием льдообразования, происходит сближение белковых молекул. Связи между ними рвутся и не восстанавливаются в прежнем виде из-за слишком сильного сближения и деформации белковых молекул. В связи с этим большое значение имеет наличие сульфгидрильных и других гидрофильных группировок, которые способствуют удержанию воды и препятствуют сближению молекул белка. Перестройка цитоплазмы способствует увеличению ее проницаемости для воды. Благодаря более быстрому оттоку воды уменьшается опасность внутриклеточного льдообразования.

vseobiology.ru

Адаптация к температуре

Реферат на тему: Экология

Выполнила студентка: Свиридова Т.В.

Тольяттинская государственная академия сервиса

Кафедра: «Современное естествознание»

Тольятти 2005 г.

Среда обитания – это природное окружение живого организма. Она слагается из множества неорганических и органических компонентов, включая привносимые человеком. При этом некоторые из них могут быть необходимы организмам, другие не играют существенной роли в их жизни.

Важные для жизни организма компоненты окружающей среды, с которыми он неизбежно сталкивается, называются экологическими факторами.

Экологические факторы могут быть необходимы или вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению.

Различные организмы по-разному реагируют на одни и те же экологические факторы.

Адаптация (от позднелат. Adaptatio – прилаживание, приспособление, от лат. adapto - приспособляю) – это процесс приспособления строения и функций организмов, особей, популяций, видов и их органов к условиям среды. Вместе с тем любая адаптация есть результат конкретного исторического этапа приспособительного процесса – адаптациогенеза, протекающего в биотопах и биогеоценозах.

С течением времени любые условия существования изменяются, но в одних случаях они подвержены более сильным изменениям, а в других – менее сильным. Выделяют три основных типа изменений среды обитания:

циклические изменения, то есть периодически повторяющиеся, как при смене времен года, при приливах и отливах и при поочередном наступлении светлого и темного времени суток;

направленные изменения, при которых направление изменения остается стабильным в течение периода, продолжительность которого может быть очень велика по сравнению с продолжительностью жизненного цикла переживающих это изменение организмов. Примерами направленных изменений могут служить прогрессирующая эрозия берегов, накопление донных осадков, изменения, происходящие на одной из фаз цикла оледенения;

хаотические изменения; для всех изменений этого типа характерны аритмия и отсутствие определенного направления. Примерами хаотических изменений служат непредсказуемые изменения времени возникновения и траекторий циклонов и ураганов, шквалы; вызываемые ударом молнии пожары.

Наилучшее соответствие между организмами и изменяющимися условиями неизбежно предполагает некий компромисс между приспособлением к переменам и способностью к их переживанию.

Существует два основных способа, которыми организмы приурочивают свои реакции к изменениям в окружающей среде:

изменения в ответ на изменение внешних условий;

реагирование на сигнальный фактор, предвосхищающий изменение внешних условий.

В том случае, если изменения условий среды выражены слабо, то наилучшим способом адаптации организмов к таким условиям является прямое реагирование на них. Для организмов, которые не могут избежать неблагоприятных условий, наиболее эффективным решением проблемы выживания в изменяющейся среде могут оказаться сезонные изменения особенностей строения.

Если популяция подвержена воздействию изменяющихся факторов окружающей среды, то организмы могут приобрести разностороннюю устойчивость. При взаимодействии организмов различных видов изменения одних организмов неизбежно приводят к переменам в жизни других. Любой из взаимодействующих видов может создавать условия отбора, направляющие эволюцию другого вида. Из сказанного следует, что изменения в окружающей среде приводят к изменению соответствий между организмами и изменяющейся средой, которые могут проявиться в адаптации организмов к этим изменениям или к потере их устойчивости к неизбежному влиянию на другие организмы.

Степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды характеризуется экологической валентностью. Степень приспособляемости живого организма вытекает также из принципа лимитирующего фактора.[1] Экологическая валентность, или пластичность вида, это его способность заселять различные местообитания. Количественно она выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Экологическая валентность может рассматриваться как в отношении реакции вида на отдельные факторы среды, так и в отношении комплекса факторов. Виды с низкой экологической валентностью, или стенотопные виды (от греч. stenos – узкий, topos - место), способны выносить лишь ограниченные изменения экологических факторов. Виды с широкой экологической валентностью, или эвритопные виды (от греч. eurys - широкий), способны заселять различные местообитания и переносить широкую амплитуду колебаний экологических факторов. Такие виды легче расселяются по территории, выживают и размножаются в различных условиях, чаще всего имеют более широкую область распространения.

Воздействие факторов среды на живые организмы в отдельности и сообщества в целом многогранно. При оценке влияния того или иного фактора среды важным оказывается характеристика интенсивности действия его на живую материю: в благоприятных условиях говорят об оптимальном, а при избытке или недостатке – ограничивающем факторе.

Большинство видов приспособлено к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в стадии покоя, способны существовать при очень низких температурах. Например, споры микроорганизмов выдерживают охлаждение до -200˚С. Отдельные виды бактерий и водорослей могут жить и размножаться в горячих источниках при температуре +80 - +88˚С. Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости к колебаниям температуры у водных организмов уже, чем у наземных. Однако и для водных и для наземных обитателей оптимальной является температура в пределах 15 – 30˚С.

Различают организмы с непостоянной температурой тела – пойкилотермные (от греч. poikilos – различный, переменчивый и therme – тепло) и организмы с постоянной температурой тела – гомойотермные (от греч. homoilos – подобный и therme – тепло). Температура тела пойкилотермных организмов зависит от температуры окружающей среды. Ее повышение вызывает у них интенсификацию жизненных процессов и, в известных пределах, ускорение развития.

В природе температура непостоянна. Организмы, которые обычно подвергаются воздействию сезонных колебаний температур, что наблюдается в умеренных зонах, хуже переносят постоянную температуру. Резкие колебания температуры – сильные морозы или зной – также неблагоприятны для организмов. Существует много приспособлений для борьбы с охлаждением или перегревом. С наступлением зимы растения и пойкилотермные животные впадают в состояние зимнего покоя. Интенсивность обмена веществ резко снижается, в тканях запасается много жиров и углеводов. Количество воды в клетках уменьшается, накапливаются сахара и глицерин, препятствующие замерзанию. В жаркое время года включаются физиологические механизмы, защищающие от перегрева. У растений усиливается испарение воды через устьица, что приводит к снижению температуры листьев. У животных в этих условиях также усиливается испарение воды через дыхательную систему и кожные покровы. Кроме того, пойкилотермные животные избегают перегрева путем приспособительного поведения: выбирают местообитания с наиболее благоприятным микроклиматом, в жаркое время дня скрываются в норах или под камнями, проявляют активность в определенное время суток и т.д.

Таким образом, температура окружающей среды представляет собой важный и зачастую ограничивающий жизненные проявления фактор.

Гораздо меньше зависят от температурных условий среды животные гомойотермные – птицы и млекопитающие. Ароморфные изменения строения позволили этим двум классам сохранять активность при очень резких перепадах температур и освоить практически все места обитания.

Список литературы

Экология: Учебник для технических вузов/ Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев и др.; Под ред. Л.И. Цветковой. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: Химиздат, 1999. – 488 с.

Основы экологии: Учебное пособие/ Кормилицын В.И., Цицкишвили М.С., Яламов Ю.И. – М.: МПУ, 1997. 1 – 368 стр. Илл.

Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сивоглазов В.И. «Биология: общие закономерности»: Учебник для 10 – 11 кл. общеобразовательных учебных заведений. – М.: Школа-Пресс, 1996. – 625 с.: илл.

[1] Лимитирующим называется такой фактор, который ставит рамки для протекания какого-либо процесса, явления или существования организма, вида, сообщества. Из перечня экологических факторов любой фактор может выступать как лимитирующий, если он отсутствует, находится ниже критического уровня или превосходит максимально высокий уровень. В зависимости от отношения к тому или иному фактору виды могут быть тепло- и холодолюбивые (слон и белый медведь), влаго- и сухолюбивые (липа и саксаул), приспособленные к высокой, низкой солености воды или пресной и т.д.

mirznanii.com

Адаптации к температуре.

Экология Адаптации к температуре.

просмотров - 44

Свет в жизни организмов

Спектр света и значение разного типа излучений:

Спектр света делится на несколько областей:

<150 нм – ионизирующая радиация – < 0,1%;

150-400 нм – ультрафиолетовая радиация (УФ) – 1-10%;

400-760 нм – видимый свет – около 40%;

800-1000 нм – инфракрасная радиация (ИК) – 50%.

б) Экологические группы растений по отношению к свету

Растения делятся на световые (светолюбы – гелиофиты), теневые (тенелюбы – сциофиты, гелиофобы), теневыносливые (факультативные гелифиты).

Гелиофиты– виды открытых мест (дуб монгольский, сосна могильная, береза белая, кустистые лишайники, овсяница овечья, клевер ползучий, подсолнечник и др.), в сухих местах обычно образуют разреженный и невысокий покров.

Сциофиты(теневые) – не выносят сильного освещения, растут под пологом леса при сильном затенении (лесное разнотравье, папоротники, мхи, плауны, кислица, хвощи, подрост хвойных), при выставлении на простор жизненность их резко ухудшается. Представлены в основном лесными травами. Характерные признаки: нежные тонкие листья с тонкой кутикулой, обычно матовые, неопушенные, более светлого цвета͵ чем у растений открытых мест, побеги вытянутые.

Движения растений связаны с реакцией на свет: фототропизм, фотонастии. Экологическое значение – ассимилирующие органы стараются занять положение, при котором растение будет получать оптимальное количество света. У гелиофитов листья «отворачиваются» от избыточного света͵ а у теневыносливых видов, наоборот, «поворачиваются» к нему.

Отбор и расселœение видов в зонах с разной теплообеспеченностью шел в течение многих тысячелœетий в направлении максимального выживания, как в условиях минимальных температур, так и в условиях максимальных. По отношению к температуре всœе организмы делятся на криофилы (холодолюбивые) и термофилы (теплолюбивые).

Криофилы не выносят высоких температур и могут сохранять активность клеток при -8-10°С (бактерии, грибы, моллюски, членистоногие, черви и др.). Οʜᴎ населяют холодные и умеренные зоны земных полушарий.

Термофилы приспособились к условиям высоких температур, обитают преимущественно в тропических районах Земли. Среди них также преобладают беспозвоночные (моллюски, членистоногие, черви и др.), многие из которых живут только в тропиках.

У животных реакции на разный тепловой режим жизнеобеспечения не менее разнообразны, чем у растений. И всœе они направлены на регулирование уровня теплопередачи. В отличие от растений для животных характерны два типа теплообмена: пойкилотермность (poikilos – разнообразный) и гомойтермность (homois – одинаковый).

К пойкилотермным (эктотермным, устаревшее – холоднокровным) относятся всœе беспозвоночные, рыбы, рептилии и амфибии. Οʜᴎ лишены способности поддерживать постоянную температуру тела. Для пойкилотермных организмов типична низкая интенсивность обмена веществ и почти полное отсутствие механизмов теплорегуляции. В тропических странах они встречаются чаще, чем в других. Неблагоприятные условия пойкилотермные животные переживают в неактивном состоянии – анабиозе.

Гомойтермные(эндотермные, теплокровные) – животные с высоким уровнем обменных процессов – птицы и млекопитающие, обеспечивающими поддержание постоянной температуры тела даже при значительных колебаниях температуры внешней среды. Тепло выделяется при биохимических реакциях внутри организма. Чем ниже температура среды, тем больше потери тепла и тем интенсивнее идут обменные процессы, повышается продуцирование тепла, идущего на поддержание постоянной температуры тела. Аналогичная закономерность и при повышении температуры. Но эта закономерность прослеживается лишь до определœенного предела. Ресурсы организма не беспредельны. При длительном перегреве или переохлаждении он погибает.

Правило Бергмана. Правило основывано на предположении, что общая теплопродукция у эндотермных видов зависит от объема тела, а скорость теплоотдачи — от площади его поверхности. При увеличении размеров организмов объем тела растет быстрее, чем его поверхность. Экспериментально это правило впервые было проверено на собаках разного размера. Оказалось, что теплопродукция у мелких собак выше на единицу массы, но независимо от размера она остается практически постоянной на единицу площади поверхности.

Читайте также

  • - АДАПТАЦИИ К ТЕМПЕРАТУРЕ

    По степени адаптации растений к условиям крайнего дефици­та тепла можно выделить три группы: 1) нехолодостойкие растения —сильно повреждают­ся или гибнут при температурах выше точки замерзания воды. Ги­бель связана с инактивацией ферментов, нарушением обмена... [читать подробенее]

  • - Адаптации к температуре.

    Свет в жизни организмов Спектр света и значение разного типа излучений: Спектр света делится на несколько областей: <150 нм – ионизирующая радиация – < 0,1%; 150-400 нм – ультрафиолетовая радиация (УФ) – 1-10%; 400-760 нм – видимый свет – около 40%; 800-1000 нм – инфракрасная... [читать подробенее]

  • oplib.ru