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

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

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

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

4 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.

5 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.

6 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.

7 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).

8 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

9 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.

10 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.

11 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.

12 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

13 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.

14 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.

15 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.

16 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.

17 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.

18 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.

19 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

20 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.

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

22 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

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

24 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