Важнейшие абиотические факторы и адаптация к ним организмов

3.1. Задание

1. Построить световые кривые фотосинтеза для следующих растений: кукуруза, пшеница, бук, мхи.

2. Определить процент использования солнечной энергии лесом. Полученные результаты занести в таблицу 5.

 

Таблица 5

Количество древесины, производимой за год одним гектаром леса,

и процент использования солнечной энергии

№ п/п	Группа леса	Приток солнечной энергии, (кДж/га) год	Количество производимой древесины, (тыс. кг/га) год	Количество энергии, заключенной в 1 г древеси­ны, кДж	Процент использова­ния солнеч­ной энергии лесом
	Хвойный	3,8 ´ 1010
	Широколист­венный	4,0 ´ 1010

3. Определить когда зацветут мать-и-мачеха и земляни­ка, если средняя многолетняя температура мая +12 °С, ию­ня + 15 °С. Полученные результаты занести в таблицу 6.

 

Таблица 6

Сумма эффективных температур, температура развития

и время цветения некоторых видов растений

№ п/п	Растение	Сумма эффективных температур, °С	Температура поро­га развития, °С	Время цвете­ния, дней
	Мать-и-мачеха
	Земляника

 

4. Заполнить таблицу адаптации к засушливым условиям (табл. 7).

 

Таблица 7

Адаптация к засушливым условиям у растений и животных

п/п	Адаптация	Морфофизиологическая характеристика	Пример
I	Уменьшение потери воды	1. Листья превращены в иглы
	2. Толстая восковая кутикула
	3. Дыхательные отверстия закрыты клапанами
II	Увеличение поглощения воды	1. Длинные корни
	2. Обширная поверхностная корневая система
	3. Прорытие ходов к воде
III	Запасание воды	1. В слизистых клетках и клеточных стенках
	2. В виде жира (вода как продукт окисления)
IV	Уклонение от проблемы	1. Переживают неблагоприятный период в виде луковиц, клубней
	2. Летняя спячка в слизистом коконе

 

3.2. Пояснения к заданию

Свет является одним из важней­ших абиотических факторов, особенно для фотосинтезирующих зеленых растений. Около 42 % всей падающей сол­нечной радиации отражается атмосферой, 15 % поглощается толщей атмосферы и идет на ее нагревание и только 43 % достигает земной поверхности. Эта доля радиации состоит из прямой радиации (27 %) и рассеянной (16 %) – лучей, рассеянных молекулами газов воздуха, капельками воды, кристаллами льда, частичками пыли. Общую сумму прямой и рассеянной радиации называют суммарной радиацией. Но и эта радиация не используется растениями продуктив­но. В среднем только 1–5 % падающего на растения света используется для фотосинтеза.

По отношению к интенсивности света различают сле­дующие экологические группы растений: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые.

У светолюбивых растений интенсивность фотосинтеза достигает максимума при полном солнечном освещении. Компенсационный пункт (это интенсивность освещения, при которой процесс дыхания уравновешивается процессом фотосинтеза) лежит в области более высокой освещенности.

Зависимость фотосинтеза от облучения выражается характерной кривой, которую обычно называют "световой кривой". Расход CO₂ в темноте (при дыхании) с постоянным возрастанием интенсивности освещения снижается и достигает нулевого значения в так называемый точке компенсации – когда интенсивность фотосинтеза и дыхания становятся равны. Рост растения может идти только при освещенности выше компенсационной точки. Чем ниже интенсивность дыхания, тем ниже компенсационная точка. Именно это обстоятельство позволяет теневыносливым растениям произрастать при меньшей освещенности. При низких величинах освещения использование световой энергии бывает максимальным, в таких условиях она является лимитирующим фактором.

У тенелюбивых растений интенсивность фотосинтеза, быстро достигнув максимума, перестает возрастать при усилении освещенности.

Рост и развитие растений помимо интенсивности света зависят также от продолжительности светового и темнового периода. По реакции на продолжительность дня растения делят на три основные группы: длинного дня, короткого и нейтрального. Растения длинного дня цветут и плодоносят при продолжительности дня не менее 12 часов. В группу растений короткого дня входят виды, цветение которых уско­ряется при сокращении дневного освещения (менее 12 часов).

К растениям нейтрального дня относят виды, не обла­дающие фотопериодической реакцией и зацветающие почти одновременно при любой длине дня.

Тепловой режим – важнейшее условие существования живых организмов, так как все физиологические процессы у них возможны при определенных условиях.

Для растений и холоднокровных животных количество тепла, необходимого для развития, определяется суммой эффективных температур. Эффективная температура – это разница между температурой порога развития и реальной наблюдаемой температурой. Сумма эффективных темпера­тур определяется по формуле:

С = (t – t₁) – n, (3)

где С – сумма эффективных температур, °С;

t – наблю­даемая температура, °С;

t₁ – температура порога развития, °С;

п – число дней, имеющих температуру больше t₁.

 

3.3. Справочные данные

1. Данные величины компенсационного пункта и количества поглощаемого углекислого газа у различных растений (табл. 8).

 

Таблица 8

Компенсационный пункт и поглощение СО₂ у различных растений

№ п/п	Растение	Компенсационный пункт, клк/м2	Поглощение СО2, (мг/дм ) час
	Кукуруза	10,0
	Пшеница	5,5
	Бук	3,0
	Мхи	0,1

 

2. Данные продуктивности различных групп леса и ко­личество энергии, заключенной в 1 грамме древесины (табл. 5).

3. Данные температурного режима развития некоторых видов растений (табл. 6).

3.4. Основные понятия и определения

Прямая радиация, рассеянная радиация, суммарная радиация, фотосинтез, фазы фотосинтеза, компенсационный пункт, светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые растения, растения длинного, короткого и нейтрального дня, тепловой режим, пойкилотермные и гомойотермные организмы, эффективная температура, расчет суммы эффективных темпера­тур.

 

Лабораторная работа № 4