Урок 2. Абиотические факторы среды
Анализ зачета, выставление оценок (5-7 мин).
Устное повторение домашнего задания, тестирование (15 мин).
Объяснение нового материала с помощью презентаций, кодограммы.
Свет
Основной абиотический фактор, поставляющий энергию для жизнедеятельности фотоавтотрофных организмов и обеспечивающий синтез основной части органического вещества на Земле, поддерживающий определенную температуру на поверхности Земли. Для живых организмов наиболее важны: свет ультрафиолетовой части спектра, видимый свет и инфракрасное излучение.
Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губителен для живых клеток, до поверхности Земли не доходит, так как отражается озоновым экраном. Мягкий ультрафиолет с длиной волны от 290 до 380 нм несет много энергии и вызывает образование витамина D в коже человека, он же воспринимается органами зрения многих насекомых. Видимый свет с длиной волны от 380 до 750 нм используется для фотосинтеза фототрофными организмами (растениями, фотосинтезирующими бактериями, сине-зелеными) и животными для ориентации. Инфракрасная часть солнечного спектра (тепловые лучи) с длиной волны более 750 нм вызывает нагревание предметов, особенно важна эта часть спектра для животных с непостоянной температурой тела — пойкилотермных. Количество энергии, которое несет свет обратно пропорционально длине волны, то есть меньше всего энергии несут инфракрасные лучи.
Растения для фотосинтеза используют, в основном, синие и красные лучи. По отношению к свету их принято делить на светолюбивые (растения степей), теневыносливые (большинство лесообразующих пород) и теневые или тенелюбивые (мхи, папоротники).
Продолжительность светового дня является важным регулирующим фактором в жизни живых организмов. Сезонные изменения физиологической активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи называют фотопериодизмом.
Длина светового дня, в отличие от других абиотических факторов, для каждой местности изменяется строго закономерно (известно, что самый короткий день 22 декабря, а самый длинный — 22 июня, известна продолжительность любого дня года). В результате естественного отбора выживали организмы, чьи физиологические функции регулировались продолжительностью светового дня. Если продолжительность светового дня искусственно поддерживать более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост прекращается, они сбрасывают листву и у них наступает состояние зимнего покоя.
Приспособленность к сезонному изменению продолжительности светового дня привела к появлению длиннодневных и короткодневных растений. Длиннодневные зацветают в начале лета, до осени успевают созреть плоды и семена (наши злаки — рожь, пшеница, овес), короткодневные (астры, георгины, хризантемы) — растения южного происхождения, где продолжительность светового дня около 12 часов, поэтому они у нас зацветают при коротком дне осенью.
У животных во второй половине лета и осенью происходит накопление жировых запасов, осенняя линька, кочующие и перелетные начинают свои сезонные миграции. Осенью у насекомых формируются зимующие стадии, например, бабочка-капустница зимует на стадии куколки, и если гусениц весной содержать при длине дня короче 14 часов, то к середине лета сформируется зимующая куколка, которая будет находиться в состоянии покоя несколько теплых месяцев.
Температура
Важнейший и часто ограничивающий для многих организмов абиотический фактор. Жизнедеятельность большинства организмов ограничена температурным интервалом от 0 до 40º С, но некоторые организмы живут в горячих гейзерах, температура воды в которых достигает 70ºС, многие способны переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии. Для того чтобы переносить неблагоприятные температуры, у растений и животных выработались различные приспособления: Теплокровность птиц и млекопитающих снимает влияние небольших колебаний температуры, такие животные, способные поддерживать температуру на определенном уровне получили название гомойотермные. Животные, не способные поддерживать постоянную температуру тела, называются пойкилотермными.
У живых организмов выработались различные приспособления для выживания при наступлении неблагоприятных для жизни температур. В зимний период времени при недостатке корма гомойотермные животные или мигрируют, или находятся в состоянии сна или спячки. Зимняя спячка наблюдается у некоторых грызунов, летучих мышей. При этом резко замедляется интенсивность обмена веществ, уменьшается частота дыхательных движений и частота сердечных сокращений, понижается температура тела.
Зимний сон. Осенью животные накапливают большое количество жировых запасов и засыпают на несколько месяцев. При этом не происходит глубокого изменения обмена веществ, животное можно разбудить, например, можно разбудить медведя в берлоге. Такое состояние помогает перенести отсутствие пищи в зимнее время.
Анабиоз. Временное состояние организма, при котором все жизненные процессы замедлены до минимума, отсутствуют все видимые признаки жизни. Состояние зимнего покоя. Наблюдается у многолетних растений, направлено на перенесение низких температур. Растения накапливают различные «антифризы», чтобы в цитоплазме клеток не образовались кристаллики льда и не разрушили клеточные структуры. Состояние летнего покоя. Характерно для многих раннецветущих растений (тюльпаны), для свежесобранных семян, клубней, луковиц. Наблюдается и у пустынных животных во время жаркого и сухого периода (у некоторых грызунов, черепах).
Влажность
Важным экологическим фактором является и влажность. Живые организмы приспособились к сезонному изменению влажности, к жизни в зонах с различным содержанием воды в почве и воздухе. Растения засушливых зон, ксерофиты, имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках. Суккуленты (кактусы, агавы) имеют сильно развитую водозапасающую ткань или в стебле (кактусы) или в листьях (агавы). Корневая система расположена у поверхности и позволяет во влажные периоды запасти большое количество воды. Эфемеры — однолетние растения, успевают за короткий влажный период отцвести и образовать плоды и семена. Эфемероиды — многолетние растения, цветение которых происходит ранней весной, а летом надземные побеги полностью отмирают, засушливый период переносят под землей в виде луковиц, клубней, корневищ. Гигрофиты, напротив, приспособились к избыточной влажности и произрастают около водоемов, у них крупные листья с большим количеством устьиц слабо развитой кутикулой, слабая корневая система, гидрофиты погружены в воду полностью (элодея) или своей нижней частью (кувшинки, кубышки).
Животные также приспособились к жизни в условиях с различной влажностью. Для сохранения влаги в организме в условиях ее дефицита многие животные ведут ночной образ жизни, имеют плотные покровы и пониженное потоотделение. Некоторым животным достаточно воды, которая содержится в пище (кенгуровая крыса), некоторые могут долгое время обходиться без воды, используя метаболическую воду (верблюд около недели может не пить, используя воду, образующуюся при окислении запасов жира в горбах). Многие животные степей и пустынь могут переносить недостаток воды и высокую температуру, впадая в состояние летней спячки.
Письменная работа с карточками на 10 мин.
1. Значение различных участков солнечного излучения для живых организмов.
2. Приспособленность живых организмов к сезонному изменению продолжительности освещенности.
3. Приспособленность живых организмов к сезонному изменению температуры.
4. Приспособленность растений к избытку и недостатку влаги.
Работа с карточкой у доски:
1. Какова длина волн жесткого ультрафиолета?
2. Какова длина волн мягкого ультрафиолета, доходящего до поверхности земли?
3. Какова длина волн видимого света?
4. Какие лучи видимого света несут больше энергии?
5. Какие лучи видимого света в большей степени вызывают нагревание предметов?
6. Какие лучи, в основном, используют растения для фотосинтеза?
7. Какие растения относят к короткодневным растениям?
8. При каком дне цветут короткодневные растения?
9. Что такое анабиоз? Определение, устно.
10. Что такое фотопериодизм? Определение, устно.
Тестовое задание.
|
1. Менее 290 нм (0,29 мкм).
2. От 290 нм до 380 нм
3. От 380 нм до 750 нм.
4. Более 750 нм (0,75 мкм)
Тест 2. Длина волн мягкого ультрафиолета, доходящего до поверхности Земли:
1. Менее 290 нм (0,29 мкм).
2. От 290 нм до 380 нм
3. От 380 нм до 750 нм.
4. Более 750 нм (0,75 мкм)
Тест 3. Длина волн видимого света:
1. Менее 290 нм (0,29 мкм).
2. От 290 нм до 380 нм
3. От 380 нм до 750 нм.
4. Более 750 нм (0,75 мкм).
Тест 4. Больше энергии несут:
1. Синие лучи.
2. Зеленые лучи.
3. Желтые лучи.
4. Инфракрасные лучи.
Тест 5. В большей степени вызывает нагревание предметов:
1. Жесткий ультрафиолет.
2. Мягкий ультрафиолет.
3. Видимый свет.
4. Инфракрасный свет.
**Тест 6. Для фотосинтеза используются в основном:
1. Синие лучи.
2. Зеленые лучи.
3. Желтые лучи.
4. Красные лучи.