Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии»



Скачать 377.12 Kb.
страница1/3
Дата28.10.2012
Размер377.12 Kb.
ТипМетодические рекомендации
  1   2   3


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»

В.В. Елесина

ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

НА УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы

по курсу «Биология с основами экологии» для студентов

специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров»
всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета
им. И.И. Ползунова

2008

УДК 581.5(07)

Е50
Рецензент: к.б.н., доцент кафедры БТ Н.И. Мезенцева
Елесина, В.В.

Влияние абиотических факторов на устойчивость растений: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» для студентов специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» всех форм обучения / В.В. Елесина.  Алт. гос. техн. ун-т, БТИ.  Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2008.  30 с.
Предлагаемые методические рекомендации предназначены для закрепления, углубления и расширения знаний в процессе выполнения лабораторной работы «Влияние абиотических факторов на устойчивость растений». В методических рекомендациях приводятся основные понятия и определения. Рассматриваются закономерности, интенсивность и способы воздействия экологических факторов на жизнедеятельность организмов. Подробно приводится классификация абиотических факторов среды и способы адаптации жизненных форм к изменчивости среды их обитания.

В экспериментальной части каждому опыту предшествуют дополнительные теоретические сведения, которые помогут правильному проведению работы и оформлению выводов.

Для закрепления материала в методических рекомендациях предусмотрены контрольные вопросы и задания, рассматривающие воздействие и устойчивость организмов к экологическим факторам.
УДК 581.5(07)




Рассмотрены и одобрены
на заседании кафедры ОХЭТ.

Протокол № 70-08/01 от 2007 г.



 Елесина В.В., 2008

 БТИ АлтГТУ, 2008

1 Основные понятия
Жизнь на Земле сформировалась под действием условий среды, которая представляет собой совокупность элементов, организмов, энергии и явлений, находящихся в постоянном взаимодействии.

Фактор среды – это движущая сила или условие, влияющее на жизнедеятельность данного организма в конкретной среде его обитания.


В условиях среды имеются компоненты, которые не влияют или мало влияют на жизнедеятельность организмов; это – инертные газы атмосферы, абиогенные элементы земной коры. Компоненты, которые существенно влияют на жизнедеятельность организмов и могут изменить условия их существования, называются экологическими факторами; это свет, температура, вода, движение воздуха и его состав, свойства почв, засоление, радиоактивность и так далее.

Экологические факторы действуют совместно, но один фактор является определяющим в ответных реакциях живых организмов на условия среды (например, влажность в пустынях).

1.1 Классификация экологических факторов

Выделяют следующие группы экологических факторов: абиотические, биотические, антропогенные.

1.1.1 Абиотические факторы

Абиотические факторы – компоненты неживой природы. К ним относятся, например:

климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление);

геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение);

орографические (рельеф местности);

эдафические, или почвенно-грунтовые (плотность, структура, водородный показатель рН, гранулометрический состав, химический состав);

гидрологические (вода, течение, соленость, давление).

Иначе, абиотические факторы делятся на физические, химические и эдафические.

1.1.2 Биотические факторы

Биотические факторы – воздействие живых организмов друг на друга. При этом взаимоотношения могут быть внутривидовыми (взаимодействия между особями одного вида) и межвидовыми (между особями разных видов).

В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (влияние животных), микробогенные (влияние микроорганизмов).

По типу взаимодействия различают протокооперацию (симбиоз), мутуализм, комменсализм, внутривидовую и межвидовую конкуренции, паразитизм, хищничество, комменсализм, нейтрализм.

1.1.3 Антропогенные факторы

Антропогенные факторы деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания. При этом различается воздействие человека как биологического организма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

1.2 Воздействие экологических факторов

Экологические факторы оказывают на живые организмы различные воздействия:

ограничивающие – делают невозможным существование в данных условиях;

раздражительные – вызывают биохимические и физиологические адаптации;

кодификационные – вызывают морфологические и анатомические изменения организмов;

сигнальные – информируют об изменениях других факторов среды.

Экологические факторы могут оказывать на организм прямое действие (уничтожение бактерий кипячением) и косвенное (воздействие света влияет на повышение температуры среды и существование организмов).

Разные экологические факторы обладают различной изменчивостью в пространстве и во времени. Одни из них относительно постоянны (сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (температура и влажность воздуха, сила ветра).

Изменения факторов среды могут быть периодическими, т.е. регулярно повторяющимися (изменение температуры воздуха и освещенности в течение суток или года), и непериодическими (извержение вулкана, нападение хищника).

В природе экологические факторы действуют совместно, т.е. комплексно. Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называют условиями жизни.
Условия, в которых размножение не происходит, называются условиями существования.
1.3 Закономерности воздействия экологических факторов
Для того чтобы нормально существовать и развиваться, организм должен иметь весь набор необходимых факторов в достаточных количествах. Однако при комплексном воздействии всех факторов среды часто имеет место «эффект замещения». Например, свет как экологический фактор может быть компенсирован понижением температуры, в результате чего приостанавливается процесс фотосинтеза у растений или активность у животных, что создает эффект короткого дня. При этом действие одного фактора не заменяется действием другого, а зависит от количества этих факторов.

Экологические факторы среды подразделяют на ведущие (главные) и фоновые (сопутствующие). Ведущие факторы различны для разных организмов и на разных этапах их жизни. Например, при прорастании злаков ведущим фактором является температура, в период колошения и цветения – почвенная влага, в период созревания – количество минеральных веществ и влажность воздуха.

По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (зону угнетения) и пределы выносливости организма (рисунок 1).




Рисунок 1 – Интенсивность воздействия экологических факторов


Оптимум – такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна.
В зоне пессимума жизнедеятельность организмов угнетена. За пределами выносливости существование организма невозможно. Различают нижний и верхний пределы выносливости.
1.3.1 Закон Либиха

Экологический фактор, значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать распространение вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными.

В роли экологических факторов могут выступать как ведущие, так и фоновые экологические факторы. Понятие о лимитирующих факторах было введено в 1840 году Юстасом фон Либихом. Изучая влияние различных химических элементов в почве на рост растений, он сформулировал принцип, известный под названием правило или закон Либиха [5]:

«Величина урожая определятся количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего».

Для наглядности закон минимума Либиха изображают в виде бочки, наполненной водой, у которой доски имеют разную высоту (рисунок 2).



Рисунок 2 – Графическое изображение закона минимума.

«Бочка Либиха»

Поясним закон минимума Либиха на конкретном примере. Рост растения угнетен или невозможен из-за недостатка бора или цинка при наличии всех элементов минерального питания. Если вносить в почву другие элементы в оптимальных количествах (например, азот, фосфор, калий), а бор (цинк) будет отсутствовать, это не даст никакого эффекта. Внесение нужного количества бора (цинка) приведет к увеличению урожая. Следовательно, недостаток бора (цинка), или длина короткой доски в бочке, – это лимитирующий фактор для роста растений, т.е. количество воды в «бочке Либиха».

Сформулированный закон применим ко всем абиотическим и биотическим факторам, влияющим на растения или животных.
1.3.2 Закон Шелфорда

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток, т.е. организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом. Представление о лимитирующем максимуме и минимуме ввел американский зоолог В. Шефорд, сформулировавший закон толерантности [5]:

«Любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости к любому экологическому фактору».

Способность живых организмов переносить количественные колебания экологического фактора в той или иной степени называется экологической толерантностью (валентностью, устойчивостью).

Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными, с узкой – стенобионтными. Например, организмы, переносящие значительные колебания температуры, называются эвритермными, а приспособленные к узкому интервалу температур – стенотермными. По отношению к давлению различают эври- и стенобатные организмы, по отношению к степени засоления среды – эври- и стеногалинные и т.д.

Закон толерантности выводит следующие положения (по
Ю. Одому [4]):

1) организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого (например, недостаток кислорода на дне океана);

2) организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены (например, крысы, тараканы);

3) диапазон толерантности может сузиться в отношении других экологических факторов, если условия по одному экологическому фактору не оптимальны (например, снижение температуры во влажном климате тропических лесов);
4) многие факторы среды становятся лимитирующими в особо важный (критический) период жизни организма (недостаток витаминов в период размножения).

1.4 Адаптации организмов к условиям среды

Адаптации – это различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственности, изменчивости и естественного (а также искусственного) отбора.

Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь, избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих).

Пассивный путь – подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т.д.).

Избегание неблагоприятных воздействий – выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызывать болезни и даже смерть живого организма. Человек использует это, применяя пестициды, антибиотики и другие непериодические факторы. Однако длительное их воздействие также может вызвать к ним адаптацию.

1.5 Основные абиотические факторы среды

1.5.1 Температура как экологический фактор

Очень часто температура является лимитирующим фактором, определяющим возможность (невозможность) обитания организмов в той или иной среде обитания.

По характеру температуры тела все организмы делятся на две группы: пойкилотермные и гомойотермные.

Пойкилотермные организмы – это такие, температура тела у которых зависит от температуры окружающей среды и является практически такой же, как и температура среды. К пойкилотермным относятся растительные организмы, бактерии, вирусы, грибы, одноклеточные животные, а также животные с относительно низким уровнем организации (рыбы, членистоногие).

Гомойотермные – организмы, температура тела которых не зависит от температуры внешней среды и является более или менее постоянной: если и колеблется, то в небольших пределах  долях градуса. К гомойотермным относятся птицы и млекопитающие, включая человека. Постоянная температура тела уменьшает зависимость организмов от температуры внешней среды, дает возможность расселения по большому числу экологических ниш как в широтном, так и в вертикальном расселении по планете Земля.

Помимо гомойотермности организмы вырабатывают приспособления для преодоления воздействия низких температур.

1.5.1.1 Приспособление растений

Растения по характеру перенесения низких температур делят на теплолюбивые и холодостойкие. К теплолюбивым относят растения юга (бананы, пальмы, южные сорта яблонь, груш, персики, виноград и др.). К холодостойким относят растения средних и северных широт, а также растения, произрастающие высоко в горах (например, мхи, лишайники, сосна, ель, пихта, рожь).

Для перенесения воздействия низких температур растения имеют различные приспособления.

В зимний период цитоплазма теряет воду и накапливает вещества, обладающие эффектом «антифриза» (это, например, моносахара, глицерин)  концентрированные растворы таких веществ замерзают только при низких температурах.

Переход растений в стадию (фазу), устойчивую к воздействию низких температур (стадии спор, семян, клубней, луковиц, корневищ, корнеплодов и т.д.). Древесные и кустарниковые формы растений теряют листья, стебли покрываются пробкой, обладающей высокими теплоизоляционными свойствами, а в живых клетках накапливаются вещества-антифризы.

Роль температуры как экологического фактора сводится к тому, что она влияет на обмен веществ: при низких температурах скорость биоорганических реакций сильно замедляется, а при высоких  сильно увеличивается, что приводит к нарушению равновесия в протекании биохимических процессов, а это ведет к различным заболеваниям, а иногда и к смертельному исходу.

1.5.1.2 Приспособление животных

Температура по-разному влияет на пойкилотермных и гомойотермных животных.

Пойкилотермные животные активны только в период оптимальных для их жизнедеятельности температур. В период низких температур они впадают в спячку (земноводные, пресмыкающиеся, членистоногие и др.). Некоторые насекомые перезимовывают или в виде яиц, или в виде куколок. Нахождение организма в спячке характеризуется состоянием анабиоза, при котором процессы обмена сильно заторможены и организм может длительное время обходиться без пищи.
В спячку пойкилотермные животные могут впадать и под воздействием высоких температур. Так, животные пустынь в нижних широтах в жаркое время дня находятся в норах, а период их активной жизнедеятельности приходится на раннее утро или поздний вечер (либо они ведут ночной образ жизни).
  1   2   3

Похожие:

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconМетодические указания по выполнению лабораторной работы №3 " Заполнение контуров" по курсу
Целью данной лабораторной работы является ознакомление с различными алгоритмами заполнения (заливки) контуров. Материал методических...
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconИзучение интерфейса и основы работы в сапр unigraphics nx методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «сапр технологических процессов»
Цель работы: ознакомиться с интерфейсом и основами работы в программе Unigraphics nx (далее nx)
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconУчебно-методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Рентгеноструктурный анализ"
Панова Т. В., Блинов В. И. Определение параметров элементарной ячейки кристаллов: Учебно-методические указания к выполнению лабораторной...
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconУчебно-методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Рентгеноструктурный анализ»
Панова Т. В., Блинов В. И. Определение индексов отражающих плоскостей: Учебно-методические указания к выполнению лабораторной работы...
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconОбщая биология с основами экологии
Место и значение курса “Общая биология с основами экологии” в системе специальных дисциплин геологического факультета
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconУчебно-методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Рентгеноструктурный анализ» омск
Учебно-методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Рентгеноструктурный анализ". Омск, 2004. 22с
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconКнига (Яблоков А. В., Остроумов С. А. Охрана живой природы. М., 1983) включена в список основной рекомендуемой литературы в следующем курсе: «биология с основами экологии»
«биология с основами экологии» для для студентов биологического факультета Кубанского гос университета, специализирующихся на кафедре...
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconМетодические рекомендации по выполнению срс по курсу «Взаимодействие лазерного излучения с веществом»
Методические рекомендации предназначены для самостоятельной работы бакалавров и магистров направления 200500 «Лазерная техника и...
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconМетодические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»
Н. Зырянова; Алт гос техн ун-т, бти. – Бийск: Изд-во Алт гос техн ун-та, 2009. – 22 с
Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии» iconМетодические рекомендации по выполнению контрольной работы. Методические указания и рекомендации
Дисциплина «Технология конструкционных материалов» читается кафедрой Авиатопливообеспечения и ремонта летательных аппаратов. Данное...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org