🗊Презентация Свет как экологический фактор

Свет как экологический фактор

Лучистая энергия Солнца – единственный источник энергии для всего живого на Земле. Для растений свет – это и условие, и ресурс, за который идет конкуренция. Для животных свет – условие ориентации в пространстве.

В спектре солнечных лучей выделяют: Лучи длиной <150 нм – ионизирующая радиация – 5% УФ, лучи длиной 150-400 нм – 5-10% Видимый свет 400- 800 нм – 40-50% Ближние ИК лучи- 800-1000 нм - 10% Дальние ИК лучи- более 1000 нм – 30 %

А-400—320(длинноволновое, ближнее) В320—280 (средневолновое - загарная радиация, противорахитичное) С 280—200 (коротковолновое - бактерицидная радиация)

Лучистая энергия Солнца – ИК-лучи

Растения обладают приспособлениями для улавливания видимого спектра на молекулярном, клеточном и тканево-органном уровне организации живой материи: На молекулярном – в ходе эволюции созданы пигменты фотосинтеза – хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины красных водорослей. На клеточном – имеются специализированные сложно устроенные органоиды – хлоропласты. На тканево-органном – имеются специальная ассимиляционная ткань и орган фотосинтеза – лист.

Пигменты фотосинтеза

Пигменты фотосинтеза Хлорофиллы – а и b отличаются только радикалом R, являются основными пигментами фотосинтеза.

Пигменты красных водорослей

Органоиды фотосинтеза

Органы фотосинтеза

Растения приспособлены к улавливанию различного количества света в зависимости от условий освещения. Различают: Гелиофиты – светолюбивые растения, Сциофиты – тенелюбивые растения, Факультативные гелиофиты – теневыносливые растения.

Гелиофиты Растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний.  Побеги с укороченными междоузлиями, сильно ветвящиеся, иногда розеточные, листья - обычно мелкие или с рассеченной листовой пластинкой, с толстой наружной стенкой клеток эпидермы, нередко с восковым налетом или густым опушением, с большим числом устьиц на единицу площади, часто погруженных, с густой сетью жилок, с хорошо развитыми механическими тканями; в клетках большое количество мелких хлоропластов  

Гвоздика травянка

Сциофиты Растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами. Листья располагаются горизонтально, хорошо выражена листовая мозаика. Листья темно‑зеленые, более крупные и тонкие. Клетки эпидермы крупные, но с более тонкими наружными стенками и тонкой кутикулой, часто содержат хлоропласты. Клетки мякоти листа крупнее, столбчатая  ткань однослойная или имеет нетипичное строение и состоит не из цилиндрических, а из клеток в форме трапеции. Площадь жилок вдвое меньше, чем у листьев гелиофитов, число устьиц на единицу площади меньше. Хлоропласты крупные, но число их в клетках невелико; 

Большинство папоротников

Факультативные гелиофиты могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету; они легче других растений перестраиваются под влиянием меняющихся условий освещения. 

Световые и теневые листья У лиственных теневыносливых деревьев и кустарников (дуба черешчатого, липы сердцевидной, сирени обыкновенной и др.) листья, расположенные по периферии кроны, имеют структуру, сходную со структурой листьев гелиофитов, и называются световыми, а в глубине кроны – теневые листья с теневой структурой, сходной со структурой листьев сциофитов. 

Листовая мозаика Если смотреть по направлению падающего света на побеги, покрытые листьями, можно увидеть, что взаимное расположение листьев напоминает расположение камешков в мозаике. Это достигается неодинаковой длиной и изгибами черешков, скручиванием их и междоузлий стебля, неодинаковыми размерами и асимметрией листьев и т. п. В таких листовых мозаиках листья не затеняют друг друга; они наилучшим образом могут использовать пространство и падающий на них свет.

Животные и свет Интенсивность освещения влияет на активность животных, определяя среди них виды, ведущие сумеречный, ночной и дневной образ жизни. Ориентация на свет осуществляется в результате «фототаксисов»: положительного (перемещение в сторону наибольшей освещенности) и отрицательного (перемещение в сторону наименьшей освещенности). Сумеречные - бабочки бражника, еж, козодой. Майские хрущи начинают летать только в 21—22 ч и заканчивают лет после полуночи, комары же активны с вечера до утра. Ночной образ жизни – куница, мыши, совы.

Животные и свет

Биологические ритмы и биологические часы

Биологические ритмы Периодически повторяющиеся изменения активности процессов жизнедеятельности организмов

Суточные ритмы Ритмы, которые приспосабливают организмы к смене дня и ночи Причины: движение Земли вокруг своей оси

Суточные ритмы Циркадный ритм ( циркадианный, лат. circa около + лат. dies день) — название, которое дано близкому к 24-часовому циклу биологических процессов живых организмов, регулирующемуся «внутренними часами». Циркадные ритмы важны для регуляции сна, поведения, активности и питания всех животных, включая человека. Известно, что к этому циклу привязана работа ретикулярной формации мозга, изменение уровня активности мозга в целом, производство гормонов, регенерация клеток и другие биологические процессы. Циркадные ритмы обнаружены не только у животных (позвоночных и беспозвоночных), но и у грибов, растений, простейших и даже бактерий

Циркадные ритмы

Три основные особенности циркадных ритмов: Ритм сохраняется при постоянных условиях и имеет период близкий к 24 часам. Ритм может быть синхронизован под действием внешнего освещения. Ритм не зависит от температуры, пока она изменяется в диапазоне пригодном для жизни

Есть гипотеза, что эти ритмы возникли еще у самых ранних одноклеточных организмов и, что основная задача этих ритмов заключалась в том, чтобы защитить делящуюся клетку, (ее ДНК) от повреждающего действия ультрафиолета: деление осуществлялось в “ночной” период цикла. Такая регуляция наблюдается у гриба Neurospora crassa. У грибов, мутантных по генам циркадных ритмов, отсутствует светозависимая регуляция жизненного цикла.

Дневные и ночные животные

Годовые ритмы Ритмы, которые приспосабливают организм к сезонной смене условий Причина: движение Земли вокруг Солнца, благодаря чему происходит смена времен года

Смена времен года

Годовые ритмы Цирканные (цирканнуалъные, или цирканные /от лат. circa - около, апnus - год.) – годовые ритмы Периоды роста, размножения, миграций закономерно чередуются и повторяются так, чтобы в критическое время года организмы находились в наиболее устойчивом состоянии. Самый уязвимый процесс – размножение и выращивание молодняка цветение растений, созревание плодов и семян– приходится на самый благоприятный период. Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года проявляется как внутренний годовой ритм. Если австралийских страусов или дикую собаку динго поместить в зоопарк Северного полушария, период размножения у них наступит осенью, когда в Австралии весна. Перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, через целый ряд поколений. 

Размножение животных

Цветение

Созревание плодов и семян

Главный экологический фактор, на который реагируют организмы в своих годовых циклах – фотопериод – изменения в соотношении дня и ночи. Способность организмов реагировать на долготу дня называется фотопериодизмом. Не только растения и животные реагируют на изменение долготы дня, но и люди во многом зависимы от длительности светлого времени суток.

По отношению к фотопериоду растения делятся на 3 группы: Растения длинного дня – рожь, ячмень, морковь и др. Растения короткого дня – рис, подсолнечник, гречиха … Растения, нейтральные к длине дня – сирень, виноград, флоксы …

Приливно-отливные ритмы Сложные ритмические явления у обитателей приливно-отливной зоны Причина: влияние Луны

Обитатели прибрежной зоны

Биологические часы Способность живых организмов ориентироваться во времени