Кинопособие содержит методический аппарат, обеспечивающий помощь учите-лю на всех этапах проведения уроков.
Актуальность: Вы узнаете, как меняются условия жизни растений под влия-нием деятельности человека, из-за чего исчезают некоторые виды растений и почему их надо охранять. Познакомитесь также с тем, как человек, зная законы экологии, может улучшить условия жизни отдельных растений и растительных сообществ, чтобы по-лучать высокие урожаи.
Цель: Рассмотреть основные отличия растений от животных и их свя-зи со средой, чтобы понять особенности их взаимодействия; есть много сходного, но есть и существенные различия.
Тип учебного занятия; изучения и первичного закрепления новых знаний
Формы проведения занятия; лекция, учебный фильм
Основные понятия
Водные растворы. Глубокий покой. Вынужденный покой
Вопросы для обсуждения
1.Как способ питания животных отличается от способа питания растений?
2.Как отличаются растения и животные по степени подвиж-ности?
3.Почему растения и животные переходят в состояние покоя?
4.Как растения и животные защищаются от врагов?
5.Как растения отвечают на благоприятные воздействия среды?
1. Способ питания и обмен веществ
Растения поглощают из окружающей их среды минеральные вещества — воду, минеральные соли, углекислый газ, кислород. Из углекислого газа и воды, благодаря энергии солнечного света, в процессе фотосинтеза образуются органические вещества. Из них растения строят свое тело. Необходимые для их питания вещества (минеральные соли, углекислый газ) поглощаются в виде водных растворов. В окружающую среду растения выделяют кислород, уг-лекислый газ, пары воды, органические вещества, летучие и рас-творенные в воде. Сюда же попадают отмершие части растений (листья, кусочки коры, корни), а также семена или плоды.
Животные питаются органическими веществами растений или других животных, потребляют воду. Они способны заглатывать твердую пищу. В окружающую среду животные выделяют угле-кислый газ и некоторые другие газы (но не кислород!), пары во-ды, мочу, а также экскременты, содержащие непереваренные ос-татки пищи. В окружающую среду животные сбрасывают перья, волосы, рога, сюда же попадают покровы линяющих насекомых, змей и многое другое.
2.Степень подвижности
Растения укореняются в почве и живут постоянно на одном месте. Они ведут прикрепленный образ жизни. На небольшие рас-стояния растения могут перемещать части тела в процессе роста. Разрастаясь, побеги в кронах деревьев и кустарников, побеги тра-вянистых растений занимают новые объемы в воздухе, а корневые системы — в почве. Новые площади растения захватывают при ве-гетативном размножении, “переползая” с помощью усов, корне-вищ, столонов. На большие расстояния ветер или водные потоки могут перенести только части растенийпыльцу, споры, семена, плоды, обломанные ветки и очень редко — целые растения.
Животные могут активно перемещаться в пространстве за очень редким исключением (кораллы, губки и др.).
3.Длительность роста
Растения растут всю жизнь (отсюда и их название), рост пре-кращается лишь с их гибелью.
У животных рост ограничен. Преобладающее большинство жи-вотных перестает расти, достигнув зрелого возраста.
4.Количество органов и способы их образования
Растения имеют множество одинаковых органов: листьев, корней, побегов, цветков, плодов. В процессе роста образуются но-вые органы, а старые отмирают. На смену отмершим вырастают новые. Таким образом, органы растений постоянно обновляются.
У животных число органов, как правило, ограничено и посто-янно. У собак, кошек, овец и т.д. — по четыре ноги, по два гла-за, по одному желудку и т.п. Органы животных формируются только один раз и функционируют в течение всей жизни без заме-ны. Бывают и исключения. Например, рога лосей и северных оле-ней сменяются ежегодно, у ящерицы на месте оторванного хвоста вырастает новый. У тритонов может вырасти не только оторван-ный хвост, но и нога.
Реакция на внешние воздействия
Растения на обилие света, тепла, влаги, хорошее питание отве-чают усиленным ростом и образованием большого числа плодов и семян; размеры растений могут увеличиться в десятки и сотни раз.
При неблагоприятных условиях угнетенные деревца сосны на болоте, где растениям не хватает минеральных солей, имеют высо-ту всего 30-60 см. На плодородной, умеренно влажной почве сосны могут вырастать до 30 м, то есть становятся в 500—1000 раз выше, чем на болоте! На таких деревьях и семян образуется больше.
Растения не могут убежать от врагов или переселиться на зи-му в теплые края. Они живут на одном месте и вынуждены при-спосабливаться ко всему разнообразию условий среды. При крайне неблагоприятных условиях они переходят от активной жизни к состоянию вынужденного, а иногда и глубокого покоя. Так растения легче переносят сильные морозы, засуху, недоста-ток кислорода.
Животные при плохом питании худеют, а при хорошем — тол-стеют и приносят больше потомства. Но тело животных не может изменяться в размерах так сильно, как у растений.
Если животным не хватает корма или питьевой воды, они совершают длительные переходы в поисках лучших пастбищ и водоемов (северные олени, антилопы и слоны в Африке и др.). Перелетные птицы на зиму улетают в теплые края, а весной воз-вращаются на родину. Некоторые животные, как и растения, пе-реживают неблагоприятное время в состоянии покоя,
Способы защиты
Растения должны защищаться как от воздействия неблагопри-ятных условий, так и от поедания животными. В растениях образуются ядовитые (у лютиков, герани, чемерицы) или сильно паху-чие (у чабреца, лаванды) вещества, из-за которых растения стано-вятся несъедобными. Колючки на растениях (у кактусов) тоже защищают от животных. Некоторые растения (черемуха, можже-вельник, эвкалипт) выделяют летучие вещества — фитонциды, убивающие бактерий.
Животные прячутся или убегают от своих врагов, а иногда за-таиваются. В последнем случае их оберегает приспособительная к среде окраска, они становятся незаметными (заяц-беляк или белая куропатка на снегу). Иногда очень яркая и пестрая окраска жи-вотного предупреждает о том, что оно ядовито (божья коровка). У животных есть защита также в виде длинных игл или колючек, иногда ядовитых (морские ежи, дикобразы).
Первый шаг к пониманию отдельных особей или популяций животных - изучение их взаимосвязи с окружающей средой. Среда, которая служит местом обитания различных организмов, должна включает в себя биотические (живые) и абиотические (неживые) компоненты окружающей среды для полноценной жизнедеятельности животных. Абиотические компоненты взаимосвязи окружающей среды и животных включают огромный диапазон характеристик, примером которых являются:
- температура;
- влажность;
- кислород;
- ветер;
- состав почвы;
- длина светового дня;
- высота над уровнем моря.
Биотические компоненты окружающей среды включают в себя:
Животным, как и всем живым организмам для нормальной жизнедеятельности требуется энергия, которая поддерживает следующие процессы: движение, питание, пищеварение, размножение, рост и работу. В зависимости от источников получения энергии, организмы могут быть разделены на две следующие группы:
- Автотрофные - организмы, которые получают энергию из солнечных лучей (в случае зеленых растений) или неорганических соединений.
- Гетеротрофные - организмы, который используют органические материалы, как источник энергии.
Животные гетеротрофы, получают энергию путем употребления и переработки других организмов. Когда ресурсы ограничены или условия окружающей среды ограничивают способность животных добыть себе еду для нормальной жизнедеятельности, метаболическая активность животных может снизиться, чтобы сохранить энергию до наступления лучших условий. Различные типы метаболического покоя включают в себя:
- оцепенение - время снижения метаболизма и температуры тела в ежедневных циклах активности;
- спящий режим - время снижения метаболизма и температуры тела, которое может длиться на протяжении нескольких недель или даже месяцев;
- зимний сон - периоды бездействия, в течение которого температура тела существенно не изменяется, благодаря чему животные могут быстро пробуждаться и становятся активными;
- летняя спячка - период бездействия животных, который помогает пережить длительные летние засухи.
Экологические характеристики (температура, влажность, наличие пищи, и так далее) может изменяться с течением времени и местом. Животные приспособлены к определенному диапазону значений для каждого признака. Диапазон экологической характеристики, к которому адаптировано животное - называют его диапазон допуска для этой характеристики. В пределах допуска животного является оптимальный диапазон значений, при которых оно является наиболее успешным. Иногда, в ответ на длительные изменения окружающей характеристики, физиология животных подстраивается, чтобы приспособиться к изменениям окружающей среды в этом сдвиге диапазона допуска. Опыт животных в ответ на изменившуюся окружающую среду, называется акклиматизация или адаптация к новым условиям.
Мир растений очень древний и существовал на планете еще задолго до появления человека. Растения населяют огромные пространства суши. Они населяют степи, тундру, заселяют водоемы. Их можно встретить даже в Арктике. Они приспосабливаются даже к голым, отвесным скалам и сыпучим, сухим пескам.
Сегодня мы с вами поговорим об их роли в природе, узнаем, каково влияние растений на окружающую среду и почему они важны для существования жизни на земле.
Как растения влияют на природу?
Зеленые растения, населяющие планету, создают все условия для жизни живых организмов. Растения, как известно, выделяют кислород, без которого невозможно дыхание. Они являются основной пищей для очень многих живых существ. Даже хищники и те зависят от растений, так как их потребляют животные - объекты их охоты.
Листья деревьев, высокие травы создают мягкий влажный микроклимат, так как они защищают землю от палящих лучей солнца, иссушающих ветров. Их корни удерживают почву от сползания, так как скрепляют ее, не дают образовываться оврагам.
Растения осуществляют фотосинтез. Потребляя углекислый газ и воду, они производят полезные вещества, которые становятся ценнейшим источником питания. Зерно, овощи, фрукты - все без чего не может обойтись человек - все это растения.
Кроме того они формируют газовый состав воздуха, которым дышат живые существа. В процессе осуществления фотосинтеза, они выделяют в окружающую атмосферу примерно 510 тонн дополнительного кислорода за год. К примеру, всего 1 гектар полей, где растет кукуруза, выделяет за год около 15 т свободного кислорода. Этого достаточно для того, чтобы могли свободно дышать 30 человек.
Как мы видим, растения оказывают огромное влияние на окружающий среду - на все элементы биосферы (животный мир, людей и др.)
Роль лесов в окружающей среде
Значение лесов для существования всего живого невозможно переоценить. Лесные массивы имеют огромное промышленное значение. Помимо этого леса - огромный географический фактор, влияющий на ландшафт, на общую биосферу. Недаром их называют зеленым золотом, ведь именно лес неоценимый источник питания и
лекарственного сырья.
Кроме того, известна огромная роль леса в формировании экологии, он регулирует круговорот всей влаги на планете, препятствует возникновению водной, а также ветровой эрозии, удерживает на месте сыпучие пески, смягчает тяжелые последствия засухи.
Именно природные леса, массивы зеленых насаждений оказывают влияние на газовый баланс атмосферы, влияют на температуру поверхности земли, тем самым регулируя разнообразие и численность животного мира на той или иной территории.
Всем известно благотворное влияние лесов на здоровье людей. Например, неоценима польза хвойных деревьев на состояние больных легочными заболеваниями, в том числе туберкулеза. Ведь сосновые боры выделяют фитонциды, ценные вещества, способные уничтожать болезнетворные микроорганизмы.
Зеленые насаждения и природные лесные ландшафты помогают городам не задыхаться от загазованности воздуха, защищают небольшие поселки от пыли, копоти. Как установили ученые, на озелененной улице в атмосфере содержится в три раза меньше вредных веществ, чем на улице, где мало или нет деревьев.
Растения в жизни человека
Дикорастущие растения оказывают непосредственное влияние на нашу жизнь. Помимо того, что они помогают людям дышать, очищают атмосферу, они являются важнейшей частью селекционного процесса при создании новых сортов пищевых, сельскохозяйственных культур. Как итог - большая часть растений (злаки, овощи, фрукты и т. д.), которые являются продуктами питания, были произведены когда-то посредством окультуривания дикорастущих растений.
Неоценима их роль в медицинской науке. Именно лекарственные травы, кустарники, цветы, плоды и т. д, служат источником для производства многих лекарственных препаратом для лечения людей и животных.
Влияние комнатных растений
Как выяснили ученые, на окружающую среду, самого человека влияют не только дикорастущие, но и комнатные растения. Все они являются природными фильтрами, очищающими воздушную среду. Например, доказано, что наличие даже нескольких комнатных растений в жилой комнате снижает в несколько раз содержание опасных вирусов, бактерий, вредных веществ в воздухе. Поглощая вредные вещества, комнатные растения обогащают атмосферу помещения кислородом.
Помимо этого комнатные растения влияют на психологическое здоровье человека. Например, те домашние любимцы, которые имеют форму пирамидок, наполняют человека творческой энергией, активизируют психику, мышление. Поэтому их советуют располагать в кабинетах, офисах или дома в гостиной. А растения, имеющие крону формы шара, наоборот, действуют успокаивающе. Поэтому их рекомендуется помещать в спальню, комнату для отдыха.
Домашние любимцы воздействуют на человека и своим внешним видом. По утверждениям специалистов, холодный цвет, например, такой как у традесканции умиротворяет, успокаивает. Поэтому на этот цветок полезно смотреть перед сном. А вот яркие, красные цветки герани и другие, ярко цветущие растения дарят бодрость, повышают настроение и аппетит. Их ставят в столовую или кухню.
Таким образом, любые растительные организмы являются необходимым звеном в цепи взаимосвязанных явлений природы, из которых и состоит окружающая среда.
Растительный мир является неотъемлемой составной часть природы. Он насчитывает около 500 000 видов всевозможных растений, которые имеют различное строение и отличаются условиями произрастания. Животный мир и растения совместно формируют природную среду, которая необходима для жизнедеятельности человека. Растения — это основные продуценты органического вещества на Земле и первое звено в цепи питания. Различные растения можно встретить во всех природно-климатических зонах нашей планеты. В пустынях, составляющих почти треть суши Земли, где практически нет высших растений, в изобилии встречаются водоросли, лишайники, бактерии. Шестая часть суши покрыта лесами. Есть также возделанные земли, где растут культурные растения. Растительность встречается и на больших глубинах в морях, океанах или пресноводных водоемах. Даже в Арктике и Антарктика или на высоких снежных горных вершинах тоже встречаются растения.
Природно-климатические условия На Земле могут сильно отличаться. В зависимости от этого сформировались различные типы растительного покрова, которые характеризуются определенными фитоценозами .
Все существующие живые организмы подвергаются воздействию различных факторов: абиотических, биотических и антропогенно-техногенных. Экологическим фактором называется любое условие окружающей среды, которое оказывает прямое влияние на живые организмы во времени и в пространстве. Следовательно, существование и развитие любых организмов зависит от целого комплекса экологических факторов.
Хотя в природе экологические факторы действуют на организмы комплексно, нельзя исключать специфики отдельных факторов. Хорошим доказательством этого являются экотипы растений, выделенные по различным экологическим факторам: свету, температуре, степени увлажнения среды и т.п.
Роль воды в жизни растений
Из большого количества различных частных условий жизни рассмотрим воду. Хотя влажность по своему значению уступает температуре, ее вполне можно отнести к основным экологическим факторам. Влажностью называют количество водяного пара в воздухе. Вода и влажность — основа жизни. Все организмы на Земле сначала были водными, затем, хотя они и завоевали сушу, но свою зависимость от воды не утратили. Вода является составной частью всех живых организмов на нашей планете.
Основную массу воды растения получают из почвы. Практически полностью (97-99%) эта вода испаряется через листья. Такое испарение охлаждает листья, а сам процесс испарения называется транспирацией . Благодаря такому испарению происходит транспорт ионов: сперва через почву к корням растений, затем транспорт ионов между клетками растений и т.д. Вода является необходимой частью живого вещества, и потеря воды в в известных количествах приводит к неизбежной гибели.
Т.к. вода жизненно необходима для живых организмов, их местообитания зависит от их потребностей. Например, постоянно живут в воде водные организмы . Гидрофиты могут проживать лишь в очень влажных средах. Для мезофитов характерна умеренная потребность в воде либо в воздухе средней влажности. Такие организмы встречаются, как правило, в умеренном поясе. Ксерофиты в отличии от них проживают в сухих местах обитания. Главным образом, это пустынные регионы. Ксерофиты часто приспосабливаются при помощи морфологических изменений, например, редукцией вегетативных органов, в первую очередь листьев.
Влажность оказывает большое влияние и на жизненные функции организмов. К примеру, половое воспроизведение споровых растений возможно только при наличии капельно-жидкой среды (туман, дождь) в этот период жизни.
Вода относится и к экологическим лимитирующим факторам. А количество осадков, влажность, сухость воздуха и прочие категории являются основными экологическими факторами.
Таким образом, основой формирования любых свойств или признаков организмов всегда существовал или существует какой-то один либо несколько ведущих факторов, которые действуют через многосложный комплекс жизненных условий.
Растения влияют не только на человека, но и на жизнь нашей планеты: получая солнечную энергию, они путем химических реакций превращают ее в необходимые для жизнедеятельности живых организмов вещества. Свет обеспечивает изнедеятельность и самих растений. Это же относится и к теплу. К примеру, понижение температуры до - ГС ведет к замедлению почти всех жизненных процессов, происходящих в живом организме,-дыхания, роста, размножения и др. Без воды жизнь растений также невозможна. Все жизненные процессы в растении происходят с участием воды. Она входит в состав цитоплазмы и клеточного сока каждой клетки. Для дыхания и образования органических веществ растениям необходим воздух. Минеральные вещества необходимы для их нормальной жизнедеятельности. Растения приспособлены к жизни в разных условиях. Одни живут при избыточной влажности (растения болот, водоемов), другие - при низкой влажности (растения засушливых мест, пустынь).
Подобные приспособления выработались у растений и по отношению к теплу и свету.
Так, например, растения севера приспособлены к суровым условиям полярного лета, где обилие света соседствует с резкими температурными колебаниями. Растения, растущие под тенью тропического леса, наоборот, получают много тепла, влаги, но испытывают недостаток света. В таком лесу сумрачно, и только вершины деревьев покрыты пышной листвой. Сезонные явления в жизни растений связаны со сменой времен года. Неравномерное распределение тепла от полюса к экватору, короткое лето и длинная зима в приполярных странах, почти полное отсутствие различия между летом и зимой в низких широтах также отражаются на жизни растений.
Растения могут жить и развиваться лишь при температуре от 0 до 50 градусов; впрочем, существуют и исключения: некоторые виды в арктической части Сибири не погибают даже при -70 °С, но их жизненный цикл при этом замедляется; и, напротив, растения раскаленных пустынь могут выдерживать дневные температуры порядком до +80 "С. В США, в районе Скалистых
гор, произрастают секвойи на высоте 3000 м в очень холодном и одновременно постоянно сухом климате. Эти сосны могут себя нормально чувствовать в такой суровой среде только потому, что они сумели значительно замедлить свои жизненные
процессы и свести к минимуму обмен с внешней средой. Маленькие, приземистые, сжавшиеся, они имеют короткие иголки,
самые долговечные из всех известных: хвоя сохраняется на дереве 17 лет. Эти сосны живут до 5000 лет.
У растений очень высокая приспособляемость к выживанию. В аравийских пустынях роза Жерико самейства крестоцветных высыхает и сжимается, образуя что-то вроде округлого клубка, но при малейшем намеке на влажность казалось бы мертвое
растение пышно распрямляет свои веточки и снова возвращается к жизни. На обширных засушливых пространствах Техаса
и Северной Мексики карликовую селагинеллу называют «Воскрешающим растением». Для того чтобы выдержать засуху, она
принимает округлую форму, похожую на апельсин, пригибает кверху ветви и может существовать в таком состоянии скрытой
жизни долгие годы, вплоть до того дня, когда ливень пробудит ее от спячки и она выпустит полную розетку. Кроме тепла, на сезонных явлениях сказывается и изменение количества влаги в почве и воздухе. Уменьшение количества влаги в степных и пустынных районах вызывает и летом замирание жизнедеятельности многих растений (листопад в засушливый период года). На ход сезонных явлений влияет также и свет. Продолжительность дня резко сказывается на процессе развития растений, в одних случаях задерживая развитие (растения короткого дня, например, в Московской области), в других - ускоряя его (растения
долгого дня там же). На рост растений и их жизнь большое влияние оказывают не только влага, свет, но и цвет. Так, голубой цвет ускоряет рост растений, а желтый замедляет. Растительные организмы испытывают на себе постоянное воздей
ствие изменяющейся среды, что способствует выработке самых разнообразных приспособлений к условиям жизни. Применение соли для ускорения таяния снега приводит к отмиранию корней у деревьев, и они перестают расти. Листьев на таких деревьях становится меньше, они желтеют, темнеют без времени и отмирают, утончаются годичные кольца. Клен, каштан и липа - наиболее чувствительные к соли породы деревьев, некоторые хвойные породы реагируют на это слабее.
Растения в чем-то очень похожи на людей, они относятся враждебно или дружелюбно не только по отношению к людям,
но и друг к другу. Как и среди людей, в лесном сообществе растут несовместимые деревья, деревья-доноры и деревья-вампиры,
отнимающие энергию у своих соседей. Несовместимые деревья как бы отталкиваются друг от друга: их стволы изогнуты в разные стороны, и при этом одно дерево цветет, а другое - сохнет. Вражда проявляется в захвате места под солнцем, в которой погибают более слабые. У растений имеется целый набор борьбы: ускоренный по сравнению с соседом рост и расположение ветвей и листьев для поглощение воздуха, воды и минеральных веществ. Адаптируясь к среде обитания, растения используют множество средств в целях самозащиты, в том числе и друг от друга. Ведь растения также подвластны правилу, в силу которого любое живое существо может жить лишь за счет других. Корни некоторых растений выделяют яды, подавляющие соперников. К примеру, под ореховым деревом нельзя ничего выращивать, поскольку его ствол и листья выделяют особый ореховый яд,
который вместе с дождевой водой попадает в почву. Тогда как можжевельник, наоборот, своим присутствием помогает дышать и расти другим растениям.
Гороху и землянике нравится соседство картофеля, который зато плохо переносит помидоры, хотя он и относится с ними к
одному семейству. Если вокруг свеклы и гороха посеять коноплю, то это надежное средство от вредных насекомых, а, например, соседство полыни пагубно сказывается на посадках льна. Петрушка дает прекрасную урожайность, если растет по
соседству с морковью. Хлеба лучше растут по соседству с маргаритками и маками для здоровья злаковых также необходим василек. Кислоты, выделяемые корнями бобовых, способствуют росту злаковых, облегчая им поглощение азота из воздуха находящегося в почве.