Факторы среды и приспособления к ним - РЕГУЛЯЦИЯ НА ПОПУЛЯЦИОННОМ И БИОСФЕРНОМ УРОВНЯХ

Постановка проблемы урока

• Попробуйте определить, к какому фактору возникли приспособления у растений и животных, изображённых на рисунках 20.1 и 20.2. Зачем нужны приспособления? (См. с. 349.)

20.1. Важный способ распространения семян и плодов.

• Как расселяются растения, имеющие такие плоды и семена?

20.2. Стадо архаров на отдыхе.

• Почему головы животных повёрнуты в разные стороны? Кого они высматривают?

Необходимые базовые знания

• Что изучает экология? (§ 19)

• Какие разделы включает экология? (§ 19)

• Что такое факторы среды? (§ 19)

• На какие группы можно разделить факторы среды? (§ 19)

Решение проблемы

Абиотические факторы

Факторы неживой природы, воздействующие на организм, называются абиотическими.

Температура

• В чём выгода теплокровности и холоднокровности? Какой ценой за это “расплачиваются” животные? Какие особенности поведения позволяют животным приспособиться к неблагоприятным воздействиям температуры?

20.3. Приспособления к воздействию температурного фактора.

• Объясните механизмы адаптации животных к длительному воздействию температурного фактора. Для чего переплетаются кровеносные сосуды, идущие из тела дельфина в ласт и из ласта в тело?

Влажность

При недостатке воды лист кукушкина льна складывается, и его поверхность уменьшается. При избытке воды лист набухает, раскрывается, и его поверхность увеличивается.

20.4. Поперечный разрез листьев мха кукушкина льна.

• В чём смысл изменения поверхности листа кукушкина льна?

20.5. Кактусы.

• Как вы думаете, в каком климате обитают кактусы? Почему у кактусов вместо листьев иголки? В чём приспособительный смысл шарообразной формы этих растений? (Вспомните, какая форма тела имеет минимальную поверхность при заданном объёме.)

Различия древесных растений по приспособленности к факторам среды

Вид	Факторы среды
	Свет	Холод зимой	Влага
Ель обыкновенная	Теневыносливая	Холодостойкая	Средневлаголюбивая
Сосна обыкновенная	Очень светолюбивая	Холодостойкая	Сухолюбивая
Дуб черешчатый	Светолюбивый	Холодостойкий	Среднесухолюбивый
Берёза бородавчатая	Очень светолюбивая	Холодостойкая	Средневлаголюбивая
Ольха чёрная	Светолюбивая	Холодостойкая	Влаголюбивая
Пихта сибирская	Теневыносливая	Холодостойкая	Средневлаголюбивая
Лиственница сибирская	Очень светолюбивая	Морозоустойчивая	Средневлаголюбивая
Тисс ягодный	Очень теневыносливый	Теплолюбивый	Средневлаголюбивый

• Почему широколиственные леса расположены южнее тайги?

• Почему ель растёт под сосной, а сосна под елью не растёт?

• Какое дерево растёт в пойме рек?

• Почему лиственница распространена на север дальше пихты?

Характерные признаки светолюбивых и тенелюбивых растений

Органы и ткани	Светолюбивые растения	Теневыносливые растения
Корневая система	Сильно развита	Слабо развита
Стебель	Междоузлия короткие	Междоузлия вытянутые
Листья	Часто мелкие, толстые, жёсткие, мясистые	Довольно крупные, широкие, тонкие, мягкие
Устьица	От 300 до 1000 устьиц на 1 мм2 поверхности	От 15 до 80 устьиц на 1 мм2 поверхности
Сеть жилок листа	Густая	Сравнительно редкая
Расположение листьев	Под углом к лучам света	Перпендикулярно к лучам света

• В чём биологический смысл этих различий?

Биотические факторы

Факторы живой природы — другие виды, воздействующие на организм, его “друзья” и “враги”, — называются биотическими.

Типы биотических взаимодействий между видами

Вид связи		Определение
Мутуализм, или симбиоз	+ +	Постоянные взаимовыгодные взаимоотношения организмов
Протокооперация	+ +	Необязательные взаимовыгодные взаимоотношения организмов
Комменсализм	+ 0	Для одного организма взаимоотношение полезно, для другого нейтрально
Хищничество	+ -	Поедание одним организмом (хищником) другого (жертвы)
Паразитизм	+ -	Длительное использование одним организмом другого в качестве пищи и убежища
Конкуренция		Соревнование организмов за ограниченный ресурс
Нейтрализм	0 0	Отсутствие заметного взаимовлияния между совместно обитающими организмами

• Что обозначают знаки “+”, “-” и “0”?

20.6. Многообразие клювов и лап птиц.

• Соотнесите каждый клюв с соответствующей лапой.

• Какие факторы среды повлияли на строение птиц? Какова в этом роль биотических и абиотических факторов?

• Найдите на рисунке животных с покровительственной окраской и внешностью.

• Попытайтесь сформулировать, что это значит. Какой тип окраски защищает других животных?

Хищник обучается не трогать хорошо защищённых (жалящие и ядовитые) жертв. Яркая запоминающаяся окраска (рис. 20.7. а, б, в, г) способствует быстрому обучению хищника. Сходство предупреждающих окрасок (а и б) позволяет сократить число жертв каждого вида, необходимых для обучения хищников (мюллеровская мимикрия). Сходство организмов съедобного вида (г) с несъедобным (в) увеличивает шансы выживания первого (бейтсовская мимикрия).

20.7. Разнообразие формы тела и окраски животных.

Симбиоз и паразитизм как противоположности

20.8. Крокодил и египетский бегунок.

20.9. Камышевка выкармливает кукушонка.

• Как вы думаете, какую пользу извлекают оба животных?

• Почему эти взаимоотношения назвали гнездовым паразитизмом?

Антропогенные факторы

Факторы воздействия на организм, порождённые человеком, называются антропогенными. Человек — новый экологический фактор и одновременно жертва приспособления организмов к его воздействию.

Антропогенные факторы в историческом плане — сравнительно новые факторы среды для живых организмов. Но их воздействие так велико, что животные и растения в ответ вынуждены приспосабливаться к новым условиям. В одних случаях это вполне безобидно, в других — грозит человечеству огромными бедами (рис. 20.10 и 20.11).

20.10. Многие виды, возникшие в дикой природе, сопутствуют поселениям человека.

20.11. Увеличивается число видов насекомых-вредителей, устойчивых к ядохимикатам.

Условия и ресурсы

УСЛОВИЯ среды - это факторы, которые влияют на организм, но не испытывают существенного обратного влияния с его стороны. В отличие от них, ресурсами называются факторы среды, за использование которых организмы конкурируют между собой. Потреблённый ресурс недоступен другим организмам. Со временем ресурсы могут исчерпаться.

20.12. Условия и ресурсы.

• В чём различие условий и ресурсов? Может ли дуб влиять на условия среды? А на ресурсы?

Реакция организма на факторы среды

20.13. Заяц летом.

20.14. Заяц зимой.

Почему зайцы зимой белеют? На первый взгляд, ответ простой. Белый заяц на фоне снега имеет покровительственную окраску. Но что вызывает линьку? Выпадение снега? Оказывается, нет. Самый постоянный и надёжный признак зимы — короткий день. Однако он лишь запускает механизм линьки, то есть служит внешним сигнальным фактором. Способность менять мех на белый при сокращении дня “записана” в наследственном коде (в ДНК) самого зайца. Таким он родился. Это приспособление явилось закономерным результатом эволюции в условиях снежной зимы и обилия хищников: лис, волков, сов, хорьков, норок.

Этот же пример позволяет убедиться в относительности приспособлений. Бывают годы, когда снег выпадает очень поздно. Например, в зиму 2006/07 года в Средней полосе России снежный покров установился только в январе. Вот бедные зайцы и бегали ползимы белыми в тёмном лесу.

Обобщение новых знаний

Внешняя среда является необходимым условием жизни организмов. Различают абиотические, биотические и антропогенные факторы среды. В процессе эволюции возникают механизмы приспособления к ним.

Приспособления. Абиотические, биотические и антропогенные факторы среды

Применение знаний

1. Какие факторы среды выделяют экологи?

2. Приведите примеры абиотических, биотических и антропогенных факторов.

3. В чём причина появления белой окраски у каждого зайца и как зайцы приобрели эту способность?

4. В чём сходство и различие действия абиотических и биотических факторов (ответная реакция, активность и т.п.)?

5. Зависит ли влияние хищников и паразитов от плотности популяции жертв? А влияние влажности и температуры? Попробуйте сформулировать закономерность.

6. Есть ли преимущество у редкого вида по сравнению с многочисленным?

7. Найдите в Интернете сведения об антропогенных факторах среды и их действии на примере своего региона.