Тема 2. Свет как экологический фактор
Задание 1. Изучите схемы на рис. 2, 3. Как преобразуется солнечное излучение при прохождении через атмосферу, какие лучи достигают земной поверхности? Какова длина волн различных участков солнечного спектра? Какое действие на организмы они оказывают?
Рис. 2. Баланс солнечной радиации на поверхности Земли
Рис. 3. Прохождение УФЛ через атмосферу
Ультрафиолетовые лучи _________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Физиологическая радиация _______________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Инфракрасные лучи______________________________________________________________
Задание 2. Используя гербарии и учебные пособия, изучите основные экологические группы растений по отношению к свету и заполните таблицу 1.
Таблица 1
Экологические группы растений по отношению к свету
Экологические группы растений
|
Характерные представители
|
Основные морфо-экологические адаптации |
Гелиофиты (светолюбивые)
|
|
|
Сциофиты (тенелюбивые)
|
|
|
Факультативные гелиофиты (теневыносливые)
|
|
|
Задание 3 (для самостоятельной работы). Как известно, основная роль света в жизни растений – служить источником энергии для фотосинтеза. В результате этого процесса происходит фотолиз воды с выделением газообразного кислорода, а энергия, полученная фотохимической системой, утилизируется для преобразования диоксида углерода в углеводы. Напишите основные уравнения для световой и темновой фазы фотосинтеза, указав массу выделяемого всеми растениями планеты кислорода и биомассу синтезируемых органи-ческих соединений за год (в сухом весе). Обратите внимание на рис. 4, где показано, что освещенность в своем влиянии на фотосинтез характеризуется так называемой кривой насыщения. У теневыносливых растений насыщение наступает при меньшей освещенности, чем у светолюбивых. Минимальное освещение, при котором поглощение углекислого газа для фотосинтеза равно выделению его при дыхании, называется точкой компенсации (на рисунке соответственно К1 и К2).
Реакция
световой фазы:
Реакция
темновой фазы:
Рис. 4. Кривые насыщения у светолюбивых и теневыносливых растений (по K. Kreeb, 1979)
Задание 4 (для самостоятельной работы). В жизни животных свет имеет, в основном, информационное значение. Кратко опишите, как воспринимается свет, и каким образом создается зрительное восприятие у представителей различных по уровню эволюционного развития групп животных.
Инфузории______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Планарии_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Пауки __________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Насекомые______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Головоногие моллюски (в том числе и глубоководные)________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ночные и сумеречные птицы и млекопитающие ____________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дневные птицы и млекопитающие ________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 5. Язык пчел – передача информации об источнике пищи (по П. Фарб, 1976)
Круговой танец (слева) исполняется, когда источник нектара совсем близко. В этом танце Солнце как ориентир не используется, поэтому и не указывается направление поиска. Виляющий танец (справа) означает, что источник нектара удален. В нашем случае цветок находится примерно в 120 градусах слева от Солнца, и пчела-разведчица соответствующим образом «расположила» на соте свою восьмерку
«Четырехглазость» животных, обитающих у поверхности воды_____________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 5 (для самостоятельной работы). Что такое биолюминесценция, чем она обус-ловлена и для каких животных характерна?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 6 (для самостоятельной работы). Каково значение света для животных, осу-ществляющих миграции?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 7 (для самостоятельной работы). Свет представляет собой первично-периоди-ческий фактор: закономерная смена дня и ночи, сезонные изменения длины светлой части суток происходят с жесткой ритмичностью, которая определяется астрономическими про-цессами и на проявления которой не могут повлиять условия на Земле. Поэтому фото-период (длина дня) наиболее устойчив в своей динамике, автономен и не подвержен другим влияниям. Кратко охарактеризуйте основные типы адаптивных биологических ритмов и фотопериодических реакций, приведите примеры для растений и животных.
Суточные ритмы________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Животные с дневной активностью_______________________________________________
________________________________________________________________________________
Животные с ночной активностью________________________________________________
________________________________________________________________________________
Животные с круглосуточной активностью________________________________________
________________________________________________________________________________
Циркадные ритмы_______________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Приливно-отливные ритмы ______________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Сезонные ритмы ________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Цирканные ритмы_______________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Короткодневный тип фотопериодических реакций__________________________________
________________________________________________________________________________
Длиннодневный тип фотопериодических реакций___________________________________
________________________________________________________________________________
Задание 8 (для самостоятельной работы). При изучении влияния света (в том числе и его действия совместно с другими абиотическими факторами) на основные процессы жизне-деятельности животных и растений, были установлены некоторые интересные явления и закономерности, имеющие важное общебиологическое и практическое значение. Раскройте сущность некоторых из них.
Фототропизм___________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Фототаксис____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Компасовые реакции_____________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Биологические часы и концепция хронона___________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Правило Ашоффа________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Правило критической длины дня__________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Биоклиматический закон Хопкинса________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________