3. Охарактеризуйте приспособленность растений к использованию света в

биогеоценозе.

Среди наземных биогеоценозов одним из наиболее сложных является широколиственный лес, например дубрава. Дубрава - совершенная и устойчивая экологическая система, способная при неизменных внешних условиях существовать веками. Биогеоценоз дубравы составляют более сотни видов растении и несколько тысяч видов животных. Растения дубравы. В наземных биогеоценозах основную биологическую продукцию создают высшие растения. В лесу это преимущественно многолетние древесные породы. Характерная черта лиственного леса заключается в видовом разнообразии растительности. Между растениями происходит усиленная конкуренция за основные жизненные условия: пространство, свет, воду с растворенными в ней минеральными веществами. В результате длительного естественного отбора у растений дубравы выработались приспособления, позволяющие разным видам существовать совместно. Это ярко проявляется в характерной для дубравы ярусности. Верхний ярус образуют наиболее светолюбивые древесные породы: дуб, ясень, липа. Ниже располагаются сопутствующие им менее светолюбивые деревья: клен, яблоня, груша и др. Еще ниже расположен ярус подлеска, образованный различными кустарниками: лещиной, бересклетом, крушиной, калиной и т. п. Наконец, на почве произрастает ярус травянистых растений. Чем ниже ярус, тем более теневыносливы образующие его растения. Ярусность выражена также в расположении корневых систем. Деревья верхних ярусов обладают наиболее глубокой корневой системой и могут использовать воду и минеральные вещества из глубинных слоев почвы. Дубрава характеризуется высокой биологической продуктивностью. Вследствие ее сложной многоярусности общая площадь листьев растений, произрастающих на каждом гектаре, достигает 4-6 га. Такой мощный фотосинтезирующий аппарат улавливает и трансформирует в потенциальную энергию органического вещества около 1 % годового притока солнечной радиации. Последняя в средних широтах составляет около 3,8- 107 кДж/га. Почти половина синтезированного вещества расходуется самими растениями в процессе дыхания. Чистая продукция в виде прироста органического вещества в надземных частях растений составляет 5-6 т/га за год. К этому следует добавить 3-4 т/га ежегодного прироста подземных частей. Таким образом, продукция дубрав достигает, почти 10 т/га в год.

Ярусное расположение растений в биогеоценозе — пример приспособленности их к использованию энергии света. Размещение в первом ярусе наиболее светолюбивых растений, а в самом нижнем — теневыносливых (папоротник, копытень, кислица). Плотное смыкание крон в лесных сообществах — причина небольшого числа ярусов в них.

Ярусность наблюдается также в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах). Имеется и подземная ярусность, что связано с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений: у одних корни уходят глубоко в почву, достигают уровня грунтовых вод, другие имеют поверхностную корневую систему, улавливающую воду и элементы питания из верхнего почвенного слоя.

Благодаря ярусному расположению растения наиболее эффективно используют световой поток, при этом снижается конкуренция: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые развиваются под их пологом.

По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:

1) светолюбивые (световые), или гелиофиты, – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний. Гелиофиты часто имеют побеги с укороченными междоузлиями, сильно ветвящиеся, нередко розеточные. Листья гелиофитов 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;

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

3) теневыносливые, или факультативные гелиофиты, – могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету; они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения, редко обладают большим количеством пыльцы. У лиственных теневыносливых древесных пород 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. К этой группе можно отнести и некоторые луговые растения, лесные травы и кустарники, растущие и в затененных участках леса, и на лесных полянах, опушках, вырубках.

Билет № 23.

1. Раскройте современные взгляды на процессы эволюции.

2. Охарактеризуйте строение прокариот. Каково значение бактерий в природе и жизни человека?

3. С помощью простого опыта докажите наличие ферментов в клубнях картофеля.

4. Решите задачу на правило экологической пирамиды.

1. Раскройте современные взгляды на процессы эволюции.

Синтетическая гипотеза эволюции - это комплекс представлений об эволюционном процессе, возникший в результате объединения поло­жений классического дарвинизма с учением о мутациях и представлени­ем о популяции как элементарной единице эволюции. Она сложилась в 20-50-х годах XX века благодаря исследованиям многих ученых, в час­тности А. Н. Северцова и И. И. Шмальгаузена.

Основные положения синтетической гипотезы эволюции следующие:

1. Мутации - главный источник наследственной изменчивости.

2. Популяция — элементарная единица эволюции, где действуют эле­ментарные факторы эволюции - волны жизни, дрейф генов и изоляция.

3. Эволюционный процесс происходит в формах микроэволюции, ви­дообразования и макроэволюции.

4. Движущие силы эволюции - это естественный отбор, действую­щий на совокупности фенотипов популяции, и борьба за существование в разных формах.

5. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообра­зование как этап эволюционного процесса представляет собой последо­вательную смену одной временной популяции чередой последующих вре­менных популяций.

6. Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целост­ность видов поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллелями.

7. Поскольку основным критерием вида является его репродуктив­ная изоляция, то этот критерий неприменим к формам, у которых не наблюдается половой процесс (прокариоты, низшие эукариоты).

8. Эволюция имеет ненаправленный характер, т.е. не идет в направ­лении какой-либо конечной цели.

9. Любая систематическая группа или процветает (биологический прогресс) или вымирает (биологический регресс). Биологический про­гресс достигается, прежде всего, за счет изменений строения (ароморфоз, идиоадаптация или дегенерация).

10. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон мо­жет стать предком нескольких дочерних таксонов, но каждый вид имеет единственный предковый вид, единственную предковую ситуацию.

Следует отметить, что в настоящее время биология накопила огром­ный арсенал фактов и идей, которые не вошли в синтетическую гипотезу (теорию) эволюции.