Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования

«УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВО Уральский ГАУ)

Кафедра растениеводства и селекции

Контрольная работа по дисциплине

«Геоботаника»

Выполнил студент 2 курса

Направления 21.03.02 «Землеустройство и кадастры»

Факультет: Агротехнологий и землеустройства

Шифр №2016-14

Предеин М.А

Проверила: к.с.-х.н

Сапарклычева Е.С.

Екатеринбург, 2018

Содержание

Задание №1. Экологические группы растений. Адаптации к стрессовым условиям обитания

Задание №2. Понятие ареала. Типы ареалов и факторы, обусловливающие их границы

Задание №3. Ботаническая и экологическая характеристика дикорастущих видов растений (Гравилат речной Geum rivale) семейство (Розоцветные)

Список используемой литературы

экологический дикорастущий ареал адаптация

Задание №1. Экологические группы растений. Адаптации к стрессовым условиям обитания

Экологическая группа - совокупность видов, характеризующаяся сходными потребностями в величине какого-либо экологического фактора и возникшими в результате его воздействия в процессе эволюции сходными анато-морфологическими и иными признаками, закрепляющимися в генотипе. Экологические группы выделяются по отношению организмов к одному фактору среды (влага, температура, свет, химические свойства среды обитания и т.п.), однако границы между ними условны, и имеет место плавный переход от одной экогруппы к другой, что обусловлено экологической индивидуальностью каждого вида.

По отношению к влаге выделяют следующие экологические группы.

ксерофиты - растения, живущие в условиях значительного недостатка влаги (постоянного или временного) (виды родов: маслина, сорго, полынь и др.);

мезофиты - это растения, живущие на достаточных (не влажных и не сухих) почвах. К ним относятся большинство лесных и луговых трав, цветов, кустарников и деревьев: липа, береза, лещина, крушина, клевер, тимофеевка, костер, луговая овсяница и т.д.;

гигрофиты - это растения, живущие на сильно увлажненных почвах. К ним относятся многие виды папоротников, чаровница (цирцея), адокса, болотный подмаренник и т.д.;

гидатофиты - это растения, большая часть площади которого (или даже все растение целиком) находятся в воде. К ним относятся рдесты, кувшинки, кубышки, элодея (водяная чума) и т.д.;

гидрофиты - это растения, начинающий свой жизненный цикл в воде, но со временем стебли и листья которого покидают пределы воды. К ним относятся частуха, тростник, рис и т.д.

По отношению к температуре растения разделяют на экологические группы:

мегатермофиты - это растения без особых изменений переносящие высокие (свыше 35-40 градусов Цельсия) температуры. К ним относятся растения пустынь и полупустынь: полыни (полынь белая, полынь поздняя, черная полынь, полынь Лессинга), мак павлиний, верблюжья колючка, элимус (волоснец), ковыль Лессинга, типчак, житняк, прутняк, ромашник, камфоросма, качим и т.д.;

мезотермофиты - это растения, живущие в «райских условиях», где температура никогда не поднимается выше 30 градусов Цельсия и не опускается ниже 20 градусов Цельсия. При повышении или понижении температуры эти растения практически сразу гибнут. К ним относятся растения тропиков и субтропиков: бальзамин, бегония, драцена, жасмин, калатея, монстера, раффлезия, гевея, артокарпус, аукуба японская, бересклет японский, гибискус, камелия японская, ливинстона китайская, нандина домашняя, фатсия японская, жимолость японская, лигодиум японский, фикус крохотный, азалия и т.д.;

микротермофиты - это растения, вынужденные довольствоваться невысокой (ниже 20 градусов Цельсия) температурой. Вследствие этого у них краткий вегетационный период. К ним относятся растения умеренного и арктического поясов: яблоня, груша, береза, вишня, вяз, грецкий орех, дуб чересчатый, ива, каштан конский, клен остролистный, ольха, осина, рябина, тополь, черемуха, ясень, бузина, боярышник, ежевика, клюква, калина, все видылишайников и мхов и т.д.;

гекистотермофиты - очень холодостойкие растения, например лишайники.

По отношению к свету выделяют следующие экологические группы.

сциофиты (они же гелиофобы, теневые растения, тенелюбы) - это растения, живущие в замкнутых пространствах леса. Прекрасно чувствуют себя в полутемных и влажных лесных «коридорах». При воздействии прямых солнечных лучей свыше 20-30 минут погибают от перегрева. К ним относятся кислица, папоротники, мхи,плауны, хвощи, молодая поросль хвойных деревьев;

сциогелиофиты (они же теневыносливые растения) - Это большинство растений, произрастающих в России. Отдают предпочтения светлым местам, но могут свободно переносить небольшое затемнение. К ним относятся клен остролистный, липа, многие кустарнички (малина, смородина, боярышник) и травы (подорожник, тысячелистник, василек, иван-да-марья);

гелиофиты (они же световые растения, светолюбы) - это растения, живущие на открытых пространствах, с избытком солнечного света. При его недостатке быстро хиреют и даже умирают. К ним относятся береза белая, дуб монгольский, сосна могильная, лишайники кустистые, клевер ползучий, подсолнечник и т.д.

Целый ряд экологических групп растений выделяют по отношению к особенностям почвы, т.е. по отношению к эдафичних факторов (эдафоморфы), то есть почвенных.

По отношению к общему содержанию в почве минеральных питательных веществ (трофность растений) различают:

олиготрофы - растения удовлетворяются малым содержанием зольных элементов, например, сосна обыкновенная, вереск обыкновенный, тмин песчаный;

мезотрофы - удовлетворяются умеренным содержанием зольных элементов, например, ель европейская;

эутотрофы - требуют большого количества зольных элементов, например, дуб, сныть, перелеска многолетняя.; относится большая часть растений на нашей планете;

По отношению к засолению почв различают следующие экологические группы:

гликофиты - это растения засоленных почв и солончаков, погибающие при избытке соли;

галофиты - растения засоленных почв солончаков содержат обычно много солей в клеточных вакуолях и имеющие высокое осмотическое давление, то есть свободно живущие при избытке соли в почве. Внешне похожи на суккуленты. В строении проявляются черты склерофитов: опушение, жёсткие и сухие, рассечённые листовые пластинки.

По отношению к реакции почвенного раствора (кислотности) выделяют следующие экологические группы:

ацидофиты - это виды, растущие на кислых почвах с рН меньше 6,7 (например, белоус сжатый, клюква, ринхоспора белая, хвощ, вереск, редька дикая);

нейтрофиты - виды, приуроченные к почвам с рН 6,7-7,0 (большинство культурных растений, дуб, шиповника, ежевика сизая);

базофиты - виды, растущие при рН более 7,0 (например, головатень, ветреница лесная).

По отношению к субстрату, на котором растут растения, выделяют следующие их экологические группы:

петрофиты - растут на каменистых выходах пород, например, асплений, многоножка обыкновенная, гвоздика Фишера, минуарции

кальцефиты - растут на известняковых обнажениях и карбонатных почвах, например, лен желтый, солнцецвет, заблуждений мечолистий, петушки венгерские

псаммофиты - растут на песчаных местах, например, булавоносець сероватый, зверобой стелющийся, козельцы украинский, червец многолетний

палюдозофиты - растут на болотных почвах, например, вахта трехлистная, волчье тело болотное, многие виды осок, камыш, образки болотные, частуха подорожниковая

Таким образом, в результате взаимодействия растений с окружающей средой и естественного отбора у них возникают новые физиологические свойства и признаки структуры, наиболее целесообразные в условиях конкретной экологической обстановки. Виды и внутривидовые отдельности, обладающие такими целесообразными признаками, оказываются наиболее приспособленными (адаптированными) к данным экологическим условиям. Такие виды и их комплексы - великолепные индикаторы (показатели) тех компонентов среды, к которым они адаптированы.

Адаптация -- это генетически детерминированный процесс формирования защитных систем, которые обеспечивают повышение устойчивости и протекание онтогенеза в неблагоприятных для него условиях.

Анатомо-морфологические приспособления. У некоторых представителей ксерофитов длина корневой системы достигает несколько десятков метров, что позволяет растению использовать грунтовую воду и не испытывать недостатка влаги в условиях почвенной и атмосферной засухи. У других ксерофитов наличие толстой кутикулы, опушенность листьев, превращение листьев в колючки уменьшают потери воды, что очень важно в условиях недостатка влаги. Жгучие волоски и колючки защищают растения от поедания животными.Деревья в тундре или на больших горных высотах имеют вид приземистых стелющихся кустарников, зимой они засыпаются снегом, который защищает их от сильных морозов. В горных районах с большими суточными колебаниями температуры растения часто имеют форму распластанных подушек с плотно расположенными многочисленными стеблями. Это позволяет сохранять внутри подушек влагу и относительно равномерную в течение суток температуру. У болотных и водных растений формируется специальная воздухоносная паренхима (аэренхима), которая является резервуаром воздуха и облегчает дыхание частей растения, погруженных в воду.

Физиолого-биохимические приспособления. У суккулентов приспособлением для произрастания в условиях пустынь и полупустынь является усвоение СО₂ в ходе фотосинтеза по CAM-пути. У этих растений устьица днем закрыты. Таким образом, растение сохраняет внутренние запасы воды от испарения. В пустынях вода является главным фактором, ограничивающим рост растений. Устьица открываются ночью, и в это время происходит поступление СО₂ в фотосинтезирующие ткани. Последующее вовлечение СО₂ в фотосинтетический цикл происходит днем уже при закрытых устьицах.

К физиолого-биохимическим приспособлениям относятся способность устьиц открываться и закрываться, в зависимости от внешних условий. Синтез в клетках абсцизовой кислоты, пролина, защитных белков, фитоалексинов, фитонцидов, повышение активности ферментов, противодействующих окислительному распаду органических веществ, накопление в клетках сахаров и ряд других изменений в обмене веществ содействует повышению устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды.

Одна и та же биохимическая реакция может осуществляться несколькими молекулярными формами одного и того же фермента (изоферментами), при этом каждая изоформа проявляет каталитическую активность в относительно узком диапазоне некоторого параметра окружающей среды, например температуры. Наличие целого ряда изоферментов позволяет растению осуществлять реакцию в значительно более широком диапазоне температур, по сравнению с каждым отдельным изоферментом. Это дает возможность растению успешно выполнять жизненные функции в изменяющихся температурных условиях.

Поведенческие приспособления, или избегание действия неблагоприятного фактора. Примером могут служить эфемеры и эфемероиды (мак, звездчатка, крокусы, тюльпаны, подснежники). Они проходят весь цикл своего развития весной за 1,5-2 месяца, еще до наступления жары и засухи. Таким образом, они как бы уходят, или избегают попадания под влияние стрессора. Подобным образом раннеспелые сорта сельскохозяйственных культур формируют урожай до наступления неблагоприятных сезонных явлений: августовских туманов, дождей, заморозков. Поэтому селекция многих сельскохозяйственных культур направлена на создание раннеспелых сортов. Многолетние растения зимуют в виде корневищ и луковиц в почве под снегом, защищающим их от вымерзания.

Адаптация растений к неблагоприятным факторам осуществляется одновременно на многих уровнях регуляции -- от отдельной клетки до фитоценоза. Чем выше уровень организации (клетка организм, популяция) тем большее число механизмов одновременно участвует в адаптации растений к стрессам.

Регуляция метаболических и адаптационных процессов внутри клетки осуществляется с помощью систем: метаболической (ферментативной); генетической; мембранной. Эти системы тесно связаны между собой. Так, свойства мембран зависят от генной активности, а дифференциальная активность самих генов находится под контролем мембран. Синтез ферментов и их активность контролируются на генетическом уровне, в то же время ферменты регулируют нуклеиновый обмен в клетке.

На организменном уровне к клеточным механизмам адаптации добавляются новые, отражающие взаимодействие органов. В неблагоприятных условиях растения создают и сохраняют такое количество плодоэлементов, которое в достаточном количестве обеспечено необходимыми веществами, чтобы сформировать полноценные семена. Например, в соцветиях культурных злаков и в кронах плодовых деревьев в неблагоприятных условиях более половины заложившихся завязей могут опасть. Такие изменения основаны на конкурентных отношениях между органами за физиологически активные и питательные вещества.

В условиях стрессов резко ускоряются процессы старения и опадения нижних листьев. При этом нужные растениям вещества перемещаются из них в молодые органы, отвечая стратегии выживания организма. Благодаря реутилизации питательных веществ из нижних листьев сохраняются жизнеспособными более молодые -- верхние листья.

Действуют механизмы регенерации утраченных органов. Например, поверхность ранения покрывается вторичной покровной тканью (раневой перидермой), рана на стволе или ветке зарубцовывается наплывами (каллюсами). При утрате верхушечного побега у растений пробуждаются спящие почки и усиленно развиваются боковые побеги. Весеннее восстановление листьев вместо опавших осенью -- это также пример естественной регенерации органов. Регенерация как биологическое приспособление, обеспечивающее вегетативное размножение растений отрезками корня, корневища, слоевища, стеблевыми и листовыми черенками, изолированными клетками, отдельными протопластами, имеет большое практическое значение для растениеводства, плодоводства, лесоводства, декоративного садоводства и пр.

В процессах защиты и адаптации на уровне растения участвует и гормональная система. Например, при действии неблагоприятных условий в растении резко возрастает содержание ингибиторов роста: этилена и абсциссой кислоты. Они снижают обмен веществ, тормозят ростовые процессы, ускоряют старение, опадение органов, переход растения в состояние покоя. Торможение функциональной активности в условиях стресса под влиянием ингибиторов роста является характерной для растений реакцией. Одновременно с этим в тканях снижается содержание стимуляторов роста: цитокинина, ауксина и гиббереллинов.

На популяционном уровне присоединяется отбор, который приводит к появлению более приспособленных организмов. Возможность отбора определяется существованием внутрипопуляционной изменчивости устойчивости растений к разным факторам внешней среды. Примером внутрипопуляционной изменчивости по устойчивости может служить недружность появления всходов на засоленной почве и увеличение варьирования сроков прорастания при усилении действия стрессора.

Вид в современном представлении состоит из большого числа биотипов -- более мелких экологических единиц, генетически одинаковых, но проявляющих разную устойчивость к факторам внешней среды. В различных условиях не все биотипы одинаково жизненны, и в результате конкуренции остаются лишь те из них, которые наиболее отвечают данным условиям. То есть, устойчивость популяции (сорта) к тому или иному фактору определяется устойчивостью составляющих популяцию организмов. Устойчивые сорта имеют в своем составе набор биотипов, обеспечивающих хорошую продуктивность даже в неблагоприятных условиях. Вместе с тем, в процессе многолетнего культивирования у сортов изменяется состав и соотношение биотипов в популяции, что отражается на продуктивности и качестве сорта, часто не в лучшую сторону. Итак, адаптация включает в себя все процессы и приспособления, повышающие устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды (анатомические, морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие, популяционные и др.)

Но для выбора наиболее эффективного пути адаптации главным является время, в течение которого организм должен приспособиться к новым условиям. При внезапном действии экстремального фактора ответ не может быть отложен, он должен последовать незамедлительно, чтобы исключить необратимые повреждения растения. При длительных воздействиях небольшой силы адаптационные перестройки происходят постепенно, при этом увеличивается выбор возможных стратегий. В этой связи различают три главные стратегии адаптации: эволюционные, онтогенетические и срочные. Задача стратегии -- эффективное использование имеющихся ресурсов для достижения основной цели -- выживания организма в условиях стресса. Стратегия адаптации направлена на поддержание структурной целостности жизненно важных макромолекул и функциональной активности клеточных структур, сохранение систем регуляции жизнедеятельности, обеспечение растений энергией.

Эволюционные, или филогенетические адаптации (филогенез -- развитие биологического вида во времени) -- это адаптации, возникающие в ходе эволюционного процесса на основе генетических мутаций, отбора и передающиеся по наследству. Они являются наиболее надежными для выживания растений.

У каждого вида растений в процессе эволюции выработались определенные потребности к условиям существования и приспособленность к занимаемой им экологической нише, стойкое приспособление организма к среде обитания. Влаголюбие и теневыносливость, жароустойчивость, холодоустойчивость и другие экологические особенности конкретных видов растений сформировались в результате длительного действия соответствующих условий. Так, теплолюбивые и короткодневные растения характерны для южных широт, менее требовательные к теплу и длиннодневные растения -- для северных. Хорошо известны многочисленные эволюционные адаптации к засухе растений-ксерофитов: экономное расходование воды, глубоко залегающая корневая система, сбрасывание листьев и переход в состояние покоя и другие приспособления.

В этой связи сорта сельскохозяйственных растений проявляют устойчивость именно к тем факторам внешней среды, на фоне которых проводится селекция и отбор продуктивных форм. Если отбор проходит в ряде последовательных генераций на фоне постоянного влияния какого-либо неблагоприятного фактора, то устойчивость сорта к нему может быть существенно увеличена. Закономерно, что сорта селекции НИИ сельского хозяйства Юго-Востока (г. Саратов), более устойчивы к засухе, чем сорта, созданные в селекционных центрах Московской области. Таким же путем в экологических зонах с неблагоприятными почвенноклиматическими условиями сформировались устойчивые местные сорта растений, а эндемичные виды растений устойчивы именно к тому стрессору, который выражен в ареале их обитания.

В природной обстановке условия среды обычно изменяются очень быстро, и времени, в течение которого стрессовый фактор достигает повреждающего уровня, недостаточно для формирования эволюционных приспособлений. В этих случаях растения используют не постоянные, а индуцируемые стрессором защитные механизмы, формирование которых генетически предопределено (детерминировано).

Онтогенетические (фенотипические) адаптации не связаны с генетическими мутациями и не передаются по наследству. Формирование такого рода адаптаций требует сравнительно много времени, поэтому их называют долговременными адаптациями. Одним из таких механизмов является способность ряда растений формировать водосберегающий путь фотосинтеза CAM-типа в условиях водного дефицита, вызванного засухой, засолением, действием низких температур и других стрессорами. Эта адаптация связана с индукцией экспрессии «неактивного» в нормальных условиях гена фосфоенолпируваткарбоксилазы и генов других ферментов CAM-пути усвоения СО₂, с биосинтезом осмолитов (пролина), с активацией антиоксидантных систем и изменением суточных ритмов устьичных движений. Все это приводит к очень экономному расходованию воды. У полевых культур, например, у кукурузы, аэренхима в обычных условиях произрастания отсутствует. Но в условиях затопления и недостатка в тканях кислорода в корнях у нее происходит гибель части клеток первичной коры корня и стебля (апоптоз, или программируемая смерть клеток). На их месте образуются полости, по которым кислород из надземной части растения транспортируется в корневую систему. Сигналом для гибели клеток является синтез этилена.

Срочная адаптация происходит при быстрых и интенсивных изменениях условий обитания. В основе ее лежит образование и функционирование шоковых защитных систем. К шоковым защитным системам относятся, например, система белков теплового шока, которая образуется в ответ на быстрое повышение температуры. Эти механизмы обеспечивают кратковременные условия выживания при действии повреждающего фактора и тем самым создают предпосылки для формирования более надежных долговременных специализированных механизмов адаптации. Примером специализированных механизмов адаптации является новообразование антифризных белков при низких температурах или синтез сахаров в процессе перезимовки озимых культур. Вместе с тем, если повреждающее действие фактора превышает защитные и репарационные возможности организма, то неминуемо наступает смерть. В этом случае организм погибает на этапе срочной или на этапе специализированной адаптации в зависимости от интенсивности и продолжительности действия экстремального фактора.

Различают специфические и неспецифические (общие) ответные реакции растений на стрессор.

Неспецифические реакции не зависят от природы действующего фактора. Они одни и те же при действии высокой и низкой температуры, недостатка или избытка влаги, высокой концентрации солей в почве или вредных газов в воздухе. Во всех случаях в клетках растений повышается проницаемость мембран, нарушается дыхание, возрастает гидролитический распад веществ, увеличивается синтез этилена и абсцизовой кислоты, тормозится деление и растяжение клеток.

Опытами в Институте физиологии растений РАН (Вл. В. Кузнецов и др.) показано, что кратковременная тепловая обработка растений хлопчатника сопровождается повышением их устойчивости к последующему засолению. А адаптация растений к засолению приводит к повышению их устойчивости к высокой температуре. Тепловой шок повышает способность растений приспосабливаться к последующей засухе и, наоборот, в процессе засухи повышается устойчивость организма к высокой температуре. Кратковременное воздействие высокой температурой повышает устойчивость к тяжелым металлам и УФ-Б облучению. Предшествующая засуха способствует выживанию растений в условиях засоления или холода.

Процесс повышения устойчивости организма к данному экологическому фактору в результате адаптации к фактору иной природы называется кросс-адаптацией.

Для изучения общих (неспецифических) механизмов устойчивости большой интерес представляет ответ растений на факторы, вызывающие у растений водный дефицит: на засоление, засуху, низкие и высокие температуры и некоторые другие. На уровне целого организма все растения реагируют на водный дефицит одинаково. Характерно угнетение роста побегов, усиление роста корневой системы, синтеза абсцизовой кислоты, снижение устьичной проводимости. Спустя некоторое время, ускоренно стареют нижние листья, и наблюдается их гибель. Все эти реакции направлены на снижение расходования воды за счет сокращения испаряющей поверхности, а также за счет увеличения поглотительной деятельности корня.

Специфические реакции -- это реакции на действие какого-либо одного стрессового фактора. Так, фитоалексины (вещества со свойствами антибиотиков) синтезируются в растениях в ответ на контакт с болезнетворными микроорганизмами (патогенами).

Специфичность или не специфичность ответных реакций, подразумевает, с одной стороны, отношение растения к различным стрессорам и, с другой стороны, характерность реакций растений различных видов и сортов на один и тот же стрессор. Проявление специфических и неспецифических ответных реакций растений зависит от силы стресса и скорости его развития. Специфические ответные реакции возникают чаще, если стресс развивается медленно, и организм успевает перестроиться и приспособиться к нему. Неспецифические реакции обычно возникают при более кратковременном и сильном действии стрессора. Функционирование неспецифических (общих) механизмов устойчивости позволяет растению избегать больших затрат энергии для формирования специализированных (специфических) механизмов адаптации в ответ на любое отклонение от нормы условий их обитания.

Устойчивость растений к стрессовому воздействию зависит от фазы онтогенеза. Наиболее устойчивы растения и органы растений в покоящемся состоянии: в виде семян, луковиц; древесные многолетние -- в состоянии глубокого покоя после листопада. Наиболее чувствительны растения в молодом возрасте, так как в условиях стресса процессы роста повреждаются в первую очередь. Вторым критическим периодом является период формирования гамет и оплодотворения. Действие стресса в этот период приводит к снижению репродуктивной функции растений и снижению урожая.

Если стрессовые условия повторяются и имеют небольшую интенсивность, то они способствуют закаливанию растений. На этом основаны методы повышения устойчивости к низким температурам, жаре, засолению, повышенному содержанию в воздухе вредных газов.

Надежность растительного организма определяется его способностью не допускать или ликвидировать сбои на разных уровнях биологической организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и популяционном. Для предотвращения сбоев в жизнедеятельности растений под влиянием неблагоприятных факторов используются принципы избыточности, гетерогенности функционально равнозначных компонентов, системы репарации утраченных структур. Избыточность структур и функциональных возможностей -- один из основных способов обеспечения надежности систем. Избыточность и резервирование имеет многообразные проявления. На субклеточном уровне повышению надежности растительного организма способствуют резервирование и дублирование генетического материала. Это обеспечивается, например, двойной спиралью ДНК, увеличением плоидности. Надежность функционирования растительного организма в изменяющихся условиях поддерживается также благодаря наличию разнообразных молекул информационной РНК и образованию гетерогенных полипептидов. К ним относятся и изоферменты, которые катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются по свои физико-химическим свойствам и устойчивостью структуры молекул в изменяющихся условиях среды.

На уровне клетки пример резервирования -- избыток клеточных органелл. Так, установлено, что для обеспечения растения продуктами фотосинтеза достаточно части имеющихся хлоропластов. Остальные хлоропласты как бы остаются в резерве. То же касается и общего содержания хлорофилла. Избыточность проявляется также в большом накоплении предшественников для биосинтеза многих соединений.

На организменном уровне принцип избыточности выражается в образовании и в разновременной закладке большего, чем требуется для смены поколений, числа побегов, цветков, колосков, в огромном количестве пыльцы, семязачатков, семян.

На популяционном уровне принцип избыточности проявляется в большом числе особей, различающихся по устойчивости к тому или иному стрессовому фактору.

Системы репарации также работают на разных уровнях -- молекулярном, клеточном, организменном, популяционном и биоценотическом. Репаративные процессы идут с затратой энергии и пластических веществ, поэтому репарация возможна только при сохранении достаточной интенсивности обмена веществ. Если обмен веществ прекращается, то прекращается и репарация. В экстремальных условиях внешней среды особенно большое значение имеет сохранение дыхания, так как именно дыхание обеспечивает энергией репарационные процессы.

Восстановительная способность клеток адаптированных организмов определяется устойчивостью их белков к денатурации, а именно устойчивостью связей, которые определяют вторичную, третичную и четвертичную структуру белка. Например, устойчивость зрелых семян к высоким температурам, как правило, связана с тем, что после обезвоживания их белки приобретают устойчивость к денатурации. Главным источником энергетического материала как субстрата дыхания является фотосинтез, поэтому от устойчивости и способности фотосинтетического аппарата восстанавливаться после повреждений зависит энергообеспечение клетки и связанные с ним репарационные процессы. Для поддержания фотосинтеза в экстремальных условиях в растениях активизируется синтез компонентов мембран тилакоидов, происходит торможение окисления липидов, восстанавливается ультраструктура пластид.На организменном уровне примером регенерации может служить развитие замещающих побегов, пробуждение спящих почек при повреждении точек роста.

Задание №2

Понятие ареала. Типы ареалов и факторы, обусловливающие их границы

На нашей планете насчитывается около 500 тысяч видов растений. Каждый вид представлен большим количеством особей, которые распространены на определённой территории. Область естественного распространения какого-либо вида на земной поверхности называют ареалом. Ареал может быть различен по величине и конфигурации.

Растения по распространению на планете

Растения, широко распространённые на всех континентах, называют космополитами. Примерами космополитов являются одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), крапива двудомная (Urtica dioica), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium) и др.

Виды, встречающиеся в одном каком-то регионе, называют эндемичными, как, например, сосна пицундская (Pinus pityusa), которая растёт только в горах Крыма, или пихта Семёнова (Abies semenovii) в горах Западного Тянь-Шаня.

Растения по распространению внутри ареала

Распространение особей вида в пределах ареала очень неравномерно и зависит как от биологических особенностей вида, так и от условий среды. В этом отношении в природе наблюдается огромное разнообразие, но в целом можно выделить два типа растений.

Первый -- очень распространённые виды, имеющие широкую экологическую амплитуду. К числу видов с широкой экологической амплитудой относятся, например, мятлик луговой (Poa pratensis), овсяница луговая (Festuca pratensis), лютик едкий (Ranunculus acris), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium), звездчатка злаковидная (Stellaria graminea) и многие другие.

Второй тип растений связан в своём распространении с достаточно узко ограниченными условиями (известковые, кислые, песчаные почвы, избыток воды и т.д.). Примером этого типа растений могут служить ясень высокий (Fraxinus excelsior), который растёт только на достаточно богатых почвах, или льнянка меловая (Linaria cretacea), которая поселяется по меловым склонам и др.

Виды ареалов

Различают ареалы сплошные и разорванные.

Сплошные ареалы представляют одну целостную площадь обитания вида, но не следует представлять себе, что его особи полностью покрывают эту площадь, они произрастают на определённых, благоприятных для них участках ареала. Так, крапива двудомная (Urtica dioica) растёт на богатых азотом, а пырей ползучий (Agropyron repens) -- на рыхлых почвах.

Разорванный ареал распадается на несколько частей, иногда в его пределах имеются лишь отдельные пункты, удалённые друг от друга, где встречается данный вид. Примером видов с разорванными ареалами являются высокогорные виды, отсутствующие на равнинах (рис. 1).

Рис. 1. Пример разорванного аркто-альпийского ареала луазелерии простёртой (Loiseleuria procumbens)

Формирование и изменение границ ареала

Границы и типы ареалов формируются под влиянием различных факторов: исторических, климатических, почвенно-грунтовых, механических (преграды -- горы, моря, океаны), биотических.

Антропогенный фактор

Огромное влияние на формирование ареалов растений и изменения их границ оказывает хозяйственная деятельность человека. Вырубая леса, распахивая степи, осушая болота, человек уничтожает местообитания тех или иных видов, что приводит к сокращению их ареала. Но, с другой стороны, деятельность человека способствует расширению ареалов некоторых видов растений. Так, из Америки в Европу были завезены элодея канадская (Elodea canadensis), ромашка пахучая (Matricaria matricarioides), мелколепестник канадский (Erigeron canadensis), галинзоги мелкоцветковая и щетинистая (Galinsoga parviflora и G. ciliata), клён ясенелистный (Acer negundo), и многие другие виды.

А из Европы в Америку человек завёз лопух паутинистый (Arctium tomentosum), чертополох колючий (Carduus acanthoides), пырей ползучий (Agropyron repens), подорожник большой (Plantago major), и др.

Задание №3

Ботаническая и экологическая характеристика дикорастущих видов растений (Гравилат речной Geum rivale) семейство (Розоцветные)

1. Семейство которому принадлежит описываемый вид растений

Семейство (Розоцветные)

2. Описание вегетативных органов растений (корень, лист, стебель)

Гравилат речной (рис. №2) - многолетнее травянистое растение с толстым ползучим, бурого цвета корневищем и мощным прямостоячим, слегка ветвистым, темно-красноватого оттенка, до 1 метра в высоту стеблем. На срезе корень гравилата речного слегка желтоватый и обладает характерным «гвоздичным» запахом. Этот запах слабее, нежели у гравилата городского. Прикорневые листовые пластинки расположены на длинных черешках. Они сложно-перистые, имеют несколько пар боковых листиков. Стеблевые листья короткочерешковые, либо сидячие, трехраздельные, имеют небольшие прилистники яйцевидной формы.

3. Описание соцветия, описание цветка

Цветки гравилата речного колокольчатые, обоеполые, 5-членные, поникающие, в диаметре - до 1,5 см. Околоцветник двойной. Цветки развиваются на длинных цветоножках по 2-5 штук, на самой верхушке прямостоячего стебля. Чашечка красно-бурой окраски. Лепестки венчика широкие, сужены в длинный ноготок, опушенные, желтого цвета с темно-красными жилками. Цветет растение до 20 дней в период - с мая по июнь.

4. Плоды и семена

Плод состоит из множества односемянных орешков, созревающих в июле - сентябре. Столбики по отцветании вытягиваются, деревенеют и превращаются в крепкий крючок, который цепляется за шерсть проходящих животных, и таким образом семена перемещаются на далекие расстояния.

5. Способы опыления и распространения плодов и семян

Плод имеет своего рода цепляющиеся крючки и волоски в результате они прицепляются к шерсти животных или одежде людей -- любителей природы, и таким образом могут переноситься на значительные расстояния. У гравилатов может происходить перекрестное опыление, но чаще происходит самоопыление. Интересно механизма самоопыления городского гравилата: короткие тычинки в цветках гравилата речного удлиняются, дорастают до рылец, а так как цветки по мере зацветания, поникая, закрываются, то тычинки плотно прилегают к рыльцам и происходит самоопыление.

Гравилат речной Рис. №2

6. Описание особенностей размножения

Размножение гравилата проводят 2-мя способами:

· семенами;

· делением куста.

Размножение многолетника делением куста проводят весной, разделяя корневище острым ножом и пересаживая кусты, предварительно хорошо полив лунки, на новые места. Таким же способом можно размножать гравилат и ранней осенью, но только в южных регионах, чтобы дать молодому растению возможность укорениться и без потерь перезимовать.

Отлично размножается гравилат и из семян. Для этого семенной материал высевают ранней весной в специальные ящики или в теплицу, а с наступлением тепла (середина - конец апреля) рассаду высаживают на постоянное место выращивания в открытый грунт. При достаточно прохладной погоде, кустики укрывают агроволокном, пленкой или пластиковыми бутылками. Выращенный из семян многолетник зацветает только на второй год.

7. Экологическая характеристика

Обитает, главным образом, в умеренно тёплых и субтропических поясах Северного полушария, в Африке, на Австралийском континенте и в других областях в диком состоянии. Произрастает в лиственных лесах на опушках, на лугах, по зарослям кустарников, по краям болот, берегам рек и озер на влажной плодородной, слабокислой почве.

Гравилат речной - исчезающий вид, внесен в Красные книги Иркутской, Саратовской областей России.

Список используемой литературы:

1. Ботаника. Андреева И.И., Родман Л.С. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2002. - 488 с. (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).ISBN 5-9532-0015-3.

2. Ботаника с основами геоботаники Авторы: Суворов В. В., Воронова И. Н. Издание 2-е, перераб. и доп. Издательство: Ленинград, «Колос» Ленинградское отделение Год издания: 1979 Страниц: 560 с иллюстрациями (Учебники и учебные пособия для высших сельскохозяйственных учебных заведений).

Размещено на Allbest.ru