Связь растительности и условий среды

                                                                             ГОУ ВПО

                              «Липецкий государственный педагогический университет»

 

                                                  Естественно-географический факультет

 

                                                  Кафедра: биологии, химии и экологии

 

 

 

 

                               

 

                                Реферат на тему: 

          Связь растительности и условий среды

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                             

 

 

 

 

                                                                                                                                              Выполнила:

                                                                                                                                 Студентка 2 курса ЭО

                                                                                                                                 Вдовина Надежда

                                                                                                                                 Руководитель:

                                                                                                                             Доц.кафедры: биологии, 

                                                                                                                                химии и экологии

                                                                                                                  Горягина Екатерин Борисовна  

                                                 

 

                                                        г.Липецк-2013

Содержание:

 

 Введение

1. Приспособленность растений к воздушной и водной среде.
2. Экологические факторы.
3. Приспособленность растений к загрязнению атмосферы и засолению почвы.
4. Приспособленность к биотическим и абиотическим факторами.

Заключение 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

  Выбранная мной тема показалась мне актуальной, так как без растений невозможно представить жизни на Земле. Они создают условия существования для всех организмов: выделяют кислород, служат источником пищи для всех живых организмов и т.д. Мне стало интересно проследить за связью растений в условиях их среды. Ведь на Земле сложилась тяжелая экологическая проблема, которая влияет на растительность и тех, кто на ней обитает.

Целью данной работы является изучение связи растительности и условий среды.

Задачи: по литературным источникам изучить условия обитания растений, пронаблюдать за тем, как  изменяются и приспосабливаются  растения к среде их обитания в  городе, и как растения влияют на окружающую среду.

1.Воздушная среда

 

Воздушная среда особенно вредной является сернистая кислота. Она может привести к хлорозу у деревьев (пожелтению или обесцвечиванию листьев) и карликовости. В мегаполисах, например, на стволах деревьев отсутствуют лишайники, являющиеся показателями чистого воздуха. Так же вреден городской воздух для хвойных, происходит отмирание верхушек деревьев, неправильное ветвление и т.д. Еще одним из вредных веществ является угарный газ (оксид углерода). Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства. Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности Земли и частично из космоса. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т.д. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Даже после дождя в 1 см содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их в несколько раз больше. Пыль, оседая на растениях, забивает поры на листьях, препятствую процессам дыхания и сокращает количество света необходимого растениям. В результате происходящего на Земле фотосинтеза, растительность ежегодно образует 100 млрд. т. органических веществ, усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа и выделяя во внешнюю около 145 млрд. т. свободного кислорода. Полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы.

О роли в этом круговороте зеленых насаждений говорят следующие данные: 1 га зеленых  насаждений в среднем за 1 час  очищает воздух от 8 кг углекислого  газа (выделяемого за это время  при дыхании 200 человек). Взрослое дерево за сутки выделяет 180 литров кислорода, а за пять месяцев (с мая по сентябрь) оно поглощает около 44 кг углекислого  газа. Количество выделяемого кислорода  и поглощаемого углекислого газа зависит от возраста зеленых насаждений, видового состава, плотности посадки и других факторов.

Таким образом, можно сделать вывод, что  загрязнения воздуха очень пагубно  влияют на жизнедеятельность растений. Растения выделяют кислород, а мы им дышим, поэтому загрязнение воздуха - это наша общая проблема, и мы должны бороться с ней.

Водная среда

 

Водная  среда включает поверхностные и  подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, около 98% всей воды на Земле. Поверхность  океана составляет 361 млн. квадратных километров. Вода в океане соленая, причем большая  ее часть сохраняет постоянную соленость  около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7° С. Существуют многолетние растения, для жизни которых необходимо пребывание в пресной и соленой  воде. Количество пресной воды составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля  имеется в легкодоступных для  добычи местах. Большая часть пресной  воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах. Но кроме этой проблемы существует еще одна, более важная. Это загрязнение  пресных вод. Сброс неочищенных  сточных вод в водные источники  приводит к микробиологическим загрязнениям воды. Для того чтобы растение продолжало свой рост и развитие ему нужна  чистая, пресная вода.

 

2. Экологические факторы

 
Экологические факторы во многом определяют развитие растительного мира и его плодородие. Характерной особенностью России является то, что большая часть ее территории имеет значительно более холодный климат, чем в других странах.

Адаптация растения к конкретным условиям среды  обеспечивается за счет физиологических  механизмов. Факторы внешней среды  могут изменяться закономерно и случайно. Закономерно изменяющиеся условия среды (смена сезонов года) вырабатывают у растений генетическую приспособленность к этим условиям.

В естественных для вида природных условиях произрастания, растения в процессе своего роста  и развития часто испытывают воздействие  неблагоприятных факторов внешней  среды, к которым относят температурные  колебания, засуху, избыточное увлажнение, засоленность почвы и т.д. Каждое растение обладает способностью к адаптации  в меняющихся условиях внешней среды  в пределах, обусловленных его  генотипом. Чем выше способность  растения изменять метаболизм в соответствии с окружающей средой, тем шире его  способность к адаптации. Это  свойство отличает устойчивые сорта  сельскохозяйственных культур. Как  правило, несильные и кратковременные  изменения факторов внешней среды  не приводят к существенным нарушениям физиологических функций растений, что обусловлено их способностью сохранять относительно стабильное состояние при изменяющихся условиях внешней среды, т.е. поддерживать гомеостаз. Однако резкие и длительные воздействия приводят к нарушению многих функций растения, а часто и к его гибели.

При действии неблагоприятных условий  снижение физиологических процессов  и функций может достигать  критических уровней. Нарушаются энергетический обмен, системы регуляции, белковый обмен и другие, жизненно важные функции растительного организма. При воздействии на растение неблагоприятных  факторов (стрессоров) в нем возникает  напряженное состояние, отклонение от нормы - стресс. Выделяют три основные группы факторов, вызывающих стресс у  растений:

физические - недостаточная или избыточная влажность, освещенность, температура, радиоактивное  излучение, механические воздействия;

химические - соли, газы (гербициды, инсектициды, ксенобиотики, фунгициды, промышленные отходы и др.);

биологические - поражение возбудителями болезней или вредителями, конкуренция е другими растениями, влияние животных, цветение, созревание плодов.

Защита  от неблагоприятных факторов среды  у растений обеспечивается структурными приспособлениями, особенностями анатомического строения (кутикула, корка, механические ткани и т.д.), специальными органами защиты (жгучие волоски, колючки), двигательными  и физиологическими реакциями, выработкой защитных веществ (смол, фитонцидов, токсинов, защитных белков).

Антропогенные факторы порой оказывают очень  неблагоприятное действие на растения. Переделывая природу и приспосабливая её к своим потребностям, мы изменяем среду обитания растений, влияя тем  самым на их жизнь. Воздействие может  быть косвенным и прямым. Косвенное  воздействие осуществляется путём  изменения ландшафтов - климата, физического  состояния и водоёмов, строения поверхности  земли, почв, растительности и животного  населения. Большое значение приобретает  увеличение радиоактивности в результате развития атомной промышленности и  особенно испытаний атомного оружия. Человек сознательно и бессознательно истребляет или вытесняет одни виды растений и животных, распространяет другие или создаёт для них  благоприятные условия. Для культурных растений и домашних животных человек  создал в значительной степени новую  среду, многократно увеличив продуктивность освоенных земель. Но это исключило  возможность существования многих диких видов. Неправильная распашка земель и не только привела к гибели естественных сообществ, но и усилила  водную и ветровую эрозию почв и  обмеление рек. Вместе с тем возникновение  селений и городов создало  благоприятные условия для существования  многих видов растений. Развитие промышленности не обязательно приводило к обеднению  живой природы, но часто способствовало появлению новых форм. Развитие транспорта и других средств сообщения способствовало распространению как полезных, так  и многих вредных видов растений.

Следовательно, можно сделать вывод, что растения постоянно подвергаются воздействию  окружающей среды, которая по-разному  влияет на их развитие и жизнедеятельность.

3. Приспособленность растений к загрязнению атмосферы

 
Основные  причины ухудшения состояния  растительного покрова Земли - это  разнообразие и разнонаправленность  патологических явлений, возникающих  у растений и их сообществ. Возникновение  тех или иных патологических явлений  не у одного или немногих растений одного вида, а у большего числа  или же у всех растений - представителей одной популяции придает возникающим  патологическим явлениям популяционное  значение. Возникновение патологических явлений у многих или у большинства  растений одного вида во всех или в  большинстве популяций последнего придает им видовые значения, так  как они способны изменить характеристики признаков, входящих в кодекс признаков  вида. Даже при незначительных концентрация загрязнения воздуха, растения уменьшают свою интенсивность к фотосинтезу и замедляют рост. Характерно, например, уменьшение видового состава флоры в степных районах возникающие под влиянием дымогазовых выбросов металлургических и коксохимических предприятий. Для нейтрализации загрязнителей или уменьшения их концентрации вблизи промышленных зон и в черте города высаживают зеленые насаждения. Они обогащают воздух кислородом, фитонцидами, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их. Лесные культуры площадью 1га способны осадить из воздуха 25-34 т взвешенных веществ в год, усвоить огромное количество углекислого газа и других вредных веществ, очистить около 18 млн. м³ воздуха за год. Фитонциды выделяемые деревьями, очищают воздух городов от бактериального загрязнения. Оказывая большое влияние на чистоту воздуха, растительность сама при этом повреждается и гибнет. Продолжительность жизни деревьев в городах и промышленных зонах сокращается по сравнению с условиями леса в 5-8 раз (липа в лесу живет 300-400 лет, а в городе - 50 лет).

При озеленении территории следует выбирать древесные, кустарниковые и газонные растения, в зависимости от почвенно-климатических  условий, качественного и количественного  состава выбросов, закономерностей  рассеивания загрязняющих веществ  в атмосферном воздухе в данной местности, эффективности данной породы для очистки воздуха от конкретного  загрязнителя или их комбинации (пыле - газопоглощение), а также ее пыле - и газоустойчивости.

Высокой устойчивостью к диоксиду серы обладают клен ясенелистный, роза морщинистая, чубушник венечный. Но они обладают низкой поглотительной способностью. Высокой поглотительной способностью и устойчивостью отличаются тополь бальзамический, дерен белый.

На  промышленных площадках, сильно и постоянно  загрязненных сероводородом, успешно  растут яблоня дикая, вишня степная, алиссум морской. Накопление хлоридов в листьях в пределах 0,7-1,5% вызывает наиболее сильные повреждения у конского каштана обыкновенного, сирени обыкновенной, ясеня зеленого и слабые - у вяза сладкого, ивы белой, тополя канадского.

Для уменьшения вредного воздействия загрязняющих веществ в городах выводят  зеленые насаждения. По характеру  действия посадки разделяют на изолирующие и фильтрующие. Изолирующими называются посадки плотной структуры, которые создают на пути загрязненного воздушного потока механическую преграду, заставляющую поток обтекать массив. При нормальных метеоусловиях они снижают содержание газообразных примесей на 25-35% путем рассеивания и отклонения загрязненного воздушного потока, а также поглощающего действия зеленых насаждений. Фильтрующими называют посадки, продуваемые и разреженные, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязненного воздуха сквозь массив.

Растения  не обладают сформировавшейся в ходе эволюции системой адаптации к вредным  газам. Газы и взвеси достаточно легко  проникают в ткани, органы растений через устьица, приобретая возможность  влиять на обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия на уровне клеточных мембран и клеточных стенок. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ведет к ухудшению газообмена, нарушению водного режима, а также затрудняет поглощение света.

Из  этого следует, что загрязненный воздух мешает нормальной жизнедеятельности  растений. Но для борьбы с загрязнениями  воздуха используют растения, следовательно, они ведут борьбу с вредными веществами, находящимися в воздухе, а, значит, они  делают не только свою жизнь лучше, но и нашу.

Приспособленность растений к засолениям почвы

 
По степени  засоления почв различают: незасоленные, слабозасоленные, среднезасоленные. Тип  засоления определяется по содержанию анионов в почве: хлоридное, сульфатное, хлоридно-сульфатные и карбонатное. Наиболее вредное влияние оказывает  содовое засоление, поскольку в  почве сода распадается, образуя  сильную щелочь (гидроксид натрия). Соли хорошо растворимы в воде, так  что во влажном климате обычно вымываются из почвы атмосферными осадками и сохраняются в ней в ничтожных  количествах. В сухом же и жарком климате не только не происходит промывания почвы дождем, но, наоборот, растворы солей поднимаются с восходящим током почвенной воды из глубин субстрата. Вода испаряется, а соли остаются в  верхних слоях почвы. Так, в поливной зоне нашей страны насчитывается  до 36% засоленных земель. По побережьям морей даже при влажном климате  почва насыщена солями.

Засоление приводит к созданию в почве низкого  водного потенциала, поэтому поступление  воды в растение сильно затруднено. Важнейшей стороной вредного влияния  солей является также нарушение  процессов обмена. Под влиянием солей  в растениях нарушается азотный  обмен, что приводит к интенсивному распаду белков, в результате происходит накопление промежуточных продуктов  обмена веществ, токсически действующих на растение, таких как аммиак и другие, резко ядовитые продукты. В условиях засоления отмечено образование таких токсичных продуктов, как кадаверин и путресцин, являющихся аналогами трупного яда. Повышенная концентрация солей, особенно хлористых, может действовать как разобщитель процессов окисления и тем самым нарушать снабжение растений макроэргическими фосфорными соединениями. Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности изменения в структуре хлоропластов.

Вредное влияние высокой концентрации солей  связано с повреждением поверхностных  слоев цитоплазмы, вследствие чего возрастает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ. Соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационнным током воды. Поскольку в большинстве случаев засоленные почвы располагаются в районах, характеризующихся высокой летней температурой, интенсивность транспирации у растений очень высокая. В результате солей поступает много, и это усиливает повреждение растений.

Надо  учесть также, что на засоленных почвах большая концентрация натрия препятствует накоплению других катионов, в том  числе и таких необходимых  для жизни растения, как калий  и кальций. У опытных растений, испытывающих недостаток влаги наблюдается увеличение количества волосков в зоне всасывания почти в 2 раза.

Фактор  засоленности почвы обуславливал уменьшение листовой пластинки в 1,4 раза, увеличение количества проводящих пучков и снижение числа обкладочных клеток. В клетках  мезофилла растений засоленного  фона при глазомерной оценке обнаруживалось увеличение количества хлоропластов, а также отмечалось большее количество моторных клеток, характеризующих изменение  структур листа в сторону ксерофитности. Размеры моторных клеток уменьшаются в 2,3 раза. В зоне расположения моторных клеток у растений, испытывающих засоление, уменьшается число обкладочных клеток, являющихся местом локализации фотосинтеза.

Засоление приводит к изменениям устьичного аппарата. При этом уменьшаются размеры устьиц, а их количество на единицу площади увеличивается.Приспособление растений к условиям засоления осуществляется многими путями. Наиболее важные среди них - осморегуляция и специализация, или модификация транспортных процессов. Поэтому для получения солеустойчивых форм растений необходимо тщательно изучить транспорт ионов в зависимости от ионного состава среды и генотипа растений.

 

4. Приспособленность к  биотическим и абиотическим факторам

 
Биотический фактор

 

Биотические факторы - это совокупность влияний, оказываемых организмами друг на друга. Биотические факторы, воздействующие на растений подразделяют на зоогенные и фитогенные.

Зоогенные биотические факторы - это влияние  животных на растения. Прежде всего, к  ним относят поедание растений животными. Животное может поедать растение целиком либо его отдельные части. В результате объедания животными  ветвей и побегов растений, изменяется крона деревьев. Большая часть  семян идет на пропитание птиц и  грызунов. Растения, которые повреждают животные-фитофаги вынуждены бороться за свое существование и в целях самозащиты наращивают колючки, усердно наращивают оставшиеся листья и т.д. Экологически значимый фактор - механическое воздействие, оказываемое животными на растения: это повреждение всего растения при поедании животным, а также вытаптывание. Но существует и весьма положительная сторона во влиянии животных на растения: один из них это – опыление.

К фитогенным биотическим факторам относят влияние  растений, находящихся на небольшом  расстоянии, друг на друга. Существует множество форм взаимоотношений  между растениями: переплетение и  срастание корнями, переплетение крон, схлестывание ветвей, использование  одним растением другого для  прикрепления и т.п. В свою очередь, любое растительное сообщество влияет на совокупность абиотических (химических, физических, климатических, геологических) свойств среды своего обитания. Всем нам известно, насколько сильно выражено различие абиотических условий, к примеру, в лесу и в поле или степи. Таким образом, стоит отметить, что биотические факторы имеют важную роль в жизни растений.

 

 

 

 

 
Абиотический фактор

 
Влияние температуры

 

Жара  и мороз вредят жизненным функциям и ограничивают распространение  вида в зависимости от их интенсивности, продолжительности и периодичности, но прежде всего от состояния активности и степени закалки растений.

Различные жизненные процессы неодинаково  чувствительны к температуре. Сначала  прекращается движение протоплазмы, интенсивность  которого непосредственно зависит  от энергоснабжения за счет процессов  дыхания и от наличия высокоэнергетических фосфатов. Затем снижаются фотосинтез и дыхание. Для фотосинтеза особенно опасна жара, дыхание же наиболее чувствительно  к холоду. У поврежденных холодом  или жарой растений после возвращения  в умеренные условия уровень  дыхания сильно колеблется и часто  бывает ненормально повышен. Повреждение  хлоропластов ведет к длительному  или необратимому угнетению фотосинтеза. В конечной стадии утрачивается полупроницаемость  биомембран, тилакоиды пластид, и клеточный сок выходит в межклетники. При повреждении протоплазмы холодом следует различать, вызвано ли оно самой по себе низкой температурой или же замерзанием. Некоторые растения тропического происхождения повреждаются уже при снижении температуры до нескольких градусов выше нуля.

Действие  экстремальных высоких температур влечет за собой целый ряд опасностей для растений: сильное обезвоживание  и иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, необратимые расстройства дыхания  и других физиологических процессов, наконец, тепловую денатурацию белков, коагуляцию цитоплазмы и гибель. Перегрев почвы приводит к повреждению  и отмиранию поверхностно расположенных  корней, к ожогам корневой шейки. В  защитных приспособлениях растений к высоким температурам использованы разные пути адаптации. Это густое опущение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее их способность к отражению; блестящая поверхность; уменьшение поверхности, поглощающей радиацию; вертикальное и меридиональное положение листьев; свертывание листовых пластинок у злаков; общая редукция листовой поверхности и т.д. Эти же особенности строения одновременно способствуют уменьшению потери воды растением. Таким образом, комплексное действие экологических факторов на растение находит отражение и в комплексном характере адаптации.

Влияние света  на растения

 

Солнечный свет - один из наиболее важных для жизни растений экологических  показателей. Он поглощается хлорофиллом  и используется при построении первичного органического вещества. Почти все комнатные растения светолюбивы, т.е. лучше развиваются при полном освещение, но различаются по теневыносливости. Принимая во внимание отношение растений к свету, их принято подразделять на три основные группы: светолюбивые, теневыносливые, тенеиндифферентные.

Есть  растения, довольно легко приспосабливающиеся  к достаточному или избыточному  свету, но встречаются и такие, которые  хорошо развиваются только при строго определенных параметрах освещенности. В результате адаптации растения к пониженной освещенности несколько  меняется его облик. Листья становятся темно-зелеными и немного увеличиваются  в размерах (линейные листья удлиняются и становятся уже), начинается вытягивание  стебля, который при этом теряет свою прочность. Затем рост постепенно уменьшается, т.к резко снижается производство продуктов фотосинтеза, идущих на посторенние тела растения. При недостатке света многие растения перестают цвести. При избытке света хлорофилл частично разрушается, и цвет листьев становится желто-зеленым. На сильном свету рост растений замедляется, они получаются более приземистыми с короткими междоузлиями и широкими короткими листьями. Появление бронзово-желтой окраски листьев указывает на значительный избыток света, который вреден растениям. Если срочно не принять соответствующие меры, может возникнуть ожог.

Эффект  ионизирующего излучения проявляется  в воздействии радиации на растительный организм на разных уровнях организации  живой материи. Прямое действие состоит  в радиационно-химической ионизации  молекул вместе поглощения энергии  излучения, т.е. переводит молекулы в возбужденное состояние. Косвенное  воздействие сопровождается повреждениями  молекул, мембран, органоидов, клеток в  результате воздействия продуктов  радиолиза воды, количество которых  в результате облучения резко  возрастает. Эффективность лучевого поражения существенно зависит  от содержания кислорода в среде. Чем ниже концентрация кислорода, тем  меньше эффект поражения. На практике принято считать, что предел летальных  доз кислорода характеризует  радиоустойчивость организмов. В городской среде на жизнь растений влияет также расположение построек. Из этого можно сделать вывод, что свет необходим растениям, но каждое растение светолюбиво по-своему.

 

 

Заключение

 

На  основе использованных источников, я сделала вывод, что условия среды растений, имеет экологические проблемы, с которыми надо бороться. И сами растения принимают участие в этой борьбе, они активно очищают воздух. Но существуют и климатические факторы, которые не так пагубно влияют на жизнь растений, а заставляют растения адаптироваться и произрастать в подходящих для них климатических условиях. Я выяснила, что условия среды и растения взаимодействуют, и без этого взаимодействия, растения бы погибли, так как все необходимые для своей жизнедеятельности компоненты, растения черпают из своей среды обитания. Растения могут помочь нам справиться с нашими экологическими проблемами. В ходе выполнения данной работы, мне стало более понятно, почему в разных климатических условиях растут разные растения и как они взаимодействуют с окружающей средой, а также как растения приспосабливаются к жизни в неблагоприятных для них условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

 

1.Миркин Б. М. Теоретические основы современной фитоценологии. — М.: Наука,1985.  -127с.    

2.  Володько И. К.: “Микроэлементы и устойчивость растений к неблагоприятным условиям'',   Минск, Наука и техника, 1983г.

3. ru.wikipedia.org

4. animals-feed.info

5. Вальтер Г. - Общая геоботаника – 1982.-256с