Организм в системе окружающей среды. Основные адаптации растений к меняющимся условиям среды

1.

Организм в системе
окружающей среды.
Основные адаптации
растений к меняющимся
условиям среды.
План лекции:
1. Организм в системе окружающей среды
2. Адаптация и устойчивость растений к условиям окружающей среды.
3. Влияние основных абиотических факторов на растения (характеристика растений)

2.

Организм в системе окружающей среды
Роль среды, т. е. физических
факторов, в эволюции и существовании
организмов не вызывает сомнений.
Эта среда была названа
абиотической, а составляющие ее
отдельные части (воздух, вода и др.) и
факторы (температура и др.) называют
абиотическими компонентами, в
отличие от биотических компонентов,
представленными живым веществом.
Организм-целостная система,
взаимодействующая с внешней
средой, как абиотической, так и
биотической.
В этом случае в наше поле
зрения попадает такая совокупность,
как биологический вид, состоящий из
сходных особей, которые, тем не
менее, как индивидуумы отличаются
друг от друга.

3.

Поскольку каждый отдельный индивид (особь) имеет
свои специфические особенности, то и отношение их к
состоянию среды, к воздействию ее факторов
различное.
Например, повышение температуры часть особей
может не выдержать и погибнуть, но популяция всего
вида выживает за счет других особей, более
приспособленных к повышенным температурам.
Популяция, в самом общем виде, это совокупность
особей одного вида. Генетики обычно добавляют как
обязательный момент способность этой совокупности к
самовоспроизведению.
Биоценоз - совокупность совместно обитающих
популяций разных видов микроорганизмов, растений и
животных.

4.

Биотоп — относительно однородный по абиотическим факторам
среды участок геопространства (суши или водоёма), занятый
определённым биоценозом.
Биогеоценоз (от греч. βίος — жизнь γη — земля + κοινός — общий)
— система,включающая сообщество живых организмов и тесно
связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в
пределах одной территории, связанные между собой круговоротом
веществ и потоком энергии.
Схема биогеоценоза по Г. А. Новикову
(1979)

5.

Классификация экосистем:
1. По трофическим показателям: автотрофы, гетеротрофы
2. По видам и формам питания: продуценты, консументы, редуценты.
3. По воздуху: аэробные, анаэробные.
Среда обитания организма
это совокупность
абиотических и биотических уровней его жизни.
Земной биотой освоены три основные среды
обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная
вместе с горными породами приповерхностной
части литосферы.
Биологи еще часто выделяют четвертую среду
жизни сами живые организмы, заселенные
паразитами и симбионтами.

6.

Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых
экологическими.
Экологические факторы -это определенные условия и элементы среды, которые оказывают
специфическое воздействие на организм.
Физические
Химические
Эдафические
Естественногеографические

7.

Адаптация и устойчивость растений к условиям окружающей среды
Наиболее распространёнными неблагоприятными факторами для растений являются:
-Засуха
-Высокие и низкие температуры
-Избыток воды и солей в почве
-Недостаток кислорода
-Присутствие в атмосфере вредных веществ
-Ультрафиолетовая радиация
-Ионы тяжелых металлов
-Патогенны
Стресс у растений — это интегральный не
специфический
ответ
растения
на
повреждающее действие.
Направленный на выживание организма за счет
мобилизации и формирования защитных
систем. В случае воздействия неблагоприятных
факторов реакция растения носит двухфазный
характер (первая, вторая фаза).

8.

Для растений характерны 3 этапа стресса
1. Первичная стрессовая реакция (тревога)- в
эту фазу преобладают процессы катаболизма.
2. Адаптация- она характеризуется снижением
активности катаболических и гидролитических
реакций и усилением процессов синтеза.
На уровне целого организма?- механизмы
адаптации, свойственные клетке, дополняются
новыми реакциями.
На популяционном уровне? — адаптация
выражается
на
сохранении
только
тех
индивидуумов, которые обладают широким
диапазоном реакций на экстремальный фактор, и ,
оказавшись генетически более успешным, дать
потомство.
3. Истощение

9.

У растений выделяют общие
неспецифические реакции в ответ на
действие любых стрессов
К ним относятся:
-Повышение проницаемости мембран
-Деполяризация мембранного потенциала
-Повышение содержания АК пролин. Также он может
связываться с белковыми молекулами защищая из от
денатурации
-Выход ионов кальция в цитоплазму из клеточных
компартментов
-Стрессовые белки (БТШ, шопероны, корбелки, леобелки)
-Сдвиг рН в кислую сторону
-Усиление активности протонной помпы в плазмолемме и
возможно в тонопласте, препятствующие ионным сдвигам в
тонопласте
-Активация сборка актиновых микрофиламентов
цитоскелета, в результате чего повышается вязкость
цитоплазмы
-Усиление поглощения кислорода
-Ускоренная трата АТФ
-Развитие свободно радикальных процессов
-Усиление синтеза этилена и АБК (гормоны растений)
-Торможение деления и роста
-Торможение поглотительной активности клеток и других
физиологических
процессов,
осуществляющихся
в
обычных условиях

10.

Специфическое воздействие:
- уровень клетки - органов приспособления к
окружающей среде(образование аэренхимы).
- в невысоких дозах повторяющиеся стрессы
приводят к закаливанию.
- конкурентное отношение за физиологически
активные вещества и пищу
-При неблагоприятных условиях ускоряются
процессы старения и опасения нижних листьев
- регенерация и рост пазушных почек.
-в условиях длительного и сильного стресса в
первую очередь гибнут неустойчивые
растения.

11.

Явления, которые наблюдаются в растениях при действии стрессоров делятся на
2 категории:
1. Акклиматизация.
Ответные реакции позволяющие приспосабливаться растениям к новым условиям акклиматизация. Она происходит при жизни организма, не наследуется, но осуществляется в
приделах нормы реакции. Примером акклиматизации растений является закаливание
2. Адаптация
Адаптация - генетически детерминированный процесс формирования защитных систем,
обеспечивающих повышение устойчивости и протекания онтогенеза в ранее неблагоприятных
для него условиях.
В соответствии с временем действия фактора выдают 3 типа:
Эволюционные
Онтогенетические
Срочные

12.

Эволюционные адаптации – это адаптации, возникающие в ходе эволюционного
процесса на основе генетических мутаций, отбора и передающиеся по наследству.
Результатом таких адаптаций является оптимальная подгонка организма к среде
обитания.
Однако если изменения условий среды слишком быстрые для возникновения
эволюционных приспособлений, в таких случаях растение использует не
конститутивные, а индуцируемые стрессором защитные механизмы, формирование
которых генетически предопределено. А образовании таких защитных систем лежит
изменение дифференциальной экспрессии генов. Это онтогенетические или
фенотипические адаптации. Они обеспечивают выживание данного индивидуума.

13.

Срочная адаптация.
В ее основе лежит образование и функционирование шоковых защитных систем.
Происходит при быстрых и интенсивных изменениях условий обитания.
Классификация по действию стресса
1. Активная
2. Пассивная
В основе этих типов адаптации лежат защитные механизмы, которые делятся на 2 основные
категории
1. Избегание.
2. Резистентности.
Активная адаптация — это формирование защитных механизмов с обязательной индукции
синтеза ферментов с новыми свойствами иди новых белков, обеспечивающих защиту клетки и
протекания метаболизма в ране е непригодных условиях для жизни. Механизмы резистентности.
По средствам их растения не избегают действия стрессоров, переживая стрессовые условия.
Пассивная адаптация - уход от повреждающего действия стрессора или сосуществования с
ним. В ее основе механизмы избегания. Они дают возможность растениям избегать действие
стрессора (короткий онтогенез растений эфемеров и эфемероидов, переход в состояние покоя,
способность изолировать агрессивные соединения в стареющих тканях, органов и вакуолях).

14.

Влияние основных абиотических факторов на растения
(характеристика растений)
СВЕТ.
- Живая природа не может существовать без света (энергия для поддержания теплового
баланса планеты, создание органических веществ и т.д)
- Биологическое действие света зависит от его спектрального состава, продолжительности,
интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

15.

Гелиофиты- (светолюбивые) оптимум развития
при полном освещении, сильное затенения
действует для них угнетающее.

16.

Тенелюбивые – с оптимальным развитием в пределах 1/10
-1/3 от полного освещения. Растения нижних затемнённых
ярусов, сложных растительных сообществ- темнохвойных
и широколиственных лесов, а также водных глубин,
расщелин скал, пещер и т.д.

17.

Теневыносливые-широкая амплитуда выносливости по
отношению к свету. Они лучше растут и развиваются при
полной освещенности, но хорошо адаптируются и к
слабому свету.

18.

Температура.
-все процессы жизнедеятельности возможны только при определенны тепловом
режиме.
-скорость и протекания химических процессов .
-границами существования жизни являются температурные условия, при которых
не происходит денатурации белков, необратимого изменения коллоидных свойств
цитоплазмы, нарушения активности ферментов, дыхания.
-
у многих видов растений клетки сохраняют активность при температуре от 0
до -8°С.
КРИОФИЛЫ. Криофилия характерна для растений, обитающих в тундрах,
арктических и антарктических пустынях, в высокогорьях, холодных полярных водах и
т. п.

19.

ВОДА.
Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем,
что она является основной средой в клетке, где осуществляются
процессы метаболизма, служит важнейшим исходным, промежуточным
или конечным продуктом биохимических реакций.
Особая роль воды для растений заключается в необходимости
постоянного пополнения ее из-за потерь при испарении.
Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении
приспособления к активному добыванию и экономному использованию
влаги.

20.

Гигрофиты — растения избыточно увлажненных местообитаний с
высокой влажностью воздуха и почвы. Для них характерно
отсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды, и
неспособность переносить даже незначительную ее потерю.
Избыточная влага удаляется
также путем гуттации —
выделения воды через
специальные выделительные
клетки, расположенные по
краю листа.

21.

Ксерофиты — растения сухих местообитаний, способные
переносить продолжительную засуху, оставаясь физиологически
активными. Это растения пустынь, сухих степей, саванн, сухих
субтропиков, песчаных дюн и сухих, сильно нагреваемых склонов.

22.

Структурные и физиологические особенности ксерофитов нацелены на
преодоление постоянного или временного недостатка влаги в почве или
воздухе.
Решение данной проблемы осуществляется тремя способами:
1)эффективным добыванием (всасыванием) воды,
2)
3)
экономным ее расходованием,
способностью переносить большие потери воды.