چه سازگاری هایی به توزیع گسترده گیاهان خانواده کمک کرد. مکانیسم های سازگاری گیاه با شرایط نامساعد محیطی

در گیاهان عالی، آب توسط سیستم ریشه از خاک جذب می شود، همراه با مواد محلول به اندام ها و سلول ها منتقل می شود و توسط سیستم ریشه دفع می شود. تعرق. در متابولیسم آب در گیاهان عالی حدود 5 درصد از آب در طول فتوسنتز استفاده می شود، بقیه برای جبران تبخیر و حفظ فشار اسمزی می رود.

آبی که از خاک وارد گیاهان می شود تقریباً به طور کامل از طریق سطح برگ ها تبخیر می شود. این پدیده تعرق نامیده می شود. تعرق - پدیده ای منحصر به فرد در اکوسیستم های زمینی که نقش مهمی در انرژی اکوسیستم ها ایفا می کند. رشد گیاه به طور قابل توجهی به تعرق بستگی دارد. اگر رطوبت هوا خیلی زیاد باشد، مثلاً در جنگل‌های استوایی که رطوبت نسبی به 100 درصد می‌رسد، درختان کوتاه‌قد می‌شوند. در این جنگل ها، ظاهراً به دلیل فقدان "کشش تعرق"، بیشتر پوشش گیاهی توسط اپی فیت ها نشان داده شده است.

نسبت رشد گیاه (تولید خالص) به مقدار آب تعرق را بازده تعرق می گویند.. بر حسب گرم ماده خشک در هر 1000 گرم آب تعرق بیان می شود. برای اکثر انواع محصولات کشاورزی و گونه های گیاهی وحشی، راندمان تعرق برابر یا کمتر از 2 است. در گیاهان مقاوم به خشکی (سورگوم، ارزن) برابر با 4 است. در پوشش گیاهی بیابانی، این راندمان خیلی بیشتر نیست، زیرا سازگاری آنها در کاهش تعرق بیان نمی شود، بلکه در توانایی توقف رشد در غیاب آب است. در فصل خشک این گیاهان برگ های خود را می ریزند یا مانند کاکتوس ها روزنه های خود را در طول روز می بندند.

گیاهان در اقلیم های خشک از طریق تغییرات مورفولوژیکی و کاهش اندام های رویشی به ویژه برگ ها سازگار می شوند.

سازگاری با حیوانات

طبقه بندی موجودات از نظر رطوبت محیطی

هیداتوفیت ها گیاهان آبزی هستند.

هیدروفیت ها گیاهان خشکی ـ آبزی هستند.

هیگروفیت ها گیاهانی هستند که در شرایط رطوبت بالا زندگی می کنند.

مزوفیت ها گیاهانی هستند که در شرایط رطوبت متوسط ​​رشد می کنند.

زیرافیت ها گیاهانی هستند که با رطوبت ناکافی رشد می کنند. آنها به نوبه خود به موارد زیر تقسیم می شوند:

ساکولنت ها گیاهان آبدار (کاکتوس) هستند.

اسکلروفیت ها گیاهانی با برگ های باریک و کوچک هستند که به شکل لوله در می آیند.

ته نشینی،که ارتباط نزدیکی با رطوبت هوا دارند، نتیجه تراکم و تبلور بخار آب در لایه های بالای جو هستند. شبنم و مه در لایه زمینی هوا تشکیل می شود و در دماهای پایین تبلور رطوبت مشاهده می شود - یخ زدگی.

یکی از عملکردهای فیزیولوژیکی اصلی هر موجود زنده، حفظ سطح کافی آب در بدن است. در فرآیند تکامل، موجودات سازگاری مختلفی برای به دست آوردن و استفاده اقتصادی از آب و همچنین برای بقای دوره های خشک ایجاد کرده اند. برخی از حیوانات بیابانی آب را از غذا به دست می آورند، برخی دیگر از طریق اکسیداسیون چربی های ذخیره شده به موقع (به عنوان مثال، شتر که قادر است 107 گرم آب متابولیک از 100 گرم چربی از طریق اکسیداسیون بیولوژیکی به دست آورد). در عین حال، آنها دارای حداقل نفوذپذیری آب در لایه بیرونی بدن، سبک زندگی عمدتاً شبانه و غیره هستند. با خشکی دوره ای، آنها معمولاً در حالت استراحت با حداقل نرخ متابولیک قرار می گیرند. گیاهان زمینی آب را عمدتاً از خاک بدست می آورند. بارش کم، زهکشی سریع، تبخیر شدید یا ترکیبی از این عوامل منجر به خشک شدن می شود و رطوبت بیش از حد منجر به غرقابی و غرقاب شدن خاک می شود.

تعادل رطوبت به تفاوت بین میزان بارندگی و مقدار آب تبخیر شده از سطوح گیاهان و خاک و همچنین از طریق تعرق بستگی دارد.

4. تأثیر غلظت مواد مغذی، شوری، pH، ترکیب گاز محیط، جریان ها و باد، گرانش، میدان های الکترومغناطیسی بر موجودات.

مواد مغذیعناصر شیمیایی که دائماً در ترکیب موجودات گنجانده شده و دارای اهمیت بیولوژیکی خاصی هستند. اول از همه، این اکسیژن (70٪ از جرم موجودات را تشکیل می دهد)، کربن (18٪)، هیدروژن (10٪)، کلسیم، نیتروژن، پتاسیم، فسفر، منیزیم، گوگرد، کلر، سدیم، آهن است. این عناصر بخشی از همه موجودات زنده هستند، حجم آنها را تشکیل می دهند و نقش زیادی در فرآیندهای زندگی دارند.

بسیاری از عناصر فقط برای گروه های خاصی از موجودات زنده اهمیت زیادی دارند (به عنوان مثال، بور برای گیاهان، وانادیوم برای آسیدین ها و غیره لازم است). محتوای عناصر خاص در موجودات نه تنها به ویژگی های گونه آنها بستگی دارد، بلکه به ترکیب محیط، غذا (به ویژه برای گیاهان، غلظت و حلالیت برخی از نمک های خاک)، ویژگی های زیست محیطی موجودات و سایر موارد بستگی دارد. عوامل. عناصری که به طور مداوم در موجودات پستانداران وجود دارند، با توجه به مطالعه و اهمیت آنها، به 3 گروه تقسیم می شوند: عناصری که بخشی از ترکیبات فعال بیولوژیکی هستند (آنزیم ها، هورمون ها، ویتامین ها، رنگدانه ها)، غیر قابل جایگزینی هستند. عناصری که نقش فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی آنها به خوبی شناخته شده یا ناشناخته است.

شوری

متابولیسم آب ارتباط نزدیکی با متابولیسم نمک دارد. برای موجودات آبزی اهمیت ویژه ای دارد ( هیدروبیونت ها).

مشخصه همه موجودات آبزی وجود پوشش‌هایی از بدن است که در برابر آب نفوذپذیر هستند، بنابراین اختلاف غلظت نمک‌های محلول در آب و نمک‌هایی که فشار اسمزی را در سلول‌های بدن تعیین می‌کنند، جاری است. اسمز ایجاد می کند به سمت فشار بیشتر هدایت می شود .

هیدروبیونت هایی که در اکوسیستم های دریایی و آب شیرین زندگی می کنند، تفاوت های قابل توجهی را در سازگاری با غلظت نمک های محلول در محیط آبی نشان می دهند.

در بیشتر موجودات دریایی، غلظت نمک های درون سلولی نزدیک به غلظت آب دریا است.

هر گونه تغییر در غلظت خارجی منجر به تغییر غیرفعال در جریان اسمزی می شود.

فشار اسمزی درون سلولی با توجه به تغییر غلظت نمک ها در محیط آبی تغییر می کند. چنین موجوداتی نامیده می شوند پویکیلوسموتیک

اینها شامل همه گیاهان پایین تر (از جمله جلبک سبز-آبی-سیانوباکترها)، بیشتر بی مهرگان دریایی می شود.

دامنه تحمل به تغییرات غلظت نمک در این موجودات کوچک است. آنها معمولاً در اکوسیستم های دریایی با شوری نسبتاً ثابت رایج هستند.

گروه دیگری از موجودات آبزی شامل به اصطلاح هستند همیواسموتیک

آنها قادر به تنظیم فعال فشار اسمزی و حفظ آن در یک سطح معین بدون توجه به تغییر غلظت نمک در آب هستند، به همین دلیل است که آنها نیز نامیده می شوند. تنظیم کننده های اسمزی

اینها شامل خرچنگ های بالاتر، نرم تنان و حشرات آبزی هستند. فشار اسمزی داخل سلول های آنها به ماهیت شیمیایی نمک های محلول در سیتوپلاسم بستگی ندارد. با تعداد کل ذرات محلول (یون) تعیین می شود. در تنظیم کننده های اسمزی، تنظیم یونی فعال ثبات نسبی محیط داخلی و همچنین توانایی استخراج انتخابی یون های منفرد از آب و تجمع آنها در سلول های بدن را تضمین می کند.

وظایف تنظیم اسمزی در آب شیرین برخلاف وظایف موجود در آب دریا است.

U در موجودات آب شیرین، غلظت املاح درون سلولی همیشه بیشتر از محیط است.

جریان اسمزی همیشه به داخل سلول ها هدایت می شود و این نوع هستند همویوسموتیک

یک مکانیسم مهم برای حفظ هموستاز آب-نمک در آنها، انتقال فعال یون ها در برابر گرادیان غلظت است.

در برخی از آبزیان این فرآیند توسط سطح بدن انجام می شود، اما مکان اصلی چنین انتقال فعال خاصی است. تشکیلات - آبشش.

در برخی موارد، تشکیلات پوششی نفوذ آب به پوست را دشوار می کند، به عنوان مثال، پوسته ها، پوسته ها، مخاط. سپس حذف فعال آب از بدن با کمک اندام های دفعی تخصصی صورت می گیرد.

متابولیسم آب و نمک در ماهی فرآیند پیچیده تری است که نیاز به بررسی جداگانه دارد. در اینجا فقط توجه می کنیم که طبق طرح زیر رخ می دهد:

آب از طریق آبشش ها و غشای مخاطی دستگاه گوارش به صورت اسمزی وارد بدن می شود و مازاد آن از طریق کلیه ها دفع می شود. عملکرد فیلتراسیون و بازجذب کلیه ها می تواند بسته به نسبت فشار اسمزی محیط آبی و مایعات بدن متفاوت باشد. به دلیل انتقال فعال یون ها و توانایی تنظیم اسمزی، بسیاری از موجودات آب شیرین از جمله ماهی , با زندگی در آب های شور و حتی دریا سازگار شده اند.

موجودات زمینیبه یک درجه یا درجه دیگر، تشکیلات ساختاری و عملکردی تخصصی دارند که متابولیسم آب و نمک را تضمین می کند. انواع متعددی شناخته شده است دستگاه هابه ترکیب نمک محیط و تغییرات آن در ساکنان زمین. این سازگاری ها در مواردی که آب عامل محدود کننده حیات است تعیین کننده می شود. به عنوان مثال دوزیستان, آنها به دلیل ویژگی های متابولیسم آب-نمک، که شبیه به حیوانات آب شیرین است، در بیوتوپ های خشکی مرطوب زندگی می کنند. ظاهراً این نوع سازگاری در طول تکامل در طول انتقال از یک زیستگاه آبی به یک زیستگاه خشکی حفظ شده است.

برای گیاهاندر مناطق خشک (خشک)، افزایش نمک در خاک در شرایط خشکی از اهمیت بالایی برخوردار است.

میزان تحمل به نمک گونه های مختلف گیاهی به طور قابل توجهی متفاوت است. آنها در خاک های شور زندگی می کنند هالوفیت ها- گیاهانی که غلظت بالایی از نمک را تحمل می کنند.

آنها تا 10 درصد نمک در بافت های خود جمع می کنند که منجر به افزایش فشار اسمزی می شود و باعث جذب موثرتر رطوبت از خاک های شور می شود.

برخی از گیاهان نمک های اضافی را از طریق تشکیلات خاصی روی سطح برگ حذف می کنند، برخی دیگر توانایی اتصال نمک ها را با مواد آلی دارند.

واکنش pH متوسط

توزیع و فراوانی موجودات به طور قابل توجهی به واکنش خاک یا محیط آبی بستگی دارد.

آلودگی هوای جو در اثر احتراق سوخت های فسیلی (اغلب دی اکسید گوگرد) منجر به رسوب ذرات خشک اسید زا و باران می شود که اساساً از اسید گوگرد ضعیف تشکیل شده است. ریزش چنین "باران اسیدی" باعث اسیدی شدن اجسام مختلف محیطی می شود. اکنون مشکل "باران اسیدی" جهانی شده است.

اثر اسیدی شدن به شرح زیر است:

کاهش pH زیر 3 و همچنین افزایش بالای 9 منجر به آسیب به ریشه های پروتوپلاسمی اکثر گیاهان آوندی می شود.

تغییرات pH خاک باعث بدتر شدن شرایط تغذیه می شود : در دسترس بودن مواد مغذی برای گیاهان کاهش می یابد.

کاهش pH به 4.0 - 4.5 در خاک یا رسوبات کف در اکوسیستم های آبی باعث تجزیه سنگ های رسی (آلومینوسیلیکات ها) می شود که در نتیجه به دلیل ورود یون های آلومینیوم (Al) به آب، محیط سمی می شود.

آهن و منگنز که برای رشد و نمو طبیعی گیاهان ضروری هستند، در سطوح pH پایین به دلیل تبدیل شدن به فرم یونی سمی می شوند.

حدود تحمل اسیدی شدن خاک از گیاهی به گیاه دیگر متفاوت است، اما تعداد کمی از گیاهان می توانند در pH کمتر از 4.5 رشد و تولید مثل کنند.

در مقادیر pH بالا، یعنی با قلیایی شدن، شرایط نامساعدی برای زندگی گیاه نیز ایجاد می شود. در خاک های قلیایی، آهن، منگنز و فسفات ها به شکل ترکیبات کم محلول وجود دارند و در دسترس گیاهان ضعیف هستند.

اسیدی شدن اکوسیستم های آبی تأثیر منفی شدیدی بر موجودات زنده دارد. اسیدیته افزایش یافته در سه جهت منفی عمل می کند:

اختلال در تنظیم اسمزی، فعالیت آنزیم (آنها دارای pH بهینه هستند)، تبادل گاز.

اثرات سمی یون های فلزی؛

اختلال در زنجیره غذایی، تغییر در رژیم غذایی و در دسترس بودن غذا.

در اکوسیستم های آب شیرین، کلسیم نقش تعیین کننده ای در واکنش محیط دارد که همراه با دی اکسید کربن، وضعیت سیستم کربنات آب را تعیین می کند.

وجود یون های کلسیم برای رفتار سایر اجزا مانند آهن نیز اهمیت دارد.

ورود کلسیم به آب با کربن معدنی سنگ های کربناته همراه است که از آن شسته می شود.

ترکیب گاز زیستگاه

برای بسیاری از انواع موجودات، هم باکتری ها و هم حیوانات و گیاهان عالی، غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن که به ترتیب 21% و 0.03% حجمی در هوای اتمسفر را تشکیل می دهند، عوامل محدود کننده هستند.

در عین حال، در اکوسیستم های زمینی، ترکیب محیط داخلی هوا - هوای جوی - نسبتاً ثابت است. .

در اکوسیستم های آبی، مقدار و ترکیب گازهای محلول در آب بسیار متفاوت است.

اکسیژن

در بدنه های آبی - دریاچه ها و مخازن غنی از مواد آلی - اکسیژن به یک عامل محدود کننده فرآیندهای اکسیداسیون تبدیل می شود و بنابراین از اهمیت بالایی برخوردار می شود.

آب حاوی اکسیژن بسیار کمتری نسبت به هوای اتمسفر است و تغییرات در محتوای آن در آنجا با نوسانات قابل توجه دما و نمک های محلول مرتبط است.

حلالیت اکسیژن در آب با کاهش دما افزایش و با افزایش شوری کاهش می یابد. .

مقدار کل اکسیژن در آب از دو منبع تامین می شود:

از هوای اتمسفر (از طریق انتشار)

از گیاهان (به عنوان محصول فتوسنتز).

فرآیند فیزیکی انتشار از هوا کند است و به حرکت باد و آب بستگی دارد.

تامین اکسیژن در طول فتوسنتز با شدت فرآیند انتشار تعیین می شود که اول از همه به روشنایی و دمای آب بستگی دارد.

به همین دلایل، میزان اکسیژن محلول در آب در طول روز، در فصول مختلف بسیار متفاوت است و همچنین در شرایط فیزیکی، جغرافیایی و اقلیمی متفاوت است.

دی اکسید کربن

دی اکسید کربن در اکوسیستم های آبی به اندازه اکسیژن مهم نیست.

حلالیت آن در آب زیاد است.

در نتیجه تنفس موجودات زنده و تجزیه بقایای مرده حیوانات و گیاهان ایجاد می شود.

دی اکسید کربن تشکیل شده در آب با سنگ آهک واکنش داده و کربنات و بی کربنات تشکیل می دهد.

سیستم کربنات اقیانوس ها به عنوان مخزن اصلی دی اکسید کربن در بیوسفر و بافری عمل می کند که غلظت یون های هیدروژن را در سطحی نزدیک به خنثی نگه می دارد.

به طور کلی، برای همه موجودات زنده، بدون شک اکسیژن و دی اکسید کربن از عوامل محدود کننده وجود هستند. دامنه مقادیر این عوامل که در طول تکامل ایجاد شده اند بسیار محدود است.

غلظت اکسیژن مورد نیاز برای تنفس نسبتاً ثابت است و در طول تکامل ثابت شده است.

هموستاز با ثبات پارامترهای محیط داخلی موجودات تضمین می شود. محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن در بافت ها و اندام های مختلف در سطح نسبتاً ثابتی حفظ می شود.

سیستم کربنات مایعات بدن به عنوان یک بافر خوب عمل می کند که هموستاز را تضمین می کند.

جریان، باد

جریان های آب:

جهانی (دریایی) و محلی.

جهانی:

در گسترش موجودات زنده شرکت کنید.

تعیین شرایط آب و هوایی بسیاری از مناطق کره زمین (جریان خلیج)

محلی:

آنها بر ترکیب گاز محیط (آب) تأثیر می گذارند (غلظت اکسیژن افزایش می یابد).

افزایش دبی در مخازن باعث افزایش بهره وری جامعه می شود. آب ایستاده شرایط استرس زا ایجاد می کند، در حالی که آب جاری منبع انرژی اضافی ایجاد می کند که بهره وری را افزایش می دهد.

آنها به ظهور مجموعه ای از سازگاری های مورفولوژیکی کمک می کنند که در برابر جریان (؟) مقاومت می کنند.

جریان هوا (باد):

باد عامل محدود کننده ای است که گسترش بسیاری از حیوانات (حشرات) را محدود می کند.

نقش مهمی در مهاجرت حشرات دارد. افزایش جریان هوا حشرات کوچک را در فاصله 1-2 کیلومتری جمع آوری می کند و سپس باد آنها را در فواصل وسیع می برد.

هر چه باد شدیدتر باشد، جهت مهاجرت بیشتر با جهت باد منطبق است (پره شاهین، شته و مگس گل در سوالبارد).

باد بر توزیع حشرات در سراسر بیوتوپ تأثیر می گذارد (پاکسازی، لبه ها، پشت بوته ها، پشت درختان، باد ضعیف تر).

امکان پرواز و فعالیت اکثر حیوانات پرنده (حشرات، پرندگان) را تعیین می کند. فعالیت تهاجمی دیپتران های مکنده خون.

بر توزیع موادی که توسط حیوانات به عنوان محرک رفتار جنسی استفاده می شود (به ویژه فرمون ها در حشرات) تأثیر می گذارد. بوی زن و غیره

رشد گیاه را محدود می کند (گیاهان در تاندرا یا علفزارهای آلپ کوتوله هستند). اما دما نیز تاثیر می گذارد.

ویژگی های رفتار مهاجر و تغذیه ای پرندگان (پرواز سر به فلک کشیده، مهاجرت پرندگان کوچک) را تعیین می کند.

جاذبه زمین

گرانش بر شکل گیری و فیزیولوژی حیوانات بزرگ (بیومکانیک) تأثیر می گذارد. یکی از عوامل تعیین کننده برای وجود حیات بر روی زمین است.

جاذبه می تواند به عنوان یک عامل سیگنال در حشرات، به عنوان یک اشاره گر به جهت فضای باز عمل کند. ( ژئوتروپیسم منفی). تلاش برای بالا بردن ساقه (بر خلاف گرادیان جاذبه - این میل به نور، گرما، آزادی است (مخصوصاً برای کسانی که پرواز می کنند). آزمایش با ملخ های گرسنه در قفس هایی که غذا در پایین آن قرار دارد (آنها فقط پس از چند ساعت برای غذا فرود آمدند) .

ژئوتروپیسم مثبتدر حیوانات خاک مشاهده شد (آزمایش‌های گیلیاروف با حشرات در خاک خشک و مرطوب در قفس. با وجود اینکه خاک خشک بود، آنها همچنان پایین خزیدند و در آنجا مردند).

ژئوتروپیسم بسته به شرایط زندگی و زمستان می تواند به صورت فصلی تغییر کند (حشرات زیر قشری پایین می روند و سپس بالا می روند).

میدان های الکترومغناطیسی زمین

1. بسیاری از سوسک های زمینی از میدان مغناطیسی زمین برای جهت گیری و حرکت در شب استفاده می کنند.

2. بسیاری از مردم جهت یابی می کنند و در یک زاویه یا موازی با خطوط ژئومغناطیسی حرکت می کنند و از آنها در جهت گیری استفاده می کنند (زنبورها، کرم های آرد، چفرها).

3. در شرایط عادی، نشانه های بصری و سایر نشانه ها، و در غیاب آنها، مکانیسم های جهت گیری مغناطیسی فعال می شوند.

5. مفهوم عوامل محدود کننده "قانون جی لیبیگ". قانون مدارا وابستگی متابولیسم عمومی و شدت آن به وزن بدن. حکومت آلن، برگمن، گلاگر. طبقه بندی منابع طاقچه اکولوژیکی خواص طاقچه.

به عنوان مثال، در اقیانوس جهانی، توسعه حیات عمدتاً به دلیل کمبود نیتروژن و فسفر محدود شده است. بنابراین، هر گونه صعود به سطح آبهای کف غنی شده با این عناصر معدنی تأثیر مفیدی بر توسعه حیات دارد. این امر به ویژه در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری مشهود است.

قانون حداقل جی لیبیگ

یک موجود زنده در شرایط طبیعی به طور همزمان در معرض نه یک، بلکه بسیاری از عوامل محیطی قرار می گیرد. علاوه بر این، هر عاملی توسط بدن در مقادیر/دوزهای معین مورد نیاز است. لیبیگ ثابت کرد که رشد یک گیاه یا شرایط آن به آن دسته از عناصر شیمیایی که به مقدار کافی در خاک وجود دارند، بستگی ندارد، بلکه به عناصری که فاقد آن هستند بستگی دارد. اگر

هر حداقل یکی از مواد مغذی موجود در خاک کمتر از نیاز این گیاهان باشد، به طور غیر طبیعی، آهسته یا دارای انحرافات پاتولوژیک رشد می کند.

قانون حداقل J. LIBICH مفهومی است که بر اساس آن وجود و استقامت یک موجود زنده توسط ضعیف ترین حلقه در زنجیره نیازهای محیطی آن تعیین می شود.

طبق قانون حداقل، توانایی های حیاتی موجودات توسط عوامل محیطی محدود می شود که کمیت و کیفیت آنها نزدیک به حداقل مورد نیاز ارگانیسم یا اکوسیستم است.

قانون تحمل شلفورد- قانونی که بر اساس آن وجود یک گونه توسط عوامل محدود کننده ای تعیین می شود که نه تنها در حداقل، بلکه حداکثر هستند.

قانون مدارا قانون حداقلی لیبیگ را گسترش می دهد.

فرمولاسیون

عامل محدود کننده شکوفایی یک موجود زنده می تواند حداقل یا حداکثر تأثیر محیطی باشد که محدوده بین آن میزان استقامت (تحمل) ارگانیسم را نسبت به این عامل تعیین می کند.

هر عامل بیش از حد یا کمبود، رشد و نمو موجودات و جمعیت ها را محدود می کند.

قانون مدارا در سال 1975 توسط یو.

موجودات ممکن است طیف وسیعی از تحمل برای یک عامل و دامنه باریکی برای عامل دیگر داشته باشند.

ارگانیسم هایی با طیف وسیعی از تحمل به همه عوامل محیطی معمولاً رایج ترین هستند

اگر شرایط برای یک عامل محیطی برای یک گونه بهینه نباشد، ممکن است دامنه تحمل نسبت به سایر عوامل محیطی محدود شود (به عنوان مثال، اگر محتوای نیتروژن خاک کم باشد، پس برای غلات به آب بیشتری نیاز است).

دامنه تحمل به عوامل فردی و ترکیب آنها متفاوت است.

دوره تولید مثل برای همه موجودات حیاتی است، بنابراین در این دوره است که تعداد عوامل محدود کننده افزایش می یابد.

وابستگی متابولیسم عمومی و شدت آن به وزن بدن

قانون آلن - در اکولوژی - قانونی است که بر اساس آن قسمت های بیرون زده بدن حیوانات خونگرم در آب و هوای سرد کوتاهتر از آب و هوای گرم است، بنابراین گرمای کمتری به محیط می دهند. قانون آلن تا حدودی در مورد شاخه های گیاهان عالی صادق است.

حکومت برگمان- در اکولوژی، قانونی است که بر اساس آن در حیوانات خونگرم که دارای تنوع جغرافیایی هستند، اندازه بدن افراد در جمعیت هایی که در مناطق سردتر محدوده گونه زندگی می کنند، از نظر آماری بزرگتر است.

قانون گلوگر - در اکولوژی - قانونی است که طبق آن نژادهای جغرافیایی حیوانات در مناطق گرم و مرطوب رنگدانه بیشتری نسبت به مناطق سرد و خشک دارند. قانون گلوگر در طبقه بندی حیوانات اهمیت زیادی دارد.

منابع - مؤلفه های کمی از فعالیت زندگی خود را بیان می کند. هر چیزی که بدن مصرف می کند. منابع می توانند ماهیت آلی و معدنی (زنده و غیر زنده) داشته باشند. در دسترس و غیر قابل دسترس. یک سوراخ، یک گودال، یک ماده همگی منابع هستند. در عین حال، عرضه موجود هر چیزی که بدن از آن استفاده می کند و آن را احاطه کرده است، دائماً از نظر کمی و کیفی در حال تغییر است. همه اینها یک منبع خواهد بود.

منابع- موادی که اجسام از آنها تشکیل شده اند، انرژی مورد استفاده در فرآیندها، مکان هایی که مراحل زندگی آنها در آن رخ می دهد. منابع وجود دارد غذا، انرژی، فضایی وجود دارد.

طبقه بندی منابع (طبق نظر تیلمن، 1982):

1. منابع غیر قابل تعویض

هیچ یک نمی تواند جایگزین دیگری شود. نرخ رشدی که می توان با تامین منبع 1 به دست آورد، به شدت با مقدار منبع 2 محدود می شود. الیگوفاژها.

(-1، +1، 0 - نرخ رشد زیست توده)

2. منابع قابل تعویض. هر یک از آنها را می توان به طور کامل با دیگری جایگزین کرد. پلی فاژها در هر نرخ رشد، مقدار هر منبعی همیشه مورد نیاز است. وقتی یکی کاهش می یابد، به دیگری بیشتر نیاز است و بالعکس.

3. مکمل متقابل (مکمل) وقتی بدن این منابع را با هم مصرف می کند، کمتر از زمانی که جداگانه مصرف می شود (برای رسیدن به نرخ رشد یکسان) به آنها نیاز است.

4. متضاد. با مصرف مشترک، نرخ رشد کمتر از مصرف جداگانه منابع است. گیاهان سمی غذای گیاهخواران هستند.

5. بازدارنده. این منابع غیر قابل جایگزینی هستند، اما در غلظت های بالا آنتاگونیست هستند

معرفی

1. زیستگاه ها و عوامل محیطی

1.1 محیط هوا

1.2 محیط آبی

1.3 عوامل محیطی

2. سازگاری

2.1 سازگاری گیاهان با آلودگی هوا

2.2 سازگاری گیاه با شوری خاک

2.2.1 گیاهان و فلزات سنگین

2.3 سازگاری گیاهان با عوامل زیستی

2.4 سازگاری گیاه با عوامل غیر زنده

2.4.1 اثر دما

2.4.2 اثر نور بر گیاهان

3. بخش تحقیق

نتیجه

استفاده از منابع اطلاعاتی هنگام انجام کارهای آموزشی و پژوهشی

10.Sbio. اطلاعات اولین جامعه زیستی: پورتال اطلاعاتی: [الکترون. منبع] // عوامل محیطی زیستی و انواع روابط بین موجودات تعیین شده توسط آنها [سایت] حالت دسترسی: www.sbio. اطلاعات/صفحه php id=159 (04/02/10)

کاربرد

عکس شماره 1. برگ آسپن از پارک.

عکس شماره 2. یک تکه کاغذ که در کنار جاده قرار دارد.

عکس شماره 3. گرد و غبار روی نوار چسب از یک برگ از پارک.

عکس شماره 4. گرد و غبار روی نوار چسب را از یک ورق کنار جاده گرد کنید.

عکس شماره 5. گلسنگ روی تنه درخت در یک پارک جنگلی.

واکنش به عوامل محیطی نامطلوب فقط در شرایط خاصی برای موجودات زنده مضر است، اما در بیشتر موارد دارای اهمیت تطبیقی ​​است. بنابراین، این پاسخ ها توسط Selye "سندرم سازگاری عمومی" نامیده شد. او در آثار بعدی از اصطلاحات «استرس» و «سندرم سازگاری عمومی» به عنوان مترادف استفاده کرد.

انطباقیک فرآیند ژنتیکی تعیین شده برای تشکیل سیستم های حفاظتی است که افزایش پایداری و سیر انتوژنز را در شرایط نامطلوب برای آن تضمین می کند.

سازگاری یکی از مهمترین مکانیسم هایی است که باعث افزایش پایداری یک سیستم بیولوژیکی از جمله موجودات گیاهی در شرایط تغییر یافته وجود می شود. هرچه ارگانیسم بهتر با یک عامل خاص سازگار شود، در برابر نوسانات آن مقاومت بیشتری دارد.

توانایی تعیین ژنوتیپ یک موجود زنده برای تغییر متابولیسم در محدوده های معین بسته به عملکرد محیط خارجی نامیده می شود. هنجار واکنش. توسط ژنوتیپ کنترل می شود و مشخصه همه موجودات زنده است. اکثر تغییراتی که در محدوده طبیعی واکنش رخ می‌دهند، اهمیت تطبیقی ​​دارند. آنها با تغییرات در محیط مطابقت دارند و بقای بهتر گیاه را در شرایط نوسان محیطی تضمین می کنند. در این راستا، چنین تغییراتی اهمیت تکاملی دارند. اصطلاح "هنجار واکنش" توسط V.L. یوهانسن (1909).

هرچه توانایی یک گونه یا گونه برای اصلاح مطابق با محیط بیشتر باشد، سرعت واکنش آن بیشتر و توانایی آن برای سازگاری بیشتر است. این ویژگی، گونه های مقاوم محصولات را متمایز می کند. به عنوان یک قاعده، تغییرات جزئی و کوتاه مدت در عوامل محیطی منجر به اختلالات قابل توجهی در عملکرد فیزیولوژیکی گیاهان نمی شود. این به دلیل توانایی آنها در حفظ تعادل دینامیکی نسبی محیط داخلی و ثبات عملکردهای فیزیولوژیکی اساسی در یک محیط خارجی متغیر است. در عین حال، ضربه های ناگهانی و طولانی منجر به اختلال در بسیاری از عملکردهای گیاه و اغلب منجر به مرگ آن می شود.

سازگاری شامل کلیه فرآیندها و سازگاری ها (آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره) است که به افزایش پایداری و کمک به بقای گونه کمک می کند.

1.دستگاه های تشریحی و مورفولوژیکی. در برخی از نمایندگان گزروفیت ها، طول سیستم ریشه به چند ده متر می رسد، که به گیاه اجازه می دهد از آب های زیرزمینی استفاده کند و در شرایط خاک و خشکی جوی کمبود رطوبت را تجربه نکند. در سایر گزروفیت ها وجود کوتیکول ضخیم، برگ های بلوغ و تبدیل شدن برگ ها به خار باعث کاهش هدررفت آب می شود که در شرایط کمبود رطوبت بسیار مهم است.

موها و خارهای نیش دار گیاهان را از خورده شدن توسط حیوانات محافظت می کند.

درختان در تندرا یا در ارتفاعات کوهستانی مانند درختچه های خزنده به نظر می رسند که در زمستان پوشیده از برف هستند که آنها را از یخبندان های شدید محافظت می کند.

در مناطق کوهستانی با نوسانات زیاد دمای روزانه، گیاهان اغلب به شکل بالش های گسترده با ساقه های متعدد با فاصله متراکم هستند. این به شما امکان می دهد رطوبت داخل بالش و دمای نسبتا یکنواخت را در طول روز حفظ کنید.

در گیاهان مردابی و آبزی، پارانشیم مخصوص هوادار (آرنشیم) تشکیل می شود که مخزن هوا است و تنفس قسمت هایی از گیاه غوطه ور در آب را تسهیل می کند.

2. سازگاری های فیزیولوژیکی-بیوشیمیایی. در ساکولنت ها، یک سازگاری برای رشد در شرایط بیابانی و نیمه بیابانی، جذب CO2 در طول فتوسنتز از طریق مسیر CAM است. این گیاهان روزنه هایی دارند که در طول روز بسته می شوند. بنابراین، گیاه ذخایر آب داخلی خود را از تبخیر حفظ می کند. در بیابان ها، آب عامل اصلی محدود کننده رشد گیاهان است. روزنه ها در شب باز می شوند و در این زمان CO 2 وارد بافت های فتوسنتزی می شود. درگیری بعدی CO 2 در چرخه فتوسنتز در طول روز که روزنه ها بسته می شوند اتفاق می افتد.

سازگاری های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی شامل توانایی روزنه ها برای باز و بسته شدن بسته به شرایط خارجی است. سنتز اسید آبسیزیک، پرولین، پروتئین‌های محافظ، فیتوالکسین‌ها، فیتون‌سیدها، افزایش فعالیت آنزیم‌هایی که با تجزیه اکسیداتیو مواد آلی مقابله می‌کنند، تجمع قندها در سلول‌ها و تعدادی دیگر از تغییرات متابولیسم به افزایش مقاومت گیاه در برابر نامطلوب کمک می‌کند. شرایط محیطی.

واکنش بیوشیمیایی یکسانی را می توان توسط چندین شکل مولکولی از همان آنزیم (ایزوآنزیم) انجام داد، که هر ایزوفرم فعالیت کاتالیزوری را در محدوده نسبتاً باریکی از برخی پارامترهای محیطی مانند دما نشان می دهد. وجود تعدادی ایزوآنزیم به گیاه اجازه می دهد تا در مقایسه با هر ایزوآنزیم منفرد، واکنش ها را در محدوده دمایی بسیار وسیع تری انجام دهد. این به گیاه اجازه می دهد تا عملکردهای حیاتی خود را در شرایط تغییر دما با موفقیت انجام دهد.

3. سازگاری های رفتاری، یا اجتناب از یک عامل نامطلوب. به عنوان مثال می توان به اپیمر و زودگذر (خشخاش، علف جوجه، کروکوس، لاله، گل برف) اشاره کرد. آنها تمام چرخه رشد خود را در بهار در 1.5-2 ماه، حتی قبل از شروع گرما و خشکسالی طی می کنند. بنابراین، به نظر می رسد که آنها را ترک می کنند، یا از قرار گرفتن تحت تأثیر عامل استرس زا اجتناب می کنند. به طور مشابه، انواع زودرس محصولات کشاورزی قبل از شروع پدیده های فصلی نامطلوب برداشت می کنند: مه اوت، باران، یخبندان. بنابراین، انتخاب بسیاری از محصولات کشاورزی با هدف ایجاد ارقام زودرس انجام می شود. گیاهان چند ساله به شکل ریزوم و پیاز در خاک زیر برف زمستان گذرانی می کنند که آنها را از یخ زدگی محافظت می کند.

سازگاری گیاهان با عوامل نامطلوب به طور همزمان در بسیاری از سطوح تنظیم انجام می شود - از یک سلول فردی تا یک فیتوسنوز. هر چه سطح سازمان (سلول، ارگانیسم، جمعیت) بالاتر باشد، تعداد مکانیسم هایی که به طور همزمان در سازگاری گیاه با تنش دخیل هستند، بیشتر می شود.

تنظیم فرآیندهای متابولیک و سازگاری در داخل سلول با استفاده از سیستم های متابولیک (آنزیمی) انجام می شود. ژنتیکی؛ غشاء این سیستم ها ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند. بنابراین، خواص غشاها به فعالیت ژن بستگی دارد و فعالیت افتراقی خود ژن ها تحت کنترل غشاها است. سنتز آنزیم ها و فعالیت آنها در سطح ژنتیکی کنترل می شود، در حالی که در همان زمان آنزیم ها متابولیسم اسید نوکلئیک را در سلول تنظیم می کنند.

بر سطح ارگانیسمموارد جدیدی به مکانیسم های سلولی سازگاری اضافه می شوند که منعکس کننده تعامل اندام ها هستند. در شرایط نامساعد، گیاهان چنان مقداری از عناصر میوه را ایجاد و حفظ می کنند که به اندازه کافی مواد لازم برای تشکیل بذرهای کامل را فراهم می کند. به عنوان مثال، در گل آذین غلات کشت شده و در تاج درختان میوه، در شرایط نامساعد، بیش از نیمی از تخمدان های ایجاد شده ممکن است سقوط کنند. چنین تغییراتی بر اساس روابط رقابتی بین اندام ها برای مواد فعال فیزیولوژیکی و مواد مغذی است.

در شرایط استرس، فرآیندهای پیری و ریزش برگ های پایین به شدت تسریع می شود. در همان زمان، مواد مورد نیاز گیاهان از آنها به اندام های جوان منتقل می شوند و به استراتژی بقای موجودات پاسخ می دهند. به لطف بازیافت مواد مغذی از برگ های پایینی، برگ های جوان تر، برگ های بالایی، زنده می مانند.

مکانیسم هایی برای بازسازی اندام های از دست رفته عمل می کنند. به عنوان مثال، سطح زخم با بافت پوششی ثانویه (پریدرم زخم) پوشیده شده است، زخم روی تنه یا شاخه با ندول ها (پنه) بهبود می یابد. هنگامی که شاخه آپیکال از بین می رود، جوانه های خفته در گیاهان بیدار می شوند و شاخه های جانبی به شدت رشد می کنند. بازسازی برگها در بهار به جای برگهایی که در پاییز ریخته اند نیز نمونه ای از بازسازی اندام طبیعی است. زادآوری به عنوان یک وسیله بیولوژیکی که تکثیر رویشی گیاهان را توسط بخش هایی از ریشه، ریزوم، تالوس، قلمه ساقه و برگ، سلول های جدا شده، تک تک پروتوپلاست ها فراهم می کند، برای رشد گیاهان، میوه کاری، جنگلداری، باغبانی زینتی و غیره اهمیت عملی زیادی دارد.

سیستم هورمونی نیز در فرآیندهای حفاظت و سازگاری در سطح گیاه شرکت می کند. به عنوان مثال، تحت تأثیر شرایط نامطلوب در یک گیاه، محتوای بازدارنده های رشد به شدت افزایش می یابد: اتیلن و اسید آبسیزیک. آنها متابولیسم را کاهش می دهند، فرآیندهای رشد را مهار می کنند، پیری را تسریع می کنند، از دست دادن اندام ها و انتقال گیاه به حالت خواب را تسریع می کنند. مهار فعالیت عملکردی تحت شرایط تنش تحت تأثیر بازدارنده های رشد یک واکنش مشخصه برای گیاهان است. در عین حال، محتوای محرک های رشد در بافت ها کاهش می یابد: سیتوکینین، اکسین و جیبرلین.

بر سطح جمعیتانتخاب اضافه می شود که منجر به ظهور موجودات سازگارتر می شود. امکان انتخاب با وجود تنوع درون جمعیتی در مقاومت گیاه به عوامل مختلف محیطی تعیین می شود. نمونه ای از تنوع درون جمعیتی در مقاومت می تواند ظهور ناهموار نهال ها در خاک شور و افزایش تنوع در زمان جوانه زنی با افزایش عوامل استرس زا باشد.

یک گونه در مفهوم مدرن از تعداد زیادی بیوتیپ تشکیل شده است - واحدهای اکولوژیکی کوچکتر که از نظر ژنتیکی یکسان هستند، اما مقاومت متفاوتی در برابر عوامل محیطی نشان می دهند. در شرایط مختلف، همه بیوتیپ‌ها به یک اندازه قابل دوام نیستند و در نتیجه رقابت، تنها آنهایی باقی می‌مانند که به بهترین وجه شرایط داده شده را برآورده می‌کنند. یعنی مقاومت یک جمعیت (تنوع) در برابر یک یا آن عامل توسط مقاومت موجودات تشکیل دهنده جمعیت تعیین می شود. واریته های مقاوم شامل مجموعه ای از بیوتیپ ها هستند که حتی در شرایط نامساعد بهره وری خوبی را ارائه می دهند.

در عین حال، در طول کشت طولانی مدت واریته ها، ترکیب و نسبت بیوتیپ ها در جمعیت تغییر می کند که بر بهره وری و کیفیت واریته تأثیر می گذارد، اغلب نه بهتر.

بنابراین سازگاری شامل کلیه فرآیندها و سازگاری هایی است که باعث افزایش مقاومت گیاهان در برابر شرایط نامساعد محیطی (آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، رفتاری، جمعیتی و غیره) می شود.

اما برای انتخاب موثرترین مسیر سازگاری، نکته اصلی زمانی است که بدن باید با شرایط جدید سازگار شود.

در صورت وقوع ناگهانی یک عامل شدید، پاسخ را نمی توان به تعویق انداخت تا از آسیب غیرقابل برگشت گیاه جلوگیری شود. با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض یک نیروی کوچک، تغییرات تطبیقی ​​به تدریج رخ می دهد و انتخاب استراتژی های ممکن افزایش می یابد.

در این راستا، سه راهبرد اصلی سازگاری وجود دارد: تکاملی, آنتوژنتیکو فوری. هدف استراتژی استفاده موثر از منابع موجود برای رسیدن به هدف اصلی - بقای بدن در شرایط استرس است. هدف استراتژی انطباق حفظ یکپارچگی ساختاری درشت مولکول های حیاتی و فعالیت عملکردی ساختارهای سلولی، حفظ سیستم های تنظیم حیات و تامین انرژی گیاهان است.

سازگاری های تکاملی یا فیلوژنتیکی(فیلوژنی - توسعه یک گونه بیولوژیکی در طول زمان) سازگاری هایی هستند که در طی فرآیند تکاملی بر اساس جهش های ژنتیکی، انتخاب و به ارث می رسند. آنها قابل اطمینان ترین برای بقای گیاه هستند.

در فرآیند تکامل، هر گونه گیاهی نیازهای خاصی را برای شرایط زندگی و سازگاری با جایگاه اکولوژیکی که اشغال می کند، سازگاری پایدار ارگانیسم با زیستگاه خود ایجاد کرده است. تحمل رطوبت و سایه، مقاومت در برابر گرما، مقاومت به سرما و سایر ویژگی های اکولوژیکی گونه های گیاهی خاص در نتیجه قرار گرفتن طولانی مدت در شرایط مناسب شکل گرفت. بنابراین، گیاهان گرما دوست و روزهای کوتاه مشخصه عرض های جغرافیایی جنوبی هستند، در حالی که گیاهان گرما دوست و گیاهان روز بلند مشخصه عرض های جغرافیایی شمالی هستند. سازگاری‌های تکاملی متعدد گیاهان خشکوفیت با خشکسالی به خوبی شناخته شده‌اند: استفاده اقتصادی از آب، سیستم ریشه‌ای عمیق، ریزش برگ‌ها و انتقال به حالت خفته، و سازگاری‌های دیگر.

در این راستا، انواع گیاهان کشاورزی دقیقاً در برابر آن عوامل محیطی مقاومت نشان می دهند که بر اساس آنها اصلاح و انتخاب اشکال تولیدی انجام می شود. اگر انتخاب در تعدادی از نسل های متوالی در برابر پس زمینه تأثیر ثابت برخی از عوامل نامطلوب انجام شود، می توان مقاومت تنوع را به طور قابل توجهی افزایش داد. طبیعی است که واریته هایی که در مؤسسه تحقیقات کشاورزی جنوب شرقی (ساراتوف) پرورش می یابند نسبت به واریته های ایجاد شده در مراکز پرورش منطقه مسکو در برابر خشکسالی مقاوم تر هستند. به همین ترتیب، در مناطق اکولوژیکی با شرایط نامساعد خاکی-اقلیمی، گونه‌های گیاهی محلی مقاوم تشکیل شد و گونه‌های گیاهی بومی دقیقاً در برابر عوامل استرس‌زا که در رویشگاه خود بیان می‌شود، مقاوم هستند.

ویژگی های مقاومت ارقام گندم بهاره از مجموعه انستیتوی روسی رشد نباتات (Semyonov et al., 2005)

در یک محیط طبیعی، شرایط محیطی معمولاً خیلی سریع تغییر می کند و زمانی که در طی آن عامل استرس به سطح آسیب رسان می رسد برای شکل گیری سازگاری های تکاملی کافی نیست. در این موارد، گیاهان از مکانیسم‌های دفاعی نه دائمی، بلکه ناشی از عوامل استرس‌زا استفاده می‌کنند که شکل‌گیری آن‌ها از پیش تعیین شده (تعیین شده) ژنتیکی است.

سازگاری های آنتوژنتیک (فنوتیپی).با جهش ژنتیکی مرتبط نیستند و ارثی نیستند. شکل گیری این نوع اقتباس زمان نسبتاً طولانی دارد و به همین دلیل است که به آنها اقتباس های طولانی مدت می گویند. یکی از این مکانیسم ها توانایی تعدادی از گیاهان برای ایجاد یک مسیر فتوسنتزی کم مصرف از نوع CAM در شرایط کمبود آب ناشی از خشکسالی، شوری، دمای پایین و سایر عوامل استرس زا است.

این سازگاری با القای بیان ژن فسفونولپیروات کربوکسیلاز، که در شرایط عادی "غیرفعال" است و ژن های دیگر آنزیم های مسیر CAM جذب CO 2، با بیوسنتز اسمولیت ها (پرولین)، همراه است. فعال شدن سیستم های آنتی اکسیدانی و تغییر در ریتم روزانه حرکات روزنه. همه اینها منجر به استفاده بسیار اقتصادی از آب می شود.

در محصولات زراعی، به عنوان مثال، ذرت، aerenchyma در شرایط رشد طبیعی وجود ندارد. اما در شرایط غرقابی و کمبود اکسیژن در بافت های ریشه، برخی از سلول های قشر اولیه ریشه و ساقه می میرند (آپوپتوز یا مرگ برنامه ریزی شده سلولی). به جای آنها حفره هایی تشکیل می شود که از طریق آنها اکسیژن از قسمت بالای زمینی گیاه به سیستم ریشه منتقل می شود. سیگنال مرگ سلولی سنتز اتیلن است.

سازگاری فوریبا تغییرات سریع و شدید در شرایط زندگی رخ می دهد. این بر اساس شکل گیری و عملکرد سیستم های دفاع ضربه ای است. سیستم‌های دفاعی شوک شامل، برای مثال، سیستم پروتئین شوک حرارتی است که در پاسخ به افزایش سریع دما ایجاد می‌شود. این مکانیسم‌ها شرایط کوتاه‌مدت بقا را تحت تأثیر یک عامل مخرب فراهم می‌کنند و در نتیجه پیش‌نیازهایی را برای شکل‌گیری مکانیسم‌های سازگاری تخصصی بلندمدت قابل اعتمادتر ایجاد می‌کنند. نمونه‌ای از مکانیسم‌های سازگاری تخصصی، تشکیل جدید پروتئین‌های ضد یخ در دماهای پایین یا سنتز قندها در طول زمستان‌گذرانی محصولات زمستانی است. در عین حال، اگر تأثیر مخرب یک عامل بیش از توانایی های محافظتی و ترمیم بدن باشد، مرگ ناگزیر رخ می دهد. در این حالت، ارگانیسم بسته به شدت و مدت زمان عامل شدید، در مرحله فوری یا در مرحله سازگاری تخصصی می میرد.

تمیز دادن خاصو غیر اختصاصی (عمومی)واکنش گیاه به عوامل استرس زا

واکنش های غیر اختصاصیبه ماهیت عامل بازیگری بستگی ندارد. آنها تحت تأثیر دمای بالا و پایین، کمبود یا بیش از حد رطوبت، غلظت زیاد نمک در خاک یا گازهای مضر در هوا یکسان هستند. در تمام موارد، نفوذپذیری غشاها در سلول های گیاهی افزایش می یابد، تنفس مختل می شود، تجزیه هیدرولیتیکی مواد افزایش می یابد، سنتز اتیلن و اسید آبسیزیک افزایش می یابد و تقسیم سلولی و افزایش طول آن مهار می شود.

جدول مجموعه ای از تغییرات غیر اختصاصی را نشان می دهد که تحت تأثیر عوامل مختلف محیطی در گیاهان رخ می دهد.

تغییرات در پارامترهای فیزیولوژیکی گیاهان تحت تأثیر شرایط تنش (طبق نظر G.V. Udovenko، 1995)

بر اساس داده های جدول مشاهده می شود که مقاومت گیاه به عوامل متعددی با تغییرات فیزیولوژیکی یک طرفه همراه است. این دلیلی برای این باور است که افزایش مقاومت گیاه به یک عامل ممکن است با افزایش مقاومت به عامل دیگر همراه باشد. این با آزمایشات تایید شده است.

آزمایشات در موسسه فیزیولوژی گیاهی آکادمی علوم روسیه (Vl. V. Kuznetsov و دیگران) نشان داده است که عملیات حرارتی کوتاه مدت گیاهان پنبه با افزایش مقاومت آنها در برابر شوری بعدی همراه است. و سازگاری گیاهان با شوری منجر به افزایش مقاومت آنها در برابر دماهای بالا می شود. شوک حرارتی توانایی گیاهان را برای سازگاری با خشکی های بعدی افزایش می دهد و برعکس در طول خشکسالی مقاومت بدن در برابر دمای بالا افزایش می یابد. قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض دمای بالا باعث افزایش مقاومت در برابر فلزات سنگین و تابش UV-B می شود. خشکسالی قبلی بقای گیاه را در شرایط شوری یا سرما افزایش می دهد.

فرآیند افزایش مقاومت بدن در برابر یک عامل محیطی معین در نتیجه سازگاری با یک عامل با طبیعت متفاوت نامیده می شود. سازگاری متقابل.

برای مطالعه مکانیسم‌های عمومی (غیر اختصاصی) مقاومت، واکنش گیاهان به عواملی که باعث کمبود آب در گیاهان می‌شوند: شوری، خشکی، دمای پایین و بالا و برخی دیگر از اهمیت بالایی برخوردار است. در سطح کل ارگانیسم، همه گیاهان به کمبود آب به یک شکل پاسخ می دهند. با مهار رشد ساقه، افزایش رشد سیستم ریشه، سنتز اسید آبسیزیک و کاهش رسانایی روزنه مشخص می شود. پس از مدتی برگهای پایینی به سرعت پیر می شوند و مرگ آنها مشاهده می شود. تمام این واکنش ها با هدف کاهش مصرف آب از طریق کاهش سطح تبخیر و همچنین افزایش فعالیت جذبی ریشه انجام می شود.

واکنش های خاص- اینها واکنش هایی به عمل هر یک از عوامل استرس زا هستند. بنابراین، فیتوالکسین ها (مواد با خواص آنتی بیوتیکی) در پاسخ به تماس با عوامل بیماری زا در گیاهان سنتز می شوند.

اختصاصی بودن یا عدم اختصاصی بودن واکنش‌های پاسخ، از یک سو به نگرش گیاه به عوامل تنش‌زای مختلف و از سوی دیگر، اختصاصی بودن واکنش‌های گیاهان گونه‌ها و گونه‌های مختلف به یک عامل استرس‌زا اشاره دارد.

تظاهر پاسخ های خاص و غیر اختصاصی گیاه به شدت تنش و سرعت رشد آن بستگی دارد. اگر استرس به کندی ایجاد شود و بدن زمان لازم برای بازسازی و انطباق با آن را داشته باشد، اغلب واکنش‌های خاص رخ می‌دهد. واکنش‌های غیر اختصاصی معمولاً با یک عامل استرس‌زا کوتاه‌تر و قوی‌تر رخ می‌دهند. عملکرد مکانیسم‌های مقاومت غیراختصاصی (عمومی) به گیاه اجازه می‌دهد از هزینه‌های انرژی زیاد برای تشکیل مکانیسم‌های سازگاری تخصصی (اختصاصی) در پاسخ به هرگونه انحراف از هنجار در شرایط زندگی خود اجتناب کند.

مقاومت گیاه در برابر تنش بستگی به مرحله انتوژنز دارد. پایدارترین گیاهان و اندامهای گیاهی در حالت خفته هستند: به صورت دانه، پیاز. گیاهان چند ساله چوبی - در حالت خواب عمیق پس از ریزش برگ. گیاهان در سنین جوانی بسیار حساس هستند، زیرا در شرایط تنش ابتدا فرآیندهای رشد آسیب می بینند. دومین دوره بحرانی، دوره تشکیل گامت و لقاح است. تنش در این دوره منجر به کاهش عملکرد زایشی گیاهان و کاهش عملکرد می شود.

اگر شرایط استرس زا تکرار شوند و شدت کمی داشته باشند، به سخت شدن گیاه کمک می کنند. این مبنای روش‌های افزایش مقاومت در برابر دماهای پایین، گرما، شوری و افزایش سطوح گازهای مضر در هوا است.

قابلیت اطمینانارگانیسم گیاهی با توانایی آن در جلوگیری یا حذف شکست در سطوح مختلف سازمان بیولوژیکی تعیین می شود: مولکولی، درون سلولی، سلولی، بافت، اندام، موجود زنده و جمعیت.

برای جلوگیری از اختلال در زندگی گیاهان تحت تأثیر عوامل نامطلوب، اصول افزونگی, ناهمگونی اجزای عملکردی معادل, سیستم های تعمیر سازه های از دست رفته.

افزونگی ساختارها و عملکرد یکی از راه های اصلی برای اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم است. افزونگی و افزونگی مظاهر گوناگونی دارند. در سطح درون سلولی، افزونگی و تکرار مواد ژنتیکی به افزایش قابلیت اطمینان ارگانیسم گیاهی کمک می کند. این امر به عنوان مثال با مارپیچ دوگانه DNA و افزایش پلوئیدی تضمین می شود. قابلیت اطمینان عملکرد یک ارگانیسم گیاهی در شرایط متغیر نیز با حضور مولکول های مختلف RNA پیام رسان و تشکیل پلی پپتیدهای ناهمگن پشتیبانی می شود. اینها شامل ایزوآنزیم‌هایی هستند که واکنش مشابهی را کاتالیز می‌کنند، اما از نظر خواص فیزیکوشیمیایی و پایداری ساختار مولکولی تحت شرایط متغیر محیطی متفاوت هستند.

در سطح سلولی، نمونه‌ای از افزونگی، افزایش اندامک‌های سلولی است. بنابراین مشخص شده است که بخشی از کلروپلاست های موجود برای تأمین محصولات فتوسنتزی گیاه کافی است. به نظر می رسد کلروپلاست های باقی مانده در ذخیره باقی می مانند. همین امر در مورد محتوای کل کلروفیل نیز صدق می کند. افزونگی همچنین در تجمع زیاد پیش سازها برای بیوسنتز بسیاری از ترکیبات آشکار می شود.

در سطح ارگانیسم، اصل افزونگی در تشکیل و در تخمگذاری در زمان های مختلف بیش از آنچه برای تغییر نسل ها لازم است، تعداد شاخه ها، گل ها، سنبلچه ها، در مقدار زیادی گرده، تخمک ها بیان می شود. ، و دانه ها

در سطح جمعیت، اصل افزونگی در تعداد زیادی از افراد که از نظر مقاومت در برابر یک عامل استرس خاص متفاوت هستند آشکار می شود.

سیستم های ترمیم نیز در سطوح مختلف کار می کنند - مولکولی، سلولی، ارگانیسمی، جمعیتی و بیوسنوتیک. فرآیندهای ترمیم به انرژی و مواد پلاستیکی نیاز دارند، بنابراین تعمیر تنها در صورتی امکان پذیر است که میزان متابولیسم کافی حفظ شود. اگر متابولیسم متوقف شود، ترمیم نیز متوقف می شود. در شرایط محیطی شدید، حفظ تنفس از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا این تنفس است که انرژی را برای فرآیندهای تعمیر فراهم می کند.

توانایی ترمیم سلول‌های موجودات سازگار با مقاومت پروتئین‌های آنها در برابر دناتوره شدن، یعنی پایداری پیوندهایی که ساختار ثانویه، سوم و چهارم پروتئین را تعیین می‌کنند، تعیین می‌شود. به عنوان مثال، مقاومت بذرهای بالغ در برابر دمای بالا معمولاً به این دلیل است که پس از کم آبی، پروتئین های آنها در برابر دناتوره شدن مقاوم می شوند.

منبع اصلی مواد انرژی به عنوان بستری برای تنفس، فتوسنتز است، بنابراین، تامین انرژی سلول و فرآیندهای ترمیم مرتبط با آن به پایداری و توانایی دستگاه فتوسنتزی برای بازیابی پس از آسیب بستگی دارد. برای حفظ فتوسنتز در شرایط شدید در گیاهان، سنتز اجزای غشای تیلاکوئید فعال می‌شود، اکسیداسیون لیپیدها مهار می‌شود و فراساختار پلاستیدها بازسازی می‌شود.

در سطح ارگانیسم، نمونه ای از بازسازی می تواند توسعه شاخه های جایگزین، بیدار شدن جوانه های خفته در هنگام آسیب دیدن نقاط رشد باشد.

اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً قسمتی از متن را برجسته کرده و کلیک کنید Ctrl+Enter.

وظیفه 1. سازگاری گیاهان با پراکندگی بذر

نحوه سازگاری گیاهان با توزیع بذر به هزینه حشرات، پرندگان، پستانداران و انسان را تعیین کنید. جدول را پر کنید.

سازگاری گیاه با پراکندگی بذر

دانه های گیاهان ذکر شده در جدول چه خواصی دارند که به گسترش دانه ها به روش هایی که شما پیدا کردید کمک می کند؟ مثال های خاص بزنید.

تعامل دو جمعیت را می توان از نظر تئوری به شکل ترکیبات زوجی از نمادهای "+"، "-"، "0" نشان داد، که در آن "+" نشان دهنده سود برای جمعیت است، "-" - وخامت جمعیت، یعنی ، آسیب و "0" - عدم وجود تغییرات قابل توجه در طول تعامل. با استفاده از نمادهای پیشنهادی، انواع تعامل را تعریف کنید، نمونه هایی از روابط را ذکر کنید و یک جدول در دفترچه خود بسازید.

روابط بیوتیک

1. با استفاده از جزوه آموزشی، یک شبکه غذایی برای اکوسیستم دریاچه ایجاد کنید.

2-در چه شرایطی دریاچه برای مدت طولانی تغییر نخواهد کرد؟

3. چه اقدامات انسانی می تواند منجر به تخریب سریع اکوسیستم دریاچه شود؟

تکلیف انفرادی برای ماژول "از بوم شناسی موجودات تا بوم شناسی اکوسیستم ها" گزینه 6

وظیفه 1. سازگاری موجودات زنده با شرایط شدید زندگی

بسیاری از ارگانیسم ها در طول زندگی خود به طور دوره ای تأثیر عواملی را تجربه می کنند که تفاوت زیادی با بهینه دارند. آنها باید گرمای شدید، یخبندان، خشکسالی های تابستانی، خشک شدن بدنه های آبی و کمبود غذا را تحمل کنند. وقتی زندگی عادی بسیار دشوار است، چگونه با چنین شرایط شدید سازگار می شوند؟ راه های اصلی سازگاری با تحمل شرایط نامساعد زندگی را مثال بزنید

وظیفه 2. روابط بیوتیک.

از نمودارها مشخص کنید که چه پیامدهایی می تواند از رابطه بین دو گونه نزدیک از موجودات زنده در یک طاقچه اکولوژیکی حاصل شود؟ اسم این رابطه چیه؟ پاسخ خود را توضیح دهید.

شکل 11. رشد تعداد دو گونه مژک دار دمپایی (1 - دمپایی دمپایی، 2 - دمپایی طلایی):

الف - هنگامی که در کشت های خالص با مقدار زیادی غذا (باکتری) رشد می کند. ب - در فرهنگ مخلوط، با همان مقدار غذا

وظیفه 3. اکوسیستم های طبیعی اورال جنوبی

1. یک شبکه غذایی برای اکوسیستم رودخانه بسازید.

2. در چه شرایطی رودخانه برای مدت طولانی تغییر نمی کند؟

3. چه اقدامات انسانی می تواند منجر به تخریب سریع اکوسیستم رودخانه شود؟

4. ساختار تغذیه ای اکوسیستم را با استفاده از هرم های اکولوژیکی اعداد، زیست توده و انرژی مشخص کنید.

به ندرت، دانه ها روی خود گیاه جوانه می زنند، همانطور که در به اصطلاح نمایندگان زنده زا جنگل های حرا مشاهده می شود. در اغلب موارد، دانه ها یا میوه هایی که دانه هایی در آنها محصور شده است، ارتباط خود را با گیاه مادری کاملاً از دست می دهند و زندگی مستقل را در جای دیگری آغاز می کنند.

اغلب دانه ها و میوه ها نزدیک به گیاه مادری می ریزند و در اینجا جوانه می زنند و گیاهان جدید را به وجود می آورند. اما اغلب حیوانات، باد یا آب آنها را به مکان‌های جدید می‌برند، جایی که اگر شرایط مناسب باشد، می‌توانند جوانه بزنند. به این ترتیب پراکندگی رخ می دهد - مرحله ضروری در تکثیر بذر.

برای تعیین هر قسمت از یک گیاه که برای پراکندگی استفاده می شود، یک اصطلاح بسیار مناسب دیاسپورا وجود دارد (از gr. دیاسپیرو- پراکنده کردن، پخش شدن). اصطلاحاتی مانند "propagula"، "migrula"، "disseminula" و "hermula" نیز استفاده می شود، و علاوه بر این، در ادبیات روسیه، توسط V.N. اصطلاح Khitrovo "آغاز استقرار". اصطلاح «دیاسپورا» در ادبیات جهان رایج شده است، اگرچه ممکن است بهترین نباشد. دیاسپورای اصلی که در این بخش با آنها سروکار خواهیم داشت، دانه ها و میوه ها هستند، کمتر - هدف از رشد یا برعکس، فقط بخش هایی از میوه، به ندرت کل گیاه.

در ابتدا، دیاسپورهای گیاهان گلدار بذرهای منفرد بودند. اما احتمالاً در مراحل اولیه تکامل این عملکرد شروع به انتقال به میوه ها کرد. در گیاهان گلدار مدرن، دیاسپورها در برخی موارد دانه هستند (به ویژه در گروه های ابتدایی)، در برخی دیگر آنها میوه هستند. در گیاهانی که میوه های انقباضی دارند، مانند برگچه، لوبیا یا کپسول، دیاسپورا دانه است. اما با ظاهر شدن میوه های آبدار (توت ها، دروپس و غیره)، و همچنین میوه های خشک غیرقابل مهار (آجیل، آجیل، آجیل و غیره)، خود میوه تبدیل به دیاسپورا می شود. در برخی از خانواده ها مانند خانواده Ranunculaceae می توان هر دو نوع دیاسپور را مشاهده کرد.

در تعداد نسبتاً بسیار کمی از گیاهان گلدار، دیاسپورها بدون مشارکت هیچ عامل خارجی پخش می شوند. به چنین گیاهانی اتوکور (از یونانی. خودروها- خودش و رقص- من دور می شوم، به جلو می روم)، و این آشکارا یک خودخوانی است. اما در اکثریت قریب به اتفاق گیاهان گلدار، دیاسپورها توسط حیوانات، آب، باد یا در نهایت انسان پخش می‌شوند. اینها آلوکورها (از یونانی. allos- یکی دیگر).

بسته به عاملی که در توزیع دانه ها و میوه ها نقش دارد، آلوکوری به zoochory (از یونانی. زون- حیوان)، آنتروپوکوری (از یونانی، انسان- شخص)، anemochory (از یونانی. آنوموس- باد) و هیدروکوریا (از یونانی. آبی- آب) (فدوروف، 1980).

Autochory پراکندگی دانه ها در نتیجه فعالیت هر ساختار خود گیاه یا تحت تأثیر گرانش است. به عنوان مثال، دریچه های لوبیا اغلب با باز شدن میوه به شدت پیچ می خورند و دانه ها را دور می ریزند. ریزش دیاسپورها تحت تأثیر نیروی جاذبه، باروکوری نامیده می شود.

بالیستوکوری پراکندگی دیاسپورها در نتیجه حرکات کشسان ساقه های گیاه است که در اثر وزش باد ایجاد می شود یا زمانی که حیوان یا شخصی هنگام حرکت گیاهی را لمس می کند اتفاق می افتد. در بالیستوکورها، دیاسپورها دانه هستند، در حالی که در چترها، دیاسپورها مریکارپ هستند.

Anemochory انتشار دیاسپورها توسط باد است. در این مورد، دیاسپورها می توانند در هوا، در امتداد سطح خاک یا آب پخش شوند. برای گیاهان انیموکرو، افزایش باد دیاسپورها از نظر تطبیقی ​​مفید است. این را می توان با کاهش اندازه آنها به دست آورد. بله، دانه ها Pyroloideae(زمستان سبزها، یکی از زیرخانواده های هدر - Ericaceae) و ارکیده ها بسیار کوچک، گرد و غبار هستند و حتی می توان آنها را با جریان هوای همرفتی در جنگل برداشت. دانه های زمستان سبز و ارکیده حاوی مواد مغذی کافی برای رشد طبیعی نهال هستند. وجود چنین دانه های کوچکی در این گیاهان تنها به دلیل قارچ گونه بودن نهال آنها امکان پذیر است. یکی دیگر از راه های افزایش باد دیاسپورها ظاهر شدن انواع موها، تاج ها، بال ها و غیره است. میوه هایی با رویش بال شکل که در تعدادی از گیاهان چوبی رشد می کنند، هنگام سقوط از درخت به چرخش در می آیند که سرعت سقوط آنها را کاهش می دهد و به آنها اجازه می دهد از گیاه مادری دور شوند. خواص آیرودینامیکی میوه قاصدک و برخی دیگر از گونه های Asteraceae به گونه ای است که به آن اجازه می دهد تا تحت تأثیر باد در هوا بالا برود، زیرا موهای چتری بیش از حد رشد کرده از قسمت سنگین حاوی دانه جدا شده است. از achene، به اصطلاح دهانه. بنابراین، تحت تأثیر باد، میوه کج می شود و نیروی بالابری ایجاد می شود. با این حال، بسیاری از گونه های دیگر Asteraceae فاقد دهانه هستند و میوه های کرکدار آنها نیز با موفقیت توسط باد توزیع می شود.

هیدروکوریا انتقال دیاسپورها با استفاده از آب است. دیاسپورهای گیاهان هیدروکوریک دارای سازگاری هایی هستند که شناوری آنها را افزایش می دهد و جنین را از آب محافظت می کند.

Zoochoria انتشار دیاسپورها توسط حیوانات است. مهمترین گروه حیواناتی که میوه ها و دانه ها را توزیع می کنند پرندگان، پستانداران و مورچه ها هستند. مورچه ها معمولاً دیاسپورهای تک دانه یا دانه های منفرد (myrmecochory) را پراکنده می کنند. دیاسپورهای گیاهان میرمکوکور با وجود الائوزوم ها، زائده های غنی از مواد مغذی مشخص می شوند که همچنین می توانند مورچه ها را با ظاهر و بوی خود جذب کنند. مورچه ها خودشان دانه های دیاسپورهای پراکنده را نمی خورند.

انتشار دیاسپورها توسط حیوانات مهره دار را می توان به سه نوع تقسیم کرد. با اندوزوکوری، حیوانات دیاسپورهای کامل (معمولاً آبدار) یا قسمت هایی از آن را می خورند و دانه ها از دستگاه گوارش عبور می کنند، اما در آنجا هضم نمی شوند و دفع می شوند. محتویات دانه توسط یک پوسته متراکم از هضم محافظت می شود. این ممکن است اسپرمودرم (در انواع توت ها) یا لایه داخلی پریکارپ (در درختچه ها، pyrenarians) باشد. دانه های برخی از گیاهان تا زمانی که از دستگاه گوارش حیوان عبور نکنند قادر به جوانه زدن نیستند. در synzoochory، حیوانات مستقیماً محتوای غنی از مواد مغذی دانه را مصرف می کنند. دیاسپورهای گیاهان سنزوکور معمولاً توسط یک پوسته نسبتاً قوی (مثلاً آجیل) احاطه شده اند که شکستن آن به تلاش و زمان نیاز دارد. برخی از حیوانات این گونه میوه ها را در مکان های خاصی ذخیره می کنند یا به لانه خود می برند و یا صرفاً ترجیح می دهند آنها را دور از گیاه تولید کننده بخورند. حیوانات بخشی از دیاسپورها را از دست می دهند یا از آنها استفاده نمی کنند که این امر گسترش گیاه را تضمین می کند. Epizoochory انتقال دیاسپورها بر روی سطح حیوانات است. دیاسپورها ممکن است برآمدگی، خارها و ساختارهای دیگری داشته باشند که به آنها اجازه می‌دهد به خز پستانداران، پرهای پرندگان و غیره بچسبند. دیاسپورهای چسبنده نیز رایج هستند.

آنتروپوکوری به گسترش دیاسپورا توسط انسان ها اشاره دارد. اگرچه اکثر گیاهان فیتوسنوزهای طبیعی عملاً هیچ سازگاری تاریخی با توزیع میوه ها و دانه ها توسط انسان ندارند، فعالیت اقتصادی انسان به گسترش دامنه بسیاری از گونه ها کمک کرده است. بسیاری از گیاهان برای اولین بار - تا حدی به عمد و تا حدی تصادفی - به قاره هایی که قبلاً در آنها یافت نشده بودند معرفی شدند. برخی از علف های هرز از نظر ریتم رشد و اندازه دیاسپورهای خود به گیاهان زراعی که مزارع آن ها را آلوده می کنند بسیار نزدیک هستند. این را می توان به عنوان انطباق با آنتروپوکوری در نظر گرفت. در نتیجه بهبود تکنیک‌های کشاورزی، برخی از این علف‌های هرز بسیار کمیاب شده‌اند و مستحق حفاظت هستند.

برخی از گیاهان با هتروکارپی مشخص می شوند - توانایی تشکیل میوه هایی با ساختارهای مختلف در یک گیاه. گاهی اوقات این میوه نیست که ناهمگن است، بلکه قسمت هایی است که میوه در آنها تجزیه می شود. هتروکارپی اغلب با هتروسپرمی همراه است - دانه های با کیفیت متفاوت که توسط یک گیاه تولید می شود. هتروکارپی و هتروسپرمی می توانند هم در ساختار مورفولوژیکی و تشریحی میوه ها و دانه ها و هم در ویژگی های فیزیولوژیکی دانه ها ظاهر شوند. این پدیده ها اهمیت تطبیقی ​​مهمی دارند. اغلب، یک قسمت از دیاسپورهای تولید شده توسط یک گیاه دارای سازگاری برای پراکندگی در فواصل طولانی است، در حالی که قسمت دیگر چنین سازگاری ندارد. اولی اغلب حاوی بذرهایی است که قادر به جوانه زدن در سال بعد هستند، در حالی که دومی اغلب حاوی بذرهایی است که عمیق تر در خواب هستند و در بانک بذر خاک گنجانده می شوند. هتروسپرمی و هتروکارپی در گیاهان یکساله شایع تر است (Timonin, 2009).