Семинар 3. Основные экологические факторы и их влияние на организмы

1. Дайте характеристику солнечному излучению как важнейшему экологическому фактору. Какова роль света в жизни организмов?

Свет как экологический фактор имеет важнейшее значение потому, что является источником энергии для процессов фотосинтеза, т. е. участвует в образовании органических веществ из неорганических составляющих. Он играет большую и разнообразную роль в различных жизненных процессах у животных, что определяется его физическими свойствами.

Строго говоря, в экологии под термином «свет» подразумевается весь диапазон солнечного излучения, представляющий собой поток энергии в пределах длин волн от 0,05 до 3000 нм и более. Этот поток радиации распадается на несколько областей, отличающихся физическими свойствами и экологическим значением для живых организмов. Границы этих областей не четки; в общем виде их можно представ следующим образом:

150—400 нм — ультрафиолетовая радиация (УФ);

400—800 нм — видимый свет (границы отличаются для раз организмов);

800—1000 нм — инфракрасная радиация (ИК).

За пределами зоны ПК-радиации располагается область так называемой дальней инфракрасной радиации — мощного фактора теплового режима среды.

Солнце постоянно излучает огромное количество энергии. Только часть его достигает Земли. Но даже эта часть солнечной энергии, попадающая на Землю в течение одного дня, может покрыть все потребности человечества в энергии на целый год. К сожалению, не вся эта энергия может быть использована. Часть солнечной энергии поглощается атмосферой или отражается обратно в космос.

2. Как распределение солнечной радиации по земной поверхности сказывается на эффективности её использования растениями в процессе фотосинтеза? Дайте определение понятию «фотопериодизм».

Фотопериодизм(греч. photos- "свет" и periodos- "круговорот", "чередование") — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).

Солнечный свет, попадая на растения, вызывает у него процесс фотосинтеза, определяет рост и развитие растений;

Многие растения в процессе фотосинтеза накапливают крахмал

3. Назовите основные экологические группы растений и животных по отношению к свету. Каковы анатомо-морфологические и физиологические адаптации различных организмов к свету?

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

1) светолюбивые (световые), или гелиофиты, – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний;

2) тенелюбивые (теневые), или сциофиты, – растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами;

3) теневыносливые, или факультативные гелиофиты, – могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету; они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения.

4. Как отражаются лунные ритмы на жизни организмов? Приведите примеры воздействия биологических ритмов на организм человека.

Лунные ритмы, повторяющиеся изменения интенсивности и характера биол. процессов, соответствующие циклу фаз Луны (29,4 сут.) — лунно-месячный ритм. К лунным ритмам относят также лунно-суточные ритмы. Л Лунные ритмы проявляются, например, в ритмичности выхода из куколок насекомых, выплаживающихся в морской прибрежной зоне, в цикле размножения червя палоло, некоторых водорослей и мн. др. мор. животных и растений. Л. р. отражаются также на физиологии и поведении ряда наземных организмов. Чёткие лунно-суточные ритмы наблюдаются у тропических млекопитающих, например, у ночной обезьяны и у некоторых видов летучих мышей, и проявляются в определённой активности поведения. Модуляция активности лунным светом возможна и у др. ночных животных, например, у крысиного кенгуру, у сумеречных и ночных насекомых. Лунные ритмы сохраняются в постоянных лабораторных условиях, что говорит об их эндогенно природе.

5. Дайте характеристику температурному режиму как важнейшему экологическому фактору. Какова роль тепла в жизни организмов? Какова специфика теплообмена у растений и животных. Применимо ли правило Бергмана и правило Аллена к человеку? Обоснуйте свой ответ.

6. Перечислите основные источники тепла на планете. Как температура влияет на границы распространения живого вещества в биосфере?

7. Температура тела рыбы камбалы постоянна. Значит ли это, что ее можно отнести к теплокровным животным?

Теплокровные животные-животные с постоянной температурой (Homoiothermata, как их предложил назвать Бергман). К числу их относятся млекопитающие и птицы

8. Какое значение имеет вода в жизни организмов? Назовите основные типы адаптаций растений и животных к недостатку и избытку влаги. Какова роль морских течений в биосфере? Как антропогенное воздействие может сказаться на движении вод Мирового океана?

9. Как можно определить степень загрязнения воды? Какие существуют способы очистки воды различной загрязнённости? Назовите организмы, использующиеся при тестировании и индикация загрязнения воды биологическими методами.

Способы:

Умягчение – замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное количество катионов натрия или водорода.

Обессоливание – удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.

Обезжелезивание/деманганация – превращение растворённых соединений железа и марганца в нерастворимые и удаление тех и других путем фильтрования, как правило, через специальные фильтроматериалы.

Обеззараживание – обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов.

Для биологической индикации качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющие водоемы: планктонные и бентосные беспозвоночные, простейшие, водоросли, макрофиты, бактерии и рыбы. Каждая из них, выступая в роли биологического индикатора, имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации, так как все эти группы играют ведущую роль в общем круговороте веществ в водоеме. Организмы, которые обычно используют в качестве биоиндикаторов, ответственны за самоочищение водоема, участвуют в создании первичной продукции, осуществляют трансформацию веществ и энергии в водных экосистемах. Всякое заключение по результатам биологического исследования строится на основании совокупности всех полученных данных, а не на основании единичных находок индикаторных организмов. Как при выполнении исследования, так и при оценке полученных результатов необходимо иметь в виду возможность случайных, местных загрязнений в точке наблюдения. Например, разлагающиеся растительные остатки, труп лягушки или рыбы могут вызывать местные изменения в характере населения водоема.