Какие приспособления выработались у растений живущих при высоких и низких температурах кратко
Обновлено: 02.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Тепло в жизни растений (3 часа)
Занятие 2 (7)
Тема: Приспособление растений к высоким и низким температурам.
Улучшение температурных условий для растений
I . Приспособление растений к высоким температурам
1. При каких высоких температурах организмы сохраняют жизнеспособность?
А. горячие источники
- сине – зеленые водоросли - +85 С о
- другие бактерии - +90С о
Б. на суше (на почве)
2. Чем опасен перегрев для растений?
- разрушение хлорофилла и нарушение процесса фотосинтеза
2. Приспособления растений к высоким температурам
Летний покой – это состояние растений или отдельных органов, которое, характеризуется отсутствием видимого роста, крайней степенью угнетения дыхания и снижением интенсивности превращения веществ
Травянистые растения в условиях жаркого пустынного климата (в сухой сезон) переходят в состояние летнего покоя, при этом у них отмирает наземная часть, но в почве сохраняются корни, клубни, корневища с запасом воды и питательных веществ. В сезон дождей развиваются новые надземные побеги.
Б. особенности строения растений, уменьшающие нагревание
– эвкалипт - листовая пластинка поворачивается под ребром (перпендикулярно) к солнечным лучам - дикий салат (латук)
Листовые пластинки этого растения (особенно верхние) в полуденные часы повернуты широкой стороной к востоку и западу, а ребром на юг. Такое расположение листьев способствует тому, что они в утренние часы освещаются солнцем, а днем, когда солнечные лучи особенно жгучи, нагреваются относительно слабо. Эта особенность обеспечивает нормальную работу листьев в самое жаркое время дня, предохраняет растения от избыточной потери влаги. Она наблюдается лишь на открытых сухих местах, во влажных или несколько затененных листья размещаются на стебле равномерно, ориентируясь во все стороны.
Пеларгония –
- тело растения покрыто волосками (опушение), которые рассеивают и отражают солнечные лучи
II . Приспособления растений к низким температурам
1. накопление в клетках сахаров и жиров (защита от замерзания) – перед наступлением длительных холодов
2.снижение интенсивности транспирации, уменьшающее теплоотдачу
3. накопление в клетках антоцианов, обеспечивающих в холодное время сезона красный цвет и оттенки фотосинтезирующего аппарата, помогающие перенести кратковременные холода - побеги шиповника и чозении, листья копытня, джефферсонии, адониса, ветрениц и тополя; цветки у ивы Крылова
4. темная окраска растений (у астрагала) – тело растения лучше нагревается, развитие идёт быстрее
III . Группы растений по отношению к теплу и холоду
1. жаровыносливые – способны переносить очень высокие температуры
2. теплолюбивые (нехолодостойкие) – переносят высокие температуры, погибают при низких положительных температурах – растения тропического климатического пояса
3. холодостойкие (неморозостойкие) – выносят низкие температуры, кратковременные морозы, но не переносят замораживания
4. льдоустойчивые (морозостойкие) – в клетках и межклетниках могут образовываться кристаллы льда (т.е. части растения могут замерзать, а затем оттаивать, оставаясь жизнеспособными)
У растений, обитающих в условиях высоких температур, выработались разнообразные приспособления, позволяющие бежать вредных последствий перегрева: вертикальное положение листьев, свертывание листовых пластинок (злаки), уменьшение поверхности листа, развитие колючек (кактусы), способность к запасанию большого количества воды, развитая корневая система, густое опушение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее отражение падающего света, и др.
У растений холодных местообитаний, которым приходится переносить холодные зимы, также развиваются защитные изменения. Многолетние травы и кустарники полярных и высокогорных областей имеют очень мелкие листья и небольшие размеры (карликовая береза, карликовая ива). Их высота соответствует глубине снежного покрова, так как все части, выступающие над снегом, гибнут. В холодное время года у растений замедляются все жизненные процессы. Подготовка к состоянию зимнего покоя начинается заблаговременно. Растения сбрасывают листву. У них происходит одревеснение побегов и утолщение пробкового слоя. У многих травянистых растений отмирают надземные органы. Некоторые водные растения опускаются на дно водоемов или образуют зимующие почки.
У растений холодных местообитаний или переносящих холодные зимы развиваются защитные изменения от комплекса неблагоприятных условий (сильные ветры, иссушение и др.). Среди морфологических адаптации у растений отметим лишь имеющие важное значение небольшие размеры (карликовость) и образование стелющихся форм (стлаников). Многолетние травы, кустарники полярных и высокогорных областей имеют высоту несколько сантиметров, очень мелкие листья (карликовая береза, карликовые ивы). Их высота соответствует глубине снежного покрова, так как все части, выступающие над снегом, гибнут от замерзания и высыхания. Некоторые кустарники и деревья переходят к горизонтальному росту. К ним относятся можжевельник, кедровый стланик, рябина и др. Их ветви стелются по земле и не поднимаются выше обычной глубины снежного покрова. Подготовка к состоянию зимнего покоя начинается заблаговременно. Растения сбрасывают листву. У них происходит одревеснение побегов и утолщение пробкового слоя. У многих травянистых растений отмирают надземные органы. Некоторые водные растения опускаются на дно водоемов или образуют зимующие почки. Шире распространены физиологические приспособления к низкой температуре. Они направлены на снижение точки замерзания клеточного сока. Это достигается повышением концентрации растворимых углеводов и других веществ. Крайней формой приспособления растений и животных к холоду служит анабиоз — такое состояние организма, при котором процессы жизнедеятельности настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз позволяет организмам пережить холодное время года. Так, мхи и лишайники переносят промерзание в зимнее время года в состоянии анабиоза и после оттаивания оказываются вполне жизнеспособными. Некоторые лишайники способны выдерживать низкие температуры, при которых приостановлены все физиологические процессы, более двух лет. Подготовка к состоянию зимнего покоя начинается заблаговременно. У растений сбрасывается листва, наблюдается одревеснение побегов и утолщение их пробкового слоя, зимующие почки водных растений опускаются на дно водоемов.
Hа обширных территориях планеты живые организмы подвергаются воздействию высоких температур, интенсивному солнечному облучению, что нередко сочетается с недостатком влаги. Действие чрезмерно высоких температур влечет за собой ряд опасностей: обезвоживание и иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла у растений, расстройства дыхания и других физиологических процессов, тепловую денатурацию белков и, наконец, гибель. У растений и животных выработались разнообразные приспособления, позволяющие избежать вредных последствий перегрева — это густое опушение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее отражение падающего света, вертикальное положение листьев, свертывание листовых пластинок (у злаков), уменьшение поверхности листа, развитие колючек (кактусы), способность к запасанию большого количества воды, развитая корневая система и др. Эти особенности строения одновременно обусловливают уменьшение потери воды растениями.
Экологические группы растений по отношению к температуре
Жизнедеятельность растений в значительной степени зависит от температуры окружающей среды. По потребности к количеству тепла их разделяют на три основные экологические группы: теплолюбивые, нуждающиеся в умеренных температурах и холодостойкие.
Теплолюбивые растения произрастают в тропической, субтропической зонах и хорошо прогреваемых местообитаниях умеренного пояса. У этих растений выработались адаптации к действию относительно высоких температур (среднегодовая температура около +27 °С). В умеренных широтах к теплолюбивым растениям относятся так называемые широколиственные древесные породы: бук, граб, каштан, а также многочисленные травы из нижних ярусов широколиственных лесов.
Растения, нуждающиеся в умеренных температурах, не требовательны к теплу и произрастают в условиях умеренного климата. Как правило, эти растения не имеют специальных приспособлений к температурному режиму.
Холодостойкие растения, населяющие северные широты, вынуждены адаптироваться преимущественно к низким температурам (среднегодовая температура около 0 °С). К ним относятся тундровые и высокогорные растения.
Типы адаптаций растений к различным температурным условиям среды
Резкие колебания температуры — сильные морозы или жаркая погода — неблагоприятны для растений, так как они относятся к пойкилотермным организмам. Поэтому у них существует ряд приспособлений для борьбы с холодом или перегревом. Все адаптации растений к температурным условиям среды по характеру можно разделить на три типа: биохимические, физиологические и морфологические.
К биохимическим адаптациям относятся изменения химического состава цитоплазмы или клеточного сока в экстремальных температурных условиях. При высокой температуре в цитоплазме клеток теплолюбивых растений увеличивается содержание защитных веществ (органических кислот, солей, слизи). Они препятствуют нарушению цитоплазмы и обезвреживают токсические вещества, образующиеся под действием высокой температуры.
У холодостойких растений при низких температурах происходит накопление углеводов (в основном глюкозы) в клеточном соке, что снижает точку замерзания воды.
Физиологические адаптации заключаются в изменении процессов жизнедеятельности и продолжительности жизненных циклов в зависимости от температурного режима среды. Эффективной защитой растений от перегрева служит усиленная транспирация (испарение воды при отсутствии дефицита), благодаря большому количеству устьиц в листьях.
У растений пустынь и степей короткий цикл развития позволяет избегать действия высоких температур. Вся вегетация происходит ранней весной, а летнюю жару они переживают в состоянии семян или подземных побегов. Экологическую группу травянистых однолетних растений с очень коротким вегетационным периодом называют эфемерами (веснянка). Существуют также подобные эфемерам многолетние растения — эфемероиды, у которых отмирает лишь надземная часть (тюльпан, подснежники). А при наступлении благоприятных условий их жизнь возобновляется за счет питательных веществ, накопленных в подземной части.
Крайней мерой в борьбе с холодом или жарой является переход растений в состояние анабиоза (обратимая приостановка жизненных процессов) вследствие обезвоживания. Например, мхи и лишайники могут длительное время находиться в таком состоянии.
К морфологическим адаптациям относятся особенности строения тканей и органов, а также разнообразие жизненных форм при обитании в разных температурных условиях. Действие высоких температур на растения субтропического и тропического поясов снижается за счет усиления отражения солнечных лучей и уменьшения светопоглощающей поверхности. Повышению отражения солнечного света способствует светлая окраска листьев, их блестящая или опушенная поверхность. Уменьшение поглощения света достигается благодаря видоизменению листовых пластинок. Это могут быть колючки (кактусы), уменьшение размера (саксаул), рассеченность (пальмы), сворачивание (ковыль) листьев. Противодействует перегреву растений вертикальное по отношению к солнечным лучам расположение листьев. Может происходить изменение угла их наклона поворотом листовой пластинки.
Адаптации у растений холодного климата проявляются в виде формирования карликовых (березы, ивы), стелющихся (стланик кедровый, можжевельник туркестанский) и подушковидных (высокогорные и арктические растения-подушки) жизненных форм. Такие растения меньше подвержены воздействию ветра, лучше укрыты снегом зимой, полнее используют тепло почвы летом.
Есть морфологические адаптации, которые защищают растения как от высоких, так и от низких температур. Ими являются: развитие мощной корки (наружной части коры) у деревьев, перидермы у молодых побегов, защитных чешуй у почек, прочной кожуры у семян.
Повторим главное. По потребности к количеству тепла растения разделяют на три экологические группы: теплолюбивые, нуждающиеся в умеренных температурах и холодостойкие. К разным температурным условиям среды у растений выработались различные биохимические, физиологические и морфологические адаптации.
Проверим знания
Ключевые вопросы
1. Какие вы знаете экологические группы растений по отношению к температуре?
2. Приведите примеры морфологических адаптаций холодостойких растений к низким температурам.
3. Какие физиологические адаптации позволяют растениям степей и пустынь избегать действия высоких температур?
Сложные вопросы
1. Укажите, какие из перечисленных растений являются теплолюбивыми, а какие — холодостойкими: стланик кедровый, пальма, мандарин, сосна, можжевельник туркестанский, береза карликовая, гранат.
2. Охарактеризуйте биохимические изменения в клетках теплолюбивых и холодостойких растений при экстремальных температурах. В чем заключается их различие?
3. Почему растения тундры менее разнообразны по размерам, чем растения тропических областей?
Индивидуальное домашнее задание. Используя в качестве объектов наблюдения любые травянистые и древесные растения, произрастающие в вашей местности, определите у них все температурные адаптации и распределите их на типы.
Читайте также: