Головна

І тварин за участю світла

  1.  F. БИОЛОГИЯ а. походження тварин
  2.  V. абстрагування У ТВАРИН
  3.  Адаптації тварин до дефіциту кисню
  4.  Адаптації до посушливих умов у рослин і тварин
  5.  Берменностей і хвороби вагітних тварин.
  6.  Ефективніших джерел світла
  7.  Хвороби тварин, що передаються людині через молоко.

Фотосинтез. В середньому 1-5% падаючого на рослини світла використовується для фотосинтезу. Фотосинтез - джерело енергії для всієї іншої харчового ланцюга.

Транспірація. Приблизно 75% падаючої на рослини сонячної радіації витрачається на випаровування води і таким чином посилює транспирацию.

Фотоперіодизм. Важливий для синхронізації життєдіяльності і поведінки рослин і тварин (особливо розмноження) з порами року.

Рух. Фотоперіодизм і фотонастії у рослин важливі для того, щоб забезпечити рослині достатню освітленість. Фототаксис у тварин і одноклітинних рослин необхідний для знаходження відповідного місцеперебування.

Зір у тварин. Одна з головних сенсорних функцій.

Інші процеси. Синтез вітаміну D у людини. Тривала дія ультрафіолетових променів може викликати пошкодження тканин, особливо у тварин. Виробилися захисні пристосування - пігментації, поведінкові реакції уникнення та т. Д.

На світлі відбувається утворення хлорофілу і здійснюється найважливіший в біосфері процес фотосинтезу. Фотосинтезу-рующая діяльності зелених рослин забезпечує планету органічною речовиною і акумульованої в ньому сонячною енергією - джерелом виникнення і фактором розвитку життя на Землі. Основна реакція фотосинтезу може бути записана наступним чином:

де Н2 Х - «донор» електронів; Н - водень; Х - кисень, сірка або інші відновники (наприклад, сульфобактеріі використовують в якості відновника H2S, інші ж види бактерій - органічну субстанцію, а більшість зелених рослин, які здійснюють хлорофільних асиміляцію, - кисень).

Серед всіх променів сонячного світла зазвичай виділяють промені, які так чи інакше впливають на рослинні організми, особливо на процес фотосинтезу, прискорюючи або сповільнюючи його протікання. Ці промені прийнято називати фізіологічно активною радіацією (скорочено ФАР). Найбільш активними серед ФАР є оранжево-червоні (0,65-0,68 мкм), синьо-фіолетові (0,40-0,50 мкм) і близькі ультрафіолетові (0,38-0,40 мкм). Менше поглинаються жовто-зелені (0,50-0,58 мкм) промені і практично не поглинаються інфрачервоні. Лише далекі інфрачервоні беруть участь в теплообміні рослин, надаючи деякий позитивний вплив, особливо в місцях з низькими температурами.

Інтенсивність фотосинтезу кілька варіює зі зміною довжини хвилі світла. У наземних середовищах життя якісні характеристики сонячного світла не настільки мінливі, щоб це сильно впливало на інтенсивність фотосинтезу, при проходженні ж світла через воду червона і синя області спектра фільтруються, і виходить зелене світло слабо поглинається хлорофілом. Однак живуть в море червоні водорості (Rhodophyta) мають додаткові пігменти (фікозрітріни), які дозволяють їм використовувати цю енергію і жити на більшій глибині, ніж зелені водорості.

Промені різного забарвлення розрізняються тваринами. Наприклад, метелики при відвідуванні квіток рослин воліють червоні або жовті, двокрилі комахи вибирають білі і блакитні. Бджоли виявляють підвищену активність до жовто-зеленим, синьо-фіолетовим і фіолетовим променям, не реагують на червоний, сприймаючи його як темряву. Гримучі змії бачать інфрачервону частину спектру. Для людини область видимих ??променів - від фіолетового до темно-червоних.

Кожне місце проживання характеризується певним світловим режимом, співвідношенням інтенсивності (сили), кількості і якості світла.

інтенсивність, або сила світла вимірюється кількістю калорій або джоулів, що припадають на 1 см2 горизонтальній поверхні в хвилину. Для прямих сонячних променів цей показник практично не змінюється в залежності від географічної широти. Істотне ж на нього вплив роблять особливості рельєфу. Так, на південних схилах інтенсивність світла завжди більше, ніж на північних.

Кількість світла, визначається сумарною радіацією, від полюсів до екватора збільшується.

Для визначення світлового режиму необхідно враховувати і кількість відбиваного світла-альбедо. Воно виражається у відсотках від загальної радіації і залежить від кута падіння променів і властивостей, що відбиває.

Наприклад, сніг відбиває 85% сонячної енергії, альбедо зеленого листя клена становить 10%, а осінніх пожовклих - 28%.

По відношенню до світла розрізняють такі екологічні групи рослин: світлові (світлолюбний), тіньові (тенелюби) і тіньовитривалі. світлові види (Геліофітів) мешкають на відкритих місцях з хорошою освітленістю, в лісовій зоні зустрічаються рідко.

Вони утворюють зазвичай розріджений і невисокий рослинний покрив, щоб не затінювати один одного. Світло впливає на ріст рослин. Так, зростання дворічних дубів в залежності від відносної освітленості в літній період показаний на рис. 4.3.

Мал. 4.3. Модифікуючу дію освітленості на ріст

і морфогенез рослин (по В. Лархер, 1978):

А - зростання дворічних дубів Quercus robus в залежності від відносної освітленості влітку;

Б - розвиток листя у Ranunculus ficaria в залежності від освітленості

При світловому постачанні до 13,5% переважає стимулююча дія світла (рис. 4.3А, крива 1), при більшому освітленні (А, крива 2) - навпаки. Листя Ranunculus ficaria (рис. 4.3Б) розвивають меншу поверхню при більшому освітленні.

тіньові рослини (Сциофіти) не виносять сильного освітлення, живуть у постійній тіні під пологом лісу. Це головним чином лісові трави. При різкому освітленні, наприклад на вирубках, вони виявляють явні ознаки гноблення і часто гинуть.

тіньовитривалі рослини (Факультативні геліофітів) живуть при хорошому освітленні, але легко переносять незначну затінення. Це більшість рослин лісів. Розташування листових пластинок в просторі значно варіює в умовах надлишку та нестачі світла. Так, листя геліофітов нерідко «вивертатися», «відвертаються» від надлишкового світла, а у тіньовитривалих рослин, що ростуть при ослабленому освітленні, навпаки, листя спрямовані таким чином, щоб отримати максимальну кількість падаючої радіації. Особливо гостро це помітно в лісі. При наявності в густому полозі деревостану присвятив і «вікон» листя рослин нижніх ярусів орієнтовані по напрямку до цього додаткового джерела світла. Затінення одних листя іншими зменшується через їх розташування у вигляді «листової мозаїки» (рис. 4.4).

Мал. 4.4. Листорозміщення у підросту липи мелколистной в різних умовах освітлення (вид зверху):

А - під пологом лісу, Б - на відкритому місці (По Т. К. Горишіной, 1979)

Дрібні листя розташовуються між великими. Така мозаїка характерна як для деревної, так і трав'янистої рослинності сильно затінених лісів.

Оптичний апарат геліофітов розвинений краще, ніж у сциофіти, має велику фотоактивного поверхню і пристосований до більш повного поглинання світла. На суху масу в листі геліофітов доводиться менше хлорофілу, однак в них більше міститься пігментів I пігментного системи і хлорофілу П700. Ставлення хлорофілу d до хлорофілу b дорівнює приблизно 5: 1. Звідси висока фотосинтетична здатність геліофітов. Інтенсивність фотосинтезу досягає максимуму при повному сонячному освітленні.

У особливої ??групи рослин - геліофктов, у яких фіксація СО2 йде шляхом С-4-дикарбонових кислот, світлове насичення фотосинтезу не досягає навіть при найсильнішою освітленості. Це рослини з посушливих областей (пустель, саван), що належать до 13 родин квіткових рослин (наприклад, мятлікові, осокові, амарантові, мареві, гвоздичні і ін.). Вони здатні до вторинної фіксації і реутилізацію СО2 , Що звільняється при світловому диханні, і можуть фо-тосінтезіровать при високих температурах і при закритих продихи, що нерідко спостерігається в найспекотніші години дня.

Зазвичай С-4-рослини відрізняються високою продуктивністю, особливо кукурудза і цукровий очерет.

Інтенсивність світла, що падає на автотрофний ярус, керує всією екосистемою, впливаючи на первинну продукцію. Як у наземних, так і у водних рослин інтенсивність фотосинтезу пов'язана з інтенсивністю світла лінійною залежністю до оптимального рівня світового насичення, за яким у багатьох випадках слід зниження інтенсивності фотосинтезу, при високих інтенсивностях прямого сонячного світла. Таким чином, тут вступає в дію компенсація факторів: окремі рослини і цілі співтовариства пристосовуються до різних интенсивностям світла, стаючи «адаптованими до тіні» або «адаптованими до прямого сонячного світла».

Інтенсивність освітлення впливає на активність тварин, визначаючи серед них види, що ведуть сутінковий, нічний і денний спосіб життя. Орієнтація на світло здійснюється в результаті «Фототаксису»: позитивного (переміщення в сторону найбільшою освітленості) і негативного (переміщення в сторону найменшою освітленості). Так, в сутінки літають метелики бражника, полює їжак. Травневі хрущі починають літати тільки в 21-22 год і закінчують років після півночі, комарі ж активні з вечора до ранку. Нічний спосіб життя веде куниця. Безшумно, обстежуючи одне дерево за іншим, відшукує вона гнізда білок і нападає на сплячих звірків.

Освітлення викликає у рослин ростові рухи, які проявляються в тому, що через нерівномірне зростання стебла або кореня відбувається їх викривлення. Це явище носить назву фототропізму.

Одностороннє висвітлення зміщує в затінену сторону потік ростового гормону ауксину, спрямованого, як правило, строго вниз. Збіднення ауксином освітленої сторони втечі призводить тут до гальмування зростання, а збагачення ауксином затіненого боку - до стимуляції росту, що і викликає викривлення.

Рух Землі навколо Сонця викликає закономірні зміни довжини дня і ночі за минулими сезонами року. Сезонна ритмічність в життєдіяльності організмів визначається в першу чергу скороченням світловий частини доби восени і збільшенням - навесні. В діях організмів виробилися особливі механізми, що реагують на тривалість дня. Так, певні птахи та ссавці поселяються в високих широтах з довгим полярним днем. Восени, при скороченні дня, вони мігрують на південь. Влітку в тундрі накопичується велика кількість тварин, і, не дивлячись на загальну суворість клімату, вони попри велику кількість світла встигають закінчити розмноження. Однак в тундру практично не проникають нічні хижаки. За коротку літню ніч вони не можуть прогодувати ні себе, ні потомство.

Зменшення світлового дня в кінці літа веде до припинення росту, стимулює відкладення запасних поживних речовин організмів, викликає у тварин восени линьку, визначає терміни групування в зграї, міграції, перехід в стан спокою і сплячки. Збільшення довжини світлового дня стимулює статеву функцію у птахів, ссавців, визначає терміни цвітіння рослин (вільха, мати-й-мачуха і ін.).

Рослини, розвиток яких нормально відбувається при довгому дні, називають дліннодневнимі. Це рослини наших північних зон і середньої смуги (жито, пшениця, лугові злаки, конюшина, фіалки і ін.). Інші рослини нормально розвиваються при скороченому світловому дні. Їх називають короткодневнимі. До них відносяться вихідці з південних районів (гречка, просо, соняшник, айстри і ін.).

Доведено здатність птахів до навігації. При далеких перельотах вони з вражаючою точністю обирають напрямок польоту, долаючи іноді багато тисяч кілометрів від гніздівель до місць зимівлі (рис. 4.5), орієнтуючись по сонцю і зіркам, т. Е. астрономічним джерелами світла. Днем птиці враховують не тільки положення Сонця, а й усунення його в зв'язку з широтою місцевості і часу доби

Мал. 4.5. Найголовніші шляху прогонових шляхів птахів

(По Н. О. Реймерс, 1990)

Досліди показали, що орієнтація птахів змінюється при зміні картини здездного неба відповідно до напрямку передбачуваного перельоту. Навігаційна здатність птахів вроджена, створюється природним відбором, як система інстинктів. Здатність до орієнтації властива й іншим тваринам. Так, бджоли, що знайшли нектар, передають іншим інформацію про те, куди летіти за взятком. Орієнтиром служить положення сонця. Бджола-розвідниця, що відкрила джерело корму, повертаючись у вулик, починає на сотах танець, описуючи фігуру у вигляді вісімки, з нахилом поперечної осі по відношенню до вертикалі, відповідно до кута між напрямками на сонці і на джерело корму (рис. 4.6). Кут нахилу вісімки поступово зміщується відповідно до рухом сонця по небу, хоча бджоли в темному вулику і не бачать його.

Мал. 4.6. «Виляв» танець бджіл (по В. Е. Кіпяткову, 1991)

При похмурій погоді бджоли орієнтуються на поляризоване світло вільної ділянки неба. Площина поляризації світла залежить від положення сонця. Певне сигнальне значення в житті тварин має біолюмінесценція, або здатність тварин організмів світитися в результаті окислення складних органічних сполук люциферином за участю каталізаторів люціферази, як правило, у відповідь на подразнення, що надходять із зовнішнього середовища (рис. 4.7).

Мал. 4.7. Світлі тварини:

1 - медуза; 2 - риба-дракон, нападаюча на світяться анчоусів; 3 - глибоководний кальмар; 4 - глибоководна креветка, захищаючись, викидає світиться хмара: 5 - глибоководний рибалка, приманюють жертву.

Світлові сигнали, що випускаються тваринами, часто служать для залучення осіб протилежної статі, приманити-вання видобутку, відлякування хижаків, для орієнтації в зграї і т. Д. (Риби, головоногі молюски, жуки сімейства світляків і ін.). Отже, рослинам світло необхідне в першу чергу для здійснення фотосинтезу - найважливішого процесу в біосфері по накопиченню енергії і створення органічної речовини. Для тварин він має головним чином інформаційне значення.




 Методи екологічних досліджень |  Визначення та структура біосфери |  Основні компоненти геосфери Землі |  Жива речовина біосфери |  Елементарний склад зоряного і сонячної речовини в зіставленні зі складом рослин і тварин |  Екології Б. Коммонера |  організмів |  Різні підходи до класифікації екологічних факторів |  факторів |  Випромінювання: світло |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати