Свет, температура, влажность: пределы выносливости и биологические ритмы
Один и тот же фактор может помогать, ограничивать и вредить — всё зависит от его значения, вида и стадии жизни.
Федеральная программа · базовый уровень · 11 класс
Организмы и окружающая среда
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Абиотические факторы: свет, температура и влажность
- Пределы выносливости и оптимум
- Приспособления к абиотическим факторам
- Фотопериодизм
- Суточные и сезонные биологические ритмы
- Лабораторная № 4: свет и черенки колеуса
Как это устроено
Постройте график «значение фактора — измеряемый ответ». При слишком низких и слишком высоких значениях ответ может снижаться, а между ними находиться область благоприятных условий. Это учебная модель, а не универсальная симметричная кривая для всех видов и факторов. Важно назвать показатель: выживание, рост и размножение могут иметь разные оптимумы.
Свет у растений нужен для фотосинтеза, но избыток света при недостатке воды может усиливать стресс. Температура влияет на ферментативные реакции и теплообмен, но не каждое потепление ускоряет рост: за пределами переносимости функции нарушаются. Влажность воздуха и вода почвы связаны, но различаются; сравнивая растения, измеряют обе, если хотят объяснить испарение и состояние корней.
Фотопериод сообщает организму о сезоне более надёжно, чем единичный тёплый день. У некоторых растений длительность непрерывной темноты участвует в запуске цветения; у животных сезонные ритмы могут влиять на размножение, линьку или миграционную активность. Не всякий суточный ритм является простой пассивной реакцией на освещение: внутренние часы могут продолжать колебания без обычного внешнего цикла, хотя со временем сбиваются.
Наследственная адаптация возникает в ряду поколений под действием отбора, тогда как акклимация — изменение отдельной особи в течение её жизни. Подсохшие листья у одного растения после жаркого дня сами по себе не показывают эволюционной адаптации. У одного и того же вида и даже организма стадии развития могут различаться по устойчивости, поэтому нельзя переносить пределы взрослого растения на его черенок без проверки.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Интенсивность фактора
Измеряемое значение экологического фактора в конкретном месте и времени, например освещённость, температура или влажность.
Пример: Температура 20 °C — значение фактора, а не его «хорошее» или «плохое» действие для любого вида.
- Диапазон выносливости
Область значений фактора, при которых организм данного вида и стадии способен выживать при прочих подходящих условиях.
Пример: Семена могут переносить иные температуры, чем проростки того же вида.
- Оптимум
Область значений фактора, при которой выбранный показатель жизнедеятельности имеет высокий уровень в данных условиях; оптимумы роста и размножения могут различаться.
Пример: Температура наибольшей скорости роста не обязана быть температурой наибольшей выживаемости.
- Лимитирующий фактор
Фактор, значение или доступность которого сильнее других ограничивает данный процесс в рассматриваемых условиях.
Пример: При достаточном свете недостаток воды может ограничивать рост растения.
- Освещённость
Количество света, получаемого поверхностью за единицу площади и времени; для растений важны также спектр и длительность освещения.
Пример: Два окна могут давать разную освещённость, даже если день имеет одинаковую длину.
- Температура
Физическая величина, отражающая тепловое состояние среды и влияющая на скорости физиологических процессов в пределах переносимых значений.
Пример: При низкой температуре развитие многих насекомых замедляется, но виды различаются по диапазонам.
- Влажность
Характеристика содержания воды в среде; влажность воздуха и доступная вода почвы — разные измеряемые величины.
Пример: Влажный воздух может уменьшать испарение листа, но не заменяет воду в пересохшей почве.
- Фотопериод
Продолжительность светлой и тёмной частей суток, меняющаяся по сезонам в зависимости от широты и времени года.
Пример: Осенью в средней полосе России световой день сокращается.
- Фотопериодизм
Физиологический ответ организма на соотношение длины дня и ночи, нередко связанный с сезонным развитием.
Пример: Цветение некоторых растений зависит от длины ночи, а не только от суммарной яркости света.
- Биологический ритм
Повторяющееся изменение состояния или активности организма, связанное с внутренними механизмами и часто синхронизируемое внешними сигналами.
Пример: Суточная активность животного может синхронизироваться сменой света и темноты.
- Акклимация
Обратимая перестройка физиологии отдельного организма при изменении условий в пределах его возможностей, отличная от наследственной эволюционной адаптации популяции.
Пример: Организм может менять интенсивность некоторых процессов после постепенного изменения температуры.
- Адаптация
Наследуемый признак или сочетание признаков, сформированные эволюцией и повышающие приспособленность в определённой среде; не каждое наблюдаемое изменение отдельной особи — адаптация.
Пример: Способность многих пустынных растений уменьшать потери воды связана с их наследуемыми особенностями.
Пример по шагам
У двух групп колеуса одинаковая длина дня, но одна стоит на ярком окне, другая — при рассеянном свете. Проверяется ли фотопериодизм?
- Фотопериод — длительность света и темноты, а в условии она одинакова.
- Между группами меняется преимущественно интенсивность света; для сравнения нужно сохранить одинаковыми полив, температуру и размер черенков.
- Чтобы проверить фотопериодизм, меняли бы длительность светлого или тёмного интервала при контроле других условий.
Вывод: Сравнение групп в условии исследует влияние освещённости, а не собственно длины дня.
Практическая работа
Влияние света на черенки колеуса (лабораторная № 4)
- Подготовьте с учителем одинаковые черенки одного растения и одинаковые ёмкости; запишите начальное число листьев и размер.
- Разместите группы при рассеянном и более ярком естественном свете, не под прямыми палящими лучами; сохраните одинаковыми полив, температуру и продолжительность дня.
- Регулярно фиксируйте длину прироста, число новых листьев и состояние каждого черенка; сравните не один экземпляр, а результаты групп.
Что можно заключить: Различие роста может быть связано с освещённостью при выполнении контроля, но вывод ограничен видом, условиями и повторностями опыта.
Безопасность: Работайте с разрешения учителя, осторожно обращайтесь с ножницами; не ставьте растения рядом с горячими лампами или электроприборами с водой.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.