Страница - 18

§33. Роль света в жизни растений

Значение света как экологического фактора. Свет не только дает энергию в ходе фотосинтеза, но и обеспечивает чередование жизнен­ных процессов: распускание почек, цветение, созревание плодов, ли­стопад.

Вы уже знаете, что длина светового дня - один из самых стабиль­ных показателей на нашей планете. Орбита нашей планеты, как и наклон оси ее вращения, не меняются. Следовательно, не меняется и годовой цикл изменения длины светового дня.

Фотопериодизм как адаптация организмов. За миллиарды лет живые организмы приспособились к этому стабильному показателю. Важнейший фактор, определяющий сезонные изменения живых ор­ганизмов, - это периодическая смена длины дня и ночи в течение года. Фотопериодизм - это способность живых организмов изменять свои физиологические процессы в зависимости от длины светового дня (рис. 86). Также можно сказать, что фотопериодизм - это способ­ность живых организмов реагировать на изменение протяженности светлого времени суток. Верным будет и утверждение, что все живые организмы, воспринимающие свет, нуждаются в этих изменениях. Явление фотопериодизма носит обязательный и необходимый харак­тер. Оно присуще всему живому за исключением тех существ, которые вообще не воспринимают свет. Нанример, некоторые бактерии, жители дна океанов, внутриклеточные или внутриорганизменные па­разиты, у которых нет свободно живущих стадий и т. д.

Погодные и климатические условия не стабильны. В одни годы весна бывает ранняя и теплая, в другие - поздняя и холодная. То же можно сказать и об остальных временах года. Чтобы как-то снизить возможные потери от резких заморозков, наступающих после весен­них потеплений, или от ранних осенних похолоданий, все живые орга­низмы приспособились реагировать не только на температуру воздуха, но и на длину светового дня.

Ученые заметили, что на фотопериодизм реагируют даже те организмы, у которых нет органов зрения. Так, личинки бабочек, зимующие в стадии куколки, превращаются во взрослых особей при определенной длине свето­вого дня. Исследователи в эксперименте поместили куколок в террариум с низкой температурой, но освещение сделали как весной (день прибавлялся и соответствовал апрелю маю). Из всех куколок появились бабочки, хотя температура окружающей среды была непригодна для жизни. Если бы это был не эксперимент, то бабочки погибли бы.

Приспособление растений к меняющимся условиям освещения. Такие сезонные изменения, как распускание почек, цветение, созрева­ние плодов, листопад, происходят в жизни растений по законам фото­ периодизма.

Их изучение носит практическое значение. Например, редис за­частую, не успев сформировать полноценный корнеплод, «уходит в дудку». Растение начинает цвести и формировать семена, и все пита­тельные вещества корнеплода поступают туда. При выращивании редиса в теплицах растения в любое время года освещают так, как будто это ранняя весна, и получают полноценные корнеплоды. В открытом грунте можно добиться таких же результатов, если укрывать всходы на определенное время темной пленкой. Такой «обман» растений по­зволяет получать желаемый урожай. С помощью изменений времени и длительности освещения растения можно «убедить» среди зимы, что наступила пора цветения и плодоношения.

Растения длинного и короткого дня. Все дикорастущие растения ученые подразделяют на растения короткого и длинного дня.

Например, растения тундры, приспособившиеся к полярному дню и полярной ночи, - это растения длинного дня. Так, дурнишник при­ступает к цветению, когда светлое время суток составляет не менее 21 ч. Иначе в условиях сурового климата цветущее растение рискует попасть под заморозки.

Таким образом, дикорастущие длиннодневные растения распро­странены в основном в умеренных и приполярных широтах, а корот­кодневные - в тропических и субтропических.

Классификация биоритмов. Биоритмы - периодически повторя­ющиеся изменения в живых системах, циклические процессы. Они очень разнообразны. Причины у них разные. Некоторые биоритмы вызваны внешними причинами. К ним относятся и явления фотопе­риодизма (рис. 87). Примером внутренних биоритмов можно считать ритмы сердца.

Вопросы и задания

Проведите простой эксперимент. Возьмите два одинаковых комнатных растения. Одно на них поставьте в темное место, а другое оставьте в ос- вещеном месте и наблюдайте. Что вы заметили через несколько дней? Опишите свои наблюдения в тетради, сделайте выводы.

Знание и понимание:

1. Вспомните, что такое фотосинтез. Охарактеризуйте его и сравните по­нятия «фотосинтез» и «фотопериодизм».
2. Поясните выражение «явление фотопериодизма носит обязательный, необходимый и всеобщий характер». Докажите его на примерах.

Применение:

1. На какие группы делятся растения, приспособившиеся к разной дли­не светового дня? Приведите примеры.
2. Расскажите о практическом применении фотопериодизма в жизни ор­ганизмов.

Анализ:

1. Проанализируйте, почему для Казахстана характерны растения ко­роткого дня. а для Якутии - длинного. Какие растения будут харак­терны для экваториальной Африки, Арктики и юга Южной Америки?
2. Охарактеризуйте различные биоритмы, сгруппировав их по продол­жительности от самых коротких к наиболее длительным. Покажите их на примере.

Синтез:

1. Систематизируйте причины возникновения биоритмов.
2. Сделайте выводы о роли света в жизни растений.

Оценка:

Выступите с сообщением о биологических часах, характерных для чело­века, животных и растений.

§34. Органы движении животных

Органы движения одноклеточных. Одноклеточные обитают в водо­емах, влажных местах или внутри других живых организмов. У мно­гих из них органами передвижения являются жгутики. Ввинчиваясь в окружающую жидкость подобно винту, жгутик обеспечивает продвиже­ние тела - единственной клетки животного. У подвижных бактерий ор­ганы передвижения тоже жгутики (один или множество). У эукариот - чаще один или два жгутика, но бывает и больше, например 8 (рис. 88).

Еще один орган передвижения простейших — реснички. Они очень похожи на жгутики по строению, но значительно короче, и их много.

Третьим и последним способом передвижения одноклеточных яв­ляются ложноножки. Это временные выросты цитоплазмы клеток, ко­торые образуются в любой части тела (рис. 89).

Органы движения беспозвоночных разнообразны. Они зависят от типа животных. У червей впервые появляются самостоятельные мускульные клетки, которые образуют слои из мышц, срастающихся с покровами (кожей). Такую систему называют кожно-мускульным мешком.

У моллюсков мышечная система более развита, особенно у голово­ногих (осьминоги, кальмары, каракатицы).

У членистоногих впервые появляются отдельные пучки мышц. Ког­да движение совершает какой-то сегмент тела, сокращается строго опре­деленный пучок мышц, а остальные отдыхают и экономят энергию.

Органы движения позвоночных. В целом опорно-двигательная си­стема всех позвоночных схожа. Она состоит из внутреннего скелета - костей и прикрепляющихся к ним мышц. Сокращаясь, мышцы тянут определенные кости на себя.

Строение органов движения обусловлено средой обитания. Так, у рыб, обитающих в воде, органы передвижения - плавники. У всех обитателей суши органы передвижения — лапы (две или четыре), кроме змей и некоторых ящериц. Органы, позволяющие птицам парить в воздухе, - крылья.

Взаимосвязь среды обитания и способа передвижения. Живые организмы приспособлены к своей среде обитания. Многие обитатели водной среды имеют плавники: все рыбы, хвостатые земноводные, китообразные и др. У некоторых придонных рыб парные плавники имеют мясистое основание и служат органами опоры. Иногда парные плавники служат органами активного пла-

вания, например у скатов. Илистые прыгуны с помощью грудных плав­ников могут взбираться на деревья, а летучие рыбы - планировать в воздухе.

Внешне похожи на плавники ласты. Они имеются у морских чере­пах и ластоногих (моржи, тюлени, котики и др.). У пингвинов крылья тоже превращены в покрытые чешуевидными перьями ласты.

Еще один способ передвижения в воде - реактивное движение. Если организм набирает в себя воду, а затем выпускает ее с большой силой (струя под давлением), то само тело будет двигаться в противо­положном направлении (рис. 90). Так передвигаются медузы, осьми­ноги, каракатицы и др.

Для передвижения в воздухе используется машущий (активный) по­лет. Он осуществляется с помощью крыльев. Это легкая, прочная плос­кость, которой можно давить на воздух (рис. 91). Так передвигаются летающие насекомые, птицы и летучие мыши.

Передвигаясь в почве, животные используют копательные конечно­сти (кроты, насекомые медведки и др.) или все тело - дождевые черви (рис. 92).

Знание и понимание:

1. Вспомните, как передвигаются известные вам животные. Какие орга­ны передвижения они используют?
2. Опишите особенности движения нижеприведенных животных:

Применение:

1. Сгруппируйте животных (амеба обыкновенная, эвглена зеленая, инфу­зория туфелька, дождевой червь, слизень, каракатица, карась, орел) по способам передвижения.
2. Перечислите известные вам органы передвижения, характерные для животных. Укажите, для каких животных они характерны, и в какой среде используются.

Анализ:

1. Обсудите разницу в движениях животных и растений. С чем это свя­зано?
2. Объясните взаимосвязь среды обитания, формы тела и способов дви­жения.

Синтез:

1. Проанализируйте органы движения животных. Докажите, что они адаптированы к среде обитания (плавание, полет).
2. Расположите органы движения животных в их эволюционной после­довательности.

Оценка:

1. Используя дополнительный материал, исследуйте сходство в движе­нии у змеи и дождевого червя. В каких средах обитают самые быстро движущие животные? Составьте нх рейтинг.
2. Используя дополнительный материал, сравните скорость движения животных и подвижных бактерий, если измерять ее с учетом длины тела организма.

Тестовые вопросы