Сравни среды по плотности опоры для передвижения. Наземно-воздушная среда жизни. и адаптации организмов к ним»

1. Охарактеризуйте свойства воздуха, как компонента наземно-воздушной среды.

Воздух обладает низкой плотностью, поэтому не может выполнять функцию опоры для организмов (за исключением летающих). Именно низкая плотность воздуха определяет его незначительное сопротивление при передвижении организмов по поверхности почвы и затрудняет их перемещение в вертикальном направлении. Низкая плотность воздуха обусловливает также низкое давление на суше (760 мм рт. ст. = 1 атм). Вследствие высокой прозрачности воздух гораздо меньше, чем вода, препятствует проникновению солнечного света. Газовый состав воздуха относительно постоянен. В качестве примесей в воздухе присутствуют водяные пары и загрязнители.

2. Какие факторы наземно-воздушной среды являются лимитирующими? Почему?

Влажность зачастую является лимитирующим фактором наземно-воздушной среды. Температура же имеет суточную и сезонную периодичность, к которой организмы адаптировались с момента выхода жизни на сушу. Поэтому она реже, чем влажность, проявляет себя как лимитирующий фактор.

3. Перечислите особенности почвы, как среды жизни.

Для почвы характерны следующие свойства: определенная структура, влажность, температурный режим, аэрация (обеспечение воздухом), реакция среды (рН), засоленность. Вертикальная структура почвы имеет три основных горизонта, которые сильно различаются по химическому составу и физическим свойствам. Плотность почвы увеличивается с глубиной. Влажность, температура и аэрация почвы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Температурные колебания в почве сглажены по сравнению с приземным воздухом и на глубине 1-1,5 м уже не прослеживаются. Гидротермический режим почвы и ее аэрация зависят от структуры почвы. Глинистые почвы по сравнению с песчаными сильнее удерживают влагу, хуже аэрируются и хуже прогреваются.

4. Обоснуйте необходимость появления у растений механических, покровных и проводящих тканей в связи с выходом в наземно-воздушную среду.

Воздух обладает низкой плотностью, поэтому не может выполнять функцию опоры для организмов. В связи с эти у организмов, ведущих наземный образ жизни, выработались механические ткани.

5. Какие адаптации животных позволяют им обитать в почве?

Животные, обитающие в почве, имеют ряд адаптаций для жизни в ней. Для них характерны разные способы передвижения в почве: рытье ходов, раздвигание почвенных частиц и прокладывание ходов и др. В связи с этим в процессе эволюции выработались соответствующие адаптации: копательные конечности у землероющих организмов, гидростатический скелет у кольчатых червей, коготки у насекомых, многоножек. Почвенные животные имеют короткое компактное тело с не намокающими покровами (млекопитающие) или покрытое слизью. Недостаток света в почве привел к снижению зрения у многих почвенных животных.

6. Почему после обильного дождя на поверхности почвы можно увидеть много дождевых червей?

Повышение влажности и температуры почвы ухудшает ее аэрацию (снабжение кислородом), поэтому после дождя черви выползают на поверхность.

Наземно-воздушная среда жизни, ее характеристика и ф адаптации Наземно-воздушная среда жизни, ее характеристика и формы адаптации к ней к ней

Санкт-Петербургская государственная академия

ветеринарно медицины.

Кафедра общей биологии, экологии и гистологии.

Реферат по экологии на тему:

«Наземно-воздушая среда, её факторы

и адаптации организмов к ним»

Выполнил: Студент 1-го курса

2-ой группы Пяточенко Н. Л.

Проверил: доцент кафедры

Вахмистрова С. Ф.

Санкт-Петербург

Введение

Условия жизни (условия существования) – это совокупность необходимых для организма элементов, с которыми он находится в неразрывной связи и без которых существовать не может.

Приспособления организма к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям – одно их основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, выживания и размножения. Адаптация проявляется на разных уровнях – от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экосистем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции вида.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды разнообразны. Они имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы подразделяются на две большие группы: абиотические и биотические.

Абиотические факторы – это комплекс условий неорганической среды, влияющих на живые организмы прямо или косвенно: температура, свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды и т.д.

Биотические факторы – это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других, вступая в связь с представителями своего и других видов.

В отдельных случаях антропогенные факторы выделяют в самостоятельную группу наряду с биотическими и абиотическими факторами, подчеркивая чрезвычайное действие антропогенного фактора.

Антропогенные факторы – это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Значение антропогенного воздействия на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать.

Изменения факторов среды во времени могут быть:

1)регулярно-постоянными, меняющими силу воздействия в связи со временем суток, сезоном года или ритмом приливов и отливов в океане;

2)нерегулярными, без четкой периодичности, например, изменение погодных условий в разные годы, бури, ливни, сели и т.д.;

3)направленными на протяжении определенных или длительных отрезков времени, например, похолодание или потепление климата, зарастание водоема и т.д.

Экологические факторы среды могут оказывать на живые организмы различные воздействия:

1) как раздражители, вызывая приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;

2) как ограничители, обуславливающие невозможность существования в данных

условиях;

3) как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов;

4) как сигналы, свидетельствующие об изменении других факторов.

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их взаимодействия с организмами и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд общих закономерностей.

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, оптимум, а дающая наихудший эффект – пессимум, т.е. условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать. Так, при выращивании растений в различных температурных режимах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. В большинстве случаев это некий диапазон температур, составляющий несколько градусов, потому здесь лучше говорить о зоне оптимума. Весь интервал температур (от минимальной до максимальной), при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Точка, ограничивающая его (т.е. минимальная и максимальная) пригодные для жизни температуры – это предел устойчивости. Между зоной оптимума и пределом устойчивости по мере приближения к последнему растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости

Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности (по В.А. Радкевичу, 1977)

По мере удаления вверх и вниз но шкале не только усиливается стресс, а в конечном итоге, по достижении пределов устойчивости организма, происходит его гибель. Подобные эксперименты можно проводить и для проверки влияния других факторов. Результаты графически будут соответствовать кривой подобного типа

Наземно-воздушная среда жизни, ее характеристика и формы адаптации к ней.

Жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными только у высокоорганизованных живых организмов. Наземно-воздушная среда более сложная для жизни, она отличается высоким содержанием кислорода, малым количеством водяных паров, низкой плотностью и т.д. Это сильно изменило условия дыхания, водообмена и передвижения живых существ.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность. Организмы воздушной среды должны иметь собственную опорную систему, поддерживающую тело: растения – разнообразные механические ткани, животные – твердый или гидростатический скелет. Кроме этого, все обитатели воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, которая служит им для прикрепления и опоры.

Малая плотность воздуха обеспечивает низкую сопротивляемость передвижения. Поэтому многие наземные животные приобрели способность к полету. К активному полету приспособилось 75% всех наземных, преимущественно насекомые и птицы.

Благодаря подвижности воздуха, существующим в нижних слоях атмосферы вертикальным и горизонтальным потокам воздушных масс возможен пассивный полет организмов. В связи с этим у многих видов развита анемохория – расселение с помощью воздушных потоков. Анемохория характерна для спор, семян и плодов растений, цист простейших, мелких насекомых, пауков и т.д. Пассивно переносимые потоками воздуха организмы получили в совокупности название аэропланктона.

Наземные организмы существуют в условиях сравнительно низкого давления, обусловленного малой плотностью воздуха. В норме оно равно 760 мм ртутного столба. С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. Низкое давление может ограничивать распространенность видов в горах. Для позвоночных животных верхняя граница жизни – около 60 мм. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения частоты дыхания. Примерно такие же пределы продвижения в горах имеют высшие растения. Несколько более выносливы членистоногие, которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

Газовый состав воздуха. Кроме физических свойств воздушной среды, для существования наземных организмов очень важны ее химические свойства. Газовый состав воздуха в приземном слое атмосферы довольно однороден в отношении содержания главных компонентов (азот – 78,1%, кислород – 21,0%, аргон 0,9%, углекислый газ – 0,003% от объема).

Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов по сравнению с первичноводными. Именно в наземной обстановке, на базе высокой эффективности окислительных процессов в организме, возникла гомойтермия животных. Кислород из-за постоянного его высокого содержания в воздухе не является лимитирующим фактором жизни в наземной среде.

Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Повышенное насыщение воздуха СО? возникает в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа. В высоких концентрациях углекислый газ токсичен. В природе такие концентрации встречаются редко. Низкое содержание С02 тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, увеличив концентрацию углекислого газа. Этим пользуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства.

Азот воздуха для большинства обитателей наземной среды является инертным газом, но отдельные микроорганизмы (клубеньковые бактерии, азотбактерии, сине-зеленые водоросли и др.) обладают способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот веществ.

Дефицит влаги – одна из существенных особенностей наземно-воздушной среды жизни. Вся эволюция наземных организмов шла под знаком приспособления к добыванию и сохранению влаги. Режимы влажности среды на суше очень разнообразны – от полного и постоянного насыщения воздуха водяными парами в некоторых районах тропиков до практически полного их отсутствия в сухом воздухе пустынь. Также значительна суточная и сезонная изменчивость содержания водяных паров в атмосфере. Водообеспеченность наземных организмов зависит также от режима выпадения осадков, наличия водоемов, запасов почвенной влаги, близости фунтовых вод и т.д.

Это привело к развитию у наземных организмов адаптации к различным режимам водообеспечения.

Температурный режим. Следующей отличительной чертой воздушно-наземной среды являются значительные температурные колебания. В большинстве районов суши суточные и годовые амплитуды температур составляют десятки градусов. Устойчивость к температурным изменениям среды у наземных обитателей очень различна, в зависимости от того, в каком конкретном местообитания проходит их жизнь. Однако в целом наземные организмы значительно более эвритермны по сравнению с водными организмами.

Условия жизни в наземно-воздушной среде осложняются, кроме того, существованием погодных изменений. Погода – непрерывно меняющиеся состояния атмосферы у заемной поверхности, до высоты примерно в 20 км (граница тропосферы). Изменчивость погоды проявляется в постоянном варьировании сочетания таких факторов среды, как температура, влажность воздуха, облачность, осадки, сила и направление ветра и т.д. Многолетний режим погоды характеризует климат местности. В понятие «Климат» входят не только средние значения метеорологических явлений, но также их годовой и суточный ход, отклонение от него и их повторяемость. Климат определяется географическими условиями района. Основные климатические факторы – температура и влажность – измеряются количеством осадков и насыщенностью воздуха водяными парами.

Для большинства наземных организмов, особенно мелких, не столько важен климат района, сколько условия их непосредственного обитания. Очень часто местные элементы среды (рельеф, экспозиция, растительность и т.д.) так изменяют в конкретном участке режим температур, влажности, света, движения воздуха, что он значительно отличается от климатических условий местности. Такие модификации климата, складывающиеся в приземном слое воздуха, называются микроклиматом. В каждой зоне микроклимат очень разнообразен. Можно выделить микроклиматы очень небольших участков.

Световой режим наземно-воздушной среды также обладает некоторыми особенностями. Интенсивность и количество света здесь наиболее велики и практически не лимитируют жизнь зеленых растений, как в воде или почве. На суше возможно существование чрезвычайно светолюбивых видов. Для подавляющего большинства наземных животных с дневной и даже ночной активностью зрение представляет собой один из основных способов ориентации. У наземных животных зрение имеет важное значение для поисков добычи, многие виды обладают даже цветным зрением. В связи с этим у жертв возникают такие приспособительные особенности, как защитная реакция, маскирующая и предупреждающая окраска, мимикрия и т.д.

У водных обитателей такие адаптации развиты значительно меньше. Возникновение ярко окрашенных цветков высших растений также связано с особенностями аппарата опылителей и в конечном счете – со световым режимом среды.

Рельеф местности и свойства грунта – также условия жизни наземных организмов и, в первую очередь, растений. Свойства земной поверхности, оказывающие экологическое воздействие на ее обитателей, объединяются «эдафическими факторами среды» (от греческого «эдафос» – «почва»).

По отношению к разным свойствам почв можно выделить целый ряд экологических групп растений. Так, по реакции на кислотность почвы различают:

1) ацидофильные виды – растут на кислых почвах с рН не менее 6,7 (растения сфагновых болот);

2) нейтрофильные склонны расти на почвах с рН 6,7–7,0 (большинство культурных растений);

3) базифильные растут при рН более 7,0 (мордовник, лесная ветренница);

4) индиферентные могут произрастать на почвах с разным значением рН (ландыш).

Отличаются растения и по отношению к влажности почвы. Определенные виды приурочены к разным субстратам, например, петрофиты растут на каменистых почвах, пасмофиты заселяют сыпучие пески.

Рельеф местности и характер грунта влияют на специфику передвижения животных: например, копытных, страусов, дроф, живущих на открытых пространствах, твердом грунте, для усиления отталкивания при беге. У ящериц, обитающих в сыпучих песках, пальцы окаймлены бахромой из роговых чешуек, увеличивающих опоры. Для наземных обитателей, роющих норы, плотный грунт неблагоприятен. Характер почвы в определенных случаях влияет на распределение наземных животных, роющих норы или зарывающихся в грунт, или откладывающих яйца в почву и т.д.

О составе воздуха.

Газовый состав воздуха, которым мы дышим, выглядит так: 78% составляет азот, 21 % - кислород и 1% приходится на другие газы. Но в атмосфере крупных промышленных городов это соотношение часто нарушено. Значительную долю составляют вредные примеси, обусловленные выбросами предприятий и автотранспорта. Автотранспорт привносит в атмосферу многие примеси: углеводороды неизвестного состава, бенз(а)пирен, углекислый газ, соединения серы и азота, свинец, угарный газ.

Атмосфера состоит из смеси ряда газов - воздуха, в котором взвешены коллоидные примеси - пыль, капельки, кристаллы и пр. С высотой состав атмосферного воздуха меняется мало. Однако начиная с высоты около 100 км, наряду с молекулярным кислородом и азотом появляется и атомарный в результате диссоциации молекул, и начинается гравитационное разделение газов. Выше 300 км в атмосфере преобладает атомарный кислород, выше 1000 км - гелий и затем атомарный водород. Давление и плотность атмосферы убывают с высотой; около половины всей массы атмосферы сосредоточено в нижних 5 км, 9/10 - в нижних 20 км и 99,5% - в нижних 80 км. На высотах около 750 км плотность воздуха падает до 10-10 г/м3 (тогда как у земной поверхности она порядка 103 г/м3), но и такая малая плотность еще достаточна для возникновения полярных сияний. Резкой верхней границы атмосфера не имеет; плотность составляющих ее газов

В состав атмосферного воздуха, которым дышит каждый из нас, входят несколько газов, основными из которых являются: азот(78.09%), кислород(20.95%), водород(0.01%) двуокись углерода (углекислый газ)(0.03%) и инертные газы(0.93%). Кроме того, в воздухе всегда находится некоторое кол-во водяных паров, кол-во которых всегда изменяется с переменой температуры: чем выше температура, тем содержание пара больше и наоборот. Вследствие колебания кол-ва водяных паров в воздухе процентное содержание в нем газов также непостоянно. Все газы, входящие в состав воздуха, бесцветны и не имеют запаха. Вес воздуха изменяется в зависимости не только от температуры, но и от содержания в нем водяных паров. При одинаковой температуре вес сухого воздуха больше, чем влажного, т.к. водяные пары значительно легче паров воздуха.

В таблице приведен газовый состав атмосферы в объемном массовом отношении, а также время жизни основных компонентов:

Компонент	% объемные	% массовые

Свойства газов, входящих в состав атмосферного воздуха под давлением меняются.

К примеру: кислород под давлением более 2-х атмосфер оказывает ядовитое действие на организм.

Азот под давлением свыше 5 атмосфер оказывает наркотическое действие (азотное опьянение). Быстрый подъем из глубины вызывает кессонную болезнь из-за бурного выделения пузырьков азота из крови, как бы вспенивая ее.

Повышение углекислого газа более 3% в дыхательной смеси вызывает смерть.

Каждый компонент, входящий в состав воздуха, с повышением давления до определенных границ становится ядом, способным отравить организм.

Исследования газового состава атмосферы. Атмосферная химия

Для истории бурного развития сравнительно молодой отрасли науки, именуемой атмосферной химией, более всего подходит термин “спурт” (бросок), применяемый в высокоскоростных видах спорта. Выстрелом же из стартового пистолета, пожалуй, послужили две статьи, опубликованные в начале 1970-х годов. Речь в них шла о возможном разрушении стратосферного озона оксидами азота - NO и NO2. Первая принадлежала будущему нобелевскому лауреату, а тогда сотруднику Стокгольмского университета П. Крутцену, который посчитал вероятным источником оксидов азота в стратосфере распадающуюся под действием солнечного света закись азота N2O естественного происхождения. Автор второй статьи, химик из Калифорнийского университета в Беркли Г.Джонстон предположил, что оксиды азота появляются в стратосфере в результате человеческой деятельности, а именно - при выбросах продуктов сгорания реактивных двигателей высотных самолетов.

Конечно, вышеупомянутые гипотезы возникли не на пустом месте. Соотношение по крайней мере основных компонент в атмосферном воздухе - молекул азота, кислорода, водяного пара и др. - было известно намного раньше. Уже во второй половине XIX в. в Европе производились измерения концентрации озона в приземном воздухе. В 1930-е годы английский ученый С.Чепмен открыл механизм формирования озона в чисто кислородной атмосфере, указав набор взаимодействий атомов и молекул кислорода, а также озона в отсутствие каких-либо других составляющих воздуха. Однако в конце 50-х годов измерения с помощью метеорологических ракет показали, что озона в стратосфере гораздо меньше, чем его должно быть согласно циклу реакций Чепмена. Хотя этот механизм и по сей день остается основополагающим, стало ясно, что существуют какие-то иные процессы, также активно участвующие в формировании атмосферного озона.

Нелишне упомянуть, что знания в области атмосферной химии к началу 70-х годов в основном были получены благодаря усилиям отдельных ученых, чьи исследования не были объединены какой-либо общественно значимой концепцией и носили чаще всего чисто академический характер. Иное дело - работа Джонстона: согласно его расчетам, 500 самолетов, летая по 7 ч в день, могли сократить количество стратосферного озона не меньше чем на 10%! И если бы эти оценки были справедливы, то проблема сразу становилась социально-экономической, так как в этом случае все программы развития сверхзвуковой транспортной авиации и сопутствующей инфраструктуры должны были подвергнуться существенной корректировке, а может быть, и закрытию. К тому же тогда впервые реально встал вопрос о том, что антропогенная деятельность может стать причиной не локального, но глобального катаклизма. Естественно, в сложившейся ситуации теория нуждалась в очень жесткой и в то же время оперативной проверке.

Напомним, что суть вышеупомянутой гипотезы состояла в том, что оксид азота вступает в реакцию с озоном NO + O3 ® ® NO2 + O2, затем образовавшийся в этой реакции диоксид азота реагирует с атомом кислорода NO2 + O ® NO + O2, тем самым восстанавливая присутствие NO в атмосфере, в то время как молекула озона утрачивается безвозвратно. При этом такая пара реакций, составляющая азотный каталитический цикл разрушения озона, повторяется до тех пор, пока какие-либо химические или физические процессы не приведут к удалению оксидов азота из атмосферы. Так, например, NO2 окисляется до азотной кислоты HNO3, хорошо растворимой в воде, и потому удаляется из атмосферы облаками и осадками. Азотный каталитический цикл весьма эффективен: одна молекула NO за время своего пребывания в атмосфере успевает уничтожить десятки тысяч молекул озона.

Но, как известно, беда не приходит одна. Вскоре специалисты из университетов США - Мичигана (Р.Столярски и Р.Цицероне) и Гарварда (С.Вофси и М. Макэлрой) - обнаружили, что у озона может быть еще более беспощадный враг - соединения хлора. Хлорный каталитический цикл разрушения озона (реакции Cl + O3 ® ClO + O2 и ClO + O ® Cl + O2), по их оценкам, был в несколько раз эффективнее азотного. Сдержанный оптимизм вызывало лишь то, что количество хлора естественного происхождения в атмосфере сравнительно невелико, а значит, суммарный эффект его воздействия на озон может оказаться не слишком сильным. Однако ситуация кардинально изменилась, когда в 1974 г. сотрудники Калифорнийского университета в Ирвине Ш. Роуленд и М. Молина установили, что источником хлора в стратосфере являются хлорфторуглеводородные соединения (ХФУ), массово используемые в холодильных установках, аэрозольных упаковках и т.д. Будучи негорючими, нетоксичными и химически пассивными, эти вещества медленно переносятся восходящими воздушными потоками от земной поверхности в стратосферу, где их молекулы разрушаются солнечным светом, в результате чего выделяются свободные атомы хлора. Промышленное производство ХФУ, начавшееся в 30-е годы, и их выбросы в атмосферу постоянно наращивались во все последующие годы, особенно в 70-е и 80-е. Таким образом, в течение очень короткого промежутка времени теоретики обозначили две проблемы атмосферной химии, обусловленные интенсивным антропогенным загрязнением.

Однако чтобы проверить состоятельность выдвинутых гипотез, необходимо было выполнить немало задач.

Во-первых, расширить лабораторные исследования, в ходе которых можно было бы определить или уточнить скорости протекания фотохимических реакций между различными компонентами атмосферного воздуха. Надо сказать, что существовавшие в то время весьма скудные данные об этих скоростях к тому же имели изрядную (до нескольких сот процентов) погрешность. Кроме того, условия, в которых производились измерения, как правило, мало соответствовали реалиям атмосферы, что серьезно усугубляло ошибку, поскольку интенсивность большинства реакций зависела от температуры, а иногда от давления или плотности атмосферного воздуха.

Во-вторых, усиленно изучать радиационно-оптические свойства ряда малых газов атмосферы в лабораторных условиях. Молекулы значительного числа составляющих атмосферного воздуха разрушаются ультрафиолетовым излучением Солнца (в реакциях фотолиза), среди них не только упомянутые выше ХФУ, но также молекулярный кислород, озон, оксиды азота и многие другие. Поэтому оценки параметров каждой реакции фотолиза были столь же необходимы и важны для правильного воспроизведения атмосферных химических процессов, как и скорости реакций между различными молекулами.

В-третьих, нужно было создавать математические модели, способные возможно более полно описывать взаимные химические превращения компонент атмосферного воздуха. Как уже упоминалось, продуктивность разрушения озона в каталитических циклах определяется тем, сколь долго пребывает в атмосфере катализатор (NO, Cl или какой-либо другой). Понятно, что такой катализатор, вообще-то говоря, мог вступить в реакцию с любой из десятков составляющих атмосферного воздуха, быстро разрушаясь при этом, и тогда ущерб стратосферному озону оказался бы значительно меньше, чем предполагалось. С другой стороны, когда в атмосфере ежесекундно происходит множество химических превращений, вполне вероятно выявление других механизмов, прямо или косвенно влияющих на образование и разрушение озона. Наконец, такие модели в состоянии выделить и оценить значимость отдельных реакций или их групп в формировании других газов, входящих в состав атмосферного воздуха, а также позволить вычислить концентрации газов, которые недоступны измерениям.

И наконец, предстояло организовать широкую сеть для измерений содержания в воздухе различных газов, в том числе соединений азота, хлора и др., используя с этой целью наземные станции, запуски метеозондов и метеоракет, полеты самолетов. Безусловно, создание базы данных было наиболее дорогостоящей задачей, которую и не решить в короткое время. Однако только измерения могли дать исходную точку для теоретических изысканий, будучи одновременно пробным камнем истинности высказанных гипотез.

С начала 70-х по крайней мере раз в три года выходят специальные, постоянно пополняемые сборники, содержащие сведения обо всех значимых атмосферных реакциях, включая реакции фотолиза. Причем погрешность в определении параметров реакций между газовыми компонентами воздуха сегодня составляет, как правило, 10-20%.

На вторую половину этого десятилетия приходится бурное развитие моделей, описывающих химические преобразования в атмосфере. Наибольшее их число было создано в США, но появились они и в Европе, и в СССР. Сперва это были боксовые (нульмерные), а потом и одномерные модели. Первые воспроизводили с разной степенью достоверности содержание основных атмосферных газов в заданном объеме - боксе (отсюда и их название) - в результате химических взаимодействий между ними. Поскольку постулировалось сохранение общей массы воздушной смеси, удаление какой-либо ее доли из бокса, например, ветром, не рассматривалось. Боксовые модели были удобны для выяснения роли отдельных реакций или их групп в процессах химических образований и разрушений газов атмосферы, для оценки чувствительности газового состава атмосферы к неточностям определения скоростей реакций. С их помощью исследователи могли, задав в боксе атмосферные параметры (в частности, температуру и плотность воздуха), соответствующие высоте полетов авиации, оценить в грубом приближении, как изменятся концентрации атмосферных примесей в результате выбросов продуктов сгорания двигателями самолетов. В то же время боксовые модели были непригодны для изучения проблемы хлорфторуглеводородов (ХФУ), так как не могли описать процесс их перемещения от земной поверхности в стратосферу. Вот здесь пригодились одномерные модели, которые совмещали в себе учет подробного описания химических взаимодействий в атмосфере и переноса примесей в вертикальном направлении. И хотя вертикальный перенос задавался и здесь достаточно грубо, использование одномерных моделей было заметным шагом вперед, поскольку они давали возможность как-то описать реальные явления.

Тема: «Живые организмы и среда их обитания»

Цели занятия:

Обучающая:

1. Проверить уровень знаний по теме «Виды экологических факторов»

2. Сформировать понятия: «гомойотермные, пойкилотермные организмы, планктон, нектон, бентос».

3. Дать представления об основных типах сред жизни организмов.

4. Углубить знания учащихся о приспособлениях организмов к среде обитания.

Развивающая:

1. Развить способности применять полученные знания и умения для решения экологических задач

2. Развить познавательные интересы и интеллектуальные способностии самостоятельного приобретения знаний по экологии в соответствии с возникающими жизненными потребностями.

3. Развить распространение экологических знанийи личному участию в практических делах по защите окружающей среды.

Воспитательная:

1. Воспитать потребности поведения и деятельности, направленных на соблюдение здорового образа жизни и улучшение состояния окружающей среды.

2. Воспитать чувство бережного отношения к природе.

3. Пропагандировать профессионализм.

Методы обучения:

словесный: (объяснение, беседа)

наглядный: (таблицы, схемы).

Тип занятия: теоретическое

Межпредметные связи:

Обеспечивающие:

биология (тема – адаптация живых организмов, её виды)

физика (тема – плотность, температура, давление)

география (тема – климат Земли, климатическая зональность)

Обеспечиваемые:

Патологическая анатомия и физиология человека

Медицинская генетика

Основы патологии

Здоровый человек и его окружение

Основы микробиологии, вирусологии, иммунологии.

Гигиена и экология человека.

Внутрипредметные связи:

тема: «Классификация живых существ»

тема: «Виды экологических факторов»

тема: «Экология популяций»

тема: «Связи организмов экосистеме»

Оснащение занятия:

1. Таблицы:

· «Действие факторов на живой организм»

· «Правило оптимума»

· «Формы приспособлений растений и животных к среде обитания» .

2. Дидактический материал:

· Фильм ВВС «Вода для организмов»

·Мультимедийная презентация

Среды жизни и адаптации к ним организмов

Наряду с понятиями «среда», «местообитание», «природная среда», «окружающая среда» широко используется термин «среда жизни». Все разнообразие условий на Земле объединяет в четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (в последнем случае одни организмы являются средой для других).

Среды жизни выделяются обычно по фактору или комплексу факторов. Эти факторы являются средообразующими и обуславливают свойства сред. Рассмотрим кратко присущие названным средам жизни свойства, лимитирующие факторы и адаптации организмов.

Водная среда. Эта среда наиболее однородна среди других. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды значений факторов также невелики. Разница между максимальными и минимальными значениями температуры здесь обычно не превышает 50 градусов (в наземно-воздушной среде – до 100 градусов). Среде присуща высокая плотность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см 3 , для пресных – близка к единице. Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу.

Лимитирующим фактором часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1% от объема. При повышении температуры, обогащении органическим веществом и слабом перемешивании содержание кислорода в воде уменьшается. Малая доступность кислорода для организмов связана также с его слабой диффузией (в воде она в тысячи раз меньше, чем в воздухе). Второй лимитирующий фактор – свет. Освещенность быстро уменьшается с глубиной. В идеально чистых водах свет может проникать до глубины 50-60 метров, в сильно загрязненных – только на несколько сантиметров.

В воде мало теплокровных, или гомойотермных (греч.хомой – одинаковый, термо - тепло), организмов. Это результат двух причин: малое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адаптационный механизм гомойотермии – противостояние неблагоприятным температурам. В воде такие температуры маловероятны, а в глубинных слоях температура практически постоянна (+4 0 С). Поддержание постоянной температуры тела обязательно связано с интенсивными процессами обмена веществ, что возможно только при хорошей обеспеченности кислородом. В воде таких условий нет. Теплокровные животные водной среды (киты, тюлени, морские котики и др.) – это бывшие обитатели суши. Их существование невозможно без периодической связи с воздушной средой.

Типичные обитатели водной среды имеют переменную температуру тела и относятся к группе пойкилотермных (греч.пойкилос - разнообразный).Недостаток кислорода они в какой-то мере компенсируют увеличением соприкосновения органов дыхания с водой. Многие обитатели вод (гидробионты) потребляют кислород через все покровы тела. Частое дыхание сочетается с фильтрационным типом питания, при котором через организм пропускается большое количество воды. Некоторые организмы в периоды острого недостатка кислорода способны резко замедлять жизнедеятельность, вплоть до состояния анабиоза (почти полное прекращение обмена веществ).

К высокой плотности воды организмы адаптируются в основном двумя путями. Одни используют ее как опору и находятся в состоянии свободного парения. Плотность (удельный вес) таких организмов обычно мало отличается от плотности воды. Этому способствует полное или почти полное отсутствие скелета, наличие выростов, капелек жира в теле или воздушных полостей. Такие организмы объединяют в группу планктона (греч.планктос - блуждающий). Различают растительный (фито-) и животный (зоо-) планктон. Размеры планктонных организмов обычно невелики. Но на их долю приходится основная масса водных обитателей.

Активно передвигающиеся организмы (пловцы) адаптируются к преодолению высокой плотности воды. Для них характерна продолговатая форма тела, хорошо развитая мускулатура, наличие структур, уменьшающих трение (слизь, чешуя). В целом же высокая плотность воды имеет следствием уменьшение доли скелета в общей массе тела гидробионтов по сравнению с наземными организмами.

В условиях недостатка света или его отсутствия организмы для ориентации используют звук. Он в воде распространяется намного быстрее, чем в воздухе. Для обнаружения различных препятствий используется отраженный звук по типу эхолокации. Для ориентации используются также запаховые явления (в воде запахи ощущаются намного лучше, чем в воздухе). В глубинах вод многие организмы обладают свойством свечения (биолюминесценции).

Растения, обитающие в толще воды, используют в процессе фотосинтеза наиболее глубоко проникающие в воду голубые, синие и сине-фиолетовые лучи. Соответственно и цвет растений меняется с глубиной от зеленого к бурому и красному.

Адекватно адаптационным механизмам выделяются следующие группы гидробионтов: отмеченный выше планктон – свободнопарящие, нектон (греч.нектос - плавающий) – активно передвигающиеся, бентос (греч.бентос - глубина) – обитатели дна, пелагос (греч.пелагос – открытое море) – обитатели водной толщи, нейстон – обитатели верхней пленки воды (часть тела может быть в воде, часть – в воздухе).

Воздействие человека на водную среду проявляется в уменьшении прозрачности, изменении химического состава (загрязнении) и температуры (тепловое загрязнение). Следствием этих и других воздействий является обеднение кислородом, снижение продуктивности, смены видового состава и другие отклонения от нормы.

Наземно–воздушная среда. Эта среда относится к наиболее сложной как по свойствам, так и по разнообразию в пространстве. Для нее характерна низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые амплитуды до 100 0 С), высокая подвижность атмосферы. Лимитирующими факторами чаще всего являются недостаток или избыток тепла и влаги. В отдельных случаях, например под пологом леса, недостаток света.

Большие колебания температуры во времени и ее значительная изменчивость в пространстве, а также хорошая обеспеченность кислородом явились побудительными мотивами для появления организмов с постоянной температурой тела (гомойотермных). Гомойотермия позволила обитателям суши существенно расширить место обитания (ареалы видов), но это неизбежно связано с повышенными энергетическими тратами. Для организмов наземно-воздушной среды типичны три механизма адаптации к температурному фактору: физический, химический, поведенческий. Физический осуществляется регулированием теплоотдачи. Факторами ее являются кожные покровы, жировые отложения, испарение воды (потовыделение у животных, транспирация у растений). Этот путь характерен для пойкилотермных и гомойтермных организмов. Химические адаптации базируются на поддержании определенной температуры тела. Это требует интенсивного обмена веществ. Такие адаптации свойственны гомойотермным и лишь частично пойкилотермным организмам. Поведенческий путь осуществляется посредством выбора организмами предпочтительных положений (открытые солнцу или затемненные места, разного вида укрытия и т.п.). Он свойственен обеим группам организмов, но пойкилотермным в большей степени. Растения приспосабливаются к температурному фактору в основном через физические механизмы (покровы, испарение воды) и лишь частично-поведенчески (повороты пластинок листьев относительно солнечных лучей, использование тепла земли и утепляющей роли снежного покрова).

Адаптации к температуре осуществляются также через размеры и форму тела организмов. Для уменьшение теплоотдачи выгоднее крупные размеры (чем крупнее тело, тем меньше его поверхность на единицу массы , а следовательно, и теплоотдача, и наоборот). По этой причине одни и те же виды, обитающие в более холодных условиях (на севере), как правило, крупнее тех, которые обитают в более теплом климате. Эта закономерность называется правилом Бергмана . Регулирование температуры осуществляется также через выступающие части тела (ушные раковины, конечности, органы обоняния). В холодных районах они, как правило, меньше по размерам, чем в более теплых (правило Аллена).

О зависимости теплоотдачи от размеров тела можно судить по количеству кислорода, расходуемого при дыхании на единицу массы различными организмами. Оно тем больше, чем меньше размеры животных. Так, на 1 кг массы потребление кислорода (см 3 /час) составило: лошадь – 220, кролик – 480, крыса – 1800, мышь – 4100.

Регулирование водного баланса организмами. У животных различают три механизма: морфологический – через форму тела, покровы; физиологический – посредством высвобождения воды из жиров, белков и углеводов (метаболическая вода), через испарение иорганы выделения; поведенческий – выбор предпочтительного расположения в пространстве.

Растения избегают обезвоживания либо посредством запасания воды в теле и защиты ее от испарения (суккуленты), либо через увеличение доли подземных органов (корневых систем) в общем объеме тела. Уменьшению испарения способствуют также различного рода покровы (волоски, плотная кутикула, восковой налет и др.). При избытке воды механизмы ее экономии слабо выражены. Наоборот, некоторые растения способны выделять избыточную воду через листья, в капельно-жидком виде («плач растений»).

Воздействия человека на наземно-воздушную среду и ее обитателей многообразны.

Почвенная среда. Эта среда имеет свойства, сближающие ее с водной и наземно-воздушной средами.

Многие мелкие организмы живут здесь как гидробионты – в поровых скоплениях свободной воды. Как и в водной среде, в почвах невелики колебания температур. Амплитуды их быстро затухают с глубиной. Существенна вероятность дефицита кислорода, особенно при избытке влаги и углекислоты. Сходство с наземно-воздушной средой проявляется через наличие пор, заполненных воздухом.

К специфическим свойствам, присущим только почве, относится плотное сложение (твердая часть или скелет). В почвах обычно выделяют три фазы (части): твердую, жидкую и газообразную. В.И.Вернадский почву отнес к биокостным телам, подчеркивая этим большую роль в ее образовании и жизни организмов и продуктов их жизнедеятельности. Почва – наиболее насыщенная живыми организмами часть биосферы (почвенная пленка жизни). Поэтому в ней иногда выделяют четвертую фазу – живую.

Есть основание рассматривать почву как среду, которая играла промежуточную роль привыходе организмов из воды на сушу (М.С.Гиляров). Кроме перечисленных выше свойств, сближающих эти среды, в почве организмы находили защиту от жесткого космического излучения (при отсутствии озонового экрана).

В качестве лимитирующих факторов чаще всего выступает недостаток тепла (особенно при вечной мерзлоте), а также недостаток (засушливые условия) или избыток (болота) влаги. Реже лимитирующими бывают недостаток кислорода или избыток углекислоты.

Жизнь многих почвенных организмов тесно связана с порами и их размером. Одни организмы в порах свободно передвигаются. Другие (более крупные организмы) при передвижениях в порах изменяют форму тела по принципу перетекания, например, дождевой червь, или уплотняют стенки пор. Третьи могут передвигаться только разрыхляя почву или выбрасывая на поверхность образующий ее материал (землерои). Из-за отсутствиясвета многие почвенные организмы лишены органов зрения. Ориентация осуществляется с помощью обоняния или других рецепторов.

Воздействия человека проявляются в разрушении почв (эрозии), загрязнении, изменении химических и физических свойств.

характеристика водной среды .

Примерно 71% всей площади земного шара занято поверхностью океанов и морей. Водные животные обитают в областях, расположенных от экватора до при полюсных пространств; они есть в горных водоемах на высоте более 6 тыс. метров над уровнем моря и в океанах на глубине более 10 тыс. метров. Все это создает разнообразие условий существования.

Водная среда обладает подвижностью , что связано с постоянными течениями, а в реках и морях, местными течениями в мелких замкнутых водоемах, вертикальными перемещениями слоев воды, что обусловлено различным их прогреванием.

Колебания температуры в водной среде значительно меньше, чем в наземно-воздушной. Верхний предел температуры +30-40С, нижний -2С.Влияние температуры осуществляется как прямым воздействием на организмы (особенно на холоднокровных животных, температура тела которых находится в прямой зависимости от температуры окружающей среды), так и косвенно, через изменение способности воды растворять газы (чем выше температура воды, тем хуже в ней растворяется кислород).

Образование льда в водоемах имеет в жизни организмов огромное значение. Покров льда изолирует нижележащие слои воды от низких температур воздуха и тем самым предотвращает промерзание водоема до дна. Это делает возможным распространение организмов в областях с очень низкими температурами воздуха зимой.

Плотность воды - фактор, определяющий передвижение водных организмов и давление на разных глубинах. Давление возрастает с глубиной примерно на 1атм. на каждые 10 м. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бес скелетных форм. Опорность среды служит условием парения в воде, и многие водные обитатели приспособлены именно к этому образу жизни.

передвижение рыб.

Рыбы движутся вперед, изгибая туловище и хвост. При помощи грудных и брюшных плавников рыбы погружаются и всплывают к поверхности, делают повороты и поддерживают равновесие. Спинные и подхвостные плавники придают телу устойчивость при движении.

У большинства рыб обтекаемая форма тела. Это уменьшает сопротивление воды при их передвижении. У рыб, обитающих в быстро текущих реках (форель), тело в поперечном разрезе почти круглое. Двигаются они обычно на встречу течению. Тело рыб покрыто чешуей, что защищает их от механических воздействий и не препятствует подвижности, т.к. передний конец каждой чешуи погружен в кожу, а задний налегает на следующую чешую. Ихтиологи по концентрическим линиям на чешуе узнают возраст рыбы и увеличение длины тела за прошедшие годы жизни. Снаружи чешуя покрыта слизью. Она уменьшает трение тела о воду.

У большенства видов рыб под позвоночником располагается плавательный пузырь , заполненный смесью газов.У одних рыб изменение объема пузыря достигается путем его сжатия или расширения, у других - путем поглащения или выделения газов специальными кровеносными сосудами.При увеличении объема пузыря плотность тела рыбы становитсяменьше и она легко всплывает к поверхности воды.При уменьшении объема пузыря плотность тела увеличивается и рыба плывет в глубину.

Передвижение китов и дельфинов.

Киты и дельфины относятся к классу Млекопитающих, но живут в воде и никогда не выходят на сушу.Их тело имеет торпедовидную форму .Передние конечности видоизменены в ласты .Задние отсутствуют.Передвигаются китообразныепри помощи мощного хвоста с крупным хвостовым плавником.Но в отличие от рыб, он расположен у них в горизонтальной плоскости, что позволяет китам быстро и погружаться в воду, и всплывать.

Очень сильно развит подкожный жир (варвань), что препятствкет охлаждению тела и уменьшает плотность тела.Упругая, эластичная кожа и толстый слой жира ослабляют турбулентные завихрения, возникающие при плавании.

Передвижение кальмаров.

Кальмары, каракатицы, осьминоги передвигаются реактивным способом .Через особую щель они набирают воду в полость тела, а затем с силой выталкивают ее.Тело моллюска при этом получает реактивный толчок такой силы, что некоторые виды могут вылетать из воды, как летучие рыбы.Их называют "живыми ракетами".

Осьминоги и некоторые другие моллюски могут ходить по дну водоема при помощи щупалец (поэтому их называют головоногими).

Такой моллюск как морской гребешок, резко сближая створки раковины, выталкивает из нее назад струю воды и т.о. "скачками" движется вперед.Это тоже реактивный способ движения.

водоплавающие птицы.

Гагары, пеликаны, баклан, гуси, лебеди, кряква, ктки.Все они хорошо плавают.Этому способствует форма тела , имеющая вид плоскодонной лодки, короткие ноги с плавательными перепонками .При плавании эти перепонки растягиваются и работают как лодочные весла.Ноги смещены к задней части туловища.На земле эти птицы ходят медленно, переваливаясь с боку на бок.А гагары, например, совсем не могут ходить и передвигаются ползком, лежа на груди и отталкиваясь лапами и кральями.Все оперение таких птиц довольно плотное и хорошо смазано выделениями специальной железы (копчиковая железа), поэтому не смачивается водой.

Отлично плавают, но совсем не летают пингвины.Крылья их превратились в сильные ласты.Под водой пингвины летят, как другие птицы в воздухе, взмахивая крыльями-ластами и руля ногами.

ХАРАКТЕРИСТИКА НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ .

Это самая сложная по экологическим условиям среда обитания.Во-первых, воздух обладает низкой плотностью , что определяет него малую подъемную силу и незначительную опорность.Обитатели воздушной среды должны обладать собственной опорной системой, поддерживающей тело: растения - различными механическими тканями, животные - твердым скелетом.Малая плотность воздуха обуславливает низкую сопротивляемость передвижению.Поэтому многие наземные животные в ходе эволюции приобрели способность к полету.К активному полету спосоюны 75% видов всех наземных животных, преимущественно насекомые и птицы, но встречаются летуны и среди млекопитающих и рептилий.Летают наземные животные в основном с помощью мускульных усилий, но некоторые виды, используя подвижность воздуха в нижних слоях атмосферы, летают пассивно.

Малая плотность воздуха обуславливает сравнительно низкое давление на суше.

В наземно-воздушной среде очень непостоянный температурный режим с очень большой амплитудой колебаний.Есть животные, которые могут поддерживать постоянную температуру тела независимо от температуры окружающей среды - теплокровные (млекопитающие, птицы).Другие животные не имеют приспособлений, позволяющих удерживать образующееся тепло внутри своего тела.Их жизнедеятельность и активность зависят от внешней температуры - холоднокровные (рыбы, пресмыкающиеся).Некоторые животные в неблагоприятнае периоды года впадают в спячку или оцепенение.В активном состоянии они поддерживают высокую температуру тела, а в неактивном - пониженную.Например, сурки, суслики, ежи, летучие мыши.

ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ПРЕСМЫКАЮЩИХСЯ.

За исключением змей и безногих ящериц у пресмыкающихся по 2 пары ног, располагающихся по бокам тела так, что бедро параллельно поверхности земли и перпендикулярно голени.Но тело при этом невысоко приподнято над землей.Отсюда их название - пресмыкающиеся.

Гекконы имеют на пальцах щеточки из микроскопических волосков, цепляющиеся за неровности, что позволяет им бегать по вертикальным поверхностям.

Змеи ползают бесшумно со скоростью до 5 км/ч.При этом они извиваются, по телу проходит волна от головы до хвоста.У крупных и толстых змей извивы тела незаметны, только сбоку видно, как на брюшной части сокращаются и расслабляются мышцы.

Крокодилы на суше относительно малоподвижны, хотя и способны к коротким стремительным броскам, но плавают они прекрасно.Передние лапы у них с 5 свободными пальцами, задние несут по 4 пальца, которые соединены перепонкой.

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ПТИЦ К ПОЛЕТУ.

Полет возможен благодаря подъемной силе, которую создает крыло.Это связано с тем, Что давление воздуха под крыломбольше, чем давление воздуха, проходящего над крылом.Эта разница в давлении и создает подъемную силу крыла, которая удерживает животное в полете.

Самые лучшие летуны - птицы.Все строение летающей птицы приспособлено к полету.Скелет малоподвижен и образует жесткую конструкцию, ряд позвонков срастается.Например, срастаются в одну кость хвостовые позвонки для поддержания рулевых перьев.Грудная кость большая, и на ней появляется большой гребень - киль для крепления крыловых мышц.Все крупные кости полые .Череп максимально облегчен, современные птицы не имеют зубов, они заменены роговым клювом.

Тело покрыто перьями , различающимися по строению и функциям.Снаружи тело покрыто контурными перьями, состоящими из полого стержня, к которому прикрепляется 2 боковые пластинки - опахала.Нижняя часть стержня, погруженная в кожу, называется очин; большая верхняя часть стержня - ствол.Опахало состоит из многочисленных длинных бородок 1-го порядка, на которых сидят бородки 2-го порядка.Последние имеют очень мелкие крючочки, сцепляющие бородки 2-го порядка между собой.В итоге опахало прадставляет упругую эластичную пластинку.

Контурные перья как бы очерчивают тело птицы, создают определенный контур.Они предохраняют тело птиц от потери тепла и механических воздействий, образуют лопость крала и плоскость хвоста.Контурные перья, формирующие летательную поверхность крыльев, называются маховыми.Крупные контурные перья хвоста - рулевыми.Под контурными перьями располагаются мелкие пуховые перья.Они не имеют бородок 2-го порядка, поэтому их опахала не образуют пластинку.

Износившиеся перья заменяются новыми во время сезонных линек.

Передняя конечность птиц - опора для маховых перьев, которые слагают самый совершенный летательный аппарат,превосходящий перепончатые крылья насекомых и летучих мышей.Человек еще со времен Икара тщетно пытается воспроизвести этот принцип машущего полета, по экономичности идевльный.

Задние коначности ходильные, с короткой и мощной бедренной костью.

Мощная мускулатура птиц позволяет им летать со скоростью до 160 км/ч (у черного стрижа), в среднем 50-90 км/ч.

Еще одним приспособлением к полету у птиц является наличие воздушных мешков , которые располагаются между различными внутренними органами, а ответвления их проходятмежду мышцами под кожу и заходят в пневматические кости.такие мешки уменьшают вес тела и обеспечивают лучшее поступление кислорода в легкие во время полета.

ЛЕТУЧИЕ МЫШИ.

Это единственные млекопитающие, приспособившиеся к активному машущему полету.Все прочие звери могут только планировать.Крылья их представляют собой тонкую кожистую перепонку, натянутую на длинные пальцы передних конечностей, начиная от указательного.Эта же перепонка натягивается между плечом, предплечьем, боками тела и задними ногами.

На грудине у летучих мышей, как у птиц, развивается киль для крепления мышц крыла.

Способность к полету позволила им заселить всю Землю, кроме Антарктиды и Крайнего севера.

ПЕРЕДВИЖЕНИЕ МЛЕКОПИТАЮЩИХ .

Большенство млекопитающих - четвероногие животные.Тело их высоко поднято над землей.Конечности имеют такие же отделы, что и конечности земноводных и пресмыкающихся, Но располагаются не по бокам туловища, а под ним.Т.е. бедро и голень составляют одну линию, перпендикулярную поверхности земли.Такие особенности строения способствуют более совершенному передвижению по суше.При этом движения млекопитающих очень разнообразны: они могут ходить, бегать, прыгать, плавать и даже летать.Для большенства млекопитающих характерен пятипалый тип конечностей.Однако в связи с приспособлением к передвижению в разных средах наблюдаются изменения в их строении.Например, у китов и дельфинов передние конечности изменены в ласты, у летучих мышей - в крылья, у кротов имеют вид лопаточек.

У быстро бегающих зверей предплюсна, плюсна, запястье и пясть располагаются отвесно, и животные эти опираются только на пальцы (собаки, кошки, кролики, куница) - пальцеходящие .При хотьбе опираются на всю стопу стопоходящие (медвежьи).У наиболее совершенных бегунов - копытных, сокращается число пальцев.Они имеют по 4 или 2 пальца, покрытых у большенства видов копытами.Эти животные ступают либо на одинаково развитые 3 и 4 пальцы (парнокопытные ), либо на 3 палец (непарнокопытные ), недостающие до земли пальцы редуцируются.

У слонов - самых крупных наземных млекопитающих -на подошвах ног под кожей есть особая желеобразная пружинящая масса.Когда слон наступает ногой на землю, то подошва расширяется и увеличивается площадь опоры.Поэтому слоны ходят бесшумно и легко преодолевают болотистые участки.

У большенства ме\лекопитающих хорошо развиты мышцы спины, конечностей и их поясов, что так же обеспечивает разнообразные движения тела.

Млекопитающие могут передвигаться достаточно быстро.Заяц бежит со скоростью 55-70 км/ч, лев - 50 км/ч, газель - 40-50 км/ч, африканский слон развивает скорость до 40 км/ч.наиболее быстро бегает гепард - 105-112 км/ч.

ДВИЖЕНИЕ.

Движение – изменение положения тела в пространстве по отношению к другим телам.

Мы постоянно встречаемся с движением тел в повседневной жизни. Мы наблюдаем движение людей, животных, движение воды в реках и морях, движение воздуха (ветер). Движения совершают различные средства транспорта, всевозможные механизмы, приборы и т. д. В мировом пространстве движутся Земля и др. планеты. Движутся молекулы, атомы, электроны, протон и др. элементарные частицы.

И все живые организмы находятся в постоянном движении. Движения животных, так или иначе очевидны. Но нельзя забывать, что движения присущи и микроскопическим организмам – бактерии, одноклеточные водоросли, простейшие. Хотя движения этих организмов можно увидеть лишь под микроскопом.

Растения тоже совершают движения: поворачивают к солнцу листья цветки, раскрывают бутоны.

Т.о., движение – это главное свойство живого организма.

Рассмотрим, как же двигаются разные животные. Уже знакомая вам пресноводная амеба . Если рассмотреть ее под микроскопом, то можно увидеть многочисленные разнообразной формы выросты – ложноножки (псевдоподии). За счет образования таких выпячиваний, в которые постепенно перетекает вся цитоплазма, происходит передвижение животного. И амеба медленно перетекает с места на место. Такой способ движения амеб возможен за счет того, что тело животного снаружи покрыто лишь тонкой цитоплазматической мембраной, за которой располагается прозрачная эктоплазма. А основную массу тела животного составляет зернистая полужидкая эндоплазма.

Быстрота движения пресноводной амебы составляет около 20 мкм/с.

Передвигаясь, амеба наталкивается на различные мелкие объекты: одноклеточные водоросли, клетки бактерий, органические частицы и т.д. Если объект достаточно мал, амеба обтекает его со всех сторон, и он оказывается внутри цитоплазмы амебы.

Т.о., амебы передвигаются за счет образования ложноножек и эти же образования участвуют в процессе захвата питательных веществ. Амебы живут не только в водоемах, но и в кишечнике человека и ряда позвоночных животных. Они питаются содержимым кишечника и не причиняют никакого вреда хозяину. Например, кишечная амеба человека. Но есть один вид – дизентерийная амеба, который вызывает тяжелую форму кишечного заболевания – амебиаз.

Многие простейшие животные, бактерии, одноклеточные водоросли имеют специальные органы движения – жгутики. Их может быть 1, 2 или множество. У жгутиконосцев наружный слой эктоплазмы уплотнен, в результате чего тело простейшего теряет способность к изменению формы. У многих на поверхности клетки образуются специальные оболочки, состоящие из различных веществ: из хитиноподобного органического вещества, из студенистого вещества, из клетчатки. Из-за такого строения тела этим животным понадобились специальные органы движения. Жгутики берут начало от переднего полюса тела. Длина жгутика у разных видов различна. Если жгутиков 2, то один, как правило, выполняет локомоторную функцию, а второй неподвижно тянется вдоль тела и выполняет функцию руля. В основе механизма работы жгутика лежат винтообразные движения. Простейшее как бы «ввинчивается» в окружающую среду. Жгутик совершает от 10 до 40 об./с. Жгутики служат не только для движения, но и способствуют захвату пищи. Движением жгутика в окружающей воде вызывается водоворот, благодаря которому мелкие взвешенные в воде частички увлекаются к основанию жгутика, где располагается клеточный рот.

Есть ряд простейших, органами движения которых служат реснички, присутствующие обычно в большом количестве. Это инфузории. Снаружи тело инфузории имеет прозрачную эластичную оболочку, поверх которой располагаются реснички. Число их может быть очень велико (у инфузории туфельки их 10-15 тыс.). реснички могут равномерно располагаться по всему телу животного (это признак примитивного строения); могут концентрироваться на определенном участке тела; отдельные реснички могут сливаться в более крупные и соответственно более мощно работающие комплексы. Инфузории передвигаются за счет согласованного колебания ресничек, напоминающего гребные движения. При комнатной температуре они совершают до 30 взмахов в сек. Движение ресничек согласовано благодаря сети сократительных волоконец, расположенных в цитоплазме. Возбуждение, проходящее по волоконцам, синхронизирует сокращения.

Большинство инфузорий – это свободноживущие формы, обитающие в ПВ и М.

Инфузория-сувойка – сидячая инфузория. У сувойки клетка напоминает изящный цветок на тонком стебельке. Потревоженная сувойка, сокращая волоконца стебелька, скручивает его в спираль.

Итак, мы рассмотрели основные типы движения одноклеточных животных. А как же двигаются многоклеточные животные?

Все многоклеточные животные двигаются благодаря наличию у них мышечной ткани. Эта ткань обеспечивает не только передвижение организма в окружающей среде, но и различные двигательные процессы внутри организма. Например, передвижение пищи по ЖКТ, движение крови по сосудам и т. д. Все двигательные процессы связаны с деятельностью специальных тканей, называемых мышечными, характерной особенностью которых является наличие сократимых структур.

Вы все не раз видели, как ползет дождевой червяк. Под кожным эпителием у него находится развитый двухслойный мускульный мешок, состоящий из наружных кольцевых и внутренних продольных мышц. Кроме того, на брюшной стороне червя есть пучки тонких, эластичных щетинок, к основанию которых прикрепляются особые мышцы. Поэтому, если дождевого червя положить на бумагу, то когда он поползет, будет слышен шорох, производимый щетинками. При движении червя происходит попеременное сокращение кольцевых и продольных мышц. Сначала сокращаются кольцевые мышцы на переднем конце, и в виде волны проходят через все тело, которое при этом утолщается. Щетинки на заднем конце выпячиваются, зацепляются за неровности почвы и проталкивают передний конец тела вперед. Затем сокращаются продольные мышцы. Опираясь на щетинки переднего конца, червь подтягивает заднюю часть тела. Снаружи тело червя покрыто слоем слизи, выделяемой железистыми клетками эпителия, что облегчает его продвижение в почве.

Те животные, которые обитают в водной среде (некоторые черви, угри, морские змеи), извивая тело, совершают волнообразные движения и т. о. перемещаются в окружающей среде.

ДВИЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ .

Двигательная активность растениям, как и животным, необходима для питания, защиты и размножения. У большинства растений движения не удается наблюдать непосредственно, т. к. они происходят очень медленно. В основе движения растений лежат осмотические процессы в отличие от движения животных, происходящих с участием сократительных белков.

Основные способы движения растений:

1.движение цитоплазмы и органоидов;

2.ростовые движения (удлинение осевых органов);

3.тургорные движения (движения устьиц);

4.пассивные механические движения (растрескивание сухих плодов, перенос пыльцы и семян с помощью ветра).

Цитоплазма в растительных клетках находится в постоянном движении. На внешнее и внутреннее воздействие клетки отвечают изменением скорости этого движения. Такие крупные органоиды растительной клетки, как хлоропласты, не только пассивно переносятся с током цитоплазмы, но обладают и автономными движениями.

В процессе эволюции у растений возникли специфические способы движения за счет необратимого растяжения клеток. Этот способ движения лежит в основе удлинения осевых органов, увеличения площади листовых пластинок. Необратимое растяжение клеток обеспечивает прикрепленным растениям возможность движения к источникам питания.

Тропизмы – это ростовые движения растений, обусловленные изгибанием органов в ответ на одностороннее действие фактора. При положительных тропизмах движение направлено в сторону раздражающего фактора, при отрицательных – от него.

Виды:

*геотропизм – изгибание под действием силы тяжести.

В почве при прорастании семян, клубней растения ориентируются по направлению действия силы тяжести. У наземных растений корни, растущие по направлению действия силы тяжести, обладают положительным геотропизмом, а надземные органы, растущие против действия силы тяжести – отрицательным.

*фототропизм – ростовые изгибы под влиянием одностороннего освещения.

*хемотропизм – ростовые реакции на концентрацию химических соединений.

Корни растений реагируют ростовыми движениями в направлении повышенной концентрации например солей (положительный хемотропизм), или от повышенной концентрации например кислот (отрицательный).

*тигмотропизм – ростовые изгибы в ответ на прикосновения.

Например, движения усиков некоторых лазающих растений, кончиков воздушных корней.

Настии – обратимые изгибы органов в ответ на изменение действия фактора внешней среды. Например, открывание и закрывание цветков при смене дня и ночи.

*фотонасти – большинство дневных цветков закрываются с уменьшением дневного света, а у ночных, наоборот, в этих условиях цветки открываются. У молодых листьев, листовая пластинка днем располагается горизонтально, а вечером меняет свое положение за чсет изгибания черешка.

*термонастии – при повышении температуры ускоряется раскрывание цветков тюльпана, а при снижении температуры – цветки закрываются.

*тигмонастии – усики большинства лазающих растений реагируют на прикосновение закручиванием. Наиболее чувствителен к прикосновению самый кончик усика, но при этом он не отвечает на падающие капли дождя или прикосновение гладкой стеклянной палочки, а реагирует на прикосновение шершавой палочки, т. е. На предметы, создающие эффект трения. Железистые волоски росянки отвечают на прикосновение шершавых предметов изгибанием и выделением муравьиной кислоты.

*хемонастии – изгибы на химическое раздражение. Например, та же росянка очень чувствительна к азотсодержащим веществам.

*сейсмонастии – движение листьев у мимозы (опускаются), у кислицы (складываются).

У мимозы при сотрясении черешок опускается, листочки попарно складываются вверх. Это своего рода защитная реакция от повреждения при сильных ливнях и ураганных ветрах.

Нутации – круговые движения органов растений. Например, стебли вьющихся растений (лианы) и усики лазающих растений. Нутации им необходимы для поиска опоры, чтобы продвигаться к свету. Эти настические движения основаны на ростовых процессах. Есть настии обусловленные изменением тургора.

Т. о., двигательная активность растений необходима им для оптимизации питания, для процессов размножения, а в ряде случаев – и для защиты.

Использованная литература: