Экологические факторы. Определение. Классификация

      В Голарктическом царстве насчитывается более 30 эндемичных семейств сосудистых растений (гинкговые, эвкоммиевые, пионовые, диапенсиевые, адоксовые, сусаковые и др.). Однако все эти семейства мелкие, весьма малочисленные по числу представителей, нередко включающие только один вид.

        Гораздо лучше характеризуют флору Голарктического царства некоторые хотя и не эндемичные, но широко распространенные здесь семейства. Они, как правило, сравнительно крупные. Подавляющее большинство видов этих семейств приурочено именно к Голарктису. К таким семействам относятся лютиковые, березовые, гвоздичные, маревые, гречишные, ивовые, крестоцветные, зонтичные и ряд других. Из хвойных следует назвать семейства сосновые (сюда входят роды сосна, ель, пихта, лиственница и др.) и кипарисовые (роды можжевельник, кипарис,, туя и др.).

         Во флоре Голарктического царства насчитывается очень много эндемичных родов. Они есть в большинстве семейств, встречающихся на территории Голарктиса (а последних в общей сложности несколько сотен). К числу эндемичных относятся роды чесночница (Alliaria) и лунник (Lunaria) из семейства крестоцветных, сольданелла (Soldanella) из семейства первоцветных, сныть (Aegopodium) и купырь (Anthriscus) из семейства зонтичных, медуница (Pulmonaria) из семейства бурачниковых, гнездовка (Neottia) и кукушник (Gymnadenia) из семейства орхидных.

         Что касается эндемизма в ранге вида, то он также широко представлен. Имеется очень большое число эндемичных видов.

         Голарктическое царство подразделяется на три подцарства: Бореальное, Древнесредиземноморское и Мадреанское (Сонорское).

4. Сравнение цикла Кальвина и САМ-цикла.

Сз-путь фотосинтеза (цикл Кальвина)

Фотосинтез  по типу толстянковых (САМ-метаболизм)

В настоящее  время фиксацию СО2 и восстановление ее до углеводов рассматривают как процесс, состоящий из четырех стадий. 1. Стадия карбоксилирования. На этой стадии происходит присоединение СО2 к диенольной форме рибулозобисфосфата (РуБФ) и образование двух молекул фосфоглицериновой кислоты. Эта реакция катализируется ферментом рибулозобисфосфаткарбоксилазой/оксигеназой, сокращенно называемой РУБИСКО Стадия восстановления ФГК. На этой стадии 3-фосфоглицериновая кислота восстанавливается до 3-фосфоглицеринового альдегида. Этот процесс идет в два этапа. Вначале под действием фермента фосфоглицераткиназы к 3-ФГК присоединяется еще одна фосфатная группа от молекулы АТР и образуется 1,3-бисфосфоглицериновая кислота (1,3-ФГК). На втором этапе происходит восстановление 1,3-ФГК в 3-фосфоглицериновый альдегид за счет NADPH. Этот процесс катализируется ферментом триозофосфатдегидрогеназой. Стадия регенерации РуБФ. Происходит с участием фосфатов трех-, четырех-, пяти-, шести- и семиуглеродных сахаров. В результате процессов альдольной конденсации, катализируемых соответствующими альдолазами, и транскетолазных реакций из 5 молекул 3-углеродных сахаров образуются 3 молекулы 5-углеродных сахаров, которые превращаются в РуБФ. Стадия синтеза углеводных продуктов фотосинтеза. На этом этапе из фос- фоглицеринового альдегида и фосфодиоксиацетона под действием альдолазы синтезируется фруктозо-1,6-бисфосфат, который затем может превращаться или в крахмал, или в сахарозу. Легко подсчитать, что для синтеза 1 молекулы глюкозы  в цикле Кальвина необходимо 12 молекул NADPH и 18 молекул АТР. Цикл Кальвина функционирует у высших растений, водорослей, у большинства фототрофных и хемолитотрофных бактерий.

Для многих суккулентных растений, как, например, Kalanchoe spp., Sedum spp., обитающих в засушливых, безводных условиях, характерен особый тип С4-фотосинтеза. Реакции, свойственные С4пути фотосинтеза, у них идут ночью: за счет активности ФЕП-карбоксилазы происходит связывание СО2 и накопление С4-кислот. Днем же С4-кислоты декарбоксилируются, а выделяющийся при этом СО2 фиксируется РУБИСКО в Сз-пути фотосинтеза Поскольку это явление впервые было обнаружено у растений семейства Crassulaceae (толстянковых), данный тип обмена углерода был назван метаболизмом кислот по типу толстянковых (английский термин «Crassulaceae acid metabolism» чаще употребляется в сокращенном виде— САМ). Углеродный метаболизм этого типа распространен у растений представителей семейств однодольных — Agavaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Orchidaceae, двудольных — Aizoaceae, Asclepiadaceae, Cactaceae, Caryophyllaceae, Chenopodiaceae, Compositiae, Convolvulaceae, Crassulaceae, Euphorbiaceae, Plantaginaceae, Portulacaceae, Vitaceae и даже у папоротникообразных семейства Polypodiaceae. У этих растений днем устьица обычно закрыты, что  предотвращает потерю воды. Ночью устьица отрываются, СО2 начинает проникать в клетки листа и при участии фермента ФЕП-карбоксилазы взаимодействует с фосфоенолпируватом, образуя щавелевоуксусную кислоту (ЩУК). ЩУК под действием малатдегидрогеназы восстанавливается в яблочную кислоту (малат), которая начинает накапливаться в вакуолях клеток листа. В течение дня, когда устьица закрыты, малат переносится в цитоплазму и декарбоксилируется при участии маликэнзима, образуя пируват и СО2. Высвободившаяся углекислота проникает в хлоропласты и фиксируется там РУБИСКО с образованием сахаров в цикле Кальвина. Таким образом, у растений с метаболизмом кислот по типу толстянковых фиксация СО2 с образованием малата (ночью) и декарбоксилироваиие малата с высвобождением углекислоты и образованием пирувата (днем) разделены во времени.

 

5. Минеральное питание растений.

      Минеральное питание растений -  совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения растениями химических элементов, получаемых из почвы в форме ионов минеральных солей. При исследовании золы растений в ней было обнаружено множество химических элементов, в т. ч. редких, содержание которых в различных частях растений было не одинаковым. Это свидетельствует о том, что данные элементы необходимы растениям и накапливаются в них. Элементы, присутствующие во всех растениях, были отнесены к жизненно важным – это калий, кальций, магний, железо, сера и фосфор. Для разных растений они необходимы в различных количествах. Полностью заменить одни элементы какими-либо другими невозможно. От степени их присутствия в почве зависит урожайность с.-х. растений. В почвах средней полосы России обычно не хватает азота и фосфорной кислоты, реже калия, поэтому их вносят в качестве азотных и фосфорно-калийных удобрений.

      Каждый химический элемент играет в жизни растения особую роль. Фосфор усваивается растением в виде солей фосфорной кислоты (фосфатов) и находится в нём в свободном состоянии или совместно с белками и другими органическими веществами, входящими в состав плазмы и ядра. В свободном состоянии, возможно, регулирует в клетке кислотную и щелочную среду. Сера поглощается растением в виде солей серной кислоты, входит в состав белков и эфирных масел. Калий сосредоточен в молодых органах, богатых плазмой, а также в органах накопления запасных веществ – семенах, клубнях, вероятно, играет роль нейтрализатора кислой реакции клеточного сока и участвует в тургоре. Магний содержится в растении там же, где и калий, и, кроме того, входит в состав хлорофилла. Кальций накапливается во взрослых органах, особенно в листьях, служит нейтрализатором вредной для растения щавелевой кислоты и защищает его от токсического действия различных солей, участвует в образовании механических оболочек. Железо находится в растении в малых количествах, но входит в состав протопластов, и при его недостатке развивающиеся листья не зеленеют, а остаются белыми (явление хлороза).

       Кроме указанных жизненно необходимых элементов, определённое значение имеют хлористый натрий (накапливаясь в клетках галофитов, позволяет увеличить осмотическое давление до 100 атмосфер, благодаря чему они могут противостоять физиологической сухости почвы), марганец, фтор, йод, бром, цинк, кобальт, стимулирующие рост растений, и др.

       Минеральные соединения азота и зольных элементов поглощаются наземными высшими растениями почти исключительно корнями. Соли, как и вода, поглощаются живыми клетками первичной коры корня и корневыми волосками, затем корневым давлением выталкиваются с водой в сосуды, разносятся транспирационным током по другим частям растения и снова принимаются живыми клетками стебля и листа. В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения. Участие живых клеток в принятии веществ обусловливают избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах. Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие. Чем теснее соприкосновение корня с частицами почвы, тем сильнее развита корневая система и тем полнее идёт поглощение солей. Кроме того, корни обладают растворяющей способностью. Несомненно, что мощная, сильно разветвлённая корневая система способствует лучшему питанию растения.

 

6. Тестовые  задания:

1. Эдафические факторы относятся к ### экологическим факторам:

-: антропогенным

+: абиотическим

-: биотическим

2. Виды растений с широкой экологической амплитудой называются Убиквисты
3. Экологическая группа растений, адаптированных к малоосвещенным местообитаниям, называется сциофиты
4. Наличие мясистых стеблей или листьев у растения является адаптацией к условиям недостаточного :

+: освещения

-: увлажнения

-: богатства  почв

       5. Экологическая группа растений водных местообитаний называется                                                                       гидрофиты

6. Растения, предпочитающие богатые почвы, называются:

-: мезотрофы

-: олиготрофы

+: эутрофы

7. Формирование розеточной формы листьев у растений является адаптацией к:

+: распространению плодов

-: собирательству  людьми

-: выпасу скота

+: опылению

8. Затенение деревьями травянистых растений леса является примеров фитогенных факторов:

-: комбинированных 

-: прямых

+: косвенных

9. Растения, имеющие почки возобновления на зимующих побегах невысоко над поверхностью земли, по системе жизненных форм К. Раункиера называются:

-: гемикриптофиты

-: фанерофиты

-: криптофиты

+: хамефиты

10. Система жизненных форм, в основе которой лежит количество и продолжительность жизни стеблей и всего растения, его одревеснение и особенности подземных органов была разработана:

-: К. Раункиером

-: К. Линнеем

+: И.Г. Серебряковым

-: Л.Г. Раменским

11. Многолетнее достаточно высокое растение у которого только нижняя часть побегов  деревенеет и сохраняется зимой на протяжении многих лет полукустарник.
12. Растения с очень небольшим ареалом любого происхождения называются эндемики.
13. Совокупность видов растений, встречающихся на какой-либо территории, называется флора
14. Процесс изменений во флоре под влиянием человека называется:

-: мезофитизация

-: олигомеризация

+: синантропизация

-: антропофитизация

15. Наименьшее по площади флористическое царство Земли называется:

-: палеотропическое

-: голантарктическое 

+: капское

-: голарктическое

16. Вертикальная структура фитоценоза называется

+: ярусность

-: мозаичность

-: сукцессия

17. Болота умеренной зоны являются растительностью:

+: интразональной

-: зональной

-: экстразональной

18. Растительное сообщество, эдификатором которого является дуб черешчатый, носится к лесу:

+: широколиственному

-: мелколиственному

-: смешанному 

19. Объект физиологии растений

1. фоторофные  организмы +

2. зеленые растения +

3. водоросли

4. лишайники

20. Установите соответствие

1. желтый пигмент - г

2. желто-зеленый  пигмент - б

3.  сине-зелёный  пигмент – а, д

4. Оранжевый пигмент - в

а. .хлорофилл  а

б. хлорофилл b

в. Каротин

г. Ксантофилл

д. антоциан

       21. Стадия фотосинтеза на которой синтезируется углеводы называется темновая

23. Для растений-суккулентов засушливых мест обитания характерен путь усвоения углекислого газа

1. С4 цикл 

2. САМ – цикл +

    3. С3 цикл

24. Физиологический процесс   выделения  воды в виде жидкости на поверхности листьев   получил название  гуттация

25. Транспирационный коэффициент — это количество граммов воды, израсходованной растением при накоплении 1 г сухого вещества.

26 . Поглощенный корнем нитрат в результате ферментативной реакции превращается в

1. азот +

2. нитрид

3. аммиак

4.  окись азота

27. Совокупность  химических реакций в организме, обеспечивающих его веществами для построения  тела характерных для автотрофных организмов называется обмен веществ.

28. Терпены — природные соединения, рассматриваемые как продукты биогенного превращения, синтез которых описывается правилом Ружички.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Березина Н.А., Афанасьева Н.Б. Экология растений. М., 2009
2. Курнишникова Т.В., Петров В.В. География растений с основами ботаники. М., 1987
3. Медведев С.С. Физиология растений. С.-Петербург, 2013
4. Физиология растений/под.ред.Ермакова И.П. М., 2003