Учебно-методический комплекс по дисциплине «Экология растений» Учебно-методический комплекс Составитель

Экономические аспекты. Одни водные растения ценятся как сельскохозяйственные культуры, другие – как виды, обеспечивающие среду обитания для рыб и иных водных животных, однако бурное развитие некоторых из них может затруднять судоходство, рыболовство и орошение.

Сельскохозяйственные культуры. Одна из ведущих продовольственных культур в мире – рис (Oryza) – представляет собой водный злак. Североамериканские индейцы использовали в пищу также зерно канадского риса, относящегося к другому роду злаков, который сейчас продается как деликатес, обычно подаваемый с дичью. В качестве пряной зелени используют и жеруху лекарственную, растущую в холодных ручьях и по их берегам. Особенно много водных растений знает китайская кулинария; в их числе – богатые крахмалом клубни стрелолиста и болотницы (ситняга), рогатые плоды водяного ореха (чилима), корневища лотоса и т.д. Некоторые племена употребляют в пищу пыльцу и крахмалистые корневища рогоза.

Виды рдеста – прекрасный корм для водоплавающих птиц: клубнями и семенами этих растений питаются, например, утки. К другим ценным кормам для пернатых относятся камыш и канадский рис. Лоси поедают листья кувшинок и прочих водных растений, а бобры – их мясистые корневища. Богатые крахмалом корневища рогоза и клубни стрелолиста служат пищей для ондатры. Хороший грубый корм для крупного рогатого скота дают побеги ситниковых, осоковых и т.п.

Аквариумные виды. Многие водные растения, особенно небольшие, выращивают в аквариумах для украшения и обогащения воды кислородом. В подогреваемой воде хорошо себя чувствуют растения теплых широт, в частности Elodea (Anacharis), некоторые виды Echinodorus из Южной Америки, Cryptocorne из тропической Азии, виды Aponogeton с Мадагаскара, из Африки и тропической Азии и виды Vallisneria из Южной Европы. Из североамериканских водных растений в аквариумах часто разводят кубышку (Nuphar), стрелолист, роголистник, элодею канадскую, кабомбу, болотоцветник ямчатый, уруть, ряску и пузырчатку. Для успешного роста всех этих растений требуется достаточно света – солнечного или искусственного. Однако слишком сильное освещение чревато бурным развитием водорослей, которые замутняют воду.

Декоративные растения для открытых водоемов. Некоторые водные растения прекрасно украшают пруды и декоративные бассейны. Часто для этого используют кувшинки разных цветов и размеров, лотос, уруть, элодею, папирус и водяной гиацинт. Росту их лучше всего способствует плодородная донная почва.

Сорные растения. Рдесты, роголистник, уруть, элодея, ряска, очереднопыльник филоксеровый, кубышки и кувшинки могут стать настоящими сорняками. С укорененными видами борются, срезая их под водой или драгируя дно водоемов тросом.

Некоторые водные растения становятся особенно агрессивными при интродукции в новые страны. Так, элодея канадская (Elodea canadensis), случайно завезенная в Европу более ста лет назад, вскоре после этого стала серьезной помехой для речного судоходства. Свободноплавающий водяной гиацинт (Eichhornia) из Южной Америки создал аналогичную проблему на юге США, а водяной орех из Азии – на востоке страны. Рдест курчавый (Potamogeton crispus) был интродуцирован в Северную Америку из Европы как ценное растение для рыбоводных прудов, но, размножившись здесь во многих водоемах, он иногда вытесняет не менее ценные местные виды. На востоке США и Канады угрожающе быстро расширяется ареал сусака зонтичного (Butomus umbellatus), попавшего туда также из Европы. Водные растения часто засоряют оросительные каналы, причем, если подводные виды замедляют ток воды, то полупогруженные вызывают прямые ее потери вследствие испарения своими воздушными частями – стеблями и листьями.

Лекция 6.

Водоросли вневодных местообитаний.

Аэрофильные водоросли. Аэрофильные водоросли непосредственно контактируют с окружающим их воздухом. Типичное местообитание таких водорослей – поверхность различных внепочвенных твердых субстратов, не оказывающих на поселенцев ясно выраженного физико-химического воздействия (скалы, камни, кора деревьев и т.д.). В зависимости от степени увлажнения, их подразделяют на две группы: воздушные водоросли, обитающие в условиях только атмосферного увлажнения и, следовательно, испытывающие постоянную смену увлажнения и высыхания; и водно-воздушные водоросли, подвергающиеся постоянному орошению водой (брызгами водопада, прибоя и т.д.).

Условия существования водорослей этих сообществ очень своеобразны и характеризуются, прежде всего, частой и резкой сменой температуры и влажности. Днем аэрофильные водоросли сильно прогреваются, ночью охлаждаются, зимой промерзают. Смене условий увлажнения особенно подвержены воздушные водоросли, поскольку они часто вынуждены переходить из состояния избыточного увлажнения (например, после ливня) в состояние минимальной влажности (в засушливые периоды), когда они высыхают настолько, что могут быть растерты в порошок. Водно-воздушные водоросли живут в условиях относительно постоянного увлажнения, однако и они испытывают значительное колебание этого фактора. Например, водоросли, живущие на скалах, орошаемых брызгами водопадов, в летнее время, когда сток существенно уменьшается, испытывают дефицит влаги.

К таким неблагоприятным условиям существования приспособилось сравнительно немного видов (ок. 300). Аэрофильные водоросли представлены микроскопическими водорослями из отделов синезеленых, зеленых и, в значительно меньшей степени, диатомовых и красных водорослей.

При развитии аэрофильных водорослей в массовом количестве они обычно имеют вид порошкообразных или слизистых налетов, войлокообразных масс, мягких или твердых пленок или корочек. Особенно обильны разрастания водорослей на поверхности влажных скал. Они образуют пленки и наросты различного цвета. Как правило, здесь обитают виды, снабженные толстыми слизистыми обвертками. В зависимости от интенсивности освещения, слизь бывает окрашена более или менее интенсивно, что определяет цвет разрастаний. Они могут быть ярко-зеленые, золотистые, бурые, охристые, лиловые, коричневые или почти черные в зависимости от образующих их видов.

Таким образом, аэрофильные сообщества водорослей очень разнообразны и возникают как при вполне благоприятных, так и в экстремальных условиях. Их внешние и внутренние приспособления к такому образу жизни разнообразны и сходны с обнаруживаемыми у почвенных водорослей, особенно развивающихся на поверхности почвы.

Эдафофильные водоросли. Основной жизненной средой эдафофильных водорослей является почва. Типичные их местообитания – поверхность и толща почвенного слоя, оказывающая на водоросли определенное физико-химическое воздействие. В зависимости от местонахождения водорослей и их образа жизни в пределах этого типа различают три группы сообществ. Это наземные водоросли, массово развивающиеся на поверхности почвы в условиях атмосферного увлажнения; водно-наземные водоросли, массово разрастающиеся на поверхности почвы, постоянно пропитанной водой (в эту группу включаются и водоросли пещер) и почвенные водоросли, населяющие почвенную толщу. Типичные условия – жизнь среди почвенных частиц под влиянием среды, очень сложной по комплексу факторов.

Почва как биотоп имеет сходство с водными и воздушными местообитаниями: в ней есть воздух, причем он насыщен водяными парами, что обеспечивает дыхание атмосферным воздухом без угрозы высыхания. Однако почва кардинально отличается от вышеназванных биотопов своей непрозрачностью. Этот фактор оказывает решающее воздействие на развитие водорослей. Интенсивное развитие водорослей как фототрофных организмов возможно только там, куда проникает свет. В целинных почвах это поверхностный слой почвы толщиной до 1 см, однако в таких почвах водоросли встречаются и на гораздо большей глубине (до 2 м). Это объясняется способностью некоторых водорослей в темноте переходить к гетеротрофному питанию. Многие водоросли сохраняются в почве в состоянии покоя.

Для выживания почвенные водоросли должны иметь способность переносить неустойчивую влажность, резкие колебания температуры и сильную инсоляцию. Эти свойства обеспечиваются у них рядом морфологических и физиологических особенностей (более мелкие размеры по сравнению с водными формами этих же видов, обильное образование слизи). О поразительной жизнеспособности этих водорослей говорит следующее наблюдение: когда почвенные водоросли, хранящиеся десятки лет в воздушно-сухом состоянии в почвенных образцах поместили в питательную среду, они начали развиваться. Почвенные водоросли (преимущественно синезеленые) обладают устойчивостью против ультрафиолетового и радиоактивного излучения.

Характерной чертой почвенных водорослей является способность быстро переходить из состояния покоя к активной жизнедеятельности и наоборот. Они также способны переносить разные колебания температуры почвы. Диапазон выживаемости ряда видов лежит в пределах от –20° до +84° С. Известно, что наземные водоросли составляют значительную часть растительности Антарктиды. Они окрашены почти в черный цвет, поэтому температура их тела оказывается выше температуры окружающей среды. Почвенные водоросли являются также важными компонентами биоценозов аридной зоны, где почва в летнее время нагревается до 60–80° С.

Перечисленные свойства почвенных водорослей позволяют им обитать в самых неблагоприятных местообитаниях. Этим объясняется их широкое распространение и быстрота разрастаний даже при кратковременном появлении необходимых условий.

Подавляющее большинство почвенных водорослей – микроскопические формы, однако нередко их можно увидеть на поверхности почвы невооруженным глазом. Массовое развитие микроскопических форм вызывает позеленение склонов оврагов и обочин лесных дорог, «цветение» пахотных почв.

Число всех видов почвенных водорослей приближается к 2000. Они представлены синезелеными, зелеными, диатомовыми и желтозелеными водорослями.

Литофильные водоросли. Основной жизненной средой литофильных водорослей служит окружающих их непрозрачный плотный известковый субстрат. Как правило, они обитают в глубине твердых пород определенного химического состава, окруженных воздухом (т.е. вне воды) или погруженных в воду. Различают две группы литофильных сообществ: сверлящие водоросли и туфообразующие водоросли.

Сверлящие водоросли – организмы, внедряющиеся внутрь известкового субстрата. Эти водоросли по количеству видов немногочисленны, однако распространены чрезвычайно широко: от холодных вод севера до постоянно теплых вод тропиков. Обитают они как в континентальных, так и в морских водоемах, у поверхности воды и на глубине более 20 м. Поселяются сверлящие водоросли на известковых скалах, камнях, известковых раковинах животных, кораллах, пропитанных известью крупных водорослях и т.д. Все сверлящие водоросли – микроскопические организмы. Поселившись на поверхности известкового субстрата, они постепенно в него внедряются за счет выделения органических кислот, растворяющих находящуюся под ними известь. Внутри субстрата водоросли разрастаются, образуя при этом многочисленные каналы, при помощи которых они сохраняют связь с наружной средой.

Туфообразующие водоросли – организмы, отлагающие вокруг своего тела известь и обитающие в периферических слоях отлагаемой ими среды, в пределах, доступных для диффузии света и воды. Количество выделяемой водорослями извести различно. Некоторые виды выделяют ее в очень небольших количествах, в виде мелких кристаллов она располагается между особями или образует футляры вокруг клеток и нитей. Другие виды выделяют известь настолько обильно, что постепенно оказываются совершенно погруженными в отложения, что, в конце концов, приводит к их гибели.

Туфообразующие водоросли встречаются в воде и в наземных местообитаниях, в морях и пресных водоемах, в холодных и горячих водах.

Сожительство водорослей с другими организмами

Особый интерес представляют случаи сожительства водорослей с другими организмами. Чаще всего водоросли используют живые организмы как субстрат, наравне с камнями, бетонными и деревянными сооружениями и т.п. По характеру субстрата, на котором поселяются водоросли обрастаний, среди них выделяют эпифиты, поселяющиеся на растениях, и эпизоиты, живущие на животных.

Водоросли могут жить также в тканях других организмов: как внеклеточно (в слизи, межклеточниках водорослей, в оболочках мертвых клеток), так и внутриклеточно. Такие водоросли называются эндофитами. Для них характерно наличие более или менее постоянных и прочных связей между партнерами. Эндофитами могут быть самые разнообразные водоросли, но наиболее многочисленны эндосимбиозы одноклеточных зеленых и желтозеленых водорослей с одноклеточными животными.

Среди симбиозов, образуемых водорослями, наибольший интерес представляет их симбиоз с грибами, известный под названием лишайникового симбиоза, в результате которого возникла своеобразная группа растительных организмов, получившая название «лишайники». Этот симбиоз показывает уникальное биологическое единство, которое привело к появлению принципиально нового организма. Вместе с тем каждый партнер лишайникового симбиоза сохраняет черты той группы организмов, к которой он относится. Лишайники представляют единственный доказанный случай возникновения нового организма в результате симбиоза двух.

Водоросли играют огромную роль в природе. Они являются основными производителями органической пищи и кислорода в водных экосистемах Земли, и, кроме того, играют большую роль в общем балансе кислорода на планете. В наземных местообитаниях почвенным водорослям наряду с другими микроорганизмами принадлежит роль пионеров растительности. Водоросли учувствуют в процессах формирования примитивных почв на субстратах, лишенных почвенного покрова, а также в процессах восстановления почв, нарушенных сильными загрязнениями. Водоросли принимают участие в строительстве коралловых рифов – наиболее грандиозных геологических образований, созданных живыми организмами. Геохимическая роль водорослей, прежде всего, связана с круговоротом в природе кальция и кремния.

Велика историческая роль водорослей. Возникновение кислородосодержащей атмосферы, выход живых существ на сушу и развитие аэробных форм жизни, доминирующих ныне на нашей планете – все это результаты деятельности древнейших фотосинтезирующих организмов – синезеленых водорослей. Массовое развитие водорослей в прошлые геологические эпохи привело к образованию мощных толщ горных пород. От водорослей произошли растения, заселившие сушу.

Трудно переоценить значение водорослей и для жизни человека. Водорослям отводят важную роль в решении ряда глобальных проблем, волнующих все человечество, в том числе продовольственной, энергетической, охраны окружающей среды, освоения недр Земли и богатств Мирового океана, изыскания новых источников промышленного сырья, строительных материалов, фармацевтических препаратов, биологически активных веществ и новых объектов биотехнологии.

  1. Учебно-методический комплекс по дисциплине «биотехнология растений» Учебно-методический комплекс Составитель: д б. н

    Учебно-методический комплекс
    Курс "Биотехнология растений" имеет своей целью дать студенту целостное представление о культуре клеток высших растений, которая является уникальной экспериментально созданной биологической системой - популяцией дедифференцированных
  2. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физиология растений» Учебно-методический комплекс

    Учебно-методический комплекс
    Особенности структуры и метаболизма растений по сравнению с животными. Синтетические способности растений. Физиология растительной клетки. Симбиотическая теория происхождения пластид и митохондрий.
  3. Учебно-методический комплекс по дисциплине «педагогика» Программа и методические указания по изучению курса

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс по дисциплине «Педагогика»: программа и методические указания по изучению курса для студентов специальности 040101 Социальная работа / сост.
  4. Учебно методический комплекс по дисциплине «Экология» Специальность (1)

    Учебно-методический комплекс
    составлен на основании примерной учебной программы данной дисциплины составленной в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по всем специальностям .
  5. Учебно методический комплекс по дисциплине «Экология» Специальность (2)

    Учебно-методический комплекс
    Специальность 230201. ЗИС, 190402. ЗТС, 230101. ЗВМ, 190701. ЗПП, 270102. ЗГС, 270112. ЗВК,270201. ЗМТ, 270204. ЗЖД, 190205. ЗДМ, 140104. ЗЭН, 190401.
  6. Учебно-методический комплекс по дисциплине «теория и методика биологического образования» Составитель: к б. н., доцент (1)

    Учебно-методический комплекс
    Методика обучения биологии как наука. Предмет и задачи методики обучения биологии. Основные этапы развития отечественной методики обучения биологии. Система биологического образования в современной школе.
  7. Учебно-методический комплекс по дисциплине «теория и методика биологического образования» Составитель: к б. н., доцент (2)

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-воспитательные задачи обучения биологии. Основные принципы содержания и структура школьного курса биологии. Государственный образовательный стандарт по биологии.
  8. Учебно-методический комплекс по дисциплине «история техники» Учебно-методический комплекс Составитель

    Учебно-методический комплекс
    В соответствии с тенденцией быстрого продвижения общества к широкому и всестороннему использованию техники и бурно развивающихся технологий студенты, как будущие специалисты должны иметь представление о современных технологиях, знать
  9. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Экология Республики Башкортостан» (ДПип-озо, Филфак-озо)

    Учебно-методический комплекс
    Необходимость введения курса «Экология Республики Башкортостан» обусловлена возрастающей ролью учителя в формировании знаний школьников об окружающей среде, влиянии человека на биосферу, о последствиях этого влияния, а также ролью

Другие похожие документы..