что такое условия освещения биология
Свет и его роль в жизни растений и животных
Свет и его роль в жизни растений и животных
Характеристика света как экологического фактора. Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофны-ми организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ.
Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.
Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от 290 до 3 000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) короче 290 им, губительные для живых организмов, поглощаются слоем озона и до Земли не доходят. Земли достигают главным образом инфракрасные (около 50% суммарной радиации) и видимые (45%) лучи спектра. На долю УФЛ, имеющих длину волны 290—380 нм, приходится 5% лучистой энергии. Длинноволновые УФЛ, обладающие большой энергией фотонов, отличаются высокой химической активностью. В небольших дозах они оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу у растений некоторых витаминов, пигментов, а у животных и человека — витамина D; кроме того, у человека они вызывают загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи длиной волны более 710 нм оказывают тепловое действие.
В экологичесшм отношении наибольшую значимость представляет видимая область спектра (390—710 нм), или фотосинтети-чески активная радиация (ФАР), которая поглощается пигментами хлоропластов и тем самым имеет решающее значение в жизни растений. Видимый свет нужен зеленым растениям для образования хлорофилла, формирования структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и тран-спирацию, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, повышает активность ряда светочувствительных ферментов. Свет влияет также на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие.
Световой режим любого местообитания зависит от его географической широты, высоты над уровнем моря, состояния атмосферы, растительности, сезона и времени суток, солнечной активности и т. д. Поэтому разнообразие световых условий на нашей планете чрезвычайно велико: от таких сильно освещенных территорий, как высокогорья, пустыни, степи, до сумеречного освещения в водных глубинах и пещерах. В разных местообитаниях различаются не только интенсивность света, но и его спектральный состав, продолжительность освещения, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т. д. Соответственно, разнообразны и приспособления растений к жизни при том или ином световом режиме.
Экологические группы растений по отношению к свету. По отношению к количеству света, необходимого.для нормального развития, растения подразделяют натри экологические группы.
Светолюбивые, или гелиофиты, с оптимумом развития при полном освещении; сильное затенение действует на них угнетающе. Это растения открытых, хорошо освещенных местообитаний: степные и луговые травы, прибрежные и водные растения (с плавающими листьями), большинство культурных растений открытого грунта, сорняки и др.
Тенелюбивые, или теневые, с оптимальным развитием в пределах 1/10—1/3 от полного освещения, т. е. для них приемлемы области слабой освещенности. К тенелюбам относятся растения нижних затененных ярусов сложных растительных сообществ — темнохвойных и широколиственных лесов, а также водных глубин, расщелин скал, пещер и т. д. Тенелюбами являются и многие комнатные и оранжерейные растения. В лесах Беларуси и России типичными теневыми растениями являются копытень европейский, ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица обыкновенная, майник двулистный и др.
Теневыносливые растения имеют широкую экологическую амплитуду выносливости по отношению к свету. Они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. К ним относится большинство видов зоны смешанных лесов — ель, пихта, граб, бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.
Адаптация растений и животных к световому режиму. Под влиянием различных условий светового режима у растений выработались соответствующие приспособительные качества. Прежде всего это касается величины листовых пластинок: у гелиофитов по сравнению с теплолюбивыми они обычно более мелкие. Ориентация листьев у светолюбов вертикальная или имеет разный угол по отношению к солнечным лучам, чтобы избежать избыточного света и перегрева. Листья теневыносливых растений, напротив, ориентированы к свету всей поверхностью листовой пластинки и расположены так, чтобы не затенять соседние листья (листовая мозаика).
У многих гелиофитов поверхность листовой пластинки блестящая, покрыта светлым восковым налетом, густо опушена, что способствует отражению палящих солнечных лучей или ослаблению их действия.
Световые и теневые растения имеют четкие различия и по анатомическому строению. Так, у гелиофитов хорошо развиты осевые органы с оптимальным соотношением ксилемы и механических тканей, менее сложные по форме листья с характерной дифференцировкой мезофилла на столбчатый и губчатый, высокой степенью жилкования, большим числом устьиц на единицу поверхности листа. У светолюбивых растений количество хлоропластов, приходящихся на единицу площади листовой пластинки, в несколько раз больше, чем у тенелюбивых. Сами хлоропласты у гелиофитов более мелкие и светлые (с малым содержанием хлорофилла), способные к изменению ориентировки и перемещениям в клетке: на сильном свету они занимают постенное положение и становятся «ребром» к направлению лучей, что защищает хлорофилл ог разрушения.
Теневыносливые растения встречаются в местообитаниях с различным световым режимом благодаря увеличению ассимилирующей поверхности, снижению интенсивности дыхания и уменьшению относительной массы нефотосинтезирующих тканей, увеличению размеров хлоропластов и концентрации хлорофилла. Кроме того, в листьях наблюдается слабая дифференцировка на столбчатый и губчатый мезофилл или таковая совсем отсутствует, отмечается сравнительно малое количество устьиц й т. д.
Фотопериодизм. Огромное влияние на жизнедеятельность растений и животных оказывает соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток в течение года. Реакция организмов на суточный ритм освещения, выражающаяся в изменении процессов их роста и развития, называется фотопериодизмом. Регулярность и неизменная повторяемость из года в год данного я вления позволила организмам в ходе эволюции согласовывать свои важнейшие жизненные процессы с ритмом этих временных интервалов. Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и размножением растений и животных.
По типу фотопериодической реакции (ФПР) различают следующие основные группы растений :
Растения длинного дня произрастают преимущественно в северных широтах, растения короткого дня — в южных.
Фотопериодическая реакция свойственна как растениям, так и животным. Например, цветковые растения переходят от ве[-етатив-ного к генеративному размножению (цветение и плодоношение) только в том случае, если фотопериод их развития имеет определенную критическую величину. При этом каждому виду свойственен свой критический фотопериод. Оказалось, что растения и животные способны «измерять» его продолжительность с довольно большой точностью. Так, для белены при 22,5 °С критическая длина дня, обеспечивающая цветение, составляет 10 ч 20 мин, но уже при 10-часовом фотопериоде при этой же температуре растение цвести не будет. У сорняка дурнишника пенсильванского необходимая длина дня лежит между 15чи 15 ч 30 мин. Важно подчеркнуть, что на ФПР заметное влияние оказывают условия среды. Например, при 28,5°С для цветения белены требуется не менее 11,5ч света, в то время как при 15,5°С —лишь 8,5 ч.
Сезонная ритмика у животных наиболее ярко проявляется в смене оперения у птиц и шерсти у млекопитающих, периодичности размножения и миграции, зимних спячках некоторых животных и т. д.
Известно, что наиболее благоприятное время для появления потомства у животных — это время года, когда вокруг достаточное количество корма. Так, яичники и семенники голубя вяхиря начинают созревать, когда продолжительность дня превышаег 12 ч, т. е. способности размножаться он, таким образом, достигает к маю. Сизому же голубю для созревания половых желез требуется 9-часовой световой день, поэтому эта птица готова к спариванию 2-3 раза в год. Различие в сроках размножения объясняется тем, что вяхирь питается главным образом зерном поздно созревающих злаков, а сизый голубь —- имеющимися повсюду в изобилии семенами сорняков. В то же время городской голубь обильную пищу находит в уличных отбросах практически в любую пору года, поэтому у него нет предпочтительного времени размножения. Аналогичная ситуация встречается и у других одомашненных животных.
Подобная фотопери одическая регуляция времени появления на свет нового потомства характерна и для большей части млекопитающих. Кроме животных с длиннодневным типом ФПР (наиболее распространенных), встречаются и животные с коротко-дневным типом ФПР. При этом преимущество имеют те, у которых беременность продолжается длительное время, а потомство рождается от весеннего спаривания задолго до наступления осенних холодов. Например, у коз и овец плод развивается 5—6 месяцев, а у оленей и косуль — около 9 месяцев и спаривание происходит в конце лета или осенью. Увеличение размеров половых желез и их полное созревание у них начинаются с наступлением коротких дней. Так, спаривание у косуль происходит в июле-августе, но оплодотворенная яйцеклетка не внедряется в слизистую оболочку матки и не развивается. То и другое совершается лишь во второй половине декабря, и потомство появляется на свет в мае, когда вокруг изобилие свежих зеленых растений. Замедленное внедрение оплодотворенной яйцеклетки наблюдается также у тюленей, медведей, барсука и некоторых сумчатых.
Биологические ритмы характерны и для человека. Суточные ритмы выражаются в чередовании сна и бодрствования, колебаниях температуры тела в пределах 0,7—0,8°С (на рассвете она понижается, к полудню повышается, вечером достигает максимума, а затем снова понижается, особенно быстро после того, как человек заснет), циклах деятельности сердца и почек и т. д.
Таким образом, способность воспринимать длину дня и реагировать на нее широко распространена в мире живых существ. Это означает, что живые организмы способны ориентироваться во времени, т. е. они обладают биологическими часами. Другими словами, для многих организмов характерна способность ощущать суточные, приливные, лунные и годичные циклы, что позволяет им заранее готовиться к предстоящим изменениям среды.
Правильно подобрав режимы освещения, температуры и другие факторы, наиболее соответствующие биоритмам, можно заметно повысить жизнедеятельность и продуктивность разводимых животных и растений, причем без каких-либо дополнительных затрат. Например, благодаря увеличению в теплицах, оранжереях и парниках светового дня до 12—15 ч зимой выращивают овощные культуры и декоративные растения, ускоряют рост и развитие рассады. Продлив за счет искусственного освещения световой период зимой, можно увеличить яйценоскость кур, уток, гусей, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.
Урок экологии 6 клас «Разнообразие условий освещения на Земле»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Тема урока: «Разнообразие условий освещения на Земле».
Цель: сформировать представление обучающихся о разнообразие условий освещения на Земле и приспособлениям растений к ним.
Охарактеризовать понятия прямого и рассеянного света.
Развивать познавательный интерес учащихся, путем проведения самостоятельных исследований.
Воспитывать чувство бережного отношения к природе.
Вид урока: изучение нового материала (поисково- исследовательская работа).
Методы и приемы: поисково-исследовательский, работа с картой, индивидуальный контроль знаний.
1.Организационный момент 2 минуты (концентрация внимания, готовность к уроку).
2. Изучение нового материала – 20 минут.
На экране проектируются изображение радуги (солнечный спектр).
Учитель: вспомните понятия: водяной пар, радуга, экватор, юг, север, полярный круг. Что эти понятия объединяет? Попробуйте сформулировать какова тема урока?( слайд №1).
Учитель: могут ли растения в процессе фотосинтеза использовать прямой и рассеянный свет? Почему? Как образуется солнечный спектр?
Солнечный спектр- совокупность цветных полос переходящих друг в друга.
На севере солнечный свет содержит больше сиих и фиолетовых лучей, а на юге, особенно близь экватора красных.
Учитель: какое значение имеют разные участки спектра солнечных лучей в жизни растений?
Вопрос: для какого процесса необходимы растениям красные, синие, фиолетовые лучи? Используйте текст стр. 13 учебника (фотосинтез).
Вопрос: каковы условия освещенности на севере? Их влияние многообразие образования в солнечном спектре синих и фиолетовых лучей? Используйте текст стр. 14 учебника (в тундре короткое лето, длинные полярные дни и очень короткие полярные ночи. В воздухе рассеяно много паров воды, а небо часто затянуто облаками. Значит, преобладает рассеянный свет.)
Вопрос: каковы условия освещенности на юге? Их влияние многообразие образования в солнечном спектре красных лучей?
Закрепление – 10-12 минут.
Контроль над результатами самостоятельной работы.
Выполнить проектное исследование.
Тема: солнечный свет оказывает влияние на растения.
Цель: выяснить, почему сорта винограда в умеренных широтах менее крупные и сладкие. Ответ обосновать.
1. Интернет – ресурс (справочные материалы)
Биология в лицее
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Абиотические факторы. Свет
Ультрафиолетовое излучение в больших дозах губительно для всего живого. Большая его часть задерживается озоновым слоем атмосферы. В небольших дозах эти лучи необходимы животным и человеку.
Опытным путём учёным удалось выяснить, что ультрафиолетовые лучи видят пчёлы, муравьи, ночные бабочки и другие насекомые.
Насекомые пользуются ультрафиолетовыми лучами для ориентации на местности. Пчела видит окружающий мир, окрашенный в четыре основных цвета: красно-жёлто-зелёный (как единый цвет), затем сине-зелёный, сине-фиолетовый и ультрафиолетовый. Красные, белые и жёлтые цветы отражают ультрафиолетовые лучи, поэтому пчела их видит.
Некоторые рыбы, рептилии и птицы чувствительны к ультрафиолету. В мире насекомых ультрафиолетовое зрение также является обычным явлением. Многие цветы, кажущиеся людям однородно окрашенными, для насекомых — пёстрые, так как разные части венчика по разному отражают или поглощают ультрафиолет. Для человеческого глаза самцы и самки бабочек-лимонниц одинаковы, в то время как бабочки видят, что у самца верхние крылья тёмные. Точно также скрыты многие рисунки птичьего оперения, различаемого самими птицами. Как показано специальными опытами, птицы используют эту способность при выборе брачного партнёра.
В небольших дозах УФ-излучение оказывает благотворное воздействие на организм человека. Под его воздействием образуются вещества, повышающие проницаемость кожных сосудов, увеличивается потребление кислорода, активизируется деятельность эндокринной системы.
Особенно значительна роль УФ-излучения в образовании витамина D, укрепляющего костно-мышечную систему и обладающего антирахитным действием.
Длительная недостаточность ультрафиолета может иметь неблагоприятные последствия для человеческого организма, называемые «световым голоданием»: при этом нарушается минеральный обмен, снижается иммунитет и т. п.
Длительное действие ультрафиолетового облучения на кожу приводит к ожогам и способствует развитию кожных заболеваний. Ультрафиолетовое излучение неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызыва ет ожог сетчатки.
На долю видимого света приходится почти половина солнечного излучения, достигающего поверхности планеты.
Суточные ритмы — биологические ритмы с суточной периодичностью. Суточные ритмы характерны для большинства процессов в организме растений и животных.
Большинство животных благодаря зрению ориентируются в пространстве. Многие из них способны различать цвета. Среди животных различают виды с дневным, ночным, сумеречным и круглосуточно-активным образом жизни.
Цветовое зрение — способность глаза различать цвета, т. е. ощущать отличия в спектральном составе видимых излучений и в окраске предметов.
В той или иной степени оно присуще всем животным, активным в условиях хорошего освещения и, по-видимому, отсутствует только у строго ночных, пещерных или глубоководных животных.
Цветовое зрение очень важно в жизни животных и используется ими в разных формах поведения: при поиске пищи, брачного партнёра, при затаивании, для отметки территории, отпугивания хищника или особей своего вида.
Кроме ночных животных выделяют также группу сумеречных животных, наибольшая активность которых приходится на утренние и вечерние часы. Животные с сумеречной активностью: хомяки, шиншиллы, летяги, кенгуру и др.
Способность организмов ощущать время, наличие у них «биологических часов» — важное приспособление, обеспечивающее выживание особей.
Фотопериодизм — реакция живых организмов на суточный ритм освещённости: продолжительность светового дня и соотношение между тёмным и светлым временем суток. Термин «фотопериодизм» предложили американские селекционеры У. Гарнер и Г. Аллард, которые открыли данную реакцию у растений в 1920 году. Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.
Тенелюбивые растения — это растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения. Они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами.
Листья тенелюбивых растений располагаются горизонтально. Нередко у них наблюдается хорошо выраженная листовая мозаика, т. е. листья располагаются в одной плоскости, перпендикулярно направлению солнечных лучей, что обеспечивает наименьшее затенение листьями друг друга.
Листья тенелюбивых растений тёмно-зелёные, более крупные и тонкие, чем у светолюбивых, кроме того, значительно меньше количество устьиц на единицу площади. Клетки содержат крупные хлоропласты, однако их число невелико.
В отличие от тенелюбивых, теневыносливые растения могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету. Они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения. К этой группе можно отнести некоторые луговые растения, лесные травы и кустарники, растущие и в затенённых участках леса, и на лесных полянах, опушках, вырубках.
Светолюбивые растения, или гелиофиты, — растения открытых, хорошо освещаемых местообитаний.
Листья у светолюбивых растений обычно мелкие или с рассечённой листовой пластинкой, нередко с восковым налётом или густым опушением, предохраняющим листья от перегрева, с большим числом устьиц, с густой сетью жилок. У ряда растений листья повёрнуты ребром к полуденным лучам Солнца или могут менять положение своих частей в зависимости от высоты его стояния над Землёй.
Гелиофиты обладают высокой фотосинтетической способностью, однако чрезмерное освещение может подавлять процессы фотосинтеза.
К светолюбивым растениям относятся многие деревья ( акация, лиственница, берёза ), все водные растения, листья которых расположены над поверхностью воды ( лотос, кувшинка ), травянистые растения лугов и степей, эфемеры полупустынь и пустынь. Светолюбивые виды преобладают и среди сельскохозяйственных культур ( цитрусовые деревья, виноград, хлопчатник, кукуруза, пшеница и др.).
Организмы, приспособленные к жизни в полной темноте. Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как для зелёных растений, но тем не менее служит для ориентации в пространстве. Однако среди животных встречаются виды, обитающие в полной темноте.
К таким живым организмам можно отнести многих животных, ведущих подземный образ жизни или живущих на больших глубинах, куда не проникает солнечный свет.
Характерной особенностью животных, обитающих в темноте, является редукция глаз. При этом в ряде близких видов можно проследить постепенную редукцию глаз в зависимости от глубины обитания данного вида.
Некоторые водные животные, обитающие в подземных пещерах, заполняемых водой, также живут в условиях постоянной темноты, в связи с чем они либо совсем лишены органов зрения или же имеют глаза, покрытые снаружи кожей. При этом пещерные рыбы имеют хорошо развитые органы обоняния, вкуса и осязания.
Инфракрасные лучи являются источником тепловой энергии, глаз человека их не воспринимает.
Инфракрасное излучение составляет 45% от общего количества энергии Солнца, попадающей на Землю. Оно повышает температуру тканей растений и животных и хорошо поглощается объектами неживой природы. Так как любые нагретые объекты испускают длинноволновые тепловые лучи, то растения и животные воспринимают тепловую энергию не только от солнечных лучей, но также от окружающих их объектов — воды, почвы, скал.
Некоторые животные способны улавливать длинные инфракрасные лучи, невидимые человеку. Такое инфракрасное зрение свойственно, в частности, гремучим змеям и другим родственным им ямкоголовым змеям.
Эти рептилии оказались способными обнаруживать на большом расстоянии едва уловимое тепло, испускаемое нагретыми предметами. Способность ямкоголовых змей чувствовать тепло настолько велика, что они могут на значительном расстоянии уловить тепло, излучаемое крысой. Датчики тепла находятся у змей в небольших ямках на морде, откуда и их название — ямкоголовые. В каждой небольшой, расположенной между глазами и ноздрями, направленной вперёд ямке имеется крошечное отверстие, на дне которого расположена мембрана, сходная строением с сетчаткой глаза, содержащая мельчайшие терморецепторы. Поскольку зоны чувствительности обеих ямок перекрываются, ямкоголовая змея может воспринимать тепло стереоскопически, что позволяет ей, улавливая инфракрасные волны, не только находить добычу, но и оценивать расстояние до неё.
Способность улавливать инфракрасное излучение даёт ямкоголовым змеям значительные возможности. Они могут охотиться ночью и преследовать основную свою добычу — грызунов в их подземных норах.
Свет как условие жизни растений и животных
Вы будете перенаправлены на Автор24
Свет в жизни животных
Свет регулирует процессы жизнедеятельности практически всех живых на планете. И нужно знать и придавать значение этому воздействию света на природу.
Уже давным давно подмечено, что для курицы освещенность обладает чуть ли не первичный смысл. Глаза птиц, и не только куриц, очень чувствителены к солнечному свету и длительности светового дня. Свет влияет на глаза куриц, попадает сигнал в мозг – о том, что световой день вырос, а значит, близко весна, и можно вывести и без стараний выкормить потомство. Формируется большее число половых гормонов – и как следствие — большее число яиц.
Все адаптируются под продолжительность светового дня. Встречают виды короткого и длинного дня. Например — коза. Повышение формирования гонадотропных гормонов, т.е.половых, начинаются только при понижении светового дня, во второй часте лета.
Очень интересные опыты по воздействию света на половые циклы коров. Даже наличествует понятие, как климатические бесплодия. Наилучшее соотношение 8 часов – ночь, 16 часов день. Особо чувствительны к продолжительности светового дня буренки в первые два месяца следом за отелом. В подходящее по свету время гормоны развиваются по-полной, а далее, по мере понижения светового дня, их величина понемногу уменьшается.
Реакция на трансформацию светового режима вызывает такие циклические процессы, как:
И сезонные видоизменения цветов шкуры у зайца-беляка не есть результат снижения температуры, а именно уменьшения продолжительности светового дня.
Готовые работы на аналогичную тему
Свет в жизни растений
Видимый свет нужен зеленым растениям для формирования хлорофилла, сказывается на газообмене, стимулирует синтез белка, возбуждает разделение клеток, убыстряет ростовой процесс. Собственно, свет регулирует сроки плодоношения и цветения. В зависимости от световосприимчивости выделяют три группы растений:
Светолюбивые, наилучшее развитее растений из данной группы вероятно только при хорошем освещение в тени они слабеют и не развивают достаточную вегетативную массу. Большинство из огородных культур относятся именно к светолюбивой подгруппе.
Теневыносливые растения из данной группы смогут жить и в полутени, но лучше все-таки себя ощущают на свету. Как, к примеру, клен, может захватывать нижний ярус в лесу, но для естественного развития, полноценного, свет все же необходим в достаточном числе. У теневыносливого растения не столь сильно проходит фотосинтез.
Многие известные нам огородные культуры причисляют как раз к группе теневыносливых растений. Например, кабачок, огурец, салат. Данные, и подобные им культуры, потребуют дозированного света, прямой свет солнца может породить ожоги.
Тенелюбивым растениям для естественного развития присутствие хорошего освещения не обязательное условие, это даже вредно. При солнечном свете они ощущают себя подавленно. К данной группе относят все мхи, лишайники, водоросли, папоротники.
Кроме того, по продолжительности светового дня растения ориентируются, переключаться им в фазу цветения, или еще рано. Так называемая фотопериодическая реакция.
Получи деньги за свои студенческие работы
Курсовые, рефераты или другие работы
Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 12 01 2021