Адаптация растений к условиям обитания: Механизмы адаптации растений к неблагоприятным условиям среды

Приспособление растений к среде обитания | План-конспект урока по биологии (6 класс) по теме:

Конспект урока по биологии 6 класс

Тема «Приспособления растений к среде обитания»

Дата проведения: 14 марта 2012 год

Цели урока: познакомить учащихся с основными понятиями темы; используя метод проблемного обучения рассмотреть совместно с учащимися приспособления растительных организмов к различным условиям сред обитания.

Задачи урока:

Образовательные:

  • Актуализировать знания о различных группах растений (низшие растения: водоросли, лишайники; высшие растения: покрытосеменные). Кратко ознакомиться с их разнообразием.
  • Познакомить учащихся с участками земли (тропики, пустыня, тундра) и условиями среды, характерными для них.
  • Объяснить особенности строения растений и их приспособлениями к среде обитания на различных участках Земли.
  • Экспериментальным путем познакомиться с эволюцией растительного мира.
  • Познакомиться с растениями-хищниками.

Воспитательные:

Продолжить воспитательный процесс в плане развития у учащихся бережного отношения к природе (экологическое воспитание), формирование креативного мышления, путем выполнения творческих заданий, формирование активной жизненной позиции школьников, а также эстетического отношения к окружающему миру.

Развивающие:

Продолжить развития внимания школьников, памяти, неординарное мышление, речь при ответе на проблемные вопросы.

Тип урока: изучение нового материала.

Конспект урока по биологии теме

«Приспособления растений к среде обитания»

Этап урока, длительность

Метод обучения

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Организационный момент

(1 мин)

Приветствует учащихся. Сообщает о том, что урок сегодня необычный. Здравствуйте, мы  рады вас видеть на нашем уроке. Тема урока «Приспособление растений к среде обитания»(слайд1)

Внимательно слушают учителя.

Актуализация

(2 мин)

Рассказ

Есть, есть душа у каждого цветка,

Свой взгляд и стать у каждой есть травинки,

Цвет и рисунок венчика, листка

И лепестка, и пестика с тычинкой.

У каждого цветка есть жизни срок,

Есть время детства, юности, цветенья,

Плодоношенья, старости порог,

Есть время сна и время пробужденья.

Таинственен, красив цветочный мир.

Войди в него – услышишь утром рано,

Как светлой музыкой наполнился эфир:

Поют луга, овраги и поляны…

Звучит Симфония Цветов! В дали оркестр –

Глядят «антенны» в Космос повсеместно

Земля – концертный зал, Цветы – оркестр,

Цветок – волшебный инструмент оркестра.                                                                                    (Сенькова А.А.)

Внимательно слушают учителя.

Изучение нового материала

(22 мин)

Рассказ, сопровождаемый мультимедийной демонстрацией.

Урок у нас будет  несколько необычным, т.к. нам предстоит не только изучить особенности строения растений и их приспособление к среде обитания на различных участках Земли, но и экспериментальным путем познакомиться с эволюцией растительного мира (слайд3)

 Царство Растений  удивительно многообразно. Оно объединяет более 350тысяч видов живых организмов и представлено самыми  разнообразными формами – от одноклеточного растения, которое можно рассмотреть только с помощью микроскопа, до деревьев-рощ, занимающих площадь  в десятки квадратных метров. В царство Растения входят водоросли, лишайники, мхи, хвощи, плауны, папоротники, голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения.

Низшие растения – водоросли – имеют  сравнительно простое строение. Они могут быть  одноклеточными (например,  диатомеи-14 или хламидоманады-15) или многоклеточные (например, бурые водоросли-16, морские макрофиты-17 – самые крупные водоросли), их тело (слоевище) не расчленено на органы.

Следующая группа низших растений – лишайники (слайд 18). Лишайники состоят из двух организмов – гриба и водоросли, которые  находятся в сложном взаимодействии – симбиозе.  Лишайники не прихотливы и живут в самых бесплодных местах, казалось бы совершенно неподходящих для жизни:

19 – листоватый лишайник

20 – накипный  лишайник

21 – кустистый лишайник.

Последнее время ученые высказывают сомнение в том, что  лишайники относятся к царству Растений к высшим растениям относятся мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные. Их тело расчленено на органы, каждый из которых выполняет определенные функции. Покрытосеменные растения имеют наиболее высокую организацию, и, поэтому вызывают наибольший интерес (слайд 22). Они широко распространены в природе и являются господствующей группой растений на нашей планете (показ слайдов 23-55)

Ребята, обратите внимание, на формы  размеры, окраску листьев, цветов. Они поражают нас своим  многообразием и разнообразием. И вызывают у нас восхищение.

Ученые предполагают, что покрытосеменные растения произошли от древних голосеменных. Это самая молодая и в тоже  время самая многочисленная  группа царства Растения. Она включает около 250 тысяч видов, произрастающих во всех климатических поясах. Растения  конечно же приспособились к условиям окружающей среды. А вот как они это сделали мы и рассмотрим на нашем  уроке. Мы выделим  несколько групп растений произрастающих в разных климатических участках нашей планеты (56) и  узнаем как растения  приспособились к той или иной среде обитания, какие  изменения  произошли, т.е. как в процессе эволюции растения  приспособились к различным условиям (56).

Мы с вами, ребята, рассмотрим следующие  участки Земли: тропики, пустыня, тундра. Но не просто познакомимся  с  представителями царства Растений  данного  участка Земли, а попытаемся выяснить и ответить на вопрос: «Какие черты характерны для растений, занимающих определенный участок Земли с определенными условиями?»

Первый участок «Тропики» характеризуется высокой влажностью и высокой  температурой. Познакомитесь  с представителями  тропических растений (58-65). А теперь назовите черты растений, который, по вашему мнению, характерны для  тропических растений. (Работа с классом)

Заполнение  первого столбика с комментариям. (66)

Второй участок «Пустыня». Для него характерны низкая влажность  и высокая температура(Знакомство с пустыней 67-73). Теперь, ребята, вам  нужно назвать черты растений, которые, как вы считаете, характерны для растений пустыни. (Работа с классом)

Заполнение второго столбика с комментариями (74).

Третий участок «Тундра» характеризуется высокой влажностью и низкой температурой Знакомство с тундрой (75-81). Опять возвращаемся  к нашему вопросу и называем черты , характерные  для растений тундры. (Работа с классом)

Заполнение третьего столбика с комментариями (82)

Мы познакомились, ребята, с представителями царства Растения, произрастающих   на разных участках Земли с разными условиями и  узнали, как изменялись растения, приспосабливаясь к разным условиям.

Но у меня появился вот такой вопрос: «А кто такие хищники?»

(Работа с классом).

А вы знаете, что и среди растений встречаются такие, которые непрочь полакомиться другими организмами. Это растения-хищники (83). И опять  перед нами стоит вопрос «Какими приспособлениями должны обладать представители данной группы растений?»

(Работа с классом, ответы записываются кратко на доске)

Хорошо, а сейчас мы  познакомимся с нашими «героями» — растениями-хищниками, и узнаем какие  они на самом деле (84-105)

(Просмотр слайдов с комментариями)

Как видим,  зубов, клыков, когтей и т.п. у этих растений нет. (Подводим итог, что есть) (106).

А сейчас, у нас начинается самая интересная  часть урока.(107)

Это «Эксперимент» по эволюции покрытосеменных растений.

Внимательно слушают учителя.

Первичное закрепления знаний

(12 мин.)

Рассказ

Объяснение

Итак, мы с вами познакомились с различными представителями флоры, произрастающих в тундре, пустыне и тропиках. Узнали, какими приспособлениями «обзавелись» в ходе эволюции данные растения.

А теперь, давайте представим, что вы ученые исследователи в области биологии и эволюции. И перед вами стоит важная задача: доказать что приспособления к определенным условиям среды обитания формируются у представителей флоры в ходе эволюции. Для выполнения данного исследования мы проведем эксперимент. Предположим, что в качестве исходного образца мы возьмем тропическое растение. Обратите внимание на ваши столы. Какие растения тропиков вы на них видите?

Совершенно верно. А теперь эти растения мы пересаживаем в условия пустыни, то есть высокой температуры и крайне низкой влажности. Эволюция это очень длительный процесс. Поэтому к сожалению такой эксперимент в реальности поставить практически не возможно. НО! Мы сделаем его гипотетически.

Что станет с растением тропиков если мы его пересадим в условия пустыни?

Верно. Какие растения пустыни стоят на ваших столах?

Перед вами лежат карточки для проведения нашего гипотетического эксперимента. В первом квадрате вы зарисовываете первоначальный образец, в последнем то, что получится в ходе эволюции. Промежуточные квадраты вы заполняете промежуточными формами. На проведение данной работы у вас 5-7 мин.

По истечении времени работы собираются и прикрепляются к доске.

Внимательно слушают учителя.

Отвечают: фикусы, монстеры.

Отвечают:

Растения приобретут приспособления к условиям пустыни.

Отвечают:

Кактусы.

Внимательно слушают учителя.

Выполняют творческое задание. Поясняют какие приспособления появляются у растений.

Подведение итогов урока

(5 мин)

Фронтальная беседа

Учитель совместно с учениками подводят итоги урока.

  • Без сомнения, на планете Земля великое множество различных растений.
  • Каждый вид растительных организмов произрастает в определенных условиях окружающей среды.
  • В ходе эволюции растения определенного участка Земли выработали набор приспособлений к условиям, в которых они произрастают.
  • Растения-хищники произрастают в условиях нехватки азота в почве, поэтому они компенсируют его, поедая другие живые организмы.

Домашнее задание

(3 мин)

Объяснение

Параграф 25;

Творческое задание: изобразить «эволюцию» пустынных растений, высаженных в условия тундры.

Записывают домашнее задание в дневник, внимательно слушают комментарии учителя

Приспособления к засушливым условиям растений и животных (Таблица)

Справочная таблица содержит различные типы приспособления к засушливым условиям у растений и животных

Таблица типы типы приспособления к засушливым условиям у растений и животных
































Факторы

Тип приспособления к засушливым условиям

Примеры растений и животных

1. Уменьшение потери воды

Листья превращены в иглы и колючки

Cactaceae (кактусовые), Euphorbiaceae (молочаи), хвойные деревья

Погруженные устьица Листья свернуты в цилиндр

Pinus (сосна)

Толстая восковая кутикула

Листья многих ксерофитов; насекомые

Толстый стебель с большим отношением объема к поверхности

Cactaceae и Euphorbiaceae («суккуленты»)

Опушенные листья

Многие альпийские растения

Сбрасывание листьев при засухе

Ряд растений

Устьица открыты ночью и закрыты днем

Crassulaceae (толстянковые)

Эффективная фиксация СО2 ночью при неполностью открытых устьицах

С-4 — растения, например Zea mays (кукуруза)

Выделение азота в виде мочевой кислоты

Насекомые, птицы и некоторые рептилии

Удлиненная петля Генле в почках

Пустынные млекопитающие, например, верблюд, пустынная крыса

Ткани выносливы к высоким температурам из-за уменьшения потоотделения или транспирации

Различные пустынные растения, верблюд

Животные прячутся в норах

Множество мелких пустынных млекопитающих, например, пустынная крыса

Дыхательные отверстия прикрыты клапанами

Множество насекомых

 

2. Увеличение поглощения воды

Обширная поверхностная корневая система и глубоко проникающие корни

Некоторые Cactaceae (кактусовые), например Opuntia, и Euphorbiaceae (молочаи)

Длинные корни

Многие альпийские растения, например, эдельвейс

Прорытие ходов к воде

Термиты

 

3. Запасание воды

В слизистых клетках и в клеточных стенках

Cactaceae (кактусовые), Euphorbiaceae (молочаи)

В специализированном мочевом пузыре

Пустынная лягушка

В виде жира (вода — это продукт окисления)

Пустынная крыса

 

4. Физиологическая устойчивость к потере воды

При видимом обезвоживании сохраняется жизнеспособность

Некоторые элифитные папоротники и плауны, многие мохообразные и лишайники, осока

Потеря значительной части массы тела и быстрое ее восстановление при наличии доступной воды

Верблюд (теряет до 30% влаги)

 

5. «Уклонение» от проблемы

Переживают неблагоприятный период в виде семян

Эшшольция калифорнийская

Переживают неблагоприятный период в виде луковиц или клубней

Некоторые лилии

Распределение семян в расчете на то, что некоторые из них попадут в благоприятные условия

Различные растения

Поведенческие реакции избегания

Почвенные организмы, к примеру, клещи, дождевые черви

Летняя спячка в слизистом коконе

Дождевые черви, двоякодышащие рыбы

Адаптация растений

Адаптация растений

Многие приспособления животных к обитанию в пустыне являются поведенческими; некоторые будут рассмотрены, когда мы рассмотрим различные группы. У растений мало возможностей избежать более серьезных опасностей
пустыня по поведению, поэтому большинство адаптаций физические (включая химические). В этом разделе будут рассмотрены лишь некоторые из наиболее заметных адаптаций.

Самая серьезная проблема большинства растений в условиях пустыни связана с водой: как ее получить и, что особенно важно, как ее сохранить. Корни имеют двойственное
функции доставки воды и растворенных минералов из почвы в тело растения для распределения по мере необходимости. Существует два основных типа корней: стержневые и волокнистые. Стержневые корни состоят из главного корня
с отходящими от него корнями ветвей; стержневые корни, как правило, растут глубоко в почве. Морковь является примером стержневого корня, хотя большинство боковых ветвей удаляют перед продажей, и это относительно
короткие и толстые по сравнению с большинством стержневых корней. Мочковатые корни состоят из ряда корней, главные из которых имеют более или менее одинаковый размер; волокнистые корни имеют тенденцию распространяться относительно близко
поверхность почвы. Травы обычно имеют мочковатую корневую систему. Некоторые пустынные растения имеют двойную систему: один набор корней находится у поверхности, а другой уходит глубже; креозотебуш — это
пример.

Корни растений обычно поглощают воду за счет осмоса, поскольку в клетках корней содержится больше растворенного материала, чем снаружи, в результате чего вода диффундирует в корни. В
В ситуациях, когда в почве слишком много растворенного материала (например, солей), растение может погибнуть от недостатка воды даже во влажной почве. Русла озер Плайя часто представляют такую ​​​​ситуацию.
оставляя их полностью свободными от растительной жизни или с небольшим количеством растений, специально приспособленных для таких условий.

Листья растений, как правило, являются потенциальными местами потери воды. Когда поверхности незащищены или недостаточно защищены, молекулы воды диффундируют в окружающий воздух. Хотя по стоимости,
Многие пустынные растения решают эту проблему, нанося слой гидроизоляции на внешнюю сторону листа. Это вещество, обычно воскообразное по своей природе, неплохо справляется со своей задачей, если оно довольно густое, но
метаболически дорогие в производстве. Уменьшение размера листьев уменьшает площадь поверхности, через которую может происходить потеря воды, и требует меньшего количества гидроизоляционного материала; конечно, это также
уменьшает площадь листьев для фотосинтеза, что является одной из причин того, что многие пустынные растения растут медленно.

Не менее важно и то, что для осуществления фотосинтеза растению необходимо получать углекислый газ в лист, а источником является воздух снаружи листа. Небольшой
отверстия в листе (каждое устьица, множественное число устьица) пропускают внешние газы внутрь листа. Устьица, однако, — это дверь с двусторонним движением: вода внутри листа может свободно диффундировать вглубь листа.
снаружи, процесс, известный как транспирация. Устьица, как и двери, могут открываться и закрываться; но закрывая устьица
экономия воды означает, что углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, не может попасть внутрь. Таким образом, некоторые растения могут получать углекислый газ только в более прохладное время дня, когда транспирация затруднена.
намного медленнее, чем при более высоких температурах. Когда устьица закрываются, делая недоступным углекислый газ, фотосинтез прекращается, что является еще одной причиной медленного роста.

Многие пустынные растения в какой-то степени решили эту проблему. Многие из них используют физиологические
пути, быстро захватывающие углекислый газ, позволяющие устьицам закрываться чаще, чем у не приспособленных к этому растений. Эти так называемые растения С4 (в отличие от растений С3 без
адаптация) также чувствуют себя намного лучше при ярком свете и высоких температурах. C3-растения в таких условиях сжигают больше углеводов, чем производят. Многие теплолюбивые травы и тому подобное
такие вещи, как четырехкрылый солончак, являются растениями C4. Кактусы и многие суккуленты (например, вековые растения или агавы) используют другую физиологическую стратегию, называемую САМ-фотосинтезом. Устьица обычно открываются ночью, когда температура обычно ниже, а относительная влажность выше, а углерод
двуокись хранится в виде кислоты; днем устьица закрыты, и фотосинтез использует накопленный углекислый газ. CAM-установки также могут переходить в режим замедления на продолжительные периоды времени.
время в особенно жаркие и засушливые периоды путем закрытия устьиц и использования углекислого газа в результате клеточного дыхания для производства пищи и сжигания пищи для получения энергии для дыхания. Этот
имеет некоторый смысл, если вы знаете, что растения, как и животные, производят углекислый газ в качестве побочного продукта при расщеплении продуктов питания для производства полезной энергии. Конечно, энергия теряется при каждом таком
цикла, и в конечном итоге процесс останавливается.

Другие стратегии сохранения воды включают сбрасывание листьев в засушливые периоды, что значительно снижает транспирацию. Окотильо известен этим.

Другая стратегия выживания в среде обитания с дефицитом воды заключается в том, чтобы осуществлять жизненный цикл только в то время, когда доступно достаточно воды. Однолетники – это растения, завершающие свой
жизненный цикл в пределах 1 года (и обычно гораздо меньше). Некоторые пустынные однолетники прорастают весной, используя зимние осадки, завершают цветение и завязывание семян.
до самого жаркого и засушливого времени лета. Например, мексиканские маки. Как и многие подобные пустынные растения, мало или совсем не прорастает, если
зимние осадки не выпадают; семена находятся в состоянии покоя, пока условия не станут подходящими. Между условиями, подходящими для прорастания, может пройти несколько лет, и для многих таких видов только часть
семена прорастают в хорошие времена — защита от времен, когда все начиналось хорошо, а потом становилось безобразным.

Несколько иной поворот – ожидание, пока не выпадет количество осадков, достаточное для поддержки растения во время созревания и размножения.

Последнее обновление: 25 июня 2006 г.

Как же они выживают?

Facebook   Twitter   Instagram   YouTube   RSS-канал

Слушать

Написано: 12 сентября 2018 г. в Outreach

Рисунок 1. Солончак

Эрин Дорсет, Программа мониторинга и оценки водно-болотных угодий

Водно-болотные угодья живут нелегко. Они часто находятся под водой в течение значительных периодов времени, а это означает, что они часто лишены кислорода. Водно-болотные растения также должны оставаться устойчивыми в почве, если они имеют дело с быстро движущейся водой, которая имеет приливы и отливы. Те, кто живет в морских или эстуарных районах, испытывают еще больший стресс просто потому, что им нужно иметь дело с соленой водой! Так как же водно-болотные угодья способны выживать и размножаться в этих сложных условиях?

Читайте дальше, чтобы узнать о нескольких крутых адаптациях, которые есть у некоторых водно-болотных растений Делавэра, которые позволяют им процветать в водной, а иногда и соленой среде обитания!

Вьюнок солончаковый (

Spartina alterniflora )

Рисунок 2. Лист вьюнка солончакового

Если вы когда-либо видели солончак в Делавэре, то вы, вероятно, видели вьюнок солончаковый. Он растет на участках солончаков, которые расположены относительно низко над уровнем моря, а это означает, что они затапливаются при каждом приливе (рис. 1). Этому растению приходится иметь дело с соленой водой, и с большим количеством воды! Это также то, что известно как галофит, растение, которое может переносить условия соленой воды. Эта трава на самом деле имеет солевые железы, так что она может выделять весь избыток соли (рис. 2). Если вы внимательно посмотрите на его листья, то иногда действительно сможете увидеть выделения кристаллов соли! Некоторые другие солончаковые растения тоже обладают этой способностью, например, солончак колосовой ( Дистихлис колосистый ).

Рисунок 3. Стрела обыкновенная

Стрела обыкновенная (

Peltandra virginica )

Название этого растения подходит, потому что его листья похожи на большие наконечники стрел (рис. 3). Arrow arum любит жить в приливных пресноводных болотах, озерах и прудах, где вода неглубокая. Это растение выработало интересный и эффективный способ размножения, живя в воде. Плоды, похожие на зеленоватые ягоды, падают в воду, когда созреют. Как только они оказываются в воде, покрытие вокруг плодов набухает и в конце концов лопается. После разрыва покрытия ягоды способны плавать на поверхности воды. Затем ягоды могут выпускать семена, которые опускаются на землю под водой, чтобы в конечном итоге прорасти и вырастить новые растения. Поскольку ягоды могут плавать в воде, семена могут рассеиваться, чтобы растения могли расти в новых местах. Arrow arum умеет работать с водой!

Рисунок 4. Кипарисовики лысые

Кипарисовики лысые (

Taxodium distichum )

Кипарисы лысые – листопадные хвойные деревья, которые растут на болотах и ​​в поймах рек и ручьев. Это южные деревья, поэтому Делавэр — самый дальний север, где они растут естественным образом! Как такое большое дерево может выдержать столько воды? Что ж, у лысых кипарисов есть специальные корневые структуры, называемые пневматофорами, обычно называемые «коленами», которые растут вертикально из земли и воды (рис. 4). Ученые считают, что эти колени помогают доставлять воздух к корням, находящимся под водой. Они также могут помочь стабилизировать дерево в очень водянистых условиях. Отличное место, чтобы увидеть лысые кипарисы и их прохладные приспособления к заболоченным местам в Делавэре, — это Государственный парк Trap Pond!

Рисунок 5. Рогоз

Рогозы (

Typha видов)

Рогозы являются одними из наиболее известных растений водно-болотных угодий, поскольку они широко распространены и легко узнаваемы по своим коричневым, «хвостатым» цветкам (рис. 5). . В Делавэре есть два вида рогоза; широколистный рогоз является местным ( Typha latifolia ), а узколистный рогоз ( Typha angustifolia ) является инвазивным. Оба вида обычно встречаются на болотах, неглубоких прудах, канавах и влажных лугах.

В этих местах часто бывает стоячая вода, и у рогозов есть способ справиться с этим. В листьях, стеблях и корнях рогоза есть нечто, называемое аэренхимой.