Какие приспособления характерны для растений: Какие приспособления характерны для растений произрастающих в условиях дефицита влаги

Содержание

Абиотические факторы. Приспособления к изменениям температуры

Стр. 133. Вспомните.

1. Что такое среда обитания?

Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие.

2. Какие факторы относят к факторам неживой природы?

В процессе исторического развития организмы приспосабливаются к определённому комплексу абиотических факторов, которые становятся обязательными условиями их существования. При этом в процессе жизнедеятельности организмы сами участвуют в формировании абиотической (неживой) среды. В ходе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород, животные-фильтраторы очищают воду, зелёные насаждения препятствуют эрозии почвы, а растения из семейства бобовых обогащают почву азотом – подобных примеров можно приводить множество.

Стр. 136 – 137. Вопросы для повторения и задания.

1. Какие приспособления к изменениям температуры окружающей среды существуют у растений и животных?

Хорошо выдерживают температурные перепады покоящиеся стадии организмов – цисты, куколки насекомых, семена растений. Споры некоторых бактерий способны переносить колебания температур от -273 до +140 oС. Теплокровные животные – птицы и млекопитающие – поддерживают постоянную температуру тела при помощи высокого уровня обмена веществ, совершенной терморегуляции и хорошей теплоизоляции. К примеру, некоторые китообразные и ластоногие, благодаря наличию толстого слоя подкожного жира, живут в северных морях, где температура воды постоянно около 0 oС. На зиму многие млекопитающие отращивают более плотный мех, часть из них (например, сурки) впадают в спячку. У птиц увеличивается масса перьев, многие виды мигрируют в более теплые зоны. Способны организмы защитить себя и от повышенных температур. Днем в пустыне температура превышает 60 oС, поэтому многие животные прячутся в норах и выходят на поверхность лишь в ночное время. В жару растения увеличивают испарение с поверхности листьев. У многих млекопитающих защитой от перегрева служит активное выделение пота. Наиболее впечатляющим примером адаптации к высоким температурам являются водоросли и бактерии горячих источников, где температура воды превышает 70 oС. Благодаря особой структуре их белки способны противостоять денатурации.

2. Расскажите о приспособлениях живых организмов к недостатку воды.

Вода – необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в том или ином местообитании определяет характер растительности и животного мира в данной местности. В некоторой зависимости от количества воды в окружающей среде находится и содержание ее в теле растений и животных и их устойчивость к высыханию.

Засухоустойчивые растения (верблюжья колючка, саксаул, пустынная полынь) обладают очень длинной, уходящей в глубину на 10 и более метров корневой системой. Их листья обычно узкие и жесткие, с восковым налетом на поверхности, что снижает потери воды при испарении. У некоторых растений (кактусы, молочаи) образуется толстый стебель с хорошо развитой фотосинтезирующей и водозапасающей тканью, а листья превращаются в колючки или чешуйки. Ряд трав успевает вырасти и отцвести за влажный весенний период, а затем переживает засуху в состоянии семян, луковиц, клубней. В жаркий день листья некоторых растений могут поворачиваться к падающим лучам солнца «ребром», например, как это происходит у дикого салата (отрицательный гелиотропизм). Эвкалипт для снижения транспирации тоже поворачивает листья ребром к солнцу. Такая ориентация пластинок защищает организм от чрезмерной потери воды и перегрева. Многие животные также хорошо приспособлены к условиям пониженной влажности. Часть из них никогда не пьет, используя метаболическую воду и воду из пищи. Членистоногих защищает от испарения плотный хитиновый панцирь, а пресмыкающихся – ороговевшие покровы, утратившие кожные железы. Продуктом выделения у многих животных является практически безводная мочевая кислота. Существует и множество поведенческих адаптации: ночной образ жизни, спячка в засушливый период и т. д.

3. Благодаря какой части спектра солнечного излучения у растений осуществляется фотосинтез?

Для осуществления фотосинтеза растения используют видимую часть спектра. При этом водоросли и высшие растения, обладающие зеленым светочувствительным пигментом (хлорофиллом), более эффективно используют крайние участки спектра – красно-оранжевый и сине-фиолетовый. Зеленый цвет листьев обусловлен тем, что именно эту составляющую солнечного излучения хлорофилл поглощает слабее (а значит, сильнее отражает). Бурые и красные водоросли, обладающие несколько иными светочувствительными пигментами, настроены преимущественно на сине-зеленую часть спектра.

4. Расскажите, что вам известно о биологических ритмах живых организмов.

Поведенческая и физиологическая активность очень многих организмов характеризуется ритмичностью: дыхание и сердцебиение, деятельность, синхронная с приливами и отливами (т.е. с фазами луны), и т. д. Наиболее распространенный фактор, определяющий биологические ритмы, – это освещенность, которая меняется в течение суток и сезонно. Растения и животные реагируют на соотношение между продолжительностью периода освещенности и темноты в течение суток или времени года. Это явление называется фотопериодизмом. Фотопериодизм регулирует суточные и сезонные ритмы жизнедеятельности организмов, а также представляет собой климатический фактор, который определяет жизненные циклы многих видов. У растений фотопериодизм проявляется в синхронизации периода цветения и созревания плодов с периодом наиболее активного фотосинтеза; у животных – в совпадении периода размножения с обилием пищи, в миграциях птиц, смене шерстного покрова у млекопитающих, впадении в спячку, изменениях в поведении и т.д. Многие цветы открываются и закрываются в определенное время; животные также организуют свой распорядок дня в зависимости от освещенности (дневная либо ночная активность). Целый ряд биохимических и физиологических процессов в организме человека изменяется с ритмом в 24 часа (сон и бодрствование, температура тела, артериальное давление, выделение гормонов). Для сезонных ритмов определяющей является длина светового дня. От нее зависят сроки цветения и созревания плодов, а также начало листопада у растений, миграция птиц, смена шерстного покрова у млекопитающих, начало брачного сезона, подготовка к спячке и т.д.

Подумайте и выполните.

1. Какие климатические условия и почва характерны для вашего региона?

Климат Урала переходит от умеренно-континентального к континентальному. Континентальность повышается при движении с запада на восток и с севера на юг. Огромная протяженность Урала с севера на юг проявляется в зональной смене типов его климата (Северные и южные районы имеют разные циркуляционные и радиационные режимы). Север лежит в субарктике; юг – в центральных аридных областях. Контрасты между севером и югом усиливаются летом. Средняя температура июля на севере 60С – 80С, на юге – 220С; 240С. Зимой контрасты температур сглаживаются -220С;-200С на севере; -150С на юге. Урал пересекают следующие почвенно-растительные зоны: тундра, лесотундра, лесная, лесостепная, степная, полупустынная. Зональность здесь горно-широтная (отличается смещением почвенно-растительных зон к югу). В предгорьях сказывается барьерная роль Урала (на Южном Урале вместо степных и южнолесостепных ландшафтов распространены лесные и северолесостепные). Горные почвы Урала всех типов обладают общими чертами: 1. Они не имеют сплошного распространения, а прерываются скалистыми выступами и курумами; 2. Имеют укороченный профиль и большую насыщенность обломочным материалом. Имеются значительные различия в почвенном покрове при движении с запада на восток (состав горных пород).

2. Как вы думаете, почему при постоянном направленном изменении абиотических условий среды приспособление живых организмов к этим изменениям не может быть бесконечным?

Абиотичeскиe – знaчит нeподходящиe для жизни, a со врeмeнeм свои рeсурсы исчeрпaются, окружaющиe условия могут измeнится, a приспособлeния к ним нe окaжeтся.

3. Почему на птицефермах и в тепличном хозяйстве применяют дополнительное искусственное освещение, увеличивающее длину светового дня?

На птицефермах используется дополнительное искусственное освещение для увеличения производительности продукции. Птица, живущая в естественных условиях, очень чувствительна к сезонным изменениям окружающей среды. Осенью и зимой световой период довольно короткий, из-за чего куры практически перестают нестись. Их обманывают, чтобы те давали больше яиц, искусственно увеличивая длину светового дня.

Приспособленность растений при пустынлевой сушливости

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
ТЕМА: «ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ
РАСТЕНИЙ ПРИ ПУСТЫНЛЕВОЙ
СУШЛИВОСТИ»
Выполнила:
студентка 1 курса ИР-9-20 Баяндина Наталья Сергеевна
Руководитель: Губина Марина Александровна
2
Окружающая среда оказывает
непосредственное влияние на растения, без
которых невозможна жизнь на Земле. Знание
приспособлений у растений к условиям
обитания среды позволит сохранить видовое
разнообразие и жизнеспособность растений в
данных условиях произрастания.
3
Наблюдение; изучение печатных материалов;
использование сети Интернет; анализ и сравнение
полученных данных; метод фотографирования.
Объект исследования: растения нашей местности.
Предмет исследования: для приспособления
растений к данным условиям произрастания.
4
Каждое растение имеет свои приспособления к данным
условиям обитания.
Одним из важнейших свойств всех живых организмов, в
том числе и растений, является адаптация – процесс
приспособления организма, популяции или сообщества к
определенным условиям внешней среды, то есть
соответствие между условиями окружающей среды и
способностью организмов процветать в ней. Все растения
и животные постоянно адаптируются к окружающей среде.
5
Понятия: адаптация, среда обитания и
приспособленность. Адаптация — (лат. – прилаживание,
приноравливание) – возникновение в процессе
эволюции свойств, признаков, повышающих шансы
выживания. В борьбе за существование в процессе
естественного отбора выживают особи, наиболее
приспособленные к среде обитания.
6
Пустыня — природная зона, c жарким (постоянно или
сезонно) и засушливым климатом характеризующаяся
равнинной поверхностью, разреженностью или
отсутствием растений (флоры) и специфическим
животным миром (фауной)
Различают песчаные, каменистые, глинистые,
солончаковые пустыни.
Самая большая пустыня в мире – Сахара . Она находится на
северо-западе Африки. Когда-то там были луга, росли
травы и часто выпадали дожди. Но климат стал суше, и
постепенно Сахара превратилась в песчаную пустыню.
7
Среда обитания – совокупность конкретных условий
(факторов неживой и живой природы) в которых
обитает данная особь, популяция или вид. Место
обитания, участок суши или водоема, занятый частью
популяции особей одного вида и обладающий всеми
необходимыми условиями для их существования
(климат, рельеф, почва, пища и др.). Чем лучше
приспособлены организмы к данным условиям, тем
больше численность особей данного вида.
8
Приспособленность, как частный пример адаптации,
является результатом эволюционных изменений. Характер
приспособлений в своеобразной среде различен. Примеров
приспособленности организмов – огромное множество: к
различной температуре и влажности, к различной степени
освещенности, к защите . Адаптации относительны:
приспособленность к одним факторам среды не
обязательно сохраняются в других условиях, т.к. условия
меняются быстрее, чем формируются определенный
признак.
9
Лето в пустыне очень
жаркое. Поверхность земли
нагревается днём до +70
градусов, а в тени выше 40
градусов. Ночи прохладные,
потому что песок и глина
быстро остывают.
10
Не каждое растение способно расти в пустыне. Одни растения имеют
хорошо развитую корневую систему, другие «превратили» свои листья в
колючки.
Типичное пустынное растение имеет глубокую корневую систему, которая
представляет собой специфический физический механизм. По мере роста
корней глубоко в почву, они поглощают грунтовые воды, которые
впоследствии насыщают влагой верхние части растения. Виды растений,
приспособившиеся к экстремальным условиям окружающей среды при
помощи очень длинных корней, называются фреатофиты (например,
мескитовое дерево с корнями более 20 метров в длину). В
противоположность фреатофитам, некоторые растения, включая кактус
имеют маленькие корни, которые простираются в радиальном
направлении, чтобы поглотить как можно больше влаги, насколько это
возможно во время сезонных дождей.
11
Одной из самых важных характеристик растений в
засушливой среде обитания является их способность
хранить воду в любой из частей тела — корне, стебле и
листьях. Возьмем в качестве примера кактус; они
запасают влагу в зеленых, сплюснутых, сочных стеблях
под названием филлокладий. Эти стебли, выполняют
фотосинтез для производства продуктов питания и
функционируют таким же образом, как листья
большинства видов растений. Они также имеют
толстый слой воскового покрытия, которое помогает
дольше сохранять влагу, и защищает растения от зноя.
12
Джузгун: у этого кустарника роль листьев играют зелёные
веточки. Плоды джузгуна очень лёгкие и к тому же снабжены
особыми выростами. Благодаря этому ветер переносит их по
пескам на большие расстояния.
Воллемия — хвойное дерево, также известное, как живое
ископаемое и одно из самых редких видов растений в мире. Это
неестественное дерево растет только в пустынном районе
Австралии
Самый типичный представитель пустынь – саксаул. Это лучшее
древесное топливо в мире. Высота растений 4-5 метров. Листьев у
саксаула нет, от них остались чешуйки в миллиметр величиной.
Является активным закрепителем песков.(картинка саксаул)
Одно из самых характерных растений глинистых пустынь –это
полынь серозёмная. Растёт в виде неболь-шого куста .Корень
толстый, деревянис-тый, уходящий глубоко в землю.
13
Хорошо приспособились к засухе кустарники и деревья.
Обычно они невысокие, но даже старое двухметровое
дерево среди песков кажется огромным, настоящим
гигантом. Стволы деревьев либо сильно изогнуты (как у
саксаула) или идеально гибкие и прямые (как у песчаной
акации). Зато какие могучие и длинные у них корни!
Покрытые толстой корой, прочные, они могут проникать в
землю на глубину до 15 метров, а верблюжья колючка
может достаться до влаги на 30-метровую глубину! Теперь
понятно, почему даже в сильную жару, когда все живое
страдает от засухи, они красуются ярким зеленым листом,
как будто палящее солнце их и не трогает.
14
Растения, произрастающие в засушливых местах должны
приспосабливаться к малому количеству воды. Они
должны либо запасать её либо экономить. У многих
растений засушливых мест листья приспособлены
запасать воду, например у суккулентов (алоэ, опунции).
Также особенность запасания воды могут иметь растения,
которые накапливают воду в стебле, например, кактусы.
15
16
Корневая система растений глубоко
проникает в почву, достигает до
грунтовых вод или располагается в
поверхностном слое почвы широким
радиусом для максимального запасания
в период дождей.
17
У некоторых растений вода
запасается в листьях, стеблях и
других органах. Так же листья
покрыты восковым налетом,
опушены или видоизменены в
колючки или иголки.
18
Опушенные листья испаряют
меньше воды, так как меньше
нагреваются на солнце.
Волоски рассеивают
солнечный свет и лист меньше
греется. (эдельвейс)
19
Сбрасывание листьев в самый
засушливый период.
Поверхностная сильно развитая
корневая система, которая в
дождливый сезон с максимальной
площади собирает максимум
воды. (кактусы)
20
Травы в пустыне не имеют особого значения,
кроме, конечно, растений-эфемеров, которые
живут, когда в пустыне достаточно влаги.
Большая часть эфемеров это небольшие
растения, их стебель достигает всего 8-10 см.
Основу этого покрытия составляет песчаная
осока (илака) — многолетник с длинными
корневищами, которые проникают в почву на
глубины 5070 см. Корни песчаной осоки
вместе с другими эфемерами тесно
переплетаются между собой и делают песок
неподвижным.
Корни верблюжьей колючки проникают
почти на 20 метров в глубину и от туда
добывают воду. Поэтому летом верблюжья
колючка всегда зелёная.
21
В полупустынях и пустынях растут только
такие растения, которые могут переносить
длительную засуху. Для того, чтобы находить
Для того, чтобы находить питание на
большой глубине, питание на большой
глубине, у растений развились у растений
развились длинные корни длинные корни.
22
Эхинокактус Грузони — это
единственный кактус, соком
которого можно утолить
жажду. Растение достигает
высоты до полутора метра и
дает около литра сока.
23
Приспособленность организмов к среде выработана в
процессе длительного исторического развития под
действием естественных причин и не абсолютна, а
относительна, так как условия среды обитания часто
изменяются быстрее, чем формируются приспособления.
Таким образом, относительный характер
приспособленности противоречит утверждению об
абсолютной целесообразности в живой природе.
24
25
https://multiurok.ru/files/priezintatsiia-po-biologhi..
http://www.myshared.ru/slide/1406985/
https://znanija.com/task/7607851
26
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!

Адаптация растений — видео по биологии от Brightstorm

Со временем растения выработали ряд адаптивных механизмов, помогающих их размножению и росту. Несколько вещей, которые растения разработали, чтобы помочь в их адаптации, включают корни, сосудистую ткань, кутикулы, семена, цветы, плоды, шишки, мутуалистические отношения и защитные химические вещества.

адаптации растений

корни

сосудистая ткань

семя

кутикула

цветы

фрукты

мутуалистические отношения

защитные химикаты

Растениям, переселившимся на сушу, пришлось выработать несколько различных приспособлений, чтобы справляться с особыми трудностями, с которыми приходится сталкиваться на суше. Прежде всего, как вы справляетесь с тем фактом, что вы больше не в воде? Как вы можете получить воду? И поэтому растения начали развивать такие вещи, как корни. Корни — это особые модификации растений, которые не только прикрепляют их к земле, но и модифицируют так, что они действительно отлично тянут воду из почвы. Внешние слои корней, эпидермальные клетки, будут иметь расширения своих клеточных стенок, называемые корневыми волосками, которые помогают им втягивать дополнительную воду из грунтовых вод.

Затем, чтобы помочь транспортировать эту воду к верхушке растения, у них будет сосудистая ткань. Сосудистая ткань — это специализированные клетки, которые функционируют как трубки, чтобы помочь транспортировать воду или, в случае того, что я называю клетками флоэмы, для транспортировки других питательных веществ, таких как глюкоза и растительные гормоны и т. д., из того места, где растение их производит, туда, где оно нуждается. их. И это сделало растения с сосудистой тканью очень успешными. И это дает нам такие вещи, как деревья секвойи, которые могут достигать сотен футов в высоту, и они могут накачивать воду на верхушку растения, используя свою специализированную сосудистую ткань.
Кутикула — это восковой слой, который растения будут иметь на своей внешней поверхности, и опять же, это помогает удерживать воду внутри растения, чтобы они не теряли ее прямо через свои внешние поверхности. Так же, как наши шкуры производят жир и кожные масла, которые помогают удерживать воду. Теперь семя — это еще одна особая модификация, которую придумали многие растения. Семя представляет собой специализированную структуру, защищающую зародыш растения, чтобы ему не приходилось беспокоиться о высыхании. А так семена у них засухоустойчивые. Они могут долгое время обходиться без воды.
Теперь цветы — это нечто, развившееся из рода растений, называемых покрытосеменными или просто цветковыми растениями. Что делают цветы, так это то, что они создают одну из проблем, с которыми сталкиваются растения, когда занимаются половым размножением. При половом размножении вы, очевидно, пытаетесь просто заняться сексом с другим представителем вашего вида. Теперь с людьми это не так сложно, потому что мы можем ходить и двигаться, и мы можем распознать, кто принадлежит к нашему виду, а кто нет. Однако для растений это намного сложнее. Поэтому вместо того, чтобы смотреть и говорить: «Какая красивая роза вон там!» Вместо этого, если я розовый куст, у меня может быть особый цветок, который привлекает конкретное насекомое, и это насекомое приходит только к цветкам розы. А затем он соберет пыльцу с этого цветка и перенесет ее на другие цветы розы, доставит эту пыльцу туда и оплодотворит другие растения розы. Таким образом, розовому кусту не придется беспокоиться о том, чтобы тратить энергию на создание пыльцы, которая пойдет на одуванчики, подсолнухи или кукурузу. Это намного эффективнее и позволяет использовать животных, живущих на суше.
Fruit — еще одна модификация, которую придумали покрытосеменные. Фрукты — это взятка, которую используют, чтобы сказать: «Эй, животное, иди сюда, возьми мое семя и отнеси его куда-нибудь еще». Потому что у многих других растений они вынуждены сбрасывать свои семена прямо под родительским растением. Это означает, что когда ребенок начнет расти, ребенок начнет конкурировать с родителем за грунтовые воды. Родитель может вызвать тень и, таким образом, задушить собственное потомство. Таким образом, наличие плодов, которые животное затем съест, а затем отложит эти семена через двадцать четыре-тридцать шесть часов в большую дымящуюся кучу удобрений, было большим преимуществом для цветковых растений.
Еще одна вещь, которую сделали растения, это то, что они вступили во множество мутуалистических отношений с другими организмами. Теперь мутуалистические отношения — это когда два разных вида работают вместе, и оба получают выгоду. Некоторыми примерами этого могут быть очевидные цветы и пчелы. Цветы получают преимущество в гораздо лучшем половом размножении, чем другие виды растений, а пчелы получают преимущество в том, что питаются в основном цветами. Таким образом, цветы производят много пищи, чтобы привлечь пчел, а пчелы следят за тем, чтобы в следующем поколении было много цветов, доставляя пыльцу всем другим цветам.
Другие примеры могут включать некоторые растения, которые образуют на своих корнях специальные клубеньки, в которых будут жить бактерии. И эти бактерии будут получать пищу от растения, в то время как бактерии начнут поглощать азот из атмосферы и делать его доступным для растений. выращивать для своих целей.
Последняя адаптация, о которой я расскажу, это некоторые защитные химические вещества, которые растения выработали для защиты от всех тварей, которые пытаются их съесть. Потому что, если вы остановитесь и подумаете об этом, растения делают пищу, и в основном они еда. И они не могут просто убежать от того, что пытается их съесть, поэтому вместо этого они производят множество различных ядов и других вещей, чтобы защитить себя от того, что пытается их съесть. Они даже будут использовать эти защитные химические вещества, чтобы попытаться убить другие растения. Когда я рос, одной из моих обязанностей, которую я ненавидел, была стрижка газона. Мне нужно было косить лужайку перед домом, и мне нужно было косить лужайку за домом. Одна из вещей, которые мне нравились на моей лужайке, это то, что у нас на заднем дворе росло красное дерево. Деревья секвойи производят кислоты в своих иголках и коре. Вот почему, если вы когда-нибудь получили занозу красного дерева… ох, это больно, это жжет. Это химическое вещество, которое оно использует, чтобы заставить вас оставить его в покое. Что ж, когда они сбрасывают свои иголки, это, как правило, отравляет землю, так что травы не могут расти и конкурировать с секвойей за почву, почву грунтовых вод или грунтовые воды, извините. Таким образом, защитные химикаты помогают ему уничтожить своих конкурентов за питательные вещества для почвы. Итак, адаптация растений.

Питательные адаптации растений. Биология

Почва и питание растений

OpenStaxCollege

[латексная страница]

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Понимать пищевые адаптации растений
Опишите микоризу
Объясните фиксацию азота

Растения получают пищу двумя разными способами. Автотрофные растения могут производить себе пищу из неорганического сырья, такого как углекислый газ и вода, посредством фотосинтеза в присутствии солнечного света. К этой группе относятся зеленые растения. Однако некоторые растения гетеротрофны: они полностью паразитируют и лишены хлорофилла. Эти растения, называемые голопаразитарными растениями, не способны синтезировать органический углерод и извлекать все свои питательные вещества из растения-хозяина.

Растения могут также заручиться помощью микробных партнеров в получении питательных веществ. Определенные виды бактерий и грибов эволюционировали вместе с некоторыми растениями, чтобы создать мутуалистические симбиотические отношения с корнями. Это улучшает питание как растения, так и микроба. К пищевым приспособлениям растений можно отнести образование клубеньков у бобовых растений и микоризацию. Однако это не единственный тип адаптации, который мы можем найти; у многих растений есть другие приспособления, которые позволяют им процветать в определенных условиях.

Ссылка на обучение

В этом видео рассматриваются основные понятия о фотосинтезе. На левой панели щелкните каждую вкладку, чтобы выбрать тему для обзора.

Азот является важным макроэлементом, поскольку он входит в состав нуклеиновых кислот и белков. Атмосферный азот, представляющий собой двухатомную молекулу N _2, или диазот, является самым большим запасом азота в наземных экосистемах. Однако растения не могут воспользоваться этим азотом, так как у них нет необходимых ферментов для превращения его в биологически полезные формы. Однако азот можно «зафиксировать», то есть преобразовать в аммиак (NH 9{+}\text{ }\to {\text{ 2NH}}_{3}\text{ }+\text{ 16 ADP }+\text{ 16 Pi }+{\text{ H}}_{2} \)

Важнейшим источником БНФ является симбиотическое взаимодействие между почвенными бактериями и бобовыми растениями, в том числе многими важными для человека культурами ([ссылка]). NH ₃, полученный в результате фиксации, может транспортироваться в ткани растений и включаться в аминокислоты, которые затем превращаются в растительные белки. Семена некоторых бобовых, таких как соевые бобы и арахис, содержат высокий уровень белка и служат одним из самых важных сельскохозяйственных источников белка в мире.

Art Connection

Некоторые распространенные съедобные бобовые, такие как (а) арахис, (б) фасоль и (в) нут, способны симбиотически взаимодействовать с почвенными бактериями, фиксирующими азот. (кредит a: модификация работы Жюля Клэнси; кредит b: модификация работы USDA)

Фермеры часто чередуют кукурузу (зерновые культуры) и соевые бобы (бобовые), засеивая поле каждой культурой в разные сезоны. . Какие преимущества может дать этот севооборот?

Соевые бобы способны фиксировать азот в своих корнях, которые не убираются в конце вегетационного периода. Подземный азот может быть использован кукурузой в следующем сезоне.–>

Почвенные бактерии, в совокупности называемые ризобиями, симбиотически взаимодействуют с корнями бобовых, образуя специализированные структуры, называемые клубеньками, в которых происходит фиксация азота. Этот процесс влечет за собой восстановление атмосферного азота до аммиака с помощью фермента нитрогеназы. Следовательно, использование ризобий является естественным и экологически безопасным способом удобрения растений, в отличие от химического удобрения, при котором используются невозобновляемые ресурсы, такие как природный газ. Благодаря симбиотической фиксации азота растение получает выгоду от использования бесконечного источника азота из атмосферы. Этот процесс одновременно способствует повышению плодородия почвы, поскольку корневая система растений оставляет часть биологически доступного азота. Как и в любом симбиозе, оба организма получают выгоду от взаимодействия: растение получает аммиак, а бактерии получают соединения углерода, образующиеся в результате фотосинтеза, а также защищенную нишу для роста ([ссылка]).

Корни сои содержат (а) азотфиксирующие клубеньки. Клетки внутри клубеньков инфицированы Bradyrhyzobium japonicum, ризобиями или «любящими корни» бактериями. Бактерии заключены в везикулы (б) внутри клетки, как видно на этой трансмиссионной электронной микрофотографии. (кредит a: модификация работы Министерства сельского хозяйства США; кредит b: модификация работы Луизы Ховард, Dartmouth Electron Microscope Facility; данные масштабной линейки от Matt Russell)

Зона истощения питательных веществ может развиваться при быстром поглощении почвенного раствора, низкой концентрации питательных веществ, низкой скорости диффузии или низкой влажности почвы. Эти состояния очень распространены; поэтому большинство растений полагаются на грибы, чтобы облегчить поглощение минералов из почвы. Грибы образуют симбиотические ассоциации, называемые микоризами, с корнями растений, в которых грибы фактически интегрированы в физическую структуру корня. Грибы колонизируют живую корневую ткань во время активного роста растений.

В результате микоризации растение получает из почвы в основном фосфаты и другие минералы, такие как цинк и медь. Гриб получает питательные вещества, такие как сахара, из корня растения ([ссылка]). Микоризы помогают увеличить площадь поверхности корневой системы растений, потому что узкие гифы могут распространяться за пределы зоны истощения питательных веществ. Гифы могут прорасти в небольшие поры почвы, которые открывают доступ к фосфору, который в противном случае был бы недоступен для растения. Благотворное влияние на растение лучше всего наблюдается на бедных почвах. Преимущество грибов в том, что они могут получать до 20 процентов всего углерода, доступного растениям. Микориза действует как физический барьер для патогенов. Он также обеспечивает индукцию общих защитных механизмов хозяина и иногда включает выработку грибами соединений-антибиотиков.

Кончики корней разрастаются при наличии микоризной инфекции, которая на этом изображении выглядит как не совсем белый пушок. (кредит: модификация работы Nilsson et al., BMC Bioinformatics 2005)

Существует два типа микоризы: эктомикориза и эндомикориза. Эктомикоризы образуют вокруг корней обширную плотную оболочку, называемую мантией. Гифы грибов простираются из мантии в почву, что увеличивает площадь поверхности для поглощения воды и минералов. Этот тип микоризы встречается на лесных деревьях, особенно хвойных, березах и дубах. Эндомикоризы, также называемые арбускулярными микоризами, не образуют плотной оболочки над корнем. Вместо этого грибковый мицелий внедряется в ткань корня. Эндомикоризы обнаружены в корнях более 80% наземных растений.

Некоторые растения не могут производить свою собственную пищу и должны получать ее из внешних источников. Это может произойти с растениями, которые являются паразитами или сапрофитами. Некоторые растения являются мутуалистическими симбионтами, эпифитами или насекомоядными.

Паразиты растений

Выживание паразитического растения зависит от хозяина. Некоторые паразитические растения не имеют листьев. Примером этого является повилика ([link]), имеющая слабый цилиндрический стебель, который обвивается вокруг хозяина и образует присоски. Из этих присосок клетки проникают в ствол хозяина и растут, чтобы соединиться с сосудистыми пучками хозяина. Благодаря этим соединениям паразитическое растение получает воду и питательные вещества. Растение является полным паразитом (голопаразитом), потому что оно полностью зависит от своего хозяина. Другие паразитические растения (гемипаразиты) полностью фотосинтезируют и используют хозяина только для получения воды и минералов. Существует около 4100 видов паразитических растений.

Повилика — голопаразит, который проникает в сосудистую ткань хозяина и отвлекает питательные вещества для собственного роста. Обратите внимание, что лианы повилики с белыми цветками имеют бежевый цвет. Повилика не имеет хлорофилла и не может производить себе пищу. (кредит: «Lalithhamba»/Flickr)

Сапрофиты

Сапрофит — это растение, не имеющее хлорофилла и получающее пищу из мертвых веществ, подобно бактериям и грибам (обратите внимание, что грибы часто называют сапрофитами, т. е. неправильно, потому что грибы не растения). Такие растения используют ферменты для преобразования органических пищевых материалов в более простые формы, из которых они могут поглощать питательные вещества ([ссылка]). Большинство сапрофитов не переваривают мертвое вещество напрямую: вместо этого они паразитируют на грибах, которые переваривают мертвое вещество, или являются микоризными, в конечном итоге получая фотосинтез от гриба, который получил фотосинтат от своего хозяина. Сапрофитные растения встречаются редко; описано всего несколько видов.

Сапрофиты, такие как эта трубка голландца ( Monotropa hypopitys ) , получают пищу из мертвого вещества и не имеют хлорофилла. (кредит: модификация работы Ивоны Эрскин-Келли)

Симбионт — это растение, находящееся в симбиотических отношениях, со специальными адаптациями, такими как образование микоризы или клубеньков. Грибы также образуют симбиотические ассоциации с цианобактериями и зелеными водорослями (называемые лишайниками). Лишайники иногда можно увидеть в виде красочных наростов на поверхности скал и деревьев ([ссылка]). Водоросль-партнер (фикобионт) автотрофно производит пищу, часть которой она делится с грибом; грибной партнер (микобионт) поглощает воду и минералы из окружающей среды, которые становятся доступными для зеленой водоросли. Если бы один партнер был отделен от другого, они оба умерли бы.

Лишайники, которые часто находятся в симбиотических отношениях с другими растениями, иногда можно обнаружить на деревьях. (кредит: «benketaro»/Flickr)

Эпифиты

Эпифиты — это растения, которые растут на других растениях, но не зависят от них в плане питания ([ссылка]). Эпифиты имеют два типа корней: цепляющиеся воздушные корни, которые поглощают питательные вещества из перегноя, скапливающегося в щелях деревьев; и воздушные корни, которые поглощают влагу из атмосферы.

Эти растения-эпифиты растут в главной теплице Ботанического сада в Париже.

Насекомоядное растение со специальными листьями для привлечения и переваривания насекомых. Венерина мухоловка широко известна своим насекомоядным способом питания и имеет листья, которые работают как ловушки ([ссылка]). Минералы, которые он получает от добычи, компенсируют недостаток минералов в заболоченной (низкий pH) почве его родных прибрежных равнин Северной Каролины. В центре каждой половины каждого листа есть три чувствительных волоска. Края каждого листа покрыты длинными шипами. Нектар, выделяемый растением, привлекает к листу мух. Когда муха касается чувствительных волосков, лист немедленно закрывается. Далее жидкости и ферменты расщепляют добычу, а минералы поглощаются листом. Поскольку это растение популярно в садоводстве, его первоначальная среда обитания находится под угрозой исчезновения.

Венерина мухоловка имеет специальные листья для ловли насекомых. (кредит: «Селена Н.Б.Х.»/Flickr)

Атмосферный азот является самым большим запасом доступного азота в наземных экосистемах. Однако растения не могут использовать этот азот, потому что у них нет необходимых ферментов. Биологическая азотфиксация (БНФ) — это преобразование атмосферного азота в аммиак. Важнейшим источником БНФ является симбиотическое взаимодействие между почвенными бактериями и бобовыми. Бактерии образуют клубеньки на корнях бобовых, в которых происходит фиксация азота. Грибы образуют симбиотические ассоциации (микоризу) с растениями, интегрируясь в физическую структуру корня. В результате микоризации растение получает минералы из почвы, а грибок получает фотосинтат из корня растения. Эктомикоризы образуют обширную плотную оболочку вокруг корня, а эндомикоризы внедряются в ткань корня. Некоторые растения — паразиты, сапрофиты, симбионты, эпифиты и насекомоядные — выработали приспособления для получения органического или минерального питания из различных источников.

[ссылка] Фермеры часто чередуют кукурузу (зерновые культуры) и соевые бобы (бобовые), засаживая поле каждой культурой в разные сезоны. Какие преимущества может дать этот севооборот?

[ссылка] Соевые бобы способны фиксировать азот в своих корнях, которые не убираются в конце вегетационного периода. Подземный азот может быть использован кукурузой в следующем сезоне.

Какой процесс дает неорганическое соединение, которое растения могут легко использовать?

фотосинтез
азотфиксация
микоризация
Цикл Кальвина

Благодаря микоризации растение получает важные питательные вещества, такие как ________.

фосфор, цинк и медь
фосфор, цинк и кальций
никель, кальций и цинк
все вышеперечисленное

Какой термин описывает растение, которое нуждается в питании от живого растения-хозяина?

паразит
сапрофит
эпифит
насекомоядные

Как называется симбиотическая ассоциация между грибами и цианобактериями?

лишайник
микориза
эпифит
азотфиксирующий узелок

Почему биологическая фиксация азота является экологически безопасным способом удобрения растений?

Потому что это естественно и не требует использования невозобновляемых ресурсов, таких как природный газ.