Адаптации растений к жизни на суше. Проблемы адаптации к суше.

Время на чтение: 12 минут

Суть понятия

Различные представители растительного мира распространены практически по всей территории планеты Земля, за исключение Антарктиды, островов в Северном Ледовитом океане, Гренландии и высокогорных массивов.

Не все виды произрастают в благоприятных условиях, некоторым приходится выживать при низких температурах, нехватке света и влаги, даже под водой, поэтому они выработали различные варианты адаптации, помогающие им существовать в невероятных условиях окружающей среды. И даже размножаться в ней.

Например, растительность пустыни приспособлена к высокой температуре и недостатку влаги. Кактусы — основные представители этой среды обитания — имеют особенные листья — колючки, которые препятствуют испарения жидкости.

Таким образом, приспособляемость является совокупностью способов, благодаря которым то или иное растение получает возможность обитать в конкретных неблагоприятных условиях природы.

Чем более тяжелыми являются условия, тем более хитроумными и нестандартными становятся эти приспособления.

Нередко представители различных видов, произрастающие в определенной местности, внешне похожи друг на друга.

Различные варианты

Отдельным видам живых растений приходится расти в тех регионах, где постоянно очень низкие температуры, короткое лето, поэтому период вегетации непродолжителен.

Однако сама природа наделила их особенностями, которые помогают справляться с этими факторами. Некоторые растения относятся к морозоустойчивым — способным переносить температурный режим ниже 0 °C.

Основные способы:

• При низких температурах развитие прекращается или замедляется, растения таким образом начинают экономить тепло.
• Сбрасывают листья.
• У хвойных видов происходит засмоление почек.
• Образуется защитный слой — кутикула.

Нередко в регионах с суровыми зимами растительность представлена карликовыми видами (березы, ивы). Высота деревьев совпадает с размерами снежного покрова, который и образует защиту от морозов. Аналогичным способом пережить холода пользуются и стелющиеся виды.

Различные формы приобретает приспособленность растений к среде обитания. Представители флоры, произрастающие в тундре, выработали собственные механизмы адаптации. Прежде всего, условия среды обусловили видовую специфику: в тундре преобладают мхи и лишайники, деревьев нет, а цветковые растения представлены травами, кустарниками и кустарничками.

Последние отличаются карликовостью. Например, в тундре произрастают карликовые ива и береза, морошка, голубика, черника, водяника, кассандра. Формы могут быть как листопадные, так и хвойные.

Особенность растений этой среды — крупные цветки яркого окраса. Поскольку лето очень короткое, время цветения совпадает, поэтому в теплый период тундра становится очень живописной и разноцветной.

Основные способы выживания:

• Способность замерзать с плодами или цветками.
• Живорождение: появление луковичек либо клубеньков вместо цветков.
• Мелкие листья помогают замедлить испарение влаги.
• Густое опушение стеблей выполняет эту же функцию.

Морозоустойчивость растений сформировалась в результате онтогенеза, жизненный цикл их находится в непосредственной связи с сезонными ритмами, температурным и световым режимами.

Устойчивость к жаре

При повышенных температурах воздуха избыточное тепло действует на организмы растительного мира аналогично, как перегрев тела человека: появляется обезвоживание, солнечные ожоги, иссушение, что приводит к разрушению белка клеток и последующей гибели. Однако благодаря механизмам адаптации растения научились выживать даже в засушливом пустынном и полупустынном климатах. Особенности таковы:

• Активное испарение влаги, помогающее ускорить ее циркуляцию от корней к листьям.
• Накопление в цитоплазме органических кислот и иных защитных веществ.
• Смещение периода вегетации (активной жизнедеятельности) на более благоприятное время. Например, растения степей и пустынь начинают рост весной, до наступления летнего зноя он завершается.

• Наблюдаются и изменения в строении: листья таких растений обладают блеском, более светлые, что помогает отражать солнечные лучи, нередко расположены вертикально или свернуты в трубку, благодаря чему теряют меньше жидкости.
• Основные способы, помогающие растениям выжить в условиях пустыни:

Особенность	Краткая характеристика
Корневая система	Является глубокой, благодаря длинному корню растения способны получать влагу из глубинных слоев почвы, где проходят грунтовые воды. Такие растения носят название фреатофитов. Пример — мескитовое дерево, корни которого имеют длину более 20 метров. Второй вариант — очень короткие, но раскидистые корни (у кактусов), позволяющие в сезон дождей впитывать максимальное количество влаги.
Стебель	Способны хранить влагу в любой части, в том числе в стеблях. К примеру, кактус запасает ее в своих сочных филлокладиях — стеблях. Восковое покрытие препятствует испарению.
Листья	Небольшие по размеру. Покрыты восковым налетом. Многие виды трансформировали листья в колючки или шипы.

Большое количество многолетников пустынь и полупустынь способно оставаться неактивными в самые знойные засушливые месяцы, а активную жизнедеятельность начинают в период дождей. Именно поэтому жизненный цикл у них проходит очень быстро.

Луг и степь

То, как растения луга приспособлены к условиям жизни, изучено исследователями достаточно глубоко. Эти виды способны функционировать в условиях солнечной радиации.

Вот почему среди них много симбионтов и полупаразитов, предпочитающих совместный образ жизни с «донорами». Основным способом размножения являются семена.

Многолетники и двулетние растения образуют прикорневую листовую розетку в первый год жизни, генеральные же побеги у них формируются на второй год, после зимовки.

Другие особенности:

• Подземные побеги видоизменены в корневища.
• Корневая система разнообразна, может быть стержневой, луковичной, мочковатой. Как правило, корни различных видов располагаются на разных ярусах, чтобы не создавать конкуренции друг другу.
• Наличие особых органов размножения: ползучих побегов, корневых отпрысков, столонов.

При увеличении влажности луговое сообщество становится болотным. При снижении же — степным.

Черты приспособленности к среде обитания растений степи также многообразны. Они имеют мощную корневую систему — длинный корень помогает добывать глубинные воды. Кроме того, сильно испаряют влагу, что является защитой от перегревания. Листья некоторых узкие, другие же (например, полынь или степная астра) имеют густое опушение или восковой налет.

Водные условия

Приспособления растений к водной среде обитания разнообразны. Например, группа гидетофитов полностью погружена в жидкость, поэтому получает только часть солнечных лучей. Именно поэтому такие растения являются теневыносливыми, а поверхность их органов увеличена.

По берегам водоемов растут гидрофиты, их корни и корневища, а также часть стебля погружена в воду. Они выживают благодаря тому, что наделены межклеточными промежутками, осуществляющими доставку кислорода к тем органам, которые погружены под воду.

Следующая группа растений — гигрофиты, они приспособлены к нормальному функционированию в условиях избыточной влажности. Их листья покрывает тонкий слой кутикулы, а за счет широких межклетников обеспечивается достаточная поверхность испарения.

Другие интересные признаки:

• Часто отсутствуют сосудистые пучки или они недоразвиты.
• Преобладание вегетативного размножения.
• Листья перистые, тонкие.
• Стебель часто узкий, но очень длинный.

Основная часть высших водных растений является многолетниками, при зимовке опускается на дно своего места обитания, переживает холода в виде клубней, корневищ и зимующих почек.

Другие механизмы

Биологическая классификация растений по отношению к свету предполагает выделение трех групп: гелиофиты, сциофиты и теневыносливые. Первые, также называемые светолюбивыми, предпочитают произрастать в лугах и степях, равнинах и иных условиях открытого грунта, что обеспечивает им изобилие света. В противном случае их развитие угнетается. Однако они имеют способность видоизменяться в неблагоприятных условиях: становятся высокими, изгибаются по направлению к источнику света. Деревья нередко естественным образом приобретают однобокую крону.

Вторая группа растений — тенелюбивые. Они встречаются в пещерах, верхних почвенных слоях, расщелинах скал. Окраска листьев — темная из-за повышенного содержания хлорофилла, опущения нет, кутикула выражена слабо.

К теневыносливым относится большая часть деревьев, обладающих густой кроной, а также травы лесов. Их внешние особенности таковы: крона густая, нижние ветви не отмирают, листовая мозаика выражена.

Важное значение в жизни растений имеет опыление, которое чаще всего производится насекомыми. Без этого процесса живые организмы не смогут размножаться. Вот почему те виды, для опыления которых нужны пчелы, отличаются яркими крупными цветками, нектаром и приятным запахом. А те, которые опыляются при помощи ветра, таких «украшений» не имеют, их цветки мелкие, невзрачные, лишены запаха.

Представители флоры способны добывать себе «пищу» различными путями, например, за счет развитых корневых волосков они поглощают воду и минеральные вещества даже из самой бедной почвы. А болотные виды могут захватить и переварить насекомое или даже мелкое животное.

Для защиты от поедания птицами и животными растения окрашены в предостерегающую окраску, содержат ядовитые вещества или колючки.

Механизмы адаптации отличаются многообразием, но в своей совокупности они помогают растениям преодолевать негативное воздействие неблагоприятных факторов, выживать и размножаться. Разные способы сопротивления факторам среды очень важны, ведь представителям флоры нередко приходится прикладывать определенные усилия к тому, чтобы не погибнуть от нехватки влаги, света или тепла.

§ 11. Наземно-воздушная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в наземно-воздушной среде

• Вспомните, чем воздух по свойствам отличается от воды.
• Как вы думаете? Какой из факторов наземно-воздушной среды жизни является основным лимитирующим фактором и почему?
• Вы узнаете об особенностях условий в наземно-воздушной среде жизни и об адаптациях организмов к этим условиям.

В ходе эволюции наземно-воздушная среда жизни была освоена организмами позже, чем водная.

Отличительными особенностями экологических факторов в наземно-воздушной среде являются: высокая интенсивность света, значительные колебания температуры и влажности воздуха, его низкая плотность и давление, высокое содержание кислорода. При этом наблюдается хорошо выраженная зависимость количественных значений этих факторов от географического положения местности, смены сезонов и времени суток. 

Одним из компонентов наземно-воздушной среды является воздух (смесь различных газов). Воздух обладает низкой плотностью, поэтому не может выполнять функцию опоры для организмов (за исключением летающих насекомых и птиц). Именно низкая плотность воздуха определяет его незначительное сопротивление при передвижении организмов по поверхности почвы.

В то же время она затрудняет их перемещение в вертикальном направлении. Низкая плотность воздуха обусловливает также низкое давление на суше (760 мм рт. ст. = 1 атм). С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое давление может ограничивать распространение видов в горах.

Для большинства позвоночных верхняя граница жизни находится на высоте около 6000 м. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения частоты дыхания. Примерно такие же пределы продвижения в горы растений.

Несколько более выносливы членистоногие (ногохвостки, клещи, пауки), которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

Воздух меньше, чем вода, препятствует проникновению солнечного света, так как имеет более высокую прозрачность.

!  Это интересно

Газовый состав атмосферы не всегда был таким как сейчас. Примерно 3—3,5 млрд лет назад атмосфера содержала азот, аммиак, водород, метан и водяные пары, а свободный кислород в ней отсутствовал. Состав атмосферы в значительной степени определялся вулканическими газами.

В настоящее время атмосфера состоит в основном из азота, кислорода и относительно небольшого количества аргона и углекислого газа. Все остальные имеющиеся в атмосфере газы содержатся лишь в следовых количествах.

Кислород и углекислый газ, как правило, не являются лимитирующими факторами. Кислород — из-за постоянно высокого содержания в воздухе, а углекислый газ — из-за высокой скорости возобновления. Однако особое значение для организмов имеет относительное содержание кислорода и углекислого газа (21 % О2 : 0,03 % CО2).

Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Например, при отсутствии ветра в центре больших городов его концентрация возрастает в десятки раз.

Это приводит к развитию гипоксии и обострению сердечно-сосудистых заболеваний у людей.

Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа.

Низкое содержание углекислого газа тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, искусственно увеличив концентрацию углекислого газа. Этим приемом пользуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства.

Молекулярный азот воздуха по причине малой химической активности является недоступным для эукариот, но ряд прокариот (клубеньковые бактерии, азотобактер, цианобактерии) обладает способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот (биологическая азотфиксация).

В качестве примесей в воздухе присутствуют водяные пары и различные загрязнители. За последнее столетие в результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере резко повысилось содержание различных загрязнителей.

Среди них наиболее опасными являются: оксиды азота и серы, аммиак, формальдегид, тяжелые металлы, углеводороды. Ныне живущие организмы практически не приспособлены к ним. По этой причине загрязнение атмосферы является глобальной экологической проблемой.

Для ее решения требуется осуществление природоохранных мероприятий на уровне всех государств земного шара.

Перемещение воздуха в горизонтальном направлении из области высокого атмосферного давления в область более низкого — ветер является одним из значимых экологических факторов наземно-воздушной среды. Ветер может вызывать перемещение песков в пустынях (песчаные бури).

Он способен выдувать органические частицы почвы на любом рельефе, снижая плодородие земель (ветровая эрозия). Ветер оказывает механическое воздействие на растения. Он способен вызывать ветровалы (выворачивание деревьев с корнями), буреломы (переломы стволов деревьев), деформацию кроны деревьев.

Перемещение воздушных масс существенно влияет на распределение осадков и температурный режим в наземно-воздушной среде. 

Из курса географии вы знаете, что наземно-воздушная среда может быть как предельно насыщена влагой (тропики), так и очень бедна ею (пустыни). Осадки распределяются неравномерно как по сезонам, так и по географическим зонам. Влажность в среде колеблется в широком диапазоне. Она является основным лимитирующим фактором для живых организмов.

Температура в наземно-воздушной среде имеет выраженную суточную и сезонную периодичность. Организмы адаптировались к ней с момента выхода жизни на сушу. Поэтому температура реже, чем влажность, проявляет себя как лимитирующий фактор.

Однако в высоких широтах лимитирующее действие температуры усиливается. Жизнедеятельность большинства организмов ограничена температурным интервалом от 0 до +40 ºС.

Многие наземные организмы способны переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии.

Воздух, в отличие от водной среды, обладает низкой теплопроводностью и низкой удельной теплоемкостью, что обусловливает быстрое нагревание и охлаждение воздушных масс. Поэтому у живых организмов в связи с этим возникли соответствующие адаптации.

С выходом растений на сушу у них появились ткани. Строение тканей растений вы изучали в главе 0. В связи с тем, что воздух не может служить надежной опорой, у растений возникли механические ткани (древесные и лубяные волокна). Широкий диапазон изменения климатических факторов стал причиной формирования плотных покровных тканей (перидермы и корки).

Нахождение воды и питательных веществ в почве обусловило появление проводящих тканей (ксилемы и флоэмы), формирование корня, стебля и листьев. Благодаря подвижности воздуха (ветру) у растений сформировались приспособления к опылению, распространению спор, пыльцы, плодов и семян. С их разнообразием вы познакомились в 7-м классе при изучении размножения растений.

Жизнь животных во взвешенном состоянии в воздухе невозможна из-за его низкой плотности. Но многие из видов (насекомые, птицы) приспособились к активному полету и могут длительно находиться в воздухе.

Перемещение воздушных масс в горизонтальном и вертикальном направлениях используется некоторыми мелкими организмами для пассивного расселения. Таким способом расселяются протисты, пауки, насекомые.

Низкая плотность воздуха стала причиной совершенствования у животных в процессе эволюции наружного (членистоногие) и внутреннего (позвоночные) скелетов. По этой же причине имеет место ограничение предельной массы и размеров тела наземных животных.

Самое крупное ныне существующее животное суши — слон (масса до 5 т) гораздо меньше морского гиганта — синего кита (до 150 т). Благодаря появлению разных типов конечностей млекопитающие смогли заселить разнообразные по характеру рельефа участки суши.

У животных, обитающих в засушливых регионах, появились приспособления к добыванию и удержанию в теле воды.

Так, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре; многие насекомые, грызуны и другие животные получают воду с пищей; некоторые млекопитающие избегают дефицита влаги путем отложения жира, при окислении которого образуется метаболическая вода. За счет метаболической воды живут многие насекомые, питающиеся сухим кормом, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики.

!  Это интересно

Пустынная австралийская жаба в период дождей запасает в больших подкожных «мешках» и полостях тела так много воды, что раздувается и становится похожей на шишковатый теннисный мяч.

Под землей, в норе на глубине 30—35 см, она выделяет специальную слизь, которая дополнительно защищает животное от потери влаги. Благодаря таким приспособлениям жаба может выдержать засуху целый год и даже больше.

С давних времен, зная эти особенности местных земноводных, аборигены Австралии разыскивают их в пустыне, чтобы утолить жажду.

Таким образом, для жизни в наземно-воздушной среде у животных имеются следующие приспособления: 1) крылья для полета либо конечности для передвижения по суше; 2) наружные покровы для защиты от низких или высоких температур; 3) наружный или внутренний скелет для поддержания тела в воздушном пространстве;

4) приспособления для добывания и удержания в теле воды.

Повторим главное. В наземно-воздушной среде воздух имеет низкую плотность и давление, высокую прозрачность и содержание кислорода. Влажность в среде является основным лимитирующим фактором и зависит от климатического пояса.

У растений и животных к жизни в наземно-воздушной среде выработались разнообразные адаптации. У растений появились механические, покровные и проводящие ткани, сформировались органы.

Наличие ветра привело к развитию у них приспособлений для опыления, распространения спор, семян и плодов. У животных для перемещения в воздушных массах сформировались приспособления к полету, а для передвижения по суше — разные типы конечностей.

Низкая плотность воздуха стала причиной дальнейшего развития у них наружного и внутреннего скелетов. Непостоянство условий среды привело к формированию защитных покровов тела у животных.

    Ключевые вопросы

1. Охарактеризуйте свойства воздуха как компонента наземно-воздушной среды. 2. Какие факторы наземно-воздушной среды являются лимитирующими? Почему? 3. Назовите наиболее опасные загрязнители воздуха. В чем их опасность?

    Сложные вопросы

1. Обоснуйте необходимость появления у растений в связи с выходом в наземно-воздушную среду тканей: механических, покровных, проводящих. 2.

Чем обусловлена необходимость появления у животных, обитающих в наземно-воздушной среде, разных типов конечностей? Приведите примеры животных с разными типами конечностей. *3. Установите соответствие между средами жизни и их характеристиками. Среды жизни: 1 — наземно-воздушная; 2 — водная.

Характеристики: а) плотность высокая; б) разнообразие условий низкое; в) лимитирующий фактор — влажность; г) лимитирующий фактор — обеспеченность кислородом; д) плотность низкая.

*Индивидуальное домашнее задание. Возьмите в качестве объектов наблюдения по одному растению и животному из ближайшего окружения. Составьте характеристику их адаптаций к жизни в наземно-воздушной среде. Определите, к каким из факторов среды выработаны данные адаптации.

Основы сплоченности семьи

• Адаптации растений к жизни в наземно-воздушной среде и почве.
• В связи с тем, что воздух не может служить надежной опорой, у растений появились:
• · ме­ханические ткани.
• · приспособления к опылению, распространению спор, плодов и семян
• · формирования плотных покровных тканей
• Почва выполняет следующие функции:
• · закрепления
• · водоснабжения
• · минерального питания
• · развитая корневая система и проводящая ткань
• Адаптации животных к жизни в наземно-воздушной среде:
• · мощные скелетные ткани

· ограниче­ние предельной массы и размеров тела наземных животных. Самое крупное жи­вотное суши — слон (масса до 5 т) гораздо меньше морского гиганта — синего кита (до 150 т).

1. · развитие конечностей
2. · легочное дыхание
3. · мощные покровы (волосяной, перьевой)
4. · теплокровность
5. Адаптации животных к жизни в почве:
6. · насекомые имеют ротовой аппарат грызущего типа
7. · тело покрыто мощной кутикулой
8. · конечности копательного типа (крот, медведка)
9. · редукция зрения и развитие осязания (крот)
10. · гидростатический скелет у червей
11. 4.Закрепление материала

Класс делится на 2 варианта: 1-й вариант придумывает 5 опросов на тему наземно-воздушная среда жизни, а 2-й вариант на тему почва. Я вызову произвольно 2 человека, один будет задавать свои вопросы, а другой отвечает и наоборот.

• 5.Домашнее здание
• Параграф 9
• 6.Подведение итогов
• Итак, в ходе нашего урока мы познакомились с особенностями газового, водного, температурного режимов наземно-воздушной среды; охарактеризовали почву как среду жизни; изучить адаптации растений и животных в наземно-воздушной среде и почве.
• На наш взгляд, представляется весьма интересной классификация стадий жизненного цикла предложенная Дювалем, включающая восемь стадий, из которых в нашем эпмпирическом исследования мы рассмотрели три следующие.

  Беседа   Самостоятельная работа учеников     Рассказ     Работа с учебником     Рассказ   Рассказ, демонстрация картинок   Демонстрация фрагментов фильма   Беседа, самостоятельная работа учеников   Беседа

1) Супружеские пары без детей. Задачи стадии: сформировать брачные отношения, удовлетворяющие обоих супругов; урегулировать вопросы, касающиеся беременности и желания стать родителями; войти в круг родственников.

2) Появление в семье детей (возраст ребенка — до 2,5 лет). Задачи стадии: адаптация к ситуации появления ребенка, забота о правильном развитии младенцев; организация семейной жизни, удовлетворяющей как родителей, так и детей.

3) Семьи с подростками (старший ребенок — от 13 до 20 лет). Задачи стадии: установление в семье равновесия между свободой и ответственно; создание у супругов круга интересов, не связанных с родительскими обязанностями, и решение проблем карьеры.

Как можно заметить, данные нормативные кризисы создают существенные трудности в функционировании семейной системы, приводят к увеличению числа конфликтов, ссор и именно от того, насколько успешно семья сможет с ними справиться зависит ее дальнейшее благополучие.

В соответствие с этим H.I. McCubbin и W.

Thompson выделяет основные характеристики двух типов семей на основании их реагирования на возникающие нормативные трудности: уязвимые семьи (при столкновении с трудностями члены семьи не поддерживают, не подбадривают друг друга, не желают идти на компромиссы) и регенеративные семьи (resilient) (при столкновении с трудностями члены семьи подбадривают, поддерживают, мотивируют друг друга в решении проблем и открыто проявляют любовь и заботу друг о друге, умеют формировать семейные правила и ценности.

Мы считаем, что одним из важных показателей преодоления нормативных семейных кризисов является сплоченность. В соответствии целью нашего эмпирического исследования выступило изучение семейной сплоченности в периоды нормативных кризисов семейного развития. Для выявления уровня семейной сплоченности была использована методика «Шкала семейной гибкости и сплоченности» (FACES — 3) Д. Олсона.

В исследовании участвовали семьи находящиеся на трех этапах жизненного цикла: 1) молодые супруги без детей со стажем брака до 3-х лет -12 семей, 24 человека, 12 мужчин и 12 женщин; 2) семьи с маленькими детьми до 3-х лет со стажем брака от года до 4-хлет — 15 семей, 30 человек, 15 мужчин и 15 женщин; 3) супруги с детьми подростками со стажем брака от 10 до 15 лет — 13 семей, 26 человек, 13 мужчин и 13 женщин в возрасте.

В результате проведенного исследования было выявлено, что семьи молодых супругов без детей характеризуются низким разобщенным уровнем сплоченности.

На данном этапе жизненного цикла семьи происходит интенсивная выработка и согласование общесемейных, общесупружеских ценностей, внутрисемейного уклада, адаптация к индивидуальным особенностям супруга, принятие ролей мужа и жены, приспособление к жизни в семье.

Такие процессы брачно-семейной адаптации нередко сопровождаются супружескими столкновениями и конфликтами, взаимными обидами и борьбой за власть, что, на наш взгляд, безусловно, понижает семейную сплоченность. При этом у молодых супругов еще не выработана единая линия поведения, еще нет навыков стабильного взаимодействия в диаде, эффективной совместной деятельности.

У супругов с маленькими детьми до 3-х лет был выявлен низкий разобщенный уровень семейной сплоченности. Согласно существующим в семейной психологии исследованиям (С. Минухин, А. Н. Волкова и др.) рождение ребенка это всегда существенный кризис для всей семьи.

До появления ребенка в семье супруги большую часть времени проводили вдвоем, внутрисемейное взаимодействие происходило в супружеской диаде.

Тогда как после рождения ребенка внимание жены-матери стало всецело принадлежать ребенку, в семейном взаимодействии произошел процесс триангуляции.

Таким образом, муж и жена оказываются в ситуации эмоционального разделения, происходит перераспределение обязанностей, супруги часто ведут себя несогласованно и соответственно значительно снижается степень сплоченности.

Кроме этого, в результате проводимого исследования удалось обнаружить значимые различия семейной сплоченности между двумя данными этапами жизненного цикла. Так, у молодых супругов без детей наблюдается более высокий уровень сплоченности, чем в семьях с маленькими детьми.

Подобные результаты могут быть связаны с тем, что до рождения ребенка супруги более сосредоточены друг на друге и все отношения развиваются в рамках диады, где дистанция между ним очень близкая.

С рождением ребенка, как уже было отмечено выше, основное внимание жены переключается на ребенка, происходит большее дистанцирование с супругом.

В семьях с детьми-подростками был выявлен умеренный разделенный уровень сплоченности.

Полученные данные свидетельствуют о том, что с одной стороны, в данный период жизни семьи в эмоциональных отношения супругов существует некоторая разделенность, которая может быть обусловлена свойственным их возрасту переосмыслением жизненного пути, своих способностей, собственной семейной жизни.

При этом приходит ощущение и понимание того, что дети-подростки все больше дистанцируются от родителей, проводят большую часть времени в кругу сверстников, что также нарушает привычную стабильность семьи.

С другой стороны, на данном этапе жизненного цикла семья способна собираться вместе, обсуждать проблемы, оказывать поддержку друг другу и принимать совместные решения, так как существует общий семейный уклад, правила, выработанные годами совместной жизни.

Адаптация и устойчивость растений к неблагоприятным абиотическим факторам

Ранее были рассмотрены основные процессы, происходящие в растительном организме, и влияние на них внешних и внутренних факторов. Однако факторы внешней среды сильно отличаются по своей напряженности в разных частях планеты и в разное время года. Например, на Земле Франца-Иосифа максимальная температура воздуха не превышает +7°С, а в тропических пустынях она достигает +55°С.

Крайне неблагоприятные для растений условия характерны для значительной территории земного шара. Даже в районах с благоприятными сочетаниями жизненных факторов периодически бывают засухи или ливни, морозы или жара, продолжительные или короткие заморозки.

В экваториальной зоне с ровным ходом метеорологических элементов в течение года растения часто попадают в неблагоприятные условия, но здесь чаще наблюдаются резкие изменения не сезонных, а суточных условий.

Например, в Боготе среднемесячные колебания температуры равны ГС, а среднесуточные — 9°С.

Наиболее распространенными неблагоприятными для растений факторами являются засуха, высокие и низкие температуры, избыток воды и солей в почве, недостаток кислорода, присутствие в атмосфере вредных веществ, ультрафиолетовая радиация, ионы тяжелых металлов.

Сильнодействующий фактор внешней среды, способный вызвать в организме повреждение или даже привести к смерти, называют стрессорным фактором, или стрессором. Если действие стрессора превосходит защитные возможности организма, то наступает смерть.

В этом случае можно говорить об экстремальном факторе. Интенсивность (доза) стрессора, которая может вызвать гибель организма, называется летальной (ЛД) и характеризуется величиной ЛД50, т.е.

интенсивностью действующего фактора, при которой погибает половина растений.

В ответ на повреждающее действие фактора организм переходит в состояние стресса. Этот термин был предложен выдающимся канадским ученым Г. Селье (1972).

В настоящее время под термином стресс понимают интегральный (от лат.

integer — цельный, единый) неспецифический ответ растения на повреждающее воздействие, направленный на выживание организма за счет мобилизации и формирования защитных систем.

Способность растения переносить действие неблагоприятных факторов и давать в таких условиях потомство называется устойчивостью, или стресс-толерантностью (от лат. ШегапИа — терпение).

Действию стрессорных факторов подвергаются не только дикие, но и культурные растения. Любой экстремальный фактор оказывает отрицательное влияние на рост, накопление биомассы и урожай. Поэтому иногда говорят еще об агрономической устойчивости.

Агрономическая устойчивость — способность растения давать высокий урожай в неблагоприятных условиях (Ацци, 1955). Степень снижения урожая под влиянием стрессорных условий является показателем устойчивости растений.

Устойчивость является конечным результатом адаптации.

Адаптация (от позднелат. адарЫо — приспособление, прилаживание) — это генетически детерминированный процесс формирования защитных систем, обеспечивающих повышение устойчивости растения и протекание онтогенеза в ранее неблагоприятных условиях.

Адаптация включает в себя все процессы (анатомические, морфологические, физиологические, поведенческие, популяционные и др.) от самой незначительной реакции организма на изменение внешних или внутренних условий, которая способствует повышению устойчивости, до выживания конкретного вида.

Сохранение жизни на Земле является результатом непрерывной адаптации живых существ.

Выбор растением стратегии (способа) адаптации зависит от многих факторов. Однако ключевым фактором является время, предоставляемое организму для ответа.

Чем больше времени предоставляется для ответа, тем больше выбор возможных стратегий. При внезапном действии экстремального фактора ответ должен последовать незамедлительно.

В соответствии с этим различают три главные стратегии адаптации: эволюционные, онтогенетические и срочные.

Эволюционные (филогенетические) адаптации — это адаптации, возникающие в ходе эволюционного процесса (филогенеза) на основе генетических мутаций и отбора и передающиеся по наследству. Результатом таких адаптаций является оптимальная подгонка организма к среде обитания.

Системы выживания, сформированные в ходе эволюции, наиболее надежны. Они, как правило, функционируют в течение всего онтогенеза не только в стрессорных, но и в оптимальных условиях.

Для примера достаточно вспомнить анатомо-морфологические особенности растений, обитающих в самых засушливых пустынях земного шара, а также на засоленных территориях.

Однако изменения условий среды, как правило, являются слишком быстрыми для возникновения эволюционных приспособлений. В этих случаях растения используют не постоянные, а индуцируемые стрессором защитные механизмы, формирование которых генетически предопределено (детерминировано). В образовании таких защитных систем лежит изменение дифференциальной экспрессии генов.

Онтогенетические адаптации — изменения, происходящие в течение онтогенеза и обеспечивающие выживание данного индивида. Они не связаны с генетическими мутациями и не передаются по наследству. Классическим примером подобных адаптаций является переход некоторых С3-растений на САМ-тин фотосинтеза, помогающий эффективно использовать воду в ответ на засоление и водный дефицит.

Срочная (быстрая) адаптация, в основе которой лежит образование и функционирование шоковых (от фр. скос — удар) защитных систем, происходит при быстрых и интенсивных изменениях условий обитания.

Эти системы обеспечивают лишь кратковременное выживание при повреждающем действии фактора и тем самым создают условия для формирования более надежных долговременных механизмов адаптации.

К шоковым защитным системам относятся, например, система теплового шока, которая образуется в ответ на быстрое повышение температуры, или 505-система, сигналом для запуска которой является повреждение ДНК.

Существует бесконечное множество путей адаптации растений. Тем не менее все адаптации условно можно разделить лишь на два принципиально различных типа: активная и пассивная адаптация.

Активная адаптация — формирование защитных механизмов, в основе которых лежит индукция синтеза ферментов с новыми свойствами или новых белков, обеспечивающих защиту клетки и протекание метаболизма в ранее непригодных для жизни условиях. Конечным результатом такой адаптации является расширение экологических границ жизни растения.

Пассивная адаптация — эго уход от повреждающего действия стрессора или сосуществование с ним. Этот тип адаптации имеет огромное значение для растений, поскольку, в отличие от животных, они не способны убежать или спрятаться от действия неблагоприятного фактора.

К пассивным адаптациям относятся, например, переход в состояние покоя, способность растений изолировать агрессивные соединения, такие как тяжелые металлы в стареющих органах, тканях или в вакуолях, т.е. сосуществовать с ними.

Настоящим уходом от действующего фактора является очень короткий онтогенез растений-эфемеров, позволяющий им сформировать семена до наступления неблагоприятных условий. Однако часто растения одновременно используют как активные, так и пассивные пути адаптации.

Так, например, в ответ на повышение температуры воздуха растение уходит от действующего фактора, понижая температуру тканей за счет транспирации, и одновременно защищает клеточный метаболизм от высокой температуры, синтезируя белки теплового шока, о которых еще будет сказано.

Наиболее чувствительны к стрессорным факторам молодые растения в период появления и развития всходов, когда интенсивно идет активный рост и обусловливающие его метаболические процессы.

В дальнейшем устойчивость растений повышается и постепенно продолжает увеличиваться до начала заложения цветков. В период формирования гамет, цветения, оплодотворения растения снова очень чувствительны к неблагоприятным условиям.

Затем их устойчивость постепенно повышается вплоть до созревания семян.

Создание человеком высокопродуктивных сортов часто приводит к снижению устойчивости.

Причина этого явления заключается в том, что чем больше энергетических ресурсов растение тратит на поддержание высокой устойчивости, гем меньше их остается для формирования урожая, и наоборот.

Многие культурные растения не могут сами развиваться и полностью зависят от человека, который создает для них благоприятные условия.

Однако в результате хозяйственной деятельности человека появляются новые неблагоприятные факторы, для которых растения не могли выработать защитные приспособления в процессе эволюции, поэтому изучение устойчивости растений, знание ее природы, механизмов в наше время очень важно как с теоретической, гак и с практической точек зрения.

Контрольные вопросы

• 1. Какой фактор называется стрсссорным?
• 2. Что такое стресс?
• 3. Что такое биологическая устойчивость?
• 4. Что такое агрономическая устойчивость?
• 5. Что такое адаптация?
• 6. Какая адаптация называется генетической, онтогенетической и срочной?
• 7. Чем отличается активная адаптация от пассивной?
• 8. Почему в наше время увеличивается интерес к изучению адаптации и устойчивости растений?
• 9. Могут ли быть созданы высокопродуктивные сорта, обладающие максимальной устойчивостью?