Примеры защиты растений от животных. Имитаторы. Как растения защищаются, использую славу своего защитника. Физико-механические методы защиты растений

Декоративность зеленых насаждений во многом зависит от их со­стояния. Они страдают от загазованности воздуха, сильней поражаются вре­дителями и болезнями. Срок службы их значительно сокращается при загрязнении средообитания.

Декоративность растений часто зависит от повреждений, наносимых вредителями и болезнями. Жуки-листоеды, гусеницы бабочек и личинки пилильщиков в отдельные годы почти полностью оголяют деревья. Часто наблюдаются продырявливание, объедание, скручивание листьев. Такие вредители, как тли и трипсы, являются переносчиками вирусных заболева­ний. Для уничтожения вредителей и болезней необходимо применять следующие методы борьбы: агротехнический, физический, механический, био­логический, химический и карантин. Однако не один из этих методов не яв­ляется универсальным. Наибольший эффект в борьбе с вредителями и бо­лезнями дает комплексное использование нескольких методов в соответст­вии с условиями окружающей среды .

Агротехнический метод защиты растений

Борьбы основан на взаимоотношениях рас­тений с вредными организмами и внешней средой. Различными агротехни­ческими мероприятиями создают условия, неблагоприятные для развития вредителей и болезней. Метод носит профилактический характер, преду­преждает размножение вредных видов. Он не требует специальных затрат, экономичен и выгоден.

Система агротехнических мероприятий включает посев и высадку здорового посадочного материала в оптимальные сроки в подготовленную почву; проведение всех агротехнических операций по уходу за культурой; обеспечение культуры элементами питания в соответствии с ее потребно­стью; использование сортов, устойчивых к воздействию неблагоприятных факторов, в том числе и вредных организмов; своевременное проведение профилактических мероприятий. Некоторые виды вредителей (блошки, тли, мухи, клещи, нематоды) питаются и размножаются в сорняках а затем пере­ходят на культурные растения. По этому уничтожение сорняков очень важ­но для снижения численности и вредоносности многих видов вредителей и возбудителей болезней. Необходимо на всех озелененных территориях обрезать больные и засохшие ветви, корчевать пни, удалять плодовые тела грибов-трутовиков. Важным и широко распространенным ме­роприятием в насаждениях является лечение ран и пломбирова­ние дупел.

Физические и механические методы. Объединяют различные приё­мы, при которых вредителей уничтожают физическими средствами, механическими приспособлениями и вручную. В настоящее время они имеют ограниченное распространение из-за трудоёмкости, применяются на небольших площадях, где невозможны другие методы. Механические приё­мы борьбы: устройство механических преград для защиты растений от наползания вредителей (заградительные канавки); наложение на стволы де­ревьев клеевых колец, предохраняющие кроны от наползания гусениц не­парного шелкопряда и дубовой листовертки.

Физические приёмы борьбы в основном применяют для борьбы с вредителями в период хранения урожая и продуктов его переработки.

Биологический метод. Основан на использовании естественных врагов вредных видов для предупреждения или подавления их массового размножения для этого используют:

— микроорганизмы и вирусы;

— насекомоядных птиц и зверей.

Биологические средства защиты зелёных насаждений от вредителей и болезней не оказывают отрицательного влияния на человека и растение и не загрязняют окружающую среду.

В настоящее время в борьбе с вредителями и болезнями растений широко используются бактерии. Бактериальные препараты готовят на осно­ве спорообразующих кристаллоносных энтомопатогенных бацилл группы бациллюс туренгиензис (Bacillus Thuringiensis ) и применяют для борьбы с листогрызущими насеко­мыми садовых культур, парковых и лесных насаждений. В настоящее время в городских зелёных насаждениях используются бактериальные препараты: дендробациллин, энтобактерин, гомелин, лепи-доцид и другие. Эти препараты не отпугивают насекомых, так как не имеют специфического запаха, не опасны для теплокровных животных и не повре­ждают растения.

Дендробациллин. Инсиктецидный препарат, действующим веществом которого являет­ся спорово-кристаллический комплекс Вас. Thuringiensis Var . Dendrolinus . Чувствителен к действию метеорологических факторов, в период по­лураспада 1-1,5 суток. Выпускается в формах с. п., титр не менее 30 и 60 млрд./г. и пасты, титр не менее 20 млрд./г. При температуре от -30 до +ЗО°С хранится 1-2 го­да. Проводят 1-2 опрыскивания растений в период вегетации через 7-8 дней против каждого поколения вредителей. При применении в сельском и лес­ном хозяйстве токсические остатки препарата на растениях не обнаружены. В объектах окружающей среды быстро теряет активность. В лесу на листьях де­ревьев концентрация препарата за 5 суток снижается в 3,5 раза. На листьях шелковицы за 30 суток уменьшение концентрации составляет 16,7 раза.

Энтобактерин. Инсиктецидный препарат, действующим веществом которого являет­ся спорово-кристаллический комплекс Вас. Thuringiensis Var . Galleriae . Споры чувствительны к действию ультрофиалетовых лучей и высушиванию. Кри­сталлы эндотоксина более устойчивы не растворимы в воде, легко раство­ряются в щелочной среде. Выпускается в форме с. п., титр которого не менее 30 млрд. жизнеспособных спор в 1 г. и пасты, титр. 180-220 млрд./г. Приме­няется для обработки парковых культур против листовёртки пи­лильщика, пяденицы. Малотоксичен. При использовании в сельском хозяйстве токсические остатки на растениях отсутствуют [ 6 ].

Лепидоцид. Микробный инсектицидный препарат на основе спорово-кристаллического комплекса Вас. Thuringiensis Var . Kurstaki . Выпускается концентрат с титром 100 млрд. жизнеспособных спор /г. с водой образует суспензию. Гарантийный срок хранения в сухом помещении при температу­ре ±30°С один год. Применяется как инсектицид кишечного действия спосо­бом опрыскивания растений против гусениц младшего возврата американ­ской белой бабочки — 1кг./га., шелкопрядов, пядениц, листовёрток. Прово­дят 1-2 обработки против каждого поколения с интервалами 5-7 или 7-8 дней. Малотоксичен. Остаточное количество не опасно для человека и жи­вотных, на растениях не регламентируются. Возможность отравлений и ин­фекционных заболеваний маловероятно.

Вирин-ЭНШ. Инсектицидный препарат, действующим веществом которого являет­ся вирус ядерного полиэдроза непарного шелкопряда. Выпускается в форме жидкого препарата с титром не менее 1 млрд. полиэдров /мл. с добавкой ОП-7 (0,04%). Применяется для уничтожения яйцекладок непарного шелкопряда в плодовых насаждениях и в садозащитных паласах. Опрыскивают растения в период вегетации в очагах размножения вредителя, норма расхода от 0,2 до 2 мл. препарата (в зависимости от числа яйцекладок) на одно дерево при среднем расходе рабочей жидкости 10л. на обработку очага 50га. леса. Ги­бель гусениц наступает на 6-12-е сутки после предания обработанного кор­ма. Товарные формы препарата не токсичны для человека и теплокров­ных животных при однократном и множественном воздействии.

Химический метод.

Химический метод эффективен и производителен, так как при его применении используют комплекс машин и механизмов. Основное преимущество метода - быстрое и эффективное уничтожение большого количества вредителей. Но он имеет существенные недостатки:

— пестициды ядовиты не только для вредителей, но и энтомофагов, теплокровных животных и человека;

— на приобретение пестицидов и техники расходуются средства;

— появляются устойчивые популяции вредителей синтетическим пестицидам;

— нежелательно применение в курортно-рекреационных зонах и на объектах зеленого туризма Крыма.

Рекомендуем применять химический метод защиты растений на проектируемом объекте только в крайних случаях – при возникновении опасных эпизоотий и эпифитотий. Наряду с выбором методов борьбы, решающую роль в защите расте­ний от вредителей играют сроки их применения. Они обычно связаны с наи­более уязвимыми фазами развития насекомых и устанавливаются для каж­дого вида опытным путём по рекомендациям специалистов в области защиты растений

В процессе совместной эволюции с различными вредными видами у растений сформировались способы защиты, снижающие давление популяций патогенов на популяцию хозяина. К таким способам относятся: уход от поражения, толерантность (выносливость) и устойчивость к поражению. Каждый способ имеет свое биологическое значение во взаимодействии партнеров, они различным образом влияют на популяцию патогенов и результаты поражения растений. Все эти способы защиты определяются различными генетическими системами.

2.4.1.Уход от поражения

Уход от поражения болезнью или вредителем основан на несовпадении во времени или в пространстве наиболее уязвимых стадий развития растений с массовым развитием популяции патогенных организмов или на сокращении времени контакта с популяцией патогена за счет сокращения вегетационного периода. При этом снижается количество проникновений в ткани растения. Этот способ защиты иногда называютвидимо, или ложной устойчивостью или избеганием, подчеркивая, что она основана не на активных реакциях хозяина против патогена, а использует другие биологические механизмы. Уход от болезни или вредителя определяется общими биологическими свойствами растений (длиной вегетационного периода, соотношением фенологических фаз, экологической нишей, занимаемой видом, и т.д.).

Уход от повреждения, связанный с фенологией роста и разви­тия растений, имеет большое значение в практике. Отдельные сорта растений могут не повреждаться тем или иным вреди­телем в том случае, если период яйцекладки или период заражения ограничивается коротким отрезком времени и должен совпадать с определенной фазой развития рас­тений. Сорта, успевшие пройти или запаздывающие с прохождением уязвимой фазы, не повреждаются вредителем и будут внешне устойчи­выми. Так, яблоневый цветоед откладывает яйца лишь в фазу развития цветков – от начала обнажения бутонов до их окрашивания. Поэтому сорта яблони, у которых фазы развития цветков не совпадают с периодом массовой яйцекладки вредителя, будут повреждены слабо. Например, в условиях центральной России практически не поражается сибирская яблоня, отличающаяся очень ранним и дружным цветением. Сильнее всего повреждаются цветки у яблонь среднего срока цветения (Коричное полосатое, Белый налив и др.), в меньшей степени – рано- и поздноцветущие сорта (Соколов, Соколова, 1974).

Меньшее поражение растений наблюдается и в тех случаях, когда фаза заражения приходится на период, когда условия среды неблагоприятны для патогена. Сорта зерновых, у которых период цветения приходится на жаркую погоду, меньше заражаются пыльной головней. Можно привести много подобных примеров.

Устойчивость растений может быть следствием сокращения периода контакта патогена с растением. Особое значение эта форма устойчивости имеет для полициклических заболеваний, образующих ряд генераций в течение сезона. Например, ранние сорта картофеля могут не поражаться фитофторозом, так как ко времени накопления инфекции они уже заканчивают вегетацию. То же может относиться ко всем листовым пятнистостям растений. В США в последние два десятилетия серьезное снижение вредоносности ржавчинных и других листовых заболеваний на озимых культурах достигнуто за счет сокращения среднего вегетационного периода на две недели.

Подобная же зависимость наблюдается и для вредителей. В частности, поражение раннеспелых зерновых культур клопом вредной черепашкой значительно меньше, чем позднеспелых. Поскольку вегетационный период растений и соотношение фенологических фаз сильно зависит от метеоусловий (влажности, температуры), проявление этого способа защиты может существенно различаться по годам.

Уход от болезни или повреждения может в значительной степени регулироваться человеком через организацию прохождения ростовых процессов: подбором оптимальных сроков посева, внесением оптимальных доз удобрений, созданием сортов с оптимальным соотношением фаз развития.

Резюмируя, можно сказать, что чем больше тот или иной вид патогена приспособлен к поврежде­нию органов растений с короткой уязвимой фазой и чем короче период яйцекладки или развития вредящей стадии данного патогена, тем большую роль в защите растений играет уход от поражения. Этот фактор может быть усилен с помощью агротехнических приемов.

Разнообразные меры борьбы с болезнями и вредителями полевых культур можно сгруппировать в ряд методов.

Агротехнический метод защиты растений основан на использовании общих и специальных приёмов агротехники, с помощью которых создают экологические условия, неблагоприятные для развития и размножения вредных организмов и повышающие самозащитные свойства растений. Впервые этот метод применил в начале 20 в. русский энтомолог Н.В. Курдюмов. Важнейшая роль отводится правильным севооборотам, т.к бессменное культивирование какого-либо однолетнего растения вызывает накопление вредителей и возбудителей заболеваний. Снижение их численности во многих случаях осуществляется также и системой обработки почвы. Например, пожнивное лущение стерни и последующая зяблевая вспашка способствуют уничтожению возбудителей многих заболеваний и зимующих вредных насекомых; вспашка и культивация благоприятствуют деятельности хищных насекомых (жужелиц и др.), уничтожающих живущих в почве вредителей. Велико значение сортировки и очистки семян выращивания здорового посадочного материала, своевременного удаления выбракованных или заболевших растений, удаления пожнивных остатков, борьбы с сорняками. Посев сельско-хозяйственных культур в оптимальные сроки позволяет избежать совпадения уязвимых фаз развития растений с периодами максимальной активности вредителей. Внесение удобрений благоприятствует лучшему развитию растений и повышает их устойчивость к повреждениям. Решающим фактором борьбы с многими вредителями, например вредной черепашкой на пшенице, является ранняя уборка урожая, а при раздельной уборке - минимальный разрыв между косовицей и уборкой валков. Оптимальный агротехнический уход за растениями значительно повышает эффективность всех лечебно-истребительных мер.

Химический метод защиты растений основан на применении веществ, токсичных для вредных организмов. Получил особенно широкое развитие после 1945 благодаря большой эффективности, универсальности и простоте применения ряда химических препаратов. Во многих странах создана специальная отрасль промышленности - производство пестицидов, которых к 1970 насчитывалось несколько тысяч видов. В 20-30-х гг. в качестве инсектицидов применялись преимущественно соединения мышьяка и некоторые др. сильно ядовитые для человека и теплокровных животных химические препараты. На смену им после 1945 пришли органические синтетические соединения типа ДДТ, гексахлорана и др., а в 60-е гг. - фосфорорганические, хлор - и азотсодержащие соединения избирательного действия. Избирательность действия пестицидов устанавливают на основе изучения физиологических процессов, например метаморфоза, специфических для организма насекомых. Начинают получать практическое применение препараты, оказывающие на насекомых действие, аналогичное действию их специфических гормонов, например линочных и ювенильных. На смену ртутным протравителям семян и посадочного материала пришли новые, безопасные; уменьшаются масштабы использования медьсодержащих препаратов. Ассортимент гербицидов насчитывает десятки препаратов из различных классов химических соединений, позволяющих бороться с сорняками в посевах почти всех сельско-хозяйственных культур.

Широкое и одностороннее применение пестицидов во многих странах вызвало ряд нежелательных последствий: загрязнение почвы и природных вод, появление форм вредителей, устойчивых к пестицидам, накопление пестицидов в продуктах питания и т.д. Поэтому во всём мире принимаются меры, ограничивающие использование пестицидов: устанавливаются предельно допустимые нормы остаточных количеств пестицидов в продуктах питания и последние сроки химических обработок и др. Изыскиваются безвредные препараты, рационализируются способы их применения (сверхмало-объёмные опрыскивания, уменьшающие загрязнение экосистемы; предпосевная обработка семян и посадочного материала, наименее опасная для энтомофагов и опылителей и др.).

Механический метод защиты растений (использование заградительных и ловчих канавок, ловчих поясов, различных приспособлений для вылова вредителей и т.д.), в прошлом игравший важную роль, из-за большой трудоёмкости и недостаточной эффективности применяется ограниченно.

Современные успехи в развитии биологии, физики, химии открывают новые перспективы и в области поисков более совершенных методов и средств защиты растений. Практическое применение находят гамма-излучения для стерилизации насекомых и получения штаммов микроорганизмов с повышенной вирулентностью (для биологической борьбы), различные источники света для вылова насекомых и сигнализации появления их в природе. Привлекают всеобщее внимание методы самоистребления насекомых, приводящие к быстрому и часто полному искоренению вредных видов. Эти методы основаны на искусственном разведении и выпуске в природу стерильных или генетически неполноценных рас вредителя, преимущественно самцов, дающих после спаривания с нестерилизованными особями бесплодное потомство. Стерилизация осуществляется с помощью гамма-излучений, некоторых химических соединений, в частности антиметаболитов, алкилирующих соединений, антибиотиков, и иногда теплового воздействия.

Казалось бы, чем могут быть опасны растения? Люди привыкли считать их не более чем пищей или строительным материалом, но недавние исследования показывают: флора умеет защищаться не хуже, чем фауна. Для вас мы подобрали несколько любопытных механизмов , которые существуют у растений для отражения различных угроз.

1. Отравление цианидом

Этот механизм был выработан некоторыми растениями (в числе которых - яблони и шпинат) в процессе эволюции, чтобы не давать животным быстро объедать верхние побеги и листья. Растение накапливает в клетках цианистый водород, который соединяется с молекулами углеводов и жира и оседает в побегах и верхней части стебля.

Когда травоядное употребляет в пищу часть растения, богатую цианидом, цианогенные гликозиды или липиды в его желудке расщепляются, выделяя цианистый водород, который нарушает процесс клеточного дыхания.

Концентрация отравляющего вещества в клетках неоднородна, поэтому человек редко умирает, съев один ядовитый плод. Кроме того, например, в яблоках количество цианистого водорода значительно ниже, чем в маниоке - съедобном корнеплоде, распространённом преимущественно в тропиках. Прежде чем употреблять в пищу маниок, следует хорошенько промыть его и подвергнуть так называемому выщелачиванию, чтобы удалить отраву.

2. Угроза сердечного приступа

Долгую смерть от отравления цианидом, конечно, вряд ли можно назвать приятной, но есть цветок, который пошёл в защите своих законных жизненных интересов ещё дальше - «неосторожное обращение» с ним чревато сердечным приступом.

Так называемые наперстянки (род травянистых растений, семейство Подорожниковые) выделяют мощный токсин, который может вызвать остановку сердца. Дигитоксин, служащий наперстянкам оружием, - это вещество класса сердечных гликозидов, одним из главных эффектов которого является усиление сократимости миокарда, что повышает риск возникновения спазма. В небольших количествах этот токсин применяется в медицине в качестве средства лечения различных сердечных недугов, а передозировка (свыше 10 мл), скорее всего, приведёт к летальному исходу.

Основная опасность, исходящая от наперстянки, в том, что её листья внешне очень похожи на листья другого растения - окопника, которое используется при приготовлении успокаивающего целебного настоя, поэтому многие отравились дигитоксином, перепутав наперстянку с окопником.

3. Болезненная инъекция нейротоксина

Крапива в пять м высотой - это само по себе звучит жутко, а если учесть, что это растение под названием «крапивное дерево» покрыто мириадами мельчайших волосков, содержащих невероятно мощный яд, создаётся образ страшного растительного монстра из научно-фантастических романов.

Этот редкий вид крапивы, который австралийские и новозеландские аборигены зовут онгаонга, настолько ядовит, что в течение нескольких месяцев после первого контакта оставшийся в ране нейротоксин может вызывать у человека ужасную боль. Именно это неприятное свойство «австралийской крапивы» в 1920-х годах послужило причиной смерти голландского учёного Винклера.

Вот запись, где австралийский биолог демонстрирует, что случается при контакте человека с «крапивным деревом».

4. Нашествие муравьёв

Подобно некоторым из людей, растения находят себе «телохранителей» для защиты от различных угроз. В случае бычерогой акации в качестве защитников выступают древесные муравьи. Акация предоставляет муравьям жильё в полостях у оснований многочисленных шипов и даже «кормит» их специальным нектаром, выделяя его из желёз, расположенных около шипов.

Взамен муравьи дают дереву защиту, отбивая попытки растительноядных насекомых попробовать акацию на вкус - охотников до сочных листьев муравьи сбрасывают с дерева или поедают. Муравьиный рой при случае способен напасть даже на крупное животное или человека - болезненные укусы множества «телохранителей» убивают всякое желание взобраться на акацию или сорвать на память веточку.

Правда, чрезмерная рьяность муравьёв в отстаивании интересов бычерогих акаций обернулась не слишком приятными последствиями для самого дерева: многие насекомые, способствующие опылению и размножению растений, не могут даже приблизиться к акациям из-за полчищ безжалостных охранников.

5. Осиный рой

Такое на первый взгляд безобидное растение, как кукуруза, тоже может за себя постоять, да ещё как!

Экологические задачи

для 10-11 классов
Варианты адаптаций видов к условиям среды

1. Какими способами могут защищаться растений от поедания животными?

Ответ: Они вырабатывают эфирные масла - реппеленты, яды, на них вырастают шипы и колючки.

2. В жаркой безводной пустыне растут странные растения - молочаи, кактусы. Экологи называют эту группу суккулентами. Какие способы экономии воды имеются у суккулентов?

Ответ: Суккуленты запасают воду в вакуолях клеток стебля или листьев. Они жароустойчивы благодаря большой вязкости протоплазмы и высокому содержанию связанной воды в клетках.

3. Часть пустынных растений называют ксерофитами. Они по-своему справляются с недостатком влаги. Как они это делают?

Ответ: Ксерофиты хорошо переносят иссушение, т.к. у них маленькие листья, покрытые толстой кутикулой, волосками или воском; устьица в углублениях, засыпанных зернышками воска; некоторые сворачивают лист в трубку устьицами внутрь; устьица мелкие; листья превращаются в колючки или чешуйки; много узких сосудов (обмен в засуху малоинтенсивен - эвксерофиты; устойчивы к засухе, благодаря длинным, глубоко уходящим корням, интенсивно испаряют - гемиксерофиты.)

4. Весной на короткое время пустыня расцветает и зеленеет. Этим она обязана растениям-эфемерам. Как они справляются с сухостью и жарой своего местообитания?

Ответ: Эфемеры – однолетние, мелкие, используют короткие влажные периоды для роста и развития, с наступлением засухи отмирают, оставляя жаростойкие семена.

5. Форма растений "перекати поле" - удобна для быстрого и широкого распространения семян. Несущийся по земле шар разбрасывает семена на большой площади. Почему такие растения не растут в горах, лесах? Какие условия необходимы, чтобы такая форма растений оказалась адаптивной?

Ответ: Открытая местность и ветер, то есть условия степи и пустыни. В горах, лесах – много препятствий.

6. В тропических широтах среди растений преобладают древесные, а в умеренных и холодных возрастает доля многолетних травянистых растений с подземными почками возобновления, они становятся доминирующими. С чем связаны эти соотношения?

Ответ: У деревьев зимующие почки открыты морозам, а у многолетних трав - защищены слоем почвы, опавшей листвы и снегом.

7. Маки и тюльпаны, разные виды луков - все это влаголюбивые растения. Почему же они в таком обилии растут в жарких пустынях? Что им помогает выживать там?

Ответ:. Стратегия жизни этих растений - большую часть года они проводят в виде луковиц и корневищ (неактивное состояние) Это растения-эфемероиды.

8. У одних растений пыльца мелкая, порошковидная сухая. А вот другие имеют клейкую пыльцу, поверхность которой покрыта бороздками и шипиками. Почему у растений такая различная пыльца? К чему приспособлена первая, а к чему – вторая?

Ответ: Первая распространяется ветром, вторая – животными.

9. Ольха, лещина, тополь цветут очень рано, когда деревья в лесу еще не оделись листвой. Цветы появляются раньше листьев, в чем смысл такого опережения?

Ответ: Это ветроопыляемые деревья, а листья мешают переносу пыльцы, «перехватывают» ее.

10. Многие растения раскрывают и закрывают свои венчики в определенные часы суток. Так, утром открываются цветки кувшинки, желтые соцветия календулы. А вот цветки душистого табачка или тоже душистые цветки маттиолы в это время закрыты. Они откроются только с наступлением сумерек. Чем объяснить такое расписание цветения растений?

Ответ: Одни опыляются дневными насекомыми, другие – ночными.

Биологические ритмы

1. Растение кислица на нашем подоконнике вечером складывает листья, а утром расправляет их. Что произойдет с этим растением, если мы поставим его в подвал, где нет смены освещения и всегда темно? Объясните механизм происходящего.

Ответ: Она продолжит вовремя складывать листья и постепенно перейдет с суточного на циркадный ритм. Она и жила по нему, только затянутому суточным периодом.

2. Рис - растение короткого дня. На о.Тринидад земледельцы подали в суд на промышленников, круглосуточно сжигающих газовые отходы вблизи полей. Это освещает огромное пространство. За что же просили компенсацию земледельцы?

Ответ: Рис на таких полях не цвел и не давал урожаев.

3. На бульварах города в суровую зиму вымерзла часть тополей. Более всего пострадали те деревья, что росли у уличных фонарей. Почему им так не повезло?

Ответ: Фонари изменили соотношение света и темноты, деревья не получили нужного сигнала и не подготовились к зиме.
Межпопуляционные взаимоотношения

1. Опишите экологические преимущества мелких семян у растений. Что выигрывают организмы с мелкими семенами?

Ответ: Большое количество семян при малых затратах энергии на их формирование, легче и дальше переносятся ветром, заселяют нарушенные местообитания, длительно сохраняют всхожесть.

2. Опишите экологические недостатки мелких семян у растений. В чем проигрыш в соревновании с крупносемянными формами?

Ответ: Недостатки: меньше запас питательных веществ, меньше шансов выжить и прорасти, пробив плотную дернину.

3. Опишите экологические преимущества крупных семян у растений. Что выигрывают организмы с крупными семенами?

Ответ: Преимущества: много питательных веществ и больше шансов прорасти сквозь мощную дернину, выиграть в конкурентной борьбе.

4. Опишите экологические недостатки крупных семян у растений. В чем их проигрыш в сравнении с мелкосемянными формами?

Ответ: Недостатки: легче становятся добычей животных, не разносятся далеко ветром, небольшая долговечность, невелико общее количество семян.

5. На участке гор видовое разнообразие растений в 2-3 раза выше, чем на таком же участке предгорной равнины. Перечислить возможные причины, увеличившие видовое разнообразие растений в горах.

Ответ: Этому способствуют вертикальная зональность, особые типы местообитаний (скалы, например), которых более нигде нет, изолированные ущелья, а также относительная древность ландшафта в сравнении с долиной.

6. На огороде основной сорняк - бодяк желтый. Одно его растение производит за лето тысячу семян. Всхожесть семена, лежащие в почве, не теряют 7-9 лет. Определите, сколько семян произведут за 4 года 45 растений (по одному растению бодяка на квадратный метр огорода)? Объясните, почему весь огород не зарастает бодяком, какие экологические закономерности мешают этому?

Ответ: 180000. Все семена не могут прорасти, потому что ингибируются проросшими и растущими растениями бодяка (внутривидовая конкуренция), а кроме того, распространение и увеличение численности бодяка сдерживают другие растения (межвидовая конкуренция) и потребители бодяка (животные, грибы).

7. Полынь горькая (одно растение) производит за сезон до 700000 семян. На нашем огороде произрастает 15 растений этого вида. Сколько семян они произведут за 3 года? Все ли семена окажутся в почве нашего огорода? Зарастет ли весь огород полынью, ведь ее семена сохраняют всхожесть, находясь в земле в течение 6-7 лет? Почему полынь всегда есть на огороде и редко встречается на лесных полянах?

Ответ: 31 500 000 шт. Множество семян уносит ветер. Огород может зарасти полынью в тех местах, где нарушена дернина. На лесных полянах сформирована дернина, и она не дает прорасти семенам полыни.

8. У разных растений на одном лугу пыльца при цветении осаждается на различных расстояниях: лук - 2 м, сосна - 100 м, хлопчатник - 1 км. Можно ли этим расстоянием характеризовать скорость расселения растений? Какая характеристика на ваш взгляд могла бы характеризовать расселение точнее?

Ответ: Можно. Дальность переноса семян.

9. Ятрышники и венерины башмачки не растут на клумбах даже с самой прекрасной почвой, если не образуют симбиоз с другими живыми организмами. Только в симбиозе с ними и может расти, цвести и плодоносить орхидея. С кем так тесно связаны наши орхидеи?

Ответ: С особыми видами грибов. Их корни с грибом образуют микоризу. С помощью гриба орхидеи получают минеральные вещества.

10. При составлении букетов обнаруживается, что не все растения переносят соседство друг друга. Розы и гвоздики, помещенные вместе, теряют свой аромат. Ландыши в общем букете заставят увянуть все остальные цветы. Нарциссы тоже заставляют увянуть остальные цветы, а поставленные с незабудками, погубят и их, но и сами погибнут. В чем причина этих взаимных увяданий? Зачем нужно это свойство растениям?

1. На лугу растет много видов крестоцветных растений и они не повреждены, хотя кругом летают бабочки-белянки, в том числе и капустницы. --- Рядом же на небольшом поле капусты все растения сильно поедены гусеницами этой бабочки.

Ответ: Капустное поле - монокультура, где растения находятся в большой концентрации и никак не защищены от потребителя. Это огромная общая кормушка. На лугу многие виды могут замаскироваться чужими фитонцидами. Поэтому потребитель-специалист там не образует больших концентраций, ему не хватит для этого пищи.

2. На поле растет капуста и ее поедают многочисленные гусеницы капустной белянки. Здесь же живет и сюда прилетает множество птиц, питающихся этими бабочками и их гусеницами. --- И все же капуста погибла.

4. Мы засеяли большое поле гречихой в пойме реки в одном из северных районов Сибири. Растения хорошо цвели, успели вызреть. --- Однако, получился на удивление маленький урожай семян.

Ответ: Скорее всего нашей гречихе не хватило опылителей. В пойменных фитоценозах обычен избыток злаков, мало гнезд шмелей и ос (весенние паводки мешают гнездиться в земле). Вот и некому было опылить все это множество растений.

5. Река на изгибе течения намыла целый остров из песка. Поднялся он над водой. ---Очень быстро по его береговой линии образовались густые заросли ивы.

Ответ: Семена ивы переносятся ветром, а кроме того, по воде.

Биоценотические взаимодействия и трансформация экосистем

1. Как распространяются по территории синантропные ("сорные", "сорно-полевые") растения? И как они жили на планете до появления поселений человека?

Ответ: По пространствам, на которых нарушена дернина. До человека эти растения обитали, скорее всего, по обочинам звериных троп, в оврагах.

2. Под пологом из берез поселяется и хорошо себя чувствует сосновый подрост. Растут молодые сосенки, поднимаются. Какова же судьба этого березового леса, у которого появился и развивается сосновый подрост?

Ответ: Он сменится сосновым, когда вырастут сосны и затенят березы.

3. На моховых лужайках появились куртинки злаков и других цветковых растений. Они пока невелики, но с ними лужайки мха становятся красочнее. А какова судьба этих ставших такими красивыми моховых лужаек?

Ответ: Их сменит разнотравный луг.

4. На разнотравном лугу здесь и там поднимаются одиночные кустарники. Кое-где они уже составили группы. К чему приведет их появление в дальнейшем?

Ответ: Разнотравный луг преобразуется в кустарниковую пустошь.

5. Как изменится видовое разнообразие организмов в ходе экологической сукцессии? (сообщество микроорганизмов -- сообщество лишайников -- сообщество мхов).

Ответ: Видовое разнообразие по ходу экологической сукцессии нарастает.

6. В каком сообществе сосредоточены более долгоживущие виды организмов - в моховом или в кустарниковом?

Ответ:. Более долгоживущие виды из перечисленных сообществ сосредоточены в кустарниковом.

7. Почему каждое последующее растительное сообщество в цепи экологической сукцессии формируется и живет дольше, чем предыдущее?

Ответ: В экологической сукцессии каждое последующее сообщество составлено из более долгоживущих видов, чем предыдущее.

8. Изменяется ли устойчивость (стабильность) сообществ по ходу экологической сукцессии? Что определяет устойчивость сообщества?

Ответ: Устойчивость сообществ возрастает. Она отчасти определяется видовым разнообразием. Чем оно больше, тем выше устойчивость.

9. Какой биоценоз имеет более высокое видовое разнообразие: а) северный, б) южный. Ответ: б)

10. В каком биоценозе больше особей каждого обитающего здесь вида: а) северном, б) южном. Ответ: а).

11. Существует русская поговорка "Каши маслом не испортишь". Ее часто применяют к хозяйственным делам. Например: чем больше удобрений на грядку, тем лучше. Может ли такая тактика хозяйствования вступить в противоречие с экологическими законами? Если да, то с какими?

Ответ: Может. С законом толерантности.

12. Зарастающий пруд - неустойчивая экосистема. В нем бурно развиваются разнообразные прибрежные и водные растения. Они не успевают перерабатываться обитателями водоема - консументами первого порядка. Отмирая, эти растения оседают на дне в виде слоев торфа. Водоем мелеет, превращается в болото, а затем преобразуется во влажный луг. Что может задержать исчезновение пруда, как можно изменить его биоценоз с целью предотвратить большие отложения торфа?

Ответ: Сбалансировать круговорот вещества в водоеме. Увеличить для этого число потребителей растительной массы и редуцентов (растительноядных животных и детритофагов).

13. В степном заповеднике на участке территории, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,6 ц/га, а на выпасаемом участке - 5,9 ц/га. Почему устранение таких энергичных консументов понизило продукцию растений?

Ответ: Травоядные ускоряют кругооборот веществ, перерабатывая часть продукции в органические удобрения (навоз).

14. В лесной зоне существуют и луга, но они приурочены здесь к поймам рек. Как вы считаете, чем вызвано такое расположение лугов в лесной зоне?

Ответ: Луг в лесной зоне - неустойчивое сообщество, а разливы тормозят зарастание луга лесом.

15. В конце лета можно в лесу заметить такую особенность. Под лиственными деревьями практически не видно листового опада, а под хвойными лежит слой старой хвои. Почему так произошло?

Ответ: В хвое много смолы и фитонцидов, под хвойным деревом темней и стало быть холоднее, чем под лиственным, хвоинки покрыты толстой кутикулой, плохо поддающейся гниению.

16. Все живое на Земле дышит, поглощая при этом кислород. Кроме того, на планете постоянно происходят пожары, да и люди жгут без конца уголь, нефть, газ. На это тоже расходуется огромное количество кислорода. По всей планете происходит гниение умерших организмов и органических веществ, а на это тоже затрачивается кислород. В то же время в атмосфере постоянно фиксируется примерно 21% этого газа. Откуда же он пополняется?

Ответ: Кислород выделяется в процессе фотосинтеза зеленых растений.
Человек воздействует на природу

1. Человек вспахал землю и посеял пшеницу. Почему ему приходится бороться с сорняками?

Ответ: В почве огорода всегда есть запас семян сорных растений, его там лет на 6 - 7. Кроме того, там остаются их корневища, да и со стороны ветер приносит на грядки семена каждую осень и зиму.

2. Человек вспахал землю и посеял пшеницу. Почему через несколько лет на этом поле пшеница расти не хочет?

Ответ: Пшеница потребляет из почвы многие вещества, а человек, собирая урожай, с зерном забирает их себе и в почву не возвращает. От этого почва истощается и постепенно становится настолько бедной веществами, нужными для пшеницы, что та перестает здесь расти (проявление закона минимума).

3. Весной я привез из леса и посадил у своего окна в центре города молодую осинку. Она не стала расти и погибла. Я привез другую, поливал и подкармливал ее. Тот же результат! Еще несколько таких посадок привели меня к мысли, что этому дереву в городе чего-то не хватает. В чем же здесь дело?

Ответ: Осина очень чувствительна к загрязнению воздуха, а в городе много пыли, дыма, токсичных веществ из автомобильных выхлопов. Кроме того, осина не выносит уплотнения почвы.

4. По берегу реки растет лес. Во время лесозаготовок он был полностью вырублен на значительном расстоянии. Что произошло с этой рекой?

Ответ: Лес на берегу сохраняет реку, задерживая испарение воды, сдерживая иссушающий ветер, сохраняя влагу в почве берегов. Исчезновение леса будет способствовать обмелению реки, вытягиванию высохшими берегами значительного количества воды. Лес по берегам реки поэтому называют водоохранным.

5. На низком берегу реки (пойменном) располагаются обширные кочкарниковые болота. В них долго задерживается вода и во множестве обитают личинки комаров. Отсюда вылетают все лето полчища кровососов. Человек провел мелиорацию - срезал кочки, выровнял рельеф и создал в этом месте заливной луг. Как на это отреагировала река?

Ответ: Река будет мелеть. Кочки болот задерживают талую воду, и она, медленно сходя, долго подпитывает реку. Вода болот, соединяясь с грунтовыми водами, тоже участвовала в поддержании водного баланса реки. С исчезновением кочек, вода после снеготаяния сходит очень быстро, болота исчезают и, следовательно, пропадают дополнительные резервуары воды для реки.

6. Человек, особенно в последние годы, перевозил очень многие растения с континента на континент, выращивал их в новых, чуждых для них сообществах. Какие трудности испытывали эти акклиматизированные растения?

Ответ: Потеряв старые биоценотические связи, вселенец может не приобрести новых, у него не оказалось привычных партнеров: микоризы, опылителей.

7. Человек акклиматизировал множество растений. Так или иначе они приживались в новых сообществах на новых местах. Чем выгодно оказывалось подчас для них такое переселение?

Ответ: На новом месте часто не оказывается специализированных потребителей-животных, не случается и обычных микробных и грибковых заболеваний. Может не быть и соседей растений, ингибирующих рост или прорастание семян.

8. Поле пшеницы брошено его хозяином. Оно быстро преобразуется в залежь, луг и так далее. Почему поле без ухода перестает быть полем? Какова судьба такого поля в лесной зоне Западной Сибири?

Ответ: Брошенное поле подчиняется ходу экологической сукцессии. Вторичная автогенная сукцессия здесь пройдет все свои стадии, и финалом ее будет лес на месте этого поля.

9. Мы тщательно вспахали наше поле, выборонили все сорняки и посеяли пшеницу. В середине лета обнаруживается, что растет здесь не только пшеница. Тщательная прополка не помогает, на наше поле "пробираются" то васильки, то другие сложноцветные, то вьюнок. Почему на поле стремятся вырасти различные другие растения, кроме основной культуры?

Ответ: Выполняется биоценотическое правило повышения устойчивости системы. Чтобы повысить устойчивость, нужно увеличить видовое разнообразие, монокультура неустойчива. Вот на поле пшеницы и стремятся другие растения, у них другие требования к среде, их ресурсы здесь все равно не используются.

10. Поле сельскохозяйственных культур не выпадает из природной среды и подчиняется ходу экологической сукцессии, хотя человек всеми силами сдерживает ее развитие. Какой же тип сукцессии представляет собой поле сельскохозяйственных культур?

Ответ: Вторичная автогенная сукцессия.

11. Мы выращиваем на нашем поле овес и получаем в различные годы разные урожаи. Как проявляется на нашем поле действие закона минимума (Либиха)?

Ответ: Урожайность культуры зависит от ресурса, который в данном местообитании находится в минимуме.

12. Человек распахивает луг, чтобы посеять здесь пшеницу. Распашка луга - это его уничтожение, но не только это нарушение в природе производит человек. Чем же нехороша пахота с экологической точки зрения? А чем хороша?

Ответ: Нехорошо: уничтожение растительности, разрушение биоценоза почвенных животных, уничтожение дернины и создание преимуществ для сорно-полевой растительности, разрывы сложившихся биоценотических связей, задержка хода сукцессии. Хорошо: возможность прорастания семян ингибированных луговыми растениями, перемешивание слоев почвы, занесение на глубину растительной органики.

13. Мы посеяли сельскохозяйственную культуру и почти сразу начали оборонять ее от вредителей. А их очень много и поедают они нашу культуру на всех стадиях ее роста. Они даже продолжают ее есть в хранилище, куда мы сложили свой урожай. Почему же этих потребителей нашей культуры так много?

Ответ: Мы сами увеличиваем их число, выращивая на поле монокультуру с высокой концентрацией одинаковых растений, а также тем что это "домашние" растения, частично утратившие защитные свойства, и после снятия урожая велика концентрация однородного продукта на нашем складе.

14. Посади в землю семечко и даже при минимальном уходе вырастет редька или свекла, морковь или капуста. Практически никаких затрат на это не надо. Отчего же так дороги сельскохозяйственные продукты? Из чего складывается их стоимость?

Ответ: Они включают стоимость энергетической субсидии.

15. Используя все самые современные приемы ведения сельского хозяйства мы вырастили урожай моркови. Она получилась очень крупная и красивая. Ни малейшего следа повреждений не было на корнеплодах, а кроме того, ее оказалось очень много. Вот только невкусная она какая-то. И врач посоветовал не есть ее много, после того как мы отравились морковным соком. Почему же наша красивая морковь так мало съедобна?

Ответ: В ее тканях избыток нитратов и много пестицидов из-за избыточного удобрения и борьбы с вредителями.

16. Буквальное исполнение лозунга "Превратим Землю в цветущий сад!" опасно с экологической точки зрения. Почему? Может ли оно привести к гибели биосферу или отдельные экосистемы? Какие экосистемы пострадают от воплощения такого лозунга?

Ответ: Реализация такой "мечты" несет гибель степям, пустыне, тундре да и биосфере в целом, ибо цветущий сад - это уничтожение видового разнообразия на планете.

17. На заре земледелия агроценозы были боле устойчивы, чем современные. Культурные растения не были чистыми сортами и представляли собой смесь различных по наследственным качествам форм. В засушливые годы выживали одни, во влажные - другие. То же - в холодные и в жаркие годы. Сорняки на полях привлекали разнообразных насекомых, получалась система экологических связей, близкая к природной. Сорняки сгнивали на поле, улучшая почву. Такие агроценозы давали относительно невысокие, но устойчивые урожаи. Что являлось главным экологическим признаком, обеспечивающим устойчивость такого биоценоза?

Ответ: Видовое разнообразие.

18. Современные агроценозы характерны чистыми сортами культур, отсутствием сорняков, большими площадями. Что же делает их такими неустойчивыми, из-за чего они так истощают почву?

Ответ: Монокультура, одинаковость требований к среде у всех растений. Полное изъятие урожая.

19. Один из передовых методов современной агрономии - выращивание сортосмесей или наборов разных видов растений на одном поле. В огородничестве - это смешение посадок овощей на одной грядке. Так, еще древние индейцы сажали вместе кукурузу тыкву и бобы. Что эта сельскохозяйственная технология означает с экологической точки зрения? Что она дает?

Ответ: Приближение к естественной экосистеме, которая по продуктивности превосходит искусственную. Дает это повышение устойчивости посадок, более полное использование почвенных ресурсов, благоприятное воздействие растений друг на друга, повышение урожая.

20. При длительном, в течение 80 лет, применении высоких доз азотных удобрений на одном из лугов, содержавшем ранее 49 видов растений, осталось только три вида. На не удобряемом участке видовое разнообразие сохранилось. Почему такое могло произойти?

Ответ: Удобрения поддерживали высокую конкурентоспособность немногих наиболее азотолюбивых видов, которые и вытеснили всех остальных.

21. Множество растений в нашей области – пришельцы из других мест, нередко даже с других континентов. Деревья и травы из Америки у нас не редкость, но это касается не только овощных растений и деревьев для озеленения, но растений вполне безразличных для человека. Не было ему смысла завозить семена этих поселенцев, а вот куда не глянь, они растут, можно встретить дурнишник калифорнийский, мелколепестник канадский, щирицу – это американские виды. Да и по Америке распространился наш подорожник. Как попадают на другие континенты такие растения, как они там распространяются?

Ответ: С кусочками почвы семена прилипают к обуви, одежде путешественников, с зерном, в щелях теплоходов, самолетов.

Литература

1. Беркинблит М.Б., Глаголев С.М., Голубева М.В. и др. Биология в вопросах и ответах: учебное пособие. - М.: Изд-во МИНРОС, 1994. 216 с.

2. Довбня С.Е., Ердаков Л.Н., Молодцова З.В. Программа по экологии начальной общеобразовательной школы // Играя, обучаемся: Сб. мат. по экологическому просвещению и образованию. Новосибирск: ИСАР-Сибирь, 1999. №2. С. 96- 98.

3. Ердаков Л.Н. Экология для начального обучения. Новосибирск: Книжица, 1997. 128 с.

4. Ердаков Л.Н., Антонович Л.Ю., Мастинская Р.А. Программа по экологии для средних и старших классов общеобразовательной школы. “Играя, обучаемся” Сб. мат. по экологическому просвещению. № 2. Новосибирск: ИСАР-Сибирь. 1999. С. 99-108.

5. Ердаков Л.Н., Замулло А.П., Чубыкина Н.Л. Экология: Программы для средней общеобразовательной школы. Омск: ОмИПКРО, 1995. 34 с.

6. Ердаков Л.Н., Чернышова О.Н. Задачи и вопросы по экологии. Пособие для учителей 5-8 классов. Новосибирск: Книжица, 1996 – 103 с.

7. Ердаков Л.Н., Чернышова О.Н. Задачи и вопросы по экологии. Пособие для учителей 10-11 классов. Новосибирск: Книжица. 1996 – 63 с.

8. Корнелл Дж. Давайте наслаждаться природой вместе с детьми: Настольная книга по восприятию природы для учителей и родителей. Владивосток: ИСАР-ДВ, 1999. 263 с.