Контрольні запитання

1 Чим відрізняються живі організми від неживої матерії?

2 Хто такі фототрофи та хемотрофи?

3 Як класифікують живу речовину?

4 Чому фотосинтез – найважливіший процес, що відбувається на планеті?

5 Як називаються організми, які синтезують органічні сполуки з неорганічних?

6 Яку енергію для цього використовують фототрофи і хемотрофи?

7 Що таке первинна продукція? Як рослини пристосовуються до максимального поглинання сонячного світла?

8 Чим зумовлена первинна продуктивність рослин? Які чинники сприяють її збільшенню?

9 Якою хімічною реакцією описується процес фотосинтезу?

6.2 Вплив різноманітних чинників на процеси росту та розвитку рослин

(самостійне вивчення)

Мета: - розвинути у студента навики самостійної роботи з літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

• проаналізувати значення води, вмісту хлорофілу та каротину для життєдіяльності рослин, шляхи попадання та наслідки накопичення нітратів та плюмбуму в рослинах.

Завдання: прочитати текст в підручнику Г.О. Білявський, Л.І. Бутченко «Основи екології: теорія та практикум» стр.280-287, 290. Скласти конспект. Відповісти на питання для самоконтролю.

Гігроскопічна вода

Вода є одним з найважливіших чинників, що забезпечує функціонування екосистем, завдяки високим теплоємності, температурі кипіння, діелектричній проникності тощо. Вода входить до складу живих організмів, є середовищем існування багатьох з них, завдяки воді відбуваються численні біохімічні процеси в організмі, з водою надходять поживні речовини і виводяться продукти метаболізму.

Для рослин вода має ще й таке значення:

1) забезпечує найосновніший на Землі процес – фотосинтез;

2) визначає процеси тургору;

3) транспортує поживні речовини з ґрунту;

4) забезпечує транспірацію і газообмін.

За стосунком до водного режиму рослини поділяють на:

1. пойкілогідричні, в яких вміст води змінюється відповідно зі змінами в оточуючому середовищі (водорості, мохи, лишайники), що не мають вакуоль;

2. гомойогідричні, до яких належать судинні рослини з великими вакуолями, здатні підтримувати постійний вміст води.

Щоб зберегти чи накопичити воду за умов її нестачі, вберегтися від її надміру, рослини виробили чимало пристосувань.

За рослинністю на певній ділянці можна встановити наявність підземних вод, глибину їх залягання і навіть солоність. Дороговказом до водних джерел у Київській Русі вважалися верба, вільха, очерет лісовий, смородина, таволга, в’язолиста, щавель (ґрунтові води залягають під ними завглибшки до 1м.). Ще п’ять століть тому Леонардо да Вінчі доходив висновків про клімат на підставі товщини річних кілець дерев.

Тривалі дощі можуть завдати рослинам шкоду:

1. дощ, що не вщухає дві доби поспіль, вимиває з листя дерев майже половину калію;

2. листя дуба, сосни, осики втрачають на 1га насаджень (в кг): азоту – 6-8; кальцію – 5-6; калію – 1-4; магнію – 1; фосфору – 0,2-0; сульфуру – 0,1-0,2.

У середньому майже 80% маси рослин припадає на воду. Крім того, частина води знаходиться в зв’язаному стані, у вигляді органічних сполук.

Визначення вмісту води в рослинах може бути цікавим екологічним показником, що свідчить про місцезростання, кліматичні умови, особливості рослини.

Метод ґрунтується на визначенні зменшення маси повітряно–сухої речовини після її висушування в сушильній шафі за температури 105⁰С до сталої маси.

Вміст хлорофілу в листках рослин – біоіндикаційна ознака середовища

Рослини на рівні активності ферментів, органному рівні, популяційному тощо можуть бути індикаторами стану довкілля. Недаремно за рослинністю (видами, що ростуть на певній території, та їх видом) доходять висновку про наявність ґрунтових вод, родючість ґрунтів, підвищений вміст того чи іншого хімічного елемента в ґрунті.

Здатність накопичувати певний хімічний елемент рослиною використовують у пошуках корисних копалин (за зміненим зовнішнім виглядом рослин чи за вмістом у золі окремого хімічного елемента): підвищений вміст урану в ґрунті робить ягоди чорниці білими чи зеленкуватими внаслідок руйнування барвників – антоціанів; у кущів карагани, що росте на покладах кобальтових руд, на гілках з’являються потовщення; на родовища нафти і газу, багатих на біологічно активні нафтові кислоти, вказують гігантські розміри рослин. Підбил звичайний і деякі види фіалок накопичують цини, хвощі злаки – кремній, плауни – алюміній (плаун булавовидний навіть використовували як протраву при фарбуванні тканин, оскільки в його золі половина маси припадає на Al₂O₃).

Російський геохімік О. Виноградов вважав, що за хімічним складом організму можна встановити його походження.

Б. Келлер у 1909р. писав, що дика рослинність є чудовим показником стану навколишнього середовища в цілому і ґрунтів зокрема; в 1912р. він уклав перший визначник умов місцезростання за зовнішніми ознаками місцевої рослинності.

Серед основних напрямів фітоіндикації вирізняють:

1. агроіндикацію – оцінка природних умов для землеробства, садівництва, виноградарства;

2. галоіндикацію – виявлення характеру і ступеня засолення грунтів;

3. гідроіндикацію – встановлення обводненості грунтів;

4. геоіндикацію – визначення гірських порід, що залягають під грунтами;

5. біогеохімічну індикацію – пошуки корисних копалин за наявністю певних характерних видів рослин;

6. екологічну індикацію – встановлення стану довкілля за рослинністю.

Хлорофіл може бути індикатором збільшення в повітрі кислотних оксидів, засолення грунтів NaCl, нестачі нітрогену та деяких мікроелементів у ґрунті, підвищення концентрації озону під час фотохімічного смогу. Руйнування зеленого барвника проявляється у вигляді хлорозу (знебарвлення), некрозу (відмирання тканин), зміни кольору листка (пожовтіння у липи внаслідок сольового стресу, почервоніння у смородини – від SO₂).

В умовах міста як біоіндикатори можна використати газочутливі види: липу дрібнолисту, клен гостролистий, каштан кінський, ялину звичайну, сосну звичайну (шпилькові види більш чутливі, ніж листяні, оскільки листя опадає щорічно, а шпильки – раз на 3-7 років, що сприяє накопиченню забруднювачів).

Метод кількісного визначення хлорофілу в місті дерев базується на попередньому його вилученні органічними розчинниками (спирт або ацетон) і вимірюванні світло поглинання екстракту на фотоелектроколориметрі чи спектрофотометрі.

Каротин, нітрати, плюмбум в овочевих культурах,

Каротин міститься в рослинах у вигляді альфа-, бета- і гамма – ізомерів. Він є провітаміном А, дуже корисний в умовах підвищеного радіаційного фону.

Визначення вмісту каротину ґрунтується на його властивості розчинятися в органічних розчинниках, забарвлюючи їх у жовтий колір.

Нітрати потрапляють у рослини з ґрунту через кореневу систему. Їх накопичення в рослинах вище за ГДК відбувається у зв’язку з надлишковим внесенням у ґрунт азотних добрив чи в несприятливі для засвоєння терміни (холодна дощова погода, похмурі дні; нестача Р, К, Мо; при вирощуванні в закритому ґрунті рослини теж накопичують нітрати в більших кількостях). Високі дози нітратів в організмі людини спричиняють перетворення їх на канцерогенні нітрозоаміни, тому вміст NO^-₃ регламентується і контролюється в сільськогосподарській рослинній продукції. За даними ВООЗ, щодобові норми надходження нітратів в організм дорослої людини не повинні перевищувати 5 мг/кг маси.

Катіони плюмбуму мають здатність міцно утримуватися в ґрунті, як і деякі, завдяки обмінно – поглинальному комплексу ґрунту та зв’язуванню їх у малорозчинні сполуки, зокрема хлорид, сульфат, карбонат, фосфат, силікат. Ґрунт відносно катіонів важких металів виступає як геохімічний фільтр.

З ґрунту плюмбум може потрапляти в рослини, організми травоїдних, а потім хижих тварин і людини (явище біоакуляції), спричинюючи серйозні отруєння.

Особливо збагачені на плюмбум ґрунти й рослинність поблизу пожвавлених автомагістралей внаслідок викидів транспорту, що працює на бензині з домішкою антидетонатора – тетраетилплюмбуму.