Ботаника. 1. 12. Основные органеллы цитоплазмы

• Название: 1. 12. Основные органеллы цитоплазмы
• Дата: 04.02.2018
• Размер: 373.63 Kb.
• Имя файла: Ботаника.docx
• Тип: Документы; #35783

1.12. Основные органеллы цитоплазмы

Цитоплазма представляет собой водянистое вещество – цитозоль (90 % воды), в котором располагаются различные органеллы, а также питательные вещества (в виде истинных и коллоидных растворов) и нерастворимые отходы метаболических процессов. В цитозоле протекает гликолиз, синтез жирных кислот, нуклеотидов и других веществ. Цитоплазма является динамической структурой. Органеллы движутся, а иногда заметен и циклоз – активное движение, в которое вовлекается вся протоплазма.

Перечислим основные органеллы, характерные и для клеток животных, и для клеток растений.

Митохондрии иногда называют «клеточными электростанциями». Это спиральные, округлые, вытянутые или разветвлённые органеллы, длина которых изменяется в пределах 1,5–10 мкм, а ширина – 0,25–1 мкм. Митохондрии могут изменять свою форму и перемещаться в те области клетки, где потребность в них наиболее высока. В клетке содержится до тысячи митохондрий, причём это количество сильно зависит от активности клетки. Каждая митохондрия окружена двумя мембранами, внутри которых содержатся РНК, белки и митохондриальная ДНК, участвующая в синтезе митохондрий наряду с ядерной ДНК. Внутренняя мембрана сложена в складки, называемые кристами. Возможно, митохондрии некогда были свободнодвижущимися бактериями, которые, случайно проникнув в клетку, вступили с хозяином в симбиоз. Важнейшей функцией митохондрий является синтез АТФ, происходящий за счёт окисления органических веществ.

Эндоплазматическая сеть – это сеть мембран, пронизывающих цитоплазму эукариотических клеток. Её можно наблюдать только при помощи электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт питательных веществ. Гладкая ЭПС имеет вид трубочек, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. В ней осуществляется синтез липидов и углеводов. На мембранах каналов и полостей гранулярной ЭПС расположено множество рибосом; данный тип сети участвует в синтезе белка.

Рибосомы – мелкие (15–20 нм в диаметре) органеллы, состоящие из р-РНК и полипептидов. Важнейшая функция рибосом – синтез белка. Их количество в клетке весьма велико: тысячи и десятки тысяч. Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматической сетью или находиться в свободном состоянии. В процессе синтеза обычно одновременно участвуют множество рибосом, объединённых в цепи, называемые полирибосомами.

Аппарат Гольджи представляет собой стопку мембранных мешочков (цистерн) и связанную с ними систему пузырьков. На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков (отпочковывающихся, по-видимому, от гладкой эндоплазматической сети) постоянно образуются новые цистерны, на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в пузырьки. Основной функцией аппарата Гольджи является транспорт веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, а также синтез жиров и углеводов, в частности, гликопротеина муцина, образующего слизь, а также воска, камеди и растительного клея. Аппарат Гольджи участвует в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.

Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные пищеварительными ферментами. Особенно много лизосом в животных клетках, здесь их размер составляет десятые доли микрометра. Лизосомы расщепляют питательные вещества, переваривают попавшие в клетку бактерии, выделяют ферменты, удаляют путём переваривания ненужные части клеток. Лизосомы также являются «средствами самоубийства» клетки: в некоторых случаях (например, при отмирании хвоста у головастика) содержимое лизосом выбрасывается в клетку, и она погибает.

Пероксисомы (микротельца) имеют округлые очертания и окружены мембраной. Их размер не превышает 1,5 мкм. Пероксисомы связаны с эндоплазматической сетью и содержат ряд важных ферментов, в частности, каталазу, участвующую в разложении перекиси водорода.

Почти во всех эукариотических клетках имеются полые цилиндрические органеллы диаметром около 25 нм, называющиеся микротрубочками. В длину они могут достигать нескольких микрометров. Стенки микротрубочек сложены из белка тубулина. В клетках животных и низших растений встречаются центриоли – мелкие полые цилиндры длиной в десятые доли микрометра, построенные из 27 микротрубочек. Во время деления клетки они образуют веретено, вдоль которого выстраиваются хромосомы. Центриолям по структурам идентичны базальные тельца, содержащиеся в жгутиках и ресничках. Эти органеллы вызывают биение жгутиков. Другая функция микротрубочек – транспорт питательных веществ. Микротрубочки представляют собой достаточно жёсткие структуры и поддерживают форму клетки, образуя своеобразный цитоскелет. С опорой и движением связана и ещё одна форма органелл – микрофиламенты – тонкие белковые нити диаметром 5–7 нм.

2.25. Отличие растительной клетки от животной.

В растительной и животной клетке существуют общие органоиды, такие как ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Однако растительная клетка имеет существенные отличия от животной клетки.

Растительная клетка как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, но кроме неё ограничена толстой клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы, которой нет у животных клеток.

Накапливающие клеточный сок вакуоли есть как в растительных, так и в животных клетках, но в животных клетках они выражены слабо.

Преобладание синтетических процессов над процессами освобождения энергии – это одна из наиболее характерных особенностей обмена веществ растений. Первичный синтез углеводов из неорганических веществ осуществляется в пластидах. Так, в животных клетках, в отличие от растительных, отсутствуют следующие пластиды: хлоропласты (отвечают за реакцию фотосинтеза), лейкопласты (отвечают за накопление крахмала) и хромопласты (придают окраску плодам и цветам растений) .



3.44. Половое размножение, его значение, гаметогенез. Типы полового

процесса: изогамия и др.

Половой процесс заключается в слиянии половых клеток — мужской и женской, называемых гаметами.

Образующаяся от слияния двух гамет клетка называется зиготой. При дальнейшем развитии она дает начало новому организму. В растительном мире различают три типа полового процесса, представляющие три сту­пени его совершенствования.

Наиболее простым типом является изогамный половой процесс (изогамия). В этом случае обе гаметы подвижны, совершенно одина­ковы по величине и внешнему виду. При слиянии они сохраняют подвижность, обладая жгутиками на переднем конце округлого или грушевидного тельца. Изогамия имеет место у низших растений — у водорослей, грибов (рис. 132. 1).

Следующей ступенью является гетерогамный половой процесс (гетерогамия). При гетерогамии обе гаметы подвижны, имеют жгу­тики, но различаются величиной. Одна из них, меньших размеров, отли­чается большей подвижностью и считается мужской гаметой. Другая, несколько более крупная, менее подвижная. В плазме ее содержится некоторое количество запасных питательных веществ. Она считается жен­ской гаметой.

Гетерогамия имеет место только у низших растений, например у не­которых зеленых водорослей (Chlamydomonas Braunii) и бурых водорослей (например, у Ectocarpus) (рис. 132, 2).

Гаметы обычно образуются в особых клетках, иногда не отличающихся от обычных вегетативных клеток растения, чаще же имеющих отличную от последних характерную форму. Клетки, производящие гаметы, называются гаметангиями.



Рис. 132. Различные виды полового процесса у зеленых водорослей: 1 — изогамия у Ulothrix; 2 — гетерогамия у Gonium; 3 — оогамия у Sphaeroplea: а — сперматозоиды; б — яйцеклетки

Следующей ступенью является оогамный половой процесс (оогамия). В этом случае гаметы резко различны по форме, величине и характеру. Одна из них — мужская — очень мелкая, ее протопласт представлен главным образом ядром и тонким слоем цитоплазмы; в передней части ее можно видеть небольшое количество плазмы, от которой отходят жгутики. Мужская гамета активно подвижна и носит здесь специальное название сперматозоида. Женская гамета лишена подвижности. Она называется яйцеклеткой. Ее крупный протопласт имеет круп­ное ядро. В цитоплазме содержится большое количество питательных веществ

Оогамия имеет место у всех высших растений и у громадного большинства низших растений. Мужские органы, в которых развиваются сперматозоиды, называются антеридиями; женские же, в которых образуются яйцеклетки, у низших растений называются оогониями, у высших растений — архегониями. Оогоний всегда является одноклеточным образованием; архегоний представляет собой уже многоклеточное тело, имеющее сложное строение.

4.51. Надцарство Предъядерные. Общая характеристика. Царство дробянки.

Надцарство Доядерные организмы (Procaryota)

Одноклеточные и многоклеточные организмы без обособленного ядря. генетическая информация сосредоточена в единственной хромосоме. размеры прокариот от 0.015 до 20 см. Они появились в интервале 3.7-3.1 млрд. лет. Прокариоты разделяются на два царства: бактерии и цианобиоты. питание у них осуществляется в процессе хемо- и фотосинтеза.

Царство Бактерии (Дробянки).

Нет ядра, окруженного мембраной; пластид; митохондрий.

ДНК образует единственную нить, замкнутую в кольцо (нуклеоид). Центриоли и митотическое веретено отсутствуют, деление клеток осуществляется путем перетяжки.

Основу клеточной стенки составляет гликопептид муреин (а не целлюлоза, как у растений).

Жгутиков обычно нет, или они имеют простое строение.

Питание гетеротрофное или автотрофное.

Половой процесс осуществляется в форме обмена генетическим материалом между особями.

5.81. Какие растения относятся к группе архегониальных растений?

.Архегониальные растения (Archegoniatae), растения, имеющие женский половой орган в форме архегония.Архегониальные растения впервые были выделены в отдельный тип в 1876 русским ботаником И. Н. Горожанкиным, который включал сюда голосеменные, мохообразные и папоротникообразные, в отличие от покрытосеменных (пестичных, Gynoeciatae), у которых нет архегония, а имеется сложный женский орган - пестик. Большинство ботаников выделяют эти группы в три самостоятельных отдела:

Мохообразные - Bryophyta,

Папоротникообразные - Pterydophyta

Голосеменные - Gymnospermae

Архегоний представляет собой многоклеточное тельце, состоя­щее из нижней, расширенной части — брюшка — и верхней, суженной — шейки (рис. 297).

В брюшке архегония, стенка которого составлена бесплодными клетка­ми, находится яйцеклетка — женская гамета. Над яйцеклеткой расположена брюшная канальцевая клетка (рис. 297, 1, б). Стенка шейки также образована бесплодными клетками, а внутри, вдоль шейки, расположены шейковые канальцевые клетки (рис. 297, ш).

К моменту созревания яйцеклетки канальцевые клетки (как шейковые, так и брюшная) ослизняются и архегоний на верхушке вскрывается. От верхушки шейки к яйцеклетке ведет канал, заполненный слизью, образовавшейся из расплывшихся канальцевых клеток. По этой слизи сперматозоид проникает в брюшко архегония, где и сливается с яйцеклеткой, про­изводя оплодотворение (рис. 297, 3).



Рис. 297. Строение архегония: 1. Молодой, невскрывшийся архегоний; в брюшке: о — яйцеклетка, б — брюшная канальцевая клетка; в шейке: ш — шейковые канальцевые клетки, их окружают стерильные (бесплодные) клетки. 2. Зрелый, вскрыв­шийся архегоний; канальцевые клетки рас­плылись (а — брюшко, и — шейка). 3 Оплодотворенный архегоний; шейка завядает, яйцеклетка разделилась

Архегоний встречается у всех высших растений, за исключением последней группы их — покрытосеменных растений, а также некоторых голосеменных растений (Gnetum и Welwitschia из порядка оболочкосеменных). В эволюционном развитии высших растений можно проследить постепенное упрощение архегония и, наконец, почти полную его утрату.

Антеридии и архегонии произошли, вероятно, из многоклеточных гаметангиев водорослей, подобных тем, которые имеются у бурых водорослей (например, у Ectocarpus). Развиваясь в водной среде, гаметангии водорослей не имеют защитного слоя. Все их клетки образуют гаметы.

При выходе растений на сушу появилась необходимость в защите гаметангиев от высыхания. Наружные слои клеток таких гаметангиев становились бесплодными (стерилизовались), теряли способность к образованию гамет и образовали стенку гаметангия — защитный слой. Первоначально такие гаметангии, вероятно, содержали одинаковые или слабо различавшиеся подвижные гаметы. Со временем половая дифференцировка становилась все более резкой. Из таких гаметангиев и выработались антеридии и архегонии. В антеридии, который и внешне очень сходен с многоклеточными гаметангиями бурых водорослей, развивалось большое количество мелких подвижных гамет — сперматозоидов. В архегониях число гамет уменьшалось, но они становились более крупными и теряли подвижность. Вначале еще все они были способны к оплодотворению, но затем стала оплодотворяться лишь одна, наиболее крупная гамета — яйцеклетка. Другие стали стерильными, но приобрели новую функцию — проведения сперматозоида к яйцеклетке.

Так сформировались брюшная и шейковые канальцевые клетки. Происхождение антеридиев и архегониев из многоклеточных гаметангиев показано на рисунке 298.



96. Андроцей и гинецей, их строение и назначение.

Андроцей — аndrосеum (А) — совокупностьтычинок, илимикроспоролистиков — мужских органов цветка. Количество и морфология тычинок — таксономические признаки. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника.Тычиночные нити могут быть тонкими и широкими, длинными и короткими, прямыми и ветвистыми, опушенными и голыми, с выростами различной формы и др. Сидячие тычинки не имеют тычиночных нитей. Иногда в одном цветке длина тычиночных нитей, форма пыльников и др. могут отличаться.

Пыльники — спорообразующие структуры, состоящие из двухпыльцевых мешков, соединенныхсвязником. Каждый пыльцевой мешок имеет по двапыльцевых гнезда, где в процессе мейоза образуетсяпыльца — мужской гаметофит. Форма пыльников разнообразна. Иногда, вследствие редукции, может быть один пыльниковый мешок, или пыльниковое гнездо (клещевина, алтей). Когда пыльца созревает, пыльники раскрываются с помощью клапанов, трещин и других приспособлений. Тычинки с недоразвитыми пыльниками называютсястаминодиями. Иногда они играют роль нектарников или железок. При характеристикетипов андроцея учитывают: количество тычинок, их развитость, размеры, степень срастания частей, а также отмечают окраску, наличие выростов, нектарников и т. п.

Гинецей —gynoeceum (G) — совокупностьпестиков,плодолистиков, илимегаспоролистиков — женских репродуктивных органов, находящихся обычно в центре цветка.Основные типы гинецея: монокарпный, апокарпный и ценокарпный.Монокарпный гинецей — плодолистик один, он образуетпростой пестик с одним гнездом (G1).Апокарпный гинецей — плодолистиков, или простых пестиков, несколько или много, они свободные или слегка сросшиеся (G2-∞).Ценокарпный гинецей — плодолистиков два и более, они срастаются, образуя одинсложный пестик (G(2-∞)). В пестике различаются три части: завязь, столбик и рыльце.

Рыльце — верхняя часть пестика, имеющая различную форму: головчатую, лопастную, перистую, звездчатую и др. Обычно рыльце покрыто выростами, которые выделяют липкую сладкую жидкость. Она привлекает опылителей, удерживает пыльцу и стимулирует ее прорастание. При отсутствии столбикасидячее рыльце расположено на завязи.

Столбик — суженная часть пестика, соединяющая рыльце и завязь. Через него проходит пыльцевая трубка, доставляющая пыльцу к семязачатку. В ценокарпном гинецее столбиков может быть несколько или много (обычно по числу плодолистиков, образовавших гинецей). Длина столбиков может изменяться у одного и того же вида (гетеростилия), что является приспособлением, препятствующим самоопылению.

Завязь — нижняя, расширенная, полая, спороносная часть пестика. В ее полостях, илигнездах, находятсясемязачатки. Чаще всего количество гнезд в завязи соответствует числу плодолистиков, образовавших пестик, однако в ценокарпных гинецеях возможен лизис перегородок, срастание плодолистиков краями и др. Тогда, при установлении числа плодолистиков, образующих сложный пестик, нужно также учитывать количество лопастей рыльца, свободных столбиков, ребер или швов на завязи. При характеристике пестика обязательно указываетсяположение завязи. Оно определяется формой цветоложа, расположением завязи на цветоложе относительно других частей цветка, а также тем, срастается завязь с цветоложем или она свободная. Положение завязи может быть верхнее, нижнее и полунижнее.Верхняя завязь (цветок околопестичный илиподпестичный) присуща монокарпному (G1) и апокарпному (G2-∞)- гинецеям, располагается свободно на плоском, выпуклом или вогнутом цветоложе, легко отделяется от него. Полунижняя завязь (цветок околопестичный) до половины срастается с чашевидным цветоложем (G(2)–) .Нижняя завязь (цветок надпестичный) характерна для ценокарпного гинецея (G(2̅-∞)). Она срастается со стенками вогнутого (чашевидного, бокаловидного, кувшинчатого) цветоложа и обычно превращается после оплодотворения в сочную часть ложных плодов.

Семяпочка, или семязачаток — многоклеточное образование завязи семенных растений, из которого после оплодотворения развивается семя. К плаценте семязачаток прикрепляетсясемяножкой, или фуникулюсом. Снаружи имеется одинили два покрова — интегумента, которые на верхушке не срастаются, образуяпыльцевход, или микропиле. Часть семяпочки напротив микропиле называетсяхалазой. Ядро семязачатка —нуцеллус, состоит из множества клеток, окружающих центральную, материнскую, или археспориальную, клетку. Семяпочек в завязи может быть от одной (пшеница) до десятков и тысяч (мак).

В зависимости от периодичности цветения различают растения монокарпические, цветущие раз в жизни, иполикарпические, цветущие несколько или много раз. Продолжительность цветения также различна, например, кактус «царица ночи» цветет одну ночь, а некоторые орхидеи — два месяца.

6.120. Сем. Тыквенные, общая характеристика, особенности строения цветка и

плода, представители, хозяйственное использование. Виды, произрастающиев Вашем районе.

Это семейство насчитывает 130 родов и около 900 видов, произрастающих преимущественно в тропических и субтропических районах от влажнотропических лесов до пустынь. Особенно богата дикорастущими тыквенными Африка, а также Азия и Америка. В умеренных широтах представителей данного семейства сравнительно мало. Тыквенные однолетние или многолетние, вьющиеся или стелющиеся травы, реже кустарники, с очередными, пальчато- или перистолопастными (реже раздельными) или простыми листьями. Большинство представителей семейства снабжены усиками, представляющими собой видоизмененные побеги.

Цветки обычно однополые, одно- или двудомные, редко обоеполые, актиноморфные, одиночные или собранные в пазушные соцветия — пучки, кисти, метелки, зонтики. Околоцветник вместе с основанием тычиночных нитей образует цветочную трубку, приросшую к завязи; чашечка пятилопастная. Венчик сростнолепестный, пятилопастный или пятираздельный (до рассеченного), желтый или белый, реже зеленоватый или красный. Тычинок 2—3—5, очень редко 2, чаще 5, из них обычно 4 попарно сросшиеся; иногда срастаются все тычиночные нити или пыльники всех тычинок. Гинецей состоит из 3, реже из 5 или 4 плодолистиков; завязь нижняя (иногда полунижняя), чаще трехгнездная, с многочисленными семязачатками в каждом гнезде; столбик с утолщенными мясистыми рыльцами.

Академик Н. Вавилов вспоминал, что видел в пустыне Иерихона на берегах Мертвого моря оригинальные огурцы пророков — «крыжовниковую тыкву». Их плодики величиной с мелкую сливу, покрыты шипами, съедобны и по вкусу напоминают малосольные огурцы: немного солоноватые.

Тыквенные - в основном насекомоопыляемые растения. Крупные, хорошо развитые нектарники, наполненные очень сладким нектаром, имеют такое строение, что доступны всем желающим. Поэтому цветки тыквенных посещают около 150 видов насекомых. Цветки многих видов не обладают сильным ароматом и приманивают опылителей либо крупными ярко-желтыми венчиками (как у тыквы, арбуза, огурца и др.), либо их лепестки обладают способностью отражать невидимые нашему глазу ультрафиолетовые лучи. Основными опылителями тыквенных являются пчелы (в особенности медоносная пчела) и степные муравьи, а также осы и шмели. Насекомые чаще посещают мужские цветки, так как пыльца служит насекомым отличным кормом; в ней обнаружено более сотни полезных веществ, в том числе белки, жиры и многие витамины. У подавляющего большинства представителей семейства плоды по своему строению похожи на ягоду, но весьма своеобразные, получившие название «тыквина». Классическим примером подобного типа плода могут служить тыква, арбуз, дыня и огурец. У тыквенных иногда некоторые, наиболее спелые и жизнеспособные семена прорастают внутри плода. В результате, когда перезрелый плод растрескивается, из него вываливаются не только семена, но и вполне развитые проростки, корешки которых быстро внедряются в рыхлую почву и укореняются. Наиболее современная классификация семейства тыквенных принадлежит английскому ботанику Ч.Джеффри (1980). Согласно этой классификации семейство делится на два подсемейства и 8 триб.

Огурец (Cucumis sativa). Плети лежачего стебля укореняются в узлах. Листья пятилопастные. Усики у всех видов рода Cucumis цельные. Муж­ские цветки появляются пучками в пазухах листьев. Тычинки сросшиеся по 2, пятая свободна. Пестичные цветки одиночные. Завязь трехгнездная (реже пятигнездная). Плод с 3 полными и 3 неполными перегородками. Однолетнее, однодомное, реже двудомное растение.

Разводится в большом количестве сортов.

Дыня (Cucumis melo). Однолетнее растение. Цветки однополые (редко обоеполые). Как и у огурца, мужские цветки собраны пучками; женские — одиночные, очень крупные. Плод душистый, сочный. Разводится во многих сортах.

Тыква (Cucurbita реро). Однолетнее растение. Мужские цветки одиноч­ные. Тычиночные нити и пыльники срослись в одну колонку. Женские цвет­ки одиночные, чаще всего с 3 бесплодными тычинками (стаминодиями). Завязь трех-, пятигнездная, рыльца 3—5-лопастные. Плод очень крупный, многосемянный. Стебли пятигранные с длинночерешковыми 5—7-лопастными листьями. Усики 3—5-раздельные. Разводится в большом числе сортов.

Некоторые из сортов образуют плоды весом до 90 кг (у другого вида тыквы — Cucurbita maxima). Кустовые тыквы называются обычно кабачками. Они плетей не образуют. Родом тыква, вероятно, из Мексики. В Европу была завезена в XVI в.

Арбуз (Citrullus vulgaris) — растение с лежачими плетями и глубоко перисто-рассечёнными листьями. Усики трехраздельные. Мужские цветки с 4 сросшимися (попарно) и 1 свободной тычинкой. Женские цветки обычно с недоразвитыми тычинками. Мякоть плода кроваво-красная, сладкая. В соке плодов содержится до 3—5% сахара.

Родина арбуза — Африка, где встречается и теперь дикий арбуз-колоквинт (Citrullus colocynthis) (рис. 402, 1) с мелкими (с грецкий орех) плодами и с жесткой мякотью.

Люффа (Luffa cylindrica) — растение ползучее, с 5—7-лопастными листь­ями и 2—7-раздельными усиками. Плод крупный, длинный. Сеть сосуди­стых волокон из мякоти плода употребляется вместо губки. У нас разводит­ся в Средней Азии и на Кавказе.

Переступень (Bryonia). Чаще всего разводится переступень белый (В. alba) (рис. 402, 5—8). Вьющееся декоративное растение.



Рис. 402. Семейство Тыквенные (Cucurbitaceae). 1. Цветущий побег дикого арбуза (Citrullus colocynthis). 2—4. Тыква (Cucurbita pepo): 2 — тычинки со спаянными пыльниками; 3 — столбик с тремя рыльцами; 4 — поперечный разрез полузрелого плода. 5—5. Переступень (Bryonia alba): 5 — женский цветок; 6 — мужской цветок; 7 — двойная тычинка; 8 — одиночная тычинка

7.137.Температура как экологический фактор. Типы растений по отношению к

температуре.

Температура как абиотический фактор среды

В природе одним из важных лимитирующих факторов среды является температура. Влияние температуры на большинство организмов проявляется в регулировании биохимических и физиологических процессов жизнедеятельности. Температура может влиять на характер поведения и географическое распределение организмов. Для температурного фактора характерны широкие географические, сезонные и суточные колебания. Пределами толерантности для любого вида являются температуры, при которых наступает денатурация белков. Это приводит к потере активности ферментов и необратимому изменению коллоидных свойств цитоплазмы. Диапазон переносимых температур у разных видов сильно варьирует, но, как правило, находится в пределах от 0 до +50 °C.

Пойкилотермные и гомойотермные организмы

В зависимости от способа терморегуляции выделяют две группы организмов: пойкилотермные и гомойотермные.

Пойкилотермные организмы (от греч. poikilos — изменчивый, меняющийся, therme — тепло) — организмы, температура тела которых непостоянна и изменяется вместе с температурой окружающей среды. К ним относятся все растения, грибы, протисты, беспозвоночные животные, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся.

Гомойотермные организмы (от греч. homoios — одинаковый, сходный, therme — тепло) — организмы, способные поддерживать относительно постоянную температуру тела при изменении температуры окружающей среды. К ним относятся птицы и млекопитающие (в том числе человек). Гомойотермные организмы способны сохранять активность в широком диапазоне температур. Пойкило термные организмы впадают в оцепенение при низких температурах, а некоторые обитатели пустынь — и при высоких температурах.

Всегда ли гомойотермные организмы поддерживают постоянную температуру тела? Известно, что некоторые виды млекопитающих и птиц способны впадать в оцепенение, внешне сходное с холодовым оцепенением пойкилотермных животных. При этом температура их тела снижается практически до уровня температуры окружающей среды. Нерегулярное оцепенение наблюдается у ласточек, стрижей, многих грызунов, некоторых сумчатых в связи с резким похолоданием, дождями или снегопадами. Сезонное оцепенение, которое принято называть зимней спячкой, характерно для сурков, сусликов, ежей, летучих мышей, бурых медведей. Вышеназванные виды птиц и млекопитающих выделяют в отдельную группу гетеротермных животных (от греч. heteros — иной, другой, therme — тепло).

Адаптации растений к различным температурным условиям

Жизнедеятельность растений в значительной степени зависит от температуры окружающей среды. По потребности к количеству тепла их разделяют на три экологические группы: теплолюбивые, мезотермные и холодостойкие.

Теплолюбивые растения произрастают в тропическом, субтропическом поясах и хорошо прогреваемых местообитаниях умеренного пояса. У теплолюбивых растений выработались адаптации к действию высоких температур. Мезотермные и холодостойкие растения, населяющие умеренный и холодный пояса, вынуждены адаптироваться к низким температурам. Все адаптации растений к температуре можно разделить на три типа: биохимические, физиологические и морфологические.

Биохимические адаптации

При высокой температуре в цитоплазме клеток теплолюбивых растений увеличивается содержание защитных веществ (органических кислот, солей, слизи). Они препятствуют свертыванию цитоплазмы и нейтрализуют токсичные вещества.

У холодостойких растений при низких температурах происходит накопление углеводов (в основном глюкозы) в клеточном соке, что снижает точку замерзания воды.

Физиологические адаптации

Эффективной защитой растений от перегрева служит усиленная транспирация (испарение воды) благодаря большому количеству устьиц.

У растений пустынь и степей короткий цикл развития позволяет избегать действия высоких температур. Вся вегетация у них происходит ранней весной. А летнюю жару они переживают в состоянии покоя. Однолетние растения, у которых состояние покоя проходит в виде семян, называют эфемерами (мак). Многолетники, переживающие неблагоприятный период в виде луковиц, клубней или корневищ, называют эфемероидами (тюльпан).

Крайней мерой в борьбе с холодом или жарой является переход растений в состояние анабиоза (обратимая приостановка жизненных процессов) вследствие обезвоживания. Например, мхи и лишайники могут длительное время находиться в таком состоянии.

Морфологические адаптации

Действие высоких температур на растения субтропического и тропического поясов снижается за счет усиления отражения солнечных лучей и уменьшения светопоглощающей поверхности.

Повышению отражения солнечного света способствует светлая окраска листьев, их блестящая или опушенная поверхность.

Уменьшение поглощения света достигается благодаря видоизменению листовых пластинок. Это могут быть колючки (кактусы) или мелкие (саксаул), рассеченные (пальмы), свернутые (ковыль) листья.

Противодействует перегреву растений вертикальное по отношению к солнечным лучам расположение листьев. Изменение угла их наклона может происходить при повороте листовой пластинки.

Адаптации у растений холодного климата проявляются в виде формирования карликовых жизненных форм (березы, ивы). Встречаются также стелющиеся (кедровый стланик, можжевельник туркестанский) и подушковидные (высокогорные и арктические растения-подушки) жизненные формы. Такие растения меньше подвержены воздействию ветра, лучше укрыты снегом зимой, полнее используют тепло почвы летом.