Температура как экологический фактор, роль тепла в жизни растений и животных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

Кафедра Биологии и экологии

Курсовая работа

по дисциплине «Общая экология»

Температура как экологический фактор, роль тепла в жизни растений и животных

Работу выполнила студент 2-го курса

гр. Э-119 Ледовских Д.

Научный руководитель

Ильина Марина Евгеньевна

Владимир 2020

Содержание

температура экологический красная книга

Введение

1. Тепловой режим местообитаний

1.1 Температура как экологический фактор

1.2 Температура организмов

2. Вечная мерзлота. Отрицательное действие холодной почвы и проблема ее физиологической сухости

3. Влияние рельефа на теплообеспеченность местообитания

4. Влияние растительности на тепловой режим местообитаний

5.Ботанико-географические аспекты влияния тепла

5.1 Географическое распространение растений

5.2 Адаптация растений

6. Характеристика теплолюбивых видов растений и животных, занесенных в Красную книгу Краснодарского края

6.1 Растения

6.2 Животные

Заключение

Список использованных источников

Введение

На Земле существует огромное разнообразие условий среджизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их «заселение». Различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и специфического набора адаптаций: наземно-воздушная (суша), вода, почва, другие организмы.

Одним из наиболее важным экологическим фактором является температура. Температура -- это экологический фактор, связанный со средней кинетической энергией движения частиц и выражающийся в градусах различных шкал.

В среднем активная жизнедеятельность организмов требует довольно узкого диапазона температур, ограниченного критическими порогами замерзания воды и тепловой денатурации белков, примерно в пределах от 0 до +50 °C. Границы оптимальных температур соответственно должны быть еще более узкими. Однако реально эти границы преодолеваются в природе у многих видов за счет специфических адаптаций.

В этой работе будет объяснено, что такое температура, как температура влияет на организмы и как организмы приспосабливаются к температурным показателям.

Актуальность данной работы заключается в том, что температура является очень важным экологическим фактором существования живых организмов и регуляции их жизнедеятельности. Изменения температуры могут нарушать сбалансированность обмена веществ в организмах. Так, сильное понижение температуры вызывает опасность замедления обмена веществ, при котором окажется невозможным осуществление основных жизненных функций организма. Излишнее усиление метаболизма при высоких температурах тела также может вывести организм из строя еще задолго до теплового разрушения ферментов, так как резко возрастают потребности в питательных веществах и кислороде, которые далеко не всегда могут быть удовлетворены.

Объект: температура

Предмет исследования: температура как экологический фактор, роль тепла в жизни растений и животных

Цель: изучить температуру как экологический фактор, роль тепла в жизни растений и животных

Задачи:

1.Изучить температуру как экологический фактор

2.Изучить роль тепла в жизни растений

3.Изучить роль тепла в жизни животных

1. Тепловой режим местообитаний

Отличительной чертой наземно-воздушной среды является большой размах температурных колебаний. В большинстве районов суши суточные и годовые амплитуды температур составляют десятки градусов. Особенно значительны изменения температуры воздуха в пустынях и приполярных континентальных районах. Например, сезонный размах температуры в пустынях Средней Азии 68-77°С, а суточный -- 25-38°С. В окрестностях Якутска средне январская температура воздуха - 43°С, среднеиюльская -- +19°С, а годовой размах -- от - 64 до +35 °С. В Зауралье годовой ход температуры воздуха резкий и сочетается с большой изменчивостью температур зимних и весенних месяцев в разные годы. Самым холодным является январь, средняя температура воздуха составляет -16 -19°С, в отдельные годы понижается до -50°С, самый теплый месяц июль с температурой от 17,2 до 19,5°С. Максимальные плюсовые температуры 38- 41°С.

Еще более значительны колебания температуры на поверхности почвы (рис.1).

Рисунок 1 «Распределение температур близ поверхности почвы (по Н. Walter, 1951)»(https://studref.com/532851/ekologiya/temperaturnyy_rezhim)

Наземные растения занимают зону, прилежащую к поверхности почвы, т. е. к «поверхности раздела», на которой совершается переход падающих лучей из одной среды в другую, -- из прозрачной в непрозрачную. На этой поверхности создается особый тепловой режим: днем происходит сильное нагревание благодаря поглощению тепловых лучей, ночью -- сильное охлаждение вследствие лучеиспускания. Поэтому приземный слой воздуха испытывает наиболее резкие суточные колебания температур, которые в наибольшей степени выражены над оголенной почвой.

Тепловой режим местообитания, например, растений характеризуется на основе измерений температуры непосредственно в растительном покрове.

В травянистых сообществах измерения делают внутри и на поверхности травостоя, а в лесах, где существует определенный вертикальный градиент температуры, -- в ряде точек на разных высотах.

Устойчивость к температурным изменениям среды у наземных организмов различна и зависит от конкретного местообитания, где протекает их жизнь. Так, наземные листостебельные растения в большинстве своем растут в широком температурном диапазоне, т. е. являются эвритермными. Их жизненный интервал в активном состоянии простирается, как правило, от 5 до +55°С, при этом между +5 и +40°С эти растения продуктивны.

Рисунок 2 «Области оптимальных температур для роста и развития различных растений (по Went, 1957)» (https://studref.com/532851/ekologiya/temperaturnyy_rezhim)

Растения континентальных областей, для которых характерен четкий суточный ход температуры, развиваются лучше всего, когда пункте развития» (рис.2). ночь на 10-15°С холоднее, чем день. Это относится к большинству растений умеренной зоны -- при разнице температур 5-10°С, а тропические растения при еще меньшей амплитуде, около 3°С (рис.2).

Снижение температуры растений по сравнению с окружающим воздухом чаще всего отмечается в сильно освещенных и прогреваемых участках наземной среды (пустыня, степь), где листовая поверхность растений сильно редуцирована, а усиленная транспирация способствует удалению избытка тепла и предотвращает перегрев. В общих чертах можно сказать, что в жарких местообитаниях температура надземных частей растений ниже, а в холодных -- выше температуры воздуха. Совпадение температуры растений с температурой окружающего воздуха встречается реже -- в условиях, исключающих сильный приток радиации и интенсивную транспирацию, например, у травянистых растений под пологом лесов, а на открытых участках -- в пасмурную погоду или при дожде.

В целом же наземные организмы по сравнению с водными отличаются большей эвритермностью.

В наземно-воздушной среде осложняются условия жизни существованием погодных изменений.

1.1Температура как экологический фактор

Температура является важнейшим экологическим фактором. Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры. Диапазон, т.е. пределы температур в которых может существовать жизнь, колеблется примерно от -200°С до +100°С, иногда обнаруживается существование бактерии в горячих источниках при температуре 250°С. В действительности, большинство организмов могут существовать при еще более узком диапазоне температур.

Некоторые виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре, близкой к точке кипения. Верхний температурный предел для бактерии горячих источников лежит около 90°С. Изменчивость температуры очень важна с экологической точки зрения.

Любой вид способен жить только в пределах определенного интервала температур, так называемые максимальной и минимальной летальной температурами. За пределами этих критических крайних температур, холод или жара, наступает смерть организма. Где-то между ними находится оптимальная температура, при которой жизнедеятельность всех организмов, живого вещества в целом идет активно.

Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к температуре, среди них морфологические, биохимические, физиологические, поведенческие и т.п. Растения не имеют собственной температуры тела и по отношению к тепловому фактору обладают определенной спецификой. Одно из важнейших приспособлений к температуре у растений - форма их роста. Там, где тепла мало - в Арктике, в высокогорье, - много подушковидных растений, растений с прикорневыми розетками листьев, стелющихся форм. Так, у стланцевых форм карликовой березы, ели, можжевельника и кедровника верхние ветви, поднимающиеся высоко над землей, большей частью полумертвые или мертвые, а стелющиеся - живые, так как зимуют под снегом и не подвергаются отрицательному воздействию низких температур. Все это позволяет растениям улавливать максимум тепла солнечных лучей, а также использовать тепло нагретой поверхности почвы.

У животных морфологические адаптации к температуре прослеживаются четко. Под действием теплового фактора у животных формируются такие морфологические признаки, как отражательная поверхность тела, пуховой, перьевой и шерстный покровы у птиц и млекопитающих, жировые отложения. Большинство насекомых в Арктике и высоко в горах имеет темную окраску. Это способствует усиленному поглощению солнечного тепла. Темный пигмент яиц многих водных животных выполняет ту же функцию. Эндотермные животные, обитающие в холодных областях (полярные медведи, киты и др.), имеют, как правило, крупные размеры, тогда как обитатели жарких стран (например, многие насекомоядные млекопитающие) обычно меньше по размерам.

Таким образом, можно выделить три основных пути приспособления животных организмов к воздействию неблагоприятной температуры:

Активный путь - усиление сопротивляемости, развитие регуляторных способностей, дающих возможность осуществления жизненных функций организма, несмотря на отклонения температуры от оптимума.

Пассивный путь - это подчинение жизненных функций организма ходу внешних температур.

Избегание неблагоприятных температурных воздействий - общий способ для всех организмов. Выработка жизненных циклов, когда наиболее уязвимые стадии развития проходят в самые благоприятные по температурным условиям периоды года.

1.2Температура организмов

Температура тела живых существ по-разному зависит от температуры окружающей среды. Баланс тепла в организме складывается из его прихода и расхода. Источники поступления тепловой энергии делятся на внешние и внутренние. Внешнее, или экзогенное, тепло организм получает от более нагретых воды, воздуха, окружающих предметов, прямой солнечной радиации. При этом большую роль играют площадь покровов и их теплопроводность. Внутреннее, или эндогенное, тепло вырабатывается как обязательный атрибут обмена веществ. Любой организм выделяет в окружающую среду тепло в результате своей жизнедеятельности.

Источником теплообразования в клетках являются два экзотермических процесса: окислительные реакции и расщепление АТФ. Энергия, освобождающаяся при втором процессе, идет, как известно, на осуществление всех рабочих функций клетки, а энергия окисления - на восстановление АТФ. Но и в том, и в другом случае, согласно второму закону термодинамики, часть энергии рассеивается в виде тепла. Тепло, вырабатываемое живыми организмами как побочный продукт биохимических реакций, может служить существенным источником повышения температуры их тела. Общий объем теплопродукции зависит от массы тела и интенсивности метаболизма.

Потери тепла происходят через поверхность тела за счет излучения и теплопроводности, а также за счет энергоемкого испарения воды организмами. По физическим законам на испарение 1 мл воды затрачивается около 539 кал. Соотношение всех этих теплообменных процессов определяет температуру живых существ и влияет на скорость метаболических реакций.

Жизнедеятельность и активность большинства видов на Земле зависят прежде всего от тепла, поступающего извне, а температура тела - от хода внешних температур. Такие организмы называют пойкилотермными. Этот термин обозначает изменчивость теплового режима организмов. Пойкилотермность свойственна всем микроорганизмам, грибам, растениям, беспозвоночным животным и значительной части хордовых. Две группы высших животных - птиц и млекопитающих относят к гомойотермным. Они способны поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры среды.

Среди пойкилотермных организмов есть такие, которые всю жизнь проводят в условиях постоянных внешних температур (глубины океанов, пещеры и т. п.), в связи с чем температура их тела не меняется. Такое явление называют ложной гомойотермией (рис.3). Она свойственна, например, ряду рыб и иглокожих. Среди истинно гомойотермных животных выделяют группу гетеротермных. В нее входят виды, впадающие в спячку или временное оцепенение. Эти виды в активном состоянии поддерживают постоянную температуру тела на высоком уровне, а в неактивном - пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Таковы сурки, суслики, летучие мыши, сони, ежи, колибри, стрижи и др. Таким образом, термины «пойкилотермия», «гомойотермия», «ложная гомойотермия» и «гетеротермия» отражают степень изменчивости температуры живых существ.

Рисунок 3 «Ложногомойотермные членистоногие - обитатели пещер: 1- лжескорпион; 2 - многоножка; 3 - кузнечик; 4 - жужелица»

(https://studref.com/532851/ekologiya/temperaturnyy_rezhim)

Для характеристики организмов по основным источникам используемого тепла используют термины эктотермный и эндотермный. Эктотермия - это жизнь преимущественно за счет нагревания из внешней среды, эндотермия - за счет тепла, вырабатываемого самим организмом.

Все живые организмы потенциально эндотермны, но сильно различаются по уровню обмена и возможностям сохранения тепла. Нарушения теплового баланса меняют температуру тела. Восстановить нарушенный баланс можно тремя путями:

1)изменением теплопродукции

2)изменением теплоотдачи

3)перемещением в пространстве в область предпочитаемых температур. Пойкилотермные и гомойотермные организмы по-разному реализуют возможности температурных адаптаций.

2. Вечная мерзлота. Отрицательное действие холодной почвы и проблема ее физиологической сухости

Главная причина возникновения многолетней мерзлоты - исключительно холодный климат, в условиях которого породы имеют температуры ниже точки их замерзания. Mноголетняя мерзлота - результат суровых климатических условий, главным образом, суровых малоснежных зим.

Образованию и сохранению мерзлоты способствуют следующие факторы:

отрицательные среднегодовые температуры, суровые и длинные зимы, глубина промерзания превышает глубину летнего оттаивания.

Многолетняя мерзлота оказывает определенное действие на хозяйственную деятельность человека. В России освоение многолетней мерзлоты началось в тридцатые годы 20 века. Российские мерзлотоведы разработали специальные системы технических мероприятий, которые предупреждают отрицательные последствия мерзлоты. Эти технические новшества позволяют осваивать районы мерзлоты.

Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на хозяйственную деятельность человека. Она создает значительные препятствия для производства земляных работ, сооружения и эксплуатации различных построек и т. д. Отапливаемые здания, возведенные на многолетней мерзлоте, со временем оседают вследствие оттаивания под ними грунта, в них появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Многолетняя мерзлота затрудняет также водоснабжение в населенных пунктах и на железных дорогах. Это потребовало разработки специальных методов строительства в условиях многолетнемерзлых горных пород.

Мерзлота способствует заболачиванию сельскохозяйственных земель, вследствие чего необходимы дополнительные мелиоративные работы, т. е. удаление излишней влаги с полей.

Польза для человека многолетней мерзлоты состоит в том, что он использует ее как уникальный холодильник. В ней долго сохраняются продукты питания: рыба, мясо, ягоды, фрукты, семена.

Мерзлота является хорошим крепежным материалом в шахтах и рудниках. В настоящее время установлено, что в районах мерзлоты находится много полезных ископаемых: угля, газа, алмазов, золота, никеля, меди, олова, солей. В этих районах много пресных вод.

Мерзлотные аварии в настоящее время, к сожалению, происходят. Причиной является потепление климата техногенное «потепление». Следствием является неравномерная осадка зданий, разрушение фундаментов, деформация их.

Многолетняя мерзлота оказывает многообразное влияние на природу провинций, где она широко распространена. Прежде всего, она затрудняет передвижение подземных вод -- подмерзлотных, межмерзлотных и, особенно, надмерзлотных, расположенных наиболее близко к дневной поверхности. Это сильно ограничивает подземное питание рек Средней и Восточной Сибири. Подземные воды в этих условиях нередко образуют наледи, бугры вспучивания и другие формы рельефа, придающие специфические черты поверхности суши восточных районов Сибири. На северо-востоке СНГ около 4000 наледей (по-якутски - тарын), в которых заключено около 25 млрд. м3 льда. Протаивание мерзлых грунтов и просадка их способствуют широкому распространению термокарста и обусловленному им своеобразному рельефу Северо-Сибирской, Индигирской, Колымской, Центрально-Якутской и других низменностей и плато в областях многолетней мерзлоты.

Многолетняя мерзлота отрицательно влияет на развитие растительного и почвенного покровов. Растения в условиях избытка холода не получают нормального питания, дают незначительный прирост органического вещества, недостаточно покрывают поверхность почвы. Особенно губительно мерзлота сказывается на древесной растительности, которая имеет явно угнетенный вид, разреженный древостой, бедный видовой состав. В Средней и Восточной Сибири из древесных лучше всего выдерживает многолетнюю мерзлоту даурская лиственница.

В провинциях распространения многолетней мерзлоты слабо развит также и почвенный покров. В Средней и Восточной Сибири широко распространены грубоскелетные каменистые почвы благодаря преобладанию морозного выветривания над химическим и биологическим, на равнинах -- повсюду явления заболачивания. Почвы в этих условиях примитивно развиты, маломощны, характеризуются резко подавленными биохимическими процессами, недостатком питательных веществ.

Широко распространены в Средней и Восточной Сибири явления солифлюкции, которые наряду с термокарстом имеют большое рельефообразующее значение.

Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы претерпевают деформации. Важно также то обстоятельство, что мерзлый грунт не пропускает воду.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грунтов -- пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пучения; высота их обычно не более 2 м. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, то их обычно называют торфяными буграми; торф -- хороший теплоизолятор, мерзлота под ним сохраняется долго и нередко в тех местах, которые считаются свободными от многолетней мерзлоты, например на Кольском полуострове. Высота торфяных бугров может достигать 3--7 м, в плане они обычно округлы, располагаются иногда поодиночке, но чаще группами.

Летом верхний слой многолетней мерзлоты оттаивает. Лежащая ниже мерзлота мешает талой воде просачиваться вниз; вода, если не находит стока в реку или озеро, остается на месте до осени, когда снова замерзает. Весной оттаивание шло сверху вниз, как результат выравнивания температур уже прогретого воздуха и еще холодного грунта; осенью изменение температур также быстрее происходит в воздухе и промерзание идет тоже сверху вниз. В результате талая вода оказывается между водонепроницаемым слоем постоянной мерзлоты снизу и постепенно нарастающим сверху вниз слоем новой, сезонной мерзлоты. Лед занимает больший объем, чем вода. Вода, оказавшись между двумя слоями льда под огромным давлением, находит наиболее слабое место в сезонном мерзлом слое и прорывает его. Если она изливается на поверхность, образуется ледяное поле -- наледь; геоморфологическое значение наледи состоит в том, что по ее краям идет интенсивное морозное выветривание. Если же на поверхности плотный мохово-травяной покров или слой торфа, вода может не прорвать его, а только приподнять, растекшись под ним. Замерзнув затем, она образует ледяное ядро бугра; постепенно нарастая, такой бугор может достигнуть высоты 70 м при диаметре до 200 м.

Потепление климата, нарушение температурного режима грунтов вследствие вырубки леса, строительства и т. д. могут привести к протаиванию отдельных участков многолетней мерзлоты, которое вызовет просадки грунта, образование воронок, подземных полостей и других отрицательных форм рельефа, внешне напоминающих карстовые. Процессы рельефообразования, вызванные местным протаиванием многолетней мерзлоты, и все созданные ими формы называются термическим карстом, или (чаще) термокарстом (греч. therme -- тепло). В областях распространения термокарста много округлых по форме западин, в них обычно располагаются озера, так как увлажнение избыточное, а лежащая ниже многолетняя мерзлота водонепроницаема. Термокарстовые озера отличаются от карстовых более правильной формой и меньшей глубиной. В равнинных частях центральной Якутии часто встречаются аласы -- плоскодонные термокарстовые котловины от десятков метров до нескольких километров в диаметре и глубиной до 15--30 м. Часто аласы заняты озерами, болотами, лугами; иногда они представляют собой котловины спущенных или заросших термокарстовых озер. В условиях многолетней мерзлоты, особенно если высоко содержание льда в мерзлой породе, вода производит на породу не только механическое, но и температурное воздействие, так как растапливание льда способствует разрушению породы. Поэтому введены специальные термины -- термоэрозия и термоабразия. Термоэрозия проявляется в том, что реки легко размывают берега, а овражная сеть достигает невероятной густоты даже в условиях очень плоского рельефа (например, на Ямале); термоабразия вызывает иногда быстрое отступание берегов под действием морских волн. Формы рельефа, связанные с многолетней мерзлотой, могут находиться и там, где сейчас мерзлота отсутствует, то есть иметь реликтовый характер. Так, в средней и южной частях Республики Коми сейчас нет многолетней мерзлоты, но нередко встречаются неглубокие округлые озера, на аэрофотоснимках хорошо читается сетка полигональных грунтов, особенно хорошо видных на высоких речных террасах.

Рисунок 4 «температурный режим России»

(https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&text=Вечная%20мерзлота.%20Отрицательное%20действие%20холодной%20почвы%20и%20проблема%20ее%20физиологической%20сухости&p=1&pos=31&rpt=simage&img_url=https%3A%2F%2Fs0.slide-share.ru%2Fs_slide%2F004e0eff603c172de9906cec8ffa6abd%2F99420a89-9878-46d0-9315-c16f51f5e031.jpeg)

3. Влияние рельефа на теплообеспеченность местообитания

На склонах разной экспозиции разница температур может быть значительной. Она во многом зависит от географической широты, формы рельефа, крутизны склона, сезона и др. На экваторе в полдень экспозиция почти не имеет значения, но перед полуднем больше тепла получают восточные склоны, а после полудня -- западные.

В Северном полушарии по мере движения к полюсам все больше тепла получают южные склоны, а в Южном -- северные. В полярных областях прямая инсоляция значительно уменьшается, а диффузное излучение увеличивается, и разницы температур, обусловленные экспозицией, становятся несущественными, но для организмов они имеют большое значение, поскольку температура здесь является лимитирующим фактором. С увеличением высоты над уровнем моря диффузное излучение уменьшается и экспозиция склонов, особенно в умеренных широтах, приобретает немаловажное значение. Особенную роль играет экспозиция весной, когда растения начинают вегетацию. Так, в среднеевропейских горах даже в холодный период года на южных склонах могут зацвести некоторые виды, в то время как на северных снег лежит до половины лета.

В Северном полушарии южные склоны, на которые солнечные лучи падают под большим углом, нагреваются больше и при этом менее увлажнены. В результате растительность их обычно имеет более южный, ксерофитный характер по сравнению с растительностью ровных пространств. Северные же склоны более влажны и в сочетании с пониженными температурами на них создаются условия, характерные для более северных зон. Таким образом, за пределами зоны под влиянием факторов, действующих косвенно, формируются экологически равноценные им местообитания. Так, в пределах лесной зоны на склонах южных экспозиций встречаются степные растения, а в степной зоне на склонах северной экспозиции растут леса (см. разд. 3.2.6). Так же в горах Северного полушария лес в среднем поднимается по южному склону выше, чем по северному.

Количество солнечной радиации, получаемое поверхностью, сильно зависит от крутизны склона, так как связано с углом падения солнечных лучей. Например, летом в полдень (при высоте солнца около 68° над горизонтом) наиболее освещен и согрет склон с уклоном в 22°, весной и осенью -- в 45°, а зимой (при высоте солнца около 22°) -- в 68°. При этом даже в Арктике поверхность, па которую солнечные лучи падают почти перпендикулярно, может нагреваться до 50 °С (Ф.Фукарек и др., 1982).

В горных странах отмечается большая пестрота термических условий. С увеличением высоты температура воздуха понижается, т.е. в горах существует высотный температурный градиент. Он меняется по сезонам, зависит от экспозиции и положения на склоне, но в среднем составляет около Г на 180 м высоты. Это вызывает изменение длительности фенофаз и сокращение вегетационного периода. Так, в Альпах на высоте 1 800 м он продолжается 5 мес, а на высоте 3 000 м -- 1,5. И есть высоты в юрах, где растений нет, так как круглый год там лежит снег. При движении от полюсов к экватору граница вечных снегов поднимается: на Шпицбергене она находится на высоте 460 м, а в приэкваториальных областях -- на высоте 5 000 м. Падение температуры с подъемом в горы обусловливает соответствующие изменения климатических условий. С высотой закономерно сменяются тепловые пояса -- от жарких и умеренно-теплых у подножия до холодных в зоне вечных снегов. Закономерно изменяются и факторы увлажнения (количество осадков, облачность, влажность и плотность воздуха). Эти изменения сильно отражаются на размещении растительности: в горах формируется высотная поясность. Высотный пояс -- это сравнительно широкая горизонтальная полоса растительности в горах, где на данной высоте господствует определенный ее тип. Дифференциация почв и растительных сообществ перерастает в вертикальную поясность при колебаниях высот более 200 м. Но уже в условиях центра и юго-востока Русской равнины возвышенности отличаются более холодным климатом и более коротким вегетационным периодом по сравнению с таковыми низменностей. Горные массивы также во многом формируют природные условия на прилегающих к ним равнинах.

Рисунок 5 «Влияние рельефа на распределение температур»

(https://yandex.ru/images/search?from=tabbar&text=3.%20Влияние%20рельефа%20на%20теплообеспеченность%20местообитания&pos=16&img_url=https%3A%2F%2Fpresent5.com%2Fpresentation%2F1%2F20273542_166337777.pdf-img%2F20273542_166337777.pdf-7.jpg&rpt=simage)

4. Влияние растительности на тепловой режим местообитаний

Влияние растений на тепловой режим

Температура воздуха среди зеленых насаждений особенно в жаркую погоду, значительно меньше, чем на открытых местах. Смягчающее влияние на температурный режим зеленые насаждения оказывают и на ближайшие территории города. Это происходит вследствие повышенной циркуляции воздушных масс вблизи зеленых насаждений. Более теплый воздух на открытой территории поднимается вверх, и на его место поступает более холодный из соседних зеленых массивов. Радиус воздействия зеленых насаждений на окружающую застройку незначителен, поэтому необходимо, чтобы насаждения вводились непосредственно вглубь застройки. Оптимальным вариантом является размещение застройки среди зеленых насаждений. Плотность посадок деревьев и кустарников должна обеспечивать затенение не менее 50% занимаемой территории.

Влияние зеленых насаждений на влажность воздуха

Нагреваясь, поверхность листьев деревьев и кустарников испаряет в воздух большое количество влаги. Так, один хорошо развитый бук испаряет в день около 0,6 т воды. 1 га старых дубов ежедневно испаряет 260 т воды. Повышенная влажность воздуха от зеленых насаждений может распространяться на прилегающие открытые пространства. Установлено, что влажность воздуха может повышаться на 30% в зоне, отстоящей от зеленого массива на расстоянии 500 м. Даже неширокие древесно-кустарниковые полосы (до 10 м) уже на расстоянии 600 м увеличивают влажность воздуха на 8%.

Роль зеленых насаждений в формировании и оздоровлении городской среды

Вопросы формирования полноценной среды обитания человека, и, в частности, формирования озелененных территорий в настоящее время приобрели особую актуальность и остроту. Повышение загазованности и запыленности воздуха, неблагоприятные химические и физико-механические свойства почвы, асфальтовое покрытие улиц и площадей, наличие подземных коммуникаций и сооружений в зоне корневой системы, дополнительное освещение растений в ночное время, механические повреждения и интенсивный режим использования городских насаждений населением - все это оказывает постоянное негативное влияние на жизнедеятельность растений в условиях городской среды и приводит к преждевременному отмиранию деревьев задолго до наступления естественной старости.

Продолжительность жизни растений в условиях города нередко сокращается в 3-6 раз по сравнению с естественной средой обитания.

Улучшить условия жизнедеятельности зеленых насаждений в городе, продлить сроки их эффективного функционирования можно, добиваясь сохранения экологического равновесия, гармоничного и целенаправленного развития урбанизированных территорий и природной среды. Такое равновесие основано на соответствии ряда факторов: видового состава насаждений - природно-климатическим условиям; функционального назначения озелененного пространства - его размерам, характеру и особенности; уровня благоустройства - интенсивности его использования.

Озелененное пространство любого размера и типа является полифункциональным, и чем больше число функций оно выполняет, тем более значительна его роль в системе озеленения и тем эффективнее вся система. Каждый элемент городской системы озеленения выполняет следующие основные функции: участвует в организации территории и формировании архитектурно-художественного облика города, обеспечивает рекреационные потребности населения, защищает от транспортного и др. шумов от выхлопных газов и пыли, регулирует температурно-влажностный, радиационный и ветровой режимы в пределах объекта и на прилегающих территориях, а также создает условия, способствующие продлению сроков жизнедеятельности самого насаждения.

5. Ботанико-географические аспекты влияния тепла

Ботанико-географические аспекты влияния тепла

Процессы жизнедеятельности растений возможны лишь на известном тепловом фоне, определяемом количеством тепла и его продолжительностью. Географическое распространение растений определяется тепловыми условиями (географическая зональность) (рис.6). Сезонное варьирование в произрастании растений определяется изменениями температурного режима.

Рисунок 6 « схема классификации типов растительности в зависимости от климата»

(https://yandex.ru/images/search?text=Схема%20классификации%20типов%20растительности%20в%20зависимости%20от%20климатических%20условий%20&from=tabbar&pos=2&img_url=https%3A%2F%2Fm.studref.com%2Fhtm%2Fimg%2F28%2F8112%2F17.png&rpt=simage)

5.1 Географическое распространение растений

Холодные температуры растения переносят хуже. Даже самые морозостойкие виды могут погибнуть под влиянием низких температур без соответствующей подготовки. Например, морозостойкая озимая рожь полностью погибает в летнее время даже от небольшого мороза. В условиях высокогорий Центрального Тянь-Шаня, где бывают сильные заморозки среди лета, погибают травы.

В экстремально холодных условиях средствами получения дополнительного тепла служат также некоторые морфологические особенности растений. Например, карликовость и образование стелющихся форм позволяет использовать микроклимат приземного слоя летом и быть защищенными снеговым покровом зимой. Полусферическая форма подушковидных растений создается за счет густого ветвления и слабого роста побегов. Листья располагаются лишь на периферии, в результате чего экономится общая поверхность растения, через которую происходит рассеивание тепла. Значительная часть холодостойких растений имеет темную окраску, что помогает лучше поглощать тепловые лучи и нагреваться даже под снегом. В Антарктиде летом температура темно-коричневых лишайников бывает выше 0 °C даже под слоем снега в 30 см.

Растения обладают также рядом морфологических адаптаций, направленных на предотвращение перегрева. Этому служат густая опушенность листьев, рассеивающая часть солнечных лучей, глянцевитая поверхность, способствующая их отражению, уменьшение поглощающей лучи поверхности. Многие злаки, как, например, ковыль или овсяница, в жару свертывают листовые пластинки в трубочку, у эвкалиптов листья располагаются ребром к солнечным лучам, у части растений аридных районов листва полностью или частично редуцируется (саксаулы, кактусы, кактусовидные молочаи и др.)

В разные фазы онтогенеза требования к теплу различны. В умеренном поясе прорастание семян происходит обычно при более низких температурах, чем цветение, а для цветения требуется более высокая температура, чем для созревания плодов. По степени адаптации растений к условиям крайнего дефицита тепла можно выделить три группы:

1) нехолодостойкие растения - сильно повреждаются или гибнут при температурах, еще не достигающих точки замерзания воды. Гибель связана с инактивацией ферментов, нарушением обмена нуклеиновых кислот и белков, проницаемости мембран и прекращением тока ассимилятов. Это растения дождевых тропических лесов, водоросли теплых морей;

2) неморозостойкие растения - переносят низкие температуры, но гибнут, как только в тканях начинает образовываться лед. При наступлении холодного времени года у них повышается концентрация осмотически активных веществ в клеточном соке и цитоплазме, что понижает точку замерзания до - (5-7) °С. Вода в клетках может охлаждаться ниже точки замерзания без немедленного образования льда. Переохлажденное состояние неустойчиво и длится чаще всего несколько часов, что, однако, позволяет растениям переносить заморозки. Таковы некоторые вечнозеленые субтропические растения - лавры, лимоны и др.;

3) льдоустойчивые, или морозоустойчивые растения - произрастают в областях с сезонным климатом, с холодными зимами. Во время сильных морозов надземные органы деревьев и кустарников промерзают, но, тем не менее, сохраняют жизнеспособность, так как в клетках кристаллического льда не образуется. Растения подготавливаются к перенесению морозов постепенно, проходя предварительную закалку после того, как заканчиваются ростовые процессы. Закалка заключается в накоплении в клетках сахаров (до 20-30 %), производных углеводов, некоторых аминокислот и других защитных веществ, связывающих воду. При этом морозоустойчивость клеток повышается, так как связанная вода труднее оттягивается образующимися во внеклеточных пространствах кристаллами льда.

Оттепели в середине, а особенно в конце зимы вызывают быстрое снижение устойчивости растений к морозам. После окончания зимнего покоя закалка утрачивается. Весенние заморозки, наступившие внезапно, могут повредить тронувшиеся в рост побеги и особенно цветки даже у морозоустойчивых растений.

По степени адаптации к высоким температурам можно выделить следующие группы растений:

1) нежаростойкие растения повреждаются уже при +(30-40) °С (эукариотические водоросли, водные цветковые, наземные мезофиты);

2) жаровыносливые растения переносят получасовое нагревание до +(50-60)°С (растения сухих местообитаний с сильной инсоляцией - степей, пустынь, саванн, сухих субтропиков и т. п.).

5.2 Адаптация растений

Растения вырабатывают мало метаболического тепла вследствие эффективного перевода химической энергии из одних форм в другие, поэтому эндотермическая энергия не может быть использована ими для терморегуляции. Будучи организмами прикрепленными, они должны существовать при том тепловом режиме, который создается в местах их произрастания. Однако совпадение температур тела растения и среды скорее надо считать исключением, чем правилом, из-за разницы скоростей поступления и отдачи тепла. Тепловой режим растений весьма изменчив, температура разных их органов различна в зависимости от их расположения относительно падающих лучей и разных по степени нагретости слоев воздуха.

У большинства растений активная жизнь протекает в температурных пределах от 0 до 50°С. Температурные минимумы для многих растений оставляют от 5 до 15°С, оптимумы - от 15 до 30°С, максимум - 37 - 50°С. Встречаются растения и с более крайними температурными режимами существования, например, в Якутии, леса существуют при температуре -68°С.

От температуры в значительной мере зависит ход фотосинтеза, процесс накопления органического вещества, ход корневого питания. Термальные изменения воздушной среды и почвы оказывают большое влияние не только на разнообразные физиологические процессы, но и процессы формообразования. Например, у липы развиваются глубокозубчатые листья, если почки липы в течение зимы остаются без почечных чешуй.

По отношению к температуре как к экологическому фактору, выделяются растения теплолюбивые (термофилы) и холодолюбивые (психрофилы). Настоящие термофилы - растения из жарких тропических районов. Они совсем не переносят низких температур и гибнут при 0°С.

Многие термофильные растения в условиях тропического и субтропического климата могут переносить очень высокую температуру. Например, верблюжья колючка переносит нагревание до 70°С. Однако для большинства растений температуры 45-50°С оказываются губительными. Виды, обитающие в местах высоких температур, в процессе эволюции приобрели ряд физиологических особенностей. Например, сокращение поверхности растений, развитие волосков, эфирные железки (испаряемые в жару эфирные масла охлаждают растения) и др.

6. Характеристика теплолюбивых видов растений и животных, занесенных в Красную книгу Краснодарского края

Краснодарский край -- один из уникальных регионов России. Регион первозданного великолепия дикой природы Западного Кавказа. К сожалению, развитие экономики, хищнический промысел, и многие другие факторы привели к угрожающему сокращению их численности.

В Красной книге Краснодарского края проанализировано современное состояние дикой природы России, реальные и прогнозируемые угрозы ее национальному биоразнообразию, часть которого присуща только Краснодарскому краю.

Красная книга содержит информацию о нескольких сотнях видов животных, положение которых вызывает сегодня опасение.

Красная книга Краснодарского края -- не только сборник биологической и природоохранной информации, но и официальный документ, которому должен следовать каждый житель Кубани. [А. Н. Ткачев]

6.1Растения

Подснежник «Галантус»

Подснежник «Галантус» - луковичное растение семейства Амариллисовых, которое растет ранней весной. Они предвещает наступление холодов. Кроме лесов, полей и склонов гор, подснежники замечательно растут на придомовых террториях.

Подснежники не слишком привередливы к местам обитания. Они хорошо живут в твердой почве в тени. Цветок не боится, а даже любит холод. Для выращивания подснежника на садовых участках необходимо предоставить большое количество влаги в период закладки бутонов. Холодная, влажная погода - залог продолжительного цветения галантуса.

Обрезать листья после опадания цветков не нужно. Они служат естественным удобрением для луковицы и корней.

Пересадка производится в крайних случаях, во время которой захватывается ком земли вокруг растения. Магазинные луковицы редко цветут на следующий год. Как правило, им необходим период адаптации к земле.

Растение занесено в Красную книгу Краснодарского края.

Рисунок 7 «Подснежник Галантус»

(https://anapacity.com/krasnaya-kniga-krasnodarskogo-kraya-rasteniya/podsnezhniki-galantus.html)

Морозник кавказский

Морозник кавказский относится к семейству Лютиковых и является ядовитым растением. Имеет ползучее корневище темного цвета, до четырех больших листьев, которые прикрепляются длинными черешками к стеблю. Зимой листья не погибают. А только теряют яркость окраса. За это растение и назвали «морозником», оно практически не боится морозов.

Цветы могут быть светло-салатные, коричневые и даже бурые, внутри соцветия они зеленовато-пурпурные. В период цветения растение выпускает стрелу с тремя цветками на ней.

Морозник занесен в Красную книгу Краснодарского края, так как повсеместно уничтожается сборщиками лекарственных трав. Используя его в своих целях, они не выполняют основные правила. Главное, при сборе не нарушать корень и повторно снимать его часть только по истечении нескольких лет. В противном случае морозник погибает.

Зимовник (морозник) кавказский (Helleborus caucasicus) -- один из самых известных первоцветов. Морозник кавказский, Цикламен косский и Подснежник Воронова, это тройка расцветает, когда еще в лесу лежит снег и не в последнюю очередь именно это стало причиной попадания растений в Красную книгу. Кроме того, Зимовник используется как лекарственное растение, что так же повлияло на численность популяции в Краснодарском крае и Адыгее.

Рисунок 8 «Морозник Кавказкий»

(https://anapacity.com/krasnaya-kniga-krasnodarskogo-kraya-rasteniya/moroznik-kavkazskij.html)

6.2Животные

Горный зубр

В Красной книге Краснодарского края горные зубры отнесены к категории «Восстановленные виды». Типичные горно-лесные животные обитают на высоте до 2000 метров над уровнем моря.

Во всей Европе зубры являются самыми крупными млекопитающими. Крупное животное обладает отличными адаптационными способностями, благодаря чему они эффективно занимают нишу в экосистеме исчезнувшего аборигенного зубра.

Ареал обитания горных животных охватывал Кавказ и Европу. Кавказский и беловежский зубры были полностью истреблены в 20-х годах прошлого века. Сейчас восстановлением популяции занимаются на территории Белоруссии и Польши. Воссозданные группировки животных есть в европейской части России и в Карпатах.

Рисунок 9 «Горный зубр»

(https://anapacity.com/krasnaya-kniga-krasnodarskogo-kraya-zhivotnye/gorny-zubr.html)

Кавказская выдра

Небольшой хищник, похожий внешне на норку или куницу, имеет удлиненное тело, ведет жизнь активного охотника. Водится выдра в местах на Западном Кавказе, встречаясь в районе Кубани или Кумы, неподалеку от морских побережий, на юге же вообще выходит за пределы государственных границ.

Обитает преимущественно в лесных реках, богатых рыбой, реже -- в озёрах и прудах. Встречается на морском побережье, а также в горных массивах (Тибет, Альпы). Предпочитает реки с омутами, с не замерзающими зимой быстринами, с подмытыми водой и захламлёнными буреломом берегами, где много надёжных убежищ и мест для устройства нор. Иногда устраивает свои логова в пещерах или сооружает жилище наподобие гнезда в зарослях у воды. Входные отверстия нор открываются под водой.

Рисунок 10 «Кавказкая выдра»

(https://anapacity.com/krasnaya-kniga-krasnodarskogo-kraya-zhivotnye/vydra-kavkazskaya.html)

Заключение

В ходе данной работы была изучена температура как главный экологический фактор. Температура является важнейшим экологическим фактором. Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры.

Также была изучена роль тепла в жизни растений. Тепло является одним из основных факторов жизни растений и оказывает существенное влияние на биологические, химические и физические процессы происходящие в растениях и почве. Все процессы, протекающие в растениях, начиная с прорастания семян и заканчивая уборкой могут протекать только при определенной температуре.

Изучена роль тепла в жизни животных очень важна, она влияет на теплообменные процессы, происходящие в их организмах.

Список использованных источников

температура экологический красная книга

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 1999. 455 с.

2. Березина Н.А., Афанасьва Н.Б. Экология растений: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2009. 400 с.

3. Пономарева И.Н. Экология растений с основами биогеоценологии. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1978. 207 с.

4. Температурный режим // https://studref.com/ URL:https://studref.com/532851/ekologiya/temperaturnyy_rezhim (дата обращения: 07.12.2020).

5. Температура как экологический фактор // https://studopedia.ru/ URL:https://studopedia.ru/14_68301_temperatura-kak-ekologicheskiy-faktor.html (дата обращения: 07.12.2020).

6. Температура тела и тепловой баланс организмов // https://bio.wikireading.ru/ URL:https://bio.wikireading.ru/11687 (дата обращения: 07.12.2020).

7. Влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность // https://studwood.ru/ URL: https://studwood.ru/1018365/geografiya/vliyanie_vechnoy_merzloty_hozyaystvennuyu_deyatelnost (дата обращения: 07.12.2020).

8. Влияние рельефа на теплообеспеченность местообитаний. // https://myzooplanet.ru/ URL: https://myzooplanet.ru/ekologiya-rasteniy-knigi/vliyanie-relefa-teploobespechennost-19258.html (дата обращения: 07.12.2020).

9. Влияние растений на тепловой режим // https://studfile.net/ URL: https://studfile.net/preview/7161605/page:7/ (дата обращения: 07.12.2020).

10. Красная книга Краснодарского края // https://ecoportal.info/ URL: https://ecoportal.info/krasnaya-kniga-krasnodarskogo-kraya/ (дата обращения: 07.12.2020).

Размещено на Allbest.ru

...