Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Najnowsze odkrycia potwierdzają, że we Wszechświecie istnieją tysiące planet podobnych do naszej. Czy jeśli zamieszkują je żywe organizmy, to przypominają one ziemskie? Przykład Ziemi pokazuje, że ich budowa i czynności życiowe musiałyby wykazywać przystosowania do warunków panujących na danej planecie.

R1QS9nN8y9lSX
Ziemia – planeta, na której powstało życie
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center, Flickr, licencja: CC BY-SA 3.0.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • że organizmy mają różne wymagania w stosunku do czynników środowiska;

  • że organizmy są przystosowane do życia w danym środowisku, np. w wodzie lub na lądzie;

  • jakie czynniki są niezbędne do życia roślin i zwierząt.

Twoje cele
  • Rozróżnisz biotyczne i abiotyczne czynniki środowiska.

  • Omówisz wpływ czynników abiotycznych na organizmy żywe.

  • Wskażesz żywe i nieożywione elementy ekosystemu oraz wykażesz, że są one powiązane różnorodnymi zależnościami.

  • Wykażesz biologiczną rolę wybranych właściwości fizycznych i chemicznych wody.

  • Wykażesz na dowolnym przykładzie organizmu przystosowania do życia w środowisku.

1. Czynniki ekologiczne

Każdy gatunek rozwija się w określonych warunkach środowiska, kształtowanych przez wiele czynników zewnętrznych – inaczej czynników ekologicznychczynniki ekologiczneczynników ekologicznych. Podlegają one ciągłej zmianie, wskutek czego część osobników ginie, a te lepiej przystosowane do aktualnych warunków przeżywają i rozmnażają się.

Czynniki ożywione, których źródłem są zależności między żywymi organizmami na danym obszarze (zarówno jednego gatunku, jak i należącymi do różnych gatunków), to czynniki biotyczneczynniki biotycznebiotyczne. Czynniki nieożywione, czyli abiotyczneczynniki abiotyczneabiotyczne, wynikają z oddziaływania nieożywionych elementów środowiska.

  • Do czynników biotycznych można zaliczyć m.in.: dostępność pokarmu, obecność drapieżników, występowanie organizmów zapylających.

  • Do najważniejszych czynników abiotycznych należą m.in.: dostępność tlenu, wody, światła, soli mineralnych oraz temperatura.

To, jakie czynniki ekologiczne i z jakim nasileniem wpływają na organizmy żyjące w danym miejscu, zależy w dużej mierze od szerokości geograficznej, wysokości nad poziomem morza, głębokości w przypadku zbiorników wodnych, odległości od morza, rodzaju ekosystemuekosystemekosystemu.

RYA402eacbv9Z1
Ilustracja przedstawia brzeg stawu zimą. Na ośnieżonym brzegu znajduje się stado kaczek i łabędź, w dali widać ludzi. Łabędź zaznaczony jest czerwoną ramką, do której prowadzą strzałki. Po lewej stronie wymienione są czynniki abiotyczne: temperatura powietrza (odczucie chłodu), temperatura powietrza (woda w zbiorniku nie zamarza), światło (widać ziarna rzucane przez człowieka), śliskie podłoże (ślizganie się kończyn), powietrze o mniejszej gęstości niż woda (duży wysiłek związany z chodzeniem po lądzie), czysta woda (brak zagrożenia zatruciem). Po prawej stronie wymienione są czynniki biotyczne, takie jak człowiek (źródłem zagrożenia), człowiek (źródłem pokarmu), pasożyty skóry (wysysają krew), inne ptaki (zmniejszają ilość dostępnego pokarmu), rośliny wodne (źródłem pokarmu).
Przykład oddziaływania czynników ekologicznych
Źródło: Dariusz Adryan, Stig Nygaard (Flickr), Marc Davis (Flickr), licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 1

Niedźwiedź malajski jest najmniejszym gatunkiem niedźwiedzia – osiąga rozmiary dużego psa. Ma krótkie, lśniące, przylegające do skóry gęste futro pozbawione skręconych włosów wełnistych. Jego stopy są nagie. Największym niedźwiedziem jest niedźwiedź polarny, ok. 10 razy większy od malajskiego. Ma on grube, gęste futro z silnie rozwiniętą warstwą wełnistą. Jego sierść jest bezbarwna lub żółtawa. Skóra niedźwiedzia polarnego jest czarna, a pod nią leży gruba warstwa tłuszczu. Jego stopy są mocno owłosione, a uszy krótkie, ukryte w futrze.

Na podstawie opisu obu gatunków niedźwiedzi wykaż związek pomiędzy ich cechami budowy a środowiskiem życia.

Rziaus9M2bEvS
Wykaż na przykładzie obu gatunków niedźwiedzi związek pomiędzy ich cechami budowy a środowiskiem życia. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
igskUcpnKx_d5e234

2. Woda a temperatura ciała

Woda powszechnie występuje w przyrodzie. W postaci stałej lub ciekłej pokrywa ok. 70 % powierzchni naszej planety, a para wodna jest ważnym elementem atmosfery. Jednocześnie woda stanowi środowisko, w którym przebiegają wszystkie procesy życiowe komórki. Jest ona zatem niezbędna każdemu organizmowi. U zwierząt lądowych zawartość wody wynosi zwykle ok. 60–70 % masy ich ciała, a u roślin – nawet 90 %. Utrata już 2 % ilości wody powoduje zaburzenia funkcjonowania ustroju. U człowieka ubytek 10–15 % wody prowadzi do śmierci. Z tego powodu organizmy wykształciły przystosowania, które chronią je przed odwodnieniem.

Woda uczestniczy w utrzymaniu wewnętrznej temperatury ciała na poziomie optymalnym dla danego organizmu. Regulacja temperatury zachodzi za pośrednictwem mechanizmów fizjologicznych oraz poprzez odpowiednie zachowania zwierząt.

Mechanizmem fizjologicznym pozwalającym utrzymać właściwą temperaturę ciała jest zjawisko parowania. Człowiek i niektóre ssaki się pocą, by poprzez parowanie potu ochłodzić organizm. Inne ssaki, np. psy, mają skórę pozbawioną gruczołów potowych, dlatego odparowują wodę z błon śluzowych jamy gębowej poprzez ziajanie. Wiele gatunków wykorzystuje także właściwości wody dostępnej w środowisku. Upał lub długotrwały bieg grozi przegrzaniem organizmu – by temu zapobiec, zwierzęta zanurzają się w wodzie w celu ochłodzenia ciała.

Rośliny nieustannie odparowują wodę. To dzięki temu zjawisku nawet w upalny dzień trawa jest przyjemnie chłodna.

RO6ZRg65fWd5u
Ziajanie jest sposobem chłodzenia organizmu
Źródło: Kevin (Flickr), licencja: CC BY-SA 3.0.
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy istnieje związek między powierzchnią parowania a tempem utraty wody?

Hipoteza 1

Im większa powierzchnia parowania, tym szybsze tempo utraty wody.

Hipoteza 2

Im mniejsza powierzchnia parowania, tym szybsze tempo utraty wody.

Co będzie potrzebne
  • 2 ręczniki

  • woda w misce

  • suszarka na pranie

Instrukcja
  1. Zanurz w wodzie dwa jednakowe ręczniki.

  2. Wykręć je jednakowo mocno.

  3. Rozwieś jeden ręcznik, rozkładając go na całą szerokość, a drugi złóż na cztery i zawieś w takiej postaci.

  4. Porównaj czas, po jakim oba ręczniki będą całkowicie suche.

Rnj7dl6iy7E2x
Wyniki: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Wskazówki i klucze odpowiedzibluzewhite
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Jak tempo parowania cieczy wpływa na jej zdolność do chłodzenia organizmu?

Hipoteza 1

Większą zdolność do chłodzenia organizmu mają ciecze, które szybko parują.

Hipoteza 2

Większą zdolność do chłodzenia organizmu mają ciecze, które wolno parują.

Co będzie potrzebne
  • dwie pipetki (zakraplacze)

  • niewielka ilość wody i oleju o tej samej temperaturze

Instrukcja
  1. Umieść na przedramieniu, w pewnej odległości od siebie, po kropli wody i oleju.

  2. Porównaj odczucia: które ze zwilżonych miejsc wydaje się chłodniejsze?

  3. Zaczekaj ok. 5 min, aż płyny wyparują.

  4. Zapisz wyniki i sformułuj wniosek.

R6uEkxcmogG4C
Wyniki: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Wskazówki i klucze odpowiedzibluzewhite
1
Ćwiczenie 2
R9nyDIMaWuXlS
Analizując wynik doświadczenia, wyjaśnij, jakie ubrania powinniśmy nosić podczas upalnego lata – wykonane z przewiewnych tkanin, jak np. len, wełna i bawełna, czy nieprzepuszczających wilgoci tkanin poliestrowych? Uzasadnij swoją odpowiedź. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
igskUcpnKx_d5e355

3. Dostępność wody w środowisku lądowym

Wiele organizmów żyjących w warunkach małej dostępności wody ma zdolność do jej akumulacji w organizmie, np. wielbłądy w garbie gromadzą tłuszcz, który potrafią w odpowiednich procesach przekształcić w wodę. Ponadto zwierzęta te nie pocą się, a wraz z odchodami i moczem wydalają tylko niewielkie ilości wody. Dostęp do wody pitnej jest utrudniony w środowisku życia wielbłądów, dlatego podczas jednego pojenia zwierzęta te mogą wypić nawet ponad 100 litrów.

Rośliny przystosowane do magazynowania wody to sukulenty. Zawierają one tkankę gromadzącą wodę w łodygach, liściach lub korzeniach. Inne rośliny występujące w środowisku suchym ograniczają parowanie wody z liści – dzięki ich małej powierzchni, grubej skórce i warstwie substancji woskowej. Wykształcają także rozległe systemy korzeniowe, mogące pobierać wodę z głębokich warstw gleby.

Niektóre rośliny żyjące w środowisku wilgotnym mają zdolność do pobierania wody bezpośrednio z powietrza. Ich system korzeniowy jest zwykle słabo rozwinięty, a części nadziemne są przystosowane do intensywnego parowania, np. ich skórka jest bardzo cienka. Rośliny rosnące na glebach podmokłych wykształcają specjalne korzenie podporowe, służące do utrzymania ich w podłożu, a także korzenie oddechowe, dzięki którym zachodzi wymiana gazowa.

1
Ćwiczenie 3

Wymień sposoby ochrony przed nadmierną utratą wody w przypadku żyjących na półpustyniach:

Rx8QWTVmleEIE
roślin; (Uzupełnij) gadów; (Uzupełnij) wielbłądów. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

4. Woda jako środowisko życia

Dla części zwierząt woda jest środowiskiem życia: organizmy te poruszają się w niej, oddychają, poszukują pokarmu, partnerów lub kryjówek. Wiele z nich uwalnia do wody swoje gametygametagamety. Jaja składane są przez ryby, a także owady i płazy, których larwy żyją w wodzie.

Woda to także środowisko życia części roślin. U niektórych grup – np. paproci i mchów – zapłodnienie zachodzi wyłącznie dzięki wodzie.

R1bfljct05nT4
Koralowce tego samego gatunku wydzielają równocześnie do wody miliony komórek jajowych i plemników
Źródło: USFWS – Pacific Region (Flickr), licencja: CC BY-SA 3.0.

Warunki życia w środowisku wodnym znacznie różnią się od lądowych. Woda ma 900 razy większą gęstość w porównaniu z powietrzem, dlatego pokonywanie jej oporu w trakcie poruszania się jest dla organizmów wyzwaniem.

Zwierzęta szybko pływające mają opływowy, torpedowaty kształt o gładkiej powierzchni. Pływają one, odpychając się płetwami od gęstej, stawiającej opór wody. Te same właściwości wody powodują, że w jej toni mogą się swobodnie unosić mało aktywne organizmy, takie jak planktonplanktonplankton.

Duża siła wyporusiła wyporusiła wyporu wody sprawia, że np. ślimaki morskie o masywnych muszlach przemieszczają się bez wysiłku. Ta właściwość wody pozwala niektórym zwierzętom wodnym pozbawionym szkieletu, np. meduzom, osiągać duże rozmiary ciała.

Siła wyporu wpływa także na budowę zanurzonych w niej roślin i protistów. Mają one wiotkie, elastyczne łodygi i plechy. Protisty, mimo że pozbawione tkanek wzmacniających, mogą dorastać do wielkich rozmiarów – znane są gatunki o długości 50 m. Pobierają one wodę i niezbędne składniki mineralne całą powierzchnią ciała. Ich chwytnikichwytnikichwytniki służą przede wszystkim do kotwiczenia w dnie zbiornika i utrzymywania równowagi przez części pływające po powierzchni wody.

RsZXYrmEdrBz4
Różnorodne kształty ryb
Źródło: Andrzej Bogusz, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 4
R1UNdg7icKkMG
Pływaczka
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Przeanalizuj wyposażenie pływaczki zamierzającej pokonać kanał La Manche i wyjaśnij, jakie cechy jej stroju ułatwią jej przemieszczanie się w wodzie.

RK8Db97uVeixv
Przeanalizuj wyposażenie pływaka zamierzającego pokonać Kanał La Manche i wyjaśnij, jakie cechy jego stroju ułatwią mu przemieszczanie się w wodzie. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Doświadczenie 3
Problem badawczy

Co stawia większy opór poruszającym się obiektom: woda czy powietrze?

Hipoteza 1

Powietrze stawia mniejszy opór niż woda.

Hipoteza 2

Woda stawia mniejszy opór niż powietrze.

Co będzie potrzebne
  • plastikowa deska do krojenia z wygodnym uchwytem

  • głęboka miska z wodą

Instrukcja
  1. Chwyć deskę do krojenia za uchwyt i pomachaj nią w powietrzu w taki sposób, aby jej płaska strona była skierowana prostopadle do kierunku ruchu.

  2. Zanurz deskę w misce z wodą, a następnie powtórz to samo działanie.

  3. Zapisz wyniki i sformułuj wnioski.

RAb755qT8rNzB
Wyniki: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Wskazówki i klucze odpowiedzibluzewhite

Inną ważną dla organizmów cechą wody jest jej przejrzystość. Choć czysta woda jest bezbarwna, rzadko spotyka się ją w naturze. Zazwyczaj zawieszone są w niej drobiny (szczątki organizmów, mikroorganizmy), które zmieniają jej barwę i ograniczają widzialność, a tym samym przenikanie światła do głębszych warstw zbiornika. W pozbawionych światła strefach zbiorników wodnych rośliny nie występują.

igskUcpnKx_d5e466

5. Tlen

Zdecydowana większość organizmów potrzebuje tlenu. Wyjątkiem są bakterie beztlenowe, niektóre grzyby oraz pasożytnicze bezkręgowce i protisty.

Jak ważny jest tlen, można wykazać na przykładzie człowieka. Zmniejszenie zawartości tego gazu w powietrzu z 21 % do 17 % powoduje trudności z oddychaniem, a spadek zawartości tlenu do 8 % staje się przyczyną śmierci z niedotlenienia.

W wodzie jest znacznie mniej tlenu niż w powietrzu. Gaz ten rozpuszcza się w wodzie, ale to, ile się go rozpuści, zależy od temperatury i ciśnienia – więcej tlenu rozpuszcza się w wodzie zimnej oraz pod dużym ciśnieniem.

U zwierząt o niewielkich rozmiarach, np. pijawek, tlen może przenikać bezpośrednio do organizmu. Jeśli nie mają one nieprzepuszczalnego dla tlenu pokrycia ciała, np. oskórka, nie muszą wytwarzać specjalnych narządów wymiany gazowej – ich funkcję pełni wilgotna i duża powierzchnia ciała. U większych zwierząt konieczne są specjalne powierzchnie oddechowe, które występują w płucach lub skrzelach. Niezbędna jest u nich także krążąca po organizmie krew, która dostarcza tlen tkankom położonym w głębi ciała, z dala od narządów oddechowych.

Rośliny również potrzebują tego gazu – w dzień korzystają z tlenu wytworzonego w procesie fotosyntezyfotosyntezafotosyntezy, nocą ze zgromadzonego w przestworach międzykomórkowych lub pobieranego bezpośrednio z powietrza lub wody.

RunF7CxLGOklG
Larwy płazów mają skrzela zewnętrzne w formie wyrostków na powierzchni ciała, którymi pobierają tlen z wody
Źródło: Brian Gratwicke, Flickr, licencja: CC BY 2.0.
1
Ćwiczenie 5

Wyjaśnij, dlaczego:

a) podczas urządzania akwarium przegotowana wcześniej woda powinna odstać 2–3 dni, zanim wpuści się ryby.

RVQ9qCFHUzVVF
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

b) podczas upałów w akwariach trzeba zwiększyć natlenianie wody.

RgSrk3I1aXRSC
podczas urządzania akwarium przegotowana wcześniej woda powinna odstać się 2‑3 dni zanim wpuścimy ryby; (Uzupełnij) podczas upałów w akwariach trzeba zwiększyć natlenianie wody. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
igskUcpnKx_d5e531

6. Światło

Światło jako źródło energii wykorzystywane jest przez organizmy przeprowadzające fotosyntezę. Przetwarzają one proste związki nieorganiczne (dwutlenek węgla i wodę) w organiczne. Powstałe związki organiczne służą do syntezy wszystkich substancji budujących ciała tych organizmów. Ponadto złożone produkty fotosyntezy stanowią substrat oddychania tlenowegooddychanie tlenoweoddychania tlenowego, z którego uwalniana jest energia niezbędna do wszelkich procesów życiowych, np. do skurczu mięśni, ruchu wici, tworzenia innych związków. Produktem ubocznym fotosyntezy jest tlen, niezbędny do oddychania wszystkim tlenowcom.

Warunki świetlne w środowisku zależą m.in. od szerokości geograficznej oraz pory roku i doby. Szerokość geograficzna ma szczególne znaczenie dla roślin, ponieważ nie mogą się one przemieszczać i są bezpośrednio uzależnione od energii świetlnej. W klimacie równikowym, gdzie dostęp do światła słonecznego jest jednakowy przez cały rok, rośliny mogą bez przerwy kwitnąć i owocować – zdarza się, że na jednym drzewie w tym samym czasie występują kwiaty w różnych stadiach rozwoju, dojrzałe i niedojrzałe owoce oraz nasiona. Z kolei w okolicach koła polarnego kwitnienie roślin i wydawanie nasion jest skoncentrowane w czasie lata, trwającego tam kilka tygodni. W strefie podbiegunowej żyje niewiele roślin przechodzących cały cykl rozwojowy w ciągu jednego roku. Występują tam natomiast gatunki wieloletnie oraz drzewa i krzewinki, które lepiej znoszą surowe warunki.

R1e64zXiXA6rN
Dojrzałe owoce puchowca wspaniałego po pęknięciu uwalniają biały puch
Źródło: Marcin LaBar, Flickr, licencja: CC BY-NC 2.0.

Rośliny występujące w miejscach o silnym nasłonecznieniu często mają liście o grubej skórce, a także specjalną warstwę woskowej substancji, która chroni przed nadmierną utratą wody przez parowanie. Funkcję ochronną przed nadmiernym nagrzewaniem powierzchni liści pełnią też specjalne włoski wypełnione powietrzem, tak jak np. u szarotki alpejskiej. Chronią one również przed zimnem i wysuszającym wiatrem.

R14L82QatO00O
Szarotka alpejska – cała roślina pokryta jest włoskami (tzw. kutnerem)
Źródło: Pat_Photographies, Pixabay, domena publiczna.

Rośliny żyjące w warunkach niedoboru światła wykształcają długie łodygi, mogące wynieść liście i kwiaty do obszarów lepiej oświetlonych. Niektóre gatunki roślin przystosowały się do życia na innych, wysokich roślinach, dzięki czemu zyskują lepszy dostęp do światła.

1
Ćwiczenie 6
R1IVn7MNsl6gM
Komosa osiąga nawet 1 m wysokości
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Biorąc pod uwagę budowę komosy wymień jak najwięcej jej przystosowań do pobierania światła.

R1Sypo9bH9VVT
Zaobserwuj komosę i wymień jak najwięcej jej przystosowań do pobierania światła. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

To, ile światła dociera do zwierząt, zależy m.in. od ich trybu życia – dziennego bądź nocnego. Część zwierząt bytuje w ciemnościach: w podziemnych korytarzach, jaskiniach lub morskich głębinach. Ponieważ w takich warunkach wzrok nie jest przydatny, zwierzęta te mają dobrze wykształcone inne zmysły: narząd echolokacjiecholokacjaecholokacji, słuchu i węchu. Ich ciała są często bezbarwne, ponieważ ani ich wrogowie, ani partnerzy nie mogą ich dostrzec. Zwierzęta, które żyją w środowiskach, gdzie dociera choć trochę światła, mają duże oczy, które pozwalają wychwycić jak najwięcej promieni słonecznych. Oczy niektórych zwierząt nocnych są dodatkowo zaopatrzone w błonę odbijającą światło, co pozwala lepiej widzieć w ciemności – przykładem jest kot, prowadzący częściowo nocny tryb życia.

Galeria zdjęć zwierząt przystosowanych do życia w ciemności:

Ciekawostka

W nadmiarze wszystko może być szkodliwe, nawet światło słoneczne. Człowiek, chroniąc skórę przed promieniowaniem ultrafioletowe (UV), może stosować kremy przeciwsłoneczne. Z kolei skóra hipopotamów nilowych wydziela czerwonawą substancję, będącą doskonałym filtrem pochłaniającym promieniowanie ultrafioletowe.

igskUcpnKx_d5e611

7. Temperatura

Temperatura znacząco wpływa na aktywność organizmów. EnzymyenzymEnzymy odpowiadające za reakcje biochemiczne w komórkach najsprawniej działają w ściśle określonym przedziale temperatury. Z tego powodu właściwa temperatura jest ważna dla przebiegu funkcji życiowych organizmów. Zależność tę widać na przykładzie zwierząt zmiennocieplnych, takich jak gady i płazy, które są szybkie i aktywne w wysokiej temperaturze, a w chłodne dni stają się ospałe i apatyczne. To dlatego tak niewiele z nich występuje na dużych szerokościach geograficznych.

1
Ćwiczenie 7

Szybko psującą się żywność, np. szynkę w plasterkach, przechowuje się w lodówce. Wyjaśnij, dlaczego bakterie i grzyby obecne na powierzchni szynki znacznie szybciej powodują jej psucie się w temperaturze pokojowej niż w lodówce.

Rvlu2ZKGlQr0G
Szybko psującą się żywność, np. szynkę w plasterkach, przechowujemy w lodówce. Wyjaśnij, dlaczego bakterie i grzyby obecne na powierzchni szynki znacznie szybciej powodują jej psucie się w temperaturze pokojowej niż w lodówce. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W środowisku wodnym wahania temperatury nie są duże. Inaczej jest na lądzie: skrajnie niskie lub bardzo wysokie temperatury mogą prowadzić do odwodnienia i przegrzania organizmu lub do zamarzania wody w tkankach, wskutek czego kryształki lodu uszkadzają komórki.

Efekty działania skrajnych temperatur mogą być dla organizmów zabójcze. By przetrwać niekorzystne warunki, wiele zwierząt, np. niedźwiedzie, wiewiórki, jeże, zapada w sen zimowysen zimowysen zimowy (hibernację). Sen zimowy polega na znaczącym spowolnieniu funkcji życiowych organizmu: zwalnia akcja serca i częstotliwość oddechów. Jest to strategia pozwalająca przetrwać okres niedoboru pożywienia czy wody, do których dostęp jest utrudniony z powodu zbyt niskiej temperatury. Podczas przygotowań do snu zimowego, zwierzęta zwiększają spożycie pokarmu, aby zgromadzić zapasy tłuszczu w tkance podskórnej. W trakcie zimy, te zapasy są stopniowo spalane, co dostarcza zwierzęciu potrzebnej energii i utrzymuje jego stałą temperaturę ciała.

Ciekawostka

Niektóre zwierzęta zamieszkujące pustynie, stepy i obszary tropikalne zapadają w sen letni, inaczej estywację. Polega on na spowolnieniu procesów życiowych w okresie letnim w celu ograniczenia zapotrzebowania na wodę i pokarm, których brakuje z powodu wysokiej temperatury. Sen letni i zimowy nie różnią się pod względem fizjologicznym.

1
Ćwiczenie 8

Wymień korzyści, jakie daje organizmom sen zimowy.

RIc40GcWoU6yf
Sprawdź, ile czasu potrzeba, żeby zamrozić plasterek parówki, a ile trwa zamrożenie całej kiełbaski. Po zamrożeniu wyjmij je z zamrażarki i porównaj, ile czasu potrzeba by rozmrozić plasterek i całą parówkę. Na tej podstawie wyjaśnij, jakie znaczenie mają rozmiary zwierząt dla utrzymania stałej temperatury ciała. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Niektóre zwierzęta, by uniknąć niedoboru wody i pożywienia z powodu zbyt niskiej lub zbyt wysokiej temperatury, dwa razy do roku podejmują wędrówki migracyjnewędrówki migracyjnewędrówki migracyjne, polegające na przemieszczaniu się w cieplejsze lub chłodniejsze rejony. Najbardziej znane i widowiskowe są migracje ptaków, które wędrują w stadach liczących nawet dziesiątki tysięcy osobników. Z Polski odlatują na zimę głównie drobne ptaki owadożerne. Niezwykłym przykładem migrującego ptaka jest szlamnik, który potrafi przelecieć ponad 11 tys. km bez lądowania.

1
Ćwiczenie 9

Sikorka, by przetrwać mroźną zimę, musi codziennie zjeść tyle pokarmu, ile sama waży. Zapotrzebowanie rysia na pokarm to 10–15 % masy ciała. Wyjaśnij, z czego wynika ta różnica.

R1OC3umvvaY9C
Sikora, by przetrwać mroźną zimę, musi codziennie zjeść tyle pokarmu, ile sama waży. Zapotrzebowanie rysia na pokarm to 10‑15% masy ciała. Wyjaśnij, z czego wynika ta różnica. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Co roku w Ameryce Północnej odbywają się fascynujące migracje motyli. We wrześniu miliony tych owadów opuszczają Kanadę i kierują się w stronę oddalonego o niemal 3 tys. km Meksyku. Żaden z nich jednak nie ma szans tam dotrzeć. Te delikatne owady żyją zaledwie kilka tygodni, więc ich migracja obejmuje aż pięć pokoleń. Potomkowie osobników wyruszających z Kanady docierają do Meksyku na przełomie stycznia i lutego, a spektakl przelotu przyciąga wielu widzów do rezerwatu (tzw. sanktuarium) motyli królewskich w El Rosario, w środkowym Meksyku.

RO2Wu1yjXBnVX
Wędrowny motyl monarcha
Źródło: Luna sin estrellas (Flickr), licencja: CC BY-SA 3.0.

Również rośliny, aby przetrwać niekorzystne okresy zbyt wysokiej lub zbyt niskiej temperatury, wykształciły wiele przystosowań.

Przed mrozem rośliny chronią się dzięki:

  • grubej korze u drzew;

  • liściom osłaniającym wiosną młode pąki;

  • zimowaniu pod ziemią;

  • mechanizmom zapobiegającym zamarzaniu wody w komórkach (zwiększone stężenie glukozy w soku komórkowym).

Przed zbyt wysoką temperaturą rośliny chronią się dzięki:

  • warstwie izolacyjnej (korze u drzew);

  • pokryciu substancją woskową odbijającą światło (np. u roślin tropikalnych);

  • zwiększeniu parowania wody z liści;

  • odwracaniu lub zwijaniu liści.

Niezwykle odporne na zmiany temperatury są przetrwalne formy roślin – nasiona.

igskUcpnKx_d5e686

Podsumowanie

  • Na organizmy mają wpływ czynniki ożywione (biotyczne), których źródłem są inne organizmy, i czynniki nieożywione (abiotyczne) – oddziaływania środowiska przyrodniczego.

  • Nieożywione elementy ekosystemu to m.in. tlen, woda, światło, sole mineralne, temperatura. Żywe elementy ekosystemu to wszystkie organizmy tego samego lub innego gatunku.

  • Dzięki powszechności w przyrodzie i zdolności do parowania woda jest ważnym czynnikiem w utrzymaniu wewnętrznej temperatury ciała na poziomie odpowiednim dla organizmu.

  • Woda, dzięki sile wyporu, podtrzymuje organizmy wodne. Z powodu dużej gęstości wody zwierzęta sprawnie pływające muszą mieć opływowy kształt ciała.

  • Do pobierania tlenu zwierzętom potrzebne są powierzchnie oddechowe w postaci przepuszczalnej powłoki ciała, skrzeli lub płuc.

  • Światło słoneczne jest niezbędne do przebiegu fotosyntezy – wyznacza ono organizmom rytm dobowy i roczny oraz umożliwia zwierzętom orientację w otoczeniu.

  • Temperatura otoczenia wpływa na aktywność organizmów.

bg‑azure

Praca domowa

11
Ćwiczenie 1

Wyszukaj w najbliższej okolicy roślinę, która jest w złej kondycji. Przyjrzyj się jej otoczeniu, a następnie wskaż czynniki biotyczne oraz abiotyczne, które mogą mieć negatywny i pozytywny wpływ na jej stan.

R7hA3bPsaqnex
1. Wyszukaj w najbliższej okolicy roślinę, która jest w złej kondycji. Zaobserwuj ją oraz jej otoczenie i wymień czynniki biotyczne i abiotyczne, które mogą mieć negatywny i pozytywny wpływ na stan tego organizmu. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2

Wymień przystosowania:

a) owcy do pobierania tlenu;

RGyvWGDdSSf0t
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

b) psa do ochrony przed przegrzaniem podczas upału;

R1ZQSUf1j49IH
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

c) niedźwiedzia do przetrwania w okresie zimowym;

R1RBVesZGJVpH
pobierania tlenu, (Uzupełnij) ochrony przed nadmierną utratą wody podczas upału, (Uzupełnij) zapobiegania wychłodzeniu w czasie mrozu. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
igskUcpnKx_d5e734

Słownik

chwytniki
chwytniki

nitkowate komórki niektórych grzybów, protistów, porostów i mszaków przytwierdzające je do podłoża

czynniki abiotyczne
czynniki abiotyczne

czynniki ekologiczne związane z fizycznymi i chemicznymi warunkami środowiska, np. temperatura, wilgotność gleby

czynniki biotyczne
czynniki biotyczne

czynniki ekologiczne związane z oddziaływaniem innych organizmów, np. pasożytów, obfitość lub brak pokarmu

czynniki ekologiczne
czynniki ekologiczne

warunki środowiska mające wpływ na rozwój i rozmieszczenie organizmów

echolokacja
echolokacja

zdolność niektórych zwierząt do ustalania położenia otaczających je przedmiotów dzięki echu wydawanych przez siebie ultradźwięków

ekosystem
ekosystem

(gr. oíkos – mieszkanie; sýstēma – zestawienie) układ ekologiczny, który składa się z zespołów organizmów (biocenoza) funkcjonujących w harmonii i równowadze ze środowiskiem, czyli biotopem, w którym zachodzi przepływ energii i obieg materii

enzym
enzym

białko lub cząsteczka RNA o zdolności do przyspieszenia przebiegu reakcji chemicznej

fotosynteza
fotosynteza

synteza związków organicznych ze związków prostych (dwutlenku węgla i wody) przy udziale energii pochodzącej ze światła słonecznego

gameta
gameta

komórka rozrodcza męska lub żeńska o zredukowanej do połowy liczbie chromosomów w stosunku do innych komórek ciała

oddychanie tlenowe
oddychanie tlenowe

wieloetapowy proces, w którym podczas tlenowego rozkładu związków organicznych następuje uwalnianie energii; energia ta jest następnie wykorzystywana do procesów życiowych

plankton
plankton

drobne organizmy roślinne, zwierzęce i protisty unoszące się biernie w oceanach, morzach i wodach słodkich

sen zimowy
sen zimowy

inaczej hibernacja; spowolnienie procesów życiowych w okresie zimowym, mające na celu ograniczenie zapotrzebowania na wodę i pokarm, których brakuje z powodu niskiej temperatury

siła wyporu
siła wyporu

siła, która działa na obiekt zanurzony w wodzie i wypycha go do góry; im większa  jest siła wyporu, tym trudniej utrzymać obiekt pod wodą

wędrówki migracyjne
wędrówki migracyjne

wędrówki powtarzane w stałym cyklu rocznym podejmowane przez niektóre zwierzęta w poszukiwaniu pokarmu

igskUcpnKx_d5e917

Zadania

11
Ćwiczenie 1
R7xmzeqWgT9Vh
Uzupełnij luki w tekście odpowiednimi wyrazami. Przyrodę tworzą składniki 1. nieożywione, 2. organizmami, 3. czynności życiowe, 4. przystosowania, 5. ożywione: ludzie, rośliny, zwierzęta i inne organizmy oraz składniki 1. nieożywione, 2. organizmami, 3. czynności życiowe, 4. przystosowania, 5. ożywione: powietrze, woda, skały, światło. Ożywione elementy przyrody nazywane są 1. nieożywione, 2. organizmami, 3. czynności życiowe, 4. przystosowania, 5. ożywione. Wykazują one 1. nieożywione, 2. organizmami, 3. czynności życiowe, 4. przystosowania, 5. ożywione, takie jak oddychanie, odżywianie się, wydalanie, wzrost i rozwój, ruch, rozmnażanie się. W zależności od warunków środowiska, organizmy wykazują liczne 1. nieożywione, 2. organizmami, 3. czynności życiowe, 4. przystosowania, 5. ożywione.
Źródło: Barbara Szydzik, licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 2
R18CzVQ7yR90p
Wiele zwierząt chłodzi organizmy poprzez odparowanie pewnej ilości wody, np. ziejąc lub pocąc się. Taki sposób termoregulacji może w bezpośredniej konsekwencji prowadzić do: Możliwe odpowiedzi: 1. odwodnienia organizmu., 2. wychłodzenia organizmu., 3. zwiększenia ilości wydalanego moczu., 4. wykształcenia grubej, nieprzepuszczającej wody skóry.
Źródło: Barbara Szydzik, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 3
R1KeDs2891u7R
Żołędzie dębu skiełkowały, a siewki stanowią obecnie składnik runa leśnego. Podziel działające na nie czynniki na biotyczne i abiotyczne. abiotyczne Możliwe odpowiedzi: 1. zgryzanie przez sarny i jelenie, 2. ilość tlenu w powietrzu, 3. zawartość soli mineralnych w glebie, 4. żerowanie gąsienic na liściach, 5. wilgotność gleby, 6. nasłonecznienie, 7. obecność innych siewek w pobliżu, 8. temperatura powietrza, 9. zadeptywanie przez ludzi i zwierzęta biotyczne Możliwe odpowiedzi: 1. zgryzanie przez sarny i jelenie, 2. ilość tlenu w powietrzu, 3. zawartość soli mineralnych w glebie, 4. żerowanie gąsienic na liściach, 5. wilgotność gleby, 6. nasłonecznienie, 7. obecność innych siewek w pobliżu, 8. temperatura powietrza, 9. zadeptywanie przez ludzi i zwierzęta
Źródło: Barbara Szydzik, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 4
Rf81w0f3L6gaW
Nasilenie czynników abiotycznych wpływających na organizmy zależy w dużej mierze od miejsca ich występowania. Dopasuj wartość natężenia czynników abiotycznych do cech organizmów występujących w określonych warunkach środowiskowych. silne nasłonecznienie Możliwe odpowiedzi: 1. długie korzenie sięgające głęboko w głąb ziemi, 2. obecność grubej tkanki podskórnej, 3. cienka skórka liści, 4. gruba skórka liści duża wilgotność powietrza Możliwe odpowiedzi: 1. długie korzenie sięgające głęboko w głąb ziemi, 2. obecność grubej tkanki podskórnej, 3. cienka skórka liści, 4. gruba skórka liści niska temperatura Możliwe odpowiedzi: 1. długie korzenie sięgające głęboko w głąb ziemi, 2. obecność grubej tkanki podskórnej, 3. cienka skórka liści, 4. gruba skórka liści niska dostępność wody w glebie Możliwe odpowiedzi: 1. długie korzenie sięgające głęboko w głąb ziemi, 2. obecność grubej tkanki podskórnej, 3. cienka skórka liści, 4. gruba skórka liści
Źródło: Barbara Szydzik, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 5
Rk59S7LBKvjSH
Na łące żyje wiele nornic. Podziel działające na nie czynniki na biotyczne i abiotyczne. abiotyczne Możliwe odpowiedzi: 1. obecność zdziczałych kotów, 2. dostępność wody, 3. grubość pokrywy śnieżnej, 4. ilość nasion traw, 5. ilość kryjówek, 6. ilość dżdżownic w glebie, 7. liczba nornic na danym terenie, 8. obecność bocianów, 9. wilgotność gleby, 10. twardość gleby biotyczne Możliwe odpowiedzi: 1. obecność zdziczałych kotów, 2. dostępność wody, 3. grubość pokrywy śnieżnej, 4. ilość nasion traw, 5. ilość kryjówek, 6. ilość dżdżownic w glebie, 7. liczba nornic na danym terenie, 8. obecność bocianów, 9. wilgotność gleby, 10. twardość gleby
Źródło: Barbara Szydzik, licencja: CC BY 3.0.
bg‑azure

Notatnik

R1X3PoaEqJDBw
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.