1677

2

УДК 574

Тринеева, Л. В. Экология [Текст] : методические указания к практическим занятиям для студентов заочной формы обучения специальности 250403 – Технология деревообработки / Л. В. Тринеева, Н. Л. Прохорова ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2011. – 28 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 4 от 25 марта 2011 г.)

Рецензент канд. биол. наук, доц. О.М. Корчагин

Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. Н.А. Харченко

3

Введение

Экология как наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания достойно занимает ведущее место в ряду научных и учебных дисциплин. Усиливаются процессы экологизации всех наук, всех отраслей народного хозяйства, всей человеческой деятельности.

И тем не менее экологическая ситуация на планете обостряется, заставляя человечество все глубже осмысливать противоречия общества и природы, искать эффективные пути оптимизации отношений между ними с целью создания модели устойчивого развития биосферы.

Воздействие человека на природу планеты приобрело глобальный характер и продолжает возрастать, причем масштабы и темпы преобразований намного опережают наши знания о природе.

Изучение многообразного влияния антропогенных факторов на среду является одним из наиболее важных вопросов современности. Конечная цель такого исследования – защита и улучшение среды обитания человека.

Данные методические указания направлены на комплексное понимание экологических основ. Структура заданий помогает расширению кругозора, творческого мышления, способствует целенаправленной работе с экологической литературой.

4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Объект, предмет и задачи экологии Экологические факторы

Современная экологическая ситуация вызывает обоснованную тревогу всех людей планеты. Для сохранения цивилизации необходимо переосмысление экологических ценностей, включающих природные ресурсы, в том числе чистый воздух и воду, плодородные почвы, лесные богатства и многообразие живых организмов. Приоритетными в этом плане становятся экологические знания и понимание их роли в поддержании равновесия биосферы, которое нарушается в результате необдуманных действий человека.

Экология как самостоятельная наука рассматривает комплекс взаимоотношений живых организмов в их естественной среде обитания с учетом влияния на них человеческой деятельности. Наука исследует принципы функционирования основных компонентов биосферы – атмосферы, литосферы и гидросферы, являющихся средой обитания живых организмов, закономерности взаимодействия природы и общества, его деятельности, направленной на охрану окружающей среды и целесообразное использование природных ресурсов.

Задание № 1. Основные понятия экологии

Используя учебник по экологии, материал лекционного курса, найдите несоответствия в таблице:

Задание № 2. Факторы среды

Любой организм может функционировать только при условии тесной связи с окружающей средой. Совокупность абиотических и биотических условий жизни организма называют средой обитания. Окружающая среда –

5

совокупность всех элементов среды, непосредственно контактирующих с рассматриваемым объектом. Среда – с экологических позиций – это тела и явления, с которыми организм вступает в прямые или косвенные взаимоотношения. Все элементы среды, воздействующие на живые организмы, называются экологическими факторами.

Используя перечисленные факторы, распределите их по группам, заполнив таблицу:

Свет, паразитизм, мутность воды, вырубка леса, кислотность воды, конкуренция, давление, хищничество, ветер, каннибализм, кислотность почвы, смерч, нефтяная пленка на поверхности океана, глобальное увеличение температуры, эфтрофикация, разрушение фреонами озонового слоя, торнадо, форезия, ультрафиолетовое излучение, механический состав почвы.

Приведите примеры экологических факторов зоогенных, мутагенных, фитогенных, антропогенных.

Задание № 3. Лимитирующий фактор

Фактор, ставящий рамки для течения какого-то процесса, явления или существования организма (вида, сообщества), называют лимитирующим (ограничивающим).

Какой из перечисленных факторов можно считать ограничивающим, т.е. не позволяющим организмам существовать в предлагаемых условиях?

А) для морских растений в океане на глубине 6000 м:

Вода, температура, углекислый газ, соленость воды, свет, давление; Б) для растений в пустыне летом:

Температура, свет, вода; В) для скворца зимой, в подмосковном лесу:

Температура, пища, влажность воздуха, продолжительность светового дня; Г) для кабана в северной тайге:

Температура, свет, влажность воздуха, высота снежного покрова.

6

Задание № 4. Основные среды жизни

Заполните таблицу. Для характеристики показателей среды используйте предлагаемые ниже определения: низкая, средняя, высокая, отсутствует, мало, умеренно, много.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Популяция

Группа особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и находящихся в определенном местообитании, составляет популяцию данного вида.

Скорость, с какой растет популяция, – важный показатель состояния экосистемы. При благоприятных условиях среды происходит быстрый рост числа особей. Совокупность факторов, которые способствуют увеличению численности вида, называют биотическим потенциалом. Противоположное ему действие на экосистему оказывают лимитирующие факторы, сочетание которых называют сопротивлением среды.

Задание № 1. Из предложенного ниже списка факторов выделите (А) те, которые определяют биотический потенциал и (Б) – сопротивление среды: недостаток воды, способность к захвату новых местообитаний, рождаемость, хищники, конкуренты, способность к расселению, защитные механизмы, неблагоприятные погодные условия, болезни, паразиты, ограниченность территорий соответствующих местообитаний, способность выдерживать неблагоприятные условия, недостаток пищи.

7

Задание № 2. Размер популяции рассматривают как баланс между факторами, способствующими ее росту или сокращению.

Выберите из перечисленной ниже совокупности факторов те, которые приводят к снижению или увеличению численности особей в популяции. Заполните таблицу, распределив по графам следующие факторы регуляции численности особей в популяции: достаточное освещение, неблагоприятная химическая обстановка, низкая скорость воспроизводства, способность адаптироваться к окружающей среде, широкие параметры экониши, оптимальная температура, недостаточное или избыточное освещение, доступность и достаточность пищи, нарушение местообитания, слишком низкая или высокая температура, избыток конкурентов, соответствующее местообитание, благоприятная химическая обстановка, конкурентоспособность в борьбе за ресурсы, способность защиты от хищников, способность мигрировать и жить в других местах, неспособность противостоять болезням и вредителям, неспособность адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Численность любой популяции чрезвычайно динамична и подвержена постоянным изменениям. Понятие “стабильности” численности особей в популяции относительно и характеризует динамику изменений около некого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями.

На численность популяций влияют самые разнообразные факторы, которые можно объединить в две группы: зависящие от плотности и не зависящие от ее численности. При высокой численности главенствующее значение приобретают факторы внутривидовых и межвидовых отношений.

8

Изменения в размерах, структуре и распределении популяций, которые составляют основу экосистем, реагируют на изменения окружающей среды не только изменением численности, но и структурными показателями. Изменение уровня смертности и рождаемости является основной реакцией видов на изменения окружающей среды.

Задание № 3. Приведите свои доводы в пользу того, что знания демографической ситуации необходимы человеку. Рассчитайте:

Сколько воды и пищи (растительной и животной) человек потребляет за всю свою жизнь. В среднем в течение одного дня он съедает около 2 кг обработанной растительной пищи (хлеб, крупы, овощи и фрукты) и 0,5 кг животной пищи (мясо, рыба, молоко и молочные продукты, яйца). В сутки человеку требуется 2,5 л воды. В среднем люди живут 70 лет. Полученные данные занесите в таблицу:

Потребление человеком пищевых ресурсов

При проведении расчетов учитывайте закон 10 %, позволяющий оценить потребность в животной пище для человека с учетом предыдущего трофического уровня – растений. Для этого пересчитайте массу животной пищи, потребляемой человеком в расчете на биомассу растений, которая потребовалась для выращивания этих животных.

Задание № 4. В одном из информационных буклетов ООН в области народонаселения сообщалось, что в 1980-е годы численность народонаселения в мире увеличивалась на 3 человека в секунду. Сколько детей рождалось за год (год не считается високосным)?

9

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Экологические системы

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот вещества, называют экологической системой, или экосистемой.

Совокупность живых организмов, составляющих структурную основу, экосистемы представляют отдельные виды, популяции и биоценозы.

Задание № 1. В таблице, представленной ниже, показано несоответствие между типами взаимоотношений и соответствующим им понятиям. Определите типы взаимодействий организмов и дайте терминам соответствующие определения, используя сведения таблицы.

Выберите пары живых организмов из предлагаемого ниже перечня, соответствующие одному из типов биотических отношений: карась, муха,

клубеньковые азотфиксирующие бактерии, цапля, лев, человек, дизентерийная амеба, береза, рыба-лоцман, акула, горох, росянка, щука, подберезовик, муравей, заяц-беляк, водные бактерии, тля, шмель, пшеница, бодяк полевой, шакал, заяц-русак, аскарида, инфузория, клевер.

В таблицу впишите примеры живых организмов, характеризующих тот или иной тип биотических взаимоотношений.

Основные типы организмов, которые формируют биотические компоненты экосистем, принято делить на продуценты, консументы и редуценты. Это разделение базируется на преобладающем способе питания организмов.

В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Последовательность организмов, в которой каждый последующий съедает или разлагает другой, называют пищевой цепью. При переходе от одного пищевого уровня к другому передается около 10 % энергии. Такая потеря энергии приводит к тому, что число видов в пищевой цепи незначительно – 3-5. Обобщенные пирамиды энергетических потоков показывают уменьшение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне пищевой цепи.

Задание № 2. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около 10 %) и предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, постройте пирамиду годовой биологической продуктивности следующей пищевой цепи:

Растения – кузнечики – лягушки – ужи – ястребы.

Постройте пирамиду чисел этой пищевой цепи, зная, что масса:

1 побега травянистого растения – 5 г; 1 кузнечика – 1 г; 1 лягушки – 10 г; 1 ужа – около 100 г; 1 ястреба – около 2 кг.

Количество особей подсчитайте суммарно за год с учетом общей годовой продуктивности растений – 40 тонн.