3605

11

Задание № 2. 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, рак-отшельник,

росянка, щука, подберезовик, муравей, заяц-беляк, водные бактерии, актиния,

тля, шмель, пшеница, бодяг полевой, лосось, гиена, заяц-русак, аскарида,

инфузория, клевер, лось, медведь, синица.

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

Тест для самоконтроля

( выберите один правильный вариант ответа)

1. Общее название для взаимовыгодных отношений

А) Комменсализм Б) Синойкия В) Симбиоз Г) Форезия

2. Форма хищничества при которой особь - жертва другого вида погибает

А) Каннибализм Б) Аменсализм В) Фатальное Г) Не фатальное

3. Использование другого организма в качестве источника питания и среды обитания

А) Мутуализм Б) Паразитизм

В) Нахлебничество Г) Квартиранство

4. Взаимоотношения между видами возникающие при недостатке общего корма

А) Каннибализм Б) Межвидовая конкуренция

В) Внутривидовая конкуренция Г) Комменсализм

5. Единовременное поедание одного организма другим

А) Хищничество Б) Паразитизм В) Аменсализм Г) Форезия

6. Паразит имеющий только один вид хозяина

10. Способность организма противодействовать патогенному началу

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

Популяции

Популяция (от лат. populatio — население) —группа особей одного вида, сходных между собой по морфологическим и физиологическим особенностям, имеющим общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих определенную область распространения (ареал)., частично или полностью изолированных от особей других таких же групп и способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Термин был введѐн в науку Вильгельмом Иогансеном в 1903 году. В современных эволюционных теориях (например,

вСинтетической теории эволюции) популяция считается элементарной единицей микроэволюционного процесса.

Групповые объединения обладают рядом специфических параметров, которыми не характеризуется особь в отдельности. К ним относят:

1)численность – общее количество особей на выделяемой территории;

2)плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема пространства, занимаемого популяцией;

3)рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени

врезультате размножения;

4)смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5)прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6)темп роста – средний прирост за единицу времени.

Организм, как биологическая система, относительно недолговечен, популяция же при сохранении необходимых условий практически бессмертна.

Свойства популяции:

•преемственность;

•целостность;

•структурированность;

13

•динамичность;

•уникальность.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции.

Демографическая структура включает в себя половую и возрастную структуры. Половая структура популяции определяется первичным (при возникновении зигот), вторичным (у новорожденных, независимо от способа ―рождения‖) и третичным (к моменту наступления половой зрелости) соотношением полов.

Возрастная структура популяции – соотношение разных возрастных групп. Популяции с простой возрастной структурой состоят из особей одного возраста. Сложная возрастная структура характерна для популяций, в которых представлены все возрастные группы.

Пространственная структура популяции - характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок в ареале.

Тест для самоконтроля

Выберите один правильный ответ:

1.Группа особей одного вида живущих в одном местообитании и способных свободно скрещиваться

а) стадо б) порода

в) популяция г) биоценоз

2.Число (биомасса) особей одного вида на единицу площади или пространства

а) рост популяции б) обилие популяции

в) плотность популяции г) численность популяции

3. Число особей родившихся в популяции за определенный промежуток времени

а) удельная рождаемость б) потенциальная рождаемость в) абсолютная рождаемость

г) фактическая рождаемость

4. Рождаемость на одну самку за единицу времени

а) удельная рождаемость б) максимальная рождаемость

в) физиологическая рождаемость г) экологическая рождаемость

5. Период роста популяции

а) вегетативный б) генеративный в) эмбриональный г) синильный

14

6. Процессы изменения во времени биологических показателей популяции

а) кривая выживания б) структура популяции в) динамика популяции г) рост популяции

7. Рост численности популяции по геометрической прогрессии

а) логистический б) экспоненциальный в) циклический г) динамический

8. Показатель отражающий динамику смертности

а) кривая выживания б) демографический индекс в) динамика популяции г) индекс численности

9.Совокупность всех факторов и условий среды в пределах которых вид может существовать в природе

а) условия местообитания б) среда обитания в) биотота

г) экологическая ниша

10.К демографическим показателям популяции не относится

а) плотность популяции б) численность популяции в) ресурс популяции г) смертность популяции

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Экологические системы. Динамика экосистем

Экосистема является основным понятием экологии.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов (редуцентов), взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени. Для естественной экосистемы характерны три признака:

1)экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2)в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

15

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются: озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера. Более простые экосистемы входят в состав более сложных. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется в следующем. Из элементов неживой природы, главным образом молекул CO2 и H2O, под воздействием энергии солнца растения синтезируют органические вещества, составляющие все живое на планете. Процесс создания органического вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом – потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения.

Кроме растений продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Эти организмы называются хемосинтетиками.

Растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами.

Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются гетеротрофами или консументами. Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы.

Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами.

Консументы второго и более высоких порядков – плотоядные или зоофаги. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.

Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом.

Организмы, специализирующихся на питании детритом называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Значительная часть детрита в экосистеме в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и

16

бактерий. Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами.

Редуценты замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду.

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

Сети питания состоят из множества коротких рядов, в которых организмы передают друг другу вещество и энергию, сконцентрированные зелеными растениями. Такие ряды, в которых каждый предыдущий вид служит пищей последующему, называют цепями питания, или трофическими цепями. Отдельные звенья цепей питания называют трофическими уровнями.

Цепи питания всегда начинаются с растений или их остатков, прошедших через кишечники животных. Это первый трофический уровень. Их потребители представляют второй трофический уровень и т. д. Примерами цепей питания могут служить ряды: растения – гусеницы и бабочки-имаго – насекомоядные птицы – хищные птицы; растительный опад – дождевые черви – землеройки– горностаи; коровий помет – личинки мух – скворцы – ястребы-перепелятники.

Многие виды могут входить в разные цепи питания. Например, медведи питаются и животной, и растительной пищей, и падалью. Различают цепи выедания (начинаются с живых растений) и цепи разложения (начинаются с мертвого растительного опада или помета животных). Цепи питания в природе сложно переплетены.

В конкретных цепях питания можно проследить и рассчитать передачу той энергии, которая заключается в растительной пище. Растения связывают в ходе фотосинтеза в среднем лишь около 1 % энергии света. Животное, съевшее растение, получает запасенную им энергию не полностью. Часть пищи не переваривается и выделяется в виде экскрементов. Обычно усваивается от 20 до 60% растительного корма. Усвоенная энергия идет на поддержание жизнедеятельности животного. Работа клеток и органов сопровождается выделением тепла, поэтому значительная доля энергии пищи вскоре рассеивается в окружающее пространство. Лишь небольшая часть усвоенной пищи идет на рост, т. е. на построение новых тканей, на запасы в виде отложения жиров. У молодых эта доля несколько больше, чем у взрослых.

Следовательно, уже на первом этапе происходит значительная потеря энергии из пищевой цепи. Хищник, съевший растительноядное животное, представляет третий трофический уровень. Он получает только ту энергию из накопленной растением, которая задержалась в теле его жертвы в виде прироста.

Подсчитано, что на каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90%, и только около одной десятой доли переходит к очередному потребителю. Это правило передачи энергии в пищевых связях организмов называют правилом десяти процентов.

Представителям четвертого трофического уровня (например, хищнику, поедающему другого хищника) достанется только около одной тысячной доли энергии, усвоенной растением, с которого начиналась пищевая цепь. Поэтому

17

отдельные цепи питания в природе не могут иметь слишком много звеньев, энергия в них быстро иссякает.

Для человека энергетически выгоднее растительное питание, а наиболее дорого – использование в пищу хищных видов. Но одна растительная пища для людей недостаточно полноценна, так как подавляющее большинство растений не обеспечивает людей некоторыми незаменимыми аминокислотами, входящими в состав животных белков. Производство вторичной продукции через выращивание животных, а также добыча диких видов (в основном путем рыболовства) – очень важное условие благополучия общества. Одна из самых злободневных для современного человечества проблем – это так называемое белковое голодание, недостаток животной пищи в рационах людей во многих районах мира.

Задание № 1. Построить трофические цепи в наземных природных сообществах и определить трофические уровни, если дано:

Сообщество А. Растения: горец птичий, клевер луговой, ковыль. Животные: суслик, горностай, сова

Сообщество В. Растения: люцерна хмелевидная, мятлик луговой, резеда желтая, тимофеевка луговая, душистый колосок. Животные: кузнечик, мышь, заяц, ящерица, змея, ястреб.

Задание № 2. Зная «правило десяти процентов», рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один синий кит весом 150 тонн (пищевая цепь: фитопланктон – зоопланктон – синий кит).

* Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня

Задание № 3. Вставьте пропущенные слова:

Комплекс совместно обитающих видов и связанных между собой называют ___________. В его состав входят виды – производящие органические вещества, использующие компоненты неживой природы и являющиеся связующим звеном между живой и неживой природой, которые называют _________, а также организмы, потребляющие органическое вещество и перерабатывающие его в новые формы. Эти организмы составляют группу __________, они представлены в основном видами, относящимися к животному миру. Замыкают круговорот веществ в системе организмы, которые потребляют органическое вещество и полностью разлагают его до минеральных соединений. Эти организмы называют _________. Передача энергии, заключенной в химических связях органических веществ – пище осуществляется по _________________.

В биоценозах различают виды, которые в наибольшей степени формируют характерную для сообщества среду, их называют________ .

Единый природный комплекс, который выступает, как функциональное целое и образован живыми организмами и средой их обитания называют

____________. Экосистемы, которые обмениваются с соседними энергией, но не веществом, называют ___________. Экосистему земли в целом называют

________________.

18

Состояние динамического равновесия экосистемы______________________

Последовательная смена экосистем _________________

Состояние экосистемы, когда ее продукция равна энергозатратам____________

Как называется одноразовое перемещение вещества по замкнутой цепи: продуцент – консумент – редуцент – окружающая среда – продуцент

______________________

Тест для самоконтроля

Выберите один правильный ответ:

1.Собрание особей, обусловленное фактором внешней среды выступающим в качестве центра притяжения

А) Сообщество Б) Скопление В) Биоценоз Г) Биогеоценоз

2.Совокупность взаимодействующих популяций

А) Биотоп Б) Биом

В) Биоценоз Г) Биота

3. Организмы способные из минеральных веществ с помощью солнечной энергии

синтезировать органические вещества

А) Автотрофы Б) Гетеротрофы В) Редуценты Г) Консументы

4.Организмы первого трофического уровня

А) Продуценты Б) Деструкторы В) Симбионты Г) Паразиты

5.К какому трофическому уровню относятся хищники ?

А) Редецентов Б) Консументов В) Автотрофов Г) Деструкторов

6.К консументам какого порядка относятся травоядные животные

7. Часть биоценоза имеющая выраженную индивидуальность, но неспособная существовать самостоятельно

А) Сукцессия В) Скопление

19

9. Место расположения биоценоза

10. Вертикальном направлении биоценоз подразделяется

А) Уровни В) Микропопуляции

Б) Микроценозы Г) Ярусы

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5 БИОСФЕРА

Все экосистемы Земли являются составной частью единой биологической системы нашей планеты, которая называется биосферой. Учение о биосфере разработал русский учѐный В.И. Вернадский. Именно он впервые оценил масштабы влияния жизни на физическую природу.

Так, по мнению В.И. Вернадского, биосфера - это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась еѐ воздействию.

В атмосфере верхние границы распространения жизни определяется озоновым слоем (экраном) – тонким слоем газа О3 (озона) на высоте приблизительно 16-20 километров. Океан населѐн живыми организмами полностью. В литосфере живые организмы проникают на глубину до 3 км.

По В.И. Вернадскому, в состав биосферы входят следующие типы веществ:

1.Живое вещество – живые организмы, населяющие нашу планету (масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы).

2.Косное вещество – неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы).

3.Биогенное вещество – неживые тела, образующиеся в результате деятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

4.Биокосное вещество – биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, илы, кора выветривания и др.).

5.Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов – уран

(238U и 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn и 220Rn), калий

(40K), рубидий (87Rb), кальций (48Са), углерод (14С) и др.

6.Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком состоянии часто существуют атомы микро- и ультрамикроэлементов: Mn, Со, Zn, Сu, Аu, Hg и др.)

20

В современной экологии принято различать шесть функций живого вещества:

1.Энергетическая функция;

2.Газовая функция;

3.Концентрационная функция;.

4.Окислительно-восстановительная функция;

5.Деструктивная функция;

6.Информационная функция.

Используя тексты лекций, учебник, теоретическую часть работы выполните задания:

Задание №1. Выберите правильный ответ.

1. Почему биосфера – открытая система?

а) состоит из экосистем, б) способна изменяться во времени, в) связана с Космосом обменом веществ и энергии, г) способна к саморегуляции

2. Почему биосферу считают динамичной системой?

а) способна изменяться во времени, б) обладает устойчивостью, в) связана с Космосом обменом веществ, г) не способна к саморегуляции

3.Как изменяется биомасса растений суши от полюсов к экватору?

а) уменьшается или увеличивается по сезонам года, б) увеличивается в) уменьшается, г) практически не изменяется

4.Какой процесс жизнедеятельности у млекопитающих животных обеспечивает выполнение ими окислительно-восстановительной функции

вбиосфере?

а) биоритмы, б) клеточный метаболизм, в) фотопериодизм, г) размножение

5.Какой процесс жизнедеятельности у одноклеточных животных обеспечивает выполнение ими концентрационной функции в биосфере?

а) размножение, б) движение, в) питание, г) рост

6.Биосфера представляет собой:

а) комплекс видов, обитающих на определенной территории, б) оболочку Земли, заселенную живыми организмами, в) гидросферу, заселенную живыми организмами, г) совокупность наземных биогеоценозов

7. Границы биосферы определяются:

а) условиями, непригодными для жизни, б) колебаниями положительных температур, в) количество выпадающих осадков, г) облачность атмосферы

8. Живое вещество биосферы – это совокупность всех

а) растений и животных планеты, б) многоклеточных организмов планеты, в) микроорганизмов планеты, г) живых организмов планеты

9. В масштабе геологического времени большая роль в преобразовании вещества и энергии принадлежит

а) атмосфере, б) живому веществу, в) воде, г) почве