4246
.pdf
Для сравнения разнообразия различных признаков применяют также особый показатель - коэффициент вариации, вычисляемый по формуле:
экологическом исследовании растений бывает важно знать, насколько изучаемый материал разнороден, в какой степени устойчивы взятые для сравнения признаки. Вариацию принято считать незначительной при коэффициенте, не превышающем 10%, средней - от 10 до 20%, значительной -
более 20%.
Показатель точности опыта характеризует величину ошибки средней арифметической в процентах от самой средней арифметической. Показатель точности опыта вычисляют по формуле:
где p - показатель точности опыта; М - средняя арифметическая; m -
ошибка средней арифметической.
Точность опыта считается удовлетворительной при величине показателя не выше 5%. При больших значениях рекомендуется увеличить число повторностей. В некоторых случаях можно снизить процент ошибки, повысив точность выполнения исследований.
В экологических исследованиях необходимо сравнивать между собой варианты опытов по средним арифметическим, определять достоверность их разности. Это позволяет, например, выяснить достоверность разности фотосинтетической продуктивности растений, выращенных в различных условиях освещенности. Достоверность разности обусловлена объемом выборки, разнообразием признака и величиной разности.
21
Достоверность разности средних арифметических вычисляют по критерию Стьюдента:
где d - разность выборочных средних; md - ошибка разности, равная корню квадратному из суммы квадратов ошибок сравниваемых средних; tst -
стандартное значение критерия Стьюдента при вероятности 0,95 (приложение Б).
Полученные данные считают достоверными, если критерий достоверности разности равен стандартному значению критерия или
превышает его:
Данные недостоверны, если полученный в исследовании критерий достоверности разности меньше стандартного значения для минимального или требуемого порога вероятности:
Вероятности 0,95; 0,99 и 0,999 называют доверительными ве-
роятностями, значениям которых можно доверять и уверенно пользоваться ими. Например, при вероятности 0,99 полученный в опыте результат достоверен в 99% всех случаев, а риск ошибиться в оценках составляет только
1%. Обычные требования для экологических исследований соответствуют вероятности 0,95. Повышенные требования надежности при проверочных опытах - вероятности 0,99. Высокие требования надежности при разрешении спорных вопросов - 0,999.
22
Вопросы для обсуждения
1. Фитогенные факторы. Основные способы взаимовлияния растений. Их классификации. Симбиотические взаимоотношения растений.
Примеры.
2.Паразитизм и полупаразитизм. Эпифитизм. Растениялианы.
Охлестывание. Конкурентная способность видов.
3.Взаимовлияния растений без непосредственного контакта.
Аллелопатические взаимодействия, их примеры. Фитонциды и колины.
4.Взаимодействия между растениями и бактериями. Роль растений в ассоциативной азотфиксации. Бактериозы и актиноризы.
5.Взаимодействия между растениями и грибами - паразитизм,
мутуализм, комменсализм. Фитопатогенные почвенные грибы.
6.Экто- и эндотрофная микориза. Взаимоотношения организмов при микотрофии. Облигатная и факультативная микотрофия.
7.Зоогенные факторы. Значение разных групп животных для растений. Влияние животных на растения. Примеры.
8.Насекомоядные растения. Примеры. Особенности местообитаний.
Ловчие механизмы.
9. Использование математических методов при организации
исследований по экологии растений. Значение основных статистических
параметров.
23
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9. ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ЖИВОТНЫХ ОРГАНИЗМОВ
Цель: знакомство с понятием «жизненная форма» на примере животных организмов. Задачи. Выполнить предложенные задания, сделать вывод и дать определение понятию «жизненная форма».
Задание 1.
Класс Рыбы. Их жизненные формы могут распределяться на глубоководные, донные, обитающие в толще воды, обитающие в поверхностной части воды.
Приведите примеры этих жизненных форм, чем они характеризуются по морфологическим признакам.
Задание 2. Класс млекопитающие. Заполните таблицу, выбрав из списка подходящие характеристики внешнего облика и названия видов животных.
Таблица. - Характеритика некоторых жизненных форм животных.
Названия |
жизненныхНазвания |
видовМорфологические |
форм |
животных. |
особенности |
|
|
|
Четвероногие скоростные |
|
|
бегуны |
|
|
|
|
|
«двуногие»скоростные |
|
|
бегуны |
|
|
Скоростные пловцы |
|
|
|
|
|
Лазающие по деревьям |
|
|
|
|
|
Роющие в земле |
|
|
|
|
|
Планирующие в воздухе |
|
|
|
|
|
Быстро летающие |
|
|
|
|
|
Характеристики внешнего облика животных:
24
Мощные парные конечности, Задние конечности имеют мощное развитие, наличие мощных конечностей — лопат, передние конечности развиты слабо вытянутое тело,
пальцы плотно собраны, что усиливает толчок о грунт. кости ступней вытянуты и формируют дополнительный рычаг,
Вытянутое , рыбообразное тело.
Отношение ширины тела к длине приблизительно 1/5, наличие мощного хвостового плавника и плавников-стабилизаторов. Вытянутое тело, длинный хвост — руль.
Валькообразное тело, отсутствие шеи, относительно длинная шея,
отсутствие шеи, короткая шерсть, редукция глаз Широкая перепонка между конечностями, длинный подвижный хвост
— руль, хорошо развит хвост, хвост выполняет роль балансира при беге.
Длинные, узкие крылья, наличие в области груди крупных мышц. наблюдается редукция числа пальцев, цепкие когти, цепкие загнутые когти
Список названий видов животных: дельфин-белобочка, белка-летяга,
тушканчик, кенгуру, серая акула, антилопа, крот алтайский, сокол-сапсан,
тюлень, куница, кальмар, гепард, африканский прыгунчик, лошадь, сумчатая летяга, стрекоза, рыба-тунец, летучая мышь, ящер-ихтиозавр, сумчатый крот,
оса, предложите к каждой из групп свои названия видов.
Задание 3.
Бионика — наука, использующая в технике формы и решения,
созданные в процессе эволюции природой. Назовите организмы, явившиеся
прообразом следующих конструкций:
а) |
останкинской телебашни |
б) |
подводной лодки |
в) |
парашюта |
г) |
шагающих машин |
д) |
гусеничных тракторов |
25
Предложите сами примеры живых организмов, ставшими прообразами
конструктивных решений технического характера.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №10. ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВОТНЫХ
Определите, к каким факторам среды (абиотическим, биотическим или антропогенным) можно отнести: хищничество, вырубку лесов, влажность воздуха, температуру, паразитизм, свет, строительство зданий, давление воздуха, конкуренцию, выброс углекислого газа заводами, соленость воды.
Выберите правильное определение закона ограничивающего фактора:
А) оптимальное значение фактора наиболее важно для организма; Б) из всех факторов, действующих на организм, наиболее важен тот, значение которого больше всего отклоняется от оптимального; В) из всех факторов,
действующих на организм, наиболее важен тот, значение которого меньше всего отклоняется от оптимального.
Рассмотрите график зависимости численности семиточечной божьей коровки от температуры окружающей среды.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 t
26
Укажите следующие параметры:
Температура, оптимальная для этого насекомого. Б. Диапазон температур зоны оптимума.
Диапазон температур зоны пессимума. Г. Две критические точки Д. Пределы выносливости вида.
В каждом из предложенных примеров выберите фактор, который можно считать лимитирующим в данных условиях:
Для скворца зимой в подмосковном лесу: температура, пища, кислород,
влажность воздуха, свет.
Б. Для речной обыкновенной щуки в Черном море: температура, свет,
пища, соленость воды, кислород.
Для кабана зимой в северной тайге: температура, свет, кислород,
влажность воздуха, высота снежного покрова.
Инфузорий-туфелек поместили в закрытую пробирку с предварительно прокипяченной и охлажденной до комнатной температуры водой, содержащей пищу для этих простейших. Как вы думаете, что произойдет с инфузориями дальше? Почему?
Всем известно, что витамины являются необходимыми веществами для нормального функционирования организма человека. В частности. Витамин D
влияет на минеральный обмен веществ и необходим для нормального образования костей, а его недостаток в детском возрасте приводит к развитию рахита. Объясните, почему же у многих женщин, которые во время беременности получали богатое кальцием питания и в дополнение к нему избыток поливитаминов, в том числе витамина D, пили молоко, обогащенное витамином D, и принимали солнечные ванны, рождались дети с нарушениями в развитии скелета. Может ли один фактор полностью компенсировать действие другого фактора?
27
В естественных лесных сообществах успех размножения мелких птиц
(доля вылетевших из гнезда птенцов относительно общего числа отложенных яиц) составляет около 40%; в лесах рядом с населенными пунктами - не более
10%, в парках этот показатель падает до 1%.. Назовите возможные причины подобной закономерности. Что необходимо предпринять для увеличения успеха размножения птиц в парках?
Уровень содержания кислорода в воде является одним из важнейших факторов в жизни рыб. Назовите дополнительные приспособления, которые имеют некоторые виды рыб, позволяющие им обитать в воде при недостатке кислорода.
Рассмотрите график зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от двух факторов: влажности и температуры.
Определите, какой фактор будет ограничивающим в точке с координатами:
влажность - 18%; температура - 30ФС влажность - 75%; температура - 2ФС влажность - 70%; температура - 39ФС
Б. Назовите диапазон оптимальной для вида а) влажности; б)
температуры.
Назовите пределы выносливости вида по температуре и влажности.
Г. Определите, где опасность резкого увеличения численности яблоневой плодожорки выше: в районе со средними летними температурами от 20ФС до 30ФС и относительной влажностью 6080% или в районе со средними температурами от 30ФС до 35ФС и влажностью 40-50%.
Д. Постройте два графика: зависимость смертности куколок яблоневой плодожорки от действия температуры при относительной влажности 70% и 40%. Объясните, почему эти графики отличаются друг от друга.
28
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №11. ЭКОЛОГИЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ
Типы взаимоотношений микроорганизмов.В природных условиях обитания микроорганизмы образуют сложный биоценоз — такие сообщества,
в которых они находятся в определенных взаимоотношениях и где каждый вид микроорганизма находится под постоянным стимулирующим или угнетающим влиянием.
Взаимоотношения между живущими в одних и тех же условиях разными микроорганизмами могут быть самыми различными. В основном эти взаимоотношения сводятся к симбиозу, метабиозу и антагонизму.
Симбиоз характеризует такие взаимоотношения микроорганизмов, при которых оба симбионта (сожителя) получают взаимную пользу, развиваясь вместе даже лучше, чем каждый в отдельности. Симбиотические взаимоотношения существуют между некоторыми молочнокислыми бактериями и дрожжами. Молочнокислые бактерии, продуцируя молочную кислоту, создают благоприятные условия (оптимальный pH) для роста дрожжей, которые, обогащая, в свою очередь, среду обитания аминокислотами и витаминами, стимулируют развитие молочнокислых бактерий. Квас — продукт симбиоза этих двух микроорганизмов.
Метабиоз означает такое взаимоотношение микроорганизмов, при котором продукты обмена одного вида микроорганизмов служат питательным материалом для другого. Так, дрожжи, развиваясь в сахаристых субстратах,
превращают сахар в этанол. После этого в культуральной среде, содержащей этанол, могут развиваться уксуснокислые бактерии, окисляющие этанол в уксусную кислоту, а уксусная кислота, в свою очередь, используется плесенями, которые превращают ее в диоксид углерода и воду.
Антагонизм — противоположность метабиоза. Это такая форма конкурентных взаимоотношений, при которой один микроорганизм угнетает
29
или даже вызывает полную гибель другого. В борьбе за существование у микробов выработались различные антагонистические отношения.
Причины возникновения антагонизма и средства борьбы со своими конкурентами у микроорганизмов весьма различны. Одни виды вытесняют другие путем обильного и очень быстрого размножения. Другие виды выделяют такие продукты метаболизма, которые подавляют рост многих микроорганизмов.
Различают пассивный и активный антагонизм. Пассивный антагонизм обусловлен более быстрым использованием питательных веществ среды и использованием в качестве питания клеток своего конкурента
(насильственный антагонизм).
Сущность насильственного антагонизма состоит в том, что при недостатке в среде питательных веществ бактерии-антагонисты для растворения клеток конкурента выделяют протеолитические ферменты и затем всасывают образовавшиеся продукты ферментативного распада.
Активный антагонизм связан с образованием продуктов обмена
(спиртов, кислот) и обусловлен образованием антибиотических веществ.
Многие микроорганизмы в процессе метаболизма выделяют органические кислоты, которые настолько изменяют активную кислотность среды, что подавляют развитие микроорганизмов других видов. Так, молочнокислые бактерии, продуцируя молочную кислоту, полностью подавляют развитие гнилостных бактерий в молоке. Дрожжи образуют спирт, который не дает развиваться другим микроорганизмам. Некоторые плесневые грибы способны образовывать лимонную кислоту из сахара, что также способствует подавлению быстро развивающихся конкурентных бактерий.
Микроорганизмы обитают во всех природных средах и являются обязательными компонентами любой экологической системы и биосферы в целом.
30