4495

Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф.

Морозова»

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания к практическим занятиям

для студентов по специальности 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства

ВОРОНЕЖ 2019

2

УДК 630*18:574

Прохорова, Н. Л. Экология: методические указания к практическим занятиям для студентов по специальности 23.05.01 Наземные транспорт- но-технологические средства / Н. Л. Прохорова; ВГЛТУ, 2019. – 43 с. – Текст: электронный ресурс.

Рецензент: зам. директора ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех по научной и инновационной работе, кандидат биологических наук, доцент Семенов М.А.

3

Введение

Экология – одна из академических наук, которая исследует процессы и явления, в соответствии с которыми устроена природа; насколько рационально она использовалась и используется, какие процессы приводят к ее разрушению, и то, что мы можем сделать для защиты окружающей среды и ее сохранения не только для себя, но и для будущих поколений всех живых существ.

Изучение проблем, связанных с окружающей средой и ресурсами, отличается от изучения большинства других курсов междисциплинарностью, так как базируется на совокупности знаний как естественнонаучных, так социальных и технических наук. Экологические знания открывают жизненно важные стороны действительности, содействуют изменению нашей культуры, нашего образа жизни.

Целью обучения экологии является не усвоение максимально большего объема информации, а понимание механизма взаимодействия всех компонентов биосферы и осознание хрупкости ее равновесия. Экологические знания должны быть направлены на формирование мировоззрения человека, стремящегося жить по законам природы, умеющего оценивать последствия деятельности человека на разные уровни организации природы, воспитание ответственности за свое здоровье.

Владея экологическими знаниями, человек начинает заново понимать значение многих, казавшихся второстепенными, связей и отношений в природе. Знание экологических закономерностей меняет наше представление о порядке в земной природе и его необходимости для существования и развития человека, продолжения цивилизации.

Методические указания предназначены для содействия в организации практических и самостоятельных работ по экологии студентов технических специальностей. Структура заданий помогает расширению кругозора, творческого мышления, способствует целенаправленной работе с экологической литературой.

Знание основ экологии жизненно необходимо современному инженеру, так как экологизация производства, автомобильного транспорта особенно – одно из непременных условий дальнейшего научно-технического прогресса, призванного обеспечить не только согласованное функционирование природных и технических систем, но и резко повысить эффективность последних.

4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Объект, предмет, задачи и структура экологии. История экологии

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 их понимание в поддержании равновесия биосферы, которое нарушается в результате необдуманных действий человека.

Термин «экология» впервые был введен в употребление немецким биологом Эрнестом Геккелем в 1866 году. В дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (от греч. oikos - дом, жилище и logos – учение).

Экология – наука, изучающая закономерности взаимоотношений живых организмов и среды их обитания включая другие организмы.

Предмет экологии – совокупность или структура связей между организмами и средой.

Объект экологии – экосистема, то есть единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания.

Задачами экологии в теоретическом плане является:

–разработка общей теории устойчивости экологических систем;

–изучение экологических механизмов адаптации организмов к среде;

–исследование механизмов регуляции численности популяций;

–изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

–исследование продукционных процессов;

–исследование процессов протекающих в биосфере;

–моделирование развития экосистем и глобальных биосферных процессов

Вприкладном плане экология призвана решать следующие задачи:

–прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий деятельности человека для окружающей среды;

–поиск путей улучшения качества окружающей среды;

–сохранение, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов;

–оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного

5

и устойчивого развития общества.

Структурно, классическая экология состоит из 5 разделов Аутэкология – исследует взаимоотношения отдельной особи с окру-

жающей ее средой Демэкология – исследует взаимоотношения популяций с окружающей их

средой, описывает колебания численности различных видов и устанавливает их причины

Синэкология – исследует отношения между сообществами и средой их обитания

Биогеоценология – исследует взаимосвязи и взаимодействия в комплексах живой и костной природы

Биосферная экология – исследует глобальные процессы протекающие в биосфере (круговорот воды, элементов минерального питания, углерода и др., изменение климата, загрязнение атмосферы и мирового океана, динамику озонового слоя и т.д.).

История экологии своими корнями уходит в далекое прошлое. Она развивалась непрерывно, но неравномерно на протяжении всей своей истории. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возникла с древних времен. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384 – 322 до н. э.), Плиния Старшего (23 – 79 н. э.), Р. Бойля (1627 – 1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям.

В истории развития экологии можно выделить три основных этапа: первый этап – зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. ХIХ в.). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения; второй этап – оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (60-е гг. XIX в. – 50-е гг. XX в.).

Начало второго этапа ознаменовалось выходом работ русских ученых К.

Ф. Рулье (1814-1858), Н. А. Севецова (1827-1885), В. В. Докучаева (1846-1903),

впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени.

Третий этап – 50-е гг. XX в. и до настоящего времени. В это период происходит превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды. Из строгой науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы

6

географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики».

В последние десятилетия современная экология фактически вышла за рамки только биологии и переживает колоссальное развитие в различных направлениях. Отсюда вытекает многообразие объектов, методов и средств экологических исследований, многие из которых, оказываются, заимствованы из смежных областей знаний.

Задание. Используя учебные материалы выписать ученых, внесших свой вклад в развитие науки (Экология) по трем периодам. Оформите в виде таблицы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Экологические факторы. Среды жизни организмов

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

Среда – одно из основных экологических понятий, это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определенное воздействие. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания: вод-

ную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Условия обитания различных видов удивительно разнообразны. Одни из них, например некоторые мелкие клещики или насекомые, всю жизнь проводят внутри листа растения, который для них – целый мир, другие осваивают огромные и разнообразные пространства, как, например, северные олени, киты в океане, перелетные птицы.

Все элементы среды, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы, называются экологическими факторами. Экологические факторы очень разнообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Факторы подразделяют на три основные группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы не живой природы (солнечный свет, температура, влажность, рельеф местности (орографический фактор), свойства почв, соленость, ветер, радиация, энергия приливов и отливов, и т.д.

Биотические факторы – это формы взаимовлияния живых организмов (хищничество, паразитизм, симбиоз, конкуренция)

Антропогенные факторы – это влияние человека на окружающую среду

7

В природе на организмы одновременно влияет целый комплекс факторов среды в разных комбинациях и с разной силой. Вычленить роль каждого из них непросто. Закон ограничивающего фактора гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений. Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание особей. В разные отрезки времени ограничивающими могут быть разные факторы, и в течение жизни организмы встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности.

Задание № 1. Приведите примеры сред обитания живых организмов на нашей планете ( по 3 вида)

Задание № 2. Используя перечисленные факторы, распределите их по группам, заполнив таблицу:

Солнечный свет, паразитизм, мутность воды, вырубка леса, кислотность воды, конкуренция, осадки, хищничество, ветер, каннибализм, химический состав и Нр почвы, ураган, нефтяная пленка на поверхности воды, увеличение размера «озоновых дыр», глобальное увеличение температуры, эвтрофикация, концентрация фтор- и хлорсодержащих производных насыщенных углеводородов атмосфере, распространение одних организмов другими, наличие «кислотных осадков» в почве.

Задание № 3. Ответьте письменно на вопросы:

1)В чем преимущество гомойотермных организмов и в чем их отличие от пойкилотермных?

2)В чем причина появления пойкилотермных организмов?

3)Какие из перечисленных организмов к относятся гомойотермным: плотва, лягушка, дельфин-белобочка, гидра пресноводная, улитка ахатина, сосна обыкновенная, синица большая, амеба, морской котик, редька дикая, пчела медоносная, гриб подосиновик.

4)В какой из перечисленных сред живут самые быстро двигающиеся животные: в наземно-воздушной, в почвенной, в водной, в организменной ?

Задание № 4. Заполните правильно таблицу «Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов», используя характеристику сред и адаптации организмов к этим средам. Привести пример организмов, населяющих соответствующую среду.

8

Тест для самоконтроля

(выберите один правильный вариант ответа)

1. Общее название факторов обусловленных неживой природой

а) климатические;

9

б) абиотические; в) эдафические;

г) гидрологические.

2.Организмы, обитающие в почве

а) симбионты; б) эдафобионты; в) аэрогбионты; г) гидробионты;

3.К биотическим факторам не относится

а) симбиоз; б) конкуренция; в) инсоляция; г) мутуализм.

4.Способность организма выдерживать изменения условий среды

а) иммунитет; б) резистентность; в) валентность;

г) толерантность.

5.Вид, обитающий в узких границах изменений того или иного фак-

тора

а) стенобионт; б) эврибионт; в) толирант; г) экзоген.

6.Фактор, приближающийся или выходящий за границы терпимости организма

а) трофический; б) адаптивный; в) климаксный;

г) лимитирующий.

7.Природопреобразующая деятельность человека как экологический

фактор

а) техногенный; б) антропогенный; в) биотический;

10

г) эволюционный.

8.Экологические факторы это –

а) условия среды; б) окружающая среда;

в) природный ресурс; г) условия и ресурс среды.

9.Организм черпает энергию и вещества для жизнедеятельности …

а) среда обитания; б) ресурс; в) биотоп; г) природа.

10. Совокупность биотических и абиотических факторов воздействующих на организм

а) природная среда; б) окружающая среда; в) среда обитания;

г) среда жизнедеятельности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Популяция

Популяция (от лат. populatio – население) – группа особей одного вида, сходных между собой по морфологическим и физиологическим особенностям, имеющим общее происхождение, занимающих определенную область распространения (ареал), свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Термин был введён в экологию Вильгельмом Иогансеном в 1903 году. В современных эволюционных теориях 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;