4579
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф.МОРОЗОВА»
ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ
методические указания к практическим занятиям для студентов
по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование
ВОРОНЕЖ 2018
2
УДК 373.167.1:574
Прохорова, Н.Л. Общая экология [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование / Н. Л. Прохорова, Д. Ю. Капитонов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». - Воронеж, 2018.- 45 с.
Рецензент: зам. директора ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех по научной и инновационной работе, кандидат биологических наук, доцент Семенов М.А.
3 |
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение ................................................................................................................................ |
4 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 |
|
Объект, предмет и задачи экологии. История экологии ................................................. |
5 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 |
|
Окружающая среда. Экологические факторы ..................................................................... |
8 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 |
|
Популяция ........................................................................................................................... |
11 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 |
|
Экологические системы. Динамика экосистем ................................................................. |
16 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5 |
|
Биосфера .............................................................................................................................. |
20 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6 |
|
Природные ресурсы. Изучение методики подсчета срока исчерпания |
|
невозобновимых природных ресурсов ............................................................................... |
25 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7 |
|
Биоритмы ............................................................................................................................... |
28 |
Вопросы для подготовки к зачету ...................................................................................... |
33 |
Библиографический список ................................................................................................ |
35 |
КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ ................................................. |
36 |
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ |
|
РАБОТЫ ................................................................................................................................ |
41 |
Приложение 1........................................................................................................................ |
42 |
Приложение 2........................................................................................................................ |
44 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Экология, наука, изучающая закономерности взаимодействия живых систем разного иерархического уровня со средой их обитания. На сегодняшней день экология усилила свою значимость. Именно раскрытие законов связей, на которых основана устойчивость жизни, позволяет людям изменить и организовать свои отношения с природой и увидеть, по каким принципам необходимо развивать и использовать свои ум, знания и способности, свою возможность использования многообразных технических средств.
Для организации экологически грамотного хозяйствования на Земле необходимы разносторонние, многообразные знания, включая локальные и заканчивая общепланетарными.
Вданном пособии представлены практические работы по исследованию природы
ивоздействия на нее человека с целью познакомить студентов с приемами и методам и научных исследований окружающей среды и законов взаимодействия с ней.
Основная цель практических занятий, проводимых по предмету «Общая экология» для студентов направления подготовки 022000.62 «Экология и природопользование» - закрепление теоретических знаний, полученных в лекционном курсе по этой дисциплине, а также приобретение практических навыков изучения экологических закономерностей взаимодействия факторов окружающей среды и организмов, освоение методик определения степени изменения экосистем, отработка приемов проведения самостоятельной исследовательской работы и составления отчетной документации.
5
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
Объект, предмет и задачи 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 (ойкос - дом, жилище; логос - наука).
Впоследние 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.
Предмет экологии - совокупность или структура связей между организмами и средой. Объект - экосистема.
Экология 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.
Вистории развития экологии можно выделить три основных этапа: первый этап - зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. Х1Х 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 географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики».
6
Задание. Используя лекционный курс и справочные материалы по экологии, заполните пробелы в таблице:
|
Понятия экологии, труды |
|
Страна |
Автор термина (трудов) |
Дата |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(год) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Создал |
|
первую |
|
из |
|
известных |
Греция |
|
(384 |
- 322 |
||
классификаций |
животных, |
заложил |
|
|
гг. до н. э.) |
|||||||
основы |
описательной |
и |
сравнительной |
|
|
|
|
|||||
анатомии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Юстус Либих |
1840 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
* |
Создана |
ЮНЕСКО |
- |
Организация |
|
|
16 |
ноября |
||||
Объединенных |
Наций |
|
по |
вопросам |
|
|
1945 |
|
||||
образования, науки и культуры. ЮНЕСКО |
|
|
|
|
||||||||
возглавляет |
|
|
|
международное |
|
|
|
|
||||
сотрудничество |
в |
области |
охраны |
|
|
|
|
|||||
окружающей |
среды |
и |
памятников |
|
|
|
|
|||||
культуры, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Россия |
Владимир Иванович Вернадский |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Опубликовал труд “Экономия природы ”, в |
Швеция |
Карл Линней |
|
|
||||||||
котором утверждал, что для поддержания |
|
|
|
|
||||||||
равновесия |
|
взаимных |
отношений |
|
|
|
|
|||||
организмов, кроме размножения, важно и |
|
|
|
|
||||||||
их уничтожение, разрушение, так как |
|
|
|
|
||||||||
гибель |
одного |
организма |
делает |
|
|
|
|
|||||
возможным существование других |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В |
XVIII |
веке |
впервые |
доказал |
Англия |
|
1798 |
|
||||
математически |
|
|
|
возможность |
|
|
(1803) |
|||||
возникновение |
|
продовольственной |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
проблемы. |
Теория |
|
народонаселения |
|
|
|
|
|||||
изложена в работе “Опыт о законе |
|
|
|
|
||||||||
народонаселения . . . ” (предложено |
|
|
|
|
||||||||
уравнение геометрического |
|
|
|
|
|
|
||||||
(экспоненциального) роста популяции, |
|
|
|
|
||||||||
представлена |
первая |
математическая |
|
|
|
|
||||||
модель роста популяции |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
Владимир Николаевич Сукачев |
1942 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Франция |
Жан Батист Ламарк |
|
|
|
|
|
||||||
Опубликован труд «Происхождение видов |
Англия |
Чарлз Дарвин |
1859 |
||||||
путем естественного отбора, или...», |
|
|
|
||||||
который совершил переворот в биологии и |
|
|
|
||||||
подготовил почву для появления экологии |
|
|
|
||||||
как науки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Формулирует |
|
“правило |
”, |
согласно |
Германия |
|
|
||
которому размеры тела близких видов |
|
|
|
||||||
животных определяются |
температурой |
|
|
|
|||||
среды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ученик |
Аристотеля, |
в |
своих |
трудах |
|
|
(370 - 285 |
||
«Естественная история растений» и «О |
|
|
гг. до н. э.) |
||||||
причинах растений» описал естественные |
|
|
|
||||||
группировки растений, и т. д., заложил |
|
|
|
||||||
основы геоботаники |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
Впервые ввел понятие экосистем |
|
|
|
1935 |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
Впервые |
осуществил |
эксперимент по |
Англия |
|
1670 |
||||
действию |
|
на |
организмы |
низкого |
|
|
|
||
атмосферного давления |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Морозов — автор классического и |
|
|
1912 |
||||||
|
|
|
|||||||
неоднократно |
переиздававшегося труда |
|
|
|
|||||
«Учение о лесе», в котором изложены |
|
|
|
||||||
вопросы |
биологии |
лесных |
пород, |
|
|
|
|||
биологии и типов лесонасаждений |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Германия |
Эрнст Геккель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
В работе “Устрицы и устричное хозяйство |
Германия |
|
|
1877 |
||
” вводит термин “биоценоз” |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У становил свое “Правило” о том, что у |
Германия |
|
|
1877 |
||
|
|
|
|
|||
многих млекопитающих и птиц |
|
|
|
|
|
|
Северного полушария относительные |
|
|
|
|
||
размеры конечностей и других |
|
|
|
|
|
|
выступающих частей тела увеличиваются |
|
|
|
|
||
к югу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Россия |
|
Василий Васильевич Докучаев |
1892 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предложил понятие экологического |
Америка |
|
Виктор Эрнест Шелфорд |
|
||
|
|
|
|
|||
оптимума и пределов выносливости |
|
|
|
|
||
организма под названием "закона |
|
|
|
|
|
|
выносливости " |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Англия |
|
Чарльз Элтон |
|
|
|
|
|
|
|
|
Впервые ввел термин "ноосфера" для |
|
|
Эдуард Леруа |
|
||
|
|
|
|
|||
обозначения |
оболочки |
Земли, |
|
|
|
|
включающей человеческое общество с его |
|
|
|
|
||
индустрией, языком и прочими видами |
|
|
|
|
||
разумной деятельности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вопросы для самоконтроля
1.Дайте определение экологии как науки.
2.Кто из ученых-экологов первым предсказал возникновение продовольственной проблемы?
3.В трудах какого ученого «ноосфера» определяется как стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится определяющим фактором её развития.
4.Современная экология представляет собой систему взаимосвязанных
областей знаний. Какие области знаний входят в эту систему?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Окружающая среда. Экологические факторы
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
9
воздействие. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания:
водную, 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.
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. Используя перечисленные факторы, распределите их по группам,
заполнив таблицу: ____________________________________________________________
Ф. абиотические |
Ф. биотические |
Ф. антропогенные |
|
|
|
|
|
|
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, повышенная кислотность почвы (в результате действия кислотных осадков).
Задание № 2. Ответьте на вопросы:
1)В чем преимущество гомойотермии над пойкилотермией?
2)В чем недостатки гомойотермии по сравнению с пойкилотермией? 3) Чем отличаются теплокровные (гомойотермные) организмы от холоднокровных (пойкилотермных)?
4)Какие перечисленных организмов к относятся гомойотермным: окунь речной, лягушка озерная, дельфин-белобочка, гидра пресноводная, сосна обыкновенная, ласточка городская, инфузория-туфелька, клевер красный, пчела медоносная, гриб подберезовик.
5) В какой из сред живут самые быстро двигающиеся животные: в наземновоздушной, в почвенной, в водной, в живых организмах?
10
Задание № 3. Заполните правильно таблицу «Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов», используя характеристику сред и адаптации организмов к этим средам:
Среда |
Характеристика |
|
Адаптации организма к среде |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
Водная |
Создана живыми организмами. Осваивалась |
Форма тела вальковатая (удлиненная, |
|
|
|||
|
одновременно с наземно-воздушной средой. |
название по рыбе сем Лососевых |
|
|
Дефицит или полное отсутствие света. Высокая |
Валёк, конёк), слизистые покровы или |
|
|
плотность. Четырехфазная (фазы: твердая, |
|
гладкая поверхность, у некоторых |
|
жидкая, газообразная, живые организмы). |
|
имеется копательный аппарат, развитая |
|
Неоднородная (гетерогенная в пространстве). Во |
мускулатура. Для многих групп |
|
|
времени условия более постоянны, чем в наземно- |
характерны микроскопические или |
|
|
воздушной среде обитания, но более динамичны, |
мелкие размеры как приспособление к |
|
|
чем в водной и организменной. |
|
жизни в пленочной воде или в |
|
|
|
воздухоносных порах. |
|
|
|
|
Наземно |
Очень древняя. Освоена организмами |
после |
Обтекаемая форма тела, плавучесть, |
|
|||
воздушная |
водной. Жидкая (кровь, лимфа) или |
твёрдая |
слизистые покровы, развитие |
|
(плотные ткани). Наибольшее постоянство среды |
воздухоносных полостей (у растений - |
|
|
во времени из всех сред обитания |
|
межклетники, у животных - полости в |
|
|
|
костях), осморегуляции (жидкости тела |
|
|
|
по составу гипертонические, работа |
|
|
|
почек) |
|
|
|
|
Организмен |
Самая древняя. Освещенность убывает с |
|
Выработка опорного скелета, |
ная |
глубиной. При погружении на каждые 10 м |
механизмов регуляции |
|
|
давление возраст на 1 атмосферу. Дефицит |
гидротермического режима. |
|
|
кислорода. Степень солености возрастает от |
Освобождение полового процесса от |
|
|
пресных вод к морским и океаническим. |
|
жидкой среды |
|
Относительно однородная (гомогенная) в |
|
|
|
пространстве и стабильная во времени |
|
|
|
|
|
|
Почвенная |
Разреженная. Обилие света и кислорода. |
|
Коадаптации паразита и хозяина, |
|
|
||
|
Гетерогенная в пространстве. Очень динамичная |
симбионтов друг к другу, |
|
|
во времени. |
|
синхронизация биоритмов, выработка у |
|
|
|
паразита защиты от переваривания |
|
|
|
хозяином, усиление полового |
|
|
|
размножения, редукция зрения, |
|
|
|
пищеварительной системы. |
|
|
|
|