Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология популяций и сообществ. Экология сообществ. Учебно-методическое пособие
.pdf
71
Задания с развернутым ответом:
18. На территории национального парка имеется
участок луга в долине реки, на котором произрастают редкие и охраняемые растения степного происхождения и
кальцефилы. В ходе мониторинга установлено, что обилие
охраняемых видов снизилось, они вытесняются широко
распространенными мезофитными травами. При этом к
работе службы охраны национального парка претензий
никто не имеет. Предложите возможные объяснения ситуации и варианты решения проблемы.
19. Существуют бесхлорофилльные растения мико-
гетеротрофы, получающие органические вещества от грибов, которые, в свою очередь, снабжаются органическими
веществами посредством микоризы от других растений.
Таким образом, микогетеротрофы — это косвенные паразиты растений. Однако геоботаники очень ценят микогетеротрофные растения как индикаторы малонарушенных
лесных экосистем. Почему? Могут ли паразитические животные рассматриваться в качестве индикаторов малонарушенных экосистем?
20. В урбанизированных ландшафтах на пустырях
активно идет стихийное развитие растительности. Однако
появление климаксных экосистем в таких условиях маловероятно, если не невозможно. Почему?
21. Какие экологические причины могут скрываться
за повышением индекса Шеннона в сообществе землероек
(Soricidae)?
22. Одним из факторов риска для биологического
вида является его принадлежность к высоким трофическим
уровням, поскольку:
а)
б)
в) …
72
23. Почему умеренное сенокошение обычно повы-
шает видовое разнообразие растений? Чем отличается влияние выпаса скота на видовое разнообразие от влияния сенокошения?
24. Махаон (Papilio machaon) — крупная дневная
бабочка из семейства парусников. Личинки (гусеницы)
развиваются на зонтичных. Вид занесен в Красные книги
некоторых субъектов Российской Федерации, считается
редким в некоторых странах Западной и Центральной Европы. Как объяснить увеличение встречаемости данного
вида к началу XXI в. в Калужской области и сопредельных
регионах, особенно в населенных пунктах?
25. В экологии широко обсуждаются три модели сукцессий:
1) стимуляции (благоприятствования, фасилитации,
облегчения): пионерные виды делают среду благоприятной
для поселения позднесукцессионных видов;
2) толерантности: позднесукцессионные виды вы-
тесняют пионерные виды в ходе конкуренции;
3) ингибирования: раннесукцессионные виды
предотвращают колонизацию или подавляют рост других
растений. Сукцессия происходит в результате стресса для
раннесукцессионных видов (истощение элементов минерального питания, фитофаги)
На диаграмме показана сукцессия водорослей на бе-
тонных блоках, установленных на литорали в сентябре
1974 г. Известно, что в январе — феврале 1976 г. сообщество подвергалось воздействию суровых погодных условий. Предположите, по какой модели протекала сукцессия
в данном случае90.
90
Источник рис.: Бигон, М., Харпер, Дж., Таусенд, К. Указ. соч. С. 147.
73
Семинары по экологии сообществ
Подготовка к семинарам
Источники — любые, но среди них обязательно
должны быть статусные научные публикации. Проще всего производить поиск через Академию Google. Приветствуются поисковые запросы на английском языке.
Приводим две возможные темы семинаров.
Растения и животные в экстремальных
условиях среды и биоиндикаторы
1. Ацидофилы.
2. Кальцефилы.
3. Псаммофилы.
4. Гелофиты.
5. Нитрофилы.
6. Растения и животные богатых почв.
7. Растения и животные бедных почв.
74
8. Пирофильные виды.
9. Индикаторы загрязнения воды органикой.
10. Индикаторы антропогенных нарушений в при-
родных сообществах.
Сообщение по каждому вопросу может включать
примеры видов из различных регионов мира, но обязательно должно охватывать организмы, обитающие в Калужской области. Помимо перечня видов, необходимо
охарактеризовать адаптации.
Влияние инвазий на структуру сообществ
Подготовьте сообщение о последствиях внедрения
какого-либо чужеродного вида в биологическое сообщество. Это может быть как интродукция хозяйственно ценных видов человеком, так и инвазия непреднамеренно занесенного вида. Инвазионный вид может принадлежать к
любой систематической группе растений или животных.
Математические методы описания
структуры сообществ: чтение
научной информации
Продолжите фразу:
Степень доминирования самого обильного вида составляет индекс ________________.
Выберите один или несколько вариантов ответа:
Значения от 0 до 1 принимают индексы: Бергера —
Паркера; доминирования Симпсона; Шеннона; Маргалефа;
выравненности на основе индекса Макинтоша.
75
Обоснуйте правильность / неправильность суждений:
Высокое бета-разнообразие по градиенту указывает
на низкую степень сходства видовой структуры сообществ.
Графики рангового распределения видовых обилий
являются более информативной характеристикой видового
разнообразия сообществ, чем отдельные индексы альфаразнообразия.
При сравнении сообществ в экологии отдают преимущество индексам сходства, принимающим значения от
0 до 1.
Высокая выравненность — признак малонарушенных
сообществ.
Высокое видовое богатство — признак устойчивых
сообществ.
Дайте развернутый ответ:
Какие экологические причины могут скрываться за
повышением индекса доминирования Симпсона в сообществе бурозубок (Sorex)?
Почему в гидробиологии индексы видового разнообразия раньше получили широкое распространение, чем в
экологии наземных беспозвоночных?
На графиках показаны ранговые распределения видовых обилий жуков-жужелиц в лесах трех зон урбанистического градиента: город, пригород, неурбанизированная
территория. Интерпретируйте представленные данные. Как
будут различаться известные вам индексы альфаразнообразия в данных сообществах?91
91
Niemela, J., Kotze, D. J., Venn, S., Penev, L., Stoyanov, I., Spence, J.,
Hartley, D., de Oca AM. Carabid beetle assemblages (Coleoptera, Carabidae) across
urban-rural gradients: an international comparison // Landscape Ecology. 2002.
Vol. 17. № 5. P. 387–401.
76
Исходя из рисунка, охарактеризуйте, могут ли исполь-
зоваться индексы альфа-разнообразия ногохвосток для биоиндикации загрязнения. Если да, то какие индексы более
пригодны, какие — менее пригодны для данной цели?92
92
Кузнецова, Н. А. Организация сообществ почвообитающих коллембол.
77
Для сообщества ного-
хвосток (Collembola) в бореальных лесах была обнаружена следующая динамика
индекса Шеннона по градиенту промышленного загрязнения (1 — контроль,
3 — импактная зона). Каковы возможные причины такого распределения?
78
На рисунке показаны ранговые распределения видо-
вых обилий жуков жужелиц в двух биотопах.
1
2
1. Какая модель рангового распределения показана
линией на рис. 1?
2. Охарактеризуйте словесно различия между сооб-
ществами.
3. Как будут различаться известные вам индексы ви-
дового разнообразия для двух сообществ?
4. Каковы возможные экологические причины
наблюдаемых различий?
Расчетная практическая работа:
Измерение видового разнообразия сообществ
PAST: Paleontological Statistics software for education
and data analysis.
Запустите файл «past3.exe» в папке или скачайте его
с сайта: URL: http://folk.uio.no/ohammer/past/. В открывшееся окно вставьте данные из файла .xlsx так, чтобы каждое
сообщество было отдельным столбцом (Edit — Paste). Заголовки столбцов можно вставить в строку Name, если на
панели инструментов поставить флажок Column attribute (в
79
предыдущих версиях программы — «Edit labels», после
этого флажок следует снять). Для выбора столбца нужно
выделить его, щелкнув мышью на его заголовке. Одновременно можно обрабатывать несколько столбцов, для их
выделения используйте клавишу Shift. Результаты расчетов
открываются в отдельном окне, их можно скопировать в
буфер обмена (при помощи Copy).
1. Рассчитайте индексы альфа-разнообразия. В ко-
манде меню Diversity выберите пункт Diversity Indices. Вычисления можно проводить сразу для нескольких сообществ. В полученном окне представлены наиболее употребительные индексы альфа-разнообразия, а также их верхние
(Upper) и нижние (Lower) доверительные интервалы, полу-
ченные методом бутстреп (создание псевдовыборок):
Taxa_S — число таксонов (если в каждой строке —
вид, то число видов);
Individuals — число особей (объем выборки);
Dominance_D — индекс доминирования Симпсона;
Simpson_1-D — вероятность межвидовых встреч;
Shannon_H — индекс Шеннона;
Evenness_e^H/S — один из показателей выравненности;
Equitability_J — показатель выравненности на осно-
ве индекса Шеннона: индекс Шеннона, разделенный на
число таксонов.
2. Оцените достоверность различий индексов разно-
образия. Выделите две колонки. Выберите пункт Diversity
permutation test. В полученном окне величина p(eq) указывает вероятность того, что различия в вычисленных индексах разнообразия случайны.
3. Оцените достоверность различий индексов Шен-
нона при помощи критерия Стьюдента. Выделите две колонки и выберите пункт Diversity t test.
4. При помощи пункта Diversity profiles постройте
графики (профили) разнообразия для шести сообществ.
80
Параллельность графиков указывает на сходство структуры разнообразия сообществ. Если графики очень отличаются по форме, пересекаются, то сообщества несравнимы
при помощи вычисленных выше индексов разнообразия.
5. Постройте модели распределения видового обилия.
Выделите одну колонку. В команде меню Models выберите
пункт Abundance. Программа позволяет построить графики, рассчитать параметры и оценить статистическую значимость четырех моделей распределения: геометрической
(geometric), логарифмической (log series), лог-нормальной
(log-normal), модели разломанного стержня (broken stick).
6. Оцените бета-разнообразие. Для этого выделите
две (или более) колонки и выберите в команде меню Diver-
sity пункт Beta diversity.
Для осмысленной дальнейшей работы необходимо
поменять местами строки и колонки, т.е. транспонировать
данные при помощи команды Transpose в меню Edit
(Правка) — Rearrange.
7. Постройте матрицу сходства для сообществ при
помощи команды Similarity and distance indices в меню
Multivariate. Протестируйте различные индексы сходства,
которые можно выбрать в появившемся окне. Наиболее
популярны среди них индексы Жаккара (Jaccard) и Серенсена-Чекановского (Dice) для качественных данных и индекс Брея — Кёртиса (Bray-Curtis) для количественных
данных.
8. Классифицируйте сообщества при помощи дендро-
граммы. В меню Multivar (Многомерный анализ) выберите
команду Cluster analysis (Кластерный анализ). Сравните
дендрограммы, построенные на основе разных метрик
(Жаккара, Брея — Кёртиса) и алгоритмов объединения.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]