- •1.1. Основы общей экологии
- •1.2. Климатические факторы среды
- •1.3. Почва и рельеф
- •1.4. Абиотические факторы водной среды
- •1.5. Биотические и антропогенные факторы среды
- •1.6. Совместное действие экологических факторов
- •1.7. Жизненные формы организмов
- •1.8. Популяции
- •1.9. Биоценозы
- •1.10. Экологические системы
- •1.11. Энергия в экологических системах (биогеоценозах) и их продуктивность
- •1.12. Структурно-функциональная организация биогеоценотических систем и ее изучение
- •1.12. Структурно-функциональная организация биогеоценотических систем и ее изучение
- •1.15. Основные закономерности организации и развития биосферы
- •1.16. Биосфера и человек
- •1.17. Антропогенные проблемы экологии
- •1.18. Методы исследования экологических систем
- •1.19. Здоровье среды
- •2.1. Полевые занятия
- •Практическое занятие №1 Окружающая среда и ее факторы
- •Практическое занятие №2 Демографические показатели популяции
- •Практическое занятие №3 Динамика численности популяции
- •Практическое занятие №4 Пространственная структура популяции
- •Практическое занятие №5 Видовая структура биоценоза Меры видового разнообразия
- •2. Концентрация доминирования (индекс Симпсона).
- •Сравнение сообществ по видовому составу
- •Практическое занятие №6 Функциональная и трофическая структура экосистемы
- •Практическое занятие №7 Расчет пищевого обеспечения населения Региона за счет собственных сельскохозяйственных угодий
- •Практическое занятие №8 Пространственная структура биоценоза
- •Практическое занятие №9 Экологическая ниша вида
- •Практическое занятие №10 Межвидовые отношения в биоценозе
- •Практическое занятие №11 Сообщества и условия среды
- •Инструкция
- •Практическое занятие №13 Продуктивность экосистем
- •Практическое занятие №14 Продуктивность биомов Земли
- •Практическое занятие №15 Биологический круговорот в экосистемах
- •Что такое экология? Выберите наиболее правильное современное определение
Практическое занятие №15 Биологический круговорот в экосистемах
Задание 1. Проанализируйте приведенное в табл. 2.3.17 содержание элементов минерального питания в растительных тканях (в частях на миллион частей сухого веса) клена сахарного (Acer saccharum).
Определите, в каких частях растения накапливается большее количество минеральных элементов. Какой в этом физиологический смысл?
Как изменяется соотношение содержания элементов в разных частях растения? С чем связано изменение зольности растительной биомассы разных частей растения?
Вычислите отношение содержания элементов в листьях и древесине.
Таблица 2.3.17 Содержание элементов (о/оо) минерального питания в растительных тканях Acer saccharum (Уиттекер, 1980)
|
Элемент |
Сердцевина |
Заболонь |
Кора |
Ветви |
Растущие побеги |
Летние листья |
Осенние листья |
|
Азот |
970 |
980 |
5500 |
3700 |
13400 |
22000 |
8400 |
|
Фосфор |
40 |
100 |
300 |
700 |
1800 |
1800 |
400 |
|
Сера |
90 |
110 |
640 |
450 |
800 |
2100 |
1450 |
|
Кальций |
3200 |
1000 |
14100 |
4300 |
16200 |
6000 |
5000 |
|
Калий |
3000 |
700 |
2900 |
1700 |
9300 |
10100 |
5400 |
|
Магний |
600 |
200 |
600 |
300 |
1000 |
1200 |
600 |
|
Марганец |
470 |
140 |
940 |
580 |
1330 |
1740 |
2140 |
|
Железо |
18 |
21 |
55 |
24 |
54 |
120 |
97 |
|
Цинк |
10 |
8 |
29 |
19 |
62 |
52 |
32 |
|
Натрий |
10 |
7 |
93 |
7 |
40 |
16 |
18 |
|
Медь |
0,5 |
1 |
6 |
4 |
13 |
9 |
7 |
|
Зола |
13900 |
4200 |
45400 |
16600 |
58700 |
56500 |
43700 |
Задание 2. В табл. 2.3.18 приведены данные о перемещении питательных веществ в почву дубового леса (% от общего количества). Сравните интенсивность различных способов поступления элементов в почву. Объясните имеющиеся различия.
Таблица 2.3.18 Перемещение питательных веществ в почву дубового леса, % от общего количества (Уиттекер, 1980)
|
Поступление элементов |
Азот |
Фосфор |
Калий |
Кальций |
Магний |
Натрий |
Углерод |
|
С атмосферными осадками |
19,1 |
12,3 |
7,7 |
17,8 |
35,0 |
61,8 |
2,4 |
|
Смыв с поверхности растений |
-1,4 |
25,1 |
65,1 |
24,1 |
35,8 |
35,5 |
8,0 |
|
С опавшими мертвыми листьями и ветвями |
82,3 |
62,2 |
27,2 |
58,1 |
29,3 |
2,9 |
89,6 |
|
Общая масса элемента, поступившего в почву, г/м2 в год |
4,99 |
0,35 |
3,86 |
4,10 |
1,32 |
5,72 |
219 |
Задание 3. В табл. 2.3.19 приведены данные о запасах и о потоках минеральных элементов в биомассе лиственного леса.
Таблица 2.3.19 Запасы (г/м2) и потоки (г/м2 в год) минеральных элементов в биомассе лиственного леса (Уиттекер, 1980)
|
Элемент |
Древесина и кора |
Летние листья |
Опад |
Смыв | |
|
Запас |
Прирост | ||||
|
Азот |
27,7 |
1,48 |
6,59 |
5,27 |
0,992 |
|
Фосфор |
2,84 |
0,154 |
0,518 |
0,36 |
0,068 |
|
Сера |
3,62 |
0,165 |
0,493 |
0,55 |
2,10 |
|
Кальций |
36,3 |
1,61 |
1,85 |
3,97 |
0,673 |
|
Калий |
12,4 |
0,561 |
2,84 |
1,77 |
3,01 |
|
Магний |
3,11 |
0,138 |
0,458 |
0,55 |
0,200 |
|
Марганец |
3,34 |
0,154 |
0,454 |
0,98 |
|
|
Железо |
0,300 |
0,011 |
0,033 |
0,040 |
|
|
Цинк |
0,447 |
0,021 |
0,033 |
0,062 |
|
|
Натрий |
0,155 |
0,0055 |
0,0047 |
0,010 |
0,031 |
|
Медь |
0,038 |
0,0017 |
0,0027 |
0,004 |
|
|
Углерод |
5880 |
210 |
127 |
254 |
0,506 |
Определите скорость круговорота элементов по отношению их поступления в почву с опадом и смывом к запасу.
Задание 4. Определите интенсивность биологического круговорота в лесных экосистемах, используя приведенные в табл. 2.3.20 значения опадо-подстилочного коэффициента ОПК (отношение биомассы подстилки к биомассе опада).
Таблица 2.3.20 Опадо-подстилочный коэффициент в лесных экосистемах
|
Субстрат |
Тип леса | |||||||||
|
Сосняк |
Осинник |
Дубрава |
Липо- (клено-) дубняк |
Кленовый, липовый лес | ||||||
|
Подстилка |
Опад |
Подстилка |
Опад |
Подстилка |
Опад |
Подстилка |
Опад |
Подстилка |
Опад | |
|
Песок |
10,10 |
2,44 |
3,55 |
3,96 |
10,44 |
3,83 |
– |
– |
3,87 |
4,39 |
|
Суглинок |
– |
– |
3,47 |
2,99 |
6,64 |
3,90 |
6,16 |
4,70 |
3,61 |
4,60 |
|
Глина |
– |
– |
4,94 |
3,54 |
7,54 |
4,02 |
8,36 |
4,53 |
– |
– |
|
Мел |
– |
– |
– |
– |
11,89 |
3,78 |
8,58 |
4,35 |
6,47 |
4,78 |
Как влияет тип субстрата на интенсивность биологического круговорота в этих экосистемах?
Задание 5. В табл. 2.3.21. приведены результаты эксперимента по определению влияния субстратно-фитоценотических условий экосистемы на разложение лесного опада. Определите коэффициенты трансформации и гумификации лесного опада в различных комбинациях условий.
Коэффициент трансформации (Ктр) – это отношение массы опада после разложения к исходной массе опада.
Коэффициент гумификации (Кг) – это отношение массы новообразованного гумуса в почве к исходной массе опада.
Таблица 2.3.21 Результаты эксперимента по определению коэффициентов трансформации и гумификации лесного опада
|
Тип опада |
Тип субстрата |
Исходная масса опада, г |
Масса опада после разложения, г |
Прибавка гумуса в почве, г |
|
Кленовый |
Суглинок |
11,6 |
4,83 |
0,90 |
|
Липо-дубовый |
Суглинок |
9,36 |
4,46 |
0,58 |
|
Березовый |
Песок |
6,36 |
2,29 |
0,82 |
|
Дубовый |
Песок |
6,18 |
2,80 |
0,59 |
|
Кленовый |
Песок |
7,93 |
2,19 |
0,72 |
|
Дубовый |
Мел |
9,19 |
5,53 |
0,72 |
|
Дубовый |
Глина |
10,95 |
644 |
0,73 |
Как влияет тип субстрата и состав опада на эффективность трансформации и гумификации?
Определите эффективность фиксации гумуса в почве по отношению коэффициента гумификации к коэффициенту трансформации.
Задание 6. Оцените интенсивность биологического круговорота, рассчитав значения опадо-подстилочного коэффициента в разных природных зонах по данным табл. 2.3.22.
Таблица 2.3.22 Запасы опада и подстилки в различных природных зонах
|
Показатель, ц/га |
Тундра |
Лесная зона |
Степи | |||
|
арктическая |
кустарничковая |
Ельники |
Дубрава |
луговые |
сухие | |
|
Опад |
2,6 |
9 |
30 |
40 |
80 |
15 |
|
Подстилка, войлок |
35 |
835 |
300 |
150 |
120 |
15 |
Задание 7.В табл. 2.3.23 приведены данные эксперимента по определению влияния лесных биогеоценозов водосбора на вынос питательных веществ с речным стоком. Значения даны в кг/га · год.
Таблица 2.3.23 Влияние вырубки леса на биологический круговорот (Уиттекер, 1980)
|
Элемент |
Облесенный водосбор |
Водосбор с вырубленным лесом | |
|
Принос с осадками |
Вынос со стоком |
Вынос со стоком (чистый) | |
|
Кальций |
2,6 |
11,7 |
77,9 |
|
Натрий |
1,5 |
6,8 |
15,4 |
|
Магний |
0,7 |
2,8 |
15,6 |
|
Калий |
1,1 |
1,7 |
30,4 |
|
Аммонийный азот |
2,1 |
0,3 |
1,6 |
|
Нитратный азот |
3,7 |
2,0 |
114,0 |
|
Сера |
12,7 |
16,2 |
2,8 |
|
Кремний |
следы |
16,4 |
30,0 |
|
Алюминий |
следы |
1,8 |
20,7 |
Определите соотношение приноса и выноса элементов (чистый вынос) в ненарушенной лесной экосистеме.
Определите изменение чистого выноса элементов после вырубки леса.
Какие изменения в структуре и функционировании лесной экосистемы могли стать причиной этих изменений?