- •Рабочая тетрадь для лабораторно-практических занятий по дисциплине "Охрана природы"
- •Москва, 2010
- •Оглавление
- •Раздел 1: климатические ресурсы
- •Тема 1.1. Воздушная среда и оценка ее экологического состояния.
- •9. Обработка результатов и выводы.
- •Раздел 2: растительные ресурсы
- •Тема 2.1. Изучение влияния рекреационных нагрузок на лесные экосистемы
- •Раздел 3: почвенные ресурсы Тема 3.1. Оценка экологического состояния почвы.
- •Раздел 4: водные экосистемы Тема 4.1. Пищевые (трофические) цепи водных экосистем
- •8. Определение прироста живой массы рыбы по видам:
- •Раздел 5: наземные экосистемы Тема 5.1. Освоение биоресурсов лесных угодий.
- •Тема 5.2. Освоение биоресурсов тундры
- •Вопросы для зачета
- •Рекомендуемая литература
Раздел 4: водные экосистемы Тема 4.1. Пищевые (трофические) цепи водных экосистем
Экосистема – любая система, состоящая из живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.
Основные свойства экосистем:
Способность осуществлять круговорот веществ;
Способность противостоять внешним воздействиям;
Способность производить биологическую продукцию.
Экосистемы обычно включают два блока:
Биоценоз – взаимосвязанные между собой популяции организмов разных видов;
Экотоп (биотоп) – среда обитания, взаимосвязанная с биоценозом.
Связи организмов– основное условие существования экосистем; за их счет:
Образуются цепи питания;
Регулируется численность организмов;
Реализуются механизмы устойчивости систем;
Осуществляются средообразующие функции систем.
Трофические (пищевые) связи – основной вид экосистемных связей организмов, основа для возникновения цепей питания.
Главное свойство трофических связей:
осуществление биологического круговорота веществ;
высвобождение энергии, запасенной в органическом веществе.
Экосистемы с более длинными цепями питания характеризуются повышенной устойчивостью, надежностью и более интенсивным круговоротом веществ.
Пищевая цепь (трофическая цепь) – взаимосвязанный ряд трофических уровней:
Продуценты/автотрофы – зеленые растения.
Консументы/гетеротрофы (разного уровня)– животные.
Редуценты/сапротрофы – бактерии, грибы, животные
Задание 4.1.1. Составить схему пищевых цепей искусственной экосистемы пресноводного пруда.
4.1.1.а. Записать определения (и примеры) основных звеньев биоценоза искусственной экосистемы пресноводного пруда:
Фитопланктон _________________________________________________
Зоопланктон __________________________________________________
Бентос _______________________________________________________
Детрит (вместе с редуцентами) ___________________________________
Три вида товарной рыбы (карп, белый толстолобик, пестрый толстолобик)
Возможно добавление минеральных удобрений и комбикорма.
4.1.2.б. Нарисовать схему пищевых цепей искусственной экосистемы пресноводного пруда
Задание 4.1.2. Расчет движения веществ по пищевым цепям биоценоза пресноводного пруда
С целью сохранения чистоты окружающей среды и получения дополнительной продукции из пресноводного пруда определить:
1. Необходимую дозу минеральных удобрений для оптимального развития фитопланктона.
2. Движение веществ по пищевым цепям биоценоза пресноводного пруда в течение двух суток по прилагаемой схеме, включая прирост рыб.
3. Оптимальное суточное количество навоза или помета, которое может быть внесено в пруд без нарушения экосистемы; поголовье животных соответствующей фермы.
4. Вносимую дозу минеральных удобрений для поддержания оптимальной концентрации биогенных элементов в воде пруда, в который поступают навозные стоки.
Исходные данные:
1. Площадь пруда _______ га. Средняя глубина 1 м.
На его берегу планируется разместить ____________________ ферму.
Содержание биогенных элементов (таблица 17).
Таблица 17
Содержание биогенных элементов (N и P)в некоторых видах удобрений
Название |
Содержание азота (N), г/кг |
Содержание фосфора (Р), г/кг |
Навоз коровий |
4.5 |
2.3 |
Навоз свиной |
4.5 |
1.9 |
Помет куриный |
15.0 |
3.0 |
Помет утиный |
17.0 |
3.0 |
Аммиачная селитра |
370.0 |
- |
Суперфосфат |
- |
200.0 |
В среднем в сутки одна корова выделяет 30 кг навоза, свинья - 7 кг, курица - 0.20 кг, утка - 0.40 кг.
3. Содержание биогенных элементов в воде естественных водоемов в среднем - 0.5мг/л N и 0.2мг/л Р (в сумме 0.7мг/л). Оптимальное соотношение биогенов Р:N = 1:4.
4. Фитопланктон пруда имеет исходную массу 20г/м3. При концентрации биогенов 0.5-1.75мг/л суточный прирост фитопланктона составит 150%. При концентрации биогенов 1.76-2.75мг/л прирост фитопланктона увеличивается до 200%, а при концентрации биогенов 2.76-3.00мг/л – до 300%. Указанные концентрации биогенных элементов поддерживают развитие фитопланктона на протяжении 10 суток.
Если прирост фитопланктона меньше 150% от его начальной массы, его потребление распределится следующим образом:
зоопланктон - 52% от прироста,
белый толстолобик - 35%,
пестрый толстолобик - 6%,
бентос - 6%,
детрит - 6%.
Всего 105% от прироста фитопланктона, т.е. исходная масса фитопланктона уменьшится на 5%. При средней массе фитопланктона 5г/м3 и ниже его прирост приближается к нулю.
Если прирост фитопланктона составляет 150-250% от его начальной массы, он распределяется следующим образом:
зоопланктон - 50% от прироста,
белый толстолобик - 33%,
пестрый толстолобик - 5%,
бентос - 5%,
детрит - 7%.
Всего 100% от прироста.
Если прирост фитопланктона больше 250% от начальной массы, он распределяется следующим образом:
зоопланктон - 48% от прироста,
белый толстолобик - 32%,
пестрый толстолобик - 4%,
бентос - 4%,
детрит - 7%.
Всего 95% от прироста, т.е. исходная масса фитопланктона увеличится на 5%. При концентрации фитопланктона 120г/м3 биоценоз пруда погибает по причине недостатка кислорода (ночные заморы).
5. Комбикорм (только для подкормки карпа). Вносится в количестве 2.5% от массы карпа, при этом 25% корма вымывается и оседает в детрит.
6. Зоопланктон. Исходная масса - 5 г/м3. Прирост зоопланктона составит 15% от потребленного фитопланктона.
Если суточный прирост зоопланктона составит менее 50% от его исходной массы, он распределится так:
бентос - 16%,
пестрый толстолобик - 55%,
карп - 31%,
детрит - 4%.
Всего 105% от прироста зоопланктона.
Если суточный прирост зоопланктона составит 50-70% от его исходной массы, он распределится так:
бентос - 15%,
пестрый толстолобик - 50%,
карп - 30%,
детрит - 5%.
Всего 100% от прироста зоопланктона.
Если суточный прирост зоопланктона составит более 70% от его исходной массы, он распределится так:
бентос - 12%,
пестрый толстолобик - 48%,
карп - 28%,
детрит - 7%.
Всего 95% от прироста зоопланктона.
При массе менее 1 г/м3 зоопланктон не прирастает, а при массе более 15г/м3 он потребляет до 65% прироста фитопланктона.
7. Бентос. Исходная масса 10г/м2. Прирост бентоса зависит от количества детрита:
При наличии детрита менее 25г/м2 прирост бентоса составит 25% от его начальной массы.
При наличии детрита в концентрации 26-100 г/м2 прирост массы бентоса составит 50% от его начальной массы.
При накоплении детрита более 100 г/м2 прирост бентоса составит 100% от массы. Дальнейшее увеличение детрита приводит к угнетению экосистемы в связи с дефицитом кислорода в нижних слоях воды.
Если прирост бентоса составит менее 50% от исходной массы, то он распределится таким образом:
карп - 93%,
детрит - 11%;
всего 104% от прироста.
Если прирост бентоса составит 50% от исходной массы, то он распределится таким образом:
карп - 90%,
детрит - 10%;
всего 100% от прироста.
Если прирост бентоса составит более 50% от исходной массы, то он распределится таким образом:
карп - 87%,
детрит - 9%;
всего 96% от прироста.