Решение задач по биологии и химии

изменчивость диаграмму. Объем добычи приводится в баллах обилия: 1, 32, 4, 27, 25, 2, 3, 37, 1, 6, 95, 21, 68, 28, 1, 22, 22, 41, 26, 62. Предполагая, что главной причиной изменения величины заготовок является численность популяции белок, объясните наблюдаемые закономерности динамики? В чем заключается причина таких значительных колебаний численности? Можно ли планировать объем заготовок шкурок белки на один год вперед? на 10 лет вперед? Какой из этих планов будет более точным?

8. Чтобы оценить численность форели в небольшом озере 625 форелей были пойманы неводом, помечены и снова выпущены в воду. Через неделю поймали 873 форели, из которых 129 особей имели оставленные в прошлый раз метки. Оцените примерные размеры популяции форели.

9. Изобразите возрастную пирамиду популяции большой синицы на основе соотношения долей в ней особей разных возрастов. Известно, что весной, до гнездования, 60% популяции составляют птицы прошлого года вылупления, участвующие в гнездовании впервые. На двулетних особей приходится 20% численности популяции, на трехлетних – 8%, на четырехлетних – 5%, на пятилетних – 4%. Доля особей в возрасте от 6 до 10 лет в популяции больших синиц составляет 3%.

Как изменится возрастная пирамида популяции большой синицы после вылета молодого пополнения из гнезд? Примите условно, что численность популяции до гнездования составляла 10000 особей; кладка в среднем состоит из 8 яиц; соотношение полов в популяции составляет 1:1, все особи (как молодые, так и взрослые) на этом этапе выживают.

111

Раздел3. Задачи по экологии сообществ

При решении задач по экологии сообществ, требуется умение определять степень сходства видового состава биоценозов с использованием индекса сходства по Жаккару.

где А – количество видов данной группы в первом сообществе, В – во втором сообществе, а С – количество видов, общих для обоих сообществ. Индекс выражается в процентах сходства.

Кроме того, необходимо знание терминов, характеризующих экологические (репродуктивные)

стратегии видов:

r-стратеги формируются в нестабильной среде, где конкуренция не оказывает серьезного регулирующего воздействия на численность популяции. Рост численности популяции лимитируется внешними (в первую очередь абиотическими) факторами. Эти виды характеризуются высоким репродуктивным потенциалом (большая плодовитость) и низким уровнем заботы о потомстве. Основной энергетический вклад вносится в обеспечение высокой плодовитости при наступлении благоприятного периода, поэтому численность популяции испытывает драматические спады и подъемы; к-стратеги формируются в условиях стабильной среды с

интенсивной конкурентной борьбой. Рост численности популяции регулируется внутрипопуляционными механизмами и воздействием биоценотического окружения. Эти виды характеризуются низкой

112

плодовитостью и высоким уровнем заботы о потомстве. Основной энергетический вклад вносится в обеспечение высокой выживаемости потомства. Численность достаточно стабильна и не испытывает серьезных колебаний во времени.

Пример решения задач

Задача. Рассчитайте индекс сходства двух растительных сообществ (фитоценозов), используя формулу Жаккара. Первый фитоценоз расположен в заповеднике, а второй – в лесу, испытывающем весьма значительную рекреационную нагрузку (здесь расположены база отдыха и детский оздоровительный лагерь).

Список видов заповедного фитоценоза: дуб черешчатый, липа мелколистная, лещина, осока волосистая, щитовник мужской, подмаренник Шульца, сныть обыкновенная.

Список видов нарушенного фитоценоза: дуб черешчатый, яблоня домашняя, липа мелколистная, одуванчик лекарственный, подорожник большой, осока волосистая, земляника лесная, сныть обыкновенная, крапива двудомная, горец птичий, лопух большой, череда.

Выпишите названия видов, которые исчезли из сообщества дубравы под воздействием вытаптывания. Выпишите названия видов, которые появились в дубраве в результате антропогенного воздействия и рекреационной нагрузки.

Решение:

Подставляя количественные данные в формулу Жаккара, получаем коэффициент сходства двух фитоценозов 400/(7+12)-4 = 400/15 = 26,7.

113

Ответ: 26,7%. Исчезли лещина, щитовник мужской, подмаренник Шульца; появились - яблоня домашняя, одуванчик лекарственный, подорожник большой, земляника лесная, крапива двудомная, горец птичий, лопух большой, череда. Исчезнувшие виды – типично лесные, появившиеся – сорные растения.

Задачи для самостоятельного решения

1. Ниже приводятся данные по прогнозу изменения породного состава лесного сообщества, изначально на 100% образованного березой желтой (по Horn, 1981).

Объясните причины происходящих изменений. Какие экологические закономерности проиллюстрированы этими данными? Какой из видов деревьев является типичным r- стратегом, а какой – к-стратегом?

2. Рассмотрите расположенный ниже рисунок и ответьте на вопросы.

Каков экологический смысл этого графика?

В чем Вы видите причины разной формы кривых, отражающих динамику плотности данных видов птиц?

114

5. Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы.

Рис. Зависимость скорости роста численности популяций двух видов мучных жуков от температуры и влажности Примечание: тонкие линии графика отражают демографическую ситуацию для Calandra oryzae (Ca),

жирные – для Rhizopertha dominica (Rh). Наружные линии характеризуют условия, обеспечивающие нулевой прирост популяции (рождаемость и смертность уравновешивают друг друга), внутренние сектора с заливкой – условия, обеспечивающие удвоение численности жуков за неделю.

Вопросы: При каких условиях среды в конкурентной борьбе будет побеждать один, а при каких – другой вид? Как полученные данные можно использовать

впрактической деятельности?

6.Изучите расположенные ниже рисунки (схематично по: Hall, 1964) и объясните причины подъемов

117

и спадов численности пресноводных рачков на протяжении годового цикла.

Рис. Сезонная динамика демографических показателей популяций дафнии и питающейся ею лептодоры:

а – сезонная динамика численности дафнии; б – сезонная динамика рождаемости и смертности в

популяции дафнии; в – сезонная динамика численности лептодоры.

7. В расположенной ниже таблице приведены данные о соотношении основных компонентов в рационе питания восьми видов улиток рода Conus, обитающих на сублиторальных рифах Гавайских островов (по Kohn, 1959).

118

Ответьте на вопросы:

1.Какой тип биоценотических взаимоотношений доминирует между видами рода Conus?

2.Какие пищевые объекты являются предпочитаемыми наибольшим количеством видов конусов?

3.Какие виды в питании являются узкими специалистами, а какие – широкими универсалами?

4.Кто из конусов, питающихся кораллами, скорее всего, является наиболее сильным конкурентом?

5.Какой из видов этого сообщества ушел от конкурентной борьбы и каким образом?

8.В расположенной ниже таблице приведены данные о разнообразии и численности насекомых на 1м2 целинной степи и поля, засеянного пшеницей (по Уатт, 1971). Какие экологические закономерности иллюстрируют эти результаты? Ваши выводы относительно видового богатства агроценозов.

119

9. В расположенной ниже таблице приведены данные о состоянии здоровья обыкновенных полевок в естественной популяции (заповедник «Беловежская пуща») по материалам безвыборочного отлова ловушками и по материалам, собранным в гнездах дневных хищных птиц – обыкновенных канюков (по Фолитарек, 1948).

120