лекции по эколлогии / практические занятия по экологии.

Федеральное агентство по образованию Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Кафедра химии и экологии

Методические указания для практических занятий и самостоятельной работы по курсу

«Экология и рациональное природопользование» для студентов

специальности 011600 (020201.65) – Биология

Разработала: доцент кафедры ХЭ

_____________И.А. Елистратова «___» ________ 2007 г.

ассистент кафедры ХЭ

_____________И.А. Артемова «___» ________ 2007 г.

Принято на заседании кафедры ХЭ Заведующий кафедрой

_____________В.Ф.Литвинов «___» ________2007 г.

2

ВВЕДЕНИЕ

Курс "Экологии и рационального природопользования" знакомит студентов биологических специальностей с основными проблемами и на-правлениями современной экологии. В настоящее время экология является одной из наиболее актуальных биологических дисциплин, теоретической основой рациональных взаимоотношений общества и природы, поэтому предлагаемые практические задания должны способствовать развитию экологического мышления студентов.

Методические указания включают основные разделы современной экологии изучение которых построено на основе знаний полученных в процессе изучения фундаментальных биологических дисциплин – ботаники и зоологии. Особое внимание обращено на закономерности взаимосвязи живых организмов со средой, на основные пути и формы экологической адаптации, на популяцию как на элементарную надорганизменную биологическую систему. Методические указания содержат различные задания, в том числе в виде таблиц, схем, графиков, которые позволят оптимизировать учебный процесс и способствуют более глубокому пониманию экологических закономерностей.

1 СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Самостоятельная работа студентов включает выполнение текущих контрольных заданий по темам теоретического курса и практических занятий, подготовку к теоретическим семинарам и практическим занятиям, а также самостоятельное изучение следующих вопросов:

- Изучения закона Российской Федерации об охране окружающей природной

среды.

-Изучение основных природоохранных законов РФ, природоресурсного законодательства – “Водный кодекс”, “О недрах”, “Лесной кодекс”, ”Об экологической безопасности”.

-Написание реферата по предложенной теме.

2 ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Практические занятия проводится по 7 темам дисциплины. Форма проведения – семинары. Практические занятия также могут подразумевать выполнение заданий по отдельным темам курса.

2.1 Организм и среда

Вопросы:

1.Свет как физический фактор.

2.Особенности светового режима: интенсивность и качество света.

3.Охарактеризуйте особенности экологических групп растений по отношению к

свету.

4.Свет как условие ориентации животных: фототаксисы, биолюминесценция.

5.Тепловой режим. Адаптационные особенности пойкилотермных и гомойотермных животных.

6.Температурный оптимум и пессимум.

7.Температурный фактор как определяющий распределение животных по земному

шару.

8.Влажность как абиотический фактор. Основные экологические показате-ли влажности. Сезонное распределение влаги.

9.Экологические группы растений и животных по отношению к водному режиму.

3

Задание 1.

-Приведите примеры взаимодействия экологических факторов.

-Какие из экологических факторов на Ваш взгляд играют более значительную роль

вэволюции.

-Объясните, почему в относительно простых условиях среды наблюдается упрощение организации у населяющих ее видов. Приведите примеры.

Задание 2.

Характеристика основных экологических факторов. Заполните таблицу. Таблица 1.

1.

2.

3.

Задание 3.

1)Выберите по 2-3 вида растений и животных. В табличной форме расшифруйте экологические факторы для выбранных вами видов растений и животных.

2)Приведите в качестве примера 3-4 лимитирующих фактора для выбранных видов растений и животных.

3)Схематично представьте пределы толерантности по 3-4 экологическим факторам для выбранных видов растений и животных.

4)Объясните, чем и почему отличаются пределы толерантности у разных видов растений и животных.

Задание 4.

Впишите в таблицу 2 названия животных и растений из предлагаемого списка соответственно их экологической характеристике, т. е. принадлежности к стенобионтам или эврибиотнам.

Лишайники, кораллы, млекопитающие, орхидеи, птицы, медузы, пресмыкающиеся, мхи, форель, человек, кактусы.

Таблица 2

Стенобиоты Эврибионты

Задание 5.

На рисунке 1 изображены биологические спектры двух типов леса: лиственного в умеренном поясе и тропического в экваториальном поясе. Биологический спектр показывает соотношение основных жизненных форм в процентах. Подумайте и напишите, какие экологические условия явились причиной таких различий в преобладании определенных жизненных форм. Назовите, по крайней мере, два условия (фактора) и охарактеризуйте влия-ние каждого ( в чем оно выражается).

5

Пойкилотермные Гомойотермные Гетеротермные

2.3 Основные среды жизни

Вопросы:

1.Общая характеристика водной среды, как среды жизни.

2.Абиотические факторы водной среды: температура, плотность, вязкость, давление, прозрачность, световой режим, соленость. рН, содержание кислорода и углекислого газа.

3.Экологические группы гидробионтов.

4.Экологическая пластичность водных организмов.

5.Адаптивные особенности водных растений и животных.

6.Биофильтраторы и их экологическая роль. Зональность водной среды.

7.Особенности обитания в наземно-воздушной среде.

8.Экологические особенности основных составляющих наземно-воздушной среды ( воздух, атмосферные осадки, влажность почвы).

9.Понятия экоклимат, фитоклимат, микроклимат.

10.Основные свойства почвы как экологического фактора.

11.Роль почвы в жизнедеятельности живых организмов.

12.Роль микроорганизмов, высших растений и животных в почвообразовательных процессах.

13.Экологические группы почвенных животных.

14.Экологическая характеристика засоленных почв. Значение эдафического фактора в распределении растений и животных.

Задание 1.

Назовите известные Вам адаптационные приспособления живых организмов следующих экологических групп гидробионтов, приведите примеры таких организмов.

Таблица 1

экологические группы адаптации организмы

Нектон

Планктон

Бентос

Задание 2.

Объясните почему растения из песчаной почвы поглощают больший процент имеющийся в ней воды, чем из глинистых?

Задание 3.

Заполните таблицу 2 примерами жизненных форм разных млекопи-тающих в зависимости от среды обитания и способа передвижения, укажите если животное обитает в двух или более средах.

6

Таблица 2

Задание 4.

Заполните таблицу 3 примерами морфологических адаптаций различных классов живых организмов.

Таблица 3

Задание 6.

На одинаковой почве произрастают растения огурца и пшеницы. Устойчивое завядание наступает у огурца при влажности почвы 16,5% от сухой массы почвы, у пшеницы при 14,2% от сухой массы почвы. Чем это можно объяснить?

Задание 7.

Определите коэффициент завядания, если максимальная гигроскопическая влажность составляет для данной почвы 4,75%. Ответ обоснуйте.

2.4 Экология популяций. Структура и динамика популяций. Вопросы:

1.Понятие популяция, типы популяций.

2.Численность и плотность популяций.

3.Плодовитость, смертность, миграции популяций.

4.Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции.

5.Возрастная структура популяции.

6.Причины колебания численности популяций. Внутрипопуляционная регуляция численности популяций.

7.Эффект группы. Полиморфизм популяций. Экологические стратегии

8.Популяция как саморегулирующаяся система.

Задание 1.

Перечислите факторы, которые могут оказывать влияние на рождаемость и смертность в популяциях рыб. Заполните таблицу 1, указывая в графах (+) причины, ускоряющие, а в графах (-) замедляющие соответствующие процессы.

Задание 2.

Представьте себе, что Вы изучаете популяцию дикого голубя. Предварительные наблюдения позволили установить, что ее плотность в вашем районе составляет 130 особей/га. За период размножения (у голубя раз в году) из одной кладки яиц в среднем выживает 1,3 детеныша. В популяции равное число самцов и самок. Смертность голубя постоянна, в среднем за год погибает 27% особей.

На основании имеющихся данных определите, как будет меняться плотность популяции голубя в течение 5 ближайших лет. При расчетах отбрасывайте дробную часть числа.

Произведя вычисления, заполните таблицу 2, руководствуясь приведенными ниже примерами расчетов изменения численности за первый год.

Рождаемость = плотность самок * плодовитость = 130 : 2 ·1,3 = 84 Смертность = общая плотность * удельная смертность = 130 · 27 : 100 = 35.

Плотность популяции к началу следующего года есть ее плотность к началу данного года плюс рождаемость и минус смертность. Таким образом, к началу второго года плотность популяции составит:

130 – 35 + 84 = 179.

Таблица 2

Рождаемость 84

Смертность 35

Задание 3.

Используя данные полученные в задании 2, постройте график динамики плотности популяции голубя.

Задание 4.

1)Охарактеризуйте набор популяций для 3-4 экосистем. Всегда ли в экосистемах были именно эти популяции?

2)Какие изменения произойдут в экосистемах при исчезновении какого-нибудь одного вида животных или растений?

3)Составьте ряды сукцессий для следующих экосистем: пшеничное поле; вырубка на месте ельника; песчаный карьер, поляна в лесу, осиновый колок в лесостепи, балка, старинное озеро, город. Какие изменения в будущем могут произойти в этих экосистемах?

4)Опираясь на результаты задания № 3, опишите, каким образом будет меняться набор популяций в каждом ряду сукцессий на каждой стадии.

5)Объясните, на чем основаны гомеостатические механизмы в экосистемах.

2.5 Экология сообществ и экосистем

Вопросы:

1.Биотические связи организмов в биоценозах. Их характеристика.

2.Влияние растений друг на друга.

8

3.Биотические связи животных и растений.

4.Трофические связи животных и растений.

5.Экологическая ниша.

6.Видовая и пространственная структура биоценоза.

7.Экологическая структура. Простые и сложные биоценозы.

8.Энергетика экосистем. Цепи и циклы питания.

9.Экологическая пирамида. Поток вещества и энергии в экосистеме.

10.Биологическая продуктивность.

11.Динамика и стабильность экосистем. Суточная и годовая динамика.

12.Первичная и вторичная экологическая сукцессия.

Задание 1.

Укажите знаком “+” в соответствующей графе таблицы 1, за какие природные ресурсы конкурируют между собой растения, а за какие – животные (если конкуренции нет, то отмечать не надо).

Таблица 1

Природные ресурсы среды растения животные

Территория

Растительная пища

Минеральные вещества

Животная пища

Органические остатки

Солнечный свет

Тепло

Вода

Кислород

Углекислый газ

Гумус почвы

Задание 2.

Ниже перечислены некоторые известные Вам растения и животные. Выпишите их название в две колонки в соответствии с экологической ро-лью этих организмов в природе.

Таблица 2

Роль в природе растения животные

Хищники

Комменсалы

Паразиты

Пантера, аскарида, акула, заразаха, рыба-прилипала, удав, клоп постельный, клещ, повилика, божья коровка, пауки, свиной цепень, росянка, орхидея, баклан, актиния, омела, рафлезия, гиена, лишайник-эпифит, трипаносома, сокол, лягушка, актиния, крокодил, стрекоза, минога.

Задание 3.

Насекомые вредители приносят вред не природе, а человеку. Они по-ражают домашних животных, культурные растения и жилище человека.

Моль, жук-древоточец, долгоносик, комар, мошка, овод, саранча, колорадский жук, слепень, тля, капустная совка, вошь, листовертка, постельный клоп, мухи.

Впишите в таблицу 3 названия насекомых в соответствии с их «профессией».

Задание 4.

Соедините организмы, которые образуют между собой устойчивые симбиотические связи, сплошной линией, а те, которые находятся в отношениях протокооперации пунктирной. В чем различие этих типов взаимоотношений?

Таблица 4

Задание 5.

Пищевую цепь обычно составляют продуценты, травоядные, плотояд-ные и деструкторы. К какому из трофических уровней относятся перечис-ленные ниже группы организмов?

Автотрофы, однолетние травы, гетеротрофы, овцы, рыбы, дельфины, консументы, макроконсументы, пчелы, кустарники, микроконсументы, фитопланктон, волки, детритофаги, микроорганизмы.

Распределите организмы по следующим категориям:

-Продуценты

-Травоядные

-Плотоядные

-Деструкторы

10

2.6Биосфера, место и роль в ней человека

Вопросы:

1. Основные закономерности развития и динамика биосферы.

2. Биологический и геологический круговороты.

3. Экология и деятельность человека.

4. Общая характеристика антропических факторов.

5. Проблемы современной экологии.

Содержание семинара:

1)История появления термина "биосфера".

2)Возникновение и развитие учения о биосфере.

3)Строение биосферы.

4)Функции биосферы.

5)Круговорот вещества и энергии в биосфере.

6)Эволюция биосферы.

7)Учение о ноосфере.

8)Теории происхождения жизни (Теория Опарина, Теория стационарного состояния, Теория панспермии, Теория самопроизвольного зарождения жизни, Теория спонтанного зарождения)

2.7Экологические основы природопользования

Содержание семинара:

1. Преднамеренные и непреднамеренные воздействия человека на природу.

•Преднамеренное и непреднамеренное воздействия: понятия, виды воздействий.

•Изымание и привнос вещества и энергии

•Перераспределение вещества и энергии в природных системах

•Воздействие искусственных объектов

•Показатели размерности воздействий: землеемкость, ресурсоемкость, отходность и пр.

•Техногенные нагрузки на природу и их оценка.

2.Изменение природных систем под воздействием человека.

•Перестройка физико-географических процессов и свойств компонентов природы: понятие, суть процессов.

•Нарушение естественного обмена веществ

•Уменьшение или увеличение запасов ресурсов

•Изменение видового состава биоты

3.Нарушение структуры природных систем и трансформация их в природноантропогенные и антропогенные.

•Понятия: природные системы, природно-антропогенные системы, антропогенные системы.

•Примеры систем, относящихся к вышеперечисленным группам.

•Формирование природно-технических систем. Этапы, закономерности.

4.Потоки энергии и веществ/химических элементов в сельскохозяйственной деятельности и промышленности.

•Потоки энергии в сельскохозяйственной деятельности.

•Потоки веществ/химических элементов в сельскохозяйственной деятельности.

•Потоки энергии в промышленности.

•Потоки веществ/химических элементов в промышленности.