Шаповалов. Практические занятия по курсу «Экология

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ
КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ
С. И. Шаповалов
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ
«ЭКОЛОГИЯ»
Учебно-методическое пособие
для студентов специальности 080101.65 «Экономическая безопасность»
очной и заочной форм обучения
Издательство
Тюменского государственного университета
2014
3
УДК 5. (075.8)
ББК Е 081 973
Ш 241
С. И. Шаповалов. Практические занятия по курсу «Экология»:
Методическое пособие по организации практических занятий студентов
1 курса специальностей 080101.65 – экономическая безопасность, очной и заочной форм обучения, 51 стр.
Учебно-методическое пособие включает краткую теоретическую
часть, задания к практическим занятиям, условия проведения имитационных игр и дополнительный список учебно-методической литературы.
Материал рассчитан на закрепление материала, получаемого на
лекционных занятиях.
Рекомендовано к печати Учебно-методической комиссией Института биологии. Одобрено Учебно-методической секцией Ученого совета
Тюменского государственного университета. Утверждено проректором
Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДКАТОР: И. В. Пак, заведующий кафедрой
экологии и генетики, д.б.н., профессор
РЕЦЕНЗНЕТЫ: Т. И. Рыбакова, директор
Зоологического музея Института
биологии ТюмГУ, к.б.н.
М. Н. Казанцева, Ведущий научный
сотрудник лаборатории математического
моделирования и ГИС-технологий ИПОС СО АН РАН,
к. б. н.
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2014.
© Издательство Тюменского государственного университета, 2014.
© С. И. Шаповалов, 2014.
4
Занятие 1. Пищевые сети
Наиболее важным типом отношений между организмами в экосистеме являются трофические или пищевые. Именно они в значительной
мере определяют структуру сообщества, осуществляя перенос от одного вида к другому энергии, вещества и информации. Обычно трофические отношения представляют в виде пищевых цепей. Пищевая цепь это графическая модель линейных отношений между организмами, находящимися на различной дистанции от первичного источника энергии в
экосистеме- продуцента. В зависимости от этого расстояния определяют трофический уровень организмов в пищевой цепи. Первый трофический уровень занимают продуценты, чаще - это зеленые растения, синтезирующие органическое вещество из неорганического с использованием солнечной энергии. Все остальные трофические уровни занимают
консументы (первичные, вторичные, третичные и т.д., в зависимости от
места в пищевой цепи). Консументы преобразуют органическое вещество из одной формы в другую.
Ниже приводится следующий пример пищевой цепи (рис. 1)
продуцент
первичный консумент
вторичный консумент
ФИТОПЛАНКТОН
ГОЛОВАСТИК
ЛИЧИНКА СТРЕКОЗЫ
четвертичный консумент
третичный консумент
СОКОЛ-ЧЕГЛОК
Рис. 1. Пищевая цепь
ТРЯСОГУЗКА БЕЛАЯ
Несколько отличное строение имеют детритные и паразитарные
пищевые цепи, но и здесь выделяют определенные трофические уровни
организмов. Однако подобная линейная структура пищевых отношений
5
между организмами является абстракцией. В действительности на любом трофическом уровне пищевая цепь многократно ветвится. Так, фитопланктон поедают не только головастики, но и многие другие гидробионты. Это относится и к другим трофическим уровням, приведенной
выше пищевой цепи. Важно отметить, что тот или иной трофический
уровень характеризует активность данного вида только в этой пищевой
цепи. В другой пищевой цепи тот же самый вид может занимать иной
трофический уровень, что определяется степенью его эврифагии. Любая графическая модель трофической структуры экосистемы, более или
менее адекватно отражающая сложные отношения между видами,
представляет собой некое подобие рыболовной сети и называется пищевой сетью. В ней прямо или косвенно (через другие виды) все организмы связаны воедино. Пищевая сеть динамична и изменяется во
времени и пространстве. Это в частности связано с сезонными изменениями рационов животных и другими причинами.
Задание: изобразить графическую модель фрагмента трофических отношений какой-либо экосистемы, используя 30 видов или групп
видов (наземного и водного сообществ). Стрелки указывают направление переноса энергии. Определить степень эврифагии видов. Отразите
сезонную динамику пищевых отношений.
Требование:
ваша экосистема должна быть реальной, а трофические связи между
организмами – устойчивыми.
6
Занятие 2. Вертикальная структура биоценоза
Интенсивность экологических факторов меняется в пространстве и
во времени, что в свою очередь определяет неравномерность распределения организмов в сообществе. Это позволяет говорить о горизонтальной и вертикальной структуре биоценоза. Так в лесу и степи существует ярусность растительности, которая тем сложней, чем больше видовое разнообразие растительных организмов. Основной фактор, определяющий вертикальное распределение растений, — количество света,
обусловливающее температурный режим и режим влажности на разных
уровнях над поверхностью почвы в биогеоценозе. Растения верхних
ярусов более светолюбивы, чем низкорослые, и лучше них приспособлены к колебаниям температуры и влажности воздуха; нижние ярусы
образованы растениями менее требовательными к свету; травянистый
покров леса в результате отмирания листьев, стеблей, корней участвует
в процессе почвообразования и тем самым влияет на растения верхнего
яруса.
Первый, древесный, ярус обычно состоит из высоких деревьев с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями, образующими второй, подпологовый, ярус.
Ярус подлеска составляют кустарники и кустарниковые формы древесных пород, например орешник, рябина, крушина, ива, яблоня лесная и
т.п. На открытых местах в нормальных экологических условиях многие
кустарниковые формы таких пород, как рябина, яблоня, груша, имели бы
вид деревьев первой величины. Однако под пологом леса, в условиях
затенения и нехватки элементов питания, они обречены на существова7
ние в виде низкорослых, зачастую не лающих семян и плодов деревцев.
По мере развития лесного биоценоза такие породы никогда не выйдут в
первый ярус. Этим они отличаются от следующего яруса лесного биоценоза.
Рис. 2. Ярусы лесного биоценоза
К ярусу подроста относятся молодые невысокие (от 1 до 5 м) деревца,
которые в перспективе смогут выйти в первый ярус. Это так называемые
лесообразующие породы — ель, сосна, дуб, граб, береза, осина, ясень,
ольха черная и др. Данные породы могут достичь первого яруса и образовать биоценозы со своим господством (лесные массивы).
Под пологом древесных и кустарниковых пород располагается травянокустарничковый ярус. Сюда относятся лесные травы и кустарнички:
ландыш, кислица, земляника, брусника, черника, папоротники.
Напочвенный слой мхов и лишайников формирует моховолишайниковый ярус.
8
Итак, в лесном биоценозе выделяются древостой, подлесок, подрост, травяной покров и мохово-лишайниковый ярус. В состав ярусов не
включают лианы, эпифиты (растения, проживающие на других растениях, но не являющиеся паразитами, например мхи и лишайники на стволах деревьев), а также растения-паразиты, которые выделяются в группу внеярусной растительности, поскольку отнести их к какому-либо
конкретному ярусу затруднительно. В лесах умеренного пояса можно
выделить 2-3 (реже больше) яруса. В тропических лесах ярусы выделить довольно сложно, хотя разные виды деревьев характеризуются
разной высотой.
Подобно распределению растительности по ярусам, в биоценозах
разные виды животных также занимают определенные уровни. В почве
живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные. В
листовом опаде, на поверхности почвы обитают различные многоножки,
жужелицы, клещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса
гнездятся птицы, причем одни могут питаться и гнездиться ниже верхнего яруса, другие — в кустарниках, а третьи — возле самой земли. Крупные млекопитающие обитают в нижних ярусах. Ярусность выражена и в
травянистых сообществах, но менее отчетливо и здесь меньше ярусов,
чем в лесах (рис.3)
Рис. 3. Ярусность
растительности
луговой степи
9
Ярусность присуща биоценозам океанов и морей. Разные виды
планктона держатся на различной глубине в зависимости от освещения.
Разные виды рыб обитают на разной глубине в зависимости от того, где
они находят себе пищу.
Животные также преимущественно приурочены к тому или иному
ярусу растительности. Например, среди птиц есть виды, гнездящиеся
только на земле (фазановые, тетеревиные, трясогузки, коньки, овсянки),
другие — в кустарниковом ярусе (дрозды, славки, снегири) или в кронах
деревьев (зяблики, щеглы, корольки, крупные хищники и др.).
Ярусная организация наземных сообществ распространяется и на
подземные части растений. Установлено, что за очень редким исключением общая масса подземных органов закономерно снижается сверху
вниз. Особенно существенно убывание количества мелких сосущих корней, основная масса которых приурочена к верхнему горизонту почвы,
где сосредоточено более 90% всех корней. Такое распределение активной части корней связано с образованием в поверхностных горизонтах
почвы наибольшего количества доступных для растений элементов минерального питания, в первую очередь азота. В ряде случаев играет
роль ухудшение (сверху вниз) условий аэрации. Все это определяет даже для глубоко укореняющихся растений значимость использования поверхностного горизонта почвы, в которой они формируют постоянно или
временно существующие корни. Доказательством этого служит, например, приуроченность к одному и тому же горизонту почвы поверхностно
укореняющихся усваивающих корней кислицы обыкновенной и более
глубоко укореняющейся ели.
10
Еще более сложную вертикальную структуру имеют тропические
леса, где можно выделить большее число ярусов, чем в лесах умеренной зоны.
Сходная ярусность в распределении организмов наблюдается и в
пресных водемах, которые строго говоря, не являются биогеоценозами.
В мелких водоемах она предельно проста: в верхнем горизонте (граница
воды и воздуха) встречаются плавающие животные и растения (различные виды рясок, водомерки и др.). Это – плейстонные организмы
плейстон
бентос
толща воды:
нектон, планктон
бентос
Рис. 4. Вертикальная структура водного сообщества.
Толщу воды населяют планктонные и нектоные виды. Однако и
здесь можно наблюдать известную стратифицированность в распределении организмов в зависимости от концентрации кислорода, температуры, освещенности и других экологических факторов. Подобное распределения наблюдали у рыб в зависимости от их требованиям к содержанию кислорода, температуры и других экологических факторов. На
дне водоема обитают животные, называемые эпифауной, а в толще
грунта встречаются виды инфауны. Организмы, прикрепленные к под11
водным предметам, образуют особую экологическую группу гидробионтов – перифитон.
Задание: изобразить графическую модель вертикальной структуры наземного и водного сообществ, установить характер пребывания видов в
разных ярусах.
Занятие 3. Круговорот биогенов
Биогены - химические элементы, необходимые организмам для построения своего тела. Они поступают в организм из внешней среды с
пищей, водой или другим путем и в процессе обмена веществ или после
гибели живого существа возвращаются обратно в неживую природу.
Биогены циркулируют по вполне определенным путям, что позволяет
говорить о существовании круговорота биогенов или биогеохимических
циклов. Биогены, в отличие от энергии, используются организмами многократно, являясь важным связующим звеном между живой и неживой
частями экосистемы.
В агроэкосистемах нормальная циркуляция биогенов нарушена в
связи с ежегодным удалением из нее части биогенов вместе с урожаем.
Известные сельскохозяйственные культуры, особенно сильно обедняющие почву биогенами: свекла, картофель масличные культуры (табл. 14). Для компенсации подобных потерь в почву вносят минеральные или
органические удобрения. Подобное нарушение циркуляции свойственно
и другим искусственным экосистемам, например, паркам. Удаление сухой листвы, приводит к обеднению почву биогенами, лишает
детритофагов их пищи, нарушает структуру почвенного покрова, способствует его высыханию.
12
Таблица 1. Первоначальное содержание биогенов в почве
Вещество
Запас в почве в кг\га
N
3000
P2O5
1500
K2O
1500
СаО
1200
Таблица 2. Вынос биогенов плодосменом из 3 культур
Культура
N
P
K
Ca
пшеница
70
30
50
45
картофель
90
40
160
35
люцерна
-
20
35
242
Задание: рассчитать продолжительность существования плодосмена из трех сельскохозяйственных культур, последовательно сменяющих друг друга, при следующем ежегодном выносе питательных веществ из почвы (кг/га). При этом удобрения под культуры не вносятся.
Таблица 3. Вынос биогенов смешанным стадом домашних животных
кг/га
Название животного
корова
N
P
K
Ca
16
5
1
9
овца
1,6
0,4
0,4
0,4
Задание: рассчитать продолжительность выпаса смешанного стада из 5 коров и 10 овец при ежегодном выносе из почвы питательных
13
веществ на 1 голову в кг/га. Содержание биогенов в почве имеет те же
значения, что и в предыдущем задании.
Таблица. 4. Вынос биогенов тремя типами лесов и плодосменом из
четырех культур кг/га
Тип растительности
Сосновый лес
Ca
K
P
N
424
168
38
115
Еловый лес
890
466
74
480
Лиственный лес
1930
483
106
120
Четырехлетний
плодосмен
Овес, травы,
картофель, репа
2420
7400
1060
1100
Задание: Рассчитать продолжительность существования трех типов лесов и плодосмена из четырех культур при следующем выносе
биогенов за 100-летний период в кг/га
Занятие 4. Энергетика экосистемы
В пищевых цепях происходит передача от одного трофического
уровня к другому. Однако эффективность передачи энергии таким образом существенно различается у разных организмов и в разных пищевых
цепях. Экологическая эффективность определяется как внутренними:
физиологическими и иными характеристиками организма, так и внешними: взаимоотношением организма со средой (рис.5). Экологическая эф-
14
фективность зависит от эффективности трех главных ступеней в потоке
энергии: эксплуатации, ассимиляции и чистой продукции:
Помимо экологической эффективности отдельного трофического уровня
экологи оперируют понятием экологическая эффективность пищевой
цепи.
человек
8,3 * 103 ккал
теленок
1,19 * 106 ккал
люцерна
1,49 * 107 ккал
использованная солнечная энергия
6,3 * 109 ккал
Рис. 5. Пирамида энергии
Задание: рассчитать экологическую эффективность каждого трофического уровня и всей пищевой цепи:
Солнечная энергия, ассимилированная продуцентами, используется консументами-фитофагами, поедающими живые растения, и консументами-детритофагами, потребляющими мертвую органику (детрит).
Таким образом, поток энергии начиная со второго трофического уровня
15
раздваивается: часть энергии передается детритофагам (детритная пищевая цепь), а часть фитофагам (пастбищная пищевая цепь). Соотношение этих потоков энергии является важной характеристикой экосистемы. В травянистых сообществах большая часть энергии направляется в пастбищную пищевую цепь, а в лесных – в детритную. Последнее
обстоятельство объясняется преобладанием в фитомассе древесных
растений коры и древесины, которые с трудом усваивается большинством растительноядных животных. Вместе с тем, детритофаги сравнительно легко утилизируют и такую пищу (рис. 6).
S–5
С3 –1,5
С3 –21
С2 – 11
С2 – 383
С1 – 37
S – 5060
P – 809
С1 – 3368
P – 2081
2
поток энергии в ккал/м в
год
Рис. 6. Пирамиды энергии в двух сообществах
Задание: рассчитать соотношение в процентах потоков энергии в
пастбищной и детритной пищевых цепях на втором трофическом уровне
в двух различных экосистемах, сделать вывод о характере анализируемых сообществ.
16
ДОСТУПНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
(50% падающего излучения)
730 000
7400
Выход
(Валовой фотосинтез)
6
900
1000
ЗООПЛАНКТОН
(ракообразные)
МОТЫЛЬ
(хирономиды)
200
50
ХИЩНЫЕ ЛИЧИНКИ
ДВУКРЫЛЫХ
(Chaoborus)
3
66
300
СОЛНЕЧНАЯ
РЫБА
(Lepomis)
3
Наземные насекомые
Выход
ФИТОПЛАНКТОН
(водоросли)
30
ФОРЕЛЕВЫЙ
ОКУНЬ
(Micropterous)
4
24
ЧЕЛОВЕК
Рис. 7. Потоки энергии в пруду
Задание: изменить поток энергии в пруду, предназначенного для
спортивной ловли рыбы, с целью увеличения выхода товарной продукции. Ваши предложения должны быть реалистичными (рис. 7):
Занятие 5. Экология радиоактивных изотопов
Природные элементы состоят из смеси атомов, имеющих одинаковый заряд, но различную массу. Атомы одного элемента, имеющие раз17
личные массы, называются изотопами. Некоторые изотопы способны
самопроизвольно распадаться, являясь источником корпускулярного
или волнового излучения. Подобные атомы получили название радиоактивных изотопов. Таким образом, организмы постоянно подвергаются
облучению, что составляет радиоактивный фон. Он слагается из космического излучения и излучения радионуклидов, содержащихся в горных
породах Земли. Радиоактивный фон может изменяться в зависимости
от высоты над уровнем моря и содержания радионуклидов в горных породах. Однако в последнее время изменение радиоактивного фона связано с техногенными процессами. Искусственное повышение радиоактивного фона опасно тем, что возрастает частота мутаций в большинстве своем неблагоприятных для организма. Повышения радиоактивного
фона опасно и тем, что радионуклиды чаще попадают внутрь организма
вместе с пищей, водой, воздухом и облучают их изнутри. При этом радионуклиды обладают способностью передаваться по пищевым цепям и
накапливаться в организме иногда в больших количествах. Распад радионуклида сопровождается превращением его в другой химический
элемент, что приводит к разрушению того химического вещества, в состав которого он входил.
Время, в течение которого радиоактивность радионуклида уменьшается в два раза, получило название периода полураспада. Эта величина значительно отличается у различных изотопов. Например, период
полураспада I131 равен 8 дням, а U238 – 4,47 млрд. лет. Распад радионуклидов сопровождается выделением различного количества энергии в
той или иной форме: α-излучение (поток ядер гелия) не способно проникнуть через наружный слой кожи и становится опасным для организма
при попадании радионуклида внутрь него, β-излучение (поток электро18
нов) обладает большей проникающей способностью, а γ-излучение
(кванты энергии) обладает еще большей проникающей способностью.
В зависимости от своей биологической активности радионуклиды
аккумулируются в разных частях организма: I131,133 в щитовидной железе, Sr 90 в костной ткани, Cs137 в мышечной ткани, Р32 – в яйцеклетках и т.
д. Способность к накоплению радиоактивных изотопов значительно различается у различных организмов. Этот показатель получил название
коэффициент концентрации. Он равен содержанию радионуклида в организме, отнесенному к его содержанию в окружающей среде (чаще всего в пище). Радиоактивность измеряется в беккерелях (Вк). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Устаревшей несистемной единицей измерения радиоактивности является кюри. Он равен количеству
радиоактивного препарата, которое распадается с интенсивностью
3,7*1010 распадов в секунду. В связи с тем, что это количество очень
мало, часто используются дробные единицы: милликюри – 10-3, микрокюри – 10-6, нанокюри – 10-9, пикокюри – 10-12. 1 кюри равен 3,7 . 1010 беккерелем.
Таблица 5. Содержание радиоактивного изотопа фосфора Р32 в организме животных и растений
Коэффициент концентрирования
Вещество, организмы
1
вода
0,1
растительность
0,1
насекомые и ракообразные
7500
гуси и утки
19
200000
их яйца
Задание: определить содержание радиоактивного изотопа фосфора Р32 в яйцах гусей и уток (в беккерелях), если его содержание в воде составляет 0,005 нанокюри (табл. 5):
Таблица. 6.Содержание радиоактивного фосфора Р32 в водных организмах
Коэффициент концентрирования
Вещество, организмы
1
вода
1000
фитопланктон
500
насекомые
10
окуни
Задание: определить содержание радиоактивного фосфора Р32 в
теле окуней(в беккерелях), если его содержание в воде равняется 0,75
нанокюри (табл. 6):
Табл. 7.Содержание радиоактивного изотопа стронция в теле бурозубок
Масса теВид бурозубки
ла, г
Содержание изотопа
в пище
20
в теле
зверька
Коэффициент
концентрирования
крошечная
2,4
0,01
0,12
?
малая
3,8
0,02
0,11
?
средняя
6,7
0,01
0,04
?
обыкновенная
7,3
0,02
0,06
?
Задание: определить коэффициент концентрирования радиоактивного изотопа стронция Sr90 в теле бурозубок различных видов, результаты объяснить (концентрация изотопа в нанокюри/г живого веса).
На основании этого установить группы людей, которые будут аккумулировать радионуклиды в больших концентрациях (табл. 7):
Табл. 8.Содержание радиоактивного изотопа стронция в теле животных
Вид животного
Серая неясыть
Колонок
Гадюка обыкновенная
Щука
Окунь
Содержание радионуклида
в теле животнов пище
го
0,04
0,01
0,07
0,06
0,01
0,14
0,05
0,40
0,08
0,62
Коэффициент
концентрирования
?
?
?
?
?
Задание: рассчитать коэффициент концентрирования Sr90 для
различных видов позвоночных животных, результаты объяснить (концентрация изотопа в нанокюри/г сырого веса) (табл. 8):
Как изменится накопление в организме тех же видов радиоактивного
изотопа Cs 137. Результаты объяснить.
21
Занятие 6. Кривые выживания организмов
Смертность и рождаемость – главные факторы, определяющие
динамику численности популяции. Если рождаемость больше смертности, численность популяции растет, и, наоборот, если смертность будет
превышать рождаемость, численность популяции станет уменьшаться.
При равенстве этих показателей численность популяции останется неизменной.
Существует минимальная смертность, которая характеризует отход особей в самых благоприятных условиях существования и смертность реальная (экологическая), которая превышает минимальную
смертность, так как внешняя среда оказывает на популяцию давление,
элиминируя часть особей. При этом смертность неодинакова в различных возрастных группах, что определяется как внешними, так и внутренними причинами. Изучение когортных групп организмов позволяет оценить различия возрастной смертности. Результаты этих исследований
обычно представляют в виде графиков, получивших название ―кривых
выживания‖. Существует три основных типа кривых выживания, которые
представлены на рисунке (рис. 8):
22
число
особей
1000
возраст особей
Рис. 8. Кривые выживания организмов
смертность примерно одинакова на всех стадиях онтогенеза
смертность значительна на ранних стадиях онтогенеза, но затем
она заметно падает
смертность невелика на ранних стадиях онтогенеза, но в по
следствии она возрастает
Таблица 9. Выживание когорты самок благородного оленя с о. Рам (самки с телятами, 1957 г).
Часть когорты, дожившая до воз-
Возраст, годы
растного класса Х
Х
Lх
1
1,000
2
1,000
23
3
0,939
4
0,754
5
0,505
6
0,305
7
0,186
8
0,132
9
0,025
Задание: построить кривую выживания по таблице, определить ее тип
(табл. 9).
Таблица 10. Выживание морского желудя из Пайл-Пойнт
Возраст в годах
Lх
0
1000
1
0,0000620
2
0,0000340
3
0,0000200
4
0,0000155
5
0,0000110
6
0,0000065
7
0,0000020
8
0,0000620
Задание: построить кривую выживания по следующей таблице:
Когортная таблица выживания морского желудя из Пайл – Пойнт
(Табл. 10).
24
Таблица 11. Выживание гипотетической модельной популяции
Возраст в годах
Lх
0
1,000
1
0,100
2
0,060
3
0,018
4
0
Задание: построить кривую выживания по следующей таблице гипотетической модельной популяции:
Таблица 12. Выживание когорты Phlox drummondii
Возрастной интервал (сутки)
Часть когорты, дожившая до дня Х
Х-Х1
Lх
0-63
1,00
63-124
0,671
124-184
0,296
184-215
0,191
215-264
0,177
264-278
0,173
278-292
0,168
292-306
0,160
306-320
0,155
320-334
0,148
334-348
0,105
348-362
0,022
362
0
25
Задание: построить кривую выживания когорты Phlox drummondii по
следующей таблице. При построении графика выживания организмов
использовать только показатель Х или Х1 (табл.12) :
Таблица 13. Выживание когорты кобылки Chorthippus brunnais.
Возрастная стадия
Lх
Яйцо (0)
1,000
Нимфа (1)
0,080
Нимфа (2)
0,058
Нимфа (3)
0,044
Нимфа (4)
0,033
Имаго (5)
0,030
Задание: построить кривую выживания по следующей таблице,
объяснить какие стадии ее онтногенеза характеризуются максимальной
смертностью (табл.13)
Занятие 7. Критерии перепромысла популяции
Животные ресурсы относятся к группе возобновимых, но их восстановление подчас не соответствует интенсивности эксплуатации. В
этом случае можно говорить о перепромысле популяции. Для того, чтобы своевременно установить перепромысел популяции, на лабораторных и промысловых животных разработаны критерии, позволяющие
оценить степень воздействия на них человека. В одном случае из популяции изымали всех взрослых особей, в другом – взрослых, куколок и
крупных личинок. В зависимости от режима эксплуатации популяции используют различные критерии перепромысла. В целом при умеренной
26
эксплуатации изъятие небольшой части особей приводит к повышению
продуктивности эксплуатации или эксплуатируемой группы. При чрезмерном промысле доля эксплуатируемой группы в популяции заметно
падает. Увеличение продуктивности популяции в оптимальном режиме
эксплуатации объясняется уменьшением конкуренции среди оставшихся
особей. Это приводит к увеличению скорости их роста, размеров и плодовитости. Вместе с тем, при умеренной эксплуатации происходит увеличение продолжительности жизни, тогда как при перепрпомысле она
уменьшается. Величина допустимого изъятия особей из популяции непосредственно зависит от репродуктивного потенциала вида Различные
виды выдерживают неодинаковую промысловую нагрузку, что определяется их репродуктивным потенциалом. . Особенно большую эксплуатацию выдерживают r-стратеги. Степень эксплуатации, обеспечивающая максимальную продуктивность, приведена в таблице ниже.
Таблица 14.Степень эксплуатации популяций различных видов животных
Название организмов
Доля популяции, изымаемая при ежедневном сборе урожая в %
Синяя муха
99 от общего числа взрослых особей
Дафния
23 от общего числа особей
водоросли
13 от общего числа особей
Мучной хрущак
3 от общего числа особей
Рыбка-гуппи
2 от общего числа особей
27
Таблица 15.Эксплуатация двух модельных популяций лабораторных животных
Время с начала опыта
(недели)
40-76
Степень эксОтношение А/Т
плуатации
лабораторных 1 популяция 2 популяция
популяций %
10
0,54
0,54
контроль
0,84
79-118
25
0,46
0,49
0,85
121-148
50
0,28
0,27
0,84
151-172
75
0,19
0,24
0,86
Задание: построить график изменения отношения А/Т в зависимости от промысла популяции (А - продуктивность взрослых особей, выраженные числом особей; Т – общая продуктивность популяции, выраженная числом особей), определить допустимую промысловую нагрузку
(табл. 15).
Таблица 16. Эксплуатация модельных популяций мучного хрущака
Возраст культуры (дни)
Степень эксплуатации
Продуктивность взрослых
особей (А)
(особи)
Общая продуктивность
взрослых особей (Т) (особи)
120
150
180
210
0,63
0,76
0,86
1,0
126
171
64
15
157
174
82
24
Задание: определить оптимальную промысловую нагрузку на популяцию мучного хрущака (табл. 16).
28
Таблица 17. Степень эксплуатации модельной популяции
Степень эксплуатации %
Средняя продолжительность жизни (дни)
25
17,4
50
19,6
75
24,4
90
32,2
95
28,7
Задание: установить оптимальную промысловую нагрузку (табл.
17).
ЗАНЯТИЕ 7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. ОГРАНИЧИВАЮЩИЙ ФАКТОР
Перед вами график зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от двух факторов: влажности и температуры (рис. 9).
Рис. 9. Взаимодействие
экологических факторов
29
Задание: определите, какой фактор будет ограничивающим в
точке с координатами (рис. 9):
а) влажность — 20%; температура — 25°С
б) влажность — 80%; температура — 2°С
в) влажность-80%; температура- 40°С
Назовите диапазон оптимальной
для вида: температуры и влажности
Задание: назовите пределы выносливости вида:
а) по температуре
б) по влажности
Рис. 10. Влияние относительной влажности и температуры на смертность яблоневой плодожорки
Задание: используя рисунок 10, подумайте и запишите, в каком из районов опасность размножения яблоневой плодожорки выше: в районе со
средними летними температурами от 20 до 25°С и относительной влаж-
30
ностью 70—90% или в районе со средними летними температурами от
30 до 35°С и влажностью 30—40%:
Задание: используя рисунок 10, постройте два графика зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от действия температуры при относительной влажности 80% и 30%. Объясните, почему эти
графики отличаются друг от друга? Объясните, почему все графики зависимости численности (или смертности) от фактора среды будут иметь
вид колоколообразной кривой?
31
Имитационные игры
Занятие 8. Цикл углерода
ЦЕЛИ:
Выполнив данную работу, Вы сможете:
– разобраться в цикле углерода;
– проследить различные пути гипотетического атома углерода из атмосферы через различные организмы и обратно в атмосферу.
МЕТОДИКА:
Рассмотрите схему в конце описания методики игры. Начинайте
игру фишкой или любым мелким предметом, представляющим атом углерода, с позиции (СО2 в атмосфере). По очереди подбрасывая монеты,
продвигайте Ваш «атом углерода» в соответствии с тем, выпадает орѐл
или решка, на позиции, указанные в приведенной выше инструкции. Читайте, что означает каждая позиция. Прежде чем продвигаться дальше,
дождитесь своей очереди, если инструкция не предусматривает иного.
Обрати внимание, что перемещение фишек (атомов) не соответствует
порядку номеров, а происходит случайно в зависимости от того, как упадут монеты. Фишки двух или более игроков могут занимать одну и ту же
позицию одновременно. Когда Ваш ―атом‖ возвратится в атмосферу –
один цикл углерода завершен. Продолжайте играть, начав следующий
цикл.
Каждый игрок должен записывать путь своей фишки в каждом цикле. Нумеруйте эти циклы – 1,2,3 и т. д. Каждый, кто получит ясное представление о непрерывном круговороте атомов углерода в биосфере,
уже выиграл. Если Вы играете ―на интерес‖, победителем может стать
тот, чей атом углерода: 1) ―посетил‖ максимум различных организмов, 2)
совершил больше циклов, 3) прошел самый длинный цикл, 4) больше
всего времени провел в атмосфере.
32
ИНСТРУКЦИЯ (пункты соответствуют номерам позиций).
1. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ МОЛЕКУЛЫ СО2 В АТМОСФЕРЕ.
Подбросьте две монеты.
Два орла (ОО) – Атом углерода не поглощается растением и остается в атмосфере до следующего хода.
Орел-решка (ОР) или две решки (РР) – Атом углерода поглощается листом растения – переход на позицию 2.
2. МОЛЕКУЛА СО2 С ВАШИМ УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ НАХОДИТСЯ НА
ЛИСТЕ РАСТЕНИЯ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Нет солнечного света, фотосинтез не происходит.
Молекула СО2 с Вашим углеродным атомом возвращается в атмосферу – переход на позицию 1.
ОР или РР – Солнечный свет. Происходит фотосинтез. Ваш углеродный атом включается в молекулу сахара – переход на позицию
3.
3. АТОМ УГЛЕРОДА ВКЛЮЧЕН В МОЛЕКУЛУ САХАРА В РАСТЕНИИ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула сахара с Вашим атомом углерода окисляется в
процессе клеточного дыхания, обеспечивающего растение энергией для роста. Углеродный атом возвращается в составе молекулы
СО2 в атмосферу на позицию 1.
ОР или РР – Молекула сахара с Вашим углеродным атомом превращается в молекулу, входящую в состав ткани растения – переход на позицию 4.
4. АТОМ УГЛЕРОДА ВКЛЮЧЕН В МОЛЕКУЛУ, ВХОДЯЩУЮ В СОСТАВ
РАСТИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ.
Подбросьте две монеты.
33
ОО – Растение съедено животным – переход на позицию 5, подбросьте одну монету два раза и определите, какое это животное.
ОР или РР – Часть растения отмирает, образуется мертвое органическое вещество – детрит – переход на позицию 6.
5. ТКАНЬ РАСТЕНИЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ПЕРВИЧНЫМ КОНСУМЕНТОМ.
Подбросьте два раза одну монету.
ОО – Травоядное млекопитающие – переход на позицию 8а.
ОР – Птица – переход на позицию 8б.
РО – Насекомое – переход на позицию 8в.
РР – Человек (возможно, Вы сами) – переход на позицию 9.
6. АТОМ УГЛЕРОДА НАХОДИТСЯ В МОЛЕКУЛЕ ТВЕРДОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА (ДЕТРИТА).
Подбросьте две монеты.
ОО или ОР – Детрит съеден детритофагом или редуцентом – переход на позицию 10, и сыграйте еще раз, чтобы определить каким
именно.
РР – Пожар! – переход на позицию 7.
7. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ (СГОРАЕТ). КИСЛОРОД СОЕДИНЯЕТСЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ, И ТОТ ВЫСВОБОЖДАЕТСЯ В
АТМОСФЕРУ В СОСТАВЕ МОЛЕКУЛЫ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА. Немедленно возвращайтесь на позицию 1, не делая хода.
8а, б, в. ТКАНЬ РАСТЕНИЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕЛ ПЕРВИЧНЫЙ КОНСУМЕНТ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула с углеродным атомом метаболизировалась, и он
вошел в состав соединения, образующего ткань тела консумента –
переход на позицию 11б
ОР – Клеточное дыхание – переход на позицию 12.
34
РР – Молекула с углеродным атомом не переварена, пройдя через
желудочно-кишечный тракт, она вышла наружу с фекалиями – переход на позицию 6.
9. ТКАНЬ РАСТЕНИЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕЛ ЧЕЛОВЕК
(ВОЗМОЖНО, ВЫ САМИ).
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула с углеродным атомом метаболизировалась, и он
вошел в состав соединения, образующего ткань человеческого тела –
переход на позицию 11а.
ОР – Клеточное дыхание – переход на позицию 12.
РР – Молекула с углеродным атомом не переварена, пройдя через
желудочно-кишечный тракт, она вышла наружу с фекалиями. Переход на позицию 6.
10. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ПЕРВИЧНЫМ
ДЕТРИТОФАГОМ ИЛИ РЕДУЦЕНТОМ.
Подбросьте два раза одну монету.
ОО – Земляной червь – переход на позицию 15б
ОР – Гриб – переход на позицию 15в
РО – Бактерия – переход на позицию 15а
РР – Насекомое – переход на позицию 15г.
11а. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА.
Подбросьте монету.
О – Соединение подверглось расщеплению в процессе клеточного
дыхания – переход на позицию 12.
Р – Человек умирает и его тело кремируют – переход на позицию
7.
11б. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ ПЕРВИЧНОГО КОСУМЕНТА ИЛИ ФИТОФАГА.
35
Подбросьте две монеты.
ОО – Соединение подверглось расщеплению и метаболизировано
в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
ОР – Первичный консумент съеден вторичным консументом – переход на позицию 13.
РР – Первичный консумент погиб от ранения или болезни – переход на позицию 6.
11в. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ ВТОРИЧНОГО КОНСУМЕНТА (ПЛОТОЯДНОГО ЖИВОТНОГО).
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула подверглась расщеплению и метаболизирована в
процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
ОР – Вторичный консумент съеден консументом третьего порядка
– переход на позицию 14.
РР – Вторичный консумент погиб от ранения или болезни – переход на позицию 6.
11г. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ КОНСУМЕНТА ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА (ПЛОТОЯДНОГО
ЖИВОТНОГО).
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула подверглась расщеплению и метаболизирована в
процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
ОР – Консумент третьего порядка съеден консументом четвертого
порядка – переход на позицию 14.
РР – Консумент третьего порядка погиб от ранения или болезни –
переход на позицию 6.
12. МОЛЕКУЛА, СОДЕРЖАЩАЯ АТОМ УГЛЕРОДА РАСЩЕПЛЯЕТСЯ В
ПРОЦЕССЕ КЛЕТОЧНОГО ДЫХАНИЯ С ВЫСВОБОЖДЕНИЕМ ЭНЕР36
ГИИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ДВИЖЕНИЯ
КОНСУМЕНТА, ПРИ ЭТОМ УГЛЕРОДНЫЙ АТОМ СОЕДИНЯЕТСЯ С
АТОМОМАМИ КИСЛОРОДА И ВЫСВОБОЖДАЕТСЯ В АТМОСФЕРУ В
СОСТАВЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА. Немедленно возвращайтесь на позицию 1, не сделав хода.
13. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ВТОРИЧНЫМ
КОНСУМЕНТОМ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула с углеродным атомом метаболизирована с образованием соединения, входящего в состав ткани консумента – переход на позицию 11в.
ОР – Клеточное дыхание – переход на позицию 12.
РР – Молекула с углеродным атомом не переварена, пройдя через
желудочно-кишечный тракт, она вышла наружу с фекалиями – переход на позицию 6.
14. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА КОНСУМЕНТОМ
ТРЕТЬЕГО ИЛИ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула с углеродным атомом метаболизировалась с образованием соединения, входящего в состав ткани тела консумента –
переход на позицию 11г.
ОР – Клеточное дыхание – переход на позицию 12.
РР – Молекула с углеродным атомом не переварена, пройдя через
желудочно-кишечный тракт, она вышла наружу с фекалиями – переход на позицию 6.
15а. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ ПОГЛОЩЕНА БАКТЕРИЕЙ.
Подбросьте монету.
О – Молекула включена в состав бактериальной клетки – переход
на позицию 16.
37
Р – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
15б. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ЗЕМЛЯНЫМ
ЧЕРВЕМ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула включается в состав тела червя – переход на позицию 17.
ОР – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
РР – Молекула не переварена, пройдя через желудочно-кишечный
тракт, она выходит наружу с фекалиями – переход на позицию 6.
15в. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ ПОГЛОЩЕНА ГРИБОМ.
Подбросьте монету.
О – Молекула включается в состав гриба – переход на позицию 18.
Р – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
15г. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ЛИЧИНКОЙ НАСЕКОМОГО.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула включается в состав тела насекомого – переход на
позицию 19.
ОР – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
РР – Молекула не переварена, пройдя через желудочно-кишечный
тракт, она выходит наружу с фекалиями – переход на позицию 6.
16. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
38
ОР – Бактерия съедена земляным червем – переход на позицию
15б.
РР – Бактерия погибла – переход на позицию 6.
17. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ ТЕЛА ЗЕМЛЯНОГО ЧЕРВЯ.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе
клеточного дыхания – переход на позицию 12.
ОР – Земляного червя съела птица – переход на позицию 8б.
РР – Земляной червь погиб от ранения или болезни – переход на
позицию 6.
18. УГЛЕРОДНЫЙ АТОМ ВХОДИТ В СОСТАВ ГРИБА.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
ОР – Гриб съеден насекомым – переход на позицию 15.
РР – Гриб отмер – переход на позицию 6.
19. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ ТЕЛА НАСЕКОМОГО.
Подбросьте две монеты.
ОО – Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания – переход на позицию 12.
ОР – Насекомое съедено мелким млекопитающим – переход на
позицию 14.
РР – Насекомое погибло от ранения или болезни – переход на позицию 6.
39
8а. Мелкое
млекопитающее
1. CO2 в атмосфере
8б. Птица
2.
Продуценты
3.
5. Первичный
консумент
8в. Насекомое
4.
9. Человек
7. Огонь
12
11б
12
11б
12
11б
12
11а
6. Детрит
мертвое органическое
вещество
13. Вторичный
консумент
10. Детритофаги и редуценты
14. Консумент
3-го – 4-го порядка
15а. Бактерия
16 12
15б. Дождевой
червь
15в. Гриб
18 12
17 12
15г. Личинка
насекомого
19 12
40
12
11в
12
11г
Занятие 9. Взаимоотношение хищника и жертвы
Цели:
выполнив данную работу, Вы сможете:
– описать как хищничество вызывает адаптивные изменения
в популяции жертвы;
– описать, как хищничество вызывает адаптивные изменения
в популяции хищника;
– приводить примеры, иллюстрирующие естественный отбор
и выживание наиболее приспособленных особей, объяснить,
каким образом факторы приводят к постепенному изменению,
или эволюции, популяций.
Необходимые материалы:
1. Не менее пяти видов сухих семян: фасоли, гороха и других бобовых;
2. Коврик площадью около 1 м2 белого, зеленого, коричневого
красного цветов, можно использовать обрезки линолеума или обоев;
3. Пластмассовые ложки, вилки, ножи и пластиковые стаканчики.
Методика:
Сыграйте в игру, разделившись на группы по 4 человека. Отсчитайте по 50 семян каждого вида и рассыпьте их по коврику. Семена
представляют собой популяции жертвы. Семена разных типов соответствуют их генетическим вариантам. Трое участников игры – с ложкой,
ножом и вилкой – представляют популяции хищников. Их ―орудия труда‖
– генетические варианты ее особей. Четвертый участник ведет отсчет
времени.
По сигналу ―хищники‖ начинают ловить ―жертв‖. Нужно подхватить
семечко с ковра, используя нож, вилку или ложку, и перенести добычу в
свой стакан (нельзя ставить его на ковер и вталкивать туда семечко).
41
Через 40 сек. дается команда ―стоп‖. За это время должно быть
собрано около половины всех семян. Если такой срок будет слишком
мал или велик, нужно изменить число семян и/или секунд и повторить
игру.
Итак, проведен эксперимент с первыми поколениями хищников и
жертв. Сосчитайте число семян, запишите результаты и приготовьтесь к
эксперименту со вторым поколением.
Результаты для первого поколения
Хищник
Число семян (популяция жертвы)
нож
вилка
ложка
Второе поколение.
Пересчитайте ―выживших жертв‖. Воспроизведение их популяции
выразится удвоением числа семян каждого вида. Например, 15 оставшихся горошин и две фасолины должны дать 30 горошин и 4 фасолины.
Снова рассыпьте семена по коврику, чтобы провести отбор во втором
поколении.
Каждый ―хищник‖ пересчитывает свою добычу, т.е. число собранных семян. Тот, у которого их меньше 20, обречен на голодную смерть и
выбывает из игры.
Если хищник собрал более 40 семян, добавляется еще один игрок
с таким же генотипом (с ножом, вилкой или ложкой).
Повторите игру еще для двух-трех поколений и составьте таблицы,
аналогичные приведенной выше.
Результаты и их обсуждение:
Игра началась при одинаковом числе особей каждого варианта
жертвы. Особей, какого варианта осталось больше? Почему?
Какие варианты сократили численность? Почему?
42
У каких вариантов число особей практически не изменилось? Почему? Объясните полученные результаты. Изменились ли они при использовании коврика другого цвета? (Проверьте, если не уверены в ответе).
Свяжите Ваши результаты с природной популяцией жертвы. Что
означает выживание наиболее приспособленных, или естественный отбор? Будет ли изменяться природная популяция при появлении новых
биотических и абиотических факторов?
Поясните Ваш ответ.
Игра началась при одинаковом числе особей каждого варианта
хищника. Особей какого варианта осталось больше ? Почему?
Свяжите Ваши результаты с популяцией хищников в природных
условиях. Как ее изменяет естественный отбор и выживание наиболее
приcпособленных видов?
43
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Видовое разнообразие сообщества, его изменение в процессе
экологической сукцессии. Влияние на него факторов окружающей среды.
2. Концепция «биогеоценоза». Графическая модель биогеоценоза.
3. Биологическая конкуренция, ее формы. Влияние конкуренции на
структуру сообществ.
4. Экология как наука и учебная дисциплина. Ее связь с другими
науками. Изменение содержания экологии в конце ХХ века. Узкое и широкое толкование экологии.
5. Типы экологических сукцессий.
6. Спектральный состав солнечного света. Биологическое значение световых волн различной длины.
7. Понятие экосистемы. Функциональные группы организмов в
экосистеме.
8. Комплексное воздействие экологических факторов на животных
и растений. Изменение окружающей среды под влиянием организмов.
9. Понятие популяции. Неравноценность отдельных популяций.
Экологические признаки популяции.
10.
Типы распределения особей в пространстве. Причины обра-
зования групп. Преимущества и недостатки группового распределения особей в пространстве. Правило В. Олли.
11.
Использование животными теплоизолирующих свойств снеж-
ного покрова.
12.
Энергетика пищевой цепи. Экологическая эффективность
трофического уровня.
13.
Влияние периодических пожаров на биотическое сообщество.
Пирогенные экосистемы.
44
14.
Структура экологического кризиса
15.
Сходство и отличие экосистемы и биогеоценоза.
16.
Понятие окружающей среды и экологического фактора, глав-
ные (императивные) и второстепенные экологические факторы.
Правило толерантности В. Шелфорда (1913).
17.
Численность и плотность популяции, основные способы их
выражения.
18.
Понятие «экологическая ниша», фундаментальная и реали-
зованная экологическая ниша. Правило конкурентного исключения Г. Ф. Гаузе (1935).
19.
Возрастная структура популяции понятие возрастной группы
и когорты. Пирамиды возрастов.
20.
Литоральная зона океана как среда обитания организмов.
Приливно-отливные ритмы организмов.
21.
Температурный диапазон жизни на планете. Температура как
лимитирующий фактор, влияние на организмы крайних значений температуры.
22.
Развитие экологических систем. Причины экологических сук-
цессий. Особенности климаксного сообщества.
23.
Понятие трофического уровня и пищевой цепи. Пирамиды Ч.
Элтона, их типы, причины обратимости пирамид биомассы и
численности.
24.
Принципы классификации экологических факторов.
25.
Типы пищевых цепей.
26.
Понятие популяции, разнообразие популяций
27.
Формы энергетических субсидий в экосистему, их влияние на
ее продуктивность.
28.
Понятие продукции и продуктивности. Ее зависимость от фи-
зико-химических факторов среды и структуры сообщества.
45
29.
Особенности искусственных экосистем на примере агроэко-
системы.
30 .
31.
Концепция устойчивого развития общества.
Трансграничные переносы воздушных и водных загрязните-
лей окружающей среды. Международное сотрудничество в области
охраны атмосферного воздуха и водоемов.
32.
33 .
Кислотные дожди, их влияние на экосистемы.
Тепловое загрязнение окружающей среды, его влияние на
биоту.
34 .
Понятие загрязнителя, характер воздействия загрязнителя на
биоту.
35 .
«Демографический взрыв», его причины и последствия для
окружающей среды. Перспективы роста народонаселения в третьем тысячелетии.
36 .
Рациональное использование полезных ископаемых.
37 .
Особо охраняемые природные территории. Их роль в сохра-
нение эталонных участков природы. Заповедное дело в России.
38 .
Изменение окружающей среды при строительстве гидроэлек-
тростанций.
39 .
Специально уполномоченые органы в области охраны окру-
жающей среды.
40 Загрязнение окружающей среды твердыми бытовыми отходами,
проблемы их утилизации. Мониторинг полигонов твердых бытовых
отходов.
41 .
«Экологические войны». Экологические последствия ядерного
конфликта. Причины и следствия «ядерной зимы».
42 .
Научные основы экологического мониторинга. Его типы.
46
43 .
Источники загрязнения окружающей среды тяжелыми метал-
лами (Hg, Pb, Cd). Аккумуляция тяжелых металлов в организме
животных и человека. Их влияние на здоровье человека.
44 .
Значения «озонового экрана» для биоты. Причины появления
«озоновых дыр». Разрушение озонового экрана в процессе хозяйственной деятельности человека.
45 .
Хозяйственная и химическая классификация пестицидов.
Влияние пестицидов на биоту. .
46 .
Плата за ресурсы, ее роль в рациональном использовании
природных ресурсов.
47 .
Рациональное использование животных. Перепромысел попу-
ляций животных. Роль Красной Книги в охране животных и растений.
48 .
Комплексное использование водных ресурсов, Источники за-
грязнения водоемов.
49 .
Принципы классификации загрязнителей окружающей среды.
50 .
Урбанизация населения земного шара. Мегаполисы. города.
51 .
Цикл ядерного топлива. Загрязнение окружающей среды ра-
диоактивными изотопами.
52 .
Понятие «парниковый газ». Парниковый эффект и его послед-
ствия для климата планеты и биоты.
53 .
Понятие природного ресурса, их классификация. Рациональ-
ное использование природных ресурсов.
54 .
Транспортные средства как загрязнители окружающей среды.
«Экологически чистый транспорт».
55 .
Экономические механизмы охраны природы.
56 .
Основные источники энергии человечества. «Чистая» и «гряз-
ная» энергия. Нетрадиционные источники энергии.
57 .
Влияние окружающей среды на здоровье человека.
47
58 .
Механизм образования смога, его влияние на здоровье чело-
века.
59 .
Источники нефтяного загрязнения окружающей среды, его воз-
действие на биоту, предотвращение нефтяного загрязнения, рекультивация замазученных территорий.
60 .
Концепция устойчивого развития общества.
48
Литература по экологии
Основная
Шилов И.А. Экология. М.: Юрайт. 2012. – 512с. ГРИФ МО
Бродский, А. К. Общая экология: учебник для студентов вузов. Москва: Академия, 2010. - 256 с. ГРИФ МО
Дополнительная
Розанов, С.И. Общая экология. С.-П, 2005. – 288 с.
Бродский, А.К. Общая экология. М.: «Академия», 2008. – 256 с.
Прищеп, Н.И. Экология: Практикум. М.: "Аспект Пресс", 2007. - 272
с.
Шаповалов, С.И. Основы общей экологии и рационального природопользования. Тюм. ГУ, 2007.- 68 с.
Розанов, С.И. Общая экология. С.-П, 2005. – 288 с.
Шилов, И. А. Экология: учеб. для студентов биол. и мед. спец.
вузов/ И. А. Шилов. - 7-е изд. - Москва: Юрайт, 2011
49
Сергей Игоревич Шаповалов
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ «ЭКОЛОГИЯ»
Учебно-методическое пособие для студентов специальности 080101.65Экономическая безопасность очной и заочной форм обучения
50
Подписано в печать________ г. Тираж 150 экз.
Объем 6 п. л. Формат 60Х84/16. Заказ №____
Издательство Тюменского государственного университета
625003, г. Тюмень, ул. Семакова 10
51