Жизнедеятельности и экологии

Кафедра безопасности

Жизнедеятельности и экологии

ЕН.Ф.05 Экология

Методические указания

Для проведения практических занятий

Направление: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника (бакалавриат)

Уфа 2011

УДК 574:378.147

ББК 20.1:74.58

Л 47

Рекомендовано к изданию методической комиссией энергетического факультета (протокол № от « __ » _________2011 г.)

Составитель: доценты, к.б.н. Латыпова Г.Ф., к.б.н. Леонтьева Т.Л.

Рецензент: проф., д.б.н. Мишуковская Г.С.

Ответственная за выпуск: заведующая кафедрой безопасности жизнедеятельности и экологии, д.б.н. Курамшина Н.Г.

Уфа: БГАУ, кафедра БЖД и экологии

Оглавление

Практическое занятие № 1 Структура и методы экологии……...................................
Практическое занятие № 2 Организм и среда. Взаимодействие экологических факторов…………………………………………………………………………………..
Практическое занятие № 3 Популяция (Решение задач)………...................................
Практическое занятие № 4 Динамика численности популяции....................................
Практическое занятие № 5 Биоценоз (Решение задач)……...………………................
Практическое занятие № 6 Трофические цепи и уровни. Продуктивность экосистем………………………………………………………………………………….
Практическое занятие № 7 Круговороты важнейших биогенных элементов в биосфере. ….........................................................................................................................
Практическое занятие № 8 Охрана природы……………….…......................................
Практическое занятие № 9 Загрязнение окружающей среды. Просмотр учебного фильма «Спешите спасти планету»…………..………………………………………….
Практическое занятие № 10 Основы экологического права и профессиональная ответственность. Закон РФ об охране окружающей среды и экологический кодекс РБ…………….…………………………………………………………………………….
Практическое занятие № 11 Расчет предельно допустимых выбросов в атмосферу
Библиографический список……………………………………………….……..............

Практическое занятие 1

Структура и методы экологии

Цель:ознакомление с методами и структурой современной экологии, тесты на усвоение основных экологических понятий.

Теоретическое введение

Методы экологии. Разнообразие научных и прикладных задач, решаемых экологией, требует применения разнообразных методов:

1. Методы анализа, регистрации и оценки состояния среды (метеорологические наблюдения, химический анализ воздуха, воды, почвы, радиационный фон, бактериальная загрязненность и т.д.). Все они используются в системе мониторинга соответствующих сред обитания и биоиндикации (использования чувствительных организмов для оценки состояния среды).

2. Лабораторные эксперименты, когда организмы помещают в стабильные условия и изучают изменения их жизнедеятельности при изменении какого-то одного элемента среды (температуры, освещенности, кислотности и т.д.).

3. Методы наблюдения и экспериментального изучения взаимоотношений между организмами в сообществах.

4. Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных используются для изучения популяций, природных сообществ и искусственных «микрокосмов».

5. Методы математического моделирования процессов, происходящих в популяциях и экосистемах, включая метод глобального моделирования (рост численности населения, изменение климата в результате загрязнения и т.д.).

6. Методы эколого-экономического анализа состояния территории, инженерно-экологических изысканий, оценки воздействия производственной деятельности на окружающую среду и здоровье людей.

Разделы современной экологии:

Общая экология (биоэкология) – исследует закономерности взаимоотношения со средой и функционирования биологических систем различного ранга.

Аутэкология (экология особи) – изучает действие природных факторов на организмы и адаптации к ним.

Демэкология (популяционная экология) – изучает динамику численности и жизнедеятельность отдельных популяций в разных условиях среды.

Синэкология(экология сообществ) – изучает структуру биоценозов и экосистем, их продуктивность, круговорот веществ и поток энергии в них, причины стабильности и условия создания искусственных экосистем.

Социальная экология- интегрируя данные других экологических наук, анализирует современные взаимоотношения природы и общества, прогнозирует их дальнейшее развитие, выявляет противоречия в них и ищет путей построения общества устойчивого развития.

Прикладная экология – изучает механизмы разрушения природы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.

Лесная экология– раздел экологии, изучающий лесные экосистемы, их рациональное использование и охрану.

Агроэкология – наука об управлении продукционными процессами в агроэкосистемах и получении экологически безопасной сельскохозяйственной продукции при сохранении пахотных земель и пастбищ и защите человека и окружающей среды от сельскохозяйственных загрязнений.

Городская экология – изучает вопросы создания благоприятной окружающей среды для жизни человека в городе.

Промышленная экология - изучает пути снижения пагубного влияния промышленности на окружающую человека среду и биосферу в целом путем перехода на мало- и безотходные производства, ресурсо- и энергосбережения.

Глобальная (биосферная) экология - изучает глобальные процессы в биосфере, в том числе перераспределение в ней вещества и энергии, и воздействие на них человеческой деятельности (изменения климата, загрязнения).

Химическая экология – исследует последствия получения и применения человеком различных химических веществ, поведение их в окружающей среде, пути снижения химического загрязнения среды.

Медицинская экология – исследует влияние экологических факторов на здоровье человека, разрабатывает методы защиты от неблагоприятных воздействий, особенно загрязнения среды, профилактике и лечению вызванных ими профессиональных заболеваний.

Экологический мониторинг - система регулярного слежения за состоянием окружающей среды, для оценки последствий человеческой деятельности, их прогноза и определения эффективности природоохранных мероприятий.

Экономическая экология – наука об экономических методах регулирования взаимоотношений человека и природы, способствующих ресурсосбережению и охране окружающей среды.

Экологическое право – формируемая государством законодательная база для регулирования взаимоотношений человека и природы.

Экология природопользования – наука о рациональном использовании природных ресурсов, не препятствующем развитию человечества и сохраняющем природные экосистемы и биосферу.

Задания

Задание 1 Заполните таблицу структуры современной экологии (таблица 1), внеся названия разделов в соответствующие графы, исходя из их содержания.

Таблица 1 Структура современной экологии

Экология
Общая (биологическая) экология	Прикладная экология	Социальная экология
Экология конкретных экосистем	Комплексные разделы, использующие сходные методы

Задание 2Охарактеризуйте круг вопросов, изучаемых различными разделами общей экологии. Укажите напротив номера высказывания правильный ответ буквами: А - аутэкология, Д - демэкология, С - синэкология.

1) Влияние факторов среды на организмы изучает раздел ...

2) Потоки вещества и энергии в цепях питания изучает раздел...

3) Реакции организмов на изменение климатических факторов изучает раздел...

4) Циклические изменения численности популяций изучает раздел ...

5) Условия создания искусственных экосистем изучает раздел ...

6) Структуру и свойства популяции изучает раздел ...

7) Структуру сообщества и взаимоотношения видов в них изучает раздел ...

8) Условия поддержания оптимальной численностипопуляций промысловых видов изучает раздел ...

9) Динамику экосистем изучает раздел...

Задание 3 Выберите один наиболее точный ответ:

1) Общая экология - это наука, изучающая а) взаимоотношения человека с окружающей средой; б) принципы рационального природопользования и охраны природы; в) организацию и функционирование биологических систем различного ранга в их взаимоотношениях с условиями среды.

2) Экосистема – это а) искусственно созданная среда для живых организмов; б) сообщество организмов, объединенных со средой обменом веществом и энергией; в) взаимосвязанные между собой популяции разных видов.

3) Популяция - это а) совокупность особей разных видов в пределах экосистемы; б) совокупность особей одного вида в экологически однородных условиях; в) совокупность особей одного вида на территории республики.

4) Пример биогеоценоза а) аквариум, б) луг, в) озеро

5) Биосфера - это а) совокупность всех экосистем планеты Земля, самая крупная экосистема на Земле; б) совокупность всех живых организмов на Земле; в) совокупность атмосферы, гидросферы, литосферы.

6) Биотоп - это а) совокупность взаимосвязанных между собой видов; б) совокупность абиотических условий в пределах биогеоценоза; в) пограничное пространство между двумя экосистемами.

7) Биоценоз - это а) группа организмов одного вида в пределах экосистемы, б) совокупность всех живых организмов на Земле; в) сообщество растений, животных и микроорганизмов в однородных условиях среды.

Задание 4Из перечисленных ниже современных мировых проблем, выделите семь глобальных экологических проблем:

• предотвращение мирового ядерного конфликта;

• резкий рост народонаселения и продовольственная проблема;

• прогрессирующее загрязнение окружающей среды;

• мирное освоение космоса;

• ликвидация неграмотности;

• истощение ресурсов;

• снижение биологического разнообразия;

• ликвидация опасных болезней;

• деградация почв;

• проблема потребления наркотических средств;

• «парниковый эффект»;

• разрушение озонового слоя.

• преодоление разрыва в уровнях социально-экономического развития между развитыми и развивающимися странами;

Контрольные вопросы

1) Перечислите основные методы экологии.

2) Приведите примеры практической связи экологии с другими небиологическими дисциплинами.

3) В чем заключается историческая обусловленность превращения экологии в «супернауку» нашего времени?

4) Почему экологические разделы включены в школьные курсы биологии и географии, а отдельный курс экологии введен в программы почти всех специальностей ВУЗов?

Практическое занятие 2

Теоретическое введение

В природных условиях на организм всегда действует большое число факторов и действие одного почти всегда изменяется под влиянием другого. Всем известно, что жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе, и мороз чувствуется сильнее при сильной влажности или ветре, потому что влажность и ветер влияют на теплопередачу из среды в организм. Значит, графики зависимости жизнеспособности от температуры придется строить отдельно для разных условий влажности. Подобное явление наблюдается и при исследовании других экологических факторов.

Взаимодействие факторов выражается в том, что оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо одному фактору могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. При совместном действии экологических факторов может наблюдаться синергизм, то есть взаимное усиление, когда эффект суммы больше, чем сумма эффектов. Таково, например, действие некоторых комплексных удобрений, инсектицидов или антибиотиков. Некоторые сочетания могут проявлять антагонизм, то есть взаимное ослабление действия экологических факторов.

Задания

Задание 1 Рассмотрите биоклимограмму для куколок яблоневой плодожорки (рисунок 1), т.е. представленную графически зависимость смертности вида от климатических условий. Внутри области, ограниченной кривой 100% в любой точке хотя бы часть особей данного вида может выжить, а на кривой и снаружи от нее они погибают полностью. Внутри области, ограниченной кривой 100% в любой точке хотя бы часть особей данного вида может выжить, а на кривой и снаружи от нее они погибают полностью. Внутри области, ограниченной кривой 100% в любой точке хотя бы часть особей данного вида может выжить, а на кривой и снаружи от нее они погибают полностью. Где, по Вашему мнению, должны находиться точки, в которых гибель достигнет только 50%? 5%?

Относительная влажность (%)

Рисунок 1 Биоклимограмма куколок яблоневой плодожорки

Охарактеризуйте оптимум данного вида по температуре и влажности. Определите, каковы пределы выносливости данного вида к климатическим факторам.

Задание 2Определите, в каком из районов выше опасность массового размножения яблонной плодожорки: там, где средние летние температуры равны 20-22⁰С, а относительная влажность 60-70%, или в районе со средними летними температурами 30-32⁰С и влажностью 30-40%?

Задание 3Определите, какой фактор будет лимитировать развитие вредителя в точках с координатами:

а) влажность 20%, температура 25⁰С;

б)влажность 80%, температура 25⁰С;

в) влажность 90%, температура 40⁰С.

Задание 4Постройте на одних координатных осях (рисунок 2) два графика зависимости смертности плодожорки от температуры, соответствующие двум разным условиям влажности (70 и 40%), используя рисунок 1 и прозрачную линейку. Объясните, в чем графики отличаются друг от друга. Есть ли смещение участков кривой, соответствующих зоне оптимума, пределам выживания? Сделайте вывод, взаимодействия каких экологических факторов Вы выявили?

Смертность (%)
100- 80- 60- 40- 20- 10-

0 10 15 20 25 30 35

Температура ⁰С

Рисунок 2 Графики зависимости смертности куколок плодожорки

от температуры при двух уровнях влажности

Контрольные вопросы

1) В теплице, где выращивалась рассада при оптимальных температуре и влажности, произошла авария на водопроводе и прекратилась подача воды. Ремонт поломки займет 2 дня. Агроном распорядился ограничить подачу тепла в теплицу. Правильно ли он поступил?

2) У городского воробья в умеренных широтах нижняя критическая температура в январе равна –25⁰С, а в августе – всего 0⁰С. Чем это можно объяснить?

3) Мелкие мучные клещи, размножаясь в зернохранилищах, могут привести зерно в полную негодность. При оптимальной температуре +20-22⁰С развитие яиц клеща длится 3-4 дня, при +10⁰С оно растягивается до полутора месяцев. Температуры выше 45-50⁰С клещи не переносят. Они погибают также при влажности зерна ниже 10-12% из-за сухости и выше 70% из-за развития плесневых грибков. Предложите, как избавиться от клещей и сохранить зерно, не прибегая к ядохимикатам.

4) Почему центральные районы океана малопродуктивны и их часто называют океанической пустыней? Какой фактор лимитирует там развитие жизни?

5) Благодаря созданию своего микроклимата в жилище человек может работать в разных температурных условиях, вплоть до космической стужи. Значит ли это, что температура не является лимитирующим фактором для человечества?

6) Применим ли закон оптимума к действию сильных ядов?

Практическое занятие 3

Популяция (Решение задач)

Цель работы: Изучить способы учета численности популяций и расчета влияние на нее различных экологических факторов.

Теоретическое введение

Численность – это общее число особей в популяции. Плотность популяции – это число особей данного вида, приходящееся на единицу площади или объема (для водных видов). Для многочисленных, неравномерно распределенных объектов, например, тлей, часто вместо плотности определяют встречаемость, т.е. долю растений или проб, где присутствует данный вид. Различают среднюю плотность, т. е. численность, приходящуюся на единицу всего пространства, обитаемого и необитаемого, и экологическую плотность, т.е. численность или биомассу, приходящуюся на единицу доступной площади, которая может быть занята популяцией

Прямые методы определения величины популяции. Сосчитать всю популяцию возможно лишь в редких случаях, если вид живет открыто на весьма ограниченной территории. Для этого применяют тотальный (сплошной) учет. Можно посчитать все липы в городском парке, всех моржей на небольшом лежбище, с вертолета заметить всех сайгаков в степи и т.д.

В большинстве случаев полный подсчет слишком трудоемок и пользуются методом пробных площадок. Их вразброс располагают по всему ареалу популяции, на них проводят тотальный учет, а затем результаты пересчитывают на всю площадь.

Интересным, но реже используемым является метод мечения. Он заключается в том, что животных, отлавливают, каким-то способом метят и выпускают обратно в популяцию. Когда пройдет достаточно времени, чтобы меченые особи хорошо перемешались с остальными, проводят повторные учеты, подсчитывая сколько немеченых животных приходится на 1 меченное. Поскольку число меченых известно, составив пропорцию, нетрудно определить численность всей популяции.

Если трудно определить абсолютное значение численности, для сравнения разных популяций можно использовать косвенные показатели обилия, например, число следов, гнезд, нор, число животных или птиц, встреченных в течение часа, число рыб, пойманных при 1 забросе сети, насекомых - при 1 взмахе сачка или в 1 ловушку, число шкурок пушного зверя, сданных за 1 год в заготконтору и т.д. Их можно использовать вместо прямого определения плотности, если известно, что они коррелируют с действительной численностью.

Задачи

1) При маршрутном учете имаго (взрослых особей) вредной черепашки агроном осматривает колосья на полосе шириной 2 м. Пройдя 100 м по полю, он насчитал 25 клопов-черепашек. Какова плотность вредителя на этом поле?

2) Определите встречаемость злаковой тли, если из 300 учетных растений ячменя заселенными оказались только 25?

3) Если из 100 пробных площадок в лесу, всходы клена обнаружены только на 20, какова будет его встречаемость?

4) В начале сезона было помечено 1 000 рыб. В ходе последующего лова в общем вылове из 500 рыб обнаружилось 35 меченых. Какова была численность популяции перед началом промысла?

5) В заповеднике было помечено 200 птиц. В ходе последующих учетов из 60 пойманных птиц обнаружилось 12 меченых. Какова была исходная численность популяции?

6) В пахотной почве число дождевых червей, обнаруженных на восьми учетных площадках размером 50х50 см каждая, составляло 80 экземпляров. После применения гербицида – химического средства борьбы с сорняками – сделали учеты на десяти таких же площадках и обнаружили в сумме 25 червей. Какова плотность популяции в расчете на 1 м² до и после использования гербицида? Какова смертность червей в результате обработки?

7) В пруде площадью 2 га обитало 2000 карпов. Как изменилась экологическая плотность рыб, когда летом пруд пересох вдвое?

8) В городе с населением 10 000 человек за год родилось 400 детей. Удельная рождаемость составила: а) 0,04; б) 0,4; в) 0,8. (Выберите правильный ответ)

9) Популяция из 50 простейших за сутки увеличилась до 1000. Общая рождаемость составила: а) 950 особей в сутки, б) 1000 особей в сутки, в) 1050 особей в сутки. (Выберите правильный ответ)

10) Популяция из 50 простейших за сутки увеличилась до 1000. Удельная рождаемость составила: а) 19, б) 20, в) 1000. (Выберите правильный ответ)

11) Популяция птиц максимально могла отложить 600 яиц. Вывелось 360 птенцов. Какова экологическая рождаемость? Ответ: а) 600, б) 360, в) 240. (Выберите правильный ответ)

12) На одном из участков растения кормового злака – полевицы тонкой – распределялись по возрастному состоянию следующим образом: проростки 73, молодые – 9, взрослые плодоносящие – 16, старые – 2. Через четыре года возрастной состав полевицы на этом же участке был соответственно 0, 3, 30, 60. Постройте возрастные пирамиды в первом и втором случае. Как изменилась популяция за этот период? Что можно сказать о длительности жизни этого растения?

13) В одном из степных заповедников насчитывалось 370 особей сурков-байбаков, распределявшихся по возрасту следующим образом: новорожденных – 118, годовалых – 49, двухлетних – 50, трехлетних и старше – 153. Спустя два года на участке было 488 особей, и среди них новорожденных 122, годовалых – 83, двухгодовалых – 78, остальные старше. Изменилась ли возрастная структура популяции? Какова смертность молодых особей за этот период?

14) В нижнем течении р. Лена осетры приступают к размножению в 12-14 лет при средней длине тела 70 см, а на р. Алдан - в 10-12 лет при средней длине тела 58 см. Промысловая мера, т.е. минимальных размер особей, разрешенных к отлову, составляет 62 см. Что произойдет с данными популяциями осетра, если в результате интенсивной добычи будут вылавливаться все особи крупнее этих размеров?

15) Рассмотрев таблицу 3, сделайте вывод о состоянии популяции трески в Баренцевом море в 50-е и в 80-е годы. Какой прогноз можно сделать о состоянии популяции при тех же масштабах вылова, если известно, что репродуктивный возраст трески в этом море - 8-10 лет.

Таблица 3 Возрастная структура популяции и вылов трески

Возраст рыб в годах	Улов трески в млн. экземпляров
50-е годы	80-е годы
3-5
6-10
11-15
16-20

16) Ежегодная рождаемость популяции составляет 1000 особей. Ежегодная смертность – 30%. Рассчитайте, до какого возраста могут дожить особи одного поколения. Постройте график. Определите тип кривой выживания.

17) Вам надо определить плотность одного из видов травянистых растений. От чего зависит, сколько пробных площадок Вам придется заложить? Влияет ли на это число распределение особей в пространстве? Если влияет, то как?

18) Рассчитайте смертность во время спячки в двух популяциях малого суслика. В первой из них плотность популяции перед впадением в спячку составляла 160 зверьков на 1 га, выжило 80, во второй – соответственно 90 и 56. На каком участке смертность оказалась выше и чем можно это объяснить, если принять во внимание, что запас кормов, приходящихся на гектар, на обоих участках был одинаков?

19) При последней обработке амбарного вредителя карбофосом было обнаружено, что в популяции появился 1% устойчивых особей. Рассчитайте, как изменится численность чувствительного и устойчивого экотипов, если исходная численность вредителя 1000 особей, и вы проведете еще 2 обработки данным инсектицидом. Удельная рождаемость в промежутках между обработками равна 10, а смертность чувствительного экотипа при обработке равна а) 99%, б) 90%. Выгодна ли в данном случае высокая эффективность? Можно ли предложить более перспективную тактику?

20) В таблице 4 приведены данные по росту численности (N) популяций двух видов птиц после их вселения в новую среду обитания. Постройте графики роста первой и второй популяций. Определите типы кривых роста.

Таблица 4 Рост численности популяций двух видов птиц

Годы
N попул. 1
N попул. 2

21) В результате самоизрежевания елей в густых посадках число деревьев на 1 га составляло: в 20-летних насаждениях – 6720, в 40-летних – 2380, в 60-летних 1170, в 80-летних 755, в 100-летних – 555, а в 120 летних 465. Начертите график уменьшения стволов елей в лесу при увеличении возраста. Рассчитайте площадь, приходящуюся на одно дерево в разном возрасте. В какой период самоизрежевание деревьев происходит наиболее интенсивно? Не стоит ли заранее высаживать ели разреженно? Объясните, почему.

22) Из девяти миллионов икринок, выметываемых во время нереста одной самки трески, только два малька вырастают до взрослой особи. Почему? Изобразите кривую выживания, характерную для популяции трески.

23) Сто лет назад в Австралию завезли 5 кроликов, через десятилетие численность кроликов перевалила через миллион. Почему это произошло? К какому типу роста относится такое увеличение численности кроликов?

24) Обыкновенная жаба откладывает до 7 тысяч икринок, а жаба-повитуха всего 150 икринок, заключенных в 2 четко образованных шнура, которые самец наматывает изнутри на задние лапы и носит на себе, пока не придет время вылупления головастиков. Почему так резко отличается количество икринок у жабы обыкновенной и жабы-повитухи? К какому типу, r-или К-стратегам, они относятся?

25) В теории и практике лесоразведения два подхода. Первый из них – создание одновозрастных культур рядами, по типу пшеничного поля. Он требует меньше первоначальных затрат. Второй, более трудоемкий, – создание разновозрастных культур со сложной пространственной мозаикой. Какой из методов выбрали бы вы ?

Контрольные вопросы

1) Объясните, какими показателями можно охарактеризовать величину популяции. Охарактеризуйте прямые и косвенные методы учета численности. Приведите примеры учета численности растительных и животных организмов разными методами.

2) Определите важнейшие динамические характеристики популяции: рождаемость и смертность (абсолютная, удельная, физиологическая, экологическая), выживаемость, биотический потенциал.

3) Какой может быть структура популяции (возрастная, половая, пространственная, этологическая)?

4) Охарактеризуйте кривые выживания, характерные для разных групп организмов.

5) Как устанавливают нормы добычи ценных видов животных, чтобы не подорвать их ресурсы?

6) Когда в природе наблюдается экспоненциальный рост численности и долго ли он может продолжаться? Что включает в себя понятие сопротивление среды?

Практическое занятие 4

Задания

Задание 1Постройте исходную возрастную пирамиду для обеих популяций и возрастные пирамиды, которые будут иметь место через каждые 10 лет, на 60 лет вперед, каждый раз внимательно определяя число людей в репродуктивном возрасте. Сравните форму возрастных пирамид обеих популяций.

Задание 2Заполните таблицы динамики численности для обеих популяций и постройте на одних координатных осях графики изменения их численности. Сравните рост численности двух популяций, сделайте прогноз на будущее для каждой популяции и письменно ответьте на вопросы.

а) Какой характер роста численности имеет популяция с СКР, равным 4? Какова форма кривой роста? Как она называется? Прекратится ли рост этой популяции, пока ей будет хватать ресурсов?

б) Каким типом роста характеризуется популяция с СКР, равным 2? Прекращается ли рост этой популяции?

в) Какая кривая отражает рост численности населения в мире? При каком СКР демографический взрыв прекратится?

Задание 3Сейчас в развитых странах наблюдается увеличение продолжительности жизни людей. Проанализируйте, как оно воздействует на рост численности населения. Дня этого постройте новые таблицы для обеих популяций при условии, что продолжительность жизни всех людей увеличивается до 90 лет (следовательно, смертность в популяциях наступает на 30 лет позже, чем в первом случае). Новые таблицы заполните до 90 лет и представьте результаты графически на тех же координатных осях, что и в первом случае (все графики должны быть подписаны). Письменно ответьте:

а) Изменился ли характер роста популяций при увеличении продолжительности пострепродуктивной жизни?

б) За счет чего, главным образом, растет население: за счет увеличения продолжительности жизни или коэффициента рождаемости? Как влияет увеличение продолжительности жизни на проблему перенаселения?

Задание 4 Повторите работу для одной популяции с учетом того, что в первые 30 лет суммарный коэффициент рождаемости равен 4, а затем, в связи с перенаселением, его снижают до 2. Постройте таблицу и кривую роста численности населения на период до 100 лет (продолжительность жизни 60 лет). Письменно ответьте на вопрос, может ли население быстрорастущей популяции стабилизироваться сразу после введения ограничений рождаемости? Сколько лет прошло до стабилизации в рассмотренном вами случае?

Контрольные вопросы

1) Что такое популяция? Применим ли термин «популяция» к человеку?

2) Что такое возрастная пирамида? Можно ли прогнозировать будущее развитие популяции по характеру возрастной пирамиды?

3) Какие демографические свойства популяции оказывают влияние на динамику ее численности?

4) Назовите два типа кривых роста численности. Какие причины их обусловливают?

5) Сколько детей должна иметь средняя семья в России, чтобы численность ее населения была стабильна?

6) Какие упрощения допущены в рассмотренной Вами модели? Как отразится на кривой роста численности детская смертность?

Практическое занятие 5

Биоценоз (Решение задач)

Цель: Изучить количественные соотношения между компонентами биоценоза и закономерности их взаимодействий.

Вопросы для самостоятельного изучения

1) Из каких элементов состоит биоценоз? Что их объединяет?

2) Какие существуют биотические связи в биоценозе?

3) Какие биотические факторы вносят наибольший вклад в регуляцию численности популяции на разных уровнях плотности?

Задачи

1) В одном из опытов мелкие насекомые-паразиты искали и заражали своими яйцами куколки-пупарии комнатной мухи. В разных вариантах опыта 40 паразитам предлагали разное число куколок: 25, 50, 100, 200, 300. Число зараженных куколок оказалось соответственно: 18, 32, 48, 54, 62. Рассчитайте и представьте графически число зараженных пупариев, приходящихся на 1 паразита, и эффективности паразитов (% зараженных пупариев) при разной численности потенциальных жертв. В каком из вариантов опыта паразиты наиболее эффективно могут регулировать численность жертв?

2) В одном из лесхозов ежегодно в течение 10 лет учитывали гусениц вредителя, хвойной листовертки, приходящихся на 1 дерево, а среди них - число здоровых и зараженных паразитами. Используя данные таблицы 7, рассчитайте % зараженных гусениц во всех поколениях, представьте результаты графически. Сравните и объясните ход кривых численности вредителя, числа зараженных гусениц и эффективности паразита. Могут ли паразиты сдерживать рост численности хвойной листовертки?

Таблица 7 Результаты учета гусениц хвойной листовертки

Поколения
Всего гусениц (шт.)
Заражено (шт.)
% зараженных гусениц

3) В лесу площадью 5000 га обитают 1000 белок с ежегодной удельной рождаемостью 60% и смертностью 20% и 10 куниц с удельной рождаемостью 40% и смертностью 60%. Куница съедает за год 4 белок. Определите значения численности и плотности (на 1000 га) белок и куниц на ближайшие 10 лет.

4) Долгое время у нас поощрялась охота на волков, и за каждого убитого волка давали премию. Затем отстрел волков полностью запретили. В настоящее время часть волков разрешают отстреливать. С чем связана такая «непоследовательность» в распоряжениях природоохранных органов?

5) На одном из морских мелководий существовало сообщество из 8 видов малоподвижных животных: моллюсков мидий, морских блюдечек, сидячих рачков, морских желудей и др. Всеми ими питался 1 вид хищника – крупная морская звезда, которая больше всего поедала мидий. Желая защитить сообщество, всех морских звезд выловили. Через некоторое время на участке не осталось никаких видов, кроме мидий. Объясните, как это могло произойти? Какова была роль хищника в данном примере?

6) Назовите виды растений и животных, которые конкурируют с человеком в его сельскохозяйственной, лесохозяйственной и промысловой практике. Следует ли стремиться полностью уничтожать конкурирующие с человеком виды?

7) Одновидовые посевы культурных растений менее эффективны с экологической точки зрения, чем многовидовые. С чем это связано?

8) Создавая лесополосы, парки, сады, поля человек подбирает только небольшое число основных видов. В природных биоценозах видов во много раз больше. Значит ли это, что мы не можем создать устойчивое сообщество?

9) Как рациональнее провести посадку леса с учетом возрастания конкуренции между деревьями по мере роста: сразу на расстояние, соответствующее площади питания взрослого дерева или гуще с последующим прореживанием?

Контрольные вопросы

1) Какое значение имеет разнообразие видов в сообществе? Какие процессы могут отражать изменения видового состава сообщества?

2) Всегда ли присутствие сорняков на полях вредно для культурных растений?

3) Чем можно объяснить длительное сосуществование конкурирующих видов в природе? Какова роль конкуренции в жизни отдельной особи и вида в целом?

4) Какие факторы ограничивают воздействие хищника на жертву или фитофага на популяцию растения? При каких условиях хищник может полностью уничтожить популяцию жертвы, а фитофаг свой растительный корм?

5) Какова роль хищника и паразита в биоценозе?

Практическое занятие 6

Теоретическое введение

Отношения величин потока энергии в разных точках пищевой цепи, выраженные в %, называют экологической эффективностью.

1) эффективность трофического уровняпоказывает, какой % составляет продукция данного трофического уровня продукции предыдущего. В среднем она составляет около 10%.

2) эффективность потребленияили использования показывает, какая часть продукции предыдущего трофического уровня съедается организмами данного уровня (остальное достается редуцентам). Например, в лесах травоядные потребляют только около 5% продукции растений, в степи – 25%, а в водных экосистемах – до 50%.

3) эффективность ассимиляции,т.е. эффективность усвоения пищи. Для 1-ого трофического уровня - это эффективность фотосинтеза,т.е. доля солнечной энергии, превращенная в валовую первичную продукцию. В среднем растения в процессе фотосинтеза связывают всего около 1% поступающей световой энергии. Она велика у быстро растущих 1-летних трав (