Практическое занятие №9

Экология популяций

Цель занятия: закрепить знания о структуре и функционировании популяций и сообществ живых организмов.

Основные понятия: популяция, численность и плотность популяции, гомеостаз популяции

Задание 1. Исправьте ошибки в тексте.

Особи одного вида, достаточно длительное время обитающие на определенной территории называются популяцией. На одной территории, характеризующейся определенными условиями, могут сосуществовать несколько популяций одного вида. Между различными популяциями одного вида возможен обмен генетической информацией, а между популяциями разных видов нет. Популяции разных видов объединяются в сообщества, структура которых соответствует погодно-климатическим условиям.

Задание 2. Какие из приведенных ниже групп особей являются примерами популяций (ответ обоснуйте):

Группа гепардов в зоопарке; семья волков; окуни в озере; улитки одного вида, обитающие в ущелье; птичий базар; бурые медведи на о. Сахалин; стадо оленей; морские чайки в Крыму; колония грачей; все растения елового леса.

Задание 3. Из предложенных вариантов выберите факторы, способствующие разделению вида на популяции (ответ подтвердите соответствующими примерами):

· доступность корма;

· расчлененность занимаемой территории на неоднородные участки;

· отсутствие конкурентов;

· степень подвижности отдельных особей или расселения зачатков организмов (икры, семян, пыльцы, спор и т.д.);

· обилие хищников.

Задание 4. Наиболее эффективной причиной ограничения ареалов являются географические барьеры. Приведите примеры различных видов барьеров. Может ли человеческая деятельность формировать такие преграды? Ответ обоснуйте.

Задание 5. Какие типы структур популяций выделяют? Дайте им краткую характеристику по следующему плану:

· определяющий фактор;

· правила, которым подчиняется формирование данной структуры;

· группы популяций в рамках структуры;

· примеры популяций.

Задание 6. Какие параметры популяции относятся к основным ее характеристикам? Как они соотносятся? Какими факторами определяются основные характеристики популяции? Ответ проиллюстрируйте примерами.

Задание 7. Как можно классифицировать факторы, влияющие на численность популяции? Дайте им характеристику, оформив ответ в виде таблицы.

Группа факторов	Влияние на численность популяции	Примеры

Задание 8. Объясните, почему существуют редкие и находящиеся под угрозой исчезновения организмы, если любой вид способен к беспредельному росту численности.

Задание 9. Что такое гомеостаз популяций? Какими параметрами он определяется? Какие существуют естественные механизмы поддержания гомеостаза популяций?

Задание 10. Число всходов маленьких елочек от одной плодоносящей ели может достигать 700-900 штук на 10 м². через 20 лет на этой площади останется 2 – 3 молодые ели. Почему большая часть молодых елей погибнет? Объясните биологическое значение этого явления.

Контрольные вопросы.

1. Каковы основные признаки популяции?

2. Какие виды ареалов различают?

3. Что понимают под термином «сопротивление среды»?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №10

Экология сообществ

Цель занятия: закрепить знания о структуре и функционировании экосистем.

Основные понятия: биоценоз, консорция, экологическая ниша, биотические взаимоотношения.

Задание 1. Заполните пропуски.

Комплекс совместно обитающих и связанных между собой видов называют ___. Виды, определяющие состав сообщества называются ___ или ___. Наряду с ними в сообществе присутствуют второстепенные виды (или ___). Они необходимы в сообществе для ___. Положение, которое занимает вид в биоценозе, называется ___. Совместно живущие виды могут иметь частично перекрываемые ___, однако, полностью они никогда не совпадают, так как при этом вступает в силу закон ___, и один вид вытесняет другой из ___.

Задание 2. Какие функциональные группы организмов можно выделить в сообществе? Какова их роль? Какими параметрами определяется отношение каждого из организмов к определенной функциональной группе сообщества?

Задание 3. Назовите виды-эдификаторы следующих биоценозов:

· Сосновый бор · Ковыльная степь · Коралловый риф · Дубрава

· Сфагновое болото · Птичий базар · Муравейник · Широколиственный лес

Задание 4. Что такое консорции? Какие организмы способны их образовывать? Какое распределение видов в пространстве можно выделить в рамках консорции? Ответ проиллюстрируйте примерами.

Задание 5. Какие виды распределения организмов в сообществе выделяют? Какими параметрами среды они определяются? Ответ проиллюстрируйте примерами.

Задание 6. Ярусность как структурное явление присуща многим биоценозам. На продольном срезе любой биоценоз напоминает многоэтажный дом. Назовите «этажи» и их количество в смешанном лесу, в еловом лесу, на злаково-клеверном лугу.

Задание 7. Составьте схему классификации типов взаимоотношений живых организмов в биоценозах. Приведите примеры каждого из видов взаимоотношений.

Задание 8. Дайте определение описанным ниже типам биотических взаимоотношений:

1) каждая популяция подавляет, неблагоприятно влияет на другую, поскольку они используют одни и те же ресурсы, обычно имеющиеся в недостатке;

2) одна из популяций извлекает выгоду из взаимодействия, а вторая не испытывает какого-либо влияния первой;

3) одна из популяций уничтожает и потребляет особей другой популяции, получая при этом выгоду;

4) две популяции вообще никак не взаимодействуют друг с другом и не зависят одна от другой;

5) взаимодействие, приносящее обоюдную пользу обеим популяциям, но не являющееся обязательным условием выживания одной из популяций;

6) взаимодействие, приносящее обоюдную пользу обеим популяциям, причем ни одна сторона не может существовать без другой;

7) одна из популяций уничтожает другую, но при этом особь, испытывающая вредное влияние, погибает не сразу, а в течение некоторого периода является источником ресурсов, средством доставки или убежищем;

8) одна из популяций испытывает вредное влияние другой, а вторая не подвержена действию первой.

Задание 9. Из приведенного ниже списка составьте пары организмов, вступающих в следующие взаимоотношения: конкуренция (4 примера), хищничество (5 примеров), комменсализм (4 примера), мутуализм (3 примера), паразитизм (4 примера)

целлюлозоразрушающие инфузории, белый медведь, муха, сойка, тюлень, свинья, омела, пингвин, божья коровка, тля, белка, лиса, ворон, паук, ястреб, клен, синица, гусеницы капустной белянки, лягушка, волк, спорынья, лишайник, липа, собака, муравей, репейник, морская черепаха, росянка, осина, одноклеточные водоросли, подосиновик, рыба-прилипала, ленивец, береза, касатка, термиты, наездник, печеночный сосальщик, дуб, рожь

Задание 10. Выполните лабораторную работу на тему: «Моделирование взаимоотношений в сообществе».

Контрольные вопросы.

1. Каковы основные особенности биоценозов?

2. Согласно какому правилу происходит распределение экологических ниш?

3. Чем определяются границы фундаментальной экологической ниши?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №11

Экологические системы

Цель занятия: закрепить знания о структуре и функционировании экосистем.

Основные понятия: экологическая система, биогеоценоз, трофическая структура экосистем, продуценты, консументы, редуценты, биологические пирамиды, динамика экосистем, сукцессия.

Задание 1. Экосистему можно представить в форме следующего выражения:

экосистема = абиотический компонент + биотический компонент

Какова роль каждого из компонентов экосистемы? Какими параметрами обеспечивается существование экосистемы как единого целого? Какие виды биотических взаимоотношений имеют наибольшее значение в поддержании целостности экосистемы на протяжении длительного времени?

Задание 2. Оцените правильность утверждения.

· совокупность совместно обитающих популяций составляет основу экологической системы;

· функционирование экосистемы определяется всеми отношениями между абиотическими и биотическими компонентами;

· для любой экосистемы характерен круговорот вещества и энергии;

· структура экосистемы на определенной территории постоянна;

· самой крупной экосистемой является биосфера Земли.

Задание 3. Какой тип взаимоотношений отражает трофическая структура экосистемы? Какие функциональные группы организмов выделяют в трофической структуре экосистем? Дайте им сравнительную характеристику, оформив ответ в виде таблицы.

Критерии оценки	Группы организмов
Источник энергии
Источник органических соединений
Конечный этап преобразования потребляемых веществ
Экологическое значение
Примеры организмов

Задание 4. Консументы по типу потребляемой пищи делятся на три порядка. Распределите ниже приведенных животных по соответствующим порядкам:

корова, лев, амеба, паук, волк, заяц, мышь, зеленый кузнечик, ястреб, гусь, лисица, щука, антилопа, гадюка, степная черепаха, виноградная улитка, дельфин, колорадский жук, бычий цепень, гусеницы капустной белянки, белый медведь, пчела, стрекоза, яблоневая плодожорка, тля, серая акула.

Задание 5. Считается, что каждый организм в трофической структуре экосистемы может вступать только в строго определенном качестве, однако в природе имеются виды, которые нарушают такую зависимость. Приведите примеры следующих «нарушителей»:

· животные, которые в цепях питания могут занимать место консументов всех порядков;

· растения, выступающие в качестве консументов III порядка.

Задание 6. Для графического изображения трофических взаимоотношений между организмами в экосистеме используют экологические пирамиды. Они отражают такие характеристики экосистемы как численность, биомассу, энергию экосистемы. В основании пирамиды всегда располагаются продуценты, выше них остальные группы организмов. В большинстве случаев в пирамиды не включают редуцентов, поэтому на вершине пирамиды располагаются хищники. На представленном рисунке 3А приведен классический вариант пирамиды численности, однако, в некоторых случаях пирамида численности может иметь другие варианты (рис. 3Б, В). Приведите примеры цепей питания, которые соответствовали бы данным пирамидам.

Задание 7. Что такое биомасса экосистемы? Каким параметром она определяется? Какие организмы формируют первичную продукцию экосистемы, а какие вторичную? На рисунке 4 представлены пирамиды биомассы пресноводной экосистемы (озеро, пруд), характерные для весны и ранней осени. Как Вы думаете, какими параметрами определяются такие различия в пирамидах?

Задание 8. При анализе энергии в экосистеме пресного водоема были получены следующие данные: энергия всех продуцентов составила 87110 кДж/м²∙год, консументов I порядка – 14098 кДж/м²∙год, консументов II порядка – 1603 кДж/м²∙год и консументов III порядка – 88 кДж/м²∙год. Постройте пирамиду энергии данной экосистемы. Какова средняя величина энергии (%), переходящей на каждый последующий трофический уровень? На основании полученных данных сформулируйте правило переноса энергии в экосистемах (правило Линдемана).

Задание 9. Из предложенного списка выберите критерии, характеризующие естественные экосистемы.

Формируются только при участии человека; способны к саморегуляции в течение длительного времени; для своего существования требуют постоянный приток искусственной энергии; состав биотического компонента определяется межвидовыми взаимоотношениями; нестабильны в меняющихся условиях среды; имеют четко определенную взаимосвязь между компонентами

Задание 10. Экосистемы океанических островов подверглись разрушению в результате прохождения мощного цунами. Власти страны, которой принадлежали острова, решили возобновить эксплуатацию только самого крупного из поврежденных островов, восстановив на нем строения, транспортные и коммуникационные сети. Остальные острова были предоставлены для восстановления природе. Опишите изменения, происходящие на всех разрушенных островах. Какие отличия будут наблюдаться в восстановленной структуре экосистем островов? Как называются процессы, которые будут происходить на островах, неохваченных человеческой деятельностью?

Контрольные вопросы.

1. Как можно классифицировать экосистемы?

2. Каким видам циклических изменений подвержены экосистемы?

3. Какие виды сукцессий выделяют?

Практическое занятие №12

ЭКОЛОГИЯ БИОСФЕРЫ

Цель занятия: закрепить знания о биосфере как глобальной экосистеме.

Основные понятия: биосфера, живое вещество, биота, ноосфера.

Задание 1. Исправьте ошибки, допущенные в тексте.

Биосфера – это самая крупная экосистема планеты. Абиотический компонент представлен частью атмосферы, всей гидросферой, верхним плодородным слоем литосферы – почвой и останками ранее живущих организмов. Вся энергия биосферы образуется из энергии Солнца. Показателем этой энергии является температура окружающей среды. Биотический компонент биосферы принимает участие в фиксации, преобразовании солнечной энергии и влияет на температуру окружающей среды. Всю совокупность живых организмов биосферы принято называть живым веществом.

Задание 2. Укажите границы биосферы Земли. На основании каких критериев они были определены?

Задание 3. Согласно В.И. Вернадскому живое вещество биосферы выполняет определенные функции. Раскройте суть каждой из функций. Какие из функций живого вещества не способен выполнять человек?

Задание 4. В разных частях биосферы плотность живого населения неодинакова. Как Вы думаете, какие участки биосферы (в вертикальном и горизонтальном направлениях) будут максимально заселены? Ответ обоснуйте.

Задание 5. Составьте схему переноса энергии в биосфере. Какова роль каждого из указанных звеньев? На каком из этапов преобразования энергии происходит ее накопление, а на каких наблюдаются максимальные потери энергии?

Задание 6. Все эволюционные изменения, происходившие в живом веществе биосферы, оказывали влияние на функционирование биосферы. Занесите в таблицу изменения живого вещества (из списка под таблицей), наблюдавшиеся в определенный промежуток времени. Дополните таблицу ключевыми изменениями в биосфере, происходящими в соответствующий период.

Период	Изменения живого вещества	Биосферные изменения
Архейская эра (3,5 – 2,7 млрд. лет)
Протерозойская эра (2,7 – 0,6 млрд. лет)
Палеозойская эра (600 – 230 млн. лет)
Мезозойская эра (270 – 67 млн. лет)
Кайнозойская эра (67 млн. лет по сей день)

Выход живых организмов на сушу; появление человека; возникновение процесса фотосинтеза; появление многоклеточных организмов; интенсивное накопление массы отмерших органических остатков; популяционный взрыв численности автотрофных водорослей; формирование первых живых организмов; расцвет беспозвоночных животных; появление высших растений и млекопитающих; увеличение числа видов растений и животных; появление эукариот; эволюция на уровне сообществ

Задание 7. Каким образом человек может повлиять на эволюцию биосферы? Приведите соответствующие примеры. На каком этапе развития человечества стало возможным человеку воздействовать на биосферные процессы? Какие факторы имеют наибольшее значение в этом процессе?

Задание 8. Дайте определение следующим понятиям: косное вещество, биогенное вещество, биокосное вещество. Какими объектами они представлены? В какие периоды существования планеты Земля образовывались (либо образуются до сих пор) перечисленные виды вещества?

Задание 9. На основании данных палеонтологии, геохимии, космохимии в процессе развития биосферы выделяли несколько периодов, различающихся по характеру атмосферы: восстановительный, слабокислый, окислительный. Расположите эти периоды в хронологической последовательности. Какие факторы определяли наступление каждого из периодов?

Задание 10. Заполните пропуски.

Высшая стадия развития биосферы – это ___. Она представляет собой такое взаимодействие природы и общества, при котором ___. Данное состояние биосферы формируется в результате ___. Возникновению ___ предшествует ___ период, в течение которого человеческое общество должно ___, ____, ___. Особая роль принадлежит ___.

Контрольные вопросы.

1. В чем заключается основная роль живого вещества в биосфере?

2. Каким образом биота Земли регулирует состояние окружающей среды?

3. Какими критериями характеризуется стадия ноосферы?