Практическая работа № 4

Изучение жизненных форм организмов

Цель работы. Закрепление знаний, полученных при изучении теоретических разделов «Многообразие экологических факторов и жизненные формы организмов».

Исходные материалы. Видеосистема, фильмотека экологического профиля, рабочие тетради, ручки.

Время проведения 2 часа (1 пара).

Задание. Посмотреть выбранный фильм. В отчете по работе отразить наблюдаемое в фильме многообразие экологических факторов окружающей среды и приспособительные реакции живых организмов, многообразие жизненных форм с соотнесением их к соответствующим экофакторам. Рекомендуемый объем отчета 1,5-2 страницы.

Рекомендуемый дополнительный вариант практической работы № 4: предусмотреть возможность его проведения в форме полевого занятия, отметить различия жизненных форм для деревьев, кустарников, лишайников, мхов и т. п. с выполнением соответствующего иллюстративного материала. Дополнительно на иллюстрациях рекомендуется отмечать пространственную дифференциацию изучаемых сообществ (ярусы, синузии, парцеллы и т.п.), обусловленную разнообразием жизненных форм.

балла) – наблюдаются в загрязненных районах; более 0,054 (5 баллов) – крайне неблагоприятные экологические условия, когда растения находятся в угнетенном состоянии – неблагоприятная, нездоровая окружающая среда.

Практическое занятие №1

Окружающая среда и ее факторы

Задание 1. Тема: «Среды жизни»

Заполняя таблицу, охарактеризуйте четыре основные среды жизни организмов. Оценивая степень выраженность показателя среды, используйте следующие градации уровня выраженности показателей:

0 – отсутствует;
+ – низкий уровень;
++ – средний уровень;
+++ – высокий уровень.

Охарактеризуйте требования сред жизни к строению и жизнедеятельности организмов:

Задание 2. Тема: «Классификация экологических факторов»

В таблице представлена классификация экологических факторов. Приведите примеры факторов среды, окружающей любой вид организма (муравья в городском парке и т. д.). При этом антропогенные факторы можно так же, как и природные, классифицировать на абиотические и биотические.

Какие из приведенных Вами факторов можно назвать факторами-условиями, а какие – факторами-ресурсами?

Задание 3. Тема: «Действие экологических факторов»

Какой из приведенных факторов можно считать лимитирующим (ограничивающим) для организмов в определенных условиях:

а) для травянистых растений в густом лесу: влага, свет, плодородие почвы, рН среды;

б) для темноокрашенных насекомых на меловом субстрате: наличие пищи, температура, влажность, рН среды;

в) для травянистых растений в горах на высоте более 6 км: влага, свет, температура, плодородие субстрата, концентрация углекислого газа;

г) для дождевых червей в песчаных субстратах: температура, влажность, содержание гумуса;

д) для рыб, зимующих в замерзающих водоемах: температура, наличие пищи, содержание кислорода в воде.

С позиции закона лимитирующего фактора обоснуйте необходимость введения экологических нормативов – предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ, предельно допустимых уровней (ПДУ) воздействия излучений.

Какие факторы, на Ваш взгляд, могут компенсировать неблагоприятное действие:

а) низких температур на зимующих птиц;

б) высоких температур на животных пустыни;

в) отсутствия дождей на растения;

г) низкого содержания натрия в кормах на травоядных животных?

Задание 4. Тема: «Экологическая толерантность видов»

В табл. 2.3.1 приведены экспериментально определенные диапазоны толерантности (устойчивости) видов пресноводных беспозвоночных животных по отношению к реакции водной среды (рН).

Таблица 2.3.1 Диапазоны толерантности пресноводных беспозвоночных животных
к реакции водной среды (по Березиной, 2001)

Сравните ширину диапазонов толерантности этих видов. Какие из них можно назвать эврибионтными по отношению к показателю рН, а какие – стенобионтными?

Какая реакция среды является оптимальной для устойчивого существования большинства видов?

Подкисление или подщелачивание среды оказывает более негативное влияние на сообщество этих беспозвоночных?

Задание 5. Тема: «Адаптации организмов к действию экологических факторов»

На рис. 2.3.1 показана реакция на техногенное (нефтехимическое) загрязнение среды видов хвойных деревьев, выражающаяся в изменении густоты корней и их профильного распределения.

Рис. 2.3.1. Количество выходов корней хвойных деревьев на стенке почвенных траншей в условиях нефтехимического загрязнения (1) и в экологически чистых условиях (2) (по: Зайцев, Кулагин, Богаутдинов, 2001)

Как меняется структура корневых систем данных видов под влиянием химического загрязнения?

Какое физиологическое значение имеет, по Вашему мнению, эта адаптационная реакция?

Приведите другие примеры адаптаций видов к действию антропогенных факторов.

Практическое занятие №2

Демографические показатели популяции

Задание 1. Тема: Возрастная структура популяции»

В одном из степных заповедников на площади 250 га насчитывалось 370 особей сурков-байбаков, распределенных по возрасту следующим образом: новорожденных – 118, годовалых – 49, двухлетних – 50, трехлетних и старше – 153 (Жердев, Успенский, Дорогань, 2001). Спустя два года на участке было 488 особей, и среди них новорожденных – 122, годовалых – 83, двухгодовалых – 78, остальные – старше.

Начертите возрастную пирамиду популяции.

Изменилась ли возрастная структура популяции? Какова смертность молодых особей за этот период?

Задание 2. Тема: «Половая структура популяции»

На рис. 2.3.2 показано процентное соотношение численности половозрелых самцов и самок различного возраста в популяции травяной лягушки.

Рис. 2.3.2. Соотношение половозрелых самцов и самок
разных возрастов в популяции травяной лягушки (по Северцову, 1999)

Изучив рисунок, сравните скорость полового созревания самцов и самок.

Объясните различия в соотношении полов половозрелых особей разных возрастов.

В каком возрасте, преимущественно, особи травяной лягушки достигают половой зрелости?

Задание 3. Тема: «Индекс восстановления популяции»

В лесоводстве принято выделять следующие возрастные группы деревьев: p – всходы; j – ювенильные особи; im – имматурные особи; v – виргильные особи; g – генеративные особи; s – сенильные особи.

Соотношение числа особей в прегенеративном (p, j, im, v) и в генеративном возрасте (g) является показателем восстановления популяции (I):

где I – индекс восстановления, %; I_pr – сумма растений в прегенеративном периоде, шт./га; I_gen – сумма растений в генеративном периоде, шт./га.

В табл. 2.3.2 приведены данные о возрастном составе популяций древесных видов в заповедном участке «Лес-на-Ворскле».

Таблица 2.3.2 Численность особей различных возрастных групп популяций древесных видов
заповедного участка «Лес-на-Ворскле», шт./га (по Рыжкову, 2001)

Проанализируйте возрастную структуру популяций.

Какие из них, можно назвать инвазионными (растущими), какие – регрессивными (вымирающими), какие – нормальными (относительно равномерно представлены все возрастные группы)?

Рассчитайте индексы восстановления для популяций этих видов и сравните их между собой.

Сделайте выводы об устойчивости существования популяций древесных видов на данном заповедном участке.

Задание 4. Тема: «Прирост популяции»

Емкость среды (К) для популяции обыкновенной белки составляет 5000 особей. Максимальная численность выводков обыкновенной белки – 7 детенышей (при N = K/2), минимальная – 3 детеныша (при 3750 ≤ N < 5000). При численности популяции меньше К и больше 0,5 К размножаются 50 % особей. Смертность популяции (d) составляет при N < 1250 d = 5 %, при 1250 ≤ N < 2500 d = 25 %, при 2500 ≤ N < 3750 d = 50 %, при 3750 ≤ N < 5000 d = 75 %.

Определить абсолютный и удельный (на 1 особь) прирост популяции при ее численности (N):

а) 1000 особей; б) 2000 особей; в) 3000 особей; г) 4000 особей; д) 5000 особей.

При достижении какой численности популяции прирост ее «перекрываться» смертностью?

Задание 5. Тема: «Выживаемость особей в популяции»

В табл. 2.3.3 приведены данные о выживании усоногого ракообразного Balanus glandula. На основании этих данных постройте кривую выживания этого вида.

Таблица 2.3.3 Выживаемость Balanus glandula в зависимости от возраста (по: Грин, Стаут, Тейлор, 1990)

В каком возрасте выживаемость данного вида максимальна?

Рассчитайте среднюю продолжительность жизни особей.

Задание 6. Тема: «Эффект группы»

На рис. 2.3.3 приведены результаты эксперимента по изучению выживаемости личиночной стадии (головастиков) остромордой лягушки по одиночке и в группах с разным уровнем популяции до момента метаморфоза – превращения в молодых лягушат-сеголеток. Оптимальная плотность населения головастиков составляет 1 особь на 0,6 л. воды.

Рис. 2.3.3. Выживаемость головастиков остромордой лягушки
при различных уровнях плотности населения (по Северцову, 1999):