Сравнение сообществ по видовому составу

Для сравнения общности видового состава сообществ используют меры сходства, из которых наиболее часто используются коэффициенты Жаккара и Сьеренсена.

Коэффициент Жаккара:

,

где j – число общих видов на обоих участках;

а – число видов на участке А;

b – число видов на участке В.

Коэффициент Сьеренсена:

,

Коэффициенты равны 1 при полном сходстве; равны 0, если выборки совершенно различны и не включают общих видов.

Задание 3. Сравните видовой состав гнездящихся птиц на трех участках приволжской степи.

Ковыльная степь: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, каменка-плешанка, лунь степной, орел степной.

Посевы с лесополосами: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, желтая трясогузка, розовый скворец, перепел, лунь полевой.

Посевы без лесополос: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, чибис, лунь полевой.

Практическое занятие №6

Функциональная и трофическая структура экосистемы

Задание 1. Ниже приведена схема трофической структуры биоценоза широколиственного леса.

Перенесите схему в тетрадь, показав стрелками все возможные трофические связи между указанными организмами. Условными обозначениями выделите основные экологические группы организмов данного биоценоза, пастбищные и детритные цепи питания.

Задание 2. Постройте пирамиды биомассы озера в зимний и весенний период по следующим данным (Грин, Стаут, Тейлор, 1990):

Объясните, почему в течение года пирамида «переворачивается».

Задание 3. Жгутиковые простейшие Leptomonas паразитируют на мелких насекомых, тысячи их могут быть найдены на одной блохе (Грин, Стаут, Тейлор, 1990). Постройте пирамиду численности на основе следующей пищевой цепи:

трава – травоядное млекопитающее – блоха – Leptomonas.

Задание 4. (по: Жердев, Успенский, Дорогань, 2001). Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около 10%) и предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, постройте пирамиду годовой биологической продуктивности следующей пищевой цепи:

растения – кузнечики – лягушки – ужи – ястребы.

Постройте пирамиду чисел этой пищевой цепи, зная, что масса 1 побега травянистого растения – 5 г; 1 кузнечика – 1 г; 1 лягушки – 10 г; 1 ужа – около 100 г; 1 ястреба – около 2 кг.

Количество особей подсчитайте суммарно за год с учетом общей годовой продуктивности 40 тонн.

Задание 5. Составить схему консорции дуба черешчатого, в которой показать трофические связи видов-консортов, помещенных в концентрические круги (вокруг дуба): фитофагов, зоофагов разных порядков. Показать также виды, имеющие топическую (местообитание) связь с дубом.

Задание 6. Ниже приведены данные о количестве ДДТ, заключенном в биомассе организмов, находящихся на разных трофических уровнях пищевой цепи (в единицах массы ДДТ на 1 млн. единиц биомассы):

{Вода (0,02)} Кладофора (0,04) – Карась (10) – Щука (50) – Скопа (75)

В чем заключается эффект концентрации ядохимикатов в пищевых цепях?

Рассчитайте кратность увеличения концентрации на последовательных уровнях данной пищевой цепи.

На каком уровне ДДТ окажет наиболее сильное влияние? На каком уровне его легче всего обнаружить?

Почему гибель организмов (птиц, млекопитающих) от ДДТ наблюдается в период нехватки корма?

Практическое занятие №7

Расчет пищевого обеспечения населения Региона за счет собственных сельскохозяйственных угодий

Нарисовать схему пищевого обеспечения жителей Региона, рассчитать норму обеспечения 1 человека сельскохозяйственными угодьями, оценить количество населения, которое Регион может обеспечить своими продуктами питания.

Прокомментировать выводы к расчетам.

Расчет проводить поэтапно, подробно отражая этапы в рабочих тетрадях.

Исходные данные для расчетов (в учебных целях приводятся усредненные и приблизительные данные):

1. Потребность в белках на 1 чел./день – 100 г, из них 50 г – животного происхождения, 50 г – растительного происхождения.

Содержание белка в мясных продуктах – 20%, усвояемость – 96%.

Содержание белка в растительных продуктах: злаки – 10%, бобовые – 20%. Усвояемость растительного белка – 70%.

2. Потребность в углеводах на 1 чел./день – 500 г, из них 250 г – за счет зерновых, 250 г – за счет овощей.

Содержание углеводов в зерновых – 60%, в овощах – 20%, усвояемость – 96%.

3. Потребность в жирах (условно принимаем) обеспечивается тем же количеством мясной и растительной пищи, поэтому расчет по жирам не производится.

4. Расход кормовых культур для выращивания 1 ц мяса составляет 15 ц корм. ед.

5. Средняя урожайность кормовых культур (корнеплоды, зернофураж, многолетние и однолетние травы и проч.) составляет … (например, 20 ц корм. ед./га).

6. Урожайность зерновых – … (примем 15 ц/га), овощей – … (к примеру, 150 ц/га).

7. Площадь сельскохозяйственных угодий Региона – ______ тыс.га. (для Белгородской обл. – 2145 тыс. га, общая площадь пашни 1654,75 тыс. га).

8. Численность населения ___ тыс. чел. (для Белгородской обл. – 1498 тыс. чел.)

Примечание. Реальные результаты расчетов могут отличаться от вычисленных в ходе занятия в связи с тем, что, с одной стороны, несколько завышены нормы потребления мясных продуктов, с другой – не учтены площади, занятые под технические культуры, низкопродуктивные участки, а также допущен еще целый ряд неточностей.

Практическое занятие №8

Пространственная структура биоценоза

Задание 1. Приведенные ниже сокращенные видовые составы сообществ широколиственного леса и луговой степи дифференцируйте в виде схемы согласно их вертикальной структуре (ярусности). При этом виды располагайте в порядке снижения их значимости, ориентируясь на оценки обилия по шкале Друде. Растения и животных обозначайте условными знаками.

Широколиственный лес.

* Обозначения обилия по шкале О. Друде см. в прил. 1 и 2.

Луговая степь.

Для каждого яруса биоценозов определите ведущий процесс функционирования (формирование микроклимата сообщества, усвоение солнечной энергии, образование первичной продукции, ее потребление (консумпция), разложение органического вещества, возобновление сообщества и др.).

Дайте название растительной ассоциации, используя классификацию по доминантным видам.

Задание 2. На рис. 2.3.7 показано участие древесных пород в формировании ярусов дубрав Центрально-Черноземного заповедника в 1979 и 1989 гг.

Рис. 2.3.7. Изменение состава древесных ярусов дубрав Центрально-Черноземного заповедника (по Рыжкову, 2001)

В табл. 2.3.7 приведены основные таксационные характеристики ярусов.

Таблица 2.3.7 Динамика основных таксационных показателей насаждений (по Рыжкову, 2001)

Примечание. Над чертой – 1979 г., под чертой – 1989 г.

Проанализируйте изменение вертикальной структуры дубрав за 10 лет. Каковы могли быть причины этих изменений?

Задание 3. На рис. 2.3.8 показана динамика пространственного размещения деревьев разных пород в дубо-кленовнике снытьевом в заповедном участке «Лес-на-Ворскле».

Перенесите схему в тетрадь, обозначив на ней пунктирными линиями границы парцелл древостоя (условные значки отдельных деревьев переносить не надо). Парцеллы необходимо выделять как участки с преимущественным доминированием одного вида (например, дубовая, липово-дубовая, кленовая парцеллы).

Рис. 2.3.8. Динамика пространственного размещения деревьев разных пород
в дубо-кленовнике снытьевом (заповедный участок «Лес-на-Ворскле») (по Рыжкову, 2001)

Как изменилась горизонтальная структура (мозаичность) фитоценоза с 1935 по 1993 год? Попытайтесь дать этому объяснение.

Задание 4. На рис. 2.3.9 показан процесс самозарастания шахтного отвала в течение пяти и двадцати лет. Проанализируйте особенности горизонтальной структуры молодых экосистем разного возраста.

Рис. 2.3.9. Самозарастание шахтного отвала в течение пяти (а) и двадцати лет (б) (по: Дзыбов, Денщикова, 2001): I – сплошное покрытие травостоем; II – мелкоземистый субстрат с единичными особями растений; III – обломки пустой породы; IV – мелкообломочный субстрат; 1-10 – номера площадок

Какие факторы, на Ваш взгляд, определяют такую структуру в данном техногенном ландшафте?

Как изменяется эта структура во времени при зарастании отвала?

Определите среднее проективное покрытие растительностью для учетных площадок 5- и 20-летней экосистем.

Практическое занятие №9

Экологическая ниша вида

Задание 1. На рис. 2.3.10 показан опыт советского эколога Г.Ф. Гаузе (1934) с двумя видами инфузорий рода Paramecia – P. aurelia и P. сaudatum при содержании инфузорий раздельно и вместе.

--- P. caudatum

__ P. aurelia

Рис. 2.3.10. Рост численности двух видов инфузорий в одной культуре (по Г.Ф. Гаузе): а – при выращивании видов отдельно; б – при совместном выращивании в общей среде

Какой тип роста характерен для популяций P. аurelia и P. сaudatum?

Какой тип стратегии популяции характерен для этих видов?

В чем могло проявляться преимущество P. aurelia перед P. caudatum?

Сформулируйте принцип конкурентного исключения.

Задание 2. Схематически изобразите экологические ниши:

а) птиц – обитателей леса;

б) насекомых – в степном биогеоценозе.

Отметьте способы дифференциации экологических ниш в приведенной Вами схеме.

Задание 3. В табл. 2.3.8 приведены данные о восьми видах голубей, обитающих в лесах Новой Гвинеи, которые питаются на четырех видах деревьев с размерами плодов соответственно 7, 20, 30, 40 мм (Уиттекер, 1980).

Распределите птиц по экологическим нишам, учитывая размер пищи и массу тела птиц.

Таблица 2.3.8 Масса птиц и размер потребляемой пищи голубей Новой Гвинеи

Попробуйте установить закономерность массовых отношений птиц в приведенной гильдии голубей.

Задание 4. В Белгородской области в разное время были ак­климатизированы следующие виды животных: енотовидная собака, американская норка, ондатра; реакклиматизированы бобр, выхухоль, сурок-байбак, пятнистый олень, благородный олень. Каковы могли быть последствия этих мероприятий? Объясните с точки зрения учения об экологической нише.

Задание 5. Подумайте, почему в заповедной степи, где нет выпаса копытных, наблюдаются исчезновение популяций сурков и сокращение численности сусликов? Чем может быть объяснена тенденция роста численности степных грызунов в целом на территории Белгородской области вне сети ООПТ?

Задание 6. В лесном хозяйстве выделяют 3 группы насекомых-вредителей:

– первичные (большой еловый лубоед, древесница въедливая, древоточец пахучий, усач осиновый и др.), поражающие здоровые деревья;

– вторичные (многие усачи, короеды, златки, рогохвосты) – поселяются на ослабленных деревьях;

– третичные (серый длинноусый усач, полосатый древесинник, валежный короед) – питаются на срубленных деревьях, пнях, порубочных остатках, валежнике.

Различаются ли эти группы по размеру вреда, причиняемого лесному хозяйству? Какие меры профилактики Вы могли бы предложить по отношению к этим группам вредителей?

Как организовать борьбу с вредителями сельскохозяйственных культур с точки зрения учения об экологической нише?

Практическое занятие №10

Межвидовые отношения в биоценозе

Задание 1. На приведенном ниже графике показана динамика численности трофически связанных видов – зайца-русака и лисицы в Белгородской области.

Рис. 2.3.11. Динамика численности зайца-русака и лисицы в Белгородской области

Проанализируйте график и попытайтесь объяснить выявленные тенденции с точки зрения особенностей взаимоотношений в системе «хищник – жертва».

Задание 2. В экологии отношения «хищник – жертва» описываются математическими моделями, наиболее простой из которых является модель Лотки – Вольтерры. Согласно этой модели, жертва увеличивает число своих особей в соответствии со своей внутренней скоростью роста (r₁), умноженной на плотность популяции жертвы (N₁), и теряет число особей со скоростью, которая пропорциональна числу встреч особей хищника и жертвы, т. е. равна произведению плотности популяции жертвы на плотность популяции хищника (N₂):

dN₁/dt = r₁N₁ - PN₁N₂

Хищник увеличивает число особей со скоростью, пропорциональной тому же произведению плотностей популяций, и теряет особи соответственно смертности (d₂), умноженной на плотность популяции хищника:

dN₂/dt = aPN₁N₂ - d₂N₂

Здесь Р – коэффициент хищничества (отношение числа встреч к числу добытых жертв), а – коэффициент, относящий число рождений хищников к числу съеденных ими жертв.

Используя эту модель, определите значения коэффициентов Р и а для ситуации стабильного состояния популяций зайца-русака и лисицы в Белгородской области (соответственно – 19,9 и 4,5 тыс. голов, по среднемноголетним данным). Каждая пара лис в год приносит 7 детенышей, каждая пара зайцев – 12. Теоретически предположим, что зайцы не умирают естественной смертью, а естественная смертность лисицы равна ее рождаемости.

Задание 3. Как вы думаете, почему опытные огородники советуют уносить с поля сполотые сорняки? Почему запахивание некоторых сорняков (например, пырея), действует угнетающе на всхожесть семян культурных растений?

Задание 4. Известно, что в зимний период копытные (лоси, косули, олени, зубры) питаются веточным кормом. При росте численности поголовья этих животных в лесах происходит сокращение численности многих кустарников, но не всех. Волчье лыко, наоборот, резко увеличивает свою численность. Какие факторы могут этому способствовать?

Практическое занятие №11

Сообщества и условия среды

Задание 1. В табл. 2.3.9 приведены различные типы лесонасаждений бассейна р. Северский Донец и некоторые характеристики почв, на которых они произрастают.

Таблица 2.3.9 Почвенные условия лесонасаждений бассейна р. Северский Донец

* – буквенные обозначения видов деревьев: С – сосна; Д – дуб; Я – ясень; К – клен; Л – липа; О – осина.

Какие градиенты среды, на ваш взгляд, имеют наибольшее значение для распространения лесных фитоценозов?

Как изменяется состав лесных фитоценозов (древостоя) по градиентам условий местообитаний?

Задание 2. Из приведенных природных факторов, влияющих на распространение растительности, выберите те, которые формируют градиенты среды.

Межвидовые отношения, антропогенное влияние, свет, свойства почвы, эрозионные процессы, поемность, формы рельефа, высотная поясность, континентальность климата, сезонные факторы, солнечная радиация, сумма температур, годовое количество осадков.

Определите уровень их влияния: планетарный, региональный, ландшафтный и ценотический.

Задание 3. Приведите примеры градиентов среды, характерных для Вашего региона, имеющие региональное, ландшафтное и локальное значение. Изобразите схему локального градиента среды, на которой покажите направление изменения фактора (факторов) и соответствующий экоклин биоценозов.

Задание 4. В табл. 2.3.10 приведены сокращенные описания лесных фитоценозов, характерных для Белгородской области.

Таблица 2.3.10 Видовой состав лесных фитоценозов

Определите сходство (по коэффициенту Жаккара) их видового состава и методом полярной ординации разместите их на оси градиента среды. Определите вид этого градиента.

Из списков видового состава приведенных фитоценозов назовите диагностические (характерные, дифференциальные виды).

Date: 2015-09-22; view: 6394; Нарушение авторских прав