3633

2

УДК 630*18:574

Прохорова Н.Л. ЭКОЛОГИЯ [Текст]: методические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 190603 – Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт) / Н.Л. Прохорова; Фед. агентство по образованию, ГБОУ ВПО «ВГЛТА». - Воронеж, 2012. – 29 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГБОУ ВПО «ВГЛТА»

Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. Н.А. Харченко

3

Введение

Экология – одна из академических наук, которая исследует процессы и явления, в соответствии с которыми устроена природа. Экология исследует принципы функционирования основных компонентов биосферы – атмосферы,

литосферы и гидросферы, являющихся средой обитания живых организмов,

закономерности взаимодействия природы и общества.

Современная экологическая ситуация вызывает обоснованную тревогу всех людей планеты. Для сохранения цивилизации необходимо переосмысление экологических ценностей, включающих природные ресурсы, в том числе чистый воздух и воду, плодородные почвы, лесные богатства и многообразие живых организмов.

Транспортный комплекс относится к основным источникам загрязнения окружающей природной среды. Основные виды воздействия на окружающую среду автотранспорта – загрязнение токсичными веществами атмосферного воздуха отработавшими газами автомобилей; выбросы вредных веществ в атмосферу от стационарных источников; размещение и утилизация отходов от эксплуатации транспорта; загрязнение поверхностных вод и водоемов ливневыми сточными водами с объектов, обслуживающих транспортные средства.

Человек не может жить, не оставляя после себя твердые бытовые отходы.

Отходы собираются как на специализированных (санкционированные места), так

ина стихийно возникающих свалках (неразрешенные места).

Несанкционированные свалки, вследствие биохимических процессов разложения, оказывают вредное воздействие на окружающую среду. Свалки бытовых отходов не только загрязняют почву, воду и воздух, там, в огромных количествах разводятся крысы, мыши и насекомые, что угрожает вспышками инфекционных заболеваний.

Целью практических занятий является усвоение и понимание механизма взаимодействия всех компонентов биосферы, познание предмета экологии и основных ее задач на современном этапе.

4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Объект, предмет и задачи экологии Экологические факторы

Современная экологическая ситуация вызывает обоснованную тревогу всех людей планеты. Для сохранения цивилизации необходимо переосмысление экологических ценностей, включающих природные ресурсы, в том числе чистый воздух и воду, плодородные почвы, лесные богатства и многообразие живых организмов. Приоритетными в этом плане становятся экологические знания и их понимание в поддержании равновесия биосферы, которое нарушается в результате необдуманных действий человека.

Экология как самостоятельная наука рассматривает комплекс взаимоотношений живых организмов в их естественной среде обитания с учетом влияния на них человеческой деятельности. Наука исследует принципы функционирования основных компонентов биосферы – атмосферы, литосферы и гидросферы, являющихся средой обитания живых организмов, закономерности взаимодействия природы и общества, его деятельности, направленной на охрану окружающей среды и целесообразное использование природных ресурсов.

Задание №1. Основные понятия экологии

Используя справочные материалы по экологии, лекционный курс, найдите несоответствия в таблице:

Задание № 2. Факторы среды

Любой организм может функционировать только при условии тесной связи с окружающей средой. Совокупность абиотических и биотических условий жизни организма называют средой обитания. Окружающая среда – совокупность

5

всех элементов среды, непосредственно контактирующих с рассматриваемым объектом. Среда – с экологических позиций – это тела и явления, с которыми организм вступает в прямые или косвенные взаимоотношения. Все элементы среды, воздействующие на живые организмы, называются экологическими факторами.

Используя перечисленные факторы, распределите их по группам, заполнив таблицу:

Свет, паразитизм, мутность воды, вырубка леса, кислотность воды, конкуренция, атмосферное давление, хищничество, ветер, каннибализм, кислотность почвы, смерч, нефтяная пленка на поверхности океана, глобальное увеличение температуры, эфтрофикация, разрушение фреонами озонового слоя, торнадо, форезия, ультрафиолетовое излучение, механический состав почвы, обмеление морей.

Приведите примеры экологических факторов зоогенных, мутагенных, фитогенных, антропогенных.

Задание № 3. Лимитирующий фактор

Для распределения вида наиболее важным является тот фактор, значения которого находятся в минимуме или в максимуме.

Какой из перечисленных факторов можно считать ограничивающим, т.е. не позволяющим организмам существовать в предлагаемых условиях?

1) В зоне тундры для организмов, связанных с почвой:

количество тепла, количество влаги, элементы минерального питания;

2) Для организмов, связанных с почвой в лесостепной и степной зонах:

увлажнение, температура, минерализация почвы;

3) Для морских растений в океане на глубине 6000 м:

вода, температура, углекислый газ, соленость воды, свет, давление;

4) Для растений в пустыне летом:

температура, свет, вода;

5) Для скворца зимой, в подмосковном лесу:

температура, пища, влажность воздуха, продолжительность светового дня;

6) Для кабана в северной тайге:

температура, свет, влажность воздуха, высота снежного покрова.

7) В водных экосистемах для большинства входящих в их состав организмов

лимитирующими факторами являются:

6

содержание кислорода и фосфора, содержание фосфора и серы, температура,

свет;

8) Для бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур):

солнечный свет, зимняя температура, отсутствие зеленых растений, высокая

летняя температура

Задание № 4. Основные среды жизни

Заполните таблицу. Для характеристики показателей среды используйте предлагаемые ниже определения: низкая, средняя, высокая, отсутствует, мало, умеренно, много.

7

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Популяция

Популяция – (populatio – народ, население) это совокупность особей одного вида, обладающих генофондом и занимающих определенную территорию, существующая относительно изолирована от других популяций. Этот термин ввел В. Иогансен в 1903 году.

Генофонд – это совокупность всех генов всех особей данной популяции. Фенотип, особенности строения и жизнедеятельности организма,

обусловленные взаимодействием его генотипа с условиями среды (В. Иогансен, 1909).

Скорость, с какой растет популяция – важный показатель состояния экосистемы. При благоприятных условиях среды происходит быстрый рост числа особей. Совокупность факторов, которые способствуют увеличению численности вида, называют биотическим потенциалом. Противоположное ему действие на экосистему оказывают лимитирующие факторы, сочетание которых называют сопротивлением среды.

На численность популяций влияют самые разнообразные факторы, которые можно объединить в две группы: зависящие от плотности и не зависящие от ее численности. При высокой численности главенствующее значение приобретают факторы внутривидовых и межвидовых отношений.

Изменения в размерах, структуре и распределении популяций, которые составляют основу экосистем, реагируют на изменения окружающей среды не только изменением численности, но и структурными показателями. Изменения уровня смертности и рождаемости является основной реакцией видов на изменения окружающей среды.

Задание № 1. Из предложенного ниже списка факторов выделите (А) те, которые определяют биотический потенциал и (Б) – сопротивление среды: недостаток воды, способность к захвату новых местообитаний, рождаемость, хищники, конкуренты, способность к расселению, защитные механизмы, неблагоприятные погодные условия, болезни, паразиты, ограниченность территорий соответствующих местообитаний, способность выдерживать неблагоприятные условия, недостаток пищи.

Задание № 2. Размер популяции рассматривают как баланс между факторами, способствующими ее росту или сокращению.

Выберите из перечисленных ниже совокупности факторов те, которые приводят к снижению или увеличению численности особей в популяции. Заполните таблицу, распределив по графам следующие факторы регуляции численности особей в популяции: достаточное освещение, неблагоприятная химическая обстановка, низкая скорость воспроизводства, способность адаптироваться к окружающей среде, широкие параметры экологической ниши, оптимальная температура, недостаточное или избыточное освещение, доступность и достаточность пищи, нарушение местообитания, слишком низкая или высокая температура, избыток конкурентов, соответствующее местообитание, благоприятная химическая обстановка, конкурентоспособность в

8

борьбе за ресурсы, способность защиты от хищников, способность мигрировать и жить в других местах, неспособность противостоять болезням и вредителям, неспособность адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Численность любой популяции чрезвычайно динамична и подвержена постоянным изменениям. Понятие ―стабильности‖ численности особей в популяции относительно и характеризует динамику изменений около некого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями.

На численность популяций влияют самые разнообразные факторы, которые можно объединить в две группы: зависящие от плотности и не зависящие от ее численности. При высокой численности главенствующее значение приобретают факторы внутривидовых и межвидовых отношений.

Изменения в размерах, структуре и распределении популяций, которые составляют основу экосистем, реагируют на изменения окружающей среды не только изменением численности, но и структурными показателями. Изменения уровня смертности и рождаемости является основной реакцией видов на изменения окружающей среды.

Задание № 3. Приведите свои доводы в пользу того, что знания демографической ситуации необходимы человеку. Рассчитайте:

Сколько воды и пищи (растительной и животной) человек потребляет за всю свою жизнь. В среднем в течение одного дня он съедает около 2 кг обработанной растительной пищи (хлеб, крупы, овощи и фрукты) и 0,5 кг животной пищи (мясо, рыба, молоко и молочные продукты, яйца). В сутки человеку требуется 2,5 л воды. В среднем люди живут 70 лет. Полученные данные занесите в таблицу:

Потребление человеком пищевых ресурсов

Задание № 4. В одном из информационных буклетов ООН в области народонаселения сообщалось, что в 1980-е годы численность народонаселения в мире увеличивалась на 3 человека в секунду. Сколько детей рождалось за год (год не считается високосным).

9

Задание № 5. Заполнить пробелы.

1.Чтобы эволюция была возможна, необходимо, чтобы особи в популяции были

________________ по фенотипу. Естественный отбор – это избирательное воспроизведение наиболее_________________ особей. Отбору подвергаются не отдельные _________________, а весь ________________________ в целом. Для эволюции путѐм естественного отбора необходимо, чтобы особь не только выжила, но и ____________. Элементарной единицей эволюции является

________________ .

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Экологические системы

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот вещества, называют экологической системой, или экосистемой.

Совокупность живых организмов, составляющих структурную основу, экосистемы представляют отдельные виды, популяции и биоценозы.

Задание № 1. В таблице, представленной ниже, показано несоответствие между типами взаимоотношений и соответствующим им понятиям. Определите типы взаимодействий организмов и дайте терминам соответствующие определения, используя сведения таблицы.

Выберите пары живых организмов из предлагаемого ниже перечня, соответствующие одному из типов биотических отношений: карась, муха,

клубеньковые азотфиксирующие бактерии, цапля, лев, человек, дизентерийная амеба, береза, рыба-лоцман, акула, горох, росянка, щука, подберезовик, лосось, муравей, заяц-беляк, водные бактерии, тля, шмель, пшеница, бодяк полевой, гиена, заяц-русак, аскарида, инфузория, клевер, лось, медведь, синица.

В таблицу впишите примеры живых организмов, характеризующих тот или иной тип биотических взаимоотношений.

Типы биотических связей

10

Основные типы организмов, которые формируют биотические компоненты экосистем, принято делить на продуценты, консументы и редуценты. Это разделение базируется на преобладающем способе питания организмов.

В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Последовательность организмов, в которой каждый последующий съедает или разлагает другой, называют пищевой цепью. При переходе от одного пищевого уровня к другому передается около 10% энергии. Такая потеря энергии приводит к тому, что число видов в пищевой цепи незначительно – 3-5. Обобщенные пирамиды энергетических потоков показывают уменьшение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне пищевой цепи.

Задание № 2. Вставьте пропущенные слова:

Комплекс совместно обитающих видов и связанных между собой называют ___________. В его состав входят виды – производящие органические вещества, использующие компоненты неживой природы и являющиеся связующим звеном между живой и неживой природой, которые называют

_________, а также организмы, потребляющие органическое вещество и перерабатывающие его в новые формы. Эти организмы составляют группу

__________. Замыкают круговорот веществ в системе организмы, которые потребляют органическое вещество и полностью разлагают его до минеральных соединений. Эти организмы называют _________. Передача энергии, заключенной в химических связях органических веществ – пище осуществляется по _________________.

В биоценозах различают виды, которые в наибольшей степени формируют характерную для сообщества среду, их называют________ .

Единый природный комплекс, который выступает, как функциональное целое и образован живыми организмами и средой их обитания называют

____________. Экосистемы, которые обмениваются с соседними энергией, но не веществом, называют ___________. Экосистему земли в целом называют ____.

Задание № 3.

3.1 Выберите среди предложенных детритные и пастбищные пищевые цепи: диатомовые водоросли – личинка поденки – личинка ручейника; листовая подстилка – дождевой червь – землеройка – горностай; мертвое животное – личинка падальной мухи – травяная лягушка – уж обыкновенный; вереск – пчела

– насекомоядная птица – хищная птица; бурая водоросль – береговая улитка – кулик – сорока; перегной – красный калифорнийский червь – крот; коровий помет – личинка мухи – скворец – ястреб-перепелятник; нектар – пчела – паук – землеройка – сова