Рабочая тетрадь для лабораторно-практических занятий по дисциплине



страница1/9
Дата08.05.2016
Размер1.29 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Челябинский государственный педагогический университет»

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ»


для студентов биологических специальностей педагогических вузов

Ф.И.О. студента (-ки) ______________________

Курс ________ Группа ____________________

Факультет _______________________________

Учебный год _____________________________

Челябинск, 2009

УДК 577.4(021)

ББК 28.081я73

Р 13
Рабочая тетрадь для лабораторно-практических занятий по дисциплине «Общая экология» для студентов биологических специальностей педагогичес-ких вузов // Автор-составитель Б.В.Красуцкий. – Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2009. – 138 с.
ISBN 978-5-85716-760-1
Рабочая тетрадь составлена в соответствии с действующей программой и содержит задания для лабораторно-практических занятий и самостоятельной работы. Работа с тетрадью предполагает углубление знаний по основным разделам биологии (ботаника, зоология, микробиология, микология, биохимия, физиология растений и животных, биогеография, эволюционная теория) и некоторых других наук естест-венного цикла (физическая география, климатология, ландшафтоведение, природо-пользование). В процессе работы формируется понятийный аппарат, возникает це-лостное, систематизированное представление о главных законах, аксиомах, правилах и принципах современной экологии, тенденциях развития этой научной дисциплины на фоне все более углубляющегося антропогенного вмешательства в природные процессы.

Разработана в помощь студентам биологических специальностей педагогических вузов и может быть использована учащимися общеобразовательных школ для более углубленного и систематизированного изучения экологии.


Рецензенты:

доктор биологических наук, Заслуженный деятель науки и техники РФ,

профессор Каплин Владимир Григорьевич

(Самарская сельскохозяйственная академия)

кандидат биологических наук, доцент Строкова Надежда Петрова

(Челябинский государственный педагогический университет)


ISBN 978-5-85716-760-1

 Издательство Челябинского государственного

педагогического университета, 2009

РАЗДЕЛ 1. ФАКТОРЫ СРЕДЫ И ИХ ДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
ТЕМА 1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА ОРГАНИЗМЫ
Любой живой организм существует в сложном и постоянно меняющемся мире, поэтому успех его жизнедеятельности определяется исторически сформировавшимися и постоянно совершенствующимися адаптациями, которые затрагивают всю его организацию и, в то же время, определяют характер взаимодействия со средой и с другими организмами.

Отдельные свойства или компоненты среды, прямо или косвенно воздействующие на организмы, называются экологическими факторами.
Задание 1. Раскройте понятия «абиотические факторы», «биотические факторы», «антропогенные факторы», приведите примеры. Рассмотрите рис. 1, дайте определения терминам «оптимум», «экологическая валентность», «экологический спектр вида», приведите примеры стенобионтных и эврибионтных видов растений и животных.

Абиотические факторы__________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Биотические факторы___________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Антропогенные факторы_________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________




Рис. 1. Общая схема действия экологического фактора на живой организм

1 – точка минимума; 2 – точка оптимума; 3 – точка максимума

Оптимум_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Экологическая валентность ______________________________________________________

________________________________________________________________________________



Экологический спектр вида _______________________________________________________

________________________________________________________________________________


Стенобионты___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Эврибионты ____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Задание 2. Сформулируйте основные закономерности, присущие действию экологичес-ких факторов на живые организмы.
Закон лимитирующих факторов (Блэкман, 1909)____________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Закон толерантности (Шелфорд, 1913)____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Закон неоднозначного действия фактора на различные функции организма ____________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Закон (эффект) компенсации факторов (Рюбель, 1930)_______________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Закон незаменимости фундаментальных факторов (Вильямс, 1949) __________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Закон совокупного действия факторов _____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило экологической индивидуальности (Раменский, 1924) _________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило взаимодействия факторов _______________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



ТЕМА 2. СВЕТ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Задание 1. Изучите схемы на рис. 2, 3. Как преобразуется солнечное излучение при прохождении через атмосферу, какие лучи достигают земной поверхности? Какова длина волн различных участков солнечного спектра? Какое действие на организмы они оказывают?

Рис. 2. Баланс солнечной радиации на поверхности Земли





Рис. 3. Прохождение УФЛ через атмосферу

Ультрафиолетовые лучи _________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Физиологическая радиация _______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Инфракрасные лучи______________________________________________________________
Задание 2. Используя гербарии и учебные пособия, изучите основные экологические группы растений по отношению к свету и заполните таблицу 1.

Таблица 1



Экологические группы растений по отношению к свету



Экологические

группы растений



Характерные

представители




Основные морфо-экологические адаптации


Гелиофиты

(светолюбивые)









Сциофиты

(тенелюбивые)










Факультативные гелиофиты

(теневыносливые)









Задание 3 (для самостоятельной работы). Как известно, основная роль света в жизни растений – служить источником энергии для фотосинтеза. В результате этого процесса происходит фотолиз воды с выделением газообразного кислорода, а энергия, полученная фотохимической системой, утилизируется для преобразования диоксида углерода в углеводы. Напишите основные уравнения для световой и темновой фазы фотосинтеза, указав массу выделяемого всеми растениями планеты кислорода и биомассу синтезируемых органи-ческих соединений за год (в сухом весе). Обратите внимание на рис. 4, где показано, что освещенность в своем влиянии на фотосинтез характеризуется так называемой кривой насыщения. У теневыносливых растений насыщение наступает при меньшей освещенности, чем у светолюбивых. Минимальное освещение, при котором поглощение углекислого газа для фотосинтеза равно выделению его при дыхании, называется точкой компенсации (на рисунке соответственно К1 и К2).

Реакция световой фазы:
Реакция темновой фазы:

Рис. 4. Кривые насыщения у светолюбивых и теневыносливых растений (по K. Kreeb, 1979)
Задание 4 (для самостоятельной работы). В жизни животных свет имеет, в основном, информационное значение. Кратко опишите, как воспринимается свет, и каким образом создается зрительное восприятие у представителей различных по уровню эволюционного развития групп животных.
Инфузории______________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Планарии_______________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Пауки __________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Насекомые______________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Головоногие моллюски (в том числе и глубоководные)________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Ночные и сумеречные птицы и млекопитающие ____________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Дневные птицы и млекопитающие ________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Рис. 5. Язык пчел – передача информации об источнике пищи (по П. Фарб, 1976)
Круговой танец (слева) исполняется, когда источник нектара совсем близко. В этом танце Солнце как ориентир не используется, поэтому и не указывается направление поиска. Виляющий танец (справа) означает, что источник нектара удален. В нашем случае цветок находится примерно в 120 градусах слева от Солнца, и пчела-разведчица соответствующим образом «расположила» на соте свою восьмерку

«Четырехглазость» животных, обитающих у поверхности воды_____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Задание 5 (для самостоятельной работы). Что такое биолюминесценция, чем она обус-ловлена и для каких животных характерна?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 6 (для самостоятельной работы). Каково значение света для животных, осу-ществляющих миграции?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Задание 7 (для самостоятельной работы). Свет представляет собой первично-периоди-ческий фактор: закономерная смена дня и ночи, сезонные изменения длины светлой части суток происходят с жесткой ритмичностью, которая определяется астрономическими про-цессами и на проявления которой не могут повлиять условия на Земле. Поэтому фото-период (длина дня) наиболее устойчив в своей динамике, автономен и не подвержен другим влияниям. Кратко охарактеризуйте основные типы адаптивных биологических ритмов и фотопериодических реакций, приведите примеры для растений и животных.
Суточные ритмы________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Животные с дневной активностью_______________________________________________

________________________________________________________________________________



Животные с ночной активностью________________________________________________

________________________________________________________________________________



Животные с круглосуточной активностью________________________________________

________________________________________________________________________________



Циркадные ритмы_______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Приливно-отливные ритмы ______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Сезонные ритмы ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Цирканные ритмы_______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Короткодневный тип фотопериодических реакций__________________________________

________________________________________________________________________________



Длиннодневный тип фотопериодических реакций___________________________________

________________________________________________________________________________


Задание 8 (для самостоятельной работы). При изучении влияния света (в том числе и его действия совместно с другими абиотическими факторами) на основные процессы жизне-деятельности животных и растений, были установлены некоторые интересные явления и закономерности, имеющие важное общебиологическое и практическое значение. Раскройте сущность некоторых из них.
Фототропизм___________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Фототаксис____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Компасовые реакции_____________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Биологические часы и концепция хронона___________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило Ашоффа________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило критической длины дня__________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Биоклиматический закон Хопкинса________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



ТЕМА 3. ТЕМПЕРАТУРА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Температура окружающей среды наряду с солнечным излучением является одним из самых важных факторов, воздействующих на живые организмы. Известны, по крайней мере, четыре источника тепловой энергии, влияющих на температурное состояние организмов: 1) тепло среды, в которой они живут (вода, почва, воздух); 2) дополнительное тепло в виде прямого солнечного излучения для организмов, живущих на поверхности почвы (особенно большие количества тепловой энергии в области инфракрасного и видимого излучения); 3) тепло, выделяющееся при разложении органических остатков (компост, навоз, силос) в результате бактериальной ферментации; 4) постоянный источник тепла в виде энергии, высвобождающейся в процессе метаболизма, главным образом, при катаболизме. При этом внутренние источники энергии у животных могут иметь важное значение для установления независимой от температуры окружающей среды температуры тела. В случае если тепла, выделяемого при катаболизме, недостаточно для устойчивого поддержания определенного уровня в организме, он оказывается зависимым от температуры окружающей среды. По этому признаку организмы делятся на две большие группы: эндотермных (гомойотермных) и экзотермных (пойкилотермных).

Влияние температуры окружающей среды на организмы можно рассматривать с двух точек зрения. Качественное влияние температуры на организмы связано со спецификой их индивидуального развития. Для количественного воздействия температуры на организмы характерно наличие корреляционных связей между величиной действующего температур-ного стимула и масштабами биологических проявлений. Температура окружающей среды в таких случаях определяет интенсивность экологических явлений.


Задание 1. Приведите примеры растений следующих экологических групп:
Нехолодостойкие________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Неморозостойкие________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Морозоустойчивые ______________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Закалка у морозоустойчивых растений____________________________________________

________________________________________________________________________________



Нежаростойкие_________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Жаровыносливые ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Жароустойчивые ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Пирофиты______________________________________________________________________
Задание 2. Все растения являются пойкилотермными организмами. Среди животных выделяются пойкилотермные, гомойотермные и гетеротермные виды (в период активности температура их тела постоянна, но во время отдыха, а особенно, во время зимней спячки, значительно понижается). Приведите примеры животных каждой из групп.
Пойкилотермные________________________________________________________________

Гомойотермные_________________________________________________________________

Гетеротермные _________________________________________________________________
Задание 3. Зависимость темпов роста и развития от внешних температур для растений и пойкилотермных животных дает возможность рассчитать скорость прохождения их цикла развития в данных условиях. Раскройте понятия «температурный порог развития», «эффек-тивная температура». Запишите формулу, по которой рассчитывается сумма эффективных температур, и определите, через сколько дней произойдет выход мальков форели из икри-нок, если температура воды составляет: 1) +5; 2) +6; 3) +7; 4) +8; 5) +9; 6) +10 градусов (сумма эффективных температур – 410, температурный порог развития – 0 градусов).
Температурный порог развития___________________________________________________

________________________________________________________________________________



Эффективная температура ______________________________________________________

________________________________________________________________________________








Сумма эффективных температур рассчитывается по формуле:

________________________________________________________________________________

Выход мальков форели при температуре воды: +5 ________ ; +6 ________ ; +7 ________ ; +8 ________ ; +9 ________ ; +10 ________
Задание 4. Характерная особенность теплообмена пойкилотермных животных состоит в том, что главным источником поступления тепловой энергии у них является внешнее тепло. Для таких животных свойственны некоторые адаптации: как к низкой, так и высокой температуре. Раскройте основные из этих приспособлений, приведите примеры.
Приспособления к низкой температуре у пойкилотермных животных:

«Биологические антифризы»_______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Повышенная теплопродукция ______________________________________________________

________________________________________________________________________________



Артерио-венозные «теплообменники»_______________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Адаптивное поведение ____________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Приспособления к высокой температуре у пойкилотермных животных:

Подкожная сосудистая регуляция __________________________________________________

________________________________________________________________________________



Теплоотдача за счет испарения ____________________________________________________

________________________________________________________________________________



Задание 5. Гомойотермные животные гораздо меньше зависят от температурных усло-вий среды. Ароморфные изменения строения (четырехкамерное сердце и наличие одной дуги аорты, обеспечивающее полное разделение артериального и венозного кровотока, интенсив-ный обмен веществ благодаря снабжению тканей артериальной кровью, перьевой или воло-сяной покров тела, регуляция теплоотдачи кожными сосудами, хорошо развитая высшая нервная деятельность) позволили птицам и млекопитающим сохранять активность при очень резких перепадах температур и освоить практически все местообитания. Для них также свойственны некоторые адаптации: как к низкой, так и высокой температуре. Раскройте основные из этих приспособлений, приведите примеры.
Приспособления теплокровных животных к низким температурам:

Дрожь__________________________________________________________________________

«Свободное» тканевое дыхание_____________________________________________________

________________________________________________________________________________



Наличие бурой жировой ткани_____________________________________________________

________________________________________________________________________________



Теплоизолирующие покровы________________________________________________________

Адаптивное поведение ____________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Приспособления теплокровных животных к высоким температурам:

Испарение воды__________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Сосудистые реакции______________________________________________________________

________________________________________________________________________________


Задание 6 (для самостоятельной работы). Сформулируйте основные экологические правила, характеризующие адаптации гомойотермных животных к температурным условиям обитания.
Правило Бергмана _______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило Аллена _________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило Глогера_________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Правило Гессе___________________________________________________________________

________________________________________________________________________________



Закон покровов тела _____________________________________________________________

________________________________________________________________________________




Рис. 6. Особенности строения нор и расположения гнезд разных видов млекопитающих, позволяющие создавать в них определенный температурный режим

(по Н. П. Наумову, 1963; И. И. Барабаш-Никифорову, А. Н. Формозову, 1963)


1 – логово зайца-русака в песчаных дюнах; 2 – снежная нора зайца-русака; 3 – летняя нора полуденной песчанки; 4 – нора малого суслика; 5 – нора выхухоли; 6 – хатка ондатры; 7 – гнезда рыжей полевки в дупле дуба; 8 – зимнее гнездо обыкновенной белки

  1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница