Рабочая тетрадь для лабораторно-практических занятий по дисциплине
ТЕМА 4. ВЛАЖНОСТЬ (ВОДА) КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
жүктеу/скачать 10 Mb.
|
| ТЕМА 4. ВЛАЖНОСТЬ (ВОДА) КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Связь организмов с водной средой обусловлена, прежде всего, историей жизни, зарож-дение и развитие которой на протяжении долгого периода было ограничено водной средой. Полное освобождение от водной среды в связи с выходом на сушу потребовало появления многих морфологических и физиологических адаптаций. Особенности поддержания водного баланса зависят от того, в какой экологической обстановке обитают организмы, насколько они могут использовать различные источники влаги и задерживать воду в теле. Эволюция животных и растений протекала в двух направлениях относительно роли воды в жизни организма. Первое из них – пойкилогидризм, второе – гомойогидризм. Пой-килогидричные организмы могут переносить значительные различия влажности окружаю-щей среды и соответствующие им различия в содержании воды в клетках. Периоды высы-хания такие организмы обычно переживают в состоянии покоя, при сильном обезвоживании тканей. У растений, например, с таким механизмом адаптации клетки не содержат вакуолей, поэтому при высыхании они сокращаются значительно меньше, чем клетки, имеющие вакуо-ли. Гомойогидрические организмы приспособлены к постоянному содержанию воды в клет-ках. У растений клетки имеют большие вакуоли, но если высыхание клеток превысит неко-торую пороговую величину, изменения в протоплазме станут необратимыми и приведут к гибели растения. У животных содержание воды в организме более постоянно; полное высы-хание может происходить только у тех, которые образуют споры или цисты. Задание 1. Охарактеризуйте пути поступления воды в живые организмы. Для каких групп они характерны? Абсорбция воды из водной среды___________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Получение воды из почвы _________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Абсорбция водяных паров_________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Получение воды из дождевых осадков ______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Питье__________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Извлечение воды из сочной пищи __________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Высвобождение воды при метаболизме ____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 2. Кратко опишите основные способы выведения воды из организма. Транспирация ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Испарение воды с поверхности тела _______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Потери воды с дыханием _________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Потери воды через экскрецию _____________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 3. Изучите анатомо-морфологические особенности растений из разных эколо-гических групп, дайте определения и заполните таблицу 2. Таблица 2 Экологические группы растений по отношению к воде
Таблица 2 (окончание)
Задание 4. Приведите примеры гигрофильных, ксерофильных и мезофильных живот-ных и дайте характеристику способов (особенностей) регуляции водного баланса у наземных животных, обитающих в различных ландшафтно-климатических зонах (см. также рис. 7). Гигрофилы______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ксерофилы______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
Рис. 7. Водный баланс саранчи при употреблении в пищу свежей травы (А) и сухого сена (Б): стрелками, направленными к насекомому, обозначены составляющие водного прихода, от насекомого – потери воды (мг/особь за 1 час) (по E. P. Edney, 1977) 
Рис. 8. Влияние относительной влажности воздуха на активность нападения комаров (Aedes dorsalis): а – активность комаров; б – относительная влажность воздуха (по F. Schwerdtfeger, 1963) Поведенческие особенности_______________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Морфологические особенности____________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Физиологические особенности ____________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ТЕМА 5. СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ. КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ. КЛИМАДИАГРАММЫ Гидротермические условия являются решающими в распределении растительности и животного населения на Земле. Наряду с присущими для каждой территории особенностями перемещения воздушных масс, температура и влажность определяют конкретные погодные условия (состояние приземного слоя атмосферы до высоты примерно 20 км) и климат мест-ности (многолетний режим погоды) в целом. Знание климатических особенностей среды чрезвычайно важно для понимания экологии изучаемых видов организмов. Одним из спо-собов графического изображения климата служат климадиаграммы. Задание 1. Изучите процедуру составления климадиаграмм. Какую важную информа-цию можно получить при анализе конкретных климадиаграмм (рис. 9)? Что такое климато-грамма, какие сведения представляют особую ценность для эколога? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________  ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ Рис. 9. Общий вид климадиаграммы (по H. Walter, 1962) 
1 
2 3 
4 
5  
6 Рис. 10. Климат основных биомов суши (по Д. Эттенборо, 2001) 1 – влажный тропический лес; 2 – саванна; 3 – тайга; 4 – пустыня; 5 – степь; 6 – тундра Задание 2. Изучение совместного влияния температуры и влажности на растения и животных, анализ особенностей распределения организмов в градиенте гидротермических факторов среды позволили выявить целый ряд закономерностей, сформулированных в виде правил и принципов. Наиболее существенным во многих случаях оказалось то, что гидро-термические показатели местообитаний зависят от погодных условий и климатической зоны. Поэтому одно и то же местообитание может оказаться неодинаковым по микроклимату в го-ды с засушливой и жаркой погодой по сравнению с прохладными, сырыми годами. Точно так же в более южных климатических зонах микроклимат внешне одного и того же местооби-тания будет иметь иные гидротермические показатели, чем на севере. В результате таких отклонений от нормы у видов наблюдается смена местообитаний, ярусов растительности, субстратов обитания и др. Раскройте сущность некоторых закономерностей, и укажите, для каких групп организмов они были установлены. Правило предварения В. В. Алехина________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Принцип смены стаций Г. Я. Бей-Биенко___________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Принцип смены ярусов М. С. Гилярова _____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Правило Ю. И.Чернова ___________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
Рис. 11. Иллюстрация принципа смены стаций Г. Я. Бей-Биенко (по Г. Я. Бей-Биенко, 1980) РАЗДЕЛ 2. ГЛАВНЫЕ СРЕДЫ ЖИЗНИ, АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ ТЕМА 1. ВОДНАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ГИДРОБИОНТОВ Водная оболочка Земли (гидросфера) включает Мировой океан, воды суши (реки, озера, болота, ледники) и подземные воды (таблица 3). Таблица 3 Запасы воды на Земле (по А.И. Ажгиревичу и др., 2006)
Мировой океан занимает почти 70% поверхности Земли, содержит около 96,5% от общих запасов воды и является уникальной экосистемой, которой присущи: а) гигантские размеры; б) огромные глубины, освоенные жизнью; в) непрерывность, так как все океаны связаны друг с другом; г) постоянная циркуляция водных масс; д) соленость и буферность; е) наличие растворенных биогенных элементов; ж) заметная периодичность жизни в связи с приливно-отливными ритмами; з) ярко выраженная зональность в градиенте закономерно изменяющихся экологических условий. Океаны и моря являются наиболее плотно, но нерав-номерно заселенными экосистемами: наряду с зонами высокой плотности жизни имеются и большие пустынные акватории. Океаносфера регулирует глобальный обмен энергии и веществ на суше, а геологические и геохимические процессы, протекающие в морях и океанах, оказывают очень сильное влияние на всю земную кору. Эустарии и морские побережья, как переходные зоны, характеризуются своеобразны-ми экологическими условиями. Их важнейшие особенности: а) интенсивная циркуляция питательных веществ и конечных продуктов обмена, обусловленная приливами и отливами; б) очень тесные контакты автотрофов и гетеротрофов; в) высокая круглогодичная первичная продукция; г) огромное разнообразие организмов и их жизненных форм, не встречающихся ни в открытом море, ни в пресных водах. Реки и ручьи – пресноводные проточные водоемы – активно эксплуатируются чело-веком. Для организмов этих экосистем большое значение имеет подвижность воды (течения), способствующая перемешиванию, а также поступление органического вещества из примы-кающих озерных и наземных экосистем. Озера и пруды характеризуются наличием стоячей пресной (иногда соленой) воды. Ви-довое разнообразие в них относительно невелико. Почти для всех озер и прудов свойственна достаточно четкая зональность и стратификация, т.е. разделение водной толщи на слои различной плотности, что препятствует перемешиванию вод. Озера разделяются на олиготрофные (малопродуктивные) и эвтрофные (высокопродуктивные). Пресноводным болотам присущи периодические колебания уровня воды; потенциаль-но они обладают высоким плодородием и стабильностью. Характеризуются преобразовани-ем мертвых неразложившихся растительных остатков в запасы торфа. Болота поддерживают гидрологический режим, биологический круговорот и экологический баланс на больших территориях. В процессе естественной сукцессии болота вытесняются наземной древесной растительностью. Задание 1. Дайте краткую характеристику основных свойств водной среды. Плотность и давление ___________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Кислородный режим _____________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Пресные воды _________________________________________________________________ Солоноватые воды_____________________________________________________________ Соленые воды _________________________________________________________________ Рассолы ______________________________________________________________________ Световой режим ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Температурный режим __________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 2 (для самостоятельной работы). Четко различающиеся по природным усло-виям крупные структурные части океана или его морей называются экологическими зона-ми Мирового океана. Главнейшими из них являются водная масса – пелагиаль и дно – бенталь. В составе бентали различают супралитораль, литораль, сублитораль, батиаль, абиссаль и ультраабиссаль. Обобщающее название для организмов, живущих в биотопах бентали, – бентос. Пелагиаль по вертикали делят на эвфотическую зону, или собственно пелагиаль (эпипелагиаль), дисфотическую зону, или батипелагиаль, и афотическую зону, или абиссопелагиаль. По горизонтали пелагиаль разделяют на неритическую и океаническую области, или районы. Поскольку океан – трехмерное образование – толща воды неритичес-кой области совпадает с эвфотической зоной, а океанической – с дисфотической и афотичес-кой. Организмы и сообщества пелагиали называют пелагическими (пелагос). Рассмотрите рис. 12 и дайте определения экологических зон Мирового океана. 
Рис. 12. Экологические зоны (области) Мирового океана (по Н. Ф. Реймерсу, 1991) Супралитораль__________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Литораль_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Сублитораль____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Батиаль________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Абиссаль________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ультраабиссаль_________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Эпипелагиаль___________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Батипелагиаль__________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Абиссопелагиаль_________________________________________________________________________________________________________________________________________________  Задание 3 (для самостоятельной работы). Наука, изучающая озера, называется лимно-логия. Внимательно изучите рис.13. Что общего в принципах выделения экологических зон озера и океана? Дайте определения экологических зон озера и объясните понятия «компен-сационный слой», «термоклина», «весеннее и осеннее перемешивания».
Рис. 13. Экологические зоны озера (по Н. Ф. Реймерсу, 1991) Побережье______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подводная терраса ______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Свал____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Котел__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Профундаль_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Эпилимнион____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Металимнион___________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Гиполимнион____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Компенсационный слой___________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Термоклина_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Весенне-осеннее перемешивания___________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Задание 4. Обитатели водной среды (гидробионты) представлены разнообразными экологическими группами, среди которых важнейшими являются планктон, нейстон, плейс-тон, нектон, перифитон и бентос. Дайте краткую характеристику каждой из экологических групп, приведите примеры морских организмов, в них входящих, и назовите основные их адаптации к данному образу жизни. Фитопланктон__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Зоопланктон____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Нейстон________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Плейстон_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Нектон_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Перифитон_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Бентос_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 5. Рассмотрите рис. 14 и поместите изображенных животных в соответст-вующую экологическую группу. Дополните эти сведения литературными данными.  Нейстон _________
_________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________
_________________ _________________ _________________ _________________ _________________ Планктон________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ Нектон __________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________
_________________ _________________ _________________ _________________ _________________ Бентос___________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ Рис. 14. Обитатели пруда (пресного водоема) умеренной зоны Задание 6 (для самостоятельной работы). Опишите некоторые основные способы ориентации животных в водной среде и назовите три–четыре вида, для которых такой способ ориентации является преобладающим. Зрительная ориентация__________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ориентация на звук______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Эхолокация_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Восприятие гидростатического давления __________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Восприятие химизма среды_______________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Восприятие инфракрасного излучения _____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 7 (для самостоятельной работы). Что такое фильтрация (как особый тип пи-тания многих гидробионтов), и каково значение организмов-фильтраторов в водных экосис-темах? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 
Рис. 15. Способы ориентации акулы в морской среде («1000 чудес природы», 2007) жүктеу/скачать 10 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||