Рабочая тетрадь для лабораторно-практических занятий по дисциплине
жүктеу/скачать 10 Mb.
|
|
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
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
________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
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)_______________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 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
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 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 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 ________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 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 жүктеу/скачать 10 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|