Контрольная работа «Популяции живых организмов, их структура, оценка состояния и прогнозы развития»

Цель работы: Дать оценку состояния популяции, на основе популяционных параметров, рассчитанных экспериментально.

Задачи:

1. Определить численность и плотность популяции и их динамику;
2. Выявить возрастную, половую структуры, определить возрастной и половой спектр динамику численности и плотности по оценке данных параметров;
3. Выявить виталитетную структуру, на основе различных морфометрических, физиологических (и др.) признаков, дать спектр жизненности по соотношению групп разного виталитета;
4. Определить пространственную структуру, на основе различных методов;
5. Дать оценку состояния популяции и перспективы развития.

Краткая характеристика объекта изучения:

n Одум: Популяция – любая группа организмов одного вида, в которой особи обмениваются генетической информацией, занимающая определенное пространство и функционирующая как часть биотического сообщества

n Популяция – элементарная единица эволюционного процесса ( Тимофеев-Ресовский, Яблоков): «Под популяцией понимается совокупность особей определенного вида в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенное пространство, внутри которого практически осуществляется та или иная степень панмиксии (обмен генетической информацией) и нет заметных изоляционных барьеров, которая отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции»

n Географическая популяция – совокупность особей одного вида (или подвида), населяющих территорию с однородными условиями существования и обладающих общим морфологическим типом и единым ритмом жизненных явлений и динамики населения (Наумов)

n Экологические популяции (Наумов): - это население одного типа местообитаний (биотопа), характеризующееся общим ритмом биологических циклов и характером образа жизни. (Бобры в долине крупной реки роют норы; в долине малой реки – строят хатки)

n В иерархической системе популяций выделяют:

n В зоологии выделяют элементарные популяции (Наумов) или субпопуляции (Шварц), которые формируют - локальные или местные популяции (Завадский);

n У растений выделяют фитоценотические популяции или, так называемые ценопопуляции (Работнов), произрастающие в различных фитоценозах (оптимальных либо пессимальных условиях), которые образуют местную или локальную популяцию того или иного вида растения;

n В зарубежной литературе выделяют метапопуляции (региональная популяция по отечественной системе), которые состоят их локальных популяций вида, они, в свою очередь, состоят из субпопуляций (оптимальных и упадочных)

Основные параметры популяции:

Численность – общее количество особей на определенной (изучаемой) территории. Изменение численности за единицу времени принято называть скоростью роста. Темп роста – средний прирост за единицу времени.

1.Коэффициент вариации численности особей (CN %) в течение всего срока наблюдений, он оценивает степень варьирования численности особей во времени.

где δ - стандартное отклонение, а М - средняя арифметическая.

Коэффициент изменчивости	<5%	6-10%	11-20%	21-50%	>50%
Характер изменчивости	слабая	умеренная	значительная	большая	очень большая

1.Изучение динамики численности и плотности можно проводить за месяц:

а) динамика общей численности на 3-х учебных дисциплинах (которые условно можно назвать «кормовые» информационные базы - курсы лекций либо практик - обязательный, общий, специальный)

б) с учетом половой дифференциации проследить динамику численности (посещаемости разных дисциплин) за месяц

в) провести анализ численности и ее динамику на основании предлагаемых формул и выявить степень изменчивости численности, обосновать положение параметра численности и ее динамики на разных «информационно-кормовых базах».

2.Плотность – это среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого пространства, плотность можно выражать и через биомассу членов популяции в единицу пространства. Специфическая или экологическая плотность – число особей на единицу пространства, которое фактически занято.

Определение плотности провести с учетом размера и объема аудитории, где проходят занятия («информационные кормовые базы»), также можно посмотреть динамику плотности, по выше указанной формуле.

Представить динамику численности и плотности графически.

Рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения

Смертность – число особей погибших в популяции за определенный отрезок времени

Прирост – разница между этими показателями за определенный отрезок времени.

3. Возрастная структура – это соотношение разных возрастных групп в популяции. Возрастное состояние выделяют на основе календарного или онтогенетического возраста. Процентное соотношение возрастных групп называется возрастным спектром.

Изучение возрастной структуры: а) Определить возрастную структуру по календарному возрасту представителей группы, и представить в виде процентного соотношения разных групп в виде диаграммы, используя половую дифференциацию (можно учитывать детей, мужей и жен, если есть в группе);

б) По возрастной структуре определить тип популяции: Нормальная ценопопуляция, содержащая особи всех возрастных состояний, является нормальной полночленной или полносоставной, подобная популяция не зависит от заноса зачатков (представителей) извне, способная к самоподдержанию;

Регрессивная популяция – популяция уже потерявшая способность к самоподдержанию, не имеет в своем составе особей предрепродуктивного периода, а также могут отсутствовать представители молодой и зрелой репродуктивных группы, преобладают старые репродуктивные и пострепродуктивные - неполночленная;

Инвазионная популяция - находится в процессе инвазии (внедрения), еще не способная к самоподдержанию и зависимая от заноса зачатков извне, состоящая из молодых особей только предрепродуктивных.

Определить возрастную структуру, построить возрастной спектр в виде гистограммы, оценить состояние популяции (полночленная либо неполночленная и ее тип), на основе чего выявить перспективы ее развития.

4. Пространственная структура – это распределение особей в пространстве.

Пространственная структура популяций – это распределения отдельных особей и их группировок в пространстве имеет большое экологическое значение, т.к. отражает эффективность использования среды и территории местаообитания, а также снизить внутривидовую и межвидовую конкуренцию. Выделяют четыре основных типа размещения особей - случайное, регулярное и контагиозное (групповое или пятнистое), еще и клинальное.

а) Методы: картирование на площади, занятой популяцией, г еометрический метод – связан с размещением отдельных элементов (особей или половых, виталитетных, возрастных групп) популяции в пространстве (в вертикальном и горизонтальном), где учитываются размеры и возрастное (онтогенетическое) состояние особи.

б) Для оценки характера размещения особей в пространстве (закартированной площади) используют метод вычисления Грейг-Смита (1967): отношение дисперсии к среднему значению. С помощью метода Грейг – Смита вычисляется коэффициент дисперсии, основанный на зависимости между дисперсией, численностью и размером площадок. Формула выглядит таким образом:

Кσ = σ2 / M ( где δ - стандартное отклонение, а М - средняя арифметическая)

• Если Кσ > 1 - распределение групповое; Кσ = 1 – случайное; Кσ <1 – равномерное

• Также изучая пространственное размещение особей, можно было использовать метод распределения Пуассона (1975).

• в) на основе используемых методов определить пространственное размещение, тип пространственной структуры (можно с учетом половой дифференциации или какой либо другой по подгруппам например), обосновать почему такой тип, чем обусловлен - абиотическими факторами (свет окна, дверь, тепло) либо биотическими (конкуренция, нейтрализм или положительная сопряженность или еще что-то).

1. Жизненность особей оценивается по достигнутой мощности особи, ее роли в фитоценозе (биоценозе), в перспективах дальнейшего развития и т.д.

Жизненность особей оценивается по достигнутой мощности особи, ее роли в сообществе или популяции, в перспективах дальнейшего развития и т.д. Под жизненностью особи, вероятно, можно понимать свойство особи, проявляющееся:

1) в мощности её органов и (вес, размер и т.д. тела), что в свою очередь

отражает количество накопленной энергии;

2) в устойчивости к неблагоприятным воздействиям; необходимое условие

устойчивости – способность к репродукции и регенерации (выздоровлению). От устойчивости особи зависят перспективы её дальнейшего развития и популяции в целом.

Поэтому виталитетная структура ЦП, основанная на показателях численности, возрастности, тем ни менее зависит и от морфометрических и физиологических параметров отдельных особей.

Изучение виталитетной структуры:

а) определить морфометрические параметры биомассы и размеры, на основании этих данных выделить группы особей трех классов жизненности «а»- высший класс крупные особи, «в»- средний класс – средних размеров и веса особи; «с»- низкий класс – мелкие особи, с учетом половой дифферциации. Определить соотношение групп особей разного класса

В соответствии с методикой определения виталитета популяций Ю.А. Злобина (1989), особи ранжируются на три класса по индексу жизненности – а (высокий виталитет), b (средний) и с (низкий виталитет).
Оценка виталитетного типа ценопопуляций проводится с использованием критерия Q:
процветающие популяции: Q=1/2(a+b)>c
равновесные популяции: Q=1/2(a+b)=c
депрессивные популяции: Q=1/2(a+b) <c

б) определить физиологические параметры – 1. заболеваемость (хронич. болезни – насморк, бронхит, порок сердца и т.д.), выявить процентное соотношение здоровых и больных; 2. по психотипам (холерики сангвиники и т.д.); 3. по жизненным стратегиям – виаленты (львы-лидеры), патиенты – верблюды-толеранты и трудоголики, экспреленты – шакалы и бродяги); 4. по фенотипическим признакам – цвет волос, цвет глаз и т.д. Выявить процентные соотношения разных групп. Все проанализировать с учетом половой дифференциации. Можно использовать методы матстатистики.

7. Обосновать выводы о состоянии популяции: как оптимальное, пессимальное, критическое.

Темы рефератов по курсу «Экология» для факультета для геологов

Раздел: Основы экологии

1. Учение В.И. Вернадского о биосфере
2. Экологические факторы и их влияние на развитие человечества
3. Основы популяционной экологии и проблемы демографии человечества
4. Биогеоценоз и экосистема – сходство и отличие понятий, их состав и структура
5. Экология и здоровье человека
6. Биосферный уровень и его экология
7. Основы рационального природопользования
8. Демография населения
9. Основы популяционной экологии, типология популяций и основные популяционные параметры
10. Биоиндикация и ее использование в геологии

11. Динамика экосистем (суточная, сезонная, многолетняя динамика – сукцессии и дигрессии)

12. Сходство и различие группового поведения животных и людей

13.Влияние окружающей среды (климатических условий) на поведение человека

14. Влияние климатических факторов на распространение животных или растений

15 Влияние климатических факторов на возникновение и распространения человека

16. Этноэкология

17. Развитие этноэкологии в России

18. Влияние зеленых насаждений на окружающую среду города

19. Депрессия – болезнь 21 века

20. Понятие биоценоз и его состав и структура

21. Отношения организмов в биоценозе (конкуренция, симбиоз, нейтрализм, комменсализм, трофические, топические, форические и т.д.)

Раздел: Антропогенные факторы среды:

1.Основные проблемы загрязнения окружающей среды

2. Проблемы мирового океана

3. Запасы и проблемы сохранения пресной воды (в России, РТ)

4. Проблемы загрязнение атмосферы (В России, РТ)

5.Кислотные дожди – их причины и проявление

6. Парниковый эффект и разрушение озонового слоя

7. Химическое загрязнение окружающей среды промышленностью (в России, РТ)

8. Шум и пределы его влияния на человеческий организм

9. Электромагнитное излучение, его причины и влияние на человека

10. Состояние окружающей среды г. Казани (либо в Татарстане).

11. Проблема формирования озоновых дыр

12. Загрязнение окружающей среды и вопросы демографии населения

13. Деградация и загрязнение почвы (Ресурсы почв и их охрана. Виды эрозии, стадии оврагообразовательного либо оползневого или осыпного процесса.

14.Проблемы опустынивания – причины и проявления

15. Проблема загрязнения окружающей среды нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью

16. Проблема загрязнения окружающей среды транспортом (авиа, ж/д, автом.).

17. Тепловые электростанции и загрязнение окружающей среды. Ограниченность ресурсов ископаемого топлива.

18. Атомная энергетика, перспективы ее развития, проблемы охраны природы.

19. Транспортное загрязнение атмосферы. Явление фотохимического смога.

20. Последствия загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

21. Проблема и пути повышения продуктивности природных и культурных экосистем. Влияние интенсификации сельскохозяйственного производства на природную среду.

Раздел Охраны природы

1.Закон РФ об охране окружающей среды

2. Закон РФ об особо-охраняемых природных территориях

3. Государственные органы или общественные организации в области охраны окружающей среды

4. Особо-охраняемые природные территории (мира, России, РТ)

5. Причины снижения биоразнообразия живого мира, проблемы и пути решения

6. Красные книги МСОП и различных государств в решении проблемы биоразнообразия

7. Охрана растительного мира (в России, РТ)

8. Охрана животного мира (в России, РТ)

9. Лесные экосистемы и проблемы их сохранения

10. Взаимодействия общества и природы

11. Красная книга РТ.

Вопросы для подготовки к зачету

1. Место экологии как фундаментальной науки в системе биологических наук.

2. Экология – теоретическая основа охраны природы и рационального природопользования.

3. Основы аутэкологии, закон оптимума и минимума

4. Экологические факторы среды и их влияние на организмы, типы адаптаций

5. Экологические группы и жизненные формы растений и животных

6. Основы популяционной экологии

7. Структура и состав биоценозов

8. Доклады Римского клуба. Концепция устойчивого развития.

9. Определение биосферы (Ламарк, Зюсс, Вернадский).

10. Место биосферы в системе планета Земля. Границы биосферы.

11. Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере. - уровни организованности биосферы: термодинамический, физический, химический, биологический, парагенетический.

12. Представление о ноосфере В.И. Вернадского, Тейяра де Шардена.

13. Биогеохимические круговороты и их антропогенная трансформация.

14. Вода в биосфере, круговорот воды в экосистеме.

15. Круговорот углерода, запасы углерода на земле. Загрязнение атмосферы соединениями углерода, возможности изменения макроклимата Земли.

16. Круговорот кислорода. Биогенное происхождение кислорода. Коэволюция биосферы и атмосферы.

17. Круговорот азота. Проблемы загрязнения окружающей среды соединениями азота.

18. Круговорот фосфора. Биологическая роль фосфора. Последствия антропогенного нарушения круговорота фосфора.

19. Потоки энергии на Земле, основные факторы антропогенного изменения климата.

20. Антропогенное изменение природных комплексов при создании гидроэлектростанций и нетрадиционные способы производства энергии.

21. Классификация основных загрязнителей – физические, химические, биологические.

22. Пути перемещения и накопления загрязняющих веществ в биосфере.

23. Нормирование загрязнения (ПДК, ПДВ, ПДС).

24. Способы и методы очистки промышленных стоков и выбросов – физические, химические, биологические.

25. Международная конвенция об охране биоразнообразия. Основные причины сокращения численности видов.

26. Классификация охраняемых видов. Красные книги – Международная, России, Республики Татарстан.

27. Роль леса, охрана лесов в процессе эксплуатации. Три группы лесов государственного лесного фонда.

28. Категории охраняемых природных территорий – заповедники, биосферные заповедники, заказники.

29. Категории охраняемых природных территорий – национальные парки, природные парки, памятники природы.

30. Государственное управление в области охраны окружающей среды. Функции законодательной власти. Природоохранное законодательство РФ и РТ.

31. Государственное управление в области охраны окружающей среды. Функции исполнительной власти.

32. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.

33. Экологические проблемы РТ

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – ЮНИТИ, М., 1998, 455 с.

2. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х книгах. Пер. с англ.,— М.: Мир, 1994.

3. Биосфера /под ред. Гилярова М.С. – М.: Мир, 1972. – 182 с.

4. Вернадский В.И.. Биосфера. – М., "Мысль", 1967, 330 с.

5. Небел В. Наука об окружающей среде. М., "Мир", 1993, т.1 – 148 с., т.2 – 328 с.

6. Одум Ю. Общая экология. М., "Мир", 1986, т.1 – 325 с., т.2 – 296 с.

7. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М,. "Мысль", 1990, 628 с.

8. Шилов И.А. Экология. – Высш. шк., М., 1997, 512 с.

9. Тайсин А.С. География Республики Татарстан. – Казань: Изд-во Магариф, 1998.

10. Газеев Н.Х. Экология Татарстана: современная ситуация, пути к устойчивому развитию. – Казань, 1996.

11. Зеленая книга Республики Татарстан. – Казань: Изд-во КГУ, 1993. – 421 с.

12. Марков Ю.Г. Социальная экология (взаимодействие общества и природы): Издание 2-е, исправленное. – Новосибирск, Сибир. универ. изд-во, 2004;

13. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология: учебник для студентов педагогических вузов. – М.: Дрофа, 2004;

14. Рогова Т.В. Экология и охрана природы: учебное пособие (1 и 2 части). Казань: Изд-во КГУ, 1988;

15. Дре Ф. Экология. – М.: Агропромиздат, 1976;

16. Одум Ю. Экология. (в 2 томах). М.: Мир, 1986;

17. Экология (Особи, популяции и сообщества)/ под ред. М. Бигон, Дж. Харпер, К. Таусенд – М.: Мир, 1989;

18. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 1997;

19. Владимиров А.М., Ю.И. Ляхин, Л.Т. Матвеев «Охрана окружающей среды» - Л.:, 1991

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Андерсен Дж.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек. – Л. Гидрометеоиздат, 1985, 165 с.

2. Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). – М.: научный мир, 2000, - 304 с.

3. Дерябо С.Д., Ясвин В.А. Экологическая педагогика и психология. Ростов-на-Дону: Изд-во: «Феникс», 1996, 480 с.

4. Государственный реестр особо охраняемых природных территорий Республики Татарстан. – Казань: изд-во «Идел-Пресс», 2007. – 408 с.

5. Красная книга Республики Татарстан (животные, растения, грибы). Издание второе.— Казань. Изд-во «Идел-Пресс», 2006.— 832 с.

6. Железнов Ю.Д., Абрамян Э.А., Новикова С.Т. Человек в природе и обществе. – изд. МНЭПУ, М., 1998, 294 с.

7. Как организовать общественный экологический мониторинг. – под ред Хотулевой М.В. – Социально-Экологический Союз, М., 1997, 250 с.

8. Петров К.М. Общая экология. – С.-П.: Химия, 1997. – 352 с.

9. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. – Высшая школа, М., 1988, 269 с.

10. Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология, охрана природы. – Киев, "Наукова думка", 1987, 499 с.

11. Фоули Р. Еще один неповторимый вид. Экологические аспекты эволюции человека. – Мир, М., 1990, 365 с.

12. Государственные доклады о состоянии окружающей природной среды Республики Татарстан за 1999 – 2008 гг. – Казань, 2000 – 2009.

ОБЩИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

20. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – ЮНИТИ, М., 1998, 455 с.

21. Биосфера /под ред. Гилярова М.С. – М.: Мир, 1972. – 182 с.

22. Вернадский В.И.. Биосфера. – М., "Мысль", 1967, 330 с.

23. Небел В. Наука об окружающей среде. М., "Мир", 1993, т.1 – 148 с., т.2 – 328 с.

24. Одум Ю. Общая экология. М., "Мир", 1986, т.1 – 325 с., т.2 – 296 с.

25. Рикфлес Р. Основы общей экологии. - М., Мир, 1979

26. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М,. "Мысль", 1990, 628 с.

27. Рогова Т.В. Экология и охрана природы. Казань, КГУ, 1987, ч.1 –102 с.ч.2 – 58 с.

28. Франсуа Рамад Основы прикладной экологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 540 с.

29. Охрана окружающей среды. Постатейный комментарий к закону РФ "Об охране окружающей природной среды". М, "Республика", 1993, 233 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

a. Агроэкология /Под ред. Черникова В.А., Чекереса А.И. – М.: Колос, 2000. – 536 с.

b. Андерсен Дж.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек. – Л.Гидрометеоиздат, 1985, 165 с.

c. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Прстранство и время в неживой и живой природе. – М.: Наука, 1975. – 164 с.

d. Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). – М.: научный мир, 2000, - 304 с.

e. Голубев В.С. Введение в синтетическую эволюционную экологию. – М.: Папирус Про, 2001. – 320 с.

f. Государственный реестр особо охраняемых природных территорий Республики Татарстан. – Казань: изд-во Магариф, 1998. – 315 с.

g. Даревский И.С., Орлов Н.Л. Редкие и исчезающие животные. Земноводные и пресмыкающиеся. – М.: Высшая школа, 1988. – 463 с.

h. Железнов Ю.Д., Абрамян Э.А., Новикова С.Т. Человек в природе и обществе. – изд. МНЭПУ, М., 1998, 294 с.

i. Как организовать общественный экологический мониторинг. – под ред Хотулевой М.В. – Социально-Экологический Союз, М., 1997, 250 с.

j. Петров К.М. Общая экология. – С.-П.: Химия, 1997. – 352 с.

k. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.: Журнал Россия молодая, 1994. – 367 с.

l. Соколов В.Е. редкие и исчезающие животные. Млекопитающие. – М.: Высшая школа, 1986. – 519 с.

m. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. – Высшая школа, М., 1988, 269 с.

n. Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология, охрана природы. – Киев, "Наукова думка", 1987, 499 с.

o. Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. – Наука, М., 1980, 277 с.

p. Шипунов Ф.Я. Организованность биосферы. – М.: Наука, 1980. – 288 с.

q. Фоули Р. Еще один неповторимый вид. Экологические аспекты эволюции человека. – Мир, М., 1990, 365 с.

r. Уайт Г. География, ресурсы и окружающая среда. – М.: Прогресс, 1990. – 544 с.