Фенологического явления

Задание:

1. Используя материалы, приведенные в таблице 1 построить график наступления фенологического явления на примере двух областей (по заданию преподавателя).

 

 

Таблица 1

Календари природы Центральных областей Европейской части России (1966-1980 гг., МФГО СССР, 1982)

 

Название явления	Название областей
Ярославская	Ивановская	Нижегородская	Смоленская	Калужская	Орловская	Тамбовская	Белгородская
Первые проталины	17.03	26.03	31.03	16.03	5.03	9.03	16.03	6.03
Начало ледохода	15.04	4.04	-	4.04	27.03	30.03	28.03	18.03
Начало цветения лещины	19.04	19.04	13.04	22.04	14.14	19.04	14.14	20.04
Первые листья у березы	5.05	3.05	30.04	13.05	1.05	27.04	25.04	22.04
Начало цветения черемухи	17.05	14.05	12.05	20.05	10.05	8.05	4.04	2.05
Начало цветения липы	10.07	9.07	7.07	7.07	4.07	27.06	22.06	20.06
Конец листопада у березы	17.10	17.10	18.10	18.10	19.10	25.10	15.10	27.10
Первый снег	21.10	14.10	15.10	26.10	18.10	7.11	15.10	1.11
Образование устойчивого снежного покрова	15.11	26.11	15.11	1.12	18.11	28.11	27.11	11.12
Ледостав на реке	20.11	1.12	-	12.12	18.11	23.11	-	1.12

График наступления фенологического явления

 

Месяцы	Декады	Первые проталины	Начало ледохода	Начало цветения черемухи	Первые листья у березы	Начало цветения липы	Конец листопада у березы	Первый снег	Образование снежного покрова	Ледостав на реке
декабрь
ноябрь
октябрь
сентябрь
август
июль
июнь
май
апрель
март

 

2. Изучить влияние географического положения областей на сроки наступления фенологических явлений.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

 

1. Влияние космических ритмов на биосферу Земли.

2. Ритмы, обусловленные вращением Земли вокруг Солнца.

3. Адаптация живых организмов к сменам времен года.

4. Использование природных ритмов в хозяйственной деятельности человека.

5. Физиологические ритмы живых организмов.

6. Общие закономерности наступления фенологических явлений.

7. Цветочный календарь.

8. Взаимосвязь физиологических ритмов человека с его производственной деятельностью.

9. Влияние солнечной активности на общественное поведение людей.

10. Биологические часы и фотопериодизм.

ЗАНЯТИЕ 4. природныЕ популяциИ

Цель работы: изучить основные свойства популяции, ее структуру, а также влияние факторов внешней среды на поведение особей в популяции.

Популяция - это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды (рис.1).

Популяция занимает определенное пространство и обладает признаками, характеризующими группу как целое, а не отдельных особей в группе. К таким признакам относятся: полная численность, плотность, рождаемость, смертность, распределение организмов по возрастам, биотический потенциал, характер распределения в пределах территории, темп роста.

Кроме того, популяции имеют ряд генетических признаков, связанных с их экологией, - способность к адаптации, репродуктивная приспособленность и устойчивость.

Функции популяции: рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях.

Задания:

¨ От чего будет зависеть большая или меньшая расчлененность вида на популяции? Подчеркните правильные

¨ ответы:

а) доступность корма;

б) расчлененность занимаемой территории на неоднородные участки;

в) обилие конкурентов;

г) степень подвижности отдельных особей или расселение зачатков организмов (икры, семян, пыльцы, спор и т.д.);

д) обилие хищников.

Как называется территория, занимаемая видом или популяцией? Подчеркните правильный ответ: а) пространство; б) площадь; в) круг; г) ареал; д) зона; е) участок.

¨ На станции кольцевания птиц было отловлено и помечено 100 дроздов-рябинников. Через 10 дней отлов повторили. Поймали 120 птиц, из которых 20 были уже с кольцами. Определите, какова численность дроздов-рябинников на исследуемой территории, принимая во внимание, что меченные в первый раз птицы равномерно распределились по исследуемой территории.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЧИСЛЕННОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ

Факторы увеличения численности (Биотический потенциал)		Факторы уменьшения численности (Устойчивость к изменению окружающей среды
Абиотические	Абиотические
Благоприятное освещение	Недостаточное или избыточное освещение
Благоприятная температура	Неблагоприятная температура
Благоприятная химическая обстановка (оптимальный уровень необходимых питательных веществ	Неблагоприятная химическая обстановка
Биотические	Биотические
Высокая скорость воспроизводства	Низкая скорость воспроизводства
Широкие параметры ниши	Узкие параметры ниши
Необходимое питание	Недостаточное питание
Конкурентоспособность в борьбе за ресурсы	Избыток конкурентов
Способность спрятаться или защититься от хищников	Неспособность спрятаться или защититься от хищников
Способность мигрировать и жить в других местах	Неспособность мигрировать и жить в других местах
Способность адаптироваться к изменению окружающей среды	Неспособность адаптироваться к изменению окружающей среды

 

Рис. 1. Размер популяции как баланс между факторами, способствующими ее росту или сокращению (по Миллеру Т, 1993)

 

¨ На территории площадью 100 км² ежегодно производили рубку леса. На момент организации на этой территории заповедника было отмечено 50 лосей. Через 5 лет численность лосей увеличилась до 650 голов. Еще через 10 лет количество лосей уменьшилось до 90 и стабилизировалось в последующие годы на уровне 80-110 голов.

 

Определите численность и плотность поголовья лосей:

а) на момент создания заповедника

_______________________________________________________

б) через 5 лет после создания заповедника

_______________________________________________________

в) через 15 лет после создания заповедника

_______________________________________________________

¨ Численность населения в данном году составляла 500000 человек, за год родилось 2000 человек. Какова рождаемость в этом году при перерасчете на 1000 человек? _______________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Осенью каждая самка рыбы нерки (лососевые) откладывает 3200 икринок на гравий в мелких местах. Следующей весной 640 мальков, появившихся из отложенной икры, выходят в озеро вблизи отмели. Уцелевшие 64 серебрянки (мальки постарше) живут в озере один год, а затем мигрируют в море. Четыре взрослые рыбы (уцелевшие из числа серебрянок) возвращаются к метам нереста спустя 2,5 года, нерестятся и погибают. Подсчитайте смертность нерки на каждом этапе. ___________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Бактерии делятся в среднем каждые 20 минут. Подсчитайте численность популяции бактерий, образующихся из одной клетки, через час, два часа, три часа, шесть часов. __________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Одно растение василька голубого производит в среднем 1500 семян. Семена сохраняют всхожесть до 10 лет. Определите запасы семян этого сорняка в почве после 3 лет засорения им посевов на одном поле со средней плотностью 3 растения на 1 м². ___________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Рассчитайте смертность во время спячки в двух популяциях малого суслика. В первой популяции плотность перед впадением в спячку 160 особей/га, после спячки - 85 особей/га. Во второй популяции - 90 и 56 особей/га соответственно. На каком участке смертность оказалась выше. ______________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ В почве число дождевых червей, обнаруженных на восьми учетных площадках размером 50x50 см² каждая составляла 80 особей. После применения гербицида сделали учет на десяти таких же и обнаружили в сумме 25 червей. Какова плотность популяции в расчете на 1м² до и после использования гербицида? ________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Площадь охотничьего хозяйства составляет 40000 га. Лесистость хозяйства 73 %. Численность лося - 250 особей, рассчитайте плотность популяции лося. Дайте оценку плотности популяции лося (оптимальная, низкая, высокая, очень высокая), если для лесов среднего качества плотность популяции лося должна быть 3-5 особей на 1000 га. _____________________________________________________

¨ На рыбоводном заводе разводят рачков дафний, предназначаемых на корм рыбам. При изначальной посадке 10 г взрослых дафний на 1 м ³ воды получают средний «урожай» 56 г за сутки. Каждая дафния в благоприятных условиях могла бы ежесуточно давать в среднем 40 особей нового поколения. Средний вес одной дафнии равен 2 г. Рассчитайте, на сколько завод мог бы повысить производительность, если бы создал условия для максимальной скорости размножения этих рачков. ________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Как Вы думаете, если в ходе эволюции появляется вид - суперхищник, что его ждет (подчеркните):

а) полное господство в природе;

б) процветание и безграничный рост численности;

в) подрыв собственных ресурсов и вымирание.

¨ Запишите известные вам примеры, когда на новых территориях виды-переселенцы, не встретив врагов-регуляторов, давали взрыв численности _________________________________________________

¨ Перечислите основные причины, от которых зависит возрастная структура популяции любого вида. __________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Какая среда будет более емкой (прав. ответ подчеркните):

а) для лося: лиственный лес, хвойный лес, поле, болото;

б) для колорадского жука: хвойный лес, луг, картофельное поле, болото;

в) для окуня: озеро, болото, подземный водоем;

г) для рыжего таракана: лес, чистая комната, поле, кухня;

д) для больших синиц: поле, озеро, лес, лес с кормушками;

е) для пшеницы: орошаемое поле, лес, луг, пустошь, вырубка, поле;

ж) для бобра: река, протекающая по степи, река, протекающая по еловому лесу, река, протекающая по осиновому лесу, река, протекающая по тундре.

Задача 1. Составить график динамики величины заготовки белки и гистограмму изменения урожайности кедровой сосны по данным таблицы.

Таблица 1. Динамика численности белки в годы урожая и неурожая семян кедровой сосны

Последовательность лет	Величина заготовки	Урожай семян кедра, ц/га	Последовательность лет	Величина заготовки	Урожай семян кедра, ц/га
	1,3			6,3
	31,6			94,8
	3,7			20,7
	27,4			67,9
	25,4			28,5
	1,7			0,6
	2,7			21,9
	36,6			21,7
	0,6

 

100*

5**

годы

* Величина заготовки, **Урожайность кедровой сосны.

 

Рис. 2. Величина заготовок маньчжурской белки (в условных единицах) и урожая кедра (в баллах) за 17 последовательных лет.

Вопросы:

1. Какая закономерность выявляется в появлении «урожая» белок в связи с урожаем кедра?

2. Каков размах изменчивости заготовок белки за данный период?

3. Каковы среднегодовые показатели заготовок белки и урожайности кедровой сосны за 10, 17 лет? _____________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 2. Ограничения величины использования запасов пищи.

Проанализировать данные таблицы 2. Запас травы на пастбище и ее стравливание коровами.

Последовательность стравливания при выпасе	Количество доступной коровам травы, кг/га сухой массы	Количество травы, съеденной 1 коровой за сутки, кг	Изменение молочной продуктивности, %
Три первых дня		14,5
Три последующих дня		9,0
Три последующих дня		4,5

Вопросы:

1. Остался ли на пастбище запас доступной животным травы?

2. Рационально ли продолжать пастьбу и почему?

3. Как правильно организовать пастьбу в целях поддержания максимальной молочной продуктивности животных?

4. Может ли пастьба травоядных стать причиной полного уничтожения надземной фитомассы кормовых растений?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 3. Анализ результатов опыта по внутривидовой конкуренции гусениц сухофруковой огневки в условиях ограничения пищевых ресурсов. Экспериментальные данные, представлены в таблице 3.

 

Таблица 3. Число куколок огневки (Ephestia caetella), полученных из разного количества яиц в условиях ограничения пищевых ресурсов

 

Первоначальное число яиц
Число куколок
Количество пищи, приходящейся на 1 личинку	3,13	1,67	0,67	0,33	0,18	0,08	0,05	0,06

Определите:

· Каково минимальное количество пищи, необходимое для превращения личинки в куколку?

· Какое количество пищи приходится на 1 личинку при разной плотности популяции?

· Начертите график изменения числа куколок в зависимости от количества отложенных яиц.

· Начертите гистограмму изменения количества пищи, приходящейся на 1 личинку, при увеличении плотности популяции.

 

Число яиц												Пища, г/лич.
													3,5
													3,0
													2,5
													2,0
													1,5
													1,0
													0,5
													0,18
													0,08
													0,06
													0,05
Число куколок

 

Рис. 3. Зависимость плотности популяции от ограниченности пищевых ресурсов.

 

· Сделайте вывод о роли внутривидовой конкуренции в регуляции численности популяции.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 4. Демографическая структура популяции

На основании данных таблицы решите, почему скворцам невыгодно откладывать небольшое или слишком большое число яиц.

Рассчитайте средние значения вылетевших из гнезд птенцов в зависимости от величины кладки. Впишите эти значения в соответствующую колонку таблицы. Какие родители (по порядковому номеру) оставят в популяции наибольшее число своих потомков? Среднее значение вылетевших из гнезда птенцов рассчитывайте путем умножения доли выживших птенцов на величину кладки и деления получившего числа на 100.

Таблица 4. Выживание птенцов скворцов в зависимости от числа яиц в кладке

 

Порядковый номер	Величина кладки (число яиц в гнезде), шт.	Доля выживших птенцов, %	Среднее значение вылетевших из гнезда птенцов

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Задача 5. Возрастная структура популяции

У зябликов в период от весеннего прилета до вылупления птенцов около 50 % составляют годовалые птицы, впервые начинающие размножение, на двухлетних приходится 22 %, трехлетних - 12 %, четырехлетних - 8 %, пятилетних - 6 %, шестилетних - 2 %. Начертите возрастную пирамиду популяции зяблика. Как изменится возрастная пирамида популяции зяблика после выведения птенцов, учитывая, что численность популяции составляет 100 особей, в кладке у зяблика 5 яиц, а смертность птенцов до вылета по разным причинам составляет около 40 %.

Контрольные вопросы

 

1. Внутривидовые взаимоотношения в популяциях.

2. Демографическая и возрастная структура популяций.

3. Законы минимума, оптимума и максимума, одного процента, снижения энергетической эффективности природопользования.

4. Законы толерантности, совокупного действия факторов жизни, пирамиды.

5. Законы экологии по Б. Коммонеру.

6. Межвидовые взаимоотношения в популяциях.

7. Образ жизни особей в различных популяциях.

8. Определение популяции. Ее структура и свойства.

9. Характеристика природных популяций.

ЗАНЯТИЕ 6. ЭКОСИСТЕМА.