Тема №7. Решение экологических задач
Экологические задачи относятся к разряду проблемных задач. Их решают также через рассуждение.
При решении задач по экологии особей необходимо знать следующие правила, принципы и понятия:
правило минимума (Ю. Либиха) - главным ограничителем жизнедеятельности организма является наиболее дефицитный ресурс;
правило оптимума (В. Шелфорда) - для жизнедеятельности организма одинаково неблагоприятны как недостаточная, так и избыточная доза экологического фактора; понятие толерантности-диапазон переносимых организмом значений определенного фактора (от предельно-низкого до предельно-высокого) есть его зона толерантности (выносливости) в отношении данного экологического параметра;
понятие экологической ниши (Дж. Хатчинсона) - экологическая ниша вида отражает зоны толерантности по всему комплексу экологических факторов (условий и ресурсов), к которым организм адаптирован в условиях данной экосистемы.
При решении задач по экологии сообществ, требуется умение определять степень сходства видового состава биоценозов с использованием индекса сходства по Жаккару.
где А – количество видов данной группы в первом сообществе, В – во втором сообществе, а С – количество видов, общих для обоих сообществ. Индекс выражается в процентах сходства.
Кроме того, необходимо знание терминов, характеризующих экологические (репродуктивные) стратегии видов:
|
|
|
r-стратеги формируются в нестабильной среде, где конкуренция не оказывает серьезного регулирующего воздействия на численность популяции. Рост численности популяции лимитируется внешними (в первую очередь абиотическими) факторами. Эти виды характеризуются высоким репродуктивным потенциалом (большая плодовитость) и низким уровнем заботы о потомстве. Основной энергетический вклад вносится в обеспечение высокой плодовитости при наступлении благоприятного периода, поэтому численность популяции испытывает драматические спады и подъемы;
к-стратеги формируются в условиях стабильной среды с интенсивной конкурентной борьбой. Рост численности популяции регулируется внутрипопуляционными механизмами и воздействием биоценотического окружения. Эти виды характеризуются низкой плодовитостью и высоким уровнем заботы о потомстве. Основной энергетический вклад вносится в обеспечение высокой выживаемости потомства. Численность достаточно стабильна и не испытывает серьезных колебаний во времени.
Примеры решения задач
Задача: В каких пищевых отношениях находятся животные и растения в нашей дальневосточной тайге?
Решение: В дальневосточной тайге живут хищники (тигр, волк, медведь, сова), травоядные животные (косуля, заяц, мышь), насекомоядные (лягушки, дятел, ежи, синица), клещи, бабочки, жуки, грибы, деревья (сосны, березы, тополь). Учитель предлагает найти в тексте учебника определение цепи питания. Беседа по извлеченной информации. Из каких структурных звеньев состоят цепи питания? Назовите не менее трех факторов, от которых зависит длина цепей питания.
|
|
|
Задача: Бактерии могут питаться по-разному: автотрофно и гетеротрофно. Установлено, что гетеротрофные бактерии «едят» почти все: нефть, парафин, мыло, стиральный порошок многое другое. Как объяснить тот факт, что у гетеротрофных бактерий отсутствует такой способ питания, как фагоцитоз?
Решение:
1 этап – осознание проблемы, вскрытие противоречий
Бактерии могут питаться автотрофно и гетеротрофно. Но бактерии практически всеядны, сами синтезируют органические вещества или потребляют готовые.
Гетеротрофные бактерии потребляют готовые органические вещества. Но должны потреблять готовые органические вещества различными способами, в то числе и с помощью фагоцитоза.
Налицо противоречие гетеротрофные бактерии не используют фагоцитоз.
2 этап – выдвижение гипотезы
Фагоцитоз – процесс захвата и поглощения клеточной мембранной твердых частиц. Раз бактериальная клетка не способна к фагоцитозу, значит есть причина не позволяющее ей осуществить захват твердых пищевых частиц.
|
|
|
3 этап – доказательства гипотезы
Почему бактериям не доступен фагоцитоз? Для ответа на этот вопрос необходимо вспомнить особенности строения клеточной мембраны, ее свойства. Основные источники информации: текст учебника, и дидактические материалы.
Формируются доказательства:
• Поверхность клеток гетеротрофных животных представлена только одной клеточной мембранной, которая обладает подвижностью и эластичностью, что позволяет ей достаточно легко обволакивать и захватывать твердые частицы;
• Поскольку бактериальная клетка не способна к фагоцитозу, значит, причина этого кроется в строении ее поверхности, которая представлена не только клеточной мембраной, но и другими компонентами, в частности клеточной стенкой.
4 этап – общий вывод
Бактериальным клеткам недоступен фагоцитоз. Они получают пищу в виде растворов, т.к. их клеточная оболочка представлена цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой. Клеточная стенка состоит из муреина и представляет собой прочный нерастяжимый каркас, через который твердые частицы не проникают. Для того чтобы захватить твердую частицу, бактериальной клетке пришлось бы «снять» с себя клеточную стенку, но клетки на это не способны.
|
|
|
Задача. Бабочка яблоневая плодожорка – опасный вредитель садов. Используя данные по выживаемости её куколок при различных значениях температуры и влажности воздуха, полученные в лабораторных условиях, постройте в координатном пространстве (осьХ – температура, осьY – влажность) фигуры, отражающие пределы выносливости и оптимальные значения этих двух климатических параметров для куколок плодожорки.
Исходные данные для построения графика. Гибель куколок плодожорки наблюдается в 100% случаев при следующих соотношениях температуры и влажности:
| Температура,°С | +10 | +4 | +15 | +28 | +36 | +37 | |
| Влажность, % | 100 | 80 | 40 | 15 | 55 | 100 |
Минимальная смертность (менее 10% численности) наблюдается при следующих соотношениях температуры и влажности:
| Температура, | +20 | +22 | +27 | +26 | +22 | +30 | |
| °С | |||||||
| Влажность, % | 85 | 95 | 55 | 55 | 70 | 80 |
Ответьте на вопрос: насколько велика опасность вспышки численности яблоневой плодожорки в районе, где летние температуры составляют 18-25°,а влажность воздуха – 70-90%? а в районах с температурой 20-35°и влажностью 20-35%?
Решение:
1. Построим диаграмму в соответствии с указаниями и условиями задачи.
2.Отметим две климатические зоны, в которых требуется определить вероятность возникновения вспышки численности яблоневой плодожорки – А и Б.
3.Проанализировав расположение этих зон в пространстве двумерной экологической ниши яблоневой плодожорки, делаем вывод, что в зоне Б выживаемость куколок крайне мала, что делает вероятность вспышки численности низкой. А вот в зоне А выживаемость куколок весьма высока и вспышки численности более чем вероятны.
Ответ: опасность вспышки численности яблоневой плодожорки в районе, где летние температуры составляют 18-25°,а влажность воздуха -70-90%,весьма велика.
Задачи для решения
1. Статистические данные показывают, что более 80% онкологических заболеваний вызвано факторами окружающей среды: курение – 30%, химические вещества пищи – 35%, неблагоприятные условия работы – 5%, спиртные напитки – 3%, излучения – 3%, загрязнение воздуха и воды – 2%, другие причины – 5%, причины не связанные с влиянием окружающей среды – 17%. Ежегодно в мире регистрируются 5,9 млн новых случаев заболевания раком и умирает 3,4 млн больных. Рассчитайте, сколько человек в мире умирает в год от рака, вызванного курением.
2. Назовите экологические факторы, ограничивающие в современных условиях потенциально бесконечный рост популяций человека.
3. Из перечисленных факторов сопротивления среды росту численности людей выберите те, которые в настоящее время уже не оказывают существенного влияния на демографию, и те, которые подавлены, но способны понижать численность населения. Факторы: температура воздуха, ветер, высота снежного покрова, влажность воздуха, характер окружающей растительности, осадки, солнечная радиация, хищники, внутриполостные паразиты, болезни, конкуренты, пищевые ресурсы, убежища. Предложите дополнительные факторы для каждой группы.
4. Экологи считают, что в северных районах лес можно рубить и вывозить только зимой по глубокому снегу. Объясните почему?
5. Какие изменения в популяции растений с красивыми цветами могут возникнуть в результате интенсивного сбора цветущих экземпляров на букеты?
6. Объясните, почему на реках, вдоль которых вырублен лес, уровень воды непостоянен: если выпадает мало осадков – уровень значительно понижается, если пошел дождь – возможен выход воды из берегов и затопление населенных пунктов, полей и т.п. Почему наводнения на лесных реках случаются редко?
7. Почему в весеннем лесу снег тает дольше, чем на полях? Какое это имеет значение для растений; гидрорежима полей, леса, рек?
8. Почему в национальных парках и заповедных участках посетителям можно ходить только по дорожкам или тропинкам? Почему это требование особенно строго в холмистых и горных районах?
9. Поясните смысл высказывания: «Один человек оставляет в лесу след, сотня – тропу, тысяча - пустыню».
10. Почему гибель рыб в аквариуме от недостатка кислорода, растворенного в воде, наиболее вероятна в ночное время?
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1490; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!