Задание 51

Рыжий таракан может месяцами, а то и всю жизнь питаться бумагой, тряпьем, ватой, картоном, оставаясь при этом абсолютно здоровым. В кишечнике таракана обитает масса микробов и простейших. Бактериями, кроме того, буквально забита часть клеток (мицетоциты) так называемого жирового тела, принимающего участие в обмене веществ. А у самки они концентрируются и в яичнике, где незадолго до откладки кокона ими заражаются яйца. От бактерий зависит еще одно свойство пруссаков, которого нет у высших животных: они способны использовать для постройки своего тела минеральную серу. Определите возникающие типы взаимодействий между видами в сообществах и объясните их..

Задание 52

Во Флориде произрастает особая росянка рода дрозера, выделяющая жидкость, липкую, как канцелярский клей. Гусеницы бабочки трихоптилус длиной всего в один миллиметр днем спят в укромных местах на листьях дрозеры, а в полночь выползают ужинать. Они подгрызают щетинки росянки у самого основания и валят их на себя, как лесорубы деревья. Здесь, на обезвреженных участках они находят пойманную дрозерой, но еще не переваренную добычу. Гусеницы проникают в тела еще живых жуков и выедают их внутренности. С восходом солнца они возвращаются по уже проложенному пути в свои дневные пристанища. Определите возникающие типы взаимодействий между видами в сообществах и объясните их.

Задание 53

В дождевых тропических лесах Южной и Центральной Америки живут ленивцы из отряда неполнозубых. Всю жизнь проводят они на ветвях, подвешенные спиной вниз – даже когда они едят, спят, переходя с ветки на ветку, рождают и рождаются. Их длинные конечности, почти непригодные для передвижения по земле, служат инструментом для подвешивания к ветвям и лазания по деревьям. Все четыре лапы ленивца вооружены мощными загнутыми когтями длиной до 7, 5см. У ленивцев удивительно гибкая шея, они могут поворачивать голову на 270⁰. Все они большие сони: спят по 15 часов в сутки, активны в ночное время. Питаются они листьями, цветами, побегами, воду не пьют вовсе. Но самое интересное у ленивцев – их шуба. Ворс ее направлен от живота к спине. Сами волосы стойко окрашены в зеленый цвет. В волосах ленивцев «цветут» два вида водорослей, которые нигде больше в природе не встречаются. Остевые волосы (длиной до 17 см) у ленивцев несколько уплощены, клетки их покровного слоя неплотно прилегают друг к другу, образуя ложбинки. В этих ложбинках и поселяются зеленые квартиранты. В шерсти ленивцев живут не только водоросли. Здесь находят себе приют жуки, несколько видов мелких бабочек-огневок, клещи и вши. Определите возникающие типы взаимодействий между видами в сообществах и объясните их.

Задание 54

Определите типы связей и взаимоотношений:

а) щитни, взмучивая грунт, снижают прозрачность воды и тем самым ухудшают условия для фотосинтеза;

б) при слишком тесном расположении трубок полихет черви-агрессоры, касаясь щупальцами своих соседей, заставляют их втягиваться в трубки;

в) березовая губка растет на березе;

г) явление зоохории;

д) клубеньковые бактерии поселяются в корнях бобовых;

е) плесневые грибы выделяют антибиотики;

ж) гиены и грифы питаются падалью;

з) кишечнополостные прикрепляются к спине крабов;

и) муравьи пасут и доят тлю.

Задание 55

Все местообитания условно подразделяются на две группы. Первую составляют незаселенные, но пригодные для жизни участки, где имеются только абиотические факторы. Такие местообитания называются «экотопами». Другая группа – это участки уже заселенные живыми организмами, где абиотическая среда изменена под их влиянием и где, следовательно, действуют и абиотические факторы. Эти местообитания называют «биотопами».

Разделите предлагаемый список на экотопы и биотопы.

Местообитания: лес, дерево, скала, свежий песчаный нанос, валун, болото, пашня, камень с лишайниками, движущийся бархан, луг, поле, заросшая дюна, галечная отмель, каменистая осыпь, тундра, пруд, ледник.

Задание 56

Соедините организмы, между которыми возникает мутуализм, прямой линией (-), а те, которые находятся в отношениях протокооперации, пунктиром (---).

Рак-отшельник	Актиния
Цветки клевера	Шмели-опылители
Термиты	Жгутиковые (простейшие)
Жвачные животные	Кишечные бактерии
Бобовые растения	Бактерии-азотфиксаторы

Задание 57

Ниже перечислены некоторые растения и животные. Впишите их названия в две колонки таблицы 1.14 в соответствии с экологической ролью этих организмов в природе.

Пантера, аскарида, акула, заразиха, рыба-прилипала, удав, клоп постельный, клещ, повилика, божья коровка, паук, свиной цепень, стрекоза, росянка, орхидея, баклан, актиния, гиена, лишайник-эпифит.

Таблица 1.14 – Экологическая роль растений и животных в природе

Роль в природе	Растения	Животные
Хищники
Комменсалы
Паразиты

 

Задание 58

Экологическая ниша животного включает в себя не только его местообитание, но и местообитание потребляемых пищевых ресурсов. Конкурентные отношения видов (за жилье или пищу) приводят к пространственному разделению экологических ниш.

В рамочки на рисунке 1.4 вписаны названия животных в соответствии с ярусами их обитания. Укажите, кто чем питается — сплошной линией, и кто с кем конкурирует — пунктиром. Обозначьте экологические ниши конкурирующих видов.

Задание 59

Построить вертикальную структуру сообщества леса таежной зоны:

Древесный ярус, кустарниковый ярус, травянистый ярус, приземный слой, подстилка, пахотный слой.

 

 

Рисунок 1.4 – Размещение видов животных в экосистеме смешанного леса

Задание 60

Решите кроссворд.

По горизонтали:

1.Насекомое, откладывающее яйца в личинки другого насекомого.

5. Форма биотических отношений, при которой виды и особи никак не влияют друг на друга.

7. Использование одного вида другим без принесения ему вреда.

8. Паразитическое безлистное растение.

11. Паукообразные паразиты, хищники, переносчики энцефалита.

13. Простейший вид симбиотических связей.

14. Проникновение болезнетворных паразитов в организм хозяина.

15. Насекомое-паразитоид.

16. Плотоядный организм, консумент 2-го порядка.

По вертикали:

1.Рыба-комменсал, спутник акулы.

2. Разновидность хищника.

3. Пионерный организм, в котором мирно уживаются представители двух царств природы.

4. Тип биотических отношений.

6. Промежуточный хозяин микропаразитов, кровосос.

7. Форма биотических взаимоотношений близких видов со сходными экологическими потребностями.

9. Известный с древних времен гельминт человека.

10. Местообитание всякого паразита.

12. Растение-хищник, живущее на болоте.

ТЕМА 1.5 Экосистема

Цель: изучить законы организации экосистем.

Задачи: дать характеристику основных природных экосистем; научиться строить трофические цепи (сети) и на их основе экологические пирамиды; изучить закономерности экологических сукцессий.

 

Экосистема — это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды, функционирующих как единое целое за счет обмена веществом, энергией и информацией. Живые компоненты экосистемы: растения, животные, грибы, микроорганизмы (биоценоз); неживые компоненты: атмосфера, солнечная энергия, вода, почва (биотоп экосистемы).

В ходе функционирования экосистемы автотрофные организмы постоянно продуцируют органическое вещество, преобразуя энергию солнечного света в энергию химических связей. Далее эта энергия передается при поедании от организма к организму, создающих пищевую или трофическую цепь: от автотрофов, продуцентов (создателей) к гетеротрофам, консументам (пожирателям) и так 4-6 раз с одного трофического уровня на другой. Трофический уровень - это место каждого звена в пищевой цепи. Первый трофический уровень - это продуценты, второй - это растительноядные консументы (фитофаги), третий - плотоядные консументы, питающиеся растительноядными консументами (зоофаги), четвертый - консументы, потребляющие других плотоядных. Большая часть энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, более высокий, теряется. Редуценты в процессе дыхания, при котором органическое вещество разлагается до неорганического, энергия высвобождается, и далее часть ее используется в биохимических процессах, а часть затрачивается на обогрев тела, движение, испарение воды и т.д.

Конечным этапом движения энергии по трофической цепи является уровень редуцентов. Это микроорганизмы, которые окончательно разлагают органическое вещество до неорганического, тем самым возвращая его в доступную для автотрофов форму. Таким образом, в экосистеме формируется круговорот веществ и поток энергии.

Трофическую структуру экосистемы можно изобразить графически в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел - отражающая численность организмов на каждом уровне (пирамида Элтона); 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества - общий сухой вес, калорийность и т.д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последующих трофических уровнях.

Экосистема всегда динамична. В ней можно наблюдать суточные и сезонные изменения. Кроме того, в течение десятилетний и сотен лет можно наблюдать такое преобладание, при котором один биоценоз сменяется на другой. Этот процесс протекает закономерно и называется экологической сукцессией. Движущей силой экологической сукцессии является активное преобразование сначала экотопа (при первичной сукцессии), затем биотопа в результате жизнедеятельности биоценоза.

Задание 61

Дайте краткую характеристику таких природных экосистем, как Черное море, дальневосточная тайга, дождевой тропический лес, африканская саванна, пустыня Сахара, хакасская степь, тундра по следующим пунктам: абиотические факторы, продуценты, консументы I и т.д. характерные виды, виды-эдификаторы.

Задание 62

Определите, что из ниже перечисленного является биогеоценозом (экосистемой): сосняк, пруд, аквариум, гниющий пень, луг, коралловый риф, болото, космический корабль, труп слона. Перечислите все основные компоненты этих экосистем.

Задание 63

Постройте трофическую сеть с участием перечисленных ниже организмов, обитающих в лесу:

Белка, цветковые растения, плоды и семена, черный дрозд, лягушка, слизень, древесина, синица, пчелы, паук, бабочки, листья, сокол, дождевой червь, кора, еж, лисица, горностай, мышь, наездник, жуки-древоточцы, мокрица.

Выделите на схеме пастбищные и детритные цепи и ответьте на вопрос: все ли звенья трофической структуры экосистемы здесь присутствуют?

Задание 64

Постройте трофическую сеть с участием перечисленных ниже организмов, обитающих в пресноводном местообитании:

Коловратки, нитчатые водоросли, нимфы стрекоз, гумус и детрит, двустворчатые моллюски, инфузории, зеленые одноклеточные водоросли, дафнии и веслоногие ракообразные, лягушки, нимфы поденок, жук-вертячка, жук-плавунец, личинки ручейника, пиявки, карась, прудовики, стрекозы, поденки, колюшка, окунь, личинки мелких двукрылых насекомых, водные растения, ласточки, головастики, двукрылые насекомые.

Примечание: прерывистой стрелкой покажите связь между личинками и взрослыми особями того же вида, сплошной стрелкой - пищевую связь между разными видами.

Выделите на схеме пастбищные и детритные цепи и ответьте на вопрос: все ли звенья трофической структуры экосистемы здесь присутствуют?

Задание 65

В пирамиде А (рисунок 1.5) первичные продуценты (растения) – организмы малых размеров, а численность их выше численности травоядных животных. Опишите и объясните различия между пирамидами А и В.

А Третичные консументы В

Вторичные консументы

Первичные консументы

Первичные продуценты

Рисунок 1.5 – Два типа обычных пирамид численности

Задание 66

Жгутиковые простейшие Leptomonas паразитируют на мелких насекомых, тысячи их могут быть найдены в одной блохе. Постройте пирамиду численности и пирамиду биомасс на основе следующей пищевой цепи: трава–травоядное млекопитающее–блоха–Leptomonas.

Задание 67

Постройте пирамиду биомасс по трофической цепи: злаки– кузнечики–жабы–змеи–орел. Рассчитайте биомассу каждого трофического уровня, если масса орла 5 кг.

Задание 68

На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, чтобы выросла одна акула массой 100 кг.

Задание 69

Дайте возможное объяснение между пирамидами А и Б на рисунке 1.6

Третичные консументы

Вторичные консументы

Первичные консументы

Первичные продуценты

Рисунок 1.6 – Обычная пирамида численности (А) и перевернутая пирамида (Б)

Задание 70

Представьте себе, что люцерна является единственной пищей для телят, которыми, в свою очередь, питается 12-летний ребенок в течение одного года. Зная коэффициенты полезного использования энергии у человека (4%) и у телят (13%), определить, сколько нужно телят для поддержания жизни мальчика в течение года. Найти площадь покоса, необходимую для того, чтобы запасти люцерну, достаточную для прокорма того количества телят, которого хватит для питания мальчика. Урожайность люцерны – 20 ц/га; средняя масса теленка – 270 кг; масса мальчика – 48 кг.

Задание 71

Заполните таблицу известными вам примерами организмов, жизнедеятельность которых изменяет абиотические компоненты среды.

Таблица 1.15 – Примеры изменения среды живыми организмами

Среда	Организм	Изменения среды
Наземно-воздушная
Почвенная
Водная

Задание 72

Что из ниже перечисленного является сукцессией:

а) морской планктон днем уходит на глубину, а ночью поднимается к поверхности океана;

б) у растений происходит в течение года смена фенофаз;

в) смена состава обитателей в норовом биоценозе;

г) процесс разложения трупа слона;

д) эволюция флоры и фауны на острове.

Задание 73

Какие изменения и с какими характеристиками сообщества происходят в процессе сукцессии? Воспользуйтесь помощью таблицы.

Таблица 1.16 – Основные изменения в экосистеме во время вторичной сукцессии

Характеристика	Стадия развития экосистемы
ранняя	поздняя
Отношение общей продукции к дыханию
Чистая продуктивность сообщества
Пищевые цепи
Общее количество органического материала (биомасса)
Видовое разнообразие
Структура сообщества
Специализация по нишам
Размеры организмов
Приспособительные стратегии видов

 

Задание 74

Установите последовательность процессов, вызывающих смену экосистем.

А) заселение территории мхами и кустистыми лишайниками

Б) появление кустарников и полукустарников

В) формирование травяного сообщества

Г) появление накипных лишайников на скальных породах

Д) формирование лесного сообщества

Задание 75

Решите кроссворд:

По горизонтали:

1.Заключительный этап развития экосистемы.

3.Качественная ступень в развитии сукцессии.

5.Организм, являющийся показателем определенных условий или состояния среды.

6. Потребитель готовой органической пищи, разновидность номера 12 по вертикали.

9. Отмершее органическое вещество, отходы и остатки организмов.

10. Организм, требующий строго определенных условий среды.

11. Элементарная природная экосистема суши в границах фитоценоза.

15. Количественный показатель скорости прироста биомассы.

17. Биокосное вещество, один из компонентов биосферы.

19. Организм, строящий свое тело из неорганических биогенных элементов.

20. Ярус леса с богатой микрофауной почвенных организмов.

По вертикали:

2. Последовательная смена экосистем во времени.

3. Совокупность живых организмов, обитающих совместно, синоним термина «биоценоз».

4. Живое вещество экосистемы в количественном выражении.

7. Организмы, важнейшие участники круговорота веществ в экосистеме.

8. Один из показателей пространственной структуры сообщества.

12. Организм, питающийся органическими веществами.

13. Жизненное пространство, местообитание, занимаемое сообществом.

14. Замкнутая миграция веществ в биосфере, происходящая с участием живых организмов.

16. Полезная продукция какой-либо группы организмов в виде используемой биомассы.

18. Один из важнейших биогенных макроэлементов

 

ТЕМА 1.6 Биосфера как глобальная экосистема

Цель: сформировать представление о единстве процессов происходящих в биосфере.

Задачи: изучить функции живого вещества в биосфере; разобрать особенности биогеохимических циклов.

Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

Живое вещество – совокупность всех живых организмов, населяющих нашу планету (функции живого вещества см. Экология: курс лекций, ч.1.). Живое вещество биосферы находится в постоянном взаимодействии с физико-химическим факторами среды, в том числе обмениваясь с ней элементами и веществами. Благодаря этим процессам в биосфере происходит постоянная миграция элементов из одного типа веществ (например, неорганических) в другой (органических) и наоборот. Такое движение элементов по трофическим уровням с последующим обменом или между живыми и неживым веществом называют биологическим круговоротом. Движущей силой биологического круговорота является энергия Солнца, преобразуемая живыми организмами в энергию химических связей.

Круговорот конкретного элемента обычно обозначают как биогеохимический цикл.

Задание 76

Соотнесите типы веществ биосферы и приведенные примеры.

Типы веществ биосферы	Примеры
1) Живое вещество	А) Йод
2) Косное вещество	Б) Почва
3) Биогенное вещество	В) Месторождения урана
4) Биокосное вещество	Г) Нефть
5) Радиоактивное вещество	Д) Метеориты
6) Вещество космического происхождения	Е) Бактерии
7) Рассеянные атомы	Ж) Слюда

Задание 77

Соотнесите функции живого вещества и их характеристики.

Функции живого вещества	Характеристика функций
1) Энергетическая	А) «Захват» живым веществом химических элементов и накопление отдельными видами редко встречающихся элементов
2) Деструктивная	Б) Усвоение живым веществом преимущественно солнечной энергии и передача ее по трофической цепи
3) Средообразующая	В) Выделение зелеными растениями в процессе фотосинтеза кислорода, а также растениями и животными при дыхании углекислого газа, многими бактериями азота, сероводорода и др.
4) Газовая	Г) Окисление веществ с помощью организмов в почве и гидросфере с образованием солей, оксидов и других соединений, а также восстановление веществ
5) Транспортная	Д) Процессы разложения организмов после их смерти
6) Окислительно-восстановительная	Е) Перенос вещества и энергии в результате активного движения организмов
7) Концентрационная	Ж) Преобразование физико-химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности организмов

Задание 78

Соедините стрелками прямоугольники в упрощенной схеме круговорота кислорода в биосфере.

Задание 79

Заполните прямоугольники в упрощенной схеме круговорота углерода в биосфере следующими компонентами:

- углекислый газ атмосферы

- зеленые растения

- травоядные животные

- хищники

- сжигание топлива человеком

- вулканическая деятельность

- мертвые растительные и животные организмы

- редуценты

- ископаемое топливо.

Задание 80

Дополните схему биогеохимического цикла азота: добавить, где необходимо, стрелки, указать направление стрелок, расставить по прямоугольникам следующие этапы цикла: - оксиды азота в атмосфере, - нитраты в почве и воде, - растительные белки, - животные белки, - деструкторы (редуценты).