![](/user_photo/_userpic.png)
3527
.pdfМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Г.Ф. Морозова»
ЭКОЛОГИЯ
Методические указания к практическим занятиям для студентов
по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника
ВОРОНЕЖ 2018
2
УДК 630*18: 574
Прохорова Н.Л. ЭКОЛОГИЯ [Электронный ресрурс]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 15.03.06 – Мехатроника и робототехника / Н. Л. Прохорова; ВГЛТУ. - Воронеж, 2018. – 48 с. – ЭБС ВГЛТУ
Рецензент: зам. директора ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех по научной и инновационной работе, кандидат биологических наук, доцент Семенов М.А.
3 |
|
Содержание |
|
Введение |
4 |
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 |
5 |
Объект, предмет и задачи экологии. История экологии |
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 |
8 |
Экологические факторы. Среды жизни организмов |
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 |
11 |
Популяции |
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 |
15 |
Экологические системы. Динамика экосистем |
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5 |
21 |
Биосфера |
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6 |
25 |
Природные ресурсы. Изучение методики подсчета срока исчерпания |
|
невозобновимых природных ресурсов |
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7 |
30 |
Биоритмы |
|
Вопросы к зачету |
35 |
Библиографический список |
38 |
Приложение 1 |
41 |
Приложение 2 |
42 |
Приложение 3 |
43 |
Приложение 4 |
44 |
4
Введение
Экология это учебная и научная дисциплина, предметом изучения которой является взаимоотношение между живыми организмами и средой их обитания. В настоящее время усиливаются процессы экологизации всех наук,
всех отраслей народного хозяйства, всей человеческой деятельности. Но, как известно, экологическая ситуация на планете обостряется, заставляя человечество все глубже осмысливать противоречия общества и природы,
искать эффективные пути оптимизации отношений между ними с целью создания модели устойчивого развития биосферы.
Воздействие человека на природу планеты в 20-21 вв. приобрело глобальный характер и продолжает возрастать, причем масштабы и темпы преобразований намного опережают наши знания о природе.
Цель дисциплины – изучение экологических факторов и их воздействия на биологические системы. В курсе рассматривается сущность экологических процессов, поддерживающих биологическое разнообразие на планете и определяющих устойчивое сосуществование и развитие биосферы и человеческого общества, обеспечивающих сохранение жизни на Земле. Курс расширяет базовые понятия для создания представлений о биосфере, месте в ней человека и проблемах, связанных с изменениями окружающей среды.
Данные методические указания направлены на комплексное понимание экологических основ, закрепление теоретического материала. Структура заданий помогает расширению кругозора, творческого мышления, способствует целенаправленной работе с экологической литературой.
5
ЗАДАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
Объект, предмет и задачи экологии. История экологии
Современная экологическая ситуация вызывает обоснованную тревогу всех людей планеты. Для сохранения цивилизации необходимо переосмысление экологических ценностей, включающих природные ресурсы, в
том числе чистый воздух и воду, плодородные почвы, лесные богатства и многообразие живых организмов. Приоритетными в этом плане становятся экологические знания и их понимание в поддержании равновесия биосферы,
которое нарушается в результате необдуманных действий человека.
Термин «экология» впервые был введен в употребление немецким биологом Эрнестом Геккелем в 1866 году, в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос - дом, жилище; логос - наука).
В последние десятилетия современная экология фактически вышла за рамки только биологии и переживает колоссальное развитие в различных направлениях. Отсюда вытекает многообразие объектов, методов и средств экологических исследований, многие из которых, оказываются, заимствованы из смежных областей знаний.
Предмет экологии – совокупность или структура связей между организмами и средой. Объект – экосистема.
Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Она развивалась непрерывно, но неравномерно на протяжении всей своей истории. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возникла с древних времен. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384 – 322 до н. э.), Плиния Старшего (23 – 79 н. э.), Р. Бойля
(1627 – 1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям.
6
В истории развития экологии можно выделить три основных этапа:
первый этап – зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. ХIХ
в. ). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения; второй этап –
оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (60-е гг. XIX в. – 50-е
гг. XX в.).
Начало второго этапа ознаменовалось выходом работ русских ученых К.
Ф. Рулье (1814-1858), Н. А. Севецова (1827-1885), В. В. Докучаева (1846-1903),
впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии, которые не
утратили своего значения и до настоящего времени.
Третий этап – 50-е гг. XX в. и до настоящего времени. В это период происходит превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды. Из строгой науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры,
экономики».
Задание. Используя лекционный курс и справочные материалы по
экологии, заполните пробелы в таблице:
Понятия экологии, труды |
|
Страна |
Автор термина (трудов) |
Дата |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(год) |
Создал |
первую из |
известных |
Греция |
|
|
(384 – |
||
классификаций |
животных, заложил |
|
|
|
322 гг. |
|||
основы |
описательной |
и |
|
|
|
до н. э.) |
||
сравнительной анатомии |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Юстус Либих |
|
1840 |
|
|
|
|
|
||||
* Создана ЮНЕСКО – Организация |
|
- |
|
16 ноября |
||||
Объединенных Наций по вопросам |
|
|
|
1945 |
||||
образования, науки и культуры. |
|
|
|
|
||||
ЮНЕСКО |
|
возглавляет |
|
|
|
|
||
международное |
сотрудничество |
в |
|
|
|
|
||
области охраны окружающей среды |
|
|
|
|
||||
и памятников культуры, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Россия |
Владимир |
Иванович |
|
|
|
|
|
|
|
Вернадский |
|
|
Опубликовал |
труд |
“Экономия |
Швеция |
Карл Линней |
|
|
||
природы”, в котором утверждал, |
|
|
|
|
||||
что для |
поддержания |
равновесия |
|
|
|
|
7
взаимных |
отношений организмов, |
|
|
|
||||||
кроме размножения, важно и их |
|
|
|
|||||||
уничтожение, разрушение, так как |
|
|
|
|||||||
гибель |
одного |
организма |
делает |
|
|
|
||||
возможным существование других |
|
|
|
|
||||||
В XVIII веке впервые доказал |
Англия |
|
1798 |
|||||||
математически |
|
|
возможность |
|
|
(180 |
||||
возникновение |
продовольственной |
|
|
3) |
||||||
проблемы. Теория народонаселения |
|
|
|
|||||||
изложена в работе “Опыт о законе |
|
|
|
|||||||
народонаселения …” (предложено |
|
|
|
|
||||||
уравнение геометрического |
|
|
|
|
|
|||||
(экспоненциального) |
|
роста |
|
|
|
|||||
популяции, представлена |
первая |
|
|
|
||||||
математическая |
|
модель |
роста |
|
|
|
||||
популяции |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Владимир Николаевич |
1942 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сукачев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Франция |
Жан Батист Ламарк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Опубликован |
|
|
|
труд |
Англия |
Чарлз Дарвин |
1859 |
|||
«Происхождение |
видов |
путем |
|
|
|
|||||
естественного отбора, или…», |
|
|
|
|||||||
который |
|
совершил |
переворот |
в |
|
|
|
|||
биологии и подготовил почву для |
|
|
|
|||||||
появления экологии как науки |
|
|
|
|
||||||
Формулирует “правило”, согласно |
Германия |
|
|
|||||||
которому |
размеры |
тела |
близких |
|
|
|
||||
видов |
животных |
|
определяются |
|
|
|
||||
температурой среды |
|
|
|
|
|
|
||||
Ученик Аристотеля, в своих трудах |
|
|
(370 – |
|||||||
«Естественная история растений» и |
|
|
285 гг. |
|||||||
«О причинах растений» описал |
|
|
до н. э.) |
|||||||
естественные |
|
|
группировки |
|
|
|
||||
растений, |
и т.д., |
заложил основы |
|
|
|
|||||
геоботаники |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Впервые ввел понятие экосистем |
|
|
|
1935 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
Впервые осуществил |
эксперимент |
Англия |
|
1670 |
||||||
по действию на организмы низкого |
|
|
|
|||||||
атмосферного давления |
|
|
|
|
|
|||||
Морозов — автор |
классического |
и |
|
|
1912 |
|||||
неоднократно |
переиздававшегося |
|
|
|
||||||
труда «Учение о лесе», в котором |
|
|
|
|||||||
изложены вопросы биологии лесных |
|
|
|
|||||||
пород, |
|
биологии |
и |
типов |
|
|
|
|||
лесонасаждений |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Германия |
Эрнст Геккель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
В работе “Устрицы и устричное |
Германия |
|
|
1877 |
||
хозяйство” |
вводит |
термин |
|
|
|
|
“биоценоз” |
|
|
|
|
|
|
Установил свое “Правило” о том, что |
Германия |
|
|
1877 |
||
у многих млекопитающих и птиц |
|
|
|
|
||
Северного |
|
полушария |
|
|
|
|
относительные размеры конечностей |
|
|
|
|
||
и других выступающих частей тела |
|
|
|
|
||
увеличиваются к югу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Россия |
Василий |
Васильевич |
1892 |
|
|
|
|
Докучаев |
|
|
Предложил понятие экологического |
Америка |
Виктор Эрнест Шелфорд |
|
|||
оптимума и пределов выносливости |
|
|
|
|
||
организма под названием "закона |
|
|
|
|
||
выносливости" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Англия |
Чарльз Элтон |
|
|
|
|
|
|
|
||
Впервые ввел термин "ноосфера" |
|
Эдуард Леруа |
|
|
||
для обозначения оболочки Земли, |
|
|
|
|
||
включающей |
человеческое |
|
|
|
|
|
общество с его индустрией, языком |
|
|
|
|
||
и прочими |
видами |
разумной |
|
|
|
|
деятельности |
|
|
|
|
|
|
Вопросы для самоконтроля
1.Дайте определение экологии как науки.
2. Кто из ученых-экологов первым предсказал возникновение продовольственной проблемы?
3.В трудах какого ученого «ноосфера» определяется как стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится определяющим фактором её развития.
4.Современная экология представляет собой систему взаимосвязанных областей знаний. Какие области знаний входят в эту систему?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Экологические факторы. Среды жизни организмов
Любой организм может функционировать только при условии тесной связи с окружающей средой. Совокупность абиотических и биотических условий жизни организма называют средой обитания.
![](/html/65386/22/html_m9hl1mtRZ4.5wde/htmlconvd-136rMo9x1.jpg)
9
Среда – одно из основных экологических понятий, это часть природы,
окружающая живые организмы и оказывающая на них определенное воздействие. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Условия обитания различных видов удивительно разнообразны. Одни из них, например некоторые мелкие клещики или насекомые, всю жизнь проводят внутри листа растения, который для них – целый мир, другие осваивают огромные и разнообразные пространства, как, например, северные олени, киты в океане,
перелетные птицы.
Все элементы среды, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы, называются экологическими факторами.
В природе на организмы одновременно влияет целый комплекс факторов среды в разных комбинациях и с разной силой. Вычленить роль каждого из них непросто. Закон ограничивающего фактора гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений. Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание особей. В разные отрезки времени ограничивающими могут быть разные факторы, и в течение жизни организмы встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности.
Задание № 1. Используя перечисленные факторы, распределите их по группам, заполнив таблицу:
Ф. абиотические |
Ф. биотические |
Ф. антропогенные |
|
|
|
|
|
|
Свет, паразитизм, мутность воды, вырубка леса, кислотность воды,
конкуренция, давление, хищничество, ветер, каннибализм, кислотность почвы,
смерч, нефтяная пленка на поверхности океана, глобальное увеличение температуры, эфтрофикация, разрушение фреонами озонового слоя, торнадо,
форезия, ультрафиолетовое излучение, повышенная кислотность почвы (в
результате действия кислотных осадков).
![](/html/65386/22/html_m9hl1mtRZ4.5wde/htmlconvd-136rMo10x1.jpg)
10
Задание № 2. Ответьте на вопросы:
1)В чем преимущество гомойотермии над пойкилотермией?
2)В чем недостатки гомойотермии по сравнению с пойкилотермией?
3)Чем отличаются теплокровные (гомойотермные) организмы от холоднокровных (пойкилотермных)?
4)Какие перечисленных организмов к относятся гомойотермным: окунь речной, лягушка озерная, дельфин-белобочка, гидра пресноводная, сосна обыкновенная, ласточка городская, инфузория-туфелька, клевер красный, пчела медоносная, гриб подберезовик.
5) В какой из сред живут самые быстро двигающиеся животные: в
наземно-воздушной, в почвенной, в водной, в живых организмах?
Задание № 3. Заполните правильно таблицу «Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов», используя характеристику сред и адаптации организмов к этим средам:
Среда |
Характеристика |
Адаптации организма к среде |
|
1 |
2 |
3 |
|
Водная |
Создана живыми организмами. |
Форма тела вальковатая (удлиненная, |
|
|
Осваивалась одновременно с наземно- |
название по рыбе сем Лососевых Валёк, |
|
|
воздушной средой. Дефицит или полное |
конёк), слизистые покровы или гладкая |
|
|
отсутствие света. Высокая плотность. |
поверхность, у некоторых имеется |
|
|
Четырехфазная (фазы: твердая, жидкая, |
копательный аппарат, развитая |
|
|
газообразная, живые организмы). |
мускулатура. Для многих групп |
|
|
Неоднородная (гетерогенная в |
характерны микроскопические или |
|
|
пространстве). Во времени условия |
мелкие размеры как приспособление к |
|
|
более постоянны, чем в наземно- |
жизни в пленочной воде или в |
|
|
воздушной среде обитания, но более |
воздухоносных порах. |
|
|
динамичны, чем в водной и |
|
|
|
организменной. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обтекаемая форма тела, плавучесть, |
|
|
Очень древняя. Освоена организмами |
слизистые покровы, развитие |
|
Наземно- |
после водной. Жидкая (кровь, лимфа) |
воздухоносных полостей (у растений – |
|
или твёрдая (плотные ткани). |
межклетники, у животных - полости в |
||
воздушная |
|||
Наибольшее постоянство среды во |
костях), осморегуляции |
||
|
времени из всех сред обитания |
(жидкости тела по составу |
|
|
|
гипертонические, работа почек) |
|
|
Самая древняя. Освещенность убывает с |
|
|
|
глубиной. При погружении на каждые |
Выработка опорного скелета, механизмов |
|
Организмен |
10 м давление возраст на 1 атмосферу. |
регуляции гидротермического режима. |
|
ная |
Дефицит кислорода. Степень солености |
Освобождение полового процесса от |
|
|
возрастает от пресных вод к морским и |
жидкой среды |
|
|
океаническим. Относительно |
|