Температура як екологічний фактор

Практичне заняття №1

Тема. Абіотичні екологічні фактори: температура, світло, волога.

Мета: вивчити абіотичні екологічні фактори середовища та їх взаємодію; вивчити закони залежності організмів від факторів середовища.

 

Теоретичні відомості

Температура як екологічний фактор

Температура – один з основних екологічних факторів. Від температури навколишнього середовища залежить температура організму і відповідно, швидкість усіх хімічних реакцій, які складають обмін речовин.

В середньому активна життєдіяльність організмів вимагає досить вузького діапазону температур, обмеженого критичними порогами замерзання води і теплової денатурації білків, приблизно в межах від 0 до +50 ° C. Верхньою температурною межею життя є 120 – 140 ° C (близькі до неї значення температури витримують спори, бактерії), нижнім – мінус 190 -273 ° C (переносять спори, насіння, сперматозоїди).

По відношенню до температури організми розрізняють на криофілів та термофілів.

Організми можуть використовувати два джерела теплової енергії: зовнішній (теплова енергія Сонця чи внутрішнє тепло Землі) і внутрішній (тепло, яке виділяється при обміні речовин). В залежності від того, яке джерело переважає в тепловому балансі, живі організми ділять на пойкілотермних та гомойотермних.

У живих організмів розрізняють три механізми терморегуляції. Хімічна терморегуляція здійснюється шляхом зміни величини теплопродукції за рахунок зміни інтенсивності обміну речовин. Фізична терморегуляція пов’язана зі зміною величини тепловіддачі. Етологічна (або поведінкова) терморегуляція полягає в уникнені умов з несприятливими температурами.

Завдання 1.

Дайте визначення поняттям:

Криофіли -
Термофіли -
Пойкілотермні організми -
Гомойотермні організми -
Гетеротермні організми -
Анабіоз -

 

Завдання 2.

Адаптація рослин і тварин до температурного фактору здійснюється в двох напрямках: 1) захист від надто високих або надто холодних значень температури; 2) уникнення, відхід. Наведіть приклади першого і другого видів адаптації.

1)
2)

Завдання 3.

Німецький фізіолог Карл Бергман в 1847 р. встановив правило, зване нині правилом Бергмана. Заповніть прогалини у коментарі до правилу: «Теплокровним тваринам у жаркому кліматі корисно випромінювати, а в холодному, навпаки, утримувати тепло. У міру ж __________________ розмірів тварини поверхня тіла зростає в квадраті, а його об’єм - в кубі. Отже, поверхня великої тварини порівняно __________________, ніж у дрібного. Звідси випливає простий висновок, що теплокровним тваринам, які населяють холодні країни, корисно бути ________________, а тваринам, що населяють теплі країни, - ________________ ".

Завдання 4.

Яке правильне формулювання правила Аллена: «У теплокровних тварин у напрямку до тропіків спостерігається подовження ________________, _________________, ____________________, парних ___________________ і різного виду ________________ - хохлів, ріжків, комірців і т. д. Проілюструйте справедливість правила Аллена декількома (3 - 4) прикладами.

Завдання 5.

Правило Глогера свідчить, що _________________ хребетних тварин, що мешкають в країнах з вологим кліматом, як правило, ________________ та _________________, ніж у географічних популяцій тих же видів, поширених в країнах з сухим кліматом. Приклад: далекосхідний тигр помітно ____________________ індійського.

 

Завдання 6.

Яке практичне значення має вивчення температурного фактору? Що таке криотехнологія і де вона використовується?

Завдання 7.

Дайте визначення поняттям:

Геліофіти -
Сціофіти -
Факультативні геліофіти –
Фотоперіодизм -

Завдання 8.

Заповніть таблицю1.

Таблиця 1

Біологічна дія сонячного світла

Ділянка спектра сонячного світла	Довжина хвилі	Вплив променів на організм
Короткохвильові ультрафіолетові промені
Довгохивльві ультрафіолетові промені
Видиме світло
Інфрачервоні промені

 

Завдання 9.

Заповніть таблицю 2, використовуючи власні приклади.

Таблиця 2

Світові рослини (геліофіти)	Тіньовитиривалі рослини (сціофіти)	Тіньові рослини (факультативні геліофіти)

 

Завдання 10.

Наведіть приклади тварин:

Денних -
Сутінкових -
Нічних -
Чим нічні тварини відрізняються від тварин, які живуть в повній темряві?

Завдання 11.

Що таке біолюмінесценція і яке значення вона має для організму?

Вода як екологічний фактор.

Вода забезпечує перебіг в організмі обміну речовин і нормальне функціонування організму в цілому. Одні організми живуть у воді, інші пристосувались до постійної нестачі вологи. Середній вміст води в клітинах більшості живих організмів складає близько 70%. Вода в клітині присутня в двох формах вільній (95 % всієї води клітини) і зв’язаної (4 – 5% зв’язаної білками).

Найбільш важливі функції і властивості води наступні: 1) вода як розчинник; 2) вода як реагент; 3) вода як термостабілізатор і терморегулятор; 4) транспортна функція; 5) структурна функція.

По відношенню до води серед живих організмів виділяють наступні екологічні групи: гігрофіли (вологолюбиві), ксерофіли (сухолюбові) і мезофіли (проміжна група).

Зокрема серед рослин розрізняють гігрофітів, мезофітів і ксерофітів.

Гігрофіти – рослини вологих місцеіснувань, які не переносять водного дефіциту. До гігрофітів, зокрема відносять водні рослини – гідрофіти і гідатофіти.

Ксерофіти – рослини сухих місцезростань, здатні переносити перенагрівання та зневоднення. До них відносяться сукуленти та склерофіти.

Мезофіти – рослини помірно зволожених місцезростань; проміжна група між гідрофітами та ксерофітами.

Завдання 12.

Дайте визначення поняттям:

Гігрофіти –
Гідрофіти –
Гідатофіти –
Сукуленти –
Склерофіти-
Ксерофіти –
Мезофіти –

Завдання 13.

Дайте характеристику води як екологічного фактору для водних і наземних організмів.

Для водних організмів вода є
Для наземних організмів

Завдання 14.

Заповніть таблицю 3.

Таблиця 3

Завдання 15.

Опишіть способи регуляції водного режиму у тварин:

1)
2)
3)

Контрольні питання

1. Що таке екологічний фактор?

2. На які групи традиційно діляться екологічні фактори?

3. Як інтенсивність дії екологічних факторів впливають на життєдіяльність організму?

4. Наведіть приклади стено – та еврибіонтних організмів?

5. Сформулюйте закони Ю. Лібіха і В. Шелфорда та надайте їм екологічне пояснення?

6. Приведіть класифікацію екологічних класів рослин по відношенню до світла.

7. Поясніть екологічний смисл правил Бергмана та Аллена.

8. В чому різниця між пойкілотермними та гомойотермними тваринами?

9. Що таке анабіоз?

10. Що таке фотоперіодизм?

 

 

Дата­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_________________

Практичне заняття № 2

Тема. Основні середовища життя: водне середовище, ґрунт.

Мета: дати загальне уявлення про середовища існування організмів, а також характеристику водного та ґрунтового середовищ; дати уявлення про особливості водного середовища існування, його основні властивості, екологічні групи гідробіонтів та їхні адаптації до водного середовища існування.

Теоретичні відомості.

Середовище існування – це частина природи, яка оточує живі організми і яке має на них певний вплив. На нашій планеті живі організми засвоїли чотири середовища існування: водне, наземно-повітряне, ґрунтове та організм. (табл.4). Водне середовище було першим. Потім живі організми засвоїли наземно-повітряне середовище, утворили та заселили ґрунт. Під ґрунтовим середовищем існування розуміють не тільки власне ґрунт, але і гірські породи верхньої частини літосфери. По всій вірогідності, паралельно йшло формування паразитів та симбіонтів, середовищем життя яких в воді, на суші і в ґрунті стали інші організми – хазяїни та сожителі.

Таблиця 4

Водне середовище існування.

Завдання 1.

Виконати рис. 18 „ Екологічні зони Світового океану ” (Чернова, 1988) і надати до нього коментар.

Завдання 2.

Охарактеризуйте основні абіотичні фактори водного середовища:

а) щільність води
б) кисневий режим
в) сольовий режим
г) температурний режим
д) світловий режим

Завдання 3.

Дати визначення наступним поняттям:

Водне середовище –
Наземно-повітряне середовище –
Ґрунт –
Живі організми –
Гідробіонти –
Пелагіаль –
Бенталь –
Бентос –
Пелагос –
Детрит –
Планктон –
Нейстон –
Нектон –
Аноксибіоз –
Евриоксибіонти –
Стеноксибіонти –
Пойкілоосмотичні –
Гомойостичні –
Евригалинні –

Завдання 4.

Дайте відповідь на наступні запитання.

1.В чому різниця між фітопланктоном та зоопланктоном? Назвіть представників

одного та іншого?

 

 

2. Що таке біофільтратори і яка їх роль та значення у природі?

3. В якому випадку в водоймищі розвиваються синьо-зелені водорості в масі? До яких екологічних наслідків це явище призводить?

 

Завдання 5.

Заповніть таблицю 5.

Таблиця 5

Мешканці ґрунту

Екологічні групи	Розміри	Приклади	Спосіб пересування в товщі ґрунту	Особливості будови організму
Мікрофауна
Мезофауна
Макрофауна
Мегафауна
Жителі нір

 

Завдання 6.

Дайте відповідь на наступні запитання.

Чому жуки-могильники (Necrophorus sp.) заривають трупи мілких тварин і як вони

це роблять?

 

 

Абсолютне заповідання частини степу призводить до зберігання та утворення

ділянки: 1) степу; 2) луків; 3) діброви; 4) кустарникових чагарників?

 

Контрольні питання

1. Назвіть основні пристосування до існування у водному середовищі у водних організмів.

2. Чому життя з'явилося саме у водному середовищі?

3. Як впливає на живі організми сольовий склад води?

4. Як водні організми пристосовуються до тиску води?

5. Екологічні групи гідробіонтів.

6. Основні властивості водного середовища.

7. Основні властивості ґрунту як середовища існування.

8. Основні мешканці ґрунту.

 

Дата­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_________________

Практичне заняття № 3

Тема. Життєві форми рослин та тварин.

Мета:

Теоретичні відомості.

Серед пристосувань тварин і рослин до середовища важливу роль відіграють морфологічні адаптації, тобто такі особливості зовнішньої будови, які сприяють виживанню і успішній життєдіяльності організмів у звичайних для них умовах.

Загальне число можливих морфологічних пристосувань до одного і того ж середовища диктується як його властивостями, так і способами його освоєння.

Морфологічний тип пристосування тварини або рослини до основних факторів місцеперебування і певного способу життя називають життєвою формою організму.

Життєві форми рослин

Поняття життєвої форми зародилося при вивченні рослинного покриву. Сам термін увійшов в науку тільки в кінці XIX ст. Термін «життєва форма» був запропонований в 1884 р. датським ботаніком Е. Вармінгом. Під життєвою формою Вармінг розумів «форму, в якій вегетативне тіло рослини (індивіда) перебуває в гармонії з зовнішнім середовищем протягом всього його життя, від колиски до труни, із насіння до відмирання».

Датський ботанік К. Раункієр розглядав життєві форми як результат пристосування рослин до зовнішнього середовища. Вирішальне значення він надавав клімату.

 Великий внесок у розробку вчення про життєві форми внесли й інші зарубіжні та російські вчені.

Вчення про життєві форми особливо збагатили дослідження І. Г. Серебрякова. За І. Г. Серебряковим, життєву форму рослини створює система її вегетативних органів. Життєва форма - категорія морфологічна і екологічна.

 

Завдання 1.

Завдання 2.

Дати пояснення рис 1.

Рис 1

Завдання 3.

1.2. Система життєвих форм рослин за І. Г. Серебряковим.

Заповніть прогалини у коментарі.

1. Відділ А. ____________________. Включає
2. Відділ Б. ____________________. Включає
3. Відділ В. ___________________. Включає
4. Відділ Г.____________________. Включає

Завдання 4.

Життєві форми тварин.

2.1.Система життєвих форм тварин за А.Н. Формозовим.

Заповніть прогалини у коментарі.

Класифікація життєвих форм тварин досить різноманітна, у залежності від принципів, покладених у їхню основу. Найбільше значення має характер ______________ тварин в різних середовищах. А.Н.Формозов виділив на цій основі такі адаптивні типи:

1. ___________________.

2. ___________________ (_____________).

3. ___________________.

4. ___________________.

5. ___________________.

Між даними адаптивними типами є перехідні форми.

У межах кожної групи особливості поступального руху й способу життя формують більш специфічні пристосувальні форми. Наземні ссавці пересуваються в основному за допомогою ходьби, бігу, стрибків, що позначається на їхньому зовнішньому вигляді.

У зовнішньому вигляді птахів найбільшою мірою проступає приналежність їх до певних місцеперебувань і характер переміщення при добуванні їжі. У зв’язку з цим розрізняють птахів:

1. _____________________ рослинності.

2. _____________________ просторів суші.

3. _____________________ і мілководь.

4. _____________________ ландшафтів.

5. _____________________ просторів.

 У кожній з цих груп виділяють специфічні форми:

а) ті, що добувають їжу з допомогою лазіння;

б) ті, що добувають їжу в польоті;

в) ті, що годуються, переміщаючись по землі;

г) ті, що добувають їжу за допомогою плавання й пірнання.

Життєві форми ґрунтових членистоногих виділяють на основі пристосованості їх до певних шарів ґрунтового профілю, оскільки з глибиною різко змінюється комплекс умов життя: освітленість, розміри порожнин, режим температури та вологості, тому розрізняють:

 

Атмобіонти – види,
Еуедафічні – мешканці
Геміедафічні – види,

Серед наземних комах розрізняють:

Тамнобіонти -
Хортобіонти -
Герпетобіонти -
Еремобіонти -
Псамобіонти -
Петробіонти -

 Схожі життєві форми зустрічаються і на інших материках. Життєва форма переконливо свідчить про спосіб життя тварин певного виду.

Завдання 2.

Наведіть приклади тварин, що відносяться до цих груп; вкажіть характерні ознаки їх пристосованості до умов середовища проживання.

Намалюйте представників різних груп, виділивши їх характерні риси пристосувань.

2.2. Класифікація життєвих форм гідробіонтів.

Завдання 3.

Виконати рис 2. та дати йому пояснення. Життєві форми гідробіонтів (Шарова И.Х., Свешников В.А. Экологическая морфология. – М.: Знание, 1988. – 64 с. Рис. 1).

Завдання 4.

Нижче представлені організми (позначені буквами), які живуть в водоймищі (озері). Розподіліть їх по відомій вам життєвим формам водних організмів (гідробіонтів) та вкажіть для кожного з них характерне місце існування (екологічну зону: 1 – епілімніон; 2 – металімніон; 3 – гіполімніон).

а) карась срібний (Carassium auratus);

б) коловратки (Keratella quadrata);

в) тросник звичайний (Phragmites communis);

г) діатомові водорості (Melosira nummuloides, Navicula brachium);

д) налим звичайний (Lota lota);

е) дафнії (Daphnia magna, Daphnia obtusa);

ж) сапротрофні бактерії;

з) личинки комарів-звонцов (Chironomus plumosus);

и) гетеротрофні бактерії;

к) прудовик звичайний (Lymnaea stagnalis);

л) плавунець обрамлений (Dytiscus marginalis);

м) зелені водорості (Scenedesmus quadricauda, Oedogonium vaucherii);

н) елодея канадська (Elodea canadensis).

 

 

Контрольні питання

 

Дата _________________

  Практичне заняття № 4

Теоретичні відомості.

Популяція - це сукупність особин певного виду, які здатні до вільного схрещування, населяють певний простір і відокремлені від інших подібних угруповань. Ознаки популяції: чисельність, густота, біомаса, народжуваність, смертність, приріст.

В результаті тривалого пристосування до умов існування у видів виробилися різні механізми, які дають змогу уникнути необмеженого росту чисельності і, таким чином, перенаселення і виснаження ресурсів середовища. Підтримання чисельності популяції на певному, оптимальному для даного середовища існування рівні дістало назву гомеостазу популяції.

Завдання 1.

Дати визначення основним закономірностям демекології та навести приклади:

Принцип конкурентного виключення Г.Ф. Гаузе

Правило популяційного максимуму Ю. Одума

Закон системи «хижак - жертва»

Правило сталої статевовікової структури популяції

Принцип В. Оллі

Закон мінімуму Ю. Лібіха

Правило заміщення екологічних умов В.В. Альохіна

Правило Дарлінгтона

Правило взаємопристосування (К. Мебіуса, Г.Ф. Морозова)

Правило вікаріата (Д. Джордана)

Правило обов’язкового заповнення екологічних ніш

Закон генетичного різноманіття

Принцип засновника

Завдання 2.

Дати визначення поняттям:

Численність –
Щільність –
Народжуваність –
Смертність –
Приріст популяції –

Завдання 3.

Відомо середнє число запліднених яєць, вироблених протягом усього життя самками (плодючість):

Устриця - 100 ∙ 106

Тріска - 9 ∙ 106

Камбала - 35 ∙ 104

Лосось - 10 ∙ 104

Трьохголкова колюшка - 5 ∙ 102

Зимовий п'ядун - 200

Акула – 20

Пінгвін – 8

Слон – 5

Жінка 19 століття – 10

 

  Дайте відповідь на наступні питання:

Скільки запліднених яєць від однієї самки в середньому повинно вижити, щоб

чисельність популяції кожного виду залишалася постійною?

Напишіть для кожного виду число нащадків, які повинні гинути до настання

статевої зрілості, щоб чисельність популяції не змінювалася. Висловіть це число у вигляді % від загального числа запліднених яєць.

Чому плодючість трьох голкової колюшки і акули набагато менше, ніж в інших

риб?

Завдання 4.

Припустимо, що населення великого міста 7 млн. чоловік, а площа 300 км². Яка щільність населення на 1 км². Та яка площа приходиться на одну людину.

Завдання 5.

Якщо численність населення міста N в даному році складала 170 000 чоловік за рік народилось 3 000, то яка була абсолютна та відносна народжуваність?

Завдання 6.

Від чого залежать значення коефіцієнтів народжуваності і смертності?
Існує три типи кривих виживання (рис. 2). Поясніть хід кривих 1, 2, 3.

 

                                    

Час
Рис. 2. Різні типи кривих виживання.

1 - дрозофіла (верхня крива) і людина (нижня),

 2 - прісноводна гідра, 3 – устриця.

Завдання 7.

Приріст популяції – різниця між народжуваністю та смертністю.

Відомо, що в місті Харкові в 1996 році народжуваність була 10,8, смертність – 12,2 чол. на 1000 чоловік; в 2000 – народжуваність – 6,6, смертність - 17,4; в 2004 – народжуваність – 6,6, смертність 14,2. Знайдіть приріст популяції та побудуйте графік.

                                                                  

 

 

Контрольні питання

 

Дата_______________

Практичне заняття № 5

Тема. Структура популяції

Теоретичні відомості.

Кожна популяція характеризується певною структурою: статевою, віковою, просторовою, етологічною. Структура популяції має пристосувальний характер, бо є наслідком взаємодії особин виду та екологічних факторів. Вона динамічна, тобто змінюється при зміні умов довкілля. Статева структура залежить від співвідношення особин різних статей, а вікова - від розподілу особин за віковими групами. Це дуже важливий показник, який характеризує стан популяції. Так, різке скорочення частки нестатевозрілих особин свідчить про зниження чисельності популяції в майбутньому, коли ці особини стануть статевозрілими і дадуть малочисельне потомство. В останні десятиліття відбуваються зміни вікового складу популяцій людей у бік збільшення групи похилого віку.

Розподіл особин популяції по території, яку вона займає, визначає її просторову структуру. Лише інколи особини однієї популяції, розподілені рівномірно (деякі рослини, вусоногі раки, багатощетинкові черви тощо). Найчастіше їхній розподіл нерівномірний унаслідок різних умов існування в різних частинах території, яку займає популяція або через особливості виду (здатність утворювати скупчення: зграї, табуни, переміщення до місць розмноження).

Етологічна структура популяцій тварин - це система взаємозв’язків між особинами, що проявляється у поведінці. Особинам різних видів властивий поодинокий або груповий спосіб життя.

 

Завдання 1.

Просторовий розподіл особин.

Розрізняють випадкове, рівномірний, групове.

Провівши серію вибірок (n), (m) - середня кількість особин в кожній вибірці. Можна розрахувати дисперсію  яка дозволяє судити про характер розподілу особин в просторі

 де  дисперсія, міра розсіювання, або відхилення значень  від середнього ;

 число особин у кожному експерименті.

Припустимо, ми провели 3 серії експериментів (n=3,) заповніть таблицю 6 та зробіть висновок про характер розподілу особин в даному випадку.

Таблиця 6.

n	x
1 2 3	50 40 60

Якщо  розподіл рівномірний, бо число особин в кожній вибірці постійне і дорівнює середньому.

Якщо  розподіл випадковий.

Якщо  розподіл груповий, причому різниця тим більша, чим сильніша тенденція організмів до утворення скупчень.

Завдання 2.

 Одним з основних признаків, які характеризують популяцію, є співвідношення між кількістю особин різної статі – самців та самок. Яка з представлених низче діаграм правильно відображає дана співвідношення в популяції озерной лягушки?

 

Стр 87 суравегина

Завдання 3.

Намалюйте основні типи вікових пірамід та дайте їм характеристику.

 

 

 

 

                                                       

 

 

Завдання 4.

I.Методи оцінки розмірів популяцій.

Методи прямого обліку (метод квадрата, прямого спостереження).