Задачи по экологии

Организм и среда

1. Потенциальные возможности размножения организмов.

1.На рыболовном заводе разводят рачков-дафний, предназначенных на корм рыбам. При изначальной посадке 10 грамм взрослых дафний на 1м³ воды получают «средний урожай» 56 грамм за сутки. Каждая дафния в благоприятных условиях могла бы ежесуточно давать 40 особей нового поколения. Средний вес одной дафнии равен 2 мг. Рассчитайте, на сколько завод мог бы повысить производительность, если бы создал условия для максимальной скорости размножения этих рачков.

2. Два вида полевок (мелкие мышевидные грызуны) несколько отличаются по плодовитости. Самки стадной полевки приносят в один помет по 8 детенышей. У каждой самки за жизнь бывает 4 помета. У пашенной полевки число пометов достигает 7, в среднем каждый по 6 детенышей. Какое число потомков могло быть получено от одной самки каждого вида в третьем поколении? Каким будет соотношение видов по численности и по массе, если вес стадной полевки составляет для самцов 50 грамм, а для самок – около 34 грамм, а пашенной полевки - 44 и 32 грамма соответственно.

3. 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 численностью 3 растения на 1м³.

1. Общие законы зависимости организмов от факторов среды.

1. Начертите график областей выживания и оптимума бабочки яблоневой плодожорки, которая является опасным вредителем садов. На горизонтальной оси графика отложите значение влажности воздуха в процентах, на вертикальной – температуры в градусах. Используйте приведенные ниже показатели.

Полная гибель куколок бабочки яблоневой плодожорки наступает при сочетаниях 10⁰С и 100%, 4⁰С и 80%, 15⁰С и 40%, 28⁰С и 15%, 36⁰С и 55%, 37⁰С и 100%. Гибель менее 10% при сочетаниях 20⁰С и 85%, 22⁰С и 55%, 26⁰С и 55%, 22⁰С и 70% (первая цифра – температура, вторая – влажность)

Соедините замкнутой кривой точки для каждого уровня выживания. Рассмотрите полученный график. Подумайте, велика ли опасность размножения этого вредителя в районах с летними температурами 18⁰С-25⁰С и влажностью 70%-90%, и с летними температурами 20⁰С-35⁰С и влажностью 20%-35% .

2. Микроскопические мучные клещи могут в огромных количествах размножатся в зернохранилищах и приводить зерно в полную негодность. При оптимальной температуре +20⁰С-22⁰С развитие яйца длится 3-4 дня, при 10⁰С – растягивается до полутора месяцев. Температур выше 45⁰С-50⁰С клещи не переносят. Они погибают при влажности зерна 10%-12%, из-за сухости и выше70% - из-за развития плесневых грибков. Предложите способ, как избавится от клещей и сохранить зерно, не прибегая к ядохимикатам.

1. Приспособительные ритмы жизни.

1. Сконструируйте «цветочные часы», определив такую последовательность посадки растений на клумбе, чтобы по ней можно определить время. Ниже приводится сокращенный список тех видов, из которых известный ботаник Карл Линней впервые создал такие «часы» в окрестностях города Упсала, где он жил и работал.

1. В некоторых особо засушливых районах Австралии и Африки годовые ритмы размножения у местных видов птиц не проявляются. Они откладывают яйца через разные периоды времени сразу же после редких дождей. Объясните в чем причины такого исключения. Следует ли ожидать у этих видов проявления фотопериодизма?

1. Измерьте у себя по пульсу ритм сердечных сокращений в спокойном состоянии в разное время суток (например, в 8, 15 и 21 час). Повторите измерения в течение 3-4 дней. Сопоставьте результаты. Проявляется ли суточный ритм в частоте ваших сердечных сокращений?

1. Приведите примеры видов, у которых, по вашему мнению, не должно быть суточных ритмов, и объясните, почему вы так думаете.

1. На бульварах города в суровую зиму вымерзла часть тополей. Больше всего пострадали деревья, растущие возле уличных фонарей. Почему?

Сообщества и популяции

IV. Типы взаимодействия организмов.

1. Начертите схему пищевых связей волка и зайца, учитывая, что каждый из них - многоядный вид и сам служит источником пищи для других. Каждый вид обозначьте кружком, каждую связь - стрелкой от жертвы к хищнику.

2. Предложите методы предупреждения заражения человека широким лентецом на основе анализа жизненного цикла паразита и его связей с другими видами.

V. Законы и следствия пищевых отношений.

1. В одном из опытов мелкие насекомые-паразиты искали и заражали своими яйцами куколки-пупарии комнатной мухи. В разных вариантах опыта 40 паразитам предлагали разное число куколок: 25, 50, 100, 200 и 300. Число зараженных куколок оказалось соответственно 18, 32, 48, 54, 62. Начертите график числа зараженных пупариев, приходящихся на одного паразита, при увеличении численности жертв. В каком из вариантов опыта они наиболее эффективно влияли на численность куколок?

1. В одном из лесных хозяйств учитывали гусениц хвойной листовертки – вредителя хвойных пород, а среди них – число здоровых и зараженных паразитами. По полученным данным начертите графики изменения общей численности гусениц и числа зараженных. Сравните и объясните ход кривых. Как зависит доля зараженных гусениц от общей численности хозяина – листовертки? Могут ли паразиты сдерживать рост численности листовертки?

VI. Популяции.

1. Рассчитайте смертность во время спячки в двух популяциях малого суслика. В первой из них плотность популяции перед впадением в спячку составляла 160 зверьков на 1 га, выжило 80 , во второй – соответственно 90 и 56. На каком участке смертность оказалась выше и чем можно это объяснить, если принять во внимание, что запас кормов, приходящихся на гектар, на обоих участках был одинаков?

2. В пахотной почве число дождевых червей, обнаруженных на восьми учетных площадках размером 50х50 см каждая, составляло 80 экземпляров. После применения гербицида – химического средства борьбы с сорняками – сделали учеты на десяти таких же площадках и обнаружили в сумме 25 червей. Какая плотность популяции в расчете на квадратный метр до и после использования гербицида?

VII. Демографическая структура популяций.

1. Начертите возрастную пирамиду зяблика, используя данные, приведенные выше. Как изменится возрастная пирамида популяции после выведения птенцов, учитывая, что чаще всего в кладке у зябликов 5 яиц, а смертность птенцов до вылета по разным причинам – около 40%?

1. В одном из степных заповедников на площади в 250 га насчитывалось 370 особей сурка-байбака, распределявшихся по возрасту следующим образом: новорожденных – 118 , годовалых – 49 , двухлетних – 50 , трехлетних и старше – 153. Спустя два года на участке было 488 особей, и среди них новорожденных – 122 , годовалых – 83 , двухгодовалых – 78 , остальные – старше. Изменилась ли возрастная структура популяции? Какова смертность молодых особей за этот период?

2. В нижнем течении реки Лены самки осетра приступают к размножению в 12-14 лет при средней длине тела 70 см. Наиболее старые особи доживают до 50 лет, вес их – около 13 кг. На реке Алдан самки осетра начинают метать икру в 10-12 лет при средней длине тела 58 см. Самым старым особям не более 21 года. Промысловая мера, т. е. Минимальный размер особей, разрешенных к отлову, составляет 62 см. Что произойдет с алданской и ленской популяциями осетра, если в результате интенсивной добычи будут вылавливаться все особи, крупнее этих размеров?

1. У буков, в зависимости от условий произрастания, состояние подроста длится в течение от 2 до 30 лет, молодого неплодоносящего дерева – от 15 до 120 и плодоносящего – от 40 до 350 лет. Рассчитайте и сравните минимально-короткий и максимальный сроки прохождения деревом своего жизненного цикла.

VIII. Рост численности и плотности популяций

1. В результате самоизреживания елей в густых посадках число деревьев на 1 га составляло: В 20-летних насаждениях – 6720 , в 40-летних – 2380 , в 60-летних – 1170 , в 80-летних – 755 ,в столетних – 555 , а в 120-летних – 465 . Начертите график уменьшения стволов елей в лесу при увеличении их возраста. Рассчитайте площадь, приходящуюся на одно дерево в разном возрасте. В какой период самоизреживание деревьев происходит наиболее интенсивно? Не стоит ли заранее высаживать ели разреженно? Объясните, почему – да или почему – нет.

1. На рыборазводных заводах разрабатывают технологию получения живого корма для мальков. Для этого культивируют различных простейших, коловраток и рачков-дафний. Используют два основных способа их разведения: 1) в непроточных емкостях с кормовой взвесью корм подают до тех пор, пока рост популяции не прекратится, после чего собирают « урожай», 2) в проточных емкостях, куда постоянно подается вода с кормом, а часть воды вместе с животными также непрерывно удаляется. При непроточном способе получают инфузорий и коловраток 18-20 г с кубометра воды в сутки, дафний – 70. При проточном методе соответственно 20 кг и 0,5 кг. Чем объяснить столь значительную разницу в результатах при столь разных способах культивирования этих водных животных?

IX. Численность популяций и ее регуляция в природе

1. На одном из пунктов наблюдений за перелетными птицами в течение 10 лет было окольцовано следующее число ястребов-перепелятников: 73, 80, 86, 78, 57, 45, 39, 40, 50, 70. Считая, что количество окольцованных птиц пропорционально их общей численности, определите, в какой период смертность в популяции была более высокой. Выделяются ли многолетние периоды в колебаниях численности?

1. Проанализируйте изменчивость заготовок маньчжурской белки за 20 последовательных лет. Объем добычи приводится в баллах: 1, 32, 4, 27, 25, 2, 3, 37, 1, 6, 95, 21,68, 28, 1, 22, 22, 41, 26, 62. Какие закономерности можно проследить в динамике численности белки? С какой вероятностью можно планировать объем заготовок пушнины на один год вперед? На 10 лет?

X. Биоценоз и его устойчивость

1. Сравните видовой состав гнездящихся птиц на трех участках приволжской степи. Используйте формулу Жаккара. Ковыльная степь: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, каменка-плешанка, лунь степной, орел степной. Посевы с лесополосами: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, желтая трясогузка, розовый скворец, перепел, лунь полевой. Посевы без лесополос: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, чибис, лунь полевой. На каких участках сообщества более сходны между собой по составу размножающихся птиц?

2. Выберите из приведенного ниже списка млекопитающих виды, занимающие сходные экологические ниши в евразийских и австралийских степях (см. пример 4): кенгуру, слепыш, тушканчик, сумчатый волк, сайгак, сумчатый крот, волк, суслик, хомяк, цокор, вомбат. Какие по образу жизни млекопитающие отсутствуют в австралийских степях?

Экосистемы

XI. Законы организации экосистем

1. Сравните ежегодный прирост зеленой массы и запасы мертвых растительных остатков (подстилки – в лесах, ветоши – в степях) в разных экосистемах. Определите, в каких экосистемах круговорот веществ более интенсивен.

XII. Законы биологической продуктивности.

1. Рассчитайте коэффициент полезного действия при передаче энергии в каждом звене пищевой цепи из примера 5. Какое количество солнечной энергии (в калориях) нужно для поддержания жизни мальчика, если учесть, что КПД продукции люцерны составляет в данном случае 0, 24%?

2. Рассчитайте эффективность (КПД) передачи энергии в основных звеньях пищевой цепи в океане, исходя из следующих цифр. На 1 кв. м. поверхности океана приходится в среднем около 3 млн. калорий солнечной энергии в сутки. Продукция диатомовых водорослей за этот же период на эту же площадь составляет 9000 калорий, зоопланктона – 4000, рыб – 5 калорий в сутки.

XIII. Агроценозы и агроэкосистемы.

1. Начертите схемы 3-4 пищевых цепей, начинающихся в агроценозе с растений пшеницы.

2. В садах одного из районов средней полосы обнаружено 146 видов паразитов тех насекомых, которые могут причинять вред плодовым деревьям. Большинство из них паразитирует и на других, дополнительных хозяевах, живущих на разных растениях. Таких дополнительных хозяев обнаружено на черемухе 16 видов, тополе – 14, дубе – 13, боярышнике – 9, липе – 8, березе – 7, и т.д. Какие предложения для повышения устойчивости садов к поражению вредителями можно внести исходя из этих исследований?

3. Пара грачей приносит птенцам за сутки 40-50 грамм насекомых, что составляет около 1000 особей разных видов. Подсчитайте, на сколько одна колония грачей в 200 гнезд за период выкармливания птенцов может снизить численность вредных саранчовых в радиусе 3 км от колонии, если начальная плотность популяции саранчи – 1 особь на 1 кв. км. Принять, что в данном районе грачи питаются преимущественно этими насекомыми.

X IV. Саморазвитие агроэкосистемы.

1. Сопоставьте списки основных видов птиц, гнездящихся на одной и той же территории в два разных периода, отстоящих на 20 лет. Что произошло в этой экосистеме? Первый период: коростель-дергач, чибис, перепел. Второй период: пеночка-весничка, серая славка, зяблик.

X V. Биосфера

1. Рассмотрите карту продуктивности разных районов земного шара. Оцените приблизительно, какова доля наиболее и наименее продуктивных районов в общей территории суши и океана. В каком по продуктивности районе мира расположена наша страна?