Перечень теоретических вопросов

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

1. Взаимодействие природы и общества (схема). Виды воздействия человека на природную среду. Приведите примеры конструктивного, деструктивного, амфиструктивного воздействий.

2. Признаки и причины экологического кризиса

3. Глобальные проблемы экологии и проблемы экологии России.

4. История экологии: основные этапы

5. Источники и слагаемые современной экологии в процессе экологизации знаний и практики

6. Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия

7. Охрана биосферы: определение, охрана как ресурса и среды обитания. Понятие охраны природы и охраны окружающей среды

8. Определение, содержание и предмет экологии. Взаимосвязь экологии с другими науками

9. Уровни биологической организации и экология. Системы организмов и биота Земли

10. Подходы к проблеме взаимоотношений человека и природы. Понятие экологизации

11. Классификация экологии. Понятие прикладной экологии и экологии человека.

12. Главные и стратегические задачи экологии

13. Задачи экологии в общетеоретическом плане. Прикладные задачи экологии

14. Методы экологических исследований. Методы моделирования в экологии, их классификация

15. Понятие и некоторые свойства систем. На примере экосистем проследите основные системные свойства

16. Системные законы макроэкологии (Постулаты Коммонера) и следствия из них

17. Биосфера: определение, границы, состав вещества

18. Структура биосферы по Реймерсу

19. Состав и свойства живого вещества. «Закон бережливости»

20. Функции живого вещества

21. Биогеохимические принципы Вернадского. Закон константности живого вещества

22. Этапы эволюции биосферы. Главные закономерности эволюции. В.И. Вернадский о ноосфере

23. Классификация живых организмов

24. Экологические факторы: определение, классификация

25. Классификация абиотических экологических факторов

26. Законы действия экологических факторов: минимума, толерантности, лимитирующего фактора. Правила равнозначности условий жизни, соответствия условий жизни генетической предопределенности организма, взаимодействия факторов

27. Определения толерантности, экологической валентности, стено- и эврибионтных организмов, лимитирующего фактора.

28. Взаимодействие и компенсация экологических факторов

29. Экологическая ниша. Понятие о потенциальной и реализованной экологической нише

30. Адаптации: определение, виды, закономерности

31. Особенности факторов наземно-воздушной среды

32. Свет как экологический фактор, пути адаптации к нему живых организмов. Экологические группы растений по отношению к свету

33. Температура как экологический фактор. Значение температуры. Правило Вант-Гоффа. Пойкило- и гомойотермные организмы. Преимущества пойкило – и гоиойотермии.

34. Температурные адаптации растений и животных. Правила Аллена и Бегрмана

35. Влажность как экологический фактор. Значение воды. Показатели влажности.

36. Пойкило- и гомойогидрические организмы. Классификация гомойогидрических растений

37. Водный баланс наземных животных. Классификация наземных животных по отношению к влажности

38. Адаптации к засушливым условиям у растений и животных

39. Воздух как экологический фактор

40. Огонь как экологический фактор

41. Орографические экологические факторы

42. Факторы и особенности водной среды обитания.

43. Экологические зоны Мирового океана.

44. Экологические группы гидробионтов. Некоторые специфические особенности приспособления гидробионтов.

45. Почва как среда жизни.

46. Живые организмы как среда обитания

47. Принципы экологической классификации организмов. Классификация по способу питания. Понятие о конвергенции и жизненной форме

48. Определение и классификация популяций

49. Популяционная структура вида. Степень обособленности популяций

50. Структура популяции: биологическая, генетическая, экологическая, пространственная и этологическая.

51. Показатели популяции. Факторы, определяющие рождаемость и смертность

52. Типы роста популяции. Динамика численности популяции

53. Экологические стратегии выживания популяций (r и К –стратегии).

54. Адаптивные экологические ритмы

55. Регуляция плотности популяции

56. Биоценозы: определение, особенности биоценозов по Тишлеру.

57. Видовая и пространственная структура биоценозов

58. Отношения организмов в биоценозе. Типы взаимодействия живых организмов

59. Виды взаимодействия живых организмов (биотические экологические факторы). Выводы по взаимодействию живых организмов

60. Экосистема: определение, признаки, свойства, структура. Биотическая структура экосистем

61. Типы экосистем (наземных, морских, пресноводных)

62. Энергия в экосистемах

63. Трофические цепи и трофические уровни. Правило 10 %. Экологические пирамиды

64. Продуктивность экосистем. Составьте схему потока энергии в экосистеме. Правило 1 %.

65. Сравнительная характеристика биомов

66. Большой (геологический) круговорот

67. Малый круговорот. Биогеохимические циклы

68. Круговорот воды

69. Круговорот углерода. Причины его нарушения

70. Круговороты азота и фосфора

71. Человек как биологический вид. Экологическая ниша человека. Экотипы

72. Преднамеренное и непреднамеренное, прямое и косвенное воздействие человека на природу. Классификация загрязнения природной среды

73. Проблемы цивилизации, энергетические проблемы, демографическая и продовольственная

74. Озоновые дыры и кислотные дожди: причины, последствия.

75. Парниковый эффект: причины, последствия.

76. Деградация наземных экосистем.

77. Экологические факторы и здоровье человека. Экопатологии

78. Экология человечества. Демографические показатели здоровья населения.

79. Формирование облика биосферы в процессе жизнедеятельности организмов: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биотическая регуляция.

80. Антропогенные экосистемы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Практическая часть контрольной работы состоит из пятих задач.

ЗАДАЧА 1

ЗАДАНИЕ: изучить размерную структуру популяции.

Общие сведения

Современное представление о фитоценозах как системах популяций видов растений обусловило широкое применение методов популяционного анализа. Его использование открывает большие возможности при изучении структуры растительных сообществ, динамических процессов, механизмов их функционирования, устойчивости и саморегуляции при различной напряженности внутренних и внешних факторов. Анализ популяций составляет надежную основу для прогнозирования продуктивности растительных сообществ, оценки их состояния, характера и степени изменений. Популяционные исследования оказываются перспективными для изучения антропогенных изменений растительного покрова, разработки режимов охраны и оптимального природопользования. Преимуществом популяционного анализа является отход от субъективных глазомерных оценок состояния растений и растительных сообществ и применение точного количественного учета, опирающегося на внутреннюю пластичность и изменчивость растений.

Популяция – это совокупность особей одного вида, занимающая определенную территорию, скрещивающаяся между собой и дающая плодовитое потомство. Популяцию характеризуют рядом признаков: рождаемость, смертность, возрастная структура, распределение в пространстве, выживаемость, кривая роста, численность и др. Популяция, как элементарная биосферная единица жизни, оказывается первым акцептором, воспринимающим все многообразие внешних воздействий на растительный покров. Основными категориями популяций являются генетические, локальные, ценотические популяции. В аспекте изучения особенностей структуры популяции и ее взаимосвязи с первичной продуктивностью в различных фитоценозах более интересен уровень ценотической популяции. Под ценотической популяцией (ценопопуляцией) понимают совокупность особей вида или внутривидового таксона, которая находится в пределах конкретного растительного сообщества или фитоценоза. При таком понимании ценотическая популяция не совпадает с локальной популяцией, отличаясь от нее приуроченностью к фитоценозу и не равна менделевской (генетической) популяции, поскольку не предусматривает обязательную генетическую однородность.

Популяция – эта реальная биологическая единица, в форме которой существуют виды растений, микроорганизмов и животных. Каждая популяция может быть охарактеризована набором определенных атрибутов – популяционных параметров. Основные из них следующие:

а) численность – общее количество особей, которое содержится в данной популяции;

б) плотность – количество особей, приходящееся на единицу территории или единицу объема пространства, занимаемого популяцией;

в) запас биомассы популяции в целом и в расчете на единицу площади или объема;

г) рождаемость – число новых особей, которое появляется в популяции при размножении;

д) смертность – количество особей, отмирающих за определенный промежуток времени;

е) рост популяции – соотношение между рождаемостью и смертностью, ведущее к увеличению или уменьшению численности особей в популяции.

Важным атрибутом любой популяции является также ее пространственная структура, состоящая в особенностях расположения особей по площади популяционного поля.

Понимание законов жизни популяций очень важно для экологии. Гетерогенная структура популяции включает в себя морфогенетическую, возрастную, виталитетную (размерную), половую и другие формы разнообразия. Наиболее информативной для изучения жизнедеятельности ценотических популяций является виталитетная (размерная) структура. Размерная иерархия особей в популяциях, а также их динамическая сменяемость во времени и пространстве – важные показатели, имеющие высокую связь с устойчивостью ценопопуляций и ее статусом в растительном сообществе.

Современные концепции биопродуктивности утверждают, что ключевое значение для формирования фитомассы имеют процессы, идущие на уровне особи и популяций растений. Популяционный подход в этой связи оказывается перспективным при изучении структуры растительных сообществ, механизмов их функционирования, устойчивости и саморегуляции. Этот подход дает надежную основу для прогноза продуктивности в условиях влияния разнообразных внешних воздействий. Изучение устойчивости ценопопуляций имеет особенно большое значение для видов растений, которые интенсивно используются в хозяйственных целях.

Для описания состояния растений используется большой набор морфопараметров, всесторонне отражающих структуру вегетативных и генеративных органов растений, а также их продукционную деятельность. Эти признаки подразделяются на четыре группы.

1. Статистические, которые характеризуют морфометрический статус растения в тот или иной момент времени. В их число входят два вида параметров:

а) метрические, получаемые в результате простых измерений числа, веса или размера морфоструктур. К метрическим параметрам в первую очередь относится фитомасса растения и его отдельных частей, число побегов, высота растения общая фитомасса, площадь листовой поверхности, фитомасса листьев, фитомасса стеблей, фитомасса репродуктивных органов, площадь отдельного листа и др;

б) аллометрические, которые оценивают соотношения в развитии разных частей растений. Эти параметры по сравнению с метрическими имеют меньшую внутригрупповую дисперсию и поэтому стабильнее (площадь листьев на единицу фитомассы, площадь листьев на единицу фитомассы листьев, фотосинтетическое усилие, вес стеблей на единицу фитомассы, репродуктивное усилие).

2. Динамические, которые оценивают темпы роста и формирование особей растений и их отдельных частей за определенные промежутки времени. В их число входят:

а) метрические, которые оценивают динамику в процессе индивидуального развития растения отдельного метрического признака (абсолютная скорость роста, абсолютная скорость формирования листовой поверхности, относительная скорость роста, относительная скорость формирования листовой поверхности, продолжительность существования фитомассы, продолжительность существования листьев).

б) аллометрические, описывающие динамику в процессе индивидуального развития растения аллометрических соотношений (производительность работы листовой поверхности, нетто-ассимиляция).

Динамические показатели учитывают в период наиболее активного роста растений, оптимальный интервал времени не должен превышать 10-14 суток. Весовые показатели приводят в форме абсолютно сухого вещества. Площадь листовой поверхности определяют расчетным способом. При учете листовой поверхности во внимание принимается только ее верхняя сторона, согласно принятой методики Международной биологической программы (МБП). Все полученные материалы подвергаются статистическому анализу.

В ходе исследования в большом наборе параметров морфоструктуры растения выделяют несколько ключевых или индикаторных, которые в наибольшей степени характеризуют рост, формообразовательный и продукционный процессы у растений. Оценка качества особей растений по такой совокупности количественных признаков называется виталитетом (жизненным состоянием). Это создает размерную или как ее называют виталитетную неоднородность внутрипопуляционной структуры. При оценке мощности развития особей растений по одному признаку (например, вес особей) используют термин «размер», а при многомерной оценке особей по комплексу количественных признаков, которые характеризуют мощность развития особей, используют термин «виталитет». Иерархия размера является результатом разной скорости роста и разного уровня продукционного процесса у растений.

Практическая часть

В качестве объекта изучения могут быть использованы шишки любых хвойных пород, собранные Вами в одном местообитании. Соберите 30 шишек одной породы.

Порядок выполнения задачи

1. Измерить шишки и получить статистический ряд значений одного исследуемого признака, избранного Вами для раскрытия размерной структуры популяции растений.

Если Вы выбрали в качестве морфометрического параметра длину шишки, то измерение нужно производить от основания до ее вершины, не включая в измерение черешок. Ширину шишки измеряют в наиболее широком месте. Заполнить табл. 2.

Таблица 2

Измерение признака (например, длина или ширина шишки)

у растений____________ ( указать вид, например, ель аянская)

Порядковый номер измерений	Величина измеряемого признака	( – x_i)²	Порядковый номер измерений	Величина измеряемого признака	( – x_i)²
1.
2.
3.
4.			n
……			N

2. Рассчитать статистические характеристики исследуемого признака:

- объем выборки (N =30),

- среднее арифметическое ( ),

- стандартное квадратичное отклонение (σ ),

- ошибку среднего арифметического (s_x), доверительной интервал для среднего арифметического,

- х – текущее значение измеряемого параметра.

Заполнить табл. 3 для одного выбранного Вами признака.

Таблица 3

Статистическая характеристика признака ____________

(указать выбранный признак)

для популяции___________________

(указать вид растения)

Параметры морфоструктуры растения (измеряемый параметр), см	Статистические характеристики
	S_x	± S_x	х_max	х_min
1. Длина шишки
2. Ширина шишки

Примечания: х_min – минимальное значение статистического ряда; x_max – максимальное значение статистического ряда.

Основные расчетные формулы:

Среднее арифметическое определяется по формуле

, (1)

где x – величина измеряемого признака; N – объем выборки

Ошибка среднего арифметического s_x вычисляется:

, (2)

где N – общий объем выборки; σ – стандартное квадратичное отклонение.

Стандартное квадратичное отклонение рассчитывается:

(3)

3. Определить классовые интервалы исследуемого признака.

Набор значений того или иного параметра представляет собой статистический ряд. Достаточно универсальным является расчленение такого ряда на три класса градации – низший «с», средний или промежуточный «b», высший «а». Границы промежуточного класса определяются, исходя из условия:

± t_{0, 05}·s_x, (4)

где – t_{0, 05} … значение критерия Стьюдента при числе степеней свободы df = N – 1 (прил. 1).

Класс «b» лежит в промежутке от [ + t_{0, 05}·s_x] до [ – t_{0, 05}·s_x]. Тем самым автоматически определяется и объем двух крайних классов градации статистического ряда. Все особи, размер которых ограничен интервалом от ( – t_{0, 05}·s_x) до ( + t_{0, 05}·s_x), составляют второй (промежуточный) класс «b», особи со значениями индикаторного параметра > + t_0,.05·s_x войдут в первый класс «а», в третий (низшая размерность) «с» войдут особи со значениями индикаторного параметра < – t_{0, 05}·s_x.

4. Распределить статистический ряд по размерным классам (классам градации), см. пример.

Пример:

c b a

___________________│ _______________________│ ________________

< – t_{0, 05}·s_x от – t_{0, 05}·s_x до + t_{0, 05}·s_x > + t_{0, 05}·s_x

Например, имеется статистический ряд признака 12, 2, 3, 2, 5, 7, 9, 10.

N = 8; = 6, 25; σ = 3, 8; S_x = 1, 34; t = 2, 365 (число степеней свободы N – 1 = 7, уровень значимости q = 0, 05; (прил. 1).

Границы класса b составили 3, 08 и 9, 42. В низший класс «с» попали 3 признака, в средний «b» – 2, в высший размерный класс «а» – 3 (рис. 1).

c b a

2, 3, 4 признаки 5, 6, 7 признаки 1, 8 признаки ряда

итого: 3 итого: 3 итого: 2

___________│ ___________________│ ______________

3, 08 9, 42

< – t_{0, 05}·s_x от – t_0,.05·s_x > + t_{0, 05}·s_x

до + t_{0, 05}·s_x

Рис. 1. Группировка признака по размеру у изучаемого вида растения

5. Установить виталитетный тип популяции. Заполнить табл. 4 по изучаемому Вами признаку.

Таблица 4

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒