Практическое занятие № 3 Экосистемы. Популяции.

1. Практическое занятие№3Экосистемы.Популяции.

2. Вопрос № 1 Что такое трофические цепи? Что такое трофический уровень? Что такое трофические сети?

3. Даны следующие организмы: травы, почвенные грибы, ягодный кустарник, жук-навозник, гусеница, паук, синица, ястреб, волк, лисица, сова, уж обыкновенный, травяная лягушка, заяц, полевка, тля, кролик, божья коровка, дуб, мухоловка, короед, дятел. Постройте схемы пищевых цепей. Назвать организмы по типу питания. Составьте пищевую сеть из полученных пищевых цепочек. Задание № 1

4. Вопрос № 2 Какие типы экологических пирамид вы знаете? В чем заключается сущность правила 10 процентов?

5. Постройте пирамиды биомассы озера в зимний и весенний период по следующим данным (Грин, Стаут, Тейлор, 1990): Задание № 2 Объясните, почему в течение года пирамида «переворачивается».

6. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около 10%) и предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, постройте пирамиду годовой биологической продуктивности следующей пищевой цепи: растения – кузнечики – лягушки – ужи – ястребы. Постройте пирамиду чисел этой пищевой цепи, зная, что масса 1 побега травянистого растения – 5 г; 1 кузнечика – 1 г; 1 лягушки – 10 г; 1 ужа – около 100 г; 1 ястреба – 1.8 кг. Количество особей подсчитайте суммарно за год с учетом общей годовой продуктивности 40 тонн. Задание № 3

7. Вопрос № 3 Что такое сукцессия? Какие типы сукцессий вы знаете?

8. Определите тип сукцессии: Превращение заброшенных полей в дубравы Появление лишайников на остывшей вулканической лаве Постепенное обрастание голой скалы Появление на песчаном грунте соснового леса Превращение гарей в еловые леса Постепенная смена вырубок лиственницей Превращение деградированных пастбищ в березовый лес Задание № 4

9. Функционирование экосистем Круговорот воды в биосфере

10. Функционирование экосистем Круговорот азота

11. Функционирование экосистем Круговорот углерода

12. Функционирование экосистем Круговорот фосфора

13. Функционирование экосистем Круговорот кислорода

14. Функционирование экосистем Круговорот серы

15. Популяции

16. «Популяции» Популяция – совокупность организмов, обитающая более или менее изолированно в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей того же вида и осуществляющая обмен генетической информацией. Статические показатели популяции: Численность популяции – общее количество организмов одного вида на данной территории или в данном объеме. Плотность популяции –число организмов популяции, приходящихся на единицу занимаемого данной популяцией пространства.

17. Структура популяции 1. Возрастная, т.е. показывать соотношение количества особей разного возраста. Возрастная структура популяции характеризует общее количество представленных в ней возрастных групп и соотношение их численности или биомассы. 2. Половая – отражает соотношение полов; 3. Размерная – отражает соотношение количества особей разных размеров.

18. Динамические показатели популяции Рождаемость – это число особей ΔNn, родившихся в популяции за некоторый промежуток времени (Δt): Р = ΔNn/Δt. Смертность – это число особей ΔNm, погибших в популяции за некоторый промежуток времени Δt: С = ΔNm/Δt. Для сравнения рождаемости и смертности в разных популяциях используют удельные показатели. Удельная рождаемость – отношение рождаемости к исходной численности N b = Р/ N = ΔNn/NΔt. Удельная смертность – отношение смертности к исходной численности: d = С/ N = ΔNm/NΔt. Скорость изменения численности популяции: ΔN/Δt. dN/dt = rN (при отсутствии экологических ограничений) константа скорости естественного прироста Удельная скорость изменения численности: r = b – d. Если b = d, то r = 0, и популяция находится в стационарном состоянии. Если b > d, то r > 0, имеем рост популяции. Если b < d, то r < 0, имеем снижение численности.

19. Задача № 1 Тема: Возрастная структура популяции» В одном из степных заповедников на площади 250 га насчитывалось 410 особей сурков-байбаков, распределенных по возрасту следующим образом: новорожденных – 128, годовалых – 59, двухлетних – 60, трехлетних и старше – 163 (Жердев, Успенский, Дорогань, 2001). Спустя два года на участке было 588 особей, и среди них новорожденных – 142, годовалых – 93, двухгодовалых – 88, остальные – старше. Начертите возрастную пирамиду популяции. Изменилась ли возрастная структура популяции? Какова смертность молодых особей за этот период?

20. Решение а) б) Рис. Первоначальная возрастная пирамида (а) и возрастная пирамида спустя два года (б) При построении возрастныхпирамид по вертикали откладывается возраст (например, в масштабе 1 клетка = 1 год), а по горизонтали количество особей в данной возрастной группе (например, в масштабе 1 клетка – 20 тыс. особей). Как видно из рис. численность популяции увеличивается, причем численность растет равномерно во всех возрастных категориях. Смертность молодых особей будет определяться из разности числа новорожденных особей в первоначальный период и двухгодовалых особей в рассматриваемый период времени: 128 – 88 = 40особей. Таким образом, смертность молодых особей составляет 20 особей в год.

21. Задача № 2 Плотность популяции синицы составляет 280 особей. За период размножения (у синицы 1 раз в году) из одной кладки яиц в среднем выживает 1,7 детеныша. В популяции равное число самок и самцов. Смертность синицы постоянна, в среднем за год погибает 24% особей. Определите, как будет меняться плотность популяции синицы в течение 5 лет. Данные представить в виде таблицы.

22. Задача № 3 Постройте весеннюю возрастную пирамиду популяции ласточек, если исходная численность составила 12 000 особей, из них 50 % родились в прошлом году, 22 % – в позапрошлом 18 % – трехлетние птицы, 6 % – четырехлетние, 4 % – старше четырех лет. Постройте летнюю возрастную пирамиду, учитывая, что численность всей популяции возросла в 3 раза за счет родившихся в этом году ласточек. Условно считайте, что смертность взрослых ласточек в этот период отсутствует.

23. Тема: «Прирост популяции» Емкость среды (К) для популяции обыкновенной белки составляет 5000 особей. Принять, что численность выводков – 3 детеныша, при этом размножаются 50 % особей, соотношение самок и самцов 1:1. Смертность популяции за год (d) составляет: при N < 1250 d = 5 %, при 1250 ≤ N < 2500 d = 25 %, при 2500 ≤ N < 3750 d = 50 %, при 3750 ≤ N < 5000 d = 75 %. Определить абсолютный прирост популяции при ее численности (N): а) 1000 особей; б) 2000 особей; в) 3000 особей; г) 4000 особей. При достижении какой численности популяции прирост «перекрывается» смертностью. Задача № 4

24. Тема: «Выживаемость особей в популяции» Задача № 5 Имеются данные изменения численности растения во времени: • Построить график зависимости численности популяции от времени, определить тип кривой роста. • Найти уравнение, описывающее экспериментальную зависимость.

25. Динамика популяций Кривые выживания

26. Кривые роста J-образная кривая роста численности (экспоненциальная) Графический вид зависимости lnNотt в случае экспоненциального роста

27. Кривые роста S-образная кривая роста численности (логистическая) а – константа интегрирования, при t = 0 a = ln(K – N)/N

28. Решение • Построим график Nот t: Как видно график имеет логистический характер. Для описания данной зависимости воспользуемся уравнением:

29. Решение Коэффициент K найдем из графика. K = 42. Коэффициент aнайдем из выражения a= ln((K– N0)/N0). N0=10. a=1,2. Далее, выбираем t1=5. Ему соответствует N1=27. Подставив данные значения в выражение, получим: Выразим r: Таким образом, уравнение, описывающее экспериментальную зависимость численности растения от времени, имеет вид: