Методические указания к практическим и лабораторным работам по дисциплине «Экология»
учебно-методический материал

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

Лабораторно-практический практикум

по дисциплине «Экология»

Специальность  23.01.09 «Машинист локомотива»

Курс /Семестр  2/1,2

Подготовила преподаватель химии: Лапштаева Н.А.

Введение

        Практикум для выполнения студентами практических и лабораторных работ является частью учебно-методического комплекса по учебной дисциплине «Экология» и соответствует требованиям к минимуму содержания среднего общего образования Федерального государственного образовательного стандарта.        

        Важное место в системе подготовки квалифицированных рабочих служащих отводится практическим работам. Они служат источником знаний, основой для выдвижения и проверки гипотез, средством закрепления знаний и умений, являются методом контроля усвоения знаний и сформированности умений и навыков.

                          Практикум направлен на расширение и углубление знаний студента. Для эффективного обучения студент должен овладеть не только теоретическими знаниями, но и практическими навыками. По дисциплинам естественнонаучного цикла содержится в основном теоретический материал, и только небольшое количество часов, отведено для практического изучения. Существует много образовательных методик, позволяющих решить данную проблему. Например, выполнение практических либо лабораторных работ, которые могут стать исследовательскими работами. Это дает возможность для самостоятельного поиска решения той или иной проблемы, выработки творческого мышления. Студенты изучают теоретические понятия, законы, факты, но очень редко связывают их с окружающей средой. Данный практикум предполагает изучение экологических понятий, законов. С помощью практических занятий, студенты приобретают навыки научного исследования, синтеза и анализа изучаемого материала.  

        Цель данного практикума направлена на формирование компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности студентов посредством практических занятий на примере изучения дисциплины «Экология».

Правила выполнения практических  и лабораторных работ

        Подготовка к практическим и лабораторным работам заключатся в самостоятельном изучении теории по рекомендуемой литературе, предусмотренной рабочей программой. Выполнение заданий производится индивидуально в часы, предусмотренные расписанием занятий в соответствии с методическими указаниями к практическим работам. Отчет по практической  и лабораторной работе каждый студент выполняет индивидуально с учетом рекомендаций по оформлению.

        Отчет выполняется в рабочей тетради, сдается преподавателю по окончанию занятия или в начале следующего занятия. Отчет должен включать пункты:

- название работы

- цель работы

- оснащение

- задание

- порядок работы

- решение, развернутый ответ, таблица, ответы на контрольные вопросы (в зависимости от задания)

- вывод по работе

        Практическая работа считается выполненной, если она соответствует критериям, указанным в практической работе. Если студент имеет пропуски практических занятий по уважительной или неуважительной причине, то выполняет работу во время консультаций отведенных группе по данной дисциплине.

Обучающийся допускается к выполнению работы при наличии тетрадей для практических и лабораторных работ. Обучающийся подробно изучает инструкцию по выполнению практической работы, затем приступает к её выполнению.

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

Лабораторная работа№ 1.

“Экологические факторы  и их влияние на организмы ”

           Цель: изучить законы зависимости организмов от факторов среды; изучить экологические факторы среды и их взаимодействие.

Теоретическая часть

           Экологические факторы – это условия среды. Различают: абиотические, биотические и антропогенные факторы.Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по-разному. Тем не менее есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.Главный из них - закон оптимума, который выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. На графике он выражается симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении меры фактора.

Для понимания связи видов со средой не менее важен закон ограничивающего фактора. Он 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.

Ход работы:

Выполните задания.

Задание 1. Установите соответствие между организмами и средой их обитания.

Задание 2. Закончи предложение:

1. Совокупность факторов окружающей среды (условия обитания) – это …………………..
2. На Земле существует ….. среды обитания. (сколько?)
3. Экологические факторы – это …………….

Задание 3. Перечерти и дополни схему (примеры написать из задания 4):

Задание 4. Прочтите стихотворение, найдите в нем экологические факторы и распределите их по группам (биотические, абиотические и антропогенные), ответами дополните схему из задания 3:

Снег кружится, снег ложится - Снег! Снег! Снег!

Рады снегу зверь и птица, и, конечно, человек!

Рады серые синички: на морозе мерзнут птички.

Выпал снег - упал мороз! Кошка снегом моет нос.

У щенка на черной спинке тают белые снежинки…

Задание 5. Распределите экологические факторы по группам (в схему из задания 3 внести номера соответствующих факторов):

Задание 6. Решите тестовые задания:

 1) ФАКТОР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

А) свет                           Б) гриб  

В) температура             Г) вода

 2) ВЗАИМОВЫГОДНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ НАЗЫВАЮТ

А) хищничество           Б) симбиоз

В) паразитизм               Г) конкуренция

3) К АБИОТИЧЕСКОМУ  ФАКТОРУ  ОТНОСИТСЯ

А) пожар                        Б) освещённость  

В) травоядность            Г)симбиоз

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

Лабораторная работа № 2

«Межвидовые отношения: конкуренция, симбиоз, хищничество, паразитизм»

             Цель:  сформировать понятия о типах межвидовых взаимоотношений; показать многообразие связей между организмами разных видов,  обитающих в сообществе.

Теоретическая часть.

          Живые организмы могут оказывать друг на друга положительное влияние (симбиотические отношения), отрицательное влияние(антибиотические отношения)или не влиять друг на друга(нейтрализм).

          Нейтрализм — сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий (например, белки и лоси).

          Симбиотические отношения — такие отношения между организмами, при которых участники извлекают от совместного сожительства пользу или хотя бы не вредят друг другу. Различают протокооперацию, мутуализм, комменсализм и др.

          Протокооперация — взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники (например, рак-отшельник и актиния).

          Мутуализм — форма симбиотических отношений, при которой либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя (например, травоядные копытные и целлюлозо-разрушающие микроорганизмы).

          Комменсализм — форма симбиотических отношений, при которой один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две формы комменсализма: синойкия, или квартирантство (например, некоторые актинии и тропические рыбки)и трофобиоз ,или нахлебничество (например, крупные хищники и падальщики).

          Антибиотические отношения — такие отношения между организмами, при которых один или оба участника испытывают отрицательное воздействие партнера. Различают хищничество, паразитизм, конкуренцию, аменсализм и др.

         Хищничество — форма антибиотических отношений, при которой один из участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве пищи (например, волки и зайцы). Каннибализм — частный случай хищничества — умерщвление и поедание себе подобных (встречается у крыс, бурых медведей, человека).

          Паразитизм — форма антибиотических отношений, при которой паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи (вирусы, некоторые бактерии, грибы, паразитические черви и др.). Различают облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты ведут исключительно паразитический образ жизни и вне организма хозяина либо погибают, либо находятся в неактивном состоянии (вирусы). Факультативные паразиты ведут паразитический образ жизни, но в случае необходимости могут нормально жить во внешней среде, вне организма хозяина (патогенные грибы и бактерии).

           Конкуренция — форма антибиотических отношений, при которой организмы соперничают друг с другом за пищевые ресурсы, полового партнера, убежище, свет и др. Различают межвидовую и внутривидовую конкуренции.

         Аменсализм — форма антибиотических отношений, при которой один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого (например, ель и растения нижнего яруса).

Ход работы:

Задание 1. Вам представлены основные типы экологических взаимоотношений,  предлагается начертить схему представленную ниже в тетради, и в форме таблицы заполнить основные типы экологических взаимоотношений.

Задание 2. Прочитайте предложения, которые представлены ниже. Распределите их в 2 колонки.

1.Борьба за пищу ворон (более сильная ворона заклюет слабую)  

2.Борьба за пищу между белкой и барсуком

3.Тигр борется за первенство в стае

4.Растение кувшинка вытесняет остальных кувшинок с озера

5.Лягушка и цапля борются за комаров

6.Дрозд деряба вызывает уменьшение численности певчего дрозда (в Шотландии)

7.Дельфин своими  звуками показал, что хочет бороться за самку

8.В  России ввезенная пчела медоносная вытесняет маленькую, лишенную жала, туземную пчелу 

9.Сильный волк съедает больного волка

10.Серая крыса вытесняет черную крысу
11.В Австралии таракан пруссак вытесняет черного таракана

12.Воробей обыкновенный делит самку с воробьем

13.Борьба за солнечный свет у одуванчика и ромашки

14.Борьба за самок у парнокопытных оленей

Задание 3. Вставьте пропущенные слова в  предложения

1.Паразиты…в теле хозяина, вызывая мощный…ответ (2 слова пропущены).

2.Передача паразита от … ….к другому является важнейшей …любого …заболевания (4 слова пропущены).

3.Личинки …, содержащиеся в плохо обработанной свинине, проникнув в …,различных органов человека, особенно…,…, развиваются до величины огромных… (5 слов пропущено).

4.Один из главных макропаразитов животных -…, или…(2 слова пропущено)

5.Каждый год миллионы …гибнут от различных…инфекций, становятся…в результате заражения… (4 слова пропущено.)

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: «Решение экологических задач на устойчивость и развитие».

Цели работы:

1. Закрепить знания о том, что энергия, заключенная в пище, передается от первоначального источника через ряд организмов, что такой ряд организмов называется цепью питания сообщества, а каждое звено данной цепи – трофическим уровнем.

2. Закрепить и углубить знания по методике решения задач по экологии качественных и с химическим содержанием, помочь студентам разобраться в разнообразии направлений устойчивого развития современного общества, найти ответы на вопросы о защите природы и использовать эти знания в жизни.

Решение задач на правило экологической пирамиды

Экологическая пирамида

Для решения задач такого типа необходимо знать, что энергия, заключенная в пище, передается от первоначального источника через ряд организмов, такой ряд организмов называется цепью питания сообщества, а каждое звено данной цепи – трофическим уровнем.

Первый трофический уровень представлен автотрофами или продуцентами, например растениями, так как они производят первичную органику. Живые организмы – гетеротрофы, которые питаются автотрофами (растительноядные) называются консументами первого порядка и находятся на втором трофическом уровне, на третьем уровне располагаются консументы второго порядка – это хищники, они питаются консументами первого порядка. Цепь питания может включать консументов третьего, четвертого… порядка, но следует отметить, что более пяти трофических уровней в природе почти не встречается. Заканчивается цепь, как правило, редуцентами, это сапрофиты, разлагающие органику до простых неорганических веществ (грибы, бактерии, личинки некоторых насекомых).

Живые организмы, поедая представителей предыдущего уровня, получают запасенную в его клетках и тканях энергию. Значительную часть этой энергии (до 90%) они расходуют на движение, дыхание, нагревание тела и так далее и только 10% накапливают в своем теле в виде белков (мышцы), жиров (жировая ткань). Таким образом, на следующий уровень передается только 10% энергии, накопленной предыдущим уровнем. Именно поэтому пищевые цепи не могут быть очень длинными. Эта закономерность называется «правилом экологической пирамиды».

Ход работы:

Пример решения

Задача 1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.

Решение: согласно правилу экологической пирамиды, биомасса каждого последующего трофического уровня уменьшается приблизительно в 10 раз.

Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 300 кг, составим пропорцию.

300кг – 10%,

Х – 100%.

Найдем чему равен Х. Х=3000 кг. (хищные рыбы) Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию

3000кг – 10%

 Х – 100%

 Х=30 000 кг (масса нехищных рыб)

 Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию

 30 000кг.- 10%

 Х =100%

 Х = 300 000кг

Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 300 кг. необходимо 300000 кг планктона.

Задача 2.

В стратосфере на высоте 20 -30 км находится слой озона O3, защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца. Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое. Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Санкт-Петербурга в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного петербуржца?

Дано:                                                 Решение:

√(O3)=150 моль                         1) Вычислим число молекул озона:

√ (O3) = N/Na , отсюда N(O3) = √ (O3)·Na

Найти:                                 N(O3) = 150 моль · 6,02·1023молекул/моль = 9,03·1025 молекул

N(O3) = ?                                 2) Вычислим массу озона:

m(O3) = ?                                 √ (O3) = m/M , отсюда m(O3) = √ (O3)·M

m(O3) = 150 моль·48 г/моль = 7200 г = 7,2 кг

Ответ: N(O3) = 9,03·1025 молекул, m(O3) = 7,2 кг.

Задача 3

Установлено, что за вегетационный период дерево, имеющее 10 кг листьев, может обезвредить без ущерба для него свыше 500 г сернистого газа и 250 г хлора. Рассчитайте, какое количество указанных газов может обезвредить одно такое дерево.

Дано:                         Решение:

m(SO2) = 500 г                 1) Определим молярные массы указанных газов:

m(Cl2) = 250 г                 M(SO2) = 64 г/моль

Найти:                         M(Cl2) = 71 г/моль

√ (SO2) = ?

√ (Cl2)= ? 

2) Вычислим количество вещества каждого газа, которое может обезвредить одно дерево:

m(SO2) 500 г

√ (SO2) = ------ =-------- = 7,8 моль

M(SO2) 64 г/моль

m(Cl2) 250 г

√ (Cl2) = ------- =-------- = 3,5 моль

M(Cl2) 71 г/моль

Ответ: √ (SO2) = 7,8 моль, √ (Cl2) = 3,5 моль.

Решая эту задачу, учащиеся узнают о роли растений в обезвреживании ядовитых газов. Подобные факты еще раз убеждают их в необходимости сохранения каждого дерева и мобилизуют на активное участие в озеленении своего города

Задача 4.

При сгорании в карбюраторе автомобиля 1кг горючего в воздух выбрасывается до 800 г оксида углерода (II). Вычислите массу и объем (н. у.) оксида углерода (II), образующегося при сгорании 100 кг горючего.

Решение:

Задачу можно решить устно. Путем простых математических вычислений можно прийти к выводу, что при сгорании 100 кг горючего может образоваться оксид углерода (II) массой 80 кг.

Вычислим, какой объем займет этот газ при н.у.:

М(СО) = 80 кг = 80000 г

√(СО) = 80000 / 28 = 2857 моль

V(CO)=2856 *22,4 = 63974 л= 64 м3

Ответ: m(CO) = 80 кг, V(CO) = 64 м3        

При решении подобных задач обучающиеся узнают о веществах, загрязняющих атмосферу: выхлопных газах автотранспорта, продуктах сгорания органического топлива, выбросах промышленных предприятий.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задача 1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы в лесу вырос один филин массой 3.5 кг, если цепь питания имеет вид: зерно злаков -> мышь полевка -> хорек -> филин.

Задача 2. При сгорании в карбюраторе автомобиля 5кг горючего в воздух выбрасывается до 1800 г оксида углерода (II). Вычислите массу и объем (н. у.) оксида углерода (II), образующегося при сгорании 1000 кг горючего.

Задача 3. Установлено, что за вегетационный период дерево, имеющее 40 кг листьев, может обезвредить без ущерба для него свыше 800 г сернистого газа и 450 г хлора. Рассчитайте, какое количество указанных газов может обезвредить одно такое дерево.

 Задача 4. В стратосфере на высоте 50 -70 км находится слой озона O3, защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца. Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое. Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Москвы в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного москвича?

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

Практическая работа № 2

Тема: «Сравнительное описание естественных природных систем и агроэкосистемы».

1. Цель: закрепить знания о структуре экосистем, научиться составлять описание природных и искусственных экосистем, объяснять различия между ними и их значение;

Оборудование: учебник , таблицы

Ход работы.

 Задание 1. Изучить описание природной экосистемы и распределить обитателей леса на 3 группы (продуценты, консументы, редуценты). Составить 3 цепи питания характерные для данной экосистемы.

           Биоценоз лиственного леса характеризуется не только видовым разнообразием, но и сложной структурой. Растения, обитающие в лесу, различаются но высоте их наземных частей. В связи с этим в растительных сообществах выделяют несколько «этажей», или ярусов. Первый ярус — древесный —составляют самые светолюбивые виды — дуб, липа. Второй ярус включает менее светолюбивые и более низкорослые деревья — грушу, клен, яблоню. Третий ярус состоит из кустарников лещины, бересклета, калины и др. Четвертый ярус — травянистый. Такими же этажами распределены и корни растений. Ярусность наземных растений и их корней позволяет лучше использовать солнечный свет и минеральные запасы почвы. В травяном ярусе в течение сезона происходит смена растительного покрова. Одна группа трав, называемая эфемерами, — светолюбивые. Это медуница, хохлатка, ветреница; они начинают рост ранней весной, когда нет листвы на деревьях и поверхность почвы ярко освещена. Эти травы за короткий срок успевают образовать цветки, дать плоды и накопить запасные питательные вещества. Летом па этих местах под покровом распустившихся деревьев развиваются теневыносливые растения. Кроме растений в лесу обитают : в почве — бактерии, грибы, водоросли, простейшие, круглые и кольчатые черви, личинки насекомых и взрослые насекомые. В травяном и кустарниковом ярусах сплетают свои сети пауки. Выше в кронах лиственных пород обильны гусеницы пядениц, шелкопрядов, листоверток, взрослые формы жуков листоедов, хрущей. В наземных ярусах обитают многочисленные позвоночные — амфибии, рептилии, разнообразные птицы, из млекопитающих — грызуны (полевки, мыши), зайцеобразные, копытные (лоси, олени), хищные — лисица, волк. В верхних слоях почвы встречаются кроты.

Задание 2. Изучите агроценоз пшеничного поля и распределите обитателей леса на 3 группы (продуценты, консументы, редуценты). Составить 3 цепи питания характерные для данной агроэкосистемы.

           Его растительность составляют, кроме самой пшеницы, еще и различные сорняки: марь белая, бодяк полевой, донник желтый, вьюнок полевой, пырей ползучий. Кроме полевок и других грызунов, здесь встречаются зерноядные и хищные птицы, лисы, трясогузка, дождевые черви, жужелицы, клоп вредная черепашка, тля, личинки насекомых, божья коровка, наездник. Почву населяют дождевые черви, жуки, бактерии и грибы, разлагающие и минерализующие солому и корни пшеницы, оставшиеся после сбора урожая. 

Задание 3. Дайте оценку движущим силам, формирующим природные и агроэкосистемы. Внесите следующие утверждения в таблицу:

• действует на экосистему минимально,
• не действует на экосистему,
• действие направлено на достижение максимальной продуктивности.

Задание 4. Оценить некоторые количественные характеристики экосистем. (больше, меньше)

Контрольные вопросы (тестирование):

1. Основным источником энергии для агроэкосистем являются
А) минеральные удобрения
Б) солнечные лучи
В) органические удобрения
Г) почвенные воды

2. Почему поле, засеянное культурными растениями, нельзя считать природной экосистемой
А) отсутствуют цепи питания
Б) не происходит круговорот веществ
В) растения не располагаются в пространстве ярусами
Г) кроме солнечной используется дополнительная энергия

3. В чем проявляется сходство плантации сахарной свеклы и экосистемы луга
А) имеют незамкнутый круговорот веществ
Б) в них отсутствуют вторичные консументы (хищники)

В) для них характерна небольшая длина цепей питания
Г) имеют пищевые цепи и сети

4. Агроценоз считают искусственной экосистемой, так как он
А) существует только за счёт энергии солнечного света
Б) не включает консументов и редуцентов
В) состоит из продуцентов, консументов и редуцентов
Г) не может существовать без дополнительной энергии

5. Большую роль в повышении продуктивности агроэкосистем играет
А) превышение нормы высева семян
Б) введение севооборота на полях
В) выращивание растений одного вида
Г) увеличение площади агроценоза

6. Агроценозы характеризуются
А) доминированием монокультуры
Б) разнообразием входящих в них видов организмов
В) уменьшением численности вредителей

Г) уменьшением конкурентоспособности культурных растений

7. При уничтожении ядохимикатами насекомых-вредителей иногда наблюдается их массовое размножение, так как
А) увеличивается численность хищных птиц
Б) ускоряется рост сельскохозяйственных растений
В) уничтожаются их естественные враги
Г) уменьшается численность культурных растений

8. Агроэкосистема, в сравнении с естественной экосистемой, менее устойчива, так как
А) продуценты в ней усваивают энергию Солнца Б) в ней замкнутый круговорот веществ и энергии
В) она состоит из большого разнообразия видов
Г) она имеет короткие пищевые цепи

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

Лабораторная работа № 3

Тема: Пищевые цепи  и сети в биоценозе»

        Цель: научиться составлять цепи питания.

        Теоретическая связь

Пищевая цепь — это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Она представляет собой путь движущегося через живые организмы однонаправленного потока поглощенной при фотосинтезе малой части высокоэффективной солнечной энергии, поступившей на Землю. В конечном итоге эта цепь возвращается в окружающую природную среду в виде низкоэффективной тепловой энергии. По ней также движутся питательные вещества от продуцентов к консументам и далее к редуцентам, а затем обратно к продуцентам.

Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, иначе именуемые первичными продуцентами. Организмы второго трофического уровня называют первичными консументами, третьего — вторичными консументами и т.д. Обычно бывают четыре или пять трофических уровней и редко — более шести (рис. 1).

Рис. 1. Пищевые цепи биоценоза (по Н.Ф. Реймерсу)1:

 обобщенная; б) реальная; стрелками показано направление перемещения энергии, цифрами — относительное количество энергии, приходящей на трофический уровень

Существуют два главных типа пищевых цепей — пастбищные (или «выедания») и детритные (или «разложения»),

В пастбищных пищевых цепях первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй — пастбищные животные (термин «пастбищные» охватывает все организмы, питающиеся растениями), а третий — хищники. Так, пастбищными пищевыми цепями являются 

Детритная пищевая цепь начинается с детрита по схеме:  

Характерными детритными пищевыми цепями являются

Концепция пищевых цепей позволяет в дальнейшем проследить круговорот химических элементов в природе, хотя простые пищевые цепи, подобные изображенным ранее, где каждый организм представлен как питающийся организмами только какого-то одного типа, в природе встречаются редко. Реальные пищевые связи намного сложнее, ибо животное может питаться организмами разных типов, входящих в одну и ту же пищевую цепь или в различные цепи, что особенно характерно для хищников (консу- ментов) высших трофических уровней. Связь между пастбищной и детритной пищевыми цепями иллюстрирует предложенная Ю. Одумом модель потока энергии. 

Ход работы:

Задание 1. Сравните две цепи питания, определите черты сходства и различия.

1. Злаки – кузнечики – насекомоядные птицы – змеи – ежи.
2. Корневые выделения зеленых растений – бактерии – мелкие животные - крот

Задание 2. Составьте пищевую сеть биогеоценоза тундры, включив в нее все перечисленные организмы: ягель, северный олень, лемминг, белая сова, волк, песец, бактерии, белая куропатка, карликовая ива и другие высшие растения.

Задание 3. Определите, сколько трофических уровней существует в следующих пищевых цепях:

А. Сок розового куста – тля – паук – насекомоядная птица – хищная птица

Б. Хвоя сосны – сосновый шелкопряд – большая синица – ястреб – пухоед

В. Листовая подстилка – дождевой червь – землеройка – горностай.

Укажите продуцентов, консументов, редуцентов. Определите, какие организмы расположены на каждом трофическом уровне.  Объясните, почему количество звеньев пищевых цепей в природе ограничено. Сравните эти цепи питания, определите черты сходства и различия.

Задание 5. Укажите, какие из перечисленных организмов относятся к продуцентам, редуцентам, консументам: норка, пшеница, гнилостные бактерии, кокосовая пальма, антилопа, черепаха, белый медведь, божья коровка, карликовая березка, василек синий.

Задание 6. 

1. В агроценозе пшеничного поля растения пшеницы и сорняков  являются:

а) консументами I порядка            

б) консументами II порядка            

в) редуцентами                

г) продуцентами

2. Какое животное может занимать уровень консументов второго порядка?

а) заяц-беляк      

б) полевая мышь,                

в) ястреб                        

г) мох

3. Наиболее длинные пищевые цепи формируются в

  а) тундре      

б) широколиственном лесу      

в) степи        

г) тропическом лесу

4.В какой последовательности надо расположить звенья пищевой цепи:

а) паук            

б)  яблоня    

в) тля      

г) синица      

д) ястреб

5. К какой группе относятся бактерии гниения, обитающие в почве?

  а) продуцентов                        

б) консументов I порядка      

в) консументов II порядка      

г) редуцентов

6. Какое животное может занимать уровень консументов первого порядка?

а) тигр        

б) олень      

в) лиса      

 г) пантера

7. В экосистеме основной поток вещества и энергии передается:

а) от редуцентов к консументам и далее к продуцентам;      

б) от консументов к продуцентам и далее к редуцентам;

в) от продуцентов к консументам и далее к редуцентам;      

г) ни один ответ не верен.

8. Цепи питания какой экосистемы начинаются с отмерших остатков?

а) дна водоема;        

б) поверхностного слоя воды;          

 в) заливного луга;          

 г) лиственного лиса

9. На каком из трофических уровней доступно больше всего энергии?

А) продуценты;          

 б) редуценты;          

в) консументы 1-го плорядка;            

г) консументы 2-го порядка

10. Длина пищевых цепей в БГЦ ограничена:

А) несъедобностью большинства продуцентов;    

б) потерей большей части энергии при передаче с одного трофического уровня на другой;

в) питанием травоядных только одним видом растений;

г) более низким видовым разнообразием и биомассой жертв по сравнению с хищниками

Министерство образования Республики Мордовия

ГБПОУ  РМ «РТЖГТ им. А.П. Байкузова»

Лабораторная работа 4

«Круговорот веществ и превращение энергии в экосистеме»

Цель: научится строить схемы передачи вещества и энергии в экосистеме.

Оборудование: таблицы «Экологические факторы», «Экосистема пруда», «Экосистема леса», инструкции.

Основные теоретические положения

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Рис. 3 Пример экологической пирамиды

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являютсяпирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.

Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид – пирамид энергии. Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспособленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

Ход работы.

1.Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих пищевых цепей:

2. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть: трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик. Укажите количество энергии, которое переходит с одного уровня на другой.

3. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около10%), постройте пирамиду биомассы третьей пищевой цепи (задание 1). Биомасса растений составляет 40 тонн.