Контрольная работа по "Экологии"

Содержание 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Что такое популяция  и каковы ее количественные показатели?

 

     Популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

     Среди количественных показателей популяций  выделяют две группы – статические и динамические.

     Статические показатели характеризуют состояние  популяции на данный момент времени. К статическим показателям популяций  относятся их численность, плотность  и показатели структуры.

     Динамические  показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. К ним относятся  рождаемость, смертность и скорость роста популяций.

     Статические показатели популяций

     Статические показатели характеризуют состояние  популяции на данный момент времени.

     К статическим показателям популяций  относятся их численность, плотность  и показатели структуры.

     Численность — это поголовье животных или  количество растений, например деревьев, в пределах некоторой пространственной единицы — ареала, бассейна реки, акватории моря, области, района и  т. д.

     Плотность — число особей, приходящихся на единицу площади, например, плотность  населения — количество человек, приходящееся на один квадратный километр, или для гидробионтов — это  количество особей на единицу объема, на литр или кубометр. Показатели структуры:

     половой — соотношение полов;

     размерный — соотношение количества особей разных размеров;

     возрастной  — соотношение количества особей различного возраста в популяции.

     Численность тех или иных животных определяется различными методами. Например, подсчетом  с самолета или вертолета при  облетах территории. Численность гидробионтов определяют путем отлавливания их сетями (рыбы), для микроскопических (фитопланктон, зоопланктон) применяют специальные мерные емкости.

     Численность человеческой популяции определяется путем переписи населения всего  государства, его административных подразделений и т. п. Знание численности  и структуры населения (этнической, профессиональной, возрастной, половой и т. п.) имеет большое экономическое и экологическое значение.

     Плотность популяции определяется без учета  неравномерности распределения  особей на площади или в объеме, т. е. получаем среднюю плотность  животных, деревьев, людского населения  на единицу площади или микроскопических водорослей в единице объема.

     Каждое  животное соблюдает баланс энергии, затрачиваемой на охрану территории, добывание пищи и получаемой от съедания пищи. При сокращении количества корма  животные расширяют свою территорию (а человек, например, «поднимает целину»). Такое поведение животных называют территориальным поведением. Чем  крупнее животное, тем большая  ему нужна площадь на добычу пищи, поэтому чем больше размеры тела особи, тем меньше плотность популяции.

     Территориальные границы могут быть весьма подвижны. Достаточно надежно определяются границы  у немигрирующих животных (грызуны, моллюски), которые создают так  называемые локальные популяции. У  подвижных границы трудно определить, например у лося, а тем более у птиц, которые легко мигрируют и расселяются на больших территориях. Ограничивают возможность расселения как биотические, так и абиотические факторы. Из биотических факторов среды таковыми являются прежде всего пресс хищников и конкурентов, нехватка пищевых ресурсов, а влияние абиотических определяется толерантностью популяции к факторам среды.

     Пресс хищников особенно силен, когда в  коэволюции «хищник — жертва» равновесие смещается в сторону хищника и ареал жертвы сужается. Конкурентная борьба тесно связана с нехваткой пищевых ресурсов, она может быть и прямой борьбой, например, хищников за пространство как ресурс, но чаще всего это просто вытеснение вида, которому на данной территории пищи не хватает, видом, которому этого же количества пищи вполне достаточно. Это уже межвидовая конкуренция.

     Важнейшим условием существования популяции  или ее экотипа является их толерантность  к факторам (условиям) среды. Толерантность  у разных особей и к разным частям спектра разная, поэтому толерантность  популяции значительно шире, чему отдельных особей. Но из этого правила могут быть исключения, зависящие от того, какую стадию жизненного цикла проходит особь: наибольшая толерантность у покоящейся особи.

     Итак, свойства популяции уже значительно  отличаются от свойств отдельных  особей, что особенно наглядно проявляется  в динамике популяций.

     Динамические  показатели популяций

     Динамические  показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток (интервал) времени. Основными  динамическими показателями (характеристиками) популяций являются рождаемость, смертность и скорость роста популяций.

     Рождаемость, или скорость рождаемости, — это  число особей, рождающихся в популяции  за единицу времени. При рассмотрении экосистем пользуются другим динамическим показателем — продукцией — суммой прироста массы всех особей (независимо от того, сколько они прожили) из множества популяций биогенного сообщества за определенный промежуток времени.

     Смертность, или скорость смертности, — это  число особей, погибших в популяции в единицу времени. Но убыль или прибыль организмов в популяции зависит не только от рождаемости и смертности, но и от скорости их иммиграции и эмиграции, т. е. от количества особей, прибывших и убывших в популяции в единицу времени. Увеличение численности, прибыль зависит от количества от рожденных (рожденных за какой-то период времени) и иммигрировавших особей, а уменьшение, убыль численности — от гибели (смертности в широком смысле) и эмиграции особей

     Явления иммиграции и эмиграции на численность  влияют несущественно, поэтому ими  при расчетах можно пренебречь. Рождаемость, или скорость рождаемости, выражают отношением: дельтаN /At, где дельта Nn — число особей (яиц, семян и т. п.), родившихся (отложенных, продуцированных и т. д.) за некоторый промежуток времени дельта(t). Но для сравнения рождаемости в различных популяциях пользуются величиной удельной рождаемости: отношением скорости рождаемости к исходной численности (N):

     дельтаN/(N)дельта(t).

     За  бесконечно малый промежуток времени (дельта(t) > 0) мы получим мгновенную удельную рождаемость, которую обозначают латинской буквой «Ь». Эта величина имеет размерность «единица времени -1» и зависит от интенсивности размножения особей: для бактерий — час, для фитопланктона — сутки, для насекомых — неделя или месяц, для крупных млекопитающих — год.

     Смертность  — величина, обратная рождаемости, но измеряется в тех же величинах  и вычисляется по аналогичной  формуле. Если принять, что ANm — число погибших особей (независимо от причины) за время At, то удельная смертность:

     дельтаN /Nдельта(t), а при дельта(t) -> 0 имеем мгновенную удельную смертность, которую обозначают буквой «d».

     Величины  рождаемости и смертности по определению  могут иметь только положительное  значение либо равное нулю.

     Скорость  изменения численности популяции, т. е. ее чистое увеличение и уменьшение, можно представить и как изменение AN за At, а при At —> 0 можно ее определить как мгновенную скорость изменения численности, которая может быть рассчитана как г = b-d.

     Анализ  уравнения показывает, что если b = d, то г = 0, и популяция находится в стационарном состоянии; если же b < d, то г может быть величиной положительной (b > d) и мы имеем численный рост популяции, или отрицательной (b < d), что говорит о снижении численности на данном отрезке времени. Эта формула важна как раз для определения смертности, которую трудно измерить непосредственно, а определить г достаточно просто непосредственными наблюдениями, тогда d = b - г. 

2. Каковы  экологические особенности  морской среды  обитания?

 

     В процессе исторического развития живые  организмы освоили четыре среды  обитания. Первая – вода. В воде жизнь  зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вторая – наземно-воздушная  – на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым  условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши - литосферы, они создали третью среду обитания – почву, а сами стали четвертой  средой обитания.

     Водная  среда обитания –  гидросфера

     

 

     Вода  покрывает 71% площади земного шара и составляет1/800 часть объема суши или 1370 м3. Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах – 94-98%, в полярных льдах содержится около 1,2% воды и совсем малая доля – менее 0,5%, в пресных водах рек, озер и болот. Соотношения эти постоянны, хотя в природе, не переставая, идет круговорот воды (рис. 1).

     В водной среде обитает около 150 000 видов животных и 10 000 растений, что  составляет соответственно всего 7 и 8 % от общего числа видов Земли. На основании этого был сделан вывод  о том, что на суше эволюция шла  намного интенсивнее, чем в воде. 

     

     В морях-океанах, как в горах, выражена вертикальная зональность. Особенно сильно различаются по экологии пелагиаль – вся толща воды, и бенталь – дно.

     Толща воды – пелагиаль, по вертикали делится  на несколько зон: эпипелигеаль, батипелигеаль, абиссопелигиаль и ультраабиссопелигиаль (рис. 2).

     В зависимости от крутизны спуска и  глубины на дне тоже выделяют несколько  зон, которым соответствуют указанные  зоны пелагиали:

     - литоральная – кромка берега, заливаемая во время приливов.

     - супралиторальная – часть берега  выше верхней приливной черты,  куда долетают брызги прибоя.

     - сублиторальная – плавное понижение суши до 200м.

     - батиальная – крутое понижение суши (материковый склон),

     - абиссальная – плавное понижение  дна океанского ложа; глубина  обеих зон вместе достигает  3-6 км.

     - ультраабиссальная – глубоководные впадины от 6 до 10 км.

     Экологические группы гидробионтов

     Наибольшим  разнообразием жизни отличаются теплые моря и океаны (40000 видов животных) в области экватора и тропиках, к северу и югу происходит обеднение  флоры и фауны морей в сотни  раз. Что касается распределения  организмов непосредственно в море, то основная масса их сосредоточена  в поверхностных слоях (эпипелагиаль) и в сублиторальной зоне. В зависимости от способа передвижения и пребывания в определенных слоях, морские обитатели подразделяются на три экологические группы: нектон, планктон и бентос.

     Нектон (nektos – плавающий) - активно передвигающиеся крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные течения: рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водоемах к нектону относятся и земноводные и множество насекомых.

     Планктон (planktos – блуждающий, парящий) – совокупность растений (фитопланктон: диатомовые, зеленые и сине-зеленые (только пресные водоемы) водоросли, растительные жгутиконосцы, перидинеи и др.) и мелких животных организмов (зоопланктон: мелкие ракообразные, из более крупных – крылоногие моллюски, медузы, гребневики, некоторые черви), обитающих на разной глубине, но не способных к активным передвижениям и к противостоянию течениям. В состав планктона входят и личинки животных, образуя особую группу – нейстон. Это пассивно плавающее «временное» население самого верхнего слоя воды, представленное разными животными (десятиногие, усоногие и веслоногие ракообразные, иглокожие, полихеты, рыбы, моллюски и др.) в личиночной стадии. Личинки, взрослея, переходят в нижние слои пелагели. Выше нейстона располагается плейстон – это организмы, у которых верхняя часть тела растет над водой, а нижняя – в воде (ряска – Lemma, сифонофоры и др.). Планктон играет важную роль в трофических связях биосферы, т.к. является пищей для многих водных обитателей, в том числе основным кормом для усатых китов (Myatcoceti).