Экология практикум М

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТА»

Кафедра производственного менеджмента

ЭКОЛОГИЯ

Практикум

Оренбург

2012

УДК

ББК

Ш

О б с у ж д е н на заседании кафедры «Производственный менеджмент» от

31.012012 г., протокол № 7.

Ут в е р ж д е н Учебно-методическим советом от 2012 г., протокол №. А в т о р : А. А. Шайхутдинова.

Шайхутдинова А. А.

ШЭкология : практикум / А. А. Шайхутдинова. – Оренбург :

ОГИМ, 2012. – 77 с.

Практикум предназначен для изучения дисциплины «Экология» и включает практические задания и методические рекомендации по их выполнению, сгруппированные по соответствующим практическим и семинарским занятиям.

Практикум учебной дисциплины «Экология» адресован студентам очной формы, обучающимся в Институте по направлению подготовки 080200.62 «Менеджмент».

УДК

ББК

©Шайхутдинова А. А., 2012

©ФГБОУВПО «ОГИМ», 2012

Содержание

Предисловие………………………………………………………………	4
Тема 1 Экология как наука. Экологические факторы окружающей
среды………………………………………………………………………	5
Тема 2 Экологические системы. Потоки вещества и энергии………..	11
Тема 3 Структура биосферы. Антропогенное воздействие на
биосферу………………………………………………………………….	15
Тема 4 Здоровье человека и среда обитания…………………………..	28
Тема 5 Глобальные проблемы окружающей природной среды…….	35
Тема 6 Экозащитная техника и технологии……………………………	39
Тема 7 Нормирование и система управления качеством окружающей
природной среды…………………………………………………………	52
Тема 8 Эколого-правовой инструментарий рационального
природопользования и охраны окружающей среды…………………	56
Библиографический список.…………………………………………….	59
Приложение А Варианты заданий для расчета категории опасности
предприятия……………………………………………….	61
Приложение Б Варианты заданий для расчета категории опасности
территории при конвективной и молекулярной
диффузии…………………………………………………...	65
Приложение В Индивидуальное задание по конкретным
производственным ситуациям……………………………	66
Приложение Г Пример расчета…………………………………………	68

3

Предисловие

Экология – это наука, изучающая закономерности жизнедеятельности организмов, в любых ее проявлениях и на всех уровнях интеграции, в их естественной среде обитания, с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека. Результатом изучения данной дисциплины является формирование у будущих специалистов, на базе усвоенной системы опорных знаний по экологии, способностей по оценке последствий их профессиональной деятельности

ипринятия оптимальных решений, исключающих ухудшение экологической обстановки, а, следовательно, необходимо пристальное внимание уделять механизму передачи знаний и умений.

Семинарские (практические) занятия призваны углублять, расширять, детализировать знания, полученные на лекции или при самостоятельном изучении в обобщенной форме, и содействовать выработке навыков профессиональной деятельности. Они развивают научное мышление и речь, позволяют проверить знания студентов и выступают как средства оперативной обратной связи.

Семинарские и практические занятия проводятся в следующем порядке.

1.Для равномерного планирования самостоятельной работы и своевременной подготовки к занятиям студент получает методические указания и календарный план, с указанием даты их проведения.

2.На каждом занятии проверяется готовность студентов к выполнению заданий. Подготовка к занятию предполагает изучение всех вопросов темы, выполнение заданий для самостоятельной работы, предусмотренных в каждой теме. Подготовка к занятию самостоятельно облегчает и ускоряет выполнение задания в учебное время, позволяет лучше усвоить методику работ и изучаемый материал.

3.Непосредственно на занятии преподаватель проводит краткий инструктаж по особенностям выполнения практического задания. По ходу преподаватель консультирует студентов по неясным вопросам и контролирует выполнение ими задания.

4.Задания выполняются студентами самостоятельно, результаты работы аккуратно записываются в тетрадь в виде отчета.

Письменная запись (отчет) составляется во время выполнения задания и представляется преподавателю для просмотра. В конце отчета ставится дата выполнения и подпись преподавателя.

Небрежно выполненные и незаконченные работы не зачитываются

ивыполняются заново.

Работая в аудитории, студенты должны следить за чистотой на рабочем месте. После окончания занятия необходимо привести в порядок рабочее место.

4

ТЕМА 1 ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Семинарское занятие 1 Изучение теоретических основ науки «Экология»

Вопросы семинара

1.История развития экологии как науки. Место экологии среди других наук. Экология и экономика.

2.Экология как наука, ее содержание. Предмет исследования и основные задачи экологии.

3.Среда обитания и условия существования.

4.Экологические факторы и их классификация.

5.Общие закономерности действия экологических факторов. Лимитирующие факторы.

6.Закон толерантности как основа экологического нормирования. Экологическая пластичность вида. Экологический спектр вида.

7.Влияние абиотических факторов на распространение биологических видов и видовое разнообразие.

Основные понятия изучаемой темы

Этапы развития экологии как науки. Экология как наука: определение, предмет, объект, задачи, основные разделы. Взаимосвязь экологии с другими науками: биология, химия, физика, география, геология, экономика. Среда обитания и ее виды: водная, наземновоздушная, почвенная, организм. Условия существования.

Экологические факторы, классификация экологических факторов: абиотические (климатические, эдафические, орографические, гидрофизические), биотические (внутривидовые, межвидовые; фитогенные, зоогенные, микробогенные, микогенные), антропогенные (точенные воздействия, линейные воздействия, воздействия на обширных территориях, глобальные воздействия).

Закон минимума, закон толерантности. Кривая толерантности: зоны гибели, пессимума, оптимума, толерантности; точки минимума, оптимума, максимума. Понятие лимитирующего фактора. Экологическая пластичность (валентность) и экологический спектр вида. Эврибионты и стенобионты.

Задание 1. Ответьте на вопросы.

1. Нагрузка на опорную поверхность ног свыше 30 г/см2 сильно затрудняет передвижение животного по рыхлому снегу. У рыси она равна 42 г/см2, а у лося – около 500 г/см2. Для рыси полуметровый слой

5

снега – фактор, ограничивающий активность, а для лося – нет. Выявите лимитирующий фактор, воздействующий на живые организмы.

2.В тропических районах океана, где много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют океаническими пустынями. Что ограничивает здесь размножение одноклеточных водорослей, от которых

всвою очередь, зависят животные?

3.В теплице, где выращивалась рассада, и поддерживались оптимальные температура и влажность, прекратилась подача воды. Ремонт должен занять два дня. Агроном распорядился ограничить подачу тепла в теплицу. Правильно ли он сделал и почему?

4.Очень морозной зимой случается массовая гибель рыб в реках средней полосы России. Какой лимитирующий фактор может привести к таким результатам?

5.Каким образом человечеству удалось преодолеть действие лимитирующих факторов, которые ограничивали распространение других видов? Могли ли люди расширить пределы своей устойчивости?

Задание 2. Найдите ошибки в приведенном тексте.

1.Отдельные элементы среды обитания, воздействующие на организм, называют экологическими факторами.

2.Экологические факторы могут быть биотическими и абиотическими.

3.Биотические факторы – это межвидовые взаимодействия между живыми организмами.

4.Абиотические факторы – это компоненты неживой природы, они не оказывают воздействия на живые организмы.

5.Кривая толерантности ограничена точками минимума и максимума.

6.Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое воздействие.

7.Биотические факторы всегда благоприятно воздействуют на живые организмы.

8.Условия существования – это совокупность необходимых для организма элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых существовать не может.

9.Абиотические микогенные факторы – это влияние грибов на живой организм.

10.Экологическая пластичность – это свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов.

11.Антропогенные факторы – это совокупность отрицательных воздействий человека на жизнь организмов.

6

12. Закон минимума, сформулированный немецким химиком Ю. Либихом (1840 г.) гласит: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

13.Относительная степень толерантности выражается рядом терминов, в которых используются приставки «стено» – узкий и «эври» – широкий.

14.Растения и животные подразделяются на группы: светолюбивые, тенелюбивые, теневыносливые.

15.Закон толерантности, сформулированный американским ученым В. Шелфордом (1913 г.) гласит: лимитирующим фактором процветания организма или вида может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину толерантности организма к данному фактору.

Задание 3. К каким экологическим факторам относятся перечисленные ниже примеры? Найдите соответствие между экологическими факторами и их примерами.

	Т а б л и ц а	1 . 1		– Классификация экологических факторов и их
примеры
	Экологические			Примеры
	факторы
1.	абиотические		а)	лоси и зубры питаются ветвями деревьев и кустарников;
2.	биотические		б)	загрязнение атмосферы выхлопными газами;
3.	антропогенные		в)	окунь поедает мальков;
			г)	лягушка питается насекомыми;
			д)	снижение урожая из-за нехватки питательных веществ в
			почве;
			е)	снижение численности популяций морских организмов
			из-за разлива нефти;
			ж)	в кишечнике крупного рогатого скота обитают
			бактерии, разлагающие клетчатку;
			з)	листопад;
			и)	лишайник;
			к)	клещи питаются только кровью животных;
			л)	сосуществование белки и лося на одной территории;
			м)	растения-эпифиты поселяются на деревьях, которые
			служат им местом прикрепления;
			н)	волк поедает зайца;
			о)	резкое снижение численности популяции северных
			оленей из-за сильных морозов;
			п)	осушение болот;
			р)	рыбы-лоцманы поедают остатки пищи акул и
			дельфинов;
			с)	борьба хищников одного леса за пищу;
				7

		Продолжение таблицы 1.1
1		2
	т)	загрязнение пригородного водоёма промышленными
	стоками;
	у)	обитание большого количества морских животных в
	коралловых рифах;
	искусственное орошение полей пшеницы.

Задание 4. Постройте кривые толерантности для живых организмов.

Песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне около 80 0С (от – 55 до + 30 0С), некоторые тепловодные рачки выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6 0С (от 23 до 29 0С). Постройте кривые толерантности для песцов и тепловодных рачков на одном графике и определите эврибионта и стенобионта.

Задание 5. В 70-х годах ХХ века американский эколог Барри Коммонер сформулировал четыре положения, на основе которых должны строиться взаимоотношения человека с природой. Обоснуйте эти положения.

1.Все связано со всем.

2.Все надо куда-то девать.

3.За все надо платить.

4.Природа знает лучше.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение науке «Экология».

2.Каким образом взаимосвязаны науки «Экология» и «Экономика»?

3.В чем разница между понятиями «среда обитания» и «условия существования»?

4.Назовите основные среды обитания живых организмов.

5.Дайте определение понятию экологических факторов.

6.Приведите примеры орографических экологических факторов.

7.Опишите общие закономерности действия экологических факторов.

8.Назовите основные абиотические экологические факторы наземно-воздушной, водной, почвенной среды обитания живых организмов и опишите их влияние на распространение биологических видов и видовое разнообразие.

8

ТЕМА 2 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. ПОТОКИ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ

Семинарское занятие 2 Изучение биологического разнообразия в экологических системах и

механизмов его поддержания

Вопросы семинара

1.Биологический вид и популяция. Основные характеристики популяций.

2.Динамика популяций.

3.Биоценоз. Важнейшие особенности биоценозов. Структура биоценоза. Отношения организмов в биоценозе. Биотоп. Экологическая ниша.

4.Понятие экологической системы. Структура экосистем и их классификация.

5.Принципы функционирования экосистем. Основные характеристики экологических систем. Потоки вещества и энергии в экологической системе.

6.Типы питания. Трофические цепи. Передача биомассы и энергии по трофическим цепям. Экологические пирамиды.

7.Динамические процессы в экологических системах. Гомеостаз биогеоценозов.

8.Механизмы регулирования равновесия в экосистемах. Роль устойчивости экосистем.

9.Сукцессия. Первичная и вторичная сукцессия. Основные закономерности сукцессионного развития экосистем.

10.Искусственные экосистемы.

Основные понятия изучаемой темы

Биологический вид и популяция. Основные характеристики популяций: статические (численность, плотность) и динамические (рождаемость, смертность, прирост популяции, темп прироста популяции). Структура популяции: возрастная, половая, пространственная. Динамика популяций. Емкость среды, сопротивление среды. Виды популяций: стабильная, растущая, сокращающаяся.

Биоценоз и его компоненты: фитоценоз, зооценоз, микробоценоз, микоценоз. Биотоп и его компоненты: климатоп, эдафотоп, экотоп. Биогеоценоз и его живые компоненты: продуценты, консументы I, II, III порядков, редуценты. Структура биоценоза: видовая, пространственная, экологическая. Типы межвидовых отношений: трофические, топические, форические, фабрические. Типы биотических отношений: конкуренция внутривидовая и межвидовая, паразитизм (эндопаразиты и

9

эктопаразиты), нейтрализм, хищничество, мутуализм, комменсализм, аменсализм, аллелопатия.

Экологические системы и их классификация: микроэкосистемы, мезоэкосистемы, макроэкосистемы, глобальная экосистема. Принципы функционирования экосистем. Типы питания: авторофы, гетеротрофы, миксотрофы. Цепи питания: пастбищные и детритные. Экологические пирамиды численности, биомассы, энергии. Типы динамических процессов циклические и поступательные. Гомеостаз биогеоценозов.

Причины устойчивости природных систем различной сложности: правило внутренней непротиворечивости, принцип системной дополнительности, закон экологической корреляции. Свойства биоценозов: взаимная дополнительность частей биоценоза, взаимозаменяемость видов, регуляторные свойства, надежность обеспечения функций.

Сукцессия, этапы сукцессии. Виды сукцессии: первичная и вторичная. Климакс.

Особенности агроценозов. Эффект «экологического бумеранга».

Задание 1. Постройте пищевую цепь и обозначьте в ней продуцентов, консументов различных порядков и редуцентов.

Задание 2. Решите задачи.

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

2.На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы вырос один филин массой 3,5 кг, если цепь питания имеет вид: зерно злаков – мышь полевка – хорек – филин.

3.На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно орлов при наличии 100 тонн злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки – кузнечики – лягушки – змеи – орел, а масса взрослого орла 5 кг. Каковы механизмы антропогенного фактора на биоценозы?

Задание 3. К каким типам питания относятся перечисленные ниже примеры? Найдите соответствие между типами питания и их примерами и характеристиками.

10