4. Задание

Прочитайте и обдумайте выбранную Вами статью из периодической печати по экологической тематике. Напишите обсуждение этой статьи по такому плану:

1. Выходные данные статьи (автор, название, источник, дата опубликования)

2. Краткое изложение затронутой проблемы

3. Действие законов Б. Коммонера на примере данной статьи:

а) С чем связана данная проблема? (Все связано со всем)

б) Какие отходы человеческой деятельности мешают нормализации данной экологической ситуации? (Все надо куда-то девать)

в) Как людям приходится расплачиваться за неразумное хозяйствование? За что потребуется платить, чтобы нормализовать положение? (За все надо платить)

г) Как можно использовать природные механизмы, чтобы нормализовать ситуацию? (Природа знает лучше)

4. Частью какой глобальной экологической проблемы является данная проблема?

5. Какой выход из ситуации можете предложить Вы?

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры всеобщей связи явлений в природе.

2. Что представляют собой законы Б.Коммонера? Сформулируйте их.

3. Какой выход возможен для человечества из проблемы загрязнения среды?

4. Как человечество расплачивается за свои технические достижения?

5. Чем обусловлены основные различия биологических и технических систем?

6. Может ли ноосфера полностью управляться людьми? Какова роль природы в этом управлении?

Лабораторная работа №1 Изучение влияния температуры на жизнедеятельность организмов

Цель работы: Определить зависимость прорастания семян растений от продолжительности воздействия на них повышенной температуры. Научиться определять термальную константу развития и использовать ее для прогноза.

Вопросы для самостоятельного изучения

1. Как проявляются законы оптимума и лимитирующих факторов по отношению к температурному фактору?

2. Какие существуют морфологические и физиологические адаптации для существования в условиях высоких и низких температур?

Теоретическое введение Тепловой режим – важнейшее условие существования организмов, т.к. скорость протекания химических реакций в них изменяется в 2-3 раза при повышении температуры на каждые 10^О. Температура очень часто является лимитирующим фактором для распространения видов во всех средах жизни. Свойства протоплазмы клеток обусловливают максимальный температурный диапазон для активной жизни 0-50⁰С. Исключения редки. Например, некоторые сине-зеленые водоросли существуют в горячих источниках Камчатки и Северной Америки (77-85^оС), а некоторые дрожжи выдерживают до 90^оС. Полное промораживание выдерживают только неактивные формы жизни (споры, семена, насекомые в состоянии диапаузы). Верхний и нижний пределы выносливости различны у разных видов и даже фаз развития одного и того же вида.

Максимальные и минимальные температуры, при которых животные или растения не находятся в оцепенении, а активно развиваются, называются порогами развития (не путать с пределами выносливости), а значения температуры, лежащие между ними – эффективными температурами. Для завершения каждого этапа развития организма требуется определенное количество тепла, называемое термальной константой развития (константа - постоянная величина) или суммой эффективных температур (С). При этом не важно, какими порциями поступает тепло, лишь бы его сумма достигала определенной величины. Ее вычисляют по формуле: С = Σ (t_n – t₀), где t_n – наблюдаемая температура среды в n-ный день, t₀ – температурный порог развития. Если температура постоянна, то С = (t – t₀)n, где t – наблюдаемая температура среды, t₀ – температурный порог развития, n – продолжительность развития в днях. Сумма эффективных температур, как правило, постоянна для каждого вида. После того, как ее экспериментально определили, можно прогнозировать время наступления какой-либо фазы развития в зависимости от погодных условий.

Материалы и оборудование: Семена растений (пшеница, овес, горох), чашки Петри, пробирки химические (на 20 мл), термометр, горячая вода (60⁰С), водяная баня, секундомер или ручные часы, фильтровальная бумага.

Задание 1 (закладка опыта). Положите на дно всех чашек Петри кружочки фильтровальной бумаги с надписанными простым карандашом этикетками. На них должны быть указаны: дата, вариант, № группы, фамилии студентов. К внутренней стороне крышек приклейте водой точно такие же квадратные этикетки. Отберите по 10 полноценных семян всех предложенных культур, поместите их в стакан, залейте горячей водой (60⁰С) и выдержите указанное время (2, 5 или 10 мин.) в водяной бане при этой температуре. Затем воду слейте, семена переложите в приготовленные чашки Петри. Контрольные семена не обрабатывайте. Во все чашки Петри с семенами залейте по 10 мл воды комнатной температуры и поставьте на проращивание.

Задание 2 Решая предложенные задачи, научитесь рассчитывать термальную константу развития, предсказывать по ее величине сроки наступления различных фаз развития культур, числа поколений, вредителей в разных климатических зонах и использовать знание порогов развития для агротехнических мер борьбы с ними.

1) Нижний температурный порог для прорастания гороха +2⁰С, среднесуточные температуры почвы в мае приведены в таблице 14. Посев был проведен 2.05, а всходы появились 13.05.

Таблица 14 Расчет термальной константы

для появления всходов гороха

Календарная дата	Среднесуточная температура почвы (tn,^0С)	Порог развития для семян гороха ( t0 , ^0С)	Эффективная суточная температура (tn – t0 ), ^0С
2.05 3.05 4.05 5.05 6.05 7.05 8.05 9.05 10.05 11.05 12.05 13.05	+3 +6 +5 +8 +12 +10 +14 +14 +18 +17 +15 +16	+2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2

Определите: а) эффективные температуры за все дни и термальную константу для появления всходов гороха.

б) когда появятся всходы, если после посева начнется длительное похолодание и температура почвы будет держаться около +6 ⁰С.

2) Исходя из метеоданных, приведенных в таблице 15, рассчитайте срок выхода из зимовавших яиц гусениц непарного шелкопряда (важнейший вредитель лиственных пород в РБ), если для весеннего доразвития яиц требуется 110⁰ эффективных температур, а порог развития для них 6⁰С.

Таблица 15 Расчет срока выхода из яиц гусениц

непарного шелкопряда

Календарная дата	Среднесуточная температура (^0С)	Порог развития (^0С)	Эффективная суточная температура (^0С)
19.04 20.04 21.04 22.04 23.04 24.04 25.04 26.04 27.04 28.04 29.04 30.04 1.05	+5 +11 +14 +12 +15 +17 +16 +19 +18 +17 +17 +20 +15	+6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6

Какова при этом была средняя температуре воздуха? Как отразится на сроке отрождения трехдневное похолодание до 4⁰С после 25 апреля? Определите, когда произойдет отрождение гусениц, если весна будет холодная и средняя температура в это время составит 10⁰С.

2) Определите термальную константу для зацветания клубники в теплице, если нижний порог развития для нее +5⁰С, температура там поддерживалась 25⁰С, а зацвела она через 25 дней.

3) Определите нижний порог развития яиц шведской мухи (вредитель зерновых), если известно, что при оптимальной температуре +22⁰С они созревают за 10 дней, а при +14⁰С – за 36 дней. Дайте прогноз, как повлияют на поврежденность культуры ранний и поздний посев, если для пшеница прорастает уже при 2-3⁰С, а благоприятны для нее температуры, начиная с 5-8⁰С. Для пшеницы наиболее опасно повреждение шведской мухой в фазе 1-3 листьев. Какой агротехнический прием борьбы со шведской мухой на пшенице можно предложить?

3) Дайте прогноз, как будет жить колорадский жук (порог развития 12⁰С, термальная константа развития от яйца до имаго - 360⁰) в областях, где за лето набирается: а) 300⁰ выше порогового значения;

б) 450⁰ выше порогового значения; в) 750⁰ выше порогового значения.

Задание 3 (учет результатов опыта). Через 1-2 недели после выполнения задания 1 рассмотрите образовавшиеся всходы и оцените влияние температурного фактора на: всхожесть семян, длину проростков, развитие корневой системы. Результаты занесите в таблицу 16.

Таблица 16 Влияние продолжительности воздействия повышенной