Сборник практических заданий по экологии

Рейтер Елена Анатольевна Сборник задач по экологии Москва, 2017 Содержание Предисловие 1. Организмы и среда их обитания  2. Общие законы зависимости организмов от факторов среды 3. Экология популяций 4. Экологические взаимоотношения организмов 5. Организация и экология сообществ 6. Экосистемы 7. Биосфера Предисловие                                                                                                                       Экологические   задачи   –   задачи,   которые   содержат   определённые   сведения,   требующие знаний о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей их средой,   охране природы. Задачи экологического содержания способствуют формированию экологических знаний и умений учащихся, более глубокому пониманию сущности экологических проблем, а также развитию у учащихся приёмов умственной деятельности, таких как анализ, синтез, сравнение,   обобщение,   установление   причинно   –   следственных   связей,   научное прогнозирование,   т.е.   логических   операций,   необходимых   для   выбора   экологически целесообразного решения. Сборник задач может быть использован на уроках экологии в 9, 10, 11 классах, при  подготовке обучающихся к олимпиадам. 1. Организмы и среда их обитания. Задача №1. В водной среде амплитуда значений температуры невелика – не превышает 50 оС,   тогда   как   в   наземно­воздушной   среде   –   до   100  оС.   Водной   среде   присуща   высокая плотность, содержание кислорода 1% от объема. Свет в чистых водах проникает до глубины 50­60 м, в сильно загрязненных – на несколько сантиметров. Вопросы: 1 Назовите лимитирующие факторы водной среды. 2 Какие обитатели типичны для водной среды – гомойотермные или пойкилотермные, и  почему? 3 Какова экологическая валентность водных обитателей к температурному фактору? 4 Назовите основные пути адаптации водных организмов к высокой плотности воды и  недостатку света. 5 Приведите примеры непериодических факторов, которые могут действовать на  водных обитателей. Задача №2. Для наземно­воздушной среды характерны низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые, амплитуда до 100  оС), высокая подвижность атмосферы, хорошая обеспеченность кислородом. Вопросы: 1 Назовите лимитирующие факторы наземно­воздушной среды. 2 Какие обитатели типичны для наземно­воздушной среды – гомойотермные или  пойкилотермные, и почему? 3 Какова экологическая  толерантность обитателей наземно­воздушной среды к  температурному фактору? 4 Назовите основные пути адаптации организмов наземно­воздушной среды к  температурному фактору и содержанию воды. 5 Приведите примеры непериодических факторов, которые могут действовать на  обитателей наземно­воздушной среды. 6 Какие адаптации организмов вызывает свет? 7 Как может измениться предел толерантности к одному фактору, если значения  другого фактора являются экстремальными (стрессовыми)? Задача №3. Для почвенной среды характерны небольшие колебания температуры, плотное сложение,   наличие   в   порах   свободной   воды   и   воздуха,   малое   содержание   кислорода, большее, чем в атмосферном воздухе. Вопросы: 1 Какие эдафические факторы вы знаете? 2 Назовите факторы почвенной среды, наиболее часто являющиеся лимитирующими.  3 Каковы пути адаптации растений к влажности, температуре, химическому составу  почвы? 4 Какие обитатели типичны для почвенной среды – гомойотермные или  пойкилотермные, и почему? 5 Приведите примеры непериодических факторов, которые могут действовать на  растения и почвенную биоту. 6 Что такое растения­индикаторы, какую роль они играют в оценке состояния почвы? Задача №4. Если смешать воду, песок, неорганические и органические удобрения, будет ли  эта смесь почвой? Задача №5. Объясните, почему постоянноводные млекопитающие (киты, дельфины) имеют  гораздо более мощные теплоизоляционные покровы (подкожный жир), чем наземные звери,  обитающие в суровых и холодных условиях. Для сравнения: температура солёной воды не  опускается ниже  ­ 1,30С, а на поверхности суши она может падать до ­    700С). Задача №6. Учёные – ихтиологи сталкиваются с серьёзными проблемами при сохранении  глубоководных рыб для музеев. Поднятые на палубу корабля, они в буквальном смысле  слова взрываются. Объясните, почему это происходит? 2. Общие законы зависимости организмов от факторов среды.  Распределите   перечисленные   факторы   среды   по   трём   категориям   – Задача   №1. абиотические,   биотические   и   антропогенные:   хищничество,   вырубка   лесов,   влажность воздуха, температура воздуха, паразитизм, свет, строительство зданий, давление воздуха, конкуренция, выброс углекислого газа заводом, солёность воды. Задача   №2.    Наземные   млекопитающие   и   птицы,   которые   живут   в   полярных   районах, обычно окрашены в белый цвет, а насекомые в этих же местах имеют тёмную окраску. И та и   другая   окраска   –   приспособленность   к   деятельности   одного   фактора.   Почему приспособленность носит такой разный характер? Задача №3. Почему у песца ноги короче, а ушные раковины меньше, чем у рыжей лисицы. Задача   №4.  Почему   пингвины,   живущие   в   условиях   сурового   климата,   и   верблюды, живущие в пустынях, сбиваются вместе в плотную кучу? При каких условиях обитания это происходит? Задача №5.  Нагрузка веса тела на опорную поверхность ног свыше 30г на 1кв.см. сильно затрудняет передвижение животного по рыхлому снегу. У рыси она равна 422, а у лося – около 500г на кв.см. Но для рыси полуметровый слой снега – фактор, ограничивающий активность, а для лося – нет. Объясните, почему. Задача   №6.    В   теплице,   где   выращивалась   рассада   и   поддерживалась   оптимальная температура и влажность, прекратилась подача воды. Ремонт поломки должен занять два дня. Агроном распорядился ограничить подачу тепла в теплицу. Правильно ли он сделал и почему? Задача   №7.      Большинство   организмов   имеют   различные   пределы   толерантности   по   их   экологической   ниши отношению   к   различным   факторам   среды.   Для   описания   применяется специальная терминология. Так, актиния является политермным, эврифотным и   олигобатным   организмом,   тогда   как   жаброногий   рачок   артемия   –   эвритермным, полигалинным, стенофагическим, а озёрная лягушка – полигидрическим, олигофотным и эврибатным организмом. Охарактеризуйте с использованием экологической терминологии их условия обитания. 3. Экология популяций. Задача   №1.    Можно   ли   считать   популяцией:   стаю   грачей;   стадо   антилоп;   карасей, населяющих   небольшой   пруд;   высаженный   на   фермерском   поле   картофель;   всех   птиц, населяющих   городской   парк;   население   большого   города;   птичий   базар,   обитателей муравейника. Задача №2.   Ихтиологи в водоёме нашли популяции только одного представителя рыб – окуня. Других видов рыб там не поймано. О чём говорит этот факт? Задача №3.    На  рисунке изображены последовательные периоды изменения численности насекомых (сосновая пяденица и еловая листовёртка) в европейских лесах. Как  изменяются рождаемость   и   смертность   в   популяциях   насекомых   и   лесных   растений   в   каждом   из изображённых периодов. Чем объясняются эти изменения? Как они связаны? Задача №4.     У какой популяции растений больше шансов на выживание: у той, которая состоит из одних проростков? Из проростков, молодых и взрослых растений? Задача №5.     Какие изменения в возрастной и половой структуре популяции серой крысы желательны с точки зрения человека, старающегося сократить её численность? Задача №6.     На территории  площадью 100 км2  ежегодно производили  рубку леса. На момент организации на этой территории заповедника было отмечено 50 лосей. Через 5 лет численность   лосей   увеличилась   до   650   голов.   Ещё   через   10   лет   количество   лосей уменьшилось до 90 и стабилизировалось в последующие годы на уровне 80 – 110 голов. Определите плотность поголовья лосей: а) на момент создания заповедника; б) через 5 лет после создания заповедника; в) через 15 лет после создания заповедника. Объясните, почему сначала численность лосей резко возросла, а позже упала и стабилизировалась. 4. Экологические взаимоотношения организмов. Задача №1.     Подберите правильные пары: какой тип взаимоотношений характерен для организмов,   указанных   в   правой   колонке   таблицы.   Ответ   должен   состоять   из   цифры   и буквы. Тип взаимоотношений Примеры растений и 1. Хищничество 2. Симбиоз 3. Аменсализм 4. Конкуренция внутривидовая 5. Конкуренция межвидовая 6. Паразитизм 7. Протокооперация 8. Мутуализм 9. Комменсализм 10.нейтрализм животных А – густой подрост ельника Б   –   волк   и   олень,   сова   и мышь В – травы под елью Г – лишайники Д – аскарида и человек Е – росянка и муха Ж   –   прусак   и   чёрный таракан З – повилика и крапива И   –акула   и   рыба   – прилипала К – пчёлы и луговые цветы Л – синица и лягушка Задача №2. Начертите схему пищевых связей волка и зайца, учитывая, что каждый из них – многоядный   вид   и   сам   служит   источником   пищи   для   других.   Каждый   вид   обозначьте кружком, каждую связь – стрелкой от жертвы к хищнику. Задача №3.  Предложите методы предупреждения заражения человека широким лентецом на основе анализа жизненного цикла паразита и его связей с другими видами. 5. Организация и экология сообществ. Задача №1. Все местообитания условно подразделяются на две группы. Первую составляют незаселённые,   но   пригодные   для   жизни   участки,   где   имеются   только   абиотические экологические факторы. Такие местообитания называются  «экотопами». Другая группа – это участки, уже заселённые живыми организмами, где абиотическая среда изменена под их влиянием   и   где,   следовательно,   действуют   и   биотические   факторы.   Эти   местообитания называют     «биотопами».   Разделите   прилагаемый   список   возможных   местообитаний   на экотопы   и   биотопы.   Местообитания:   лес,   дерево,   скала,   свежий   песчаный   нанос,  валун, болото,   пашня,   камень   с   лишайниками,   движущийся   бархан,   луг,   поле,   заросшая   дюна, галечная отмель, каменистая осыпь, тундра, степь, пруд, ледник. Задача №2.        На   краю  села  в  пойме   реки  расположено  небольшое  озеро,  на  котором постоянно пасутся стада гусей. Как вы думаете, что произойдёт, если прекратить выпас гусей? Задача   №3.  поднимаются ближе к поверхности?   Почему   при   высокой   рекреационной   нагрузке   сосущие   корни   деревьев Задача №4.   Какие мероприятия вы предложите провести в целях сохранения видового разнообразия луговых сообществ в лесной зоне северных регионов Евразии. Задача № 5.   В целях сохранения форели в реке экологи запретили полностью вырубку кустарника по её берегам, произвели дополнительное облесение её берегов и полностью запретили строительство запруд. Почему? Задача № 6.   В летние месяцы в прудах и озёрах наблюдается цветение воды. Что бы вы рекомендовали местным экологам:   ­   провести   облесение   берегов   водоёмов,   запретить   выпас   скота   около   них,   разрешить сенокошение;  ­ лимитировать применение удобрений на полях;  ­ сохранить все виды традиционного пользования на берегах водоёмов, лимитировать лов рыбы. Задача №7.   Как и почему изменится жизнь дубравы в тех случаях, если там: а) вырубили весь кустарник; б) химическим способом уничтожили растительноядных насекомых? Задача №8.    При  массовом  отстреле  хищных  птиц (филинов, ястребов), истребляющих куропаток и тетеревов, последние в лесу вымирают; при уничтожении волков вымирают олени;   в   результате   уничтожения   воробьёв   (Китай)   урожай   зерновых   падает.   Чем   это объяснить? Задача №9.   На схеме изображена трофическая структура хвойного леса. Какую ошибку допустил художник? Внесите исправления. Задача №10. В известной русской народной сказке «Теремок» в одном доме поселились лягушка, мышка, ёжик, лиса, заяц, волк… А могут ли действительно  все эти животные находиться   в   одном   биогеоценозе?   Если   да,   то   какой   состав   растительного   сообщества должен быть характерен для данной экосистемы? Как может называться такой фитоценоз? Задача №11. На рисунке  изображена пирамида биомассы организмов, занимающих разное положение в пищевой цепи сообщества. Какую ошибку допустил художник? Задача №12.   Сравните видовой состав гнездящихся птиц на трёх участках приволжской степи. Используйте формулу Жаккара. Ковыльная степь: степной жаворонок, полевой  жаворонок, малый жаворонок, каменка – плясунья, каменка – плешанка, лунь степной, орёл степной. Посевы с лесополосами: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, жёлтая трясогузка, розовый скворец, перепел, лунь полевой. Посевы без лесополос: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка – плясунья, чибис, лунь полевой. На   каких  участках  сообщества   более сходны  между  собой  по   составу  размножающихся птиц? 6. Экосистемы. Задача № 1.  Ознакомьтесь с классификацией основных способов питания организмов   в экосистемах (см. таблицу). К каждой трофической группе,  обозначенной буквой, подберите способ питания, обозначенный цифрой. Ответ должен состоять из буквы и цифры. Трофическая группа А – автотрофы; Б – гетеротрофы; В – фотоавтотрофы; Г – хемоавтотрофы; Д – фитофаги; Е – зоофаги; Ж – паразиты; З – симбиотрофы; И – детритофаги. Способ питания организмов 1. используют   углерод неорганических веществ, СО2;   например, 2. Животные, питающиеся   живыми растениями; 3. Используют   углерод неорганических веществ и   химическую энергию; 4. Используют   углерод органических веществ и заключённую   в   них энергию;   5. Питаются   другими животными; 6. Для   синтеза органических веществ   используют углерод неорганических веществ и солнечную энергию; 7. Питаются   мёртвыми органическими веществами; 8. Питаются   соками организма – хозяина; 9. Питаются выделениями   корней растений. из Задача №2.     В рыбном хозяйстве широко разводят форелей, карпов и толстолобиков. Какие   из   этих   рыб   обходятся,   с   энергетической   точки   зрения,   дешевле,   если   форели питаются   в   природе   в   основном   личинками   водных   насекомых,   толстолобики   – преимущественно   фитопланктоном   и   водными   растениями,   а   карпы   имеют   смешанный характер питания? Задача №3.  Прочтите   названия   экосистем.  Какая   из   них   наиболее   крупная?  Постройте «матрёшку» из этих экосистем. 1 – ландшафт; 2 – муравейник; 3 – лесная поляна; 4 – хвойный лес; 5 – природный район; 6 – биосфера. Задача №4.  Определите правильно составленную пастбищную цепь питания: А – леопард – газель – трава; Б – клевер – заяц  ­ орёл – лягушка;   В– перегной – дождевой червь – землеройка – горностай; Г ­ трава – зелёный кузнечик – лягушка – уж. Задача   №5..   Составьте   пять   цепей   питания.   Все   они   должны   начаться   с   растений   или мёртвых органических остатков (детрита). Промежуточным звеном в первом случае должен быть   дождевой   червь;   во   втором   –   личинка   комара   в   пресном   водоёме;   в   третьем   – комнатная муха; в четвёртом – личинка майского жука;  в пятом – инфузория туфелька. Все цепи питания должны заканчиваться человеком. Предложите наиболее длинные варианты цепей. Почему количество звеньев не превышает 6 – 7? Задача №6. Назовите организмы, которые должны или могли быть на месте пропусков в описании пищевых цепей: А – нектар цветов – муха ­ ? – синица ­ ?; Б – древесина ­ ? – дятел ; В – листья ­ ? – кукушка; Г – семена ­ ? – гадюка – аист; Д –трава – кузнечик ­ ? –уж ­ ?. Задача   №7.    Зная   правило   десяти   процентов,   рассчитайте,   сколько   понадобится фитопланктона,   чтобы   выросла   одна   щука   весом   10  кг   (пищевая   цепь:   фитопланктон  – зоопланктон   –   мелкие   рыбы   –   окунь   –   щука).   Условно   принимайте,   что   на   каждом трофическом уровне поедаются только представители предыдущего уровня. Задача №8.   Объясните, почему в прудах – охладителях при тепловых электростанциях экономически выгодно содержать растительноядных рыб? Задача № 9.   Составьте  схему пищевых цепей аквариума, в котором обитают рыбы карась и   гуппи,   улитки   прудовик   и   катушка,   растения   элодея   и   валлиснерия,   инфузория   – туфелька, сапрофитные бактерии. Задача   №   10.  Составьте   пищевую   цепь,   имеющую   место   в   лиственном   лесу:   берёза, дождевой   червь,   личинка   майского   жука,   имаго   майского   жука,   большая   синица, подберёзовик, бабочка берёзовая пяденица, сова, слизень, летучая мышь. Сколько пищевых цепей может содержать данная трофическая сеть?  Какое количество трофических уровней включает каждая цепочка? Задача №11. Составьте пищевую цепь, имеющую место в смешанном лесу: сосна, глухарь, белка,   куница,   сосновый   пилильщик,   дуб,   кабан,   галловый   комарик,   дождевой   червь, маслёнок, дятел, большая синица, зяблик. Сколько пищевых цепей сожжет содержать данная трофическая сеть? Какое количество трофических уровней включает каждая цепочка? 7. Биосфера. Задача №1. Проанализировав состояние загазованности во дворе дома, экологи предложили провести озеленение территории. Чем руководствовались экологи? Задача №2.   Основная масса живых организмов суши дышит кислородом. В воздухе его находится   около   21%.   Водные   животные   также   дышат   кислородом.   Откуда   берётся кислород в воде? Задача №3.   Азот играет большую роль в жизни организмов, он входит в состав молекул белка. В неживой природе большая часть его находится в атмосфере в свободном состоянии и недоступна животным и большей части растений. Каким образом получают азот растения и животные? Раскройте роль бобовых растений в обеспечении всего живого азотом. Задача №4. Необходимо снизить посещение людей в полузаповедные кварталы леса.  Ваши действия: А – вывесите аншлаги и укажете в них причину охраны; Б – проведёте разъяснительную работу среди населения; В – поставите аншлаги типа: «Осторожно опасные, ядовитые животные и растения». Г – закроете дороги посредством повалки старых стволов деревьев; Д – выкопаете сравнительно глубокие ямы, в которых образуются небольшие болотца; Е – увелитите штат охранников; Д – поставите на дороги шлагбаумы. Задача №5.  Определите, к какому типу круговорота элементов (осадочному или газовому) относятся круговороты серы, азота, кислорода, углерода, фосфора. Задача   №6.  Зная   законы   миграции   элементов   в   биосфере,   расположите   места   сбора лекарственных трав по возрастанию опасности для здоровья, которая может возникнуть при использовании   этих   растений:   в   городе,   рядом   с   автомобильными   дорогами,   рядом   с железнодорожным полотном, в лесу далеко от населённого пункта, рядом с деревней. Задача   №7.  Общее   содержание   углекислого   газа   в   атмосфере   Земли   составляет   около 11000 млрд т. Установлено, что за один год растительность ассимилирует почти 1 млрд т углерода. Примерно столько же его выделяется в атмосферу. Определите, за сколько лет весь углерод атмосферы пройдёт через организмы (атомный вес углерода – 12, кислорода – 16). Задача №8. Используя материал на с.164 и рисунок 52 учебника  (Экология.   9   класс.   Криксунов   Е.А.,   Пасечник   В.В.,   Сидорин   А.П.),   заполните прямоугольники   в   упрощённой   схеме   круговорота   углерода   в   биосфере   следующими компонентами: ­ углекислый газ атмосферы  ­ Зелёные растения  ­ Травоядные животные  ­ Хищники  ­ Сжигание топлива человеком  ­ Вулканическая деятельность   ­ Мёртвые растительные и животные организмы   ­Редуценты  ­ Ископаемое топливо Задача №9.  Используя материал на с. 164 и рисунок 51 учебника, соедините стрелками прямоугольники в упрощённой схеме круговорота кислорода в биосфере.     Ультрафиолетовое излучение озон Кислород атмосферы Фотосинтезирующие организмы Дыхание организмов Сжигание горючих ископаемых Углекислый газ Задача №10. Используя материал на с.165 – 167 и рисунок 53 учебника, дополните схему биогеохимического цикла азота в природе. Литература: 1. Беркинблит М.Б., Глаголев С.М., Голубева М.В. и др. Биология в вопросах и ответах: учебное пособие. Москва: МИРОС – Международные отношения, 1993. 2. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология, 9 класс, Москва, Дрофа, 1996. 3. Криксунов Е.А., Королёв Ю.Б., Пасечник В.В.,  Экология: Рабочая тетрадь,  9 класс, Москва, Дрофа, 1996. 4. Леонтьева И.А. Сборник задач по общей экологии: учебно – методическое пособие, Елабуга, 2009. 5. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии, 9 класс, Москва, Просвещение, 1997. 6. Газеты «Биология, 1 сентября, 2000год.