И.А. ЖИГАРЕВ
Задачи и упражнения к школьному курсу
общей экологии
(Печатается с сокращениями)
Часть 1. ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ
Введение. Экология как наука
1. Экология – это:
 а) наука
о взаимоотношениях человека с окружающей средой;
б) наука о взаимоотношениях живых организмов с
окружающей средой;
в) природа;
г) охрана и рациональное природопользование.
(Ответ: б.)
2. Ученый-биолог, автор названия
науки «экология»:
а) Ч.Дарвин;
б) А.Тенсли;
в) Э.Геккель;
г) К.Линней.
(Ответ: в.)
3. Опираясь на определение
экологии, установите, какие утверждения являются
грамотными:
а) «В нашем районе плохая экология»;
б) «Экология в наших местах испорчена»;
в) «Экологию необходимо охранять»;
г) «Экология – основа природопользования»;
д) «Экология – здоровье людей»;
е) «Экология у нас стала хуже»;
ж) «Экология – это наука».
(Ответ: г и ж.)
Глава 1. Организм и среда.
Потенциальные возможности размножения
организмов
1. Расположите названные виды
деревьев в порядке возрастания числа семян,
производимых ими за год: дуб черешчатый, береза
повислая, кокосовая пальма. Как изменяется в
выстроенном вами ряду деревьев размер семян
(плодов)?
(Ответ: кокосовая пальма --> дуб черешчатый
--> береза повислая. Чем крупнее семена, тем
меньше их производит дерево за единицу времени.)
2. Расположите названные виды
животных в порядке увеличения их плодовитости:
шимпанзе, свинья, обыкновенная щука, озерная
лягушка. Объясните, почему самки одних видов
приносят за один раз 1–2 детеныша, а других –
несколько сотен тысяч.
(Ответ: шимпанзе --> свинья --> озерная
лягушка --> обыкновенная щука. У видов, самки
которых приносят относительно меньше потомков
за один раз, наблюдается более выраженная забота
о потомстве и меньшая смертность потомства.)
3. На территории, окружающей
взрослую плодоносящую ель, число всходов
маленьких елочек может достигать 700–900 штук на 10
м2. Через двадцать лет на этой площади останутся
2–3 молодые ели. Почему большая часть елочек
погибнет? Объясните биологическое значение
подобного явления.
(Ответ: большая часть молодых елей погибнет
из-за нехватки ресурсов, неблагоприятных
климатических условий, конкуренции со стороны
других растений; их могут съесть
растительноядные животные или повредить
паразиты. Биологическое значение подобного
явления заключается, во-первых, в том, что
взрослые ели, плодонося с избытком, как бы
«страхуются» от неблагоприятных условий и
вымирания вида, а во-вторых, среди молодых елочек
выживут наиболее приспособленные, что
способствует повышению приспособления к
условиям существования вида в целом.)
4*. Бактерии способны очень быстро
размножаться. Каждые полчаса путем деления из
одной клетки образуются две. Если одну бактерию
поместить в идеальные условия с обилием пищи, то
за сутки ее потомство должно составить 248= 281474976710
700 клеток. Такое количество бактерий заполнит
0,25-литровый стакан. Какое время должно пройти,
чтобы бактерии заняли объем 0,5 л?
а) одни сутки;
б) двое суток;
в) один час;
г) полчаса.
(Ответ: г.)
5*. Постройте график роста
численности домовых мышей в течение 8 месяцев в
одном амбаре. Исходная численность составляла
две особи (самец и самка). Известно, что в
благоприятных условиях пара мышей приносит 6
мышат каждые 2 месяца. Через два месяца после
рождения мышата становятся половозрелыми и сами
приступают к размножению. Отношение самцов и
самок в потомстве 1:1.
(Ответ: если по оси X отложить время в месяцах,
а по оси Y – число особей, то координаты {x, y} и т.д.
последовательно расположенных точек на графике
будут: {0, 2}, {1, 8}, {2, 14}, {3, 38}, {4, 80}.)
6*. Прочитайте приведенные ниже
описания особенностей размножения некоторых
видов рыб примерно одинакового размера. На
основе этих данных сделайте заключение о
плодовитости каждого вида и сопоставьте
названия видов с числом откладываемых рыбами
икринок: 10 000 000, 500 000, 3 000, 300, 20, 10. Почему
в выстроенном вами ряду видов рыб наблюдается
падение плодовитости?
Дальневосточный лосось кета
откладывает относительно крупную икру в
специально вырытую ямку на дне реки и засыпает ее
галькой. Оплодотворение у этих рыб наружное.
Треска откладывает мелкую, плавающую в
толще воды, икру. Такая икра называется
пелагической. Оплодотворение у трески наружное.
Африканские тиляпии (из окунеобразных)
собирают отложенную и оплодотворенную икру в
ротовую полость, в которой вынашивают ее до
вылупления молоди. Рыбы в это время не питаются.
Оплодотворение у тиляпий наружное.
У мелких кошачьих акул оплодотворение
внутреннее, они откладывают крупные яйца,
покрытые роговой капсулой и богатые желтком.
Акулы маскируют их в укромных местах и некоторое
время охраняют.
У катранов, или колючих акул, живущих
в Черном море, также внутреннее оплодотворение,
но их зародыши развиваются не в воде, а в половых
путях самок. Развитие происходит за счет
питательных запасов яйца. У катранов рождаются
зрелые, способные к самостоятельной жизни
детеныши.
Обыкновенная щука откладывает мелкую
икру на водные растения. Оплодотворение у щук
наружное.
(Ответ: 10 000 000 – треска, 500 000
– обыкновенная щука, 3 000 – кета, 300 – тиляпия, 20
– кошачья акула, 10 – катран. Плодовитость вида
зависит от показателя смертности особей,
составляющих этот вид. Чем смертность выше, тем,
как правило, выше и плодовитость. У тех видов,
которые мало заботятся о выживаемости своих
потомков, смертность довольно большая. И в
качестве ее компенсации увеличивается
плодовитость. Повышение степени заботы о
потомстве приводит к относительному снижению
плодовитости вида.)
7*. Почему человек из птиц
преимущественно разводит лишь представителей
отряда курообразных и гусеобразных? Известно,
что по качеству мяса, скорости роста, размерам,
степени привыкания к человеку им не уступают ни
дрофы, ни стрепеты, ни кулики, ни голуби.
(Ответ: у представителей курообразных и в
меньшей степени гусеобразных очень высокая
плодовитость. В среднем в кладке представителей
куриных птиц 10–12, а у некоторых видов (перепела)
– и до 20 яиц. В кладке разных видов гусеобразных в
среднем 6–8 яиц. В то же время у голубей и дроф в
кладке не более 2, а у куликов – не более 4 яиц.)
8*. Если любой вид способен к
беспредельному росту численности, почему же
существуют редкие и находящиеся под угрозой
исчезновения организмы?
(Ответ: в этом «повинны»
факторы-ограничители. Их действие перекрывает
способности вида восстанавливать и увеличивать
свою численность. Человек своей деятельностью
благоприятствует усилению разнообразных
факторов–ограничителей, которые снижают
численность вида.)
Общие законы зависимости организмов
от факторов среды
1. Распределите перечисленные
факторы среды по трем категориям – абиотические,
биотические и антропогенные: хищничество,
вырубка лесов, влажность воздуха, температура
воздуха, паразитизм, свет, строительство зданий,
давление воздуха, конкуренция, выброс
углекислого газа заводом, соленость воды.
(Ответ: абиотические факторы – влажность
воздуха, температура воздуха, свет, давление
воздуха, соленость воды; биотические факторы –
паразитизм, конкуренция, хищничество;
антропогенные факторы – вырубка лесов,
строительство зданий, выброс углекислого газа
заводом.)
2. Выберите правильное определение
закона ограничивающего фактора:
а) оптимальное значение фактора
наиболее важно для организма;
б) из всех факторов, действующих на организм,
наиболее важен тот, значение которого больше
всего отклоняется от оптимального;
в) из всех факторов, действующих на организм,
наиболее важен тот, значение которого меньше
всего отклоняется от оптимального.
(Ответ: б.)
3. Выберите фактор, который можно
считать ограничивающим в предлагаемых условиях.
1. Для растений в океане на глубине 6000 м:
вода, температура, углекислый газ, соленость
воды, свет.
2. Для растений в пустыне летом: температура, свет,
вода.
3. Для скворца зимой в подмосковном лесу:
температура, пища, кислород, влажность воздуха,
свет.
4. Для речной щуки в Черном море: температура,
свет, пища, соленость воды, кислород.
5. Для кабана зимой в северной тайге: температура;
свет; кислород; влажность воздуха; высота
снежного покрова.
(Ответ: 1 – свет; 2 – вода; 3 – пища; 4 –
соленость воды; 5 – высота снежного покрова.)
4. Из перечисленных веществ с
наибольшей вероятностью будет лимитировать рост
пшеницы на поле:
а) углекислый газ;
б) кислород;
в) гелий;
г) ионы калия;
д) газообразный азот.
(Ответ: г.)
5*. Может ли один фактор полностью
компенсировать действие другого фактора?
(Ответ: полностью никогда, частично
может.)
Основные пути приспособления
организмов к среде
1. Три основных способа
приспособления организмов к неблагоприятным
условиям среды: подчинение, сопротивление и
избегание этих условий. К какому способу можно
отнести:
а) осенние перелеты птиц с северных
мест гнездования в южные районы зимовок;
б) зимнюю спячку бурых медведей;
в) активную жизнь полярных сов зимой при
температуре минус 40 оС;
г) переход бактерий в состояние спор при
понижении температуры;
д) нагревание тела верблюда днем с 37 оС до 41 оС и
остывание его к утру до 35 оС;
е) нахождение человека в бане при температуре в 100
оС, при этом его внутренняя температура остается
прежней – 36,6 оС;
ж) переживание кактусами в пустыне жары в 80 оС;
з) переживание рябчиками сильных морозов в толще
снега?
(Ответ: избегание – а, з;
подчинение– б, г, д; сопротивление – в, е, ж.)
2. Чем отличаются теплокровные
(гомойотермные) организмы от холоднокровных
(пойкилотермных)?
(Ответ: теплокровные организмы отличаются от
холодно–кровных тем, что имеют высокую (как
правило, выше 34 оС) и постоянную (колеблющуюся
обычно в пределах одного-двух градусов)
температуру тела.)
3. Из перечисленных организмов к
гомойотермным относятся:
 а) окунь
речной;
б) лягушка озерная;
в) дельфин-белобочка;
г) гидра пресноводная;
д) сосна обыкновенная;
е) ласточка городская;
ж) инфузория-туфелька;
з) клевер красный;
и) пчела медоносная;
к) гриб подберезовик.
(Ответ: в, е.)
4. В чем преимущество гомойотермии
над пойкилотермией?
(Ответ: постоянная внутренняя температура
тела позволяет животным не зависеть от
температуры окружающей среды; создает условия
для протекания всех биохимических реакций в
клетках; позволяет осуществлять биохимические
реакции с высокой скоростью, что повышает
активность организмов.)
5. В чем недостатки гомойотермии по
сравнению с пойкилотермией?
(Ответ: гомойотермные животные в сравнении с
пойкилотермными имеют большие потребности в
пище и воде.)
6. Температура тела песца остается
постоянной (38,6 °С) при колебаниях температуры
окружающей среды в диапазоне от –80 °С до +50 °С.
Перечислите приспособления, которые помогают
песцу удерживать постоянную температуру тела.
(Ответ: шерстный покров, подкожный жир,
испарение воды с поверхности языка (для
охлаждении организма), расширение и сужение
просветов кожных сосудов – физическая
терморегуляция. Поведение, которое помогает
менять температурные условия окружающей среды,
– поведенческая терморегуляция. Развитая
регуляция клеточных химических реакций,
вырабатывающих тепло, которая происходит по
команде из специального теплового центра в
промежуточном мозге, – химическая
терморегуляция.)
7. Можно ли бактерий, постоянно
обитающих в горячих источниках гейзеров при
температуре 70 оС и не способных выжить, если
температура их клеток изменится всего на
несколько градусов, назвать теплокровными
организмами?
(Ответ: нельзя, так как теплокровные животные
поддерживают постоянно высокую внутреннюю
температуру благодаря внутреннему теплу,
вырабатываемому самим организмом. Обитающие в
горячих источниках бактерии используют внешнее
тепло, но так как их температура всегда высокая и
постоянная, их называют ложногомойотермными.)
8. Клесты строят гнезда и выводят
птенцов зимой (в феврале). Это происходит потому,
что:
а) у клестов есть особые
приспособления, помогающие переносить низкие
температуры;
б) в это время много корма, которым питаются
взрослые птицы и птенцы;
в) им необходимо успеть вывести птенцов до
прилета основных конкурентов – птиц из южных
районов.
(Ответ: б. Основной корм клестов – семена
хвойных пород. Они созревают в конце зимы –
начале весны.)
9*. Какие птицы несколько
десятилетий тому назад из средних и северных
широт улетали осенью на юг, а сейчас живут
круглый год в крупных городах. Объясните, с чем
это связано.
(Ответ: грачи, утки-кряквы. Это связано с тем,
что возросло количество доступной пищи зимой:
увеличилось число помоек и свалок, появились
незамерзающие водоемы.)
10*. Почему в холодных частях ареала
можно встретить темноокрашенных рептилий чаще,
чем в теплых? Например, обитающие за полярным
кругом гадюки преимущественно меланисты
(черные), а на юге – светлоокрашенные.
(Ответ: черный цвет в большей степени, чем
какой-либо, поглощает тепло. Темноокрашенные
рептилии быстрее нагреваются.)
11. При летнем похолодании стрижи
бросают свои гнезда и перемещаются на юг, иногда
на сотни километров. Птенцы впадают в оцепенение
и способны в таком состоянии, без пищи,
находиться несколько дней. При потеплении
родители возвращаются. Объясните, чем вызваны
откочевки.
(Ответ: при похолодании численность летающих
насекомых, которыми питаются стрижи, резко
уменьшается. Оцепенение птенцов стрижей – это
приспособление к жизни в северных странах, где
летнее похолодание наблюдается достаточно
часто.)
12*. Почему птицы и млекопитающие
легче переносят низкую внешнюю температуру, чем
высокую?
(Ответ: снизить потери тепла можно многими
способами, увеличить же теплоотдачу гораздо
труднее. Основной путь для этого – испарение
воды из организма. Однако в местах, где часто
наблюдается высокая (более 35 оС) температура
воздуха, обычно имеет место и дефицит влаги.)
13*. Объясните, почему у поверхности
водоемов живут растения преимущественно зеленой
окраски, а на больших морских глубинах – красной.
(Ответ: на глубину в несколько десятков и
сотен метров проникают только коротковолновые
лучи: синие и фиолетовые. Для их поглощения (с
последующей передачей энергии молекулам
хлорофилла) у водорослей имеется значительное
количество красных и желтых пигментов. Они
маскируют зеленый цвет хлорофилла, и растения
выглядят красными.)
Основные среды жизни
1. Самые быстродвигающиеся животные
живут в среде:
а) наземно-воздушной;
б) подземной (почва);
в) водной;
г) в живых организмах.
(Ответ: а – Плотность воздуха
значительно меньше, чем воды или почвы. Быстрое
передвижение внутри организмов-хозяев паразитам
не нужно.)
2. Назовите самое крупное животное,
которое когда-либо существовало (и существует
ныне) на Земле. В какой среде оно обитает? Почему в
других средах обитания возникнуть и
существовать такие крупные животные не могут?
(Ответ: синий кит. В водной среде
выталкивающая (архимедова) сила позволяет
значительно компенсировать силу тяготения.)
3. Объясните, почему в давние
времена воины определяли приближение вражеской
конницы, приложив ухо к земле.
(Ответ: проводимость звука в плотной среде
(почва, земля) выше, чем в воздушной.)
4. Ученые-ихтиологи сталкиваются с
серьезными проблемами при сохранении
глубоководных рыб для музеев. Поднятые на палубу
корабля, они в буквальном смысле слова
взрываются. Объясните, почему это происходит.
(Ответ: на больших океанских глубинах
создается колоссальное давление. Чтобы не быть
раздавленными, организмы, живущие в этих
условиях, должны иметь такое же давление внутри
своего организма. При быстром поднятии на
поверхность океана они оказываются
«раздавленными изнутри».)
5. Объясните, почему глубоководные
рыбы имеют либо редуцированные, либо
гипертрофированные (увеличенные) глаза.
(Ответ: на большие глубины проникает очень
мало света. В этих условиях зрительный
анализатор должен быть либо очень
чувствительным, либо он становится ненужным –
тогда зрение компенсируется за счет других
органов чувств: обоняния, осязания и др.)
6. Если смешать воду, песок,
неорганические и органические удобрения, будет
ли эта смесь почвой?
(Ответ: нет, т.к. почва должна иметь
определенную структуру и в ее состав должны
входить живые существа.)
7. Заполните пропуски, выбирая одно
слово из пары в скобках.
Многоклеточным паразитам, обитающим в
органах и тканях человека, ... (грозит, не грозит)
высыхание; в среде их обитания колебания
температуры, солености, давления ... (сильные,
слабые); среда, в которой они обитают, для них
химически ... (агрессивна, не агрессивна); они ...
(имеют, не имеют) защитные покровы; они ... (имеют,
не имеют) органы, связанные с поиском пищи; они ...
(имеют, не имеют) слух; они ... (имеют, не имеют)
органы зрения; количество продуцируемых ими яиц
... (большое, не большое).
(Ответ: не грозит, слабые,
агрессивна, имеют, не имеют, не имеют, не имеют,
большое.)
8*. В каких средах обитания животные
имеют наиболее простое строение органа слуха
(сравнивать необходимо близкородственные группы
животных)? Почему? Доказывает ли это, что в этих
средах животные плохо слышат?
(Ответ: в почве и воде. Это связано с тем, что
проводимость звука в этих плотных средах
наилучшая. Факт простой организации органов
слуха этих животных не доказывает того, что они
плохо слышат. Лучшее распространение звуковой
волны в плотной среде способно компенсировать
низкую организацию органов слуха.)
9. 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 соленой воды не
опускается ниже –1,3 °С, а на поверхности суши она
может падать до –70 °С.)
(Ответ: вода обладает значительно более
высокой теплопроводностью и теплоемкостью, чем
воздух. Теплый предмет в воде будет намного
быстрее остывать (отдавать тепло), чем на
воздухе.)
10*. Весной многие люди жгут
пожухлую прошлогоднюю траву, обосновывая это
тем, что свежая трава будет расти лучше. Экологи,
напротив, утверждают, что это делать нельзя.
Почему?
(Ответ: мнение о том, что после пала новая
трава растет лучше, вызвано тем, что молодые
проростки кажутся более дружными и зелеными на
черном фоне пепелища, чем среди пожухлой травы.
Однако это не более чем иллюзия. На самом деле во
время пала многие побеги молодых растений
обугливаются и их рост замедляется. В огне гибнут
миллионы насекомых и других беспозвоночных,
обитающих в подстилке и травянистом ярусе,
уничтожаются кладки птиц, гнездящихся на земле. В
норме органические вещества, составляющие
пожухлую траву, разлагаются и постепенно
переходят в почву. Во время пожара они сгорают и
превращаются в газы, поступающие в атмосферу. Все
это нарушает круговорот элементов в данной
экосистеме, ее естественный баланс. Кроме того,
сжигание прошлогодней травы регулярно приводит
к пожарам: горят леса, деревянные постройки,
столбы линий энергоснабжения и связи.)
Продолжение следует
*Задания повышенной сложности, имеющие
познавательный и проблемный характер.
|