Предками древ­них млекопитающих были зверозубые пресмыкающи­еся. Они так названы потому, что имели сходное с млекопитающими строение зубов. В ходе эволюции от них отделилась группа мелких животных, внешне напоминающих яйцекладущих. В процессе естествен­ного отбора у этих животных сформировался более развитый головной мозг, и, следовательно, им было свойственно более сложное поведение. В конце мезо­зоя, после вымирания динозавров, древние млекопи­тающие освоили различные места обитания в назем­ных экосистемах.

Представители класса Млеко­питающие, или Звери, — высшие позвоночные, теп­локровные животные, тело которых покрыто шер­стью. Звери рождают детёнышей и вскармливают их молоком. Они обладают крупным головным мозгом с хорошо развитыми полушариями переднего мозга. Им свойственна забота о потомстве и самое сложное поведение. В процессе эволюции млекопитающие дос­тигли огромного разнообразия в связи с формирова­нием приспособлений к разным условиям обитания. Известно около 4 тыс. современных видов.

Определяя млекопитающих, следует обращать внимание на: цвет меха, форму тела и головы, длину туловища и хвоста.

• У животных, охотя­щихся ночью, обычно большие, глаза.
• У некоторых зверей уши большого разме­ра, чтобы лучше слы­шать.
• Шерсть позволяет млеко­питающему сохранять теп­ло; кроме того, окраска помогает укрыться от взгляда врагов.
• Хвост помогает жи­вотному сохранять равновесие. У раз­ных видов животных хвосты различаются по длине и толщине.
• Большинство зверей отлично чувствует за­пахи.
• Форма зубов зави­сит от пищи, к кото­рой привыкло жи­вотное.
• Усы помогают зве­рю находить доро­гу, особенно в тем­ноте.
• Молочные железы про­изводят молоко для по­томства.
• Мощные арома­тические железы под хвостом по­зволяют зверю метить террито­рию.
• Количество пальцев на ла­пах у разных видов различ­ное, поэтому животное лег­ко определить по следу.

Тело млекопи­тающих состоит из головы, шеи, туловища, хвоста и двух пар конечностей. На голове различают лицевой и черепной отделы. Спереди расположен рот, окру­жённый мягкими губами. Глаза защищены подвиж­ными веками. Только у млекопитающих есть наруж­ное ухо — ушная раковина.

Тело млекопитающих покрыто волосяным покро­вом, который надёжно защищает от резких перепадов температур.
ждый волос растёт из волосяного ме­шочка, погружённого в кожу. Волосы, когти, ногти, рога, копыта происходят из тех же самых кожных зачатков, что и чешуя рептилий. Кожа млекопитаю­щих богата железами. Выделения сальных желёз, расположенных у основания волос, смазывают кожу и волосы, делая их эластичными и водонепроницае­мыми. Потовые железы участвуют в охлаждении те­ла и выведении токсичных веществ. Молочные желе­зы выделяют молоко.

Конечности млекопитаю­щих расположены не по бо­кам, как у земноводных и пресмыкающихся, а под тулови­щем. Поэтому туловище припод­нято над землёй. Это облегчает передвижение по суше.

Опорно-двигательная система

Скелет млекопитающих, как и всех наземных позвоноч­ных, состоит из пяти отделов, но имеет ряд характерных особен­ностей. Череп у зверей крупный.

Зубы дифференцированы на рез­цы, клыки и коренные, помеща­ются в углублениях — альвео­лах. Шейный отдел позвоночника состоит из семи позвонков. Внутренние органы защищает грудная клетка. Крестцовый отдел срастается с костями таза. Число позвонков хвостового отдела зависит от длины хвоста. Скелет и прикреплённые к его костям мышцы составляют мощную опорно-двигательную систему, позволяющую животному совершать множество слож­ных движений и активно передвигаться.

Дыхательная система

У млекопитающих появляется диафрагма — мы­шечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной. За счёт неё животные могут дополнительно уменьшать или увеличивать объём грудной клетки.

При интенсивной работе мышц организму требует­ся большое количество кислорода. В связи с этим у млекопитающих хорошо развиты лёгкие.

Кровеносная система

Кровеносная система млекопитающих состоит из двух кругов кровообращения и четырёхкамерного сердца. Движение артериальной и венозной крови по сосудам обеспечивает быстрый обмен веществ, за счёт чего поддерживается постоянная температура тела.

Пищеварительная система

Пищеварительная система начинается ротовой полостью. Здесь пища измельчается, растирается при помощи зубов и смачивается слюной, выделяе­мой слюнными железами. У жи­вотных, питающихся грубыми растительными кормами, желу­док состоит из нескольких отде­лов, кишечник длинный. В же­лудке и кишечнике обитают различные простейшие, разлага­ющие растительную клетчатку.

У хищников строение желудка проще и кишечник короче. У всех млекопитающих хорошо развиты печень и поджелудоч­ная железа.

Выделительная система

Органы выделения млекопитающих — две почки. Образующаяся в них моча по мочеточникам поступает в мочевой пу­зырь, а оттуда периодически выводится наружу.

Помёт

Млекопитающие оставля­ют помёт в любую погоду. Помёт хищников обычно имеет продолго­ватую форму и содержит неперева­ренные остатки животных; помёт травоядных чаще всего округлый, с примесью растительных волокон.

Нервная система

Высокий уровень развития получила у млекопи­тающих нервная система, особенно головной мозг. В переднем мозге благодаря разрастанию и утолщению коры развились большие полушария. У хищных мле­копитающих и обезьян кора образует извилины, уве­личивающие её площадь. В связи с этим у зверей сложное поведение, имеется память, элементы рассу­дочной деятельности. Они способны сообщать о своём состоянии, намерениях, выражать эмоции. Степень развития органов чувств зависит от образа жизни и среды обитания того или иного вида.

Детёныши у большинства зверей развиваются в теле матери и появляются на свет полностью сформиро­вавшимися. Мать вскарм­ливает их молоком. Матери, а иногда и отцы, присматри­вают за подрастающим по­колением и защищают его, пока детёныши не смогут сами за себя постоять. Кош­ки, лисы и прочие хищники учат своё потомство охо­титься. У мелких млекопи­тающих, например, у мы­шей, за год бывает по не­скольку выводков; потом­ство остаётся с матерью всего несколько дней, пос­ле чего начинает самостоя­тельную жизнь.

Вскармливание молоком

Вскармливание детёнышей молоком очень важная особенность млекопитаю­щих. Молоко обладает высокой пита­тельностью и содержит все необходимые вещества для роста и развития детёныша. Цвет молока зави­сит от количества жира. Жир входит в состав мо­лока в виде микроскопических капелек и поэтому легко переваривается и усваивается в организме де­тёныша.

см. Среда обитания млекопитающих

Экологические группы млекопитающих

см. Экологические группы млекопитающих

Приспособление к окружающей среде

см. Приспособление животных к среде обитания

см. Классификация млекопитающих

В зави­симости от особенностей процессов размножения и развития млекопитающих делят на два подкласса: Первозвери и Звери.

Первозвери

Представители первозверей от­кладывают яйца, которые потом насиживают (утко­нос) или донашивают в сумке на брюхе (ехидна). Вы­лупившиеся детёныши слизывают молоко, которое выделяется на живот матери.

Звери

Зверей делят на инфраклассы Низших, или Сумчатых, и Выс­ших, или Плацентарных. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Сумчатые

Сумчатые, распространё­нные преимущественно в Австралии, рождают ма­леньких и беспомощных детёнышей. Они в течение нескольких месяцев донашиваются самкой в сумке, прикрепившись к соску молочной железы.

Плацентарные

Плацентарные имеют для развития оплодотворён­ного яйца особый орган — матку. Зародыш в ней прикрепляется к стенке плацентой и через пуповину получает от матери питательные вещества и кислород.

Среди плацентарных особо выделяют отряд Приматы. Он включает наиболее развитых представителей животного мира, большинство из которых обезьяны. К данному отряду относят также человека.

Роль в природе

Представители млекопитающих отличаются друг от друга образом жизни, типом потребляемой пищи и поэтому выпол­няют в экосистемах различные функции. Раститель­ноядные млекопитающие — первичные потребители органического вещества. Хищные звери способствуют регуляции численности растительноядных животных. Многие грызуны и насекомоядные млекопитающие участвуют в почвообразовании. Создаваемые ими в почве ходы способствуют её обогащению влагой, возду­хом, органическими и неорганическими веществами.

Источник: WikiWhat.ru

Практическое занятие №3 Тема: Влияние экологических факторов на организм

Цель: изучить экологические факторы и их виды, механизмы влияния абиотических факторов на организм

Задание 1. Объясните и составьте таблицу.

Источник: StudFiles.net

«>Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Почему экология, как раздел общей биологии, занимает особое место в школьном курсе общей биологии. Да сама жизнь, отношение человека к окружающему миру, экологические проблемы, встающие перед человечеством в связи с техническим прогрессом (нередко оборачивающимся путем в никуда) — заставляют относиться к дисциплине экологии с особенным пиететом.

Поэтому не случайно в любых тестах ЕГЭ и ОГЭ  по биологии довольно большое место отводится заданиям по экологии.

Как репетитор по биологии много лет наблюдаю такую картину: часть учеников совершенно свободно могут изъясняться на языке экологических терминов, другая часть — наоборот, с трудом воспринимает их.

Самой хорошей базой для подготовки к сдаче экзаменов по биологии, кроме изучения учебников,  является Открытый банк заданий ФИПИ, включающий тесты  КИМов за все прошлые годы сдачи  ЕГЭ  и  ОГЭ (ГИА) в нашей стране.

Возможно решение некоторых задач по экологии в какой-то степени поможет учащимся лучше разбираться в школьном предмете экологии в целом.

Задача 1. Одна устрица фильтрует до 10 л/ч воды, содержание водорослей в которой составляет 0, 5 г/л. Какое количество энергии в кДж этих водорослей будет усвоено банкой из 1000 устриц, если в 1 г биомассы водорослей содержится 2,5 кДж энергии корма. На процессы жизнедеятельности устрицы тратят до 60% энергии корма.

Если 1 устрица фильтрует 10 л воды в час  с содержанием водорослей 0,5 г/л, значит она за час потребит 5 г водорослей. 1000 устриц потребят 5000 г водорослей. Поскольку 1 г биомассы водорослей содержит 2,5 кДж энергии, то в 5000 г будет содержаться 12500 кЖд энергии. Но, поскольку, усвоено устрицами из этого количества энергии будет 60%, а не все 100%, то ответом будет: 12500 х 60: 100 = 7500 кДж.

Задача 2. На территории площадью 100 км² ежегодно производили частичную рубку леса. На момент организации на этой территории заповедника было отмечено 50 лосей. Через 5 лет численность лосей увеличилась до 650 голов. Еще через 10 количество лосей уменьшилось до 90 и стабилизировалось в последующие годы на уровне 80-110 голов.
Определите плотность поголовья лосей:
а) на момент времени создания заповедника?
б) через 5 лет после создания заповедника?
в) после 10 лет создания заповедника?

Что значит «плотность» поголовья? Это количество особей (в данном случае лосей) на 1 км².
а) поскольку на момент времени создания заповедника на 100 км² обитало 50 штук лосей, то плотность популяции лосей составляла 50 : 100 = 0,5 особи на км²;
б) через 5 лет после создания заповедника плотность популяции достигала 650 : 100 = 6,5 особей на км²;
в) через 10 лет после стабилизации численности лосей, плотность популяции составила 90 : 100 = 0,9 особи на км².
То есть сначала численность лосей резко возросла, так как территория стала охраняемой и из-за происходящих до этого вырубок леса существовала для лосей обильная кормовая база в виде молодого подроста кустарников и деревьев на бывших вырубках леса.
тем, так как лес больше не вырубали, а не съеденные лосями молодые деревья выросли, произошло снижение кормовой базы для лосей (лоси, хотя и большие, но они не жирафы, чтобы дотягиваться до веток выросших деревьев) и численность их стабилизировалась на определенном уровне (около 1 особи на км²).

Задача 3. Какова плотность популяции сосны обыкновенной в сосняке зеленомошнике если на 4 площадках, площадью 10 на 10 метров каждая, было отмечено соответственно 14,17,12,13 деревьев?Ответ — деревья на гектары.

Для расчета плотности популяции (чего бы там ни было) в среднем на 1 га (площадь 100х100 м2) необходимо иметь репрезентативную (или достаточную для количественной обработки данных) выборку каких-либо площадок меньшего размера.
В данной задаче такими площадками являются сотки (1 сотка = 10х10 м²). Если средняя плотность популяции сосны в пересчете на 1 сотку составляет (14+17+12+13):4 = 14 деревьев, а в 1 га находится 100 соток, то в пересчете на 1 га плотность популяции сосны обыкновенной в этом сосняке зеленомошнике составит 14х100 = 1400 деревьев.

Задача 4. Какова плотность популяции дятла пестрого большого, если на площадке размером 400 на 400 метров было зафиксировано 2 заселенных дупла? Ответ — пары на км² .

Следует понимать так, что «2 заселенных дупла» имеется в виду заселенных парой особей (самцом и самкой). Хотя это не всегда бывает так: гнездо самец неимоверными усилиями выдолбит, а самки ему не достанется.

Определим, сколько искомых площадок площадью 400 м х 400 м (или 160000 м²) содержится в 1 км². В 1 км² (1000 м х 1000 м) находится 1000000 м². 1000000 : 160000 = 6,3 площадки.

Так как на каждой площадке было обнаружено по два заселенных дупла (по две особи в каждом дупле), то всего плотность популяции дятла составит 2 дупла х 6,3 площадок = 12,6 пар особей на км². (или 25,2 штук дятлов: что-то мне это напомнило задачу по арифметике про два с половиной  велосипедиста в ответе).

Задача 5. Охотоведы установили, что на площади 20 км квадратных таежного леса обитало 8 соболей из них 4 самки. Взрослые особи пар не образуют. в среднем за 1 год самка приносит трех детенышей. Смертность детей и взрослых в конце года составляет 10%. Определить численность соболей в конце года, плотность до начала размножения и в конце года, смертность за год, рождаемость за год.

Что может «смущать» в этом задании? Может быть: откуда у самок будут детеныши появляться, если «взрослые особи у соболей пар не образуют»? Но, конечно же, имеется в виду, что не образуют УСТОЙЧИВЫХ пар, длительное время совместно ухаживающих за потомством.

Значит в данном случае просто речь идет о свободно-скрещиваемой популяции соболей.

Если каждая из 4 самок принесет по 3 щенка, то вся популяция соболей на данном участке леса составила бы 20 особей. Так как в среднем 2 особи (10%) в течение года погибнут, то останется к концу года 18 особей.

Итак, как надо оформить ответы: численность соболей в конце года достигнет 18 особей; плотность весной составляла 0,4 особи/км2, а плотность в конце года 0,9 особи/км2; показатель смертности за год – 2 особи; показатель рождаемости за год (несмотря на смертность) равен 12 особям.

Задача 6. Близкородственные виды часто обитают вместе, хотя принято считать, что между ними существует наиболее сильная конкуренция. Почему в этих случаях не происходит вытеснения одним видом другого?

К ответу на этот вопрос следует подойти комплексно, то есть попытаться обосновать все возможные экологические причины, лежащие вообще в основе взаимоотношений особей в сообществах:

1. Очень часто совместно обитающие близкие виды могут занимать разные экологические ниши, что выражается в различиях: а) состава предпочитаемой пищи; б) способах добывания корма; в) «микроместообитаний» в каждой конкретной экологической нише; г) могут быть активны в разное время суток.

2. Ресурс, за который виды соперничают, находится в избытке.

3. Вытеснения может не происходить, если численность конкурентно более сильного вида постоянно ограничивается хищником или третьим конкурентом.

4. Нестабильность внешних условий среды обитания, которые могут поочередно становиться благоприятными то для одного, то для другого вида.

Задача 7. Для каждой предложенной пары организмов подберите ресурс (из приведенных ниже), за который они могут конкурировать: ландыш – сосна, полевая мышь – обыкновенная полевка, волк – лисица, окунь – щука, канюк – сова-неясыть, барсук – лисица, рожь – василек синий, саксаул – верблюжья колючка, шмель – пчела.
Ресурсы: нора, нектар, семена пшеницы, вода, зайцы, свет, мелкая плотва, ионы калия, мелкие грызуны.

Отвечая на этот вопрос, следует вообще вспомнить, что имеется в виду под словом «ресурс». Конечно, чаще всего подразумевается пищевой ресурс, но под «ресурсом» можно подразумевать и какую-либо конкретную нишу обитания.

Ландыш и сосна (оба растительные организмы, нуждающиеся с поглощении минеральных веществ из почвы), хотя и образуют в экосистеме различные ярусы, но могут конкурировать за такой пищевой ресурс как ионы калия.

Полевая мышь и обыкновенная полевка — два близкородственных вида отряда грызунов могут обитать на одной территории и конкурировать, например, за семена пшеницы.

Волк и лисица — оба относятся к отряду хищники, в рационе питания которых большую долю составляют бедные – зайцы.

Окунь и щука – хищные рыбы, объектом их конкурентной борьбы может являться мелкая плотва.

Канюк и сова-неясыть — хищные птицы одного ареала обитания — их пищевой ресурс – мелкие грызуны.

Барсук и лисица — эти оба организма нуждаются (в основном для разведения потомства) в таком нишевом экологическом ресурсе как – нора.

Рожь и василек — оба организма тоже растения, как и в первом ответе, но это светолюбивые растения (никогда не будут расти под густым пологом леса), поэтому их конкурентный ресурс — свет.

Саксаул и верблюжья колючка,- обитатели пустынь. Так как эти оба вида растений хотя и являются ксерофитами (приспособленными к жизни при недостатке влаги), все же лимитирующим фактором их развития в аридных зонах (пустыни) будет являться именно вода.

Шмель и пчела – эти два рода перепончатокрылых насекомых нуждаются в сходном источнике питания — нектаре.

Задача 8. В пруду обитает популяция из 15 щук.1 щука в среднем за месяц съедает около 20 карасей. На сколько особей увеличится численность популяции карасей к концу года если щуки съедают примерно 40% их годового прироста.

Поскольку 1 щука за месяц съедает 20 карасиков, то вся популяция щук 15 штук съест за месяц 300 карасиков. А за год щуки съедят 300 х 12 = 3600 штук карасей. По условию задания известно, что это количество карасей составляет 40%  от их  годового прироста, тогда весь годовой прирост популяции карасей составит 3600 х 100%: 40% = 9000 штук карасей.

Задача 9. В озере обитает популяция плотвы из 400 половозрелых особей. Удельная рождаемость плотвы составляет 50 потомков в год на одну половозрелую самку. Плотва является основным кормом для популяции из 20 щук, которые съедают примерно 60% годового прироста плотвы. Одна щука в среднем съедает около 20 особей плотвы в месяц. Какой половой состав (в %) имеет популяция плотвы?

Подобные задания удобно рассматривать с конца. Так как 1 щука съедает 20 особей плотвы в месяц, то вся популяция щук, состоящая из 20 особей, съест 400 особей плотвы в месяц. Значит за год будет съедено 400 х 12 = 4800 особей плотвы.
Известно, что это количество плотвы составляет 60% ее годового прироста. Тогда прирост плотвы за год будет 4800 х 100% : 60%= 8000 особей. Поскольку 1 самка производит 50 потомков (на самом деле икры выметывается  во много раз больше, а речь идет об удельной рождаемости или о количестве выживших особей), то 8000 особей плотвы могли появиться на свет от 8000 : 50 = 160 особей самок. Вся популяция плотвы в озере 400 особей или 100%, тогда 160 особей самок составляют 40% от всей популяции (соответственно,  самцов тогда будет 60%).

Задача 10. В одном из районов саванн популяция львов состоит из 40 особей. Основной пищей им являются косули. Популяция косуль способна за год восстановить свою численность на 25%. Один лев в среднем в год убивает до 100 косуль, что составляет 4% годового прироста их популяции. Чему будет равна численность популяции косуль через год при условии, что на данную территорию вселится ещё 10 львов? Сможет ли данная популяция сохранить своё существование(нижний предел численности равен 1000 особей), если другие хищники за год будут съедать до 2000 косуль?

Нам известно, что 100 особей косуль составляют 4% годового прироста популяции, тогда весь прирост популяции за год будет в 25 раз больше или 2500 косуль. Дано также по условию задачи, что этот прирост равный 2500 косулям составляет 25% численности популяции.

Значит вся популяция косуль равна 2500 * 4 = 10000 особей. 50 львов (40 аборигенов и 10 пришлых) за год съедят 50 *100 = 5000 косуль, поэтому численность косуль через год (даже без учета восстановления популяции) составит 10000 — 5000 = 5000 косуль. Даже если другие хищники будут съедать еще 2000 косуль, останется 3000 косуль (что больше 1000 особей необходимых для существования популяции), поэтому данная популяция косуль сможет сохранить свое существование.

Задача 11.В XIX веке популяционные экологи разрабатывали множество математических моделей, описывающих динамику численности популяции различных живых существ. Одна из предложенных формул расчёта скорости роста популяции представлена ниже:
δN=r⋅N⋅(K−N)/K,
где δN — изменение численности популяции за фиксированный период времени;
N — численность популяции в начальный момент данного периода;
K — ёмкость среды, равная максимально возможной устойчивой численности популяции;
r — репродуктивный потенциал, коэффициент, характеризующий скорость воспроизводства, зависит от величины выбранного отрезка времени и характеристик биологического вида;.
Примечательно, что данная формула применима в некотором приближении к популяции любого биологического вида.
Вам поручено управление заповедником.В рамках программы восстановления популяции редких видов млекопитающих в Ваш заповедник в 2016 году было интродуцировано 50 зубров. Известно, что на территории заповедника может теоретически жить 1000 особей зубра, а репродуктивный потенциал данного вида составляет 1.2 (отрезок времени в данном случае — 1 год). В каком году численность зубра впервые снизится по сравнению с предыдущим?
В ответе укажите число в формате ГГГГ

Фактически нам надо определить через сколько лет численность зубров возрастет на 950 особей, то есть достигнет емкости среды в 1000 особей и на следующий год перестанет увеличиваться (и может даже снизиться, по сравнению с предыдущим годом). Сначала найдем какова будет численность популяции через 1 год:  δN = 1,2 * 50 * (1000 — 50) : 1000 = 57 особей. Значит, прирост данной популяции зубров за год составляет 7 особей.
Учитывая, что репродуктивным потенциалом называют, хотя и очень, очень усредненную, но величину постоянную (так как с увеличением численности популяции, хотя рождаемость будет увеличиваться, но и смертность тоже будет увеличиваться), мы можем определить через сколько лет численность популяции зубров увеличится на 950 экземпляров. 950 : 7 = 135,7 лет (приходится округлить до 136 лет). 2016 + 136 = 2152 год. Значит уже в 2153 году (на следующий год) численность популяции зубра может быть меньше, чем в 2152 году.

Задача 12. Рассчитайте численность и плотность (пар/100 га) популяции вьюрков на острове, при условии, что площадь острова составляет 20 га, и на каждый гектар площади гнездится 5 пар вьюрков. Какова будет плотность популяции при равномерном распределении на острове, площадью 5 га?

Если на 1 га гнездится 5 пар вьюрков, то на острове площадью 20 га будет обитать 5 х 20 = 100 пар вьюрков. Тогда плотность пар на 100 га составит 500 пар (или численность вьюрков будет равна 1000 особей).  Плотность популяции вьюрков на острове площадью 5 га составит 25 пар. 

Задача 13. Рассчитайте на усыхающем участке  леса  площадью 1 га плотность популяции короедов, при условии, что на каждом квадратном метре леса встречается 3 дерева, на каждом из которых отмечено в среднем по 5 жуков.

Поскольку на 1 дереве встречается в среднем по 5 жуков, то на 3 деревьях или на 1 м² площади будет находиться 15 жуков. Значит, на участке  леса 1 га (1 га  =  100 м х 100 м = 10000 м²)  будет находиться  150000 жуков.

Задача 15. При учете плотности популяции крапчатого суслика полигон исследования в 1 га был разбит на 100 квадратов 10×10 м, в каждом из которых подсчитывалось количество гнездовых нор. В итоге были получены следующие данные: 60 площадок не имели нор, 11 – по 1 норе, 18 – по 2 норы, 9 – по 3 норы, 3 – по 4 норы. Определите тип пространственного распределения популяции суслика по отношению дисперсии (S^2) к среднему числу особей на площадке.

Типов пространственного распределения может быть три: 1) когда S^2/m < 1 – распределение будет называться равномерное; 2) S^2/m = 1 – распределение случайное; 3) S^2/m > 1 – групповое распределение. Дисперсия определяется по формуле: S^2 = Сумма (x-m)^2 : n-1,
где х — количество особей на конкретной площадке;
m – среднее количество особей на площадке;
n – число площадок.
Таким образом, чтобы найти среднее квадратическое отклонение или дисперсию S^2 нужно расчертить таблицу из 100 строк номеров участков (с 1 по 100) и по каждой строчке вписать х, x-m, (x-m)^2. Затем просуммировать все (x-m)^2, то есть по 100 строкам и эту величину разделить на 100-1=99. А зная дисперсию и m (m в этой задаче равно 0,86) можно оценить тип пространственного распределения.

Задача 16. Численность одной популяции возросла за месяц от 100 до 200 особей, а второй — от 1000 до 1500 особей. У какой популяции коэффициент мгновенного роста больше?

У первой популяции коэффициент роста r за месяц равен 200 : 100 = 2, а у второй популяции r равен 1500 : 1000 = 1,5.

Задача 17. Объяснить различия терминов редуценты и детритофаги как компоненты экосистемы?

Редуце́нты, а также деструкторы или сапротрофы — это почвенные бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические остатки живых существ до СО2, Н2О, NН3 и минеральных солей.
Детритофаги — это многие почвенные беспозвоночные животные (в основном черви и личинки насекомых) и некоторые наземные животные, питающиеся падалью (грифы, гиены). Да, они тоже «разрушают» органические вещества до неорганических, но лишь частично, так как выделяют и органические экскременты. Поэтому детритофагов в экологии традиционно относят к консументам.
Лишь редуценты в биосфере в целом возвращают основное количество минеральных солей в почву и воду, делая их доступными для продуцентов-автотрофов, и таким образом замыкают биотический круговорот. Поэтому экосистемы не могут обходиться без редуцентов (в отличие от консументов, которые, вероятно, отсутствовали в экосистемах в течение первых 2 млрд лет эволюции, когда экосистемы состояли из одних прокариот).

Задача 18. Прирост биомассы популяции щуки в озере за лето составил 10 кг. Сколько солнечной энергии поглощал фитопланктон за месяц, если известно, что пищевой рацион плотвы за лето составлял 1/5 его прироста, а прирост плотвы за этот же период был равен половине рациона щуки. В 1 кг фитопланктона содержится 6*10^2 ккал энергии. Правило 10 %.

Чтобы обеспечить прирост биомассы щуки на 10 кг за лето, щуки должны были съесть 100 кг плотвы (на этом уровне пищевой цепи мы применили правило 10%). Прирост плотвы за лето был равен 50 кг (так как сказано, что прирост плотвы был равен половине рациона щуки). Чтобы обеспечился прирост плотвы 50 кг, мы должны были бы, применив правило 10%, говорить о 500 кг фитопланктона. Но в данном задании нам дается конкретная величина для пересчета от биомассы плотвы к биомассе фитопланктона: сказано, что пищевой рацион плотвы за лето составлял 1/5 от прироста биомассы фитопланктона. Значит мы должны (вопреки правилу 10%) 50 кг х 5 = 250 кг фитопланктона. То есть именно 250 кг фитопланктона и обеспечат прирост плотвы на 50 кг за лето. В 250 кг фитопланктона содержится 600 ккал х 250 = 150000 ккал. Но столько ккал солнечной энергии нужно для фитопланктона на лето (3 месяца). Значит за месяц фитопланктоном будет поглощено 5*10^3 ккал.

Задача 19. Рост популяции тараканов происходил следующим образом: 1 неделя — 100 особей, 4 неделя — 400 особей, 8 неделя — 680 особей, 12 неделя — 900 особей, 16 неделя — 1120 особей, 20 неделя — 5000 особей. Рассчитать скорость роста популяции.

Скорость роста популяции (r) — это её прирост в единицу времени. Здесь единицей времени следует считать неделю. Очевидно, что в этом задании в разное время скорость роста популяции тараканов была разной. Мне не известна формула расчета, которая могла бы подойти в данной случае, но мои «тараканы» мне подсказывают, что следует подсчитать скорость роста популяции для каждой указанной в задании точки во времени и найти среднюю величину. Скорость роста r1 с 1-й по 4-ю неделю была равна 2 (400 — 100 = 300; 300 : 3 = 100; 100 + 100 = 200; 200 в 2 раза больше 100), с 4 недели по 8 r2 = 1.175, с 8 недели по 12-ю r3 = 1,08, с 12 недели по 16 r4 = 1,06 и с 16 недели по 20-ю r5 = 1,87. Средняя скорость роста популяции тараканов составит r = 1,275 особей в неделю.

Задача 20. Популяция растет с r = 0,5 в сутки. Во сколько раз ее численность увеличится за 0,5, 1 и 2 суток.

Скорость роста популяции (r) за сутки равная 0,5 показывает, что за это время численность популяции увеличится на 50% или будет в 1,5 раза больше, чем начальная численность. Например, если было 100 особей, то через сутки станет 100 + 100 * 0,5 = 150 особей. Тогда, за полсуток в нашем примере популяция увеличится на 25 особей и достигнет численности 125 особей. Значит увеличение её за полсуток составит 125:100 = 1,25 раз, за сутки в 1,5 раза и за 2 суток в 2 раза.

Задача 21. Рассчитайте численность и плотность популяции грызунов в лесном массиве, при условии, что площадь леса составляет 10 га, и на каждом участке 50х100 м встречается 20 особей мышей. Какова будет плотность популяции мышей на площади 1 га?

1 гектар (га) это площадь 100 м х 100 м. Если на полгектара (50х100) приходится 20 особей мышей, то плотность популяции их на 1 га составит 40 особей. Значит, на площади лесного массива в 10 га обитает 400 особей мышей.

Задача 22. При первичном учете доля самок в популяции составила 0,64. После изъятия из популяции 50 самок и 10 самцов доля самок составила 0,51. Найти численность популяции.

Обозначим долю самок буквой Х, долю самцов У (значит численность особей в первичной популяции была Х + У, а во вторичной численность популяции стала Х + У — 60). Теперь осталось составить и решить систему двух таких уравнений: 1) 0,64Х + 0,36У = Х + У; 2) 0,51(Х — 50) + 0,49(У — 10) = Х + У — 60. У меня получилось Х = 198, У = 132. Значит численность всей популяции была 330 зверушек.

Задача 23. В городе проживают 100, 150, 300, 500 тыс. человек. Какую площадь должны иметь леса вокруг этого города, чтобы их хватило для обеспечения населения кислородом и для поглощения выделяемого при дыхании углекислого газа, если в солнечный день 1 га леса поглощает 240 кг углекислого газа и выделяет 200 кг кислорода, а 1 человек в сутки при обычных условиях поглощает в среднем 600 г кислорода и выделяет 750 г углекислого газа.

1. Если расчет вести по кислороду, то нам дано, что на одного человека требуется в сутки 0,6 кг кислорода, значит 1 га леса (да и то, если считать, что все дни в году солнечные, а такого не бывает!) обеспечит кислородом 200 кг : 0,6 кг = 333 человека. Значит на 100 тыс. человек потребуется 100 : 333 х 1000 = 300 га леса, на 150 тыс. человек — 450 га леса, на 300 тыс. человек 900 га леса, на 500 тыс. человек 1500 га леса.
2. Если расчет вести по углекислому газу, то нам дано, что один человек в сутки выделяет 0,75 кг углекислоты, значит 1 га леса поглотит углекислоты, выделяемой 240 кг : 0,75 кг = 320 людьми. Значит для поглощения углекислоты, выделяемой 100 тыс. людьми требуется примерно 300 га леса, для поглощения углекислоты, выделяемой 150 тыс. людьми потребуется 450 га леса и т.д. Значит, мы получаем, хотя и очень примерные (на самом деле результаты должны быть больше в 3-5 раз, так как не все дни в году солнечные и имеют температуру, оптимальную для фотосинтеза), но одинаковые результаты расчетов и по кислороду, и по углекислоте.

Задача 24.  За сутки человек потребляет 500 л кислорода. На каждого человека в настоящее время приходится одно домашнее животное, которое потребляет кислорода в 5 раз больше. На скольких людей и домашних животных хватит воздуха в атмосфере, если не принимать во внимание другие живые организмы?

Для решения такой задачи нужны точные данные по содержанию кислорода в атмосфере Земли. Да и сам вопрос задачи непонятен. «На скольких людей и домашних животных хватит воздуха в атмосфере»? Что имеется в виду? Чтобы прожить этим «несчастным» людям и животным одни сутки? В общем чушь полнейшая!!! Неужели это не ясно составителям такого задания? Я  всё же покажу  возможный путь рассуждений.
Лишь примерно можно рассчитать количество кислорода в атмосфере. Масса атмосферного воздуха 5 х 10 в степени 18 кг. Так как плотность воздуха 1,2 кг на кубический м, то объем атмосферы примерно 4,2 х 10 в степени 18 кубических метров или 4,2 х 10^21 л. Кислорода в воздухе примерно 20%, значит во всей атмосфере его 8,4 х 10^20 л (эта величина очень и очень не точная, так как не во всём объеме атмосферы такая концентрация кислорода). Из условия задачи 1 человек и 5 его животных за сутки потребляют 3000 л кислорода. Значит кислорода атмосферы хватит, чтобы жить одни сутки 8,4 х 10^20 л : 3000 л = 2,8 х 10^17 количеству человек с их животными.
Валентин, составители явно хотели спросить что-то другое. Например, если население планеты не будет больше увеличиваться, то на долго ли нам и нашим пятерым домашним животным хватит кислорода (при невероятном условии, что растения вдруг перестанут его выделять при фотосинтезе).

Задача 25. 3.Уровень содержания кислорода в воде является одним из важнейших факторов в жизни рыб. Назовите дополнительные приспособления, которые имеют некоторые виды рыб, позволяющие им обитать в воде при недостатке кислорода.

Есть так называемые лабиринтовые рыбы (хорошо известные любителям аквариумов): петушки, гурами, макроподы, лялиусы. Эти рыбы способны заглатывать воздух, кислород которого постепенно расходуется в их лабиринтовом аппарате, находящемся в черепе. Есть сомы, которые тоже заглатывают воздух, но усвоение кислорода у них происходит в кишечнике. Наконец, есть так называемые двоякодышащие рыбы: они имеют и жабры, и легкие (лепидосирен, протоптерус, неоцерадот, рогозуб).

Задача 26. Для стимулирования роста дуба в высоту совместно с ним выращивают другие породы (так называемый подгон). Какие особенности биологии дуба используются в этом методе? Объясните, какое значение для лесной промышленности имеет такой прием.

Для лесной промышленности (для заготовления промышленной древесины) надо иметь как можно больше стволовой древесины на 1 га площади. Дуб, растущий вне конкуренции, имеет очень широкую крону (огромную массу боковых мало ценных для промышленности ветвей). Подгон мешает развитию у дуба распространяющейся вширь корневой системы (с корневой системой коррелирует развитие кроны) и дубы становятся более высокими. Древесина подгона тоже может использоваться в лесной промышленности.

Задача 27. Плотность зайцев в данном лесном массиве составляет 200 особей на га. За период размножения из одного помета выживает в среднем 2,3 детеныша. В популяции равное количество самцов и самок. Смертность зайцев условно постоянна, в год гибнет 35% особей. Как будет меняться плотность зайцев в течение 3 ближайших лет?

Поскольку сказано, что в данной популяции зайцев количество самцов и самок одинаковое, то условно можно принять, что на 1 га обитает 100 семей («условно», так как на самом деле у зайцев устойчивых семей нет). В год каждая зайчиха может давать 3-4 помета. Если принять в среднем число пометов 3,5 (в данной задаче вообще не сказано какое число пометов следует брать для расчетов), то в год 100 семей зайцев дадут приплод: 2,3 детеныша х 100 х 3,5 = примерно 800 зайчат. Всего плотность популяции через год была бы 1000 особей, но 35% погибнет, значит останется 650 особей. 650 особей или 325 семей дадут на второй год: 2,3 х 325 х 3,5 = примерно 2600 особей, но так как 355 погибнет, то останется примерно 1700 особей. На третий год: 2,3 х 850 х 3,5 = примерно 6800 особей (это астрономическая величина плотности популяции зайцев для 1 га леса), а с учетом гибели плотность популяции зайцев на гектаре леса в течение 3 лет составит 4400 особей (совершенно не реальная величина, может быть у автора задачи зайцы дают приплод 1 раз в год?).

Задача 28. Рассмотрите трех представителей растительного мира: ксерофит (кактус, алоэ), гидрофит (элодея), гигрофит – живущий при повышенной влажности почвы и воздуха (папоротник, монстера). При этом:
а) отметьте особенности внешнего строения, характерные для этих растений;
б) из курса биологии вспомните, какие особенности внутреннего строения предлагаемых растений связаны с условиями обитания.

а) кактусы (относятся к стеблевым суккулентам) имеют толстый стебель с запасами воды и листья, превращенные в иголки (для защиты от поедания и уменьшения испарения воды). Алоэ (относится к листовым суккулентам) имеет толстые листья с большим запасом воды, листья имеют кутикулу, что уменьшает испарение воды. Гигрофит элодея — покрытосеменное вторичноводное растение, имеет тонкий стебель и мелкие листочки. Гигрофиты имеют крупные листья.

б) У алоэ и кактусов малое количество устьиц, что уменьшает испарение. У элодеи почти полностью отсутствуют корни и механические ткани. У гигрофитов тонкая кутикула, крупные устьица и мало жилок.

Задача 29. Рассмотрите трех представителей животного мира: наземное млекопитающее, птицу, рыбу. При этом:
а) отметьте особенности внешнего строения предлагаемых животных, связанные со средой обитания;
б) из курса биологии вспомните, какие особенности внутреннего строения этих организмов можно рассматривать как приспособление к определенной среде обитания.

а) Наземные млекопитающие имеют четыре конечности для быстрого перемещения по твердой поверхности, покрыты шерстью. Птицы — обитают в наземно-воздушной среде, передние конечности превращены в крылья, тело покрыто перьями. Рыбы, обитатели водной среды, имеют тело обтекаемой формы с гладкой поверхностью за счет чешуи и слизи (или только слизи), парные и непарные плавники — все это обеспечивает их активное передвижение в воде.

б) Млекопитающие и птицы имеют четырехкамерное сердце, два круга кровообращения, совершенные альвеолярные и губчатые легкие, что обеспечивает высокий обмен веществ и теплокровность. Птицы имеют облегченный скелет, легочные мешки, у самок один яичник, не имеют зубов, что служит приспособление к полету. Рыбы имеют жабры для дыхания в воде, двухкамерное сердце, один круг кровообращения, обмен веществ невысокий, холоднокровные.

Задача 30. Дана пищевая цепь: дуб—-шелкопряд—-поползень——ястреб. На первом трофическом уровне энергетический запас в виде чистой первичной продукции составляет 5*10(4) кДж энергии. На втором и третьем трофическом уровне на прирост биомассы организмы используют по 10% своего пищевого рациона. Рассчитайте, сколько энергии используют на прирост биомассы консументы 3 порядка, если на дыхание они расходуют 60% и с экскрементами выделяют 35% энергии рациона.

Шелкопряду на прирост биомассы достанется 5*10(3) кДж энергии. Поползню — 500 кДж энергии. Про ястреба — консумента третьего порядка, нам известно, что у него непроизводительные затраты составляют не 90% (как у представителей других уровней этой экологической цепочки), а 95% (60% — расходуется на дыхание, 35% — выделяется с фекалиями). Поэтому у него на прирост биомассы будет потрачено 500 кДж — 500 * 95 : 100 = 25 кДж.

Задача 31. Водоросли и инфузории живут вместе в замкнутом сосуде, стоящем на свету. Инфузории потребляют 0,22 моль глюкозы в неделю, водоросли — 0,24 моль глюкозы в неделю. Суммарная недельная продукция глюкозы составляет 0,5 моль. Как изменится содержание кислорода в этом сосуде через неделю?

Из уравнения фотосинтеза имеем: 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2, то есть на 1 моль глюкозы образуется 6 молей кислорода. В задаче сказано, что за неделю в данной замкнутой системе образуется 0,5 молей глюкозы. Значит выделится 3 моля кислорода. На окисление 0,22 + 0,24 = 0,46 молей глюкозы инфузории и водоросли потратят 0,46 * 3: 0,5 = 2,76 молей кислорода. Значит содержание кислорода в системе через неделю повысится на 3 — 2,76 = 0,24 моля кислорода.

Задача 32. Трофическая цепь водной экосистемы представлена схемой: фитопланктон —> зоопланктон —> плотва —> выдра. Определите минимальную площадь(м2) акватории, обеспечивающей суточную жизнедеятельность 10 особей выдры, если суточный прирост одной выдры составляет 54 ккал, чистая первичная продукция фитопланктона — 270 ккал/м2 в сутки.

Для суточного прироста 10 выдрам требуется 540 ккал. Значит, съеденная ими плотва согласно правилу Линдемана должна содержать 5400 ккал. Эта плотва должна потребить 54000 ккал зоопланктона. Зоопланктон должен потребить 540000 ккал фитопланктона. Столько энергии фитопланктона образуется на площади 540000 ккал : 270 ккал = 2000 м2 = 0,2 га.

****************************************************************

У кого есть вопросы к репетитору биологии по Скайпу, по решению задач по экологии — прошу в комментарии.

У меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Источник: www.biorepet-ufa.ru