Методические указания по выполнению практических работ по биологии для студентов 1 курса СПО
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ
ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ
ГБОУ СПО ВО «ВХМК»
Методические указания по выполнению практических работ
для студентов 1 курса СПО
дисциплина: «Биология»
Составитель: Новожилова Е.А. –
преподаватель ГБОУ СПО ВО «ВХМК»
Содержание
Пояснительная записка3
Перечень практических работ6
Указания по выполнению практических работ ..7
Литература..58
Пояснительная записка
Данные методические указания предназначены для проведения практических занятий для студентов 1 курса СПО.
Практические работы предусмотрены рабочей программой дисциплины «Биология» в количестве 14 занятий.
Цель их проведения - закрепление и углубление теоретических знаний, полученных в результате обучения, приобретение необходимых навыков работы с литературой и иллюстрациями. В результате проведения лабораторных (практических) работ студент должен знать/понимать:
основные положения биологических теорий и закономерностей: клеточной теории, эволюционного учения, учения В.И.Вернадского о биосфере, законы Г.Менделя, закономерностей изменчивости и наследственности;
строение и функционирование биологических объектов: клетки, структуры вида и экосистем;
сущность биологических процессов: размножения, действия искусственного и естественного отбора, формирование приспособленности, происхождение видов, круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах и биосфере;
биологическую терминологию и символику;
уметь:
объяснять единство живой и неживой природы, родство живых организмов; влияние экологических факторов на живые организмы, влияние мутагенов на растения, животных и человека; взаимосвязи и взаимодействие организмов и окружающей среды; причины и факторы эволюции, изменяемость видов; нарушения в развитии организмов, мутации и их значение в возникновении наследственных заболеваний; устойчивость, развитие и смены экосистем; необходимость сохранения многообразия видов;
решать элементарные биологические задачи; составлять элементарные схемы скрещивания и схемы переноса веществ и передачи энергии в экосистемах (цепи питания); описывать особенности видов по различным критериям;
выявлять приспособления организмов к среде обитания, источники и наличие мутагенов в окружающей среде (косвенно), антропогенные изменения в экосистемах своей местности;
сравнивать биологические объекты: состав растительной и животной клеток, зародышей человека и других животных, природные экосистемы и агроэкосистемы своей местности; процессы (естественный и искусственный отбор) и делать выводы и обобщения на основе сравнения и анализа;
анализировать и оценивать различные гипотезы о сущности, происхождении жизни и человека, глобальные экологические проблемы и их решения, последствия собственной деятельности в окружающей среде;
находить информацию о биологических объектах в различных источниках (учебниках, справочниках, научно-популярных изданиях, компьютерных базах, ресурсах сети Интернет) и критически ее оценивать;
производить расчеты параметров с использованием приборов и вычислительной техники;
выделять в тексте главное, обрабатывать и анализировать материал;
сопоставлять полученные данные, делать выводы;
оформлять результаты работы в соответствии с предъявляемыми требованиями.
В методических указаниях к каждой практической работе представлены цель работы, оборудование, ход работы. На выполнение практических работ отводится по 2 часа. Практические занятия предполагают либо индивидуальную работу, либо подразделение на варианты.
Для того чтобы обеспечить высокий уровень интеллектуальной деятельности, практические занятия носят репродуктивный и частично - поисковый характеры.
Этапы и содержание практического занятия: 1.Вступительна часть
Мотивация темы, цель занятия.
Оценка готовности аудитории, оборудования и студентов
Характеристика содержания, порядка проведения и оценки результатов практической работы
2. Актуализация теоретических знаний студентов. 3. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя. 4. Заключительная часть занятия (обобщение, выводы по теме, оценка работы студентов на занятии. Домашнее задание - отчет).
Перечень практических работ.
Темы и разделы рабочей программы.
Практические работы
Раздел 1. Учение о клетке
Тема 6. Сравнение строения клеток растений и животных
«Сравнение строения клеток растений и животных»
Раздел 2. Организм. Размножение и индивидуальное развитие организмов
Тема 5. Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных как свидетельство их эволюционного родства
Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных как свидетельство их эволюционного родства
Раздел 3. Основы генетики и селекции
Тема 3. Составление схем моно- и дигибридного скрещивания
«Составление схем моно- и дигибридного скрещивания»
Тема 7. Решение генетических задач
«Решение генетических задач»
Тема 10. Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм
«Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм»
Тема 11. Анализ фенотипической изменчивости
«Анализ фенотипической изменчивости»
Раздел 4. Эволюционное учение
Тема 4. Описание особей двух разных видов одного рода по критериям вида
«Описание особей двух разных видов одного рода по критериям вида»
Тема 5. Многообразие видов. Сезонные изменения в природе
«Многообразие видов. Сезонные изменения в природе»
Тема 9. Приспособление организмов к разным средам обитания
«Приспособление организмов к разным средам обитания»
Раздел 5. История развития жизни на Земле
Тема 8. Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни и человека
«Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни и человека»
Раздел 6. Основы экологии
Тема 4. Решение экологических задач
«Решение экологических задач»
Тема 5. Составление схем передачи веществ и энергии по цепям питания в природной экосистеме и в агроценозе
«Составление схем передачи веществ и энергии по цепям питания в природной экосистеме и в агроценозе»
Тема 6. Сравнительное описание природной системы и агроэкосистемы
«Сравнительное описание природной системы и агроэкосистемы»
Тема 8. Описание антропогенных изменений в природных ландшафтах
«Описание антропогенных изменений в природных ландшафтах»
Указания по выполнению практических работ.
Практические работы оформляются в рабочей тетради. Записывается тема, цель, оборудование, ход работы и выполняются задания.
Практическая работа № 1:
«Сравнительная характеристика животной и растительной клетки».
Цель: изучить строение животной и растительной клеток, выявить черты сходства и различия.
Оборудование: инсруктивные карточки.
Ход работы:
Задание 1. Зарисовать приведенный ниже рисунок в тетрадь.
Задание 2. Заполнить таблицу, перечертив ее в тетрадь. Сделать вывод, чем растительная клетка отличается от животной.
Признаки
Животная клетка
Растительная клетка
1. Наличие клеточной стенки (целлюлозы)
2. Наличие вакуолей
3. Расположение цитоплазмы
4. Расположение ядра
5. Наличие пластид
6. Наличие клеточного центра
7. Наличие ресничек и жгутиков
Вывод:
Задание 3. Выполните тест в тетради. Подберите пару органоид – его функция. Рядом с цифрой (названием органоидов клетки и других структур) поставьте буквы, обозначающие функции, которые они выполняют.
Название органоидов
клетки и ее структур
Функции органоидов клетки и
ее структур
1 вариант:
1. Клеточная мембрана
2. Эндоплазматическая
сеть
3. Цитоплазма
4. Митохондрии
2 вариант:
1. Рибосомы
2. Клеточный центр
3. Ядро
4. Аппарат Гольджи
А. Синтез жиров и полисахаридов, образование лизосом
Б. Хранение и передача наследственной информации
В. Двигательная функция
Г. Место синтеза белков
Д. Обеспечение связи между органоидами внутри клетки
Е. Осуществление транспорта веществ между клеткой и внешней средой
Ж. Внутренняя среда клетки
З. Место синтеза АТФ
И. Переваривание поступающих в клетку питательных веществ, саморазрушение отмирающих клеток
К. Участие в образовании веретена деления
Задание 4. Подпишите название клеточных структур.
I вариант - 1, 2, 3;
II вариант – 4, 5, 6.
Задание 5. Какая клетка изображена на рисунке: растительная или животная? Докажите.
В тетради должен быть рисунок клеток с заголовками и обозначениями. 2 задание выполняется на основе анализа рисунка из 1 задания. Наличие того или иного компонента можно обозначить символами: «+» - присутствует, «-» - отсутствует. При описании расположения ядра, необходимо написать его локализацию: в центре или на периферии. После таблицы обязательно пишется вывод. Третье задание тестовое. Напротив цифры ставится соответствующая буква. В 4 задании напротив цифры по рисунку нужно написать название органоида клетки. В 5 задании необходимо определить по рисунку из 4 задания, какая это клетка: растительная или животная? В доказательстве указывается наличие или отсутствие тех или иных структур клетки.
Практическая работа № 2:
«Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных».
Цель: последить в эволюционном плане все стадии развития организмов.
Оборудование: инсруктивные карточки.
Ход работы:
Задание 1. Прочитайте текст и рассмотрите рисунки. Ответьте на вопрос: «Чем объясняется сходство ранних стадий эмбрионального развития животных?»
Задание 2. Придумайте схему эволюционного развития, где будут отражены все стадии развития организмов.
Дополнительная информация.
Факт единства происхождения живых организмов был подтвержден на основе эмбриологических исследований. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образования двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.
С особой отчетливостью сходство эмбриональных стадий выступает в пределах отдельных типов и классов. Так, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных (рыбы, ящерицы, кролика, человека) наблюдается поразительное сходство: все они имеют головной, туловищный и хвостовой отделы, зачатки конечностей, по бокам тела - зачатки жабр ( рис. 1).
Рис. 1. Сходство начальных стадий онтогенеза позвоночных.
По мере развития зародышей черты различия выступают все более явственно. Причем вначале проявляются признаки класса, к которому относятся зародыши, затем признаки отряда и на еще более поздних стадиях - признаки рода и вида. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.
У всех представителей одного типа (например, хордовых) наиболее общие особенности строения эмбрионов (хорда, кишечник, зачатки передних и задних конечностей) формируются довольно рано в онтогенезе и по одним и тем же рецептам. На ранних стадиях органогенеза зародыши сходны друг с другом.
Русский ученый Карл Бэр (1792-1876) обнаружил поразительное сходство зародышей различных позвоночных. Он писал: ««Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей, в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях, как в целом, так и по способу развития отдельных частей. У меня в спирту сохраняются два маленьких зародыша, которые я забыл пометить, и теперь я совершенно не в состоянии сказать, к какому классу они принадлежат. Может быть, это ящерицы, может быть маленькие птицы, а может быть и очень маленькие млекопитающие, до того велико сходство в устройстве головы и туловища у этих животных. Конечностей, впрочем, у этих зародышей еще нет. Но если бы даже они и были на самых ранних стадиях своего развития, то и тогда мы ничего не узнали бы, потому что ноги ящериц и млекопитающих, крылья и ноги птиц, а также руки и ноги человека развиваются из одной и той же основной формы».
Рис. 2. Сходство зародышей разных классов позвоночных на разных этапах (IIII) онтогенеза.
На более поздних стадиях развития различия между эмбрионами увеличиваются, появляются признаки класса, отряда, семейства. Ч. Дарвин рассматривал сходство ранних стадий онтогенеза у разных представителей крупных таксонов как указание на их эволюционное происхождение от общих предков.
Современные открытия в области генетики развития подтвердили дарвиновскую гипотезу. Было показано, например, что важнейшие процессы раннего онтогенеза у всех позвоночных совершаются по одним и тем же рецептам: они контролируются одними и теми же генами. Более того, многие из этих генов-регуляторов обнаружены и у беспозвоночных (червей, моллюсков и членистоногих).
В своем развитии организм проходит одноклеточную стадию (стадия зиготы), что может рассматриваться как повторение стадии первобытной амебы. У всех позвоночных, включая высших их представителей, закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков, хорда оставалась на всю жизнь. В ходе эмбрионального развития птиц и млекопитающих, включая человека, появляются жаберные щели в глотке и соответствующие им перегородки. Факт закладки жаберного аппарата у зародышей наземных позвоночных объясняется их происхождением от рыбообразных предков, дышащих жабрами. Строение сердца человеческого зародыша в ранний период формирования напоминает строение этого органа у рыб: оно с одним предсердием и одним желудочком. Конечности всех млекопитающих сначала развиваются по общей программе, предусматривающей формирование пяти пальцев, однако на более поздних стадиях эмбрионального развития вступают в действие специфические программы, возникшие позже в ходе эволюции – у копытных зачатки пястных костей сливаются, у китов и дельфинов они редуцируются, у летучей мыши они превращаются в основу крыльев и лап. У беззубых китов в эмбриональном периоде появляются зубы. Зубы эти не прорезываются, они разрушаются и рассасываются. Муравьеды рождаются без зубов, но у зародышей этих животных мы обнаруживаем зачатки зубов, которые исчезают на более поздних стадиях развития. Это свидетельствует о том, что общий предок муравьедов и других неполнозубых (ленивцев, броненосцев) имел зубы, а его потомки их потеряли – кто полностью, кто частично. Но гены - рецепты для создания зубов, они унаследовали. Птицы потеряли зубы еще раньше - 70-80 миллионов лет назад, но в их челюстных зачатках до сих пор мы обнаруживаем синтез белков необходимых для развития зубов.
Приведенные здесь и многие другие примеры указывают на глубокую связь между индивидуальным развитием организмов и их историческим развитием. Эта связь нашла свое выражение в биогенетическом законе, сформулированным Ф. Мюллером и Э. Геккелем в 19 веке: «Онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится. Таким образом, в индивидуальном развитии животных повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей.
Задание 3. Соотнесите этапы внутриутробного развития зародыша человека с неделями беременности (цифра – буква). Для этого вам даны размеры зародыша.
Недели беременности
Этапы внутриутробного развития зародыша человека
1 неделя
А) Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) начинает дробиться и опускается по яйцеводу к матке.
6-7 день
Б) Плод полностью сформирован, длина плода 500 мм, масса 3250 г.
2 неделя
В) Зародышевый пузырек (бластула) срастается со слизистой оболочкой матки
5 неделя
Г) Формируется эмбрион, образуются зачатки мышц, скелета и нервной системы
7 неделя
Д) Появляются волосы на голове, длина плода 300 мм, масса 450 г.
8 неделя
Е) Четко различаются зачатки головы, хвоста, жаберной щели, рук и ног, длина зародыша 6 мм.
9 неделя
Ж) Развиваются глаза, длина плода 350 мм, масса 875 г.
18 неделя
З) Появляются грудь и живот, пальцы, развиваются зачатки глаз, длина зародыша 12 мм.
23 неделя
И) Сформировалось лицо, исчезает хвост, плод по внешнему виду напоминает человека, длина его 30 мм, масса 2 г.
27 неделя
К) Преждевременно родившийся плод при правильном уходе может выжить, его длина 450 мм, масса 2375 г.
32 неделя
Л) Беременная чувствует движения плода, слышно биение его сердца, длина 190 мм, масса 180 г.
40 неделя
М) Формируются ушные раковины и лицо, исчезают зачатки жаберных щелей, зародыш окружен водной оболочкой. Эмбрион связан с плацентой при помощи пупочного канатика, длина эмбриона 21 мм, масса 1 г.
В тетради должен быть аргументированный ответ на 1 задание. 2 задание творческое. Здесь студент должен в виде схемы отразить развитие организмов от одноклеточного до млекопитающих и покрытосеменных. Третье задание тестовое. Нужно напротив каждой цифры поставить соответствующую букву.
Практическая работа № 3:
«Составление схем моно- и дигибридного скрещивания».
Цель: получить представления о том, как наследуются признаки, каковы условия их проявления, научиться правильно составлять и оформлять задачи на моно- и дигибридное скрещивания.
Оборудование: раздаточный материал с задачами по вариантам.
Ход работы:
Прочитать задачу.
Выполнить решение.
Оформить и написать ответ.
Дополнительная информация.
Символы, используемые при решении генетических задач:
Р - родительские организмы;
·- женский организм («мама»);
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] - мужской организм («папа»);
([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]) – знак скрещивания;
G (g) – гаметы , обводятся кружочком.
Организмы, полученные от скрещивания особей с различными признаками, - гибриды, а совокупность таких гибридов – гибридное поколение, которое обозначают латинской буквой F с цифровым индексом, соответствующим порядковому номеру гибридного поколения. Например: первое поколение (дети) обозначают F1; если гибридные организмы скрещиваются между собой, то их потомство обозначают F2 (внуки), третье поколение (правнуки) – F3 и т.д.
Памятка для решения задач по генетике
1. Прочитав текст задачи, запишите ее условие.
Сначала записывается доминантный признак, потом – рецессивный, и так для каждой пары альтернативных признаков.
2. Определите тип задачи: прямая (если из условия известно, какими признаками обладают родители, и спрашивается, какими могут быть их дети) или обратная (если в условии говорится о фенотипе детей и требуется определить генотипы и (или) фенотипы родителей)
3. Если задача прямая, запишите с помощью общепринятых символов схему скрещивания.
4. Если задача обратная, запишите данные о генотипах и фенотипах потомков, применяя символы, обозначающие расщепление:
F1: n (фенотип/ возможный генотип) : m (фенотип/ возможный генотип)
Ниже запишите схему скрещивания.
5. Определите, какие генетические законы и закономерности проявляются в данной задаче. Вспомните прямую и обратную формулировку закона, спроецируйте их на задачу, сделайте выводы.
Как решать типовые задачи.
Моногибридное скрещивание.
Решение любой задачи начинают с записи ее условия.
Определение генотипа и фенотипа потомков по генотипу родителей
Пример. У пшеницы ген карликового роста (А) доминирует над геном нормального роста (а). Определите генотип потомства от скрещивания: а) гомозиготной карликовой пшеницы с нормальной; б) двух гетерозиготных карликовых растений пшеницы.
Решение. Для решения задач важно правильно записать условия задачи и схему скрещивания с использованием генетической символики.
Запись признаков генов, их определяющих, лучше делать в виде данных под названием «Дано», при этом необходимо указать название организма и признак:
Дано:
Схема скрещивания
пшеница – рост
А – карликовый рост
а – нормальный рост
генотипы F1 – ?
Далее определяем генотипы и продуцируемые гаметы родительских форм.
а) По условию задачи растения с карликовым ростом гомозиготно, следовательно, его генотип АА. Вторая родительская форма имеет нормальный рост. Поскольку ген нормального роста рецессивен, растение может быть только гомозиготным и иметь генотип аа (иначе проявится доминантный ген). Записываются эти данные в виде схемы скрещивания. Родительские формы обозначаются буквой Р, первое поколение – F1, второе поколение – F2. Затем определяем типы гамет, продуцируемых родительскими формами. Поскольку оба родителя гомозиготны, они производят только один тип гамет. Пшеница карликового роста дает гаметы, несущие ген А, пшеница нормального роста – гаметы, несущие ген а. Гаметы записываем на следующей строчке под генотипом родителей, на третей строчке записываем генотип потомков первого поколения F1 – Аа, т.к. они получают от одного родителя ген А, от другого ген а. Следовательно, все потомки в F1 гетерозиготны. Поскольку ген А доминантен, все растения имеют карликовый рост.
Дано:
Схема скрещивания:
пшеница – рост
Р
АА
х
аа
А – карликовый рост
карликовый рост
нормальный рост
а – нормальный рост
G
А А
а а
генотипы F1 – ?
F1
Аа
б) По условию скрещиваются два гетерозиготных организма. Надо определить фенотип потомков. Сначала определяем, какие типы гамет продуцируют исходные формы – это два типа гамет: половина А, половина а. Сочетание этих гамет дает три генотипа: ј особей имеет генотип АА, Ѕ – генотип Аа, ј – генотип аа.
Дано:
Схема скрещивания:
пшеница – рост
Р
АА
х
Аа
А – карликовый рост
карликовый рост
карликовый рост
а – нормальный рост
G
А А
А а
генотипы F1 – ?
F1
АА
Аа Аа
аа
Карликовый рост
Нормальный рост
Особи с генотипом АА и Аа фенотипически одинаковые, и имеют карликовый рост. Особи с генотипом аа – имеют нормальный рост.
При решении задач такого типа в отношении человека следует иметь в виду, что говорить о точном количественном соотношении генотипов в потомстве нельзя, т.к. у человека число детей слишком мало для достоверности результатов, поэтому можно говорить только о вероятности количественных соотношений генотипов.
Вариант 1.
1. Желтый цвет семян гороха (А) доминирует над зеленым (а). Определите фенотип и генотип потомства от скрещивания гомозиготного растения с желтыми семенами с растением с зелеными семенами.
2. Ген черной окраски тела крупного рогатого скота доминирует над геном красной окраски. Какое потомство можно ожидать от скрещивания красного быка и гетерозиготных коров.
3. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым. Определите генотипы потомков, если и муж и жена были кареглазыми и гетерозиготными.
4. У человека ген полидактилии (шестипалости – Р) является доминантным по отношению к гену, детерминирующему нормальное строение кисти (р). Определите генотипы и фенотипы потомков, если от брака гомозиготного шестипалого мужчины и женщины с нормальным строением кисти родился один ребенок.
5. Гепатоцеребральная дистрофия (нарушение обмена меди) наследуется как рецессивный признак. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов страдает данным заболеванием, а другой здоров и имеет здоровых родителей.
6. Одна из форм гемералопии (неспособность видеть при сумеречном и ночном освещении) наследуется по аутосомно-доминантному типу. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов страдает данным заболеванием, а другой здоров и оба супруга гомозиготны.
Вариант 2.
1. Желтый цвет семян гороха (А) доминирует над зеленым (а). Определите фенотип и генотип потомства от скрещивания двух гетерозиготных растений с желтыми семенами.
2. Ген черной окраски тела крупного рогатого скота доминирует над геном красной окраски. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гетерозиготных особей.
3. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым. Определите генотипы потомков, если гомозиготный кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине.
4. У человека ген полидактилии (шестипалости – Р) является доминантным по отношению к гену, детерминирующему нормальное строение кисти (р). Определите генотипы и фенотипы потомков, если от брака гетерозиготного шестипалого мужчины и женщины с нормальным строением кисти родились два ребенка.
5. Миоплегия (периодические параличи) наследуется как доминантный признак. Определите вероятность рождения детей с аномалиями в семье, где отец гетерозиготен, а мать не страдает миоплегией.
6. Одна из форм гемералопии (неспособность видеть при сумеречном и ночном освещении) наследуется по аутосомно-доминантному типу. Определите вероятность рождения больных детей от гетерозиготных больных родителей.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕНОТИПА РОДИТЕЛЕЙ ПО ФЕНОТИПУ ДЕТЕЙ
Пример 1. У мухи дрозофилы серый цвет тела доминирует над черным. При скрещивании серых и черных мух в потомстве половина особей имела серую окраску тела, половина – черную. Определите генотипы родительских форм.
Решение: соотношение в потомстве мух с серой и черной окраской тела 1:1. Такое соотношение характерно для потомства при анализирующем скрещивании, когда скрещивается гетерозиготная особь с генотипом Вв и гомозиготная по рецессивному гену особь с генотипом вв. Следовательно, одна родительская особь гетерозиготна и имеет генотип Вв, другая гомозиготна и имеет генотип вв.
Пример 2. У мухи дрозофилы серый цвет тела доминирует над черным. В серии опытов при скрещивании серых мух в потомстве оказалось 1392 особи с серым телом и 467 – с черным. Определите генотипы родительских форм.
Решение: определяем соотношение мух с серой и черной окраской тела. Черные мухи составляют примерно ј от общего числа потомков, следовательно, имеет место расщепление признаков в соотношении 3:1. Такое расщепление характерно при скрещивании двух гетерозиготных организмов, т.е. родительские формы гетерозиготны и их генотипы Вв и Вв.
Дано:
Р
Вв
х
Вв
муха дрозофила – окраска тела
серое тело
серое тело
В – серое тело
G
В
в
В
в
в – черное тело
1392 особи – серые
F1
ВВ
Вв
Вв
вв
467 особей – черные
3/4 серых
1/4 черных
генотипы Р – ?
Вариант 1.
1. Ген комолости (безрогости) у крупного рогатого скота доминирует над геном рогатости. определите генотип родительских форм, если комолая корова при отеле принесла двух телят: безрогого и рогатого.
2. У человека ген полидактилии (шестипалости) является доминантным по отношению к гену, детерминирующему нормальное строение кисти. Определите вероятность рождения следующего ребенка без аномалий в семье, где мать шестипалая, а отец и первый ребенок имеют нормальное строение кисти.
3. У человека ген наследственной глухонемоты определенного типа рецессивен по отношению к гену нормального слуха. Глухонемая женщина вышла замуж за мужчину с нормальным слухом, у них родился глухонемой ребенок. Определите генотипы родителей и ребенка.
Вариант 2
1. Ген комолости (безрогости) у крупного рогатого скота доминирует над геном рогатости. какое потомство можно ожидать при скрещивании рогатого быка с гомозиготной комолой коровой?
2. У фигурной тыквы белая окраска плодов доминирует над желтой. При скрещивании белоплодной тыквы с желтоплодной тыквой половина полученных потомков имели белые плоды, а половина – желтые. Определите генотипы родительских растений.
3. У человека ген полидактилии (шестипалости) является доминантным по отношению к гену, детерминирующему нормальное строение кисти. Определите генотипы родителей и детей в семье, где отец и один из детей – шестипалые, а мать и другой ребенок имеют нормальное строение кисти.
ДИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ
Пример 1. У морских свинок ген вихрастой (розеточной) шерсти – Р доминирует над геном гладкой шерсти – р, а ген черной окраски шерсти (В) – над геном белой окраски (в). Гомозиготная вихрастая черная свинка скрещивается с гладкошерстной белой свинкой. Определите генотип у потомков первого и второго поколений.
Решение: записываем условия задачи и определяем генотипы родителей и их гаметы. Генотип вихрастой свинки с черной шерстью – РРВВ, гладкошерстной белой свинки – ррвв. Оба родителя гомозиготны и производят только один тип гамет – РВ и рв. Для определения генотипа и фенотипа в F1 напишем схему скрещивания:
Дано:
Схема скрещивания:
Морские свинки – структура и цвет шерсти
Р
РРВВ
вихр., чер.
х
ррвв
гладк., бел.
В – черная шерсть
G
РВ
рв
в – белая шерсть
Р – вихрастая шерсть
F1
РрВв
р – гладкая шерсть
вихр., чер.
генотипы и фенотипы
F1 и F2 – ?
Согласно схеме скрещивания все потомки F1, имеют генотип РрВв и единообразный фенотип. Родителями F2 будут гетерозиготы по обоим признакам. Определяем типы гамет. Гены разных аллельных пар свободно комбинируются, поэтому каждый родитель будет производить по четыре типа гамет: РВ, Рв, рВ, рв. Для определения генотипов потомков следует использовать решетку пеннета.
F2
G
РВ
Рв
рВ
рв
РВ
РРВВ
РРВв
РрВВ
РрВв
вихр., чер.
вихр., чер.
вихр., чер.
вихр., чер.
Рв
РРВв
РРвв
РрВв
Ррвв
вихр., чер.
вихр., бел.
вихр., чер.
вихр., бел.
рВ
РрВВ
РрВв
ррВВ
ррВв
вихр., чер.
вихр., чер.
гладк., чер.
гладк., чер.
рв
РрВв
Ррвв
ррВв
ррвв
вихр., чер.
вихр., бел.
гладк., чер.
гладк., бел.
Затем подсчитываем количество особей с разными фенотипами: 9/16 – вихрастые черные, 3/16 – вихрастые белые, 3/16 – гладкошерстные черные, 1/16 – гладкошерстные белые. Здесь имеет место расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1 и 3:1 по каждому признаку в отдельности (12/16 вихрастых и 4/16 гладкошерстных; 12/16 черных и 4/16 белых).
Пример 2. У человека ген близорукости (М) доминирует над геном нормального зрения (м), а ген карих глаз (В) – над геном голубых глаз (в). Определите генотипы всех членов семьи, если единственный ребенок близоруких кареглазых родителей имеет голубые глаза и нормальное зрение.
Решение:
Дано:
Схема скрещивания:
Человек – цвет глаз и зоркость
Р
МмВв
х
МмВв
М – близорукость
близ., кар.
близ., кар.
м – нормальное зрение
В – карие глаза
G
мв
мв
в – голубые глаза
генотипы Р и F1 – ?
F1
ммвв
норм., гол.
Ребенок голубоглазый, поэтому по цвету глаз он гомозиготен, иначе появился бы доминантный ген карего цвета глаз. В отличие от родителей ребенок имеет нормальное зрение, поэтому он тоже гомозиготен, т.к. при гетерозиготности появилась бы близорукость. Следовательно, генотип ребенка – ммвв. Для каждого признака от получил от каждого из родителей по одному рецессивному гену. Отсюда, оба родителя гетерозиготны по обоим признакам, их генотип – МмВв.
Вариант 1.
1. Ген комолости (безрогости) у крупного рогатого скота доминирует над геном рогатости, а ген черной окраски тела доминирует над геном красной окраски. Обе пары генов находятся в разных парах гомологичных хромосом. Определите генотипы и фенотипы телят при скрещивании гетерозиготной по обоим генам черной комолой коровы с таким же быком.
2. У человека ген карих цвет глаз доминирует над геном голубых глаз, а умение владеть преимущественно правой рукой над леворукостью. Обе пары генов находятся в разных парах гомологичных хромосом. Определите генотипы и фенотипы потомков, если родители гетерозиготны по обоим признакам.
3. У человека ген косолапости доминирует над геном нормального строения стопы, а ген нормального обмена углеводов– над геном сахарного диабета. Женщина, имевшая нормальное строение стопы и нормальный обмен углеводов вышла замуж за косолапого мужчину. От этого брака родилось двое детей, у одного из которых развилась косолапость, а у другого – сахарный диабет: а) можно ли определить генотипы родителей по фенотипу их детей? б) какие генотипы и фенотипы детей еще возможны в этой семье?
Вариант 2
1. Ген комолости (безрогости) у крупного рогатого скота доминирует над геном рогатости, а ген черной окраски тела доминирует над геном красной окраски. Обе пары генов находятся в разных парах гомологичных хромосом. Определите генотипы родителей и количество черных телят в хозяйстве, где от 1000 рогатых красных коров получено 984 теленка, из них красных 472, комолых 483, рогатых 501.
2. У человека ген карих цвет глаз доминирует над геном голубых глаз, а умение владеть преимущественно правой рукой над леворукостью. Обе пары генов находятся в разных парах гомологичных хромосом. Определите генотипы и фенотипы потомков, если отец левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать голубоглазая, но гетерозиготна в отношении умения владеть руками.
3. У человека ген близорукости доминирует над геном нормального зрения, а ген карих глаз – над геном голубых глаз. Определите генотипы родителей и детей в семье, где голубоглазый близорукий мужчина, мать которого имела нормальное зрение, женился на кареглазой женщине с нормальным зрением, у них родилось двое детей: первый – кареглазый и близорукий, второй – голубоглазый близорукий.
Практическая работа № 4:
«Решение генетических задач».
Цель: получить представления о том, как наследуются признаки, каковы условия их проявления, что необходимо знать и каких правил придерживаться при получении новых сортов культурных растений и пород домашних животных.
Оборудование: раздаточный материал с задачами по вариантам.
Ход работы:
Прочитать задачу.
Выполнить решение.
Оформить и написать ответ.
Вариант 1.
Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гомозиготного черного быка и красной коровы?
Задача № 2. У морских свинок вихрастая шерсть определяется доминантным геном, а гладкая рецессивным. Скрещивание двух вихрастых свинок между собой дало 75 % особей с вихрастой шерстью и 25% гладкошерстных животных. Опре делите генотипы родителей и потомков.
Задача № 3. Альбинизм наследуется у человека как рецессивный признак. В семье, где оба супруга имеют пигментированные волосы, есть двое детей. Один ребенок альбинос, другой с окрашенными волосами. Опре делите генотипы родителей и потомков.
Задача № 4. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти над геном красной окраски. Обе пары генов нахо дятся в разных парах хромосом. Какое потомство следует ожидать от скрещивания черного комолого быка, гете розиготного по обеим парам признаков, с красной рогатой коровой?
Задача № 5. Ген окраски глаз у мухи дрозофилы находится в Х-хромосоме. Красные (нормальные) глаза (В) доминируют над белоглазием (в). Определите фенотип и генотип у потомства F1, если скрестить белоглазую самку с красноглазым самцом?
Задача № 6. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют 1 и 2 группу крови, родители другого 2 и 4 группы. Сами дети имеют один - 1, второй – 4. Определите кто чей сын.
Вариант 2.
Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания коровы и быка, гетерозиготных по окраске шерсти?
Задача № 2. У морских свинок вихрастая шерсть определяется доминантным геном, а гладкая рецессивным. Морская свинка с вихрастой шерстью при скрещивании с особью, обладающей гладкой шерстью, дала в потомстве 50 % вихрастых и 50 % гладкошерстных потомков. Опре делите генотипы родителей и потомков.
Задача № 3. У человека ген карих глаз доминирует над геном, обусловливающим голубые глаза. Голубоглазый мужчина, один из родителей которого имел карие глаза, женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать голубые. Какое потомство можно ожидать от этого брака?
Задача № 4. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти над геном красной окраски. Обе пары генов нахо дятся в разных парах хромосом. Какими окажутся телята, если скрестить гетерозиготного по обеим парам признаков быка и гомозиготную черную комолую корову?
Задача № 5. Классическая гемофилия наследуется как рецессивный признак. Ген гемофилии рас полагается в Х-хромосоме. Y-хромосома не содержит гена, контролирующего свертываемость крови. Мужчина – гемофилик, женился на здоровой женщине, отец которой болел гемофилией, каковы генотипы мужа и жены и какой генотип будет у их детей?
Задача № 6. В родильном доме перепутали двух девочек. Родители одной из них имеют 3 и 2 группу крови, родители другой 2 и 1 группы. Сами дети имеют одна - 1, вторая – 4. Определите кто чья дочь.
Символы и примеры решения для задач № 1 - 4 указаны в предыдущей практической работе.
Примеры решения задач № 4 - 6:
1. У кроликов черная окраска шерсти доминирует над белой, а мохнатая шерсть – над гладкой. Мохнатую черную крольчиху, гетерозиготную по обоим признакам скрестили с рецессивным гомозиготным кроликом. Определите генотипы и фенотипы потомков первого поколения.
1. Дано: Решение:
А – черн. Р:
· АаВb х
· ааbb
а – бел.
В – мохн.
b - гладк. G:
F1 - ?
F1: Аа В b АА bb аа Вb ааbb
Ч.м. ч.гл. бел.м. бел.гл.
Ответ: F1: Аа В b АА bb аа Вb ааbb
Ч.м. ч.гл. бел.м. бел.гл.
2. У кошки рыжая окраска (А), черная (а), гетерозигота – черепаховая. Этот ген сцеплен с полом. Какие могут быть котята, если кот черный, а кошка рыжая.
Дано:
А - рыжая
а - черная
Аа - черепаховая
Решение:
Р:
· ХА ХА х
·Ха У
G: ХА ХА Ха У
F1: ХА Ха ХА У
Черепах. кошка рыж. кот
Ответ: F1: ХА Ха ХА У
Черепах. кошка рыж. кот
3.
Практическая работа № 5:
«Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм».
Цель: научиться получать информацию о качестве пищевых продуктов по упаковке и влиянии пищевых добавок на организм.
Оборудование: инструктивные карточки, упаковки от различных продуктов (жевательная резинка, чипсы, сухарики, шоколад и т.п.).
Ход работы:
Прочитайте дополнительный материал, приведенный ниже. Законспектируйте его.
Дополнительная информация.
Являясь неотъемлемым свойством всех живых организмов, мутационный процесс, в том числе и у человека, может оказывать на жизнеспособность носителей вновь возникающих мутаций влияние как едва заметное, так и катастрофическое. Опасное влияние некоторых физических факторов и химических соединений на частоту мутаций у человека, стало восприниматься в полной мере лишь по прошествии весьма продолжительного периода времени с момента открытия радиационного и химического мутагенеза.
В повседневной жизни человек постоянно сталкивается с химическими мутагенами. Их источниками служат производственные вредности, сельскохозяйственные ядохимикаты, соединения бытовой химии, отдельные лекарства, но, прежде всего - продукты питания. Согласно опубликованному в 1990 г. заключению Международного агентства по исследованию канцерогенного риска при Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), пища является источником сложной смеси мутагенов и канцерогенов различной природы. Это - нитрозосоединения, растительные алкалоиды, гетероциклические амины, флавоноиды, отдельные ароматические углеводороды и еще целый ряд химических соединений.
Кроме того, пищевое сырье может быть загрязнено мутагенами при хранении (они могут образоваться из немутагенных предшественников).
К настоящему времени накоплены сведения о генотоксических эффектах (мутагенной и/или ДНК-повреждающей активности) ртути и свинца, а также марганца, меди, мышьяка, кадмия, кобальта, олова, никеля, хрома и цинка в концентрациях, превышающих их физиологическое количество в живых тканях. Эти неорганические соединения поступают в организм человека с растительной и животной пищей. Реальную мутагенную опасность для человека могут представлять остаточные количества препаратов, используемых для стимуляции роста и при лечении сельскохозяйственных животных и птицы.
Образование мутагенов (полициклических ароматических углеводородов, нитрозаминов, гетероциклических аминов) неизбежно происходит в результате кулинарной обработки говядины, свинины, рыбы и птицы при температуре, превышающей 150 °С. Результаты, свидетельствующие о таких последствиях термической обработки пищевого сырья, были получены не только в модельных экспериментах, но и при непосредственном тестировании готовых блюд. В частности, положительный результат теста на мутагенность (как на микробиологических объектах, так и у животных) был получен для разных образцов так называемой «быстрой» пищи, которую готовят обычно при температуре 230 °С.
Ряд исследователей считает преувеличенными существующие представления о потенциальной опасности пищевых мутагенов, прежде всего, гетероциклических ароматических аминов, потребление которых на 5-6 порядков ниже доз, оказывающих повреждающее воздействие в экспериментальных тест-системах. Однако безоговорочно поддержать их здоровый скепсис мешают, в частности, корреляции, установленные между частотой употребления в пишу жареного мяса, уровнем гетероциклических ароматических аминов, выделяющихся с мочой, и вероятностью возникновения рака поджелудочной железы/ободочной кишки, а также другие, подобные указанным, факты.
В продукты питания часто вводят различные добавки, которые придают им определенный вкус, цвет, запах, консистенцию и прочие товарные признаки. Не все добавки одинаково безвредны. Среди них нередко можно встретить канцерогены – вещества, способные провоцировать рак различных органов, мутагены – вещества, вызывающие генетические аномалии, что может негативно отразиться на потомстве, и группы добавок с другими патогенными эффектами.
Современный человек должен уметь хоть в общих чертах разбираться в этих жизненно важных вопросах. Информацию о качестве продуктов со штрих – кода и с упаковки того или иного продовольственного товара.
Штрих – код – это ряд вертикальных черных и белых полос, под которыми расположено 13 цифр. Первые две цифры обозначают страну – производителя, за ними следует 5 цифр кода предприятия – изготовителя. Следующие 5 цифр кодируют наименование товара и его потребительские свойства (размеры, массу, цвет и пр.). Последняя цифра в ряду – контрольная, она используется для проверки правильности считывания штрихов сканером.
Ниже приводятся коды стран – производителей и список наиболее вредных добавок.
Коды стран – производителей
Код
Страна – производитель
Код
Страна – производитель
00-09
США и Канада
560
Португалия
3-37
Франция
57
Дания
380
Болгария
590
Польша
383
Словения
599
Венгрия
385
Хорватия
64
Финляндия
400-440
Германия
690
Китай
460-496
Россия и СНГ
729
Израиль
471
Тайвань
73
Швеция
474
Эстония
76
Швейцария
475
Латвия
789
Бразилия
477
Литва
80-83
Италия
482
Украина
84
Испания
484
Молдова
858
Словакия
489
Гонконг
859
Чехия
45 и 49
Япония
860
Югославия
50
Великобритания
869
Турция
520
Греция
87
Нидерланды
529
Кипр
888
Сингапур
539
Ирландия
890
Индия
54
Бельгия, Люксембург
90-91
Австрия
Список наиболее вредных пищевых добавок.
Условные обозначения:
РК – влияет на расстройства кишечника;
АД – влияет на артериальное давление;
С – вызывает сыпи;
К – канцероген;
Х – способствует повышению холестерина;
П – подозрительная группа;
РЖ – вызывает расстройства желудка;
О – опасный по ряду причин;
ОО – очень опасный;
ВК – вреден для кожи;
З – запрещен к применению.
Добавка
Расшифровка
Добавка
Расшифровка
Добавка
Расшифровка
Е 151
З
Е 250
О, АД
Е 211
К
Е 155
Р, О
Е 251
ВК, АД
Е 212
К
Е 154
РК, АД
Е 252
ВК, К
Е 213
К
Е 160
ВК
Е 255
О
Е 214
К
Е 171
П
Е 259
ВК
Е 215
К
Е 175
П
Е 240
К
Е 403
О
Е 180
О
Е 241
П
Е 405
О
Е 201
О
Е 242
О
Е 404
О
Е 216
К
Е 249
К
Е 450-454
РЖ
Е 219
К
Е 270
О для детей
Е 461-466
РЖ
Е 220
О
Е 280
К
Е 477
П
Е 222
О
Е 282
К
Е 504-505
О
Е 225
О
Е 285
К
Е 510
ОО
Е 224
О
Е 510
С
Е 515
ОО
Е 228
О
Е 210
К
Е 527
ОО
Е 620
О
Е 626-655
РК
Е 656-657
О
Е 907
С
Е 951
ВК
Е 952
З
Е 954
Р
Е 513
С
Е 512
С
Е 520
Х
Е 521
Х
Е 550
Р
Е 338
РЖ
Е 599
РЖ
Е 540
РЖ
Е 541
РЖ
Е 545
РК
Е 400
О
Е 401
О
Е 102
О
Е 104
П
Е 105
З
Е 110
О
Е 111
З
Е 120
О
Е 121
З
Е 122
П
Е 125
З
Е 124
О
Е 126
З
Е 127
О
Е 129
О
Е 130
З
Е 131
К
Е 141
П
Е 142
К
Е 150
П
Е 151
ВК
2. Начертите в тетради таблицу, в которую будите вносить результаты первичной экологической экспертизы.
№
Показатель
Результаты экспертизы
Наименование продукта:
1
Информация на этикетке:
- наименование предприятия – изготовителя, его адрес
- наименование товара, его масса
- состав
- калорийность
- дата изготовления
- обозначения ГОСТа или ТУ
- срок годности и условия хранения
- наличие консервантов и пищевых добавок
2
Страна – производитель (по штрих – коду)
3
Подлинность штрих - кода
4
Группа пищевых добавок и консервантов
3. Получите упаковку какого – либо продукта и проведите первичную экологическую экспертизу его качества по пунктам, указанным в таблице. В графу «Результаты экспертизы» ставьте знак «+» (если показатель есть) или «-» (если показателя нет).
4. Определите подлинность штрих – кода следующим образом.
А) Сложите все цифры, стоящие на четных местах.
Б) Полученную сумму умножьте на 3. Результат напишите на черновике. Это число обозначим А.
В) Сложите все цифры, стоящие на нечетных местах.
Г) Прибавьте к этой сумме число А.
Д) От полученного числа оставьте только последнюю цифру и отнимите ее от 10.
Е) Если результат соответствует контрольной цифре, значит исследуемый вами товар – не подделка.
5. Сделайте вывод о качестве исследуемых вами продуктов.
Практическая работа № 6:
«Анализ фенотипической изменчивости».
Цель: ознакомиться с закономерностями фенотипической изменчивости, методикой построения вариационного ряда и вариационной кривой.
Оборудование: семена фасоли, линейки.
Ход работы:
Измерить длину 10 семян фасоли.
Определить число образцов, сходных по рассматриваемому признаку и заполнить таблицу.
Длина семени, мм.
Количество семян, шт.
Построить вариационный ряд, расположив семена в порядке возрастания размеров. Для этого по горизонтали откладываете значения, соответствующие номеру семени, а по вертикали – длину семян. Ставите точки на пересечении этих значений и соединяете их.
Построить вариационную кривую. Для этого по горизонтали откладываете длину семян, а по вертикали – значения, соответствующие частоте встречаемости каждого признака. Ставите точки на пересечении этих значений и соединяете их.
Рассчитать среднюю величину признака по формуле.
М=
· ( V x p)
n
где М – средняя величина, V – варианта, p – частота встречаемости вариант,
· – знак суммирования и n – общее число вариант вариационного ряда.
Сравнив края и центр вариационной кривой, сделайте вывод: с какой длиной семян (минимальным, средним или максимальным) чаще встречаются семена фасоли и почему.
В таблицу записываем данные, полученные после измерения семян фасоли. Лучше отражать их в порядке возрастания длины.
Пример: У нас получилось 2 семени по 10 мм, 3 – по 12 и 15 мм., и по 1 семени 16 и 17 мм.
Длина семени, мм.
10
12
15
16
17
Количество семян, шт.
2
3
3
1
1
Пользуясь данными таблицы, строим вариационный ряд.
Длина семян, мм
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 № семени
Сначала берем семена с минимальной длиной. У нас это 10 мм. Следовательно, напротив цифры 1 по горизонтали и цифрой 10 по вертикали ставим точку. Т.к. у нас 2 семени по 10 мм., то напротив цифры 2 по горизонтали и цифрой 10 по вертикали тоже ставим точку. Затем 3 семени получились по 12 мм. Следовательно, напротив 3, 4, 5 номера по горизонтали и 12 по вертикали ставим точки. По данному принципу достраиваем точки и в конце соединяем их плавной линией.
В 4 пункте нужно построить вариационную кривую. Берем верхние и нижние значения из таблицы и соединяем их на графике, ставя точки. В конце соединяем их плавной линией.
Кол-во семян, шт.
5
4
3
2
1
0
2 4 6 8 1012141618 Длина семян, мм
Рассчитываем среднюю величину признака по формуле:
М=
· ( V x p)
n
М = (10 х 2) + (12 х 3) + (15 х 3) + (16 х 1) + (17 х 1) = 13,4 (мм.)
10
Сравниваем края и центр вариационной кривой и делаем вывод. В нашем случае семян со средним значением признака больше, следовательно, фасоль росла при благоприятных условиях: не слишком хороших и не слишком плохих. Т.е. было достаточно воды, солнца и питательных веществ.
Практическая работа № 7:
«Описание особей двух разных видов одного рода по критериям вида».
Цель: закрепить на практических примерах знания о критериях вида.
Оборудование: инструктивные карточки с описанием представителей 2 разных видов одного рода для каждого варианта и листы с текстом «Критерии вида».
Ход работы:
Прочитать текст «Критерии вида», инструктивные карточки и заполнить таблицу.
Критерии вида
Признаки вида
Характеристика
Примеры
1 вид 2 вид
1. Морфологический
2. ..
2. Сделать вывод: можно ли использовать только один критерий при установлении видовой принадлежности особи? И почему?
Критерии вида
Морфологический критерий
Это был первый и долгое время единственный критерий, используе мый для описания видов. Мы можем легко отличить по размерам и окраске оперения большо го пестрого дятла от зеленого дятла, малого пестрого дятла и желны (черного дятла) и т. д.
Несмотря на удобство, этот критерий не всегда «работает». Им не воспользуешься для разграничения видов-двойников, практически не отличающихся морфологически. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сиговых рыб. Даже у птиц 5% видов-двойников, а в одном ряду североамериканских сверчков их 17.
Использование одного только морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенностям внешнего строения отнес самца и самку утки кряквы к разным видам. Сибирские охотники по окраске меха лисиц выделили пять вариаций: сиводушки, огневки, крестовки, черно-бурые и черные. Во времена Линнея морфологический критерий был главным, так как считали, что существует одна типичная для вида форма.
Физиологический критерий
Физиологические особенности различных видов растений и животных часто являются фактором, обеспечивающим их генетическую самостоятельность. Например, у многих дрозофил сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов. Гибридизация различных видов и подвидов козлов часто приводит к нарушению периодичности плодо ношения приплод появляется зимой, что ведет к его гибели. Скрещивание разных подвидов косуль, например сибирской и европейской подчас приводит к гибели самок и потомства из-за крупных размеров плода.
Биохимический критерий
Интерес к этому критерию появился в последние десятилетия в связи с развитием биохимических исследований. Он не находит широкого применения, так как не существует каких-либо специфических веществ, ха рактерных только для одного вида и, кроме того, он весьма трудоемкий и далеко не универсальный. Однако им можно воспользоваться в тех случа ях, когда другие критерии «не работают». Например, для двух видов-двойников бабочек из рода амата диагностически ми признаками являются два фермента, позволяющие даже определять гибридов этих двух видов. В последнее время широкое применение получило сравнительное изучение состава ДНК в практической таксономии микробов. Изучение состава ДНК по зволило произвести ревизию филогенетической системы различных групп микроорганизмов. Разработанные методы дают возможность сравнивать состав ДНК у законсервированных в толщах земли бактерий и ныне жи вущих форм. Было проведено, например, сравнение состава ДНК у про лежавшей около 200 млн лет в толще солей палеозойской бактерии псевдомонады солелюбивой и у ныне живущих псевдомонад. Состав их ДНК оказался идентичным, а биохимические свойства сходными.
Цитологический критерий
Развитие цитологических методов позволило ученым исследовать форму и число хромосом у многих видов животных и растений. В ряде случаев число хромосом слу жит характерной особенностью вида. Кариологический анализ позво лил, например, упорядочить систематику диких горных баранов, у которых разными исследователями выделялось от 1 до 17 видов. Анализ по казал наличие трех кариотипов: 54-хромосомный у муфлонов, 56-хромосомный у архаров и аргали и 58-хромосомный у обитателей гор Средней Азии уриалов.
Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с раз ным числом хромосом. Например, козья ива имеет диплоидное 38 и тетраплоидное число хромосом 76. У серебряного карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное число их равно 50. У радужной форели число хромосом варьирует от 58 до 64, у беломорской сельди встречаются особи с 52 и 54 хромосомами.
Этологический критерий
Для некоторых видов животных механизмом, препятствующим скрещиванию и нивелированию различий между ними, являются особенности их поведения, особенно в брачный период. Узнавание партне ра своего вида и отвергание попыток ухаживания самцов другого вида основаны на специфических раздражителях зрительных, звуковых химических, тактильных, механических и др.
В широко распространенном роде пеночки разные виды очень похожи друг на друга морфологически, в природе их не различить ни по окраске, ни по размерам. Зато все они очень хорошо различаются по песне и по повадкам. Песня пеночки веснички сложная, похожа на песнь зяблика, только без его завершающего колена, а песня теньковки простенькие монотонные посвисты. Многочисленные виды-двойники аме риканских светлячков были впервые опознаны лишь по различиям в их световых сигналах. Самцы светлячков в полете производят вспышки света, частота, продолжительность и чередуемость которых специфичны для каждого вида.
Решающую роль в репродуктивной изоляции часто играют различия и в демонстративном поведении. Например, близкие виды мух дрозофил различаются спецификой ритуала ухаживания (по характеру вибрации крыльев, дрожания лапок, кружения, тактильных контактов). Два близких вида серебристая чайка и клуша имеют различия в степени выраженно сти демонстративных поз, а семь видов ящериц различаются степенью поднятия головы при ухаживании половых партнеров.
Экологический критерий
Особенности поведения подчас тесно связаны с экологической спецификой вида, например, с особенностями устройства гнезда. Три вида наших обычных синиц гнездятся в дуплах лиственных деревьев, преимущественно берез. Большая синица на Урале выбирает обычно глубокое дупло в нижней части ствола березы или ольхи, образовавшееся в ре зультате выгнивания сучка и смежной с ним древесины. Это дупло недоступно ни дятлам, ни воронам, ни хищным млекопитающим. Синица московка заселяет морозобойные трещины в стволах березы и ольхи. Гаичка же предпочитает строить дупло сама, выщипывая полости в трухлявых или старых стволах березы и ольхи, и без этой трудоемкой процедуры она не отложит яиц.
Особенности образа жизни, присущие каждому виду, определяют его положение, его роль в биогеоценозе, то есть его экологическую нишу. Так, экониши всех наших видов дятлов различаются по характеру питания. Большой пестрый дятел зимой питается семенами лиственницы и сосны, раздалбливая шишки в своих «кузницах». Черный дятел желна добывает личинок усачей и златок из-под коры и из древесины елей, а малый пестрый дятел долбит мягкую древесину ольхи, либо добы вает насекомых из стеблей травянистых растений.
Ни экологический, ни рассмотренный выше этологический крите рий не являются универсальными. Очень часто особи одного вида, но разных популяций отличаются целым рядом особенностей образа жизни или поведения. И напротив, разные виды, даже очень далекие, в систе матическом отношении, могут иметь сходные этологические признаки или играть одинаковую роль в сообществе (например, роли травоядных млекопитающих и насекомых, скажем, таких, как саранча, вполне со поставимы).
Географический критерий
Этот критерий занимает второе (после морфологического) место. При определе нии многих видов растений, насекомых, птиц, млекопитающих и дру гих групп организмов, распространение которых хорошо изучено, зна ние ареала играет существенную роль. У подвидов ареалы, как прави ло, не совпадают, что обеспечивает их репродуктивную изоляцию и, по сути, их существование в качестве самостоятельных подвидов. Многие виды занимают разные ареалы (такие виды называют аллопатрическими). Но огромное число видов имеют совпадающие или перекрываю щиеся ареалы (симпатрические виды). Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды - космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана. В силу этих обстоятельств географический критерий не может быть универсальным.
Генетический критерий
Генетическое единство вида и, соответственно, генетическая изоляция его от других видов главный критерий вида, основной видовой признак, обусловленный комплексом особенностей строения и жиз недеятельности организмов данного вида. Генетическая совместимость, сходство морфологических, физиологических, цитологических и других признаков, одинаковое поведение, совместное обитание все это создает необходимые условия для успешного размножения и воспроизводства вида. В то же время все эти признаки обеспечивают генетическую изоляцию вида от других сходных с ним видов. Например, различия в песне дроздов, пеночек, славок, зябликов и вьюрка, глухой и обыкновенной кукушек препятствуют образованию смешанных пар, несмотря на сходство их окраски и экологии (у птиц, обладающих специфической песней, почти не встречаются гибриды). Даже в тех случаях, когда, несмотря на изоляционные барьеры, произошло скрещивание особей разных видов, гибридная популяция, как правило, не возникает, так как начинает действовать целый ряд постпопуляционных механизмов изоляции. Важнейшие из них это гибель мужских гамет (генетическая несовместимость), гибель зигот, нежизнеспособность гибридов, их стерильность, наконец, невозможность найти полового партнера и дать жизнеспособное плодовитое потомство. Мы знаем, что для каждого вида характерен свой набор специфических признаков. Межвидовой гибрид будет иметь признаки, промежуточные между признаками двух исходных родительских форм. Его песня, к примеру, не будет понята ни зябликом, ни вьюрком, если это гибрид этих двух видов, и он не найдет полового партнера. У такого гибрида при обра зовании гамет содержащиеся в его клетках хромосомы зяблика «не уз нают» хромосомы вьюрка и, не найдя гомологичного партнера, не конъюгируют. В результате образуются гаметы с нарушенным набором хромосом, которые, как правило, нежизнеспособны. И вследствие все го этого гибрид окажется стерильным.
Итак, видовые критерии, по которым мы отличаем один вид от другого, в совокупности обусловливают генетическую изоляцию ви дов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие их в природе. По сути, в выработке этих изолирующих видовых призна ков и заключается процесс формирования видов. Именно поэтому изучение видовых критериев имеет определяющее значение для по нимания механизмов процесса эволюции, происходящего на нашей планете.
Вариант 1.
Заяц-беляк и заяц-русак
Род собственно зайцев, к которому относятся русак и беляк, а также еще 28 видов, довольно многочислен. Наиболее известные в России зайцы - беляк и русак. Беляка можно встретить на территории от побережья Северного Ледовитого океана до южной границы лесной зоны, в Сибири - до границ с Казахстаном, Китаем и Монголией, а на Дальнем Востоке от Чукотки до Северной Кореи. Распространен беляк и в лесах Европы, а также на востоке Северной Америки. Русак обитает на территории Европейской России от Карелии и юга Архангельской области до южных границ страны, на Украине и в Закавказье. А вот в Сибири этот заяц обитает только на юге и к западу от Байкала.
Беляк получил свое название благодаря белоснежному зимнему меху. Только кончики ушей остаются у него черными весь год. Русак же в некоторых северных местностях тоже сильно светлеет к зиме, но снежно-белым он не бывает никогда. А на юге он вовсе не меняет окраски.
Русак больше приспособлен к жизни в открытых ландшафтах, поскольку он крупнее беляка, да и бегает лучше. На коротких дистанциях этот заяц может развивать скорость до 50 км/час. У беляка лапы широкие, с густым опушением - чтобы меньше проваливаться в рыхлые лесные сугробы. А у русака лапы уже, ведь на открытых местах снег, как правило, твердый, слежавшийся, «утоптанный ветром».
Длина тела беляка - 45-75 см, масса - 2,5-5,5 кг. Уши короче, чем у русака. Длина тела русака - 50-70 см, масса до 5 (иногда 7) кг.
Размножаются зайцы обычно два, а на юге три или даже четыре раза в год. У зайцев-беляков в выводе может быть по два, три пять, семь зайчат, а у русаков - обычно всего один или два зайчонка. Русаки начинают пробовать траву через две недели после рождения, а беляки и того быстрее через неделю.
Вариант 2.
Городская ласточка
Верх головы, спина, крылья и хвост сине-черные, надхвостье и весь низ тела белые. Самцы и самки окрашены одинаково. Хвост с резкой треугольной вырезкой на конце.
Обитатель горных и культурного ландшафтов. Гнездится на стенах скал и зданий. Обычная или много численная перелетная птица. Дер жится стаями в воздухе или сидя на проводах, чаще других ласточек са дится на землю. Гнездится колония ми. Гнездо лепит из комочков глины в форме полушара с боковым вхо дом. Питается почти исключительно насекомыми, находящимися в воздухе: мелких насекомых заглатывают, пролетая с открытым ртом сквозь их скопления; крупных насекомых догоняют; сидящих насекомых схватывают редко. Истреблением мух и других насекомых в населенных пунктах ласточки приносят большую пользу. Кладка из 46 белых яиц в мае-июне. Голос звонкое «тиррчтиррч».
Береговая ласточка
Верх головы, шеи, спина, крылья, хвост и полоса поперек груди сероватобурые, горло, грудь и брюшко белые. Хвост с неглубокой вырезкой.
Населяет долины рек, где гнездится по обрывистым гли няным или песчаным берегам. Обычная или многочисленная перелетная птица. Держится стаями, гнездится колониями. Гнезда устраивает в норах по об рывистым берегам рек. Кладка из 46 белых яиц в маеиюле. В гнездах ласточек заводится нередко большое количество паразитов, заедающих птенцов. В заботе о потомстве участвуют и самец и самка. Большую часть времени ласточка проводит в полете, который отличается быстротой (до 120 км/ч) и маневренностью. Голос - негромкое «чирр-чир».
Внимательно читая текст, выписывается самое главное в соответствующие колонки таблицы.
Пример:
Критерии вида
Признаки вида
Характеристика
Примеры
заяц-беляк
заяц-русак
1. Морфологический
Особенности внешнего строения
Белоснежный зимний мех. Кончики ушей остаются у него черными весь год. Лапы широкие, с густым опушением. Длина тела беляка - 45-75 см, масса - 2,5-5,5 кг. Уши короче, чем у русака.
Снежно-белым он не бывает никогда. Лапы уже, чем у беляка. Длина тела русака - 50-70 см, масса до 5 (иногда 7) кг.
По данному образцу заполняется вся таблица. В колонке «Примеры» может не быть информации. В этом случае ставим в ней прочерк. Всего должно быть 8 критериев. Они выделены в тексте жирным курсивом. После таблицы обязательно пишется вывод. Без вывода работа оценивается на балл ниже.
Практическая работа № 8:
«Многообразие видов. Сезонные изменения в природе».
Цель: закрепить умение выявлять закономерности изменений в растительном и животном мире в течение года.
Оборудование: сообщения учащихся, инструктивные карточки.
Ход работы:
На основе сообщений учащихся заполнить таблицу.
Сезонные изменения в природе.
Времена года
Изменения
В неживой природе
В растительном мире
В животном мире
Зима
Весна
Лето
Осень
Дополнительная информация.
Сезонные явления в природе.
Периодические явления природы, обусловливаемые годовым ходом метеорологических элементов, называют сезонными явлениями. В умеренных широтах выражены закономерная повторяемость и последовательность времен года. Смена времен года происходит в результате годового обращения Земли вокруг Солнца при неизменном положении наклона земной оси к плоскости орбиты.
Поэтому изменяются высота Солнца над горизонтом, угол падения солнечных лучей на Землю, количество поступающей солнечной радиации. Наблюдения за сезонными явлениями включают наблюдения за изменением продолжительности разных частей суток, температуры воздуха, появлением осадков и их видами. Основным содержанием наблюдений являются наблюдения за ростом, развитием, а также состоянием растений и животных. В процессе систематических наблюдений ученые отмечают определенные моменты (фенофазы) в жизни наблюдаемых объектов. Так, у деревьев и кустарников это будут начало сокодвижения, набухание почек, начало развертывания листьев, появление бутонов, зацветание, массовое цветение, конец цветения, начало созревания плодов и семян, начало осеннего окрашивания листьев, начало листопада, полное осеннее окрашивание листьев, конец листопада. Фенологические прогнозы, предсказывающие, какими будут предстоящие весна и лето, помогают полеводам выбрать для посева, нужные сорта растений, садоводам – защитить сады от губительного воздействия заморозков. Фенологические наблюдения за жизнью насекомых в связи с ростом и развитием растений позволяют установить сроки борьбы с вредителями культурных растений.
Каждый сезон имеет свою продолжительность дня и ночи, определенный характер погоды, температуру воздуха, типичные осадки; особенности явлений неживой природы определяют состояние растительного мира и образ жизни животных в данный сезон: зимой растения находятся в состоянии покоя, весной по мере увеличения продолжительности дня, температуры воздуха создаются благоприятные условия для роста и развития растений – начинается период активной вегетации. Самые благоприятные условия для жизни растений создаются летом: наступает длинный день, повышается температура воздуха, выпадают обильные дожди. Осенью продолжительность дня постепенно сокращается, температура воздуха падает, замирает жизнь растений: они готовятся к состоянию покоя.
Жизнь животных также в большой степени зависит от изменений в природе. Многие животные приспосабливаются к зимним холодам: идет осенняя линька птиц и зверей; некоторые из них заготавливают корм, меняют убежище. Изменения в жизни растений приводят к изменениям в жизни животных: исчезают насекомые, затем улетают перелетные птицы.
Таким образом, изменения в одном из компонентов в природе ведут к изменениям и в других.
Из предложенных моделей сезонных изменений в природе, выберете те, которые относятся к зиме и весне для 1 варианта и к лету и осени для 2 варианта. 8 и 25 модель – изменение длины светового дня.
Практическая работа № 9:
«Приспособление организмов к разным средам обитания».
Цель: закрепить умение выявлять черты приспособленности организмов к среде обитания.
Оборудование: инструктивные карточки, фото растений и животных.
Ход работы:
1. Рассмотрите полученные объекты, найдите наиболее очевидные приспособления к тем условиям среды, в которых обитают эти организмы.
2. Определите относительный характер данных приспособлений у организмов.
3. Заполните таблицу:
Объект
Условия обитания
Адаптации (приспособления)
Относительный
характер адаптаций
4. Сделайте вывод о биологическом значении приспособления.
Студентам выдаются фотографии или натуральные объекты (например, цветы) различных организмов. Заполняется таблица. В первой колонке записываем тот организм, фотографию которого вам предоставили. Во второй колонке записываем условия или место обитания. Это может быть, например, водная среда, подземная, наземно – воздушная, организм, пустыня, болота и т.п. В третьей колонке указываются все приспособления к тем условиям обитания, в которых живет данный организм. Относительный характер адаптаций должен отражать вред или бесполезность приспособления. Т.е. если организм перенести в другие условия обитания, те приспособления, которые помогали ему выжить, теперь могут навредить ему.
Пример:
Объект
Условия обитания
Адаптации (приспособления)
Относительный
характер адаптаций
Белка
Лес
Рыжая окраска для маскировки на стволах деревьев. Цепкие и острые когти для лучшего передвижения. Зубы растут в течение всей жизни. Хвост для балансировки. На зиму делает запасы.
Если корм будет мягкий, то зубы не будут стачиваться. Т.о., они затем вырастут настолько, что белка не сможет питаться.
Окраска маскирует белку на стволах, но, например, на снегу она будет заметна для хищников.
После таблицы обязательно пишется вывод. Без вывода работа оценивается на балл ниже.
Практическая работа № 10:
«Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни и человека».
Цель: закрепить умение работать с дополнительной литературой, умение анализировать, сравнивать, делать выводы и отстаивать свою точку зрения.
Оборудование: инструктивные карточки, сообщения студентов.
Ход работы:
Прослушать сообщения студентов.
Выбрать понравившуюся гипотезу или предложить свою.
Написать, почему именно этой гипотезы Вы придерживаетесь. Привести не менее 2 аргументов. Оценивается полнота и правильность изложения своих собственных мыслей.
Дополнительная информация.
Жизнь - одно из сложнейших явлений природы. Со времен глубокой древности она казалась таинственной и непознаваемой - вот почему по вопросам ее происхождения всегда шла острая борьба между материалистами и идеалистами. Приверженцы идеалистических взглядов считали (и считают) жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения. Материалисты же, напротив, полагали, что жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или занесения из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез).
Теории происхождения жизни на Земле
биогенез абиогенез
Существует пять концепций возникновения жизни:
1. Креационизм – жизнь была создана Творцом в определённое время.
2. Самопроизвольное зарождение. Жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества.
3. Концепция панспермии – внеземного происхождения жизни.
4. Концепция стационарного состояния в соответствии с которой жизнь существовала всегда.
5. Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов подчиняющихся физическим и химическим законам. Биохимическая эволюция или теория А.И. Опарина.
Гипотезы о происхождении человека.
Каждого человека, как только он начинал осознавать себя личностью, посещал вопрос «откуда мы взялись». Несмотря на то, что вопрос звучит весьма просто, единого ответа на него не существует. В связи с этим существует целый ряд различных теорий, объясняющих возникновения человека на Земле, но основные из них следующие:
Эволюционная теория;
Теория творения;
Теория внешнего вмешательства;
Теория пространственных аномалий.
Практическая работа № 11:
«Решение экологических задач».
Цель: получить представления о том, как решать задачи по экологии.
Оборудование: раздаточный материал с задачами по вариантам.
Ход работы:
Прочитать задачу
Выполнить решение
Оформить и написать ответ
Дополнительная информация.
Плотность популяции это количество особей или их биомасса на единицу площади или объема (например, 150 растений сосны на 1 га; 0,5 циклопа на 1 м3 воды).
P = n / s , где P – плотность популяции, n - количество особей, s - площадь.
Пример:
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. Еще 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.
Дано: Решение:
S = 100 км2 P = n / s
n 1= 50 лосей р1 = 50 : 100 = 0,5 (лося / км2)
n 2= 650 лосей р2 = 650 : 100 = 6,5 (лосей / км2)
n 3= 90 лосей р3 = 90 : 100 = 0,9 (лосей / км2)
р1 - ? Ответ: а) 0,5 лося / км2
р2 - ? б) 6,5 лосей / км2
р3 - ? в) 0,9 лосей / км2
Пример: Для сравнения биоценозов используют разные методы, например расчеты по формуле Жаккара:
К = C * 100% : ( A + B – C ), где К – индекс сходства, А – число видов данной группы в первом сообществе, В – во втором, а С – число видов, общих для обоих сообществ.
Биоценозы сравнивают попарно, сопоставляя видовой состав. Сходство выражается в процентах. Так, если в каждом биоценозе по 10 видов данной группы и 5 из них встречается как в одном, так и другом сообществе, то видовое сходство составит 33%, а если общих видов 8 – то 66%.
Задача: В ходе изучения видового состава трех участков леса были получены следующие данные (смотри таблицу). Сравните эти три фитоценоза между собой по индексу сходства. Какие фитоценозы имеют наибольшее, а какие наименьшее сходство?
Участок леса №1
Участок леса №2
Участок леса №3
Ель европейская
Сосна обыкновенная
Береза пушистая
Осина
Крушина ломкая
Брусника
Черника
Вейник тростниковидный
Осока пальчатая
Голокучник Линнея
Кислица обыкновенная
Седмичник европейский
Майник двулистный
Вероника лекарственная
Линнея северная
Грушанка округлолистная
Подъельник
Кукушкин лен
Хилокомиум
Ель европейская
Дуб черешчатый
Жимолость
Лещина обыкновенная
Крушина ломкая
Сныть обыкновенная
Зеленчук желтый
Вейник тростниковидный
Осока пальчатая
Голокучник Линнея
Кислица обыкновенная
Седмичник европейский
Майник двулистный
Вероника лекарственная
Линнея северная
Лютик кашубский
Копытень европейский
Щитовник мужской
Страусник
Сосна обыкновенная
Береза пушистая
Липа мелколистная
Дуб черешчатый
Лещина обыкновенная
Бересклет бородавчатый
Рябина обыкновенная
Кислица обыкновенная
Черника
Костяника
Ожика волосистая
Вейник тростниковидный
Сныть обыкновенная
Копытень европейский
Мятлик дубравный
Фиалка удивительная
Осока волосистая
Грушанка округлолистная
Грушанка малая
Для решения этой задачи необходима формула расчета индекса сходства двух биоценозов Жаккара: К = С Ч 100% : (А + В – С), где А – число видов данной группы в первом сообществе, В – во втором, а С – число видов, общих для обоих сообществ.
Так как показатели А и В для всех типов леса одинаковы (= 19), то остается определить показатель С для каждой пары сравнения.
Сравните участки №1 и №2 и найдите показатель общности С12
Участок леса №1
Участок леса №2
Ель европейская
Сосна обыкновенная
Береза пушистая
Осина
Крушина ломкая
Брусника
Черника
Вейник тростниковидный
Осока пальчатая
Голокучник Линнея
Кислица обыкновенная
Седмичник европейский
Майник двулистный
Вероника лекарственная
Линнея северная
Грушанка округлолистная
Подъельник
Кукушкин лен
Хилокомиум
Ель европейская
Дуб черешчатый
Жимолость
Лещина обыкновенная
Крушина ломкая
Сныть обыкновенная
Зеленчук желтый
Вейник тростниковидный
Осока пальчатая
Голокучник Линнея
Кислица обыкновенная
Седмичник европейский
Майник двулистный
Вероника лекарственная
Линнея северная
Лютик кашубский
Копытень европейский
Щитовник мужской
Страусник
Этап 1. Для решения этой задачи необходима формула расчета индекса сходства двух биоценозов Жаккара: К = С Ч 100% : (А + В – С), где А – число видов в одном биоценозе, В – число видов в другом биоценозе, С – число одинаковых видов в сравниваемых биоценозах.
Этап 2. При расчете показатель общности видов C умножается на 100%, значит, коэффициент K тоже измеряется в процентах, а из названия коэффициента следует, что он обозначает сходство.
Этап 3. Сравниваем участки №1 и №2 – 10 общих видов
Рассчитайте коэффициент Жаккара K12 для пары участков №1 – №2 : К = 36,3 %
Этап 1. Для решения этой задачи необходима формула расчета индекса сходства двух биоценозов Жаккара: К = С Ч 100% : (А + В – С), где А – число видов в одном биоценозе, В – число видов в другом биоценозе, С – число одинаковых видов в сравниваемых биоценозах.
Этап 2. При расчете показатель общности видов C умножается на 100%, значит, коэффициент K тоже измеряется в процентах, а из названия коэффициента следует, что он обозначает сходство.
Этап 3. Сравниваем участки №1 и №2 – 10 общих видов
Этап 4. Подставляем в формулу найденное значение: К12 = С Ч 100% : (А + В – С) = 10 Ч 100% : (19 + 19 – 10) = 36%
Пример: 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.
Решение:
0 месяцев – 2 особи;
2 мес. – 8 особей (2 родителя и 6 мышат);
4 мес. – 24 особи; 8 : 2 = 4 (пары); 4 х 6 = 24 (особи);
6 мес. – 72 особи;
8 мес. – 216 особей.
По горизонтали откладываем месяц, а по вертикали – численность особей.
Числен-
ность
особей
175
150
125
100
75
50
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 месяц
Вариант 1.
1. Охотоведы установили, что весной на площади 20 км2 таежного леса обитало 8 соболей, из которых 4 самки. Ежегодно одна самка в среднем приносит трех детенышей. Средняя смертность соболей (взрослых и детенышей) на конец года составляет 10%. Определите: а) численность соболей в конце года; б) плотность весной и в конце года; в) показатель смертности за год; г) показатель рождаемости за год.
2. Представьте себя экологом, изучающим популяцию дикого голубя. Предварительные наблюдения позволили установить, что ее плотность в вашем районе составляет 130 особей/га. За период размножения (у голубя раз в году) из одной кладки яиц в среднем выживает 1,3 детеныша. В популяции равное число самцов и самок. Смертность голубя постоянна, в среднем за год погибает 27 % особей.
На основании имеющихся данных определите, как будет меняться плотность популяции голубя в течение 5 ближайших лет. При расчетах отбрасывайте дробную часть чисел.
Произведя вычисления, заполните таблицу, руководствуясь приведенным ниже примерам расчета изменения численности за первый год.
(рождаемость) = (плотность самок) * (плодовитость) = 130 / 2 * 1,3 = 84
(смертность) = (общая плотность) * (удельная смертность) = 130*27 / 100 = 35
Плотность популяции к началу следующего года есть ее плотность к началу данного года плюс рождаемость и минус смертность. Таким образом, к началу второго года плотность популяции составит: 130 – 35 + 84 = 179 особей.
Показатели популяции голубя
Годы жизни
1
2
3
4
5
Плотность
130
179
Рождаемость
84
Смертность
35
3. Начальная численность популяции оленя (жертвы) составляет 2000 особей. Оленями питаются два хищника волк и пума. Выжившая к концу каждого года часть популяции оленей увеличивает свою численность на 40%. Начальная численность популяции волков составляет 15 особей, один волк потребляет по 30 оленей ежегодно, годовой прирост популяции волков составляет 40%. Начальная численность пум равна 20 особям, одна пума потребляет по 20 оленей ежегодно, годовой прирост популяции пум составляет 20%. Смертность оленей по иным причинам равна нулю. Смертность волков и пум равна нулю.
А) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года при полном отсутствии хищников.
Б) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года, если начальная численность пум составляет 20 особей и не изменяется на протяжении указанного периода времени.
В) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года, если начальная численность пум составляет 20 особей и возрастает на 20 % ежегодно.
Г) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года, если на них будут одновременно охотиться и волки, и пумы и их численность возрастет: волков на 40 %, а пум на 20 % .
4. Статистические данные показывают, что более 80% раковых заболеваний вызываются факторами окружающей среды. Долевое распределение причин, вызывающих рак человека, выглядит следующим образом: курение – 30%, химические вещества пищи – 35%, неблагоприятные условия работы – 5%, спиртные напитки – 3%, излучения – 3%, загрязнения воздуха и воды – 2%, другие причины – 5%, причины, не связанные с влиянием окружающей среды, – 17%. Ежегодно в мире регистрируется 5,9 млн новых случаев заболевания раком и умирает 3,4 млн больных. Рассчитайте, сколько человек в мире умирает в год от рака, вызванного курением и загрязнениями воздуха и воды.
Сравните участки №1 и №3 и найдите показатель общности С13
Участок леса №1
Участок леса №3
Ель европейская
Сосна обыкновенная
Береза пушистая
Осина
Крушина ломкая
Брусника
Черника
Вейник тростниковидный
Осока пальчатая
Голокучник Линнея
Кислица обыкновенная
Седмичник европейский
Майник двулистный
Вероника лекарственная
Линнея северная
Грушанка округлолистная
Подъельник
Кукушкин лен
Хилокомиум
Сосна обыкновенная
Береза пушистая
Липа мелколистная
Дуб черешчатый
Лещина обыкновенная
Бересклет бородавчатый
Рябина обыкновенная
Кислица обыкновенная
Черника
Костяника
Ожика волосистая
Вейник тростниковидный
Сныть обыкновенная
Копытень европейский
Мятлик дубравный
Фиалка удивительная
Осока волосистая
Грушанка округлолистная
Грушанка малая
Постройте график роста численности кроликов в течение года. Исходная численность составляла две особи (самец и самка). Известно, что в благоприятных условиях пара кроликов приносит 7 крольчат каждые 3 месяца. Через три месяца после рождения крольчата становятся половозрелыми и сами приступают к размножению. Отношение самцов и самок в потомстве 1:1.
Вариант 2.
1. Охотоведы установили, что весной на площади 50 км2 таежного леса обитало 12 рысей, из которых 7 самок. Ежегодно одна самка в среднем приносит трех детенышей. Средняя смертность рысей (взрослых и детенышей) на конец года составляет 20%. Определите: а) численность рысей в конце года; б) плотность весной и в конце года; в) показатель смертности за год; г) показатель рождаемости за год.
2. Представьте себя экологом, изучающим популяцию куропатки. Предварительные наблюдения позволили установить, что ее плотность в тайге составляет 56 особей/га. За период размножения (раз в году) из одной кладки яиц в среднем выживает 1,6 детеныша. В популяции равное число самцов и самок. Смертность куропаток постоянна, в среднем за год погибает 32 % особей.
На основании имеющихся данных определите, как будет меняться плотность популяции куропаток в течение 5 ближайших лет. При расчетах отбрасывайте дробную часть чисел.
Произведя вычисления, заполните таблицу, руководствуясь приведенным ниже примерам расчета изменения численности за первый год.
(рождаемость) = (плотность самок) * (плодовитость) = 56 / 2 * 1,6 = 45
(смертность) = (общая плотность) * (удельная смертность) = 56*32 / 100 = 18
Плотность популяции к началу следующего года есть ее плотность к началу данного года плюс рождаемость и минус смертность. Таким образом, к началу второго года плотность популяции составит: 56 – 18 + 45 = 83 особи
Показатели популяции голубя
Годы жизни
1
2
3
4
5
Плотность
56
83
Рождаемость
45
Смертность
18
3. Начальная численность популяции оленя (жертвы) составляет 2000 особей. Оленями питаются два хищника волк и пума. Выжившая к концу каждого года часть популяции оленей увеличивает свою численность на 40%. Начальная численность популяции волков составляет 15 особей, один волк потребляет по 30 оленей ежегодно, годовой прирост популяции волков составляет 40%. Начальная численность пум равна 20 особям, одна пума потребляет по 20 оленей ежегодно, годовой прирост популяции пум составляет 20%. Смертность оленей по иным причинам равна нулю. Смертность волков и пум равна нулю.
А) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года при полном отсутствии хищников.
Б) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года, если начальная численность волков составляет 15 особей и не изменяется на протяжении указанного периода времени.
В) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года, если начальная численность волков составляет 15 особей и возрастает на 10% ежегодно.
Г) Рассчитайте, какова будет численность оленей через 1 и 2 года, если на них будут одновременно охотиться и волки, и пумы и их численность не изменится на протяжении указанного периода времени.
4. Статистические данные показывают, что более 80% раковых заболеваний вызываются факторами окружающей среды. Долевое распределение причин, вызывающих рак человека, выглядит следующим образом: курение – 30%, химические вещества пищи – 35%, неблагоприятные условия работы – 5%, спиртные напитки – 3%, излучения – 3%, загрязнения воздуха и воды – 2%, другие причины – 5%, причины, не связанные с влиянием окружающей среды, – 17%. Ежегодно в мире регистрируется 5,9 млн новых случаев заболевания раком и умирает 3,4 млн больных. Рассчитайте, сколько человек в мире умирает в год от рака, вызванного спиртными напитками и химическими веществами пищи.
5. Сравните участки №2 и №3 и найдите показатель общности С23
Участок леса №2
Участок леса №3
Ель европейская
Дуб черешчатый
Жимолость
Лещина обыкновенная
Крушина ломкая
Сныть обыкновенная
Зеленчук желтый
Вейник тростниковидный
Осока пальчатая
Голокучник Линнея
Кислица обыкновенная
Седмичник европейский
Майник двулистный
Вероника лекарственная
Линнея северная
Лютик кашубский
Копытень европейский
Щитовник мужской
Страусник
Сосна обыкновенная
Береза пушистая
Липа мелколистная
Дуб черешчатый
Лещина обыкновенная
Бересклет бородавчатый
Рябина обыкновенная
Кислица обыкновенная
Черника
Костяника
Ожика волосистая
Вейник тростниковидный
Сныть обыкновенная
Копытень европейский
Мятлик дубравный
Фиалка удивительная
Осока волосистая
Грушанка округлолистная
Грушанка малая
6. Постройте график роста численности европейских норок в течение 6 месяцев. Исходная численность составляла две особи (самец и самка). Известно, что в благоприятных условиях пара норок приносит 7 норок каждые 1,5 месяца. Через полтора месяца после рождения норки становятся половозрелыми и сами приступают к размножению. Отношение самцов и самок в потомстве 1:1.
Практическая работа № 12:
«Составление схем передачи веществ и энергии по цепям питания».
Цель: получить представления о том, как составлять цепи питания и решать задачи на основе этих знаний; уметь различать цепи питания и различать организмы по способу питания.
Оборудование: раздаточный материал с задачами по вариантам.
Ход работы:
Прочитать задачу или задание.
Выполнить решение.
Оформить и написать ответ.
Дополнительная информация.
Энергия, заключенная в пище, передается от первоначального источника через ряд организмов, такой ряд организмов называется цепью питания сообщества, а каждое звено данной цепи – трофическим уровнем.
Первый трофический уровень представлен автотрофами или продуцентами, например растениями, так как они производят первичную органику. Живые организмы – гетеротрофы, которые питаются автотрофами (растительноядные) называются консументами первого порядка и находятся на втором трофическом уровне, на третьем уровне располагаются консументы второго порядка – это хищники, они питаются консументами первого порядка. Цепь питания может включать консументов третьего, четвертого порядка, но следует отметить, что более пяти трофических уровней в природе почти не встречается. Заканчивается цепь, как правило, редуцентами, это сапрофиты, разлагающие органику до простых неорганических веществ (грибы, бактерии, личинки некоторых насекомых).
Пищевые цепи разделяют на два типа. Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам. Это так называемая цепь выедания (пастбищная). Другой тип начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных и идет к мелким животным и микроорганизмам, которые ими питаются. В результате деятельности микроорганизмов образуется полуразложившаяся масса детрит. Такую цепь называют цепью разложения (детритной).
Цепи питания
Пастбищные детритные
(выедания) (разложения)
(начинаются с зеленых растений) (начинаются с мертвого органического вещества:
трупы животных, перегной, экскременты)
Примеры:
Пастбищная цепь питания: Рожь мышь лиса бактерии
Детритная: листовая подстилка дождевой червь ворона бактерии
Живые организмы, поедая представителей предыдущего уровня, получают запасенную в его клетках и тканях энергию. Значительную часть этой энергии (до 90%) он расходует на движение, дыхание, нагревание тела и так далее и только 10% накапливает в своем теле виде белков (мышцы), жиров (жировая ткань). Таким образом, на следующий уровень передается только 10% энергии, накопленной предыдущим уровнем. Именно поэтому пищевые цепи не могут быть очень длинными.
При составлении пищевой цепи необходимо правильно расположить все звенья и показать стрелками с какого уровня была получена энергия.
Например: В лесном сообществе обитают: гусеницы, синицы, сосны, коршуны. Составьте пищевую цепь и назовите консумента второго порядка.
Ответ: сосна -> гусеница -> синица -> коршун. Консумент второго порядка синица.
Рассмотрим еще один тип экологических задач.
Пример: На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.
Экологические пирамиды, это один из способов изображения пищевых цепей. Так как продуцентов всегда больше, следовательно, первый уровень представляет более широкое основание, на последующих уровнях будет находиться все меньше и меньше организмов и поэтому изображение приобретает вид пирамиды. Зная это, можно легко решить задачу.
Решение: Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 300 кг, составим пропорцию.
300кг – 10%,
Х – 100%.
Найдем чему равен Х. Х=3000 кг. (хищные рыбы) Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию
3000кг – 10%
Х – 100%
Х=30 000 кг (масса нехищных рыб)
Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию
30 000кг.- 10%
Х =100%
Х = 300 000 кг
Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 300 кг. необходимо 300 000 кг планктона.
Есть одна маленькая хитрость, которая может помочь упростить весь процесс, особенно тем, кто не очень дружен с математикой. Если внимательно присмотреться к решению, то можно заметить, что в числе, обозначающем каждый новый результат, добавляется один нуль. То есть оно умножается на 10. Если вам будет необходимо выполнить обратное действие (высчитать какую массу будет иметь дельфин, если в море обитает 300 000 кг планктона), то необходимо каждый раз при переходе на следующий уровень убирать нуль.
Вариант 1.
1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы в лесу вырос один филин массой 3,5 кг, если цепь питания имеет вид: зерно злаков -> мышь -> полевка -> хорек -> филин.
2. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько орлов может вырасти при наличии 100 т злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки -> кузнечики-> лягушки-> змеи-> орел.
3. Вес каждого из двух новорожденных детенышей летучей мыши составляет 1 г. За месяц выкармливания детенышей молоком вес каждого из них достигает 4,5 г. Какую массу насекомых должна потребить самка за это время, чтобы выкормить свое потомство. Чему равна масса растений, сохраняющаяся за счет истребления самкой растительноядных насекомых?
4. Какие из перечисленных организмов экосистемы океана относят к продуцентам, первичным консументам, вторичным консументам: бактерии гниения, треска, водоросли, акула, скумбрия, планктон, ракообразные? Составьте цепь питания из 4 или 5 звеньев.
5. Назовите организмы, которые должны или могли быть на месте пропусков в пищевых цепях:
а) ? –> ? –> лиса –> бактерии.
б) береза –> жук-короед –> ? –> ?.
в) листовой опад –> черви –> ? – > кошка –> бактерии.
г) водоросли -> черви –> камбала -> ?
д) трава -> ? -> лягушка > змея
6. Определите правильно составленную пастбищную цепь питания:
а) сок розового куста > тля > паук > насекомоядная птица > хищная птица.
б) листовая подстилка > дождевой червь > землеройка > горностай.
в) леопард > газель > трава;
г) хвоя сосны -> ястреб> большая синица > сосновый шелкопряд.
7. Из предложенных компонентов составьте четырехзвенные пастбищную и детритную цепи питания:
а) Паук, дождевой червь, землеройка, нектар цветов, дрозд, листовая подстилка, ястреб, муха.
б) Многоножка, синица, сокол, живая листва, сойка, перегной, гусеница, ястреб.
8. Заполните таблицу, проанализировав рисунок и определив компоненты: продуценты, консументы, редуценты.
Компоненты биоценоза дубравы
Продуценты
Консументы
Редуценты
9. Используя рисунки на игровом поле, составьте пищевую цепь, начиная путь с нижних клеток 1-8. Передвигаться можно только делая «ход конем» и двигаться только вверх. У вас должно получиться не менее 4 цепочек.
Вариант 2.
1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько орлов может вырасти при наличии 100 т злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки -> кузнечики-> насекомоядные птицы-> орел.
2. На основании правила экологической пирамиды определите, какое количество планктона (в кг) необходимо, чтобы в водоёме выросла щука массой 8 кг, если цепь питания имеет вид: планктон-> плотва ->щука?
3. Если предположить, что волчонок с месячного возраста, имея массу 1 кг, питался исключительно зайцами (средняя масса 2 кг), то подсчитайте, какое количество зайцев съел волк для достижения им массы в 40 кг и какое количество растений (в кг) съели эти зайцы.
4. Какие из перечисленных организмов экосистемы тайги относят к продуцентам, первичным консументам, вторичным консументам: бактерии гниения, лось, ель, заяц, волк, лиственница, рысь? Составьте цепь питания из 4 или 5 звеньев.
5. Назовите организмы, которые должны или могли быть на месте пропусков в пищевых цепях:
а) древесина > ? > дятел -> ?;
б) семена > ? > гадюка > аист;
в) трава > кузнечик > ? > уж > ?
г) перегной -> ? –> дрозд -> ?
д) ? –> плотва –> окунь -> ?
6. Определите правильно составленную пастбищную цепь питания:
а) бактерии –> мышь –> змея –> лиса –> рожь –> ястреб
б) клевер > заяц > орел > лягушка;
в) перегной > дождевой червь > курица > человек;
г) трава > зеленый кузнечик > лягушка > уж.
7. Из предложенных компонентов составьте четырехзвенные пастбищную и детритную цепи питания:
а) Карась, глухарь, ил, муравей, щука, рачки дафнии, тля, береза.
б) Личинки мух, лиса, рожь, лягушка, рысь, мышь, уж, мертвое животное.
8. Заполните таблицу, проанализировав рисунок и определив компоненты: продуценты, консументы, редуценты.
Компоненты биоценоза пруда
Продуценты
Консументы
Редуценты
9. Используя рисунки на игровом поле, составьте пищевую цепь, начиная путь с нижних клеток 1-8. Передвигаться можно только делая «ход конем» и двигаться только вверх. У вас должно получиться не менее 4 цепочек.
Практическая работа № 13:
«Сравнительное описание природной системы и агроэкосистемы».
Цель: продолжить развивать умение сравнивать на основе анализа естественного биогеоценоза и агроценоза; объяснять причины выявленного сходства и различия.
Оборудование: раздаточный материал по вариантам.
Ход работы:
Прочитать текст.
Заполнить таблицу «Сравнение природной системы (биогеоценоза) и агроэкосистемы». Придумать еще 4 критерия сравнения.
Сравнение биогеоценоза и агроценоза.
Критерий
Биогеоценоз
Агроценоз
Источник энергии
Круговорот веществ
Устойчивость системы
Видовой состав
Пищевые цепи
Продуктивность
7.
8.
9.
10.
По критериям сравнения и рисункам сделайте краткую характеристику био - и агроценоза. Выявить черты сходства и различия, объяснить причины.
Вариант 1 сравнивает экосистемы пруда и сада, 2 вариант – аквариума и дубравы.
Экосистема пруда.
Экосистема сада.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Экосистема аквариума.
Экосистема дубравы.
Выберите ТРИ правильных ответа.
Вариант 1.
Сходство поля, засеянного овсом, и луга обусловлено:
А) небольшим числом видов
Б) наличием цепей питания
В) наличием продуцентов, консументов, редуцентов
Г) использованием солнечной энергии
Д) использованием дополнительных источников энергии
Е) замкнутым круговоротом веществ
Вариант 2.
В природной экосистеме, в отличие от искусственной:
А) длинные цепи питания
Б) продуценты изымаются из круговорота
В) небольшое число видов
Г) осуществляется саморегуляция
Д) замкнутый круговорот веществ
Е) используются дополнительные источники энергии наряду с солнечной
Установите соответствие между характеристикой биогеоценозов и их типами
Типы
Характеристики
Естественные (биоценозы)
Агроценозы
А) создаются под действием естественного отбора
Б) способны к саморегуляции
В) численность одного или нескольких видов значительно превышает численность других
Г) нуждаются в постоянном контроле со стороны человека
Д) круговорот веществ осуществляется не полностью, часть вещества выносится
Е) большое видовое разнообразие
Ответьте на вопрос.
Вариант 1.
Огород относят к неустойчивым экосистемам. Приведите не менее четырёх доказательств неустойчивости этой экосистемы.
Вариант 2.
Почему широколиственный лес считают более устойчивой экосистемой, чем разнотравный луг?
Дополнительная информация.
Агроэкосистемы или агроценозы.
Хозяйственная деятельность людей – мощный фактор преобразования природы. В результате этой деятельности формируются своеобразные биогеоценозы. К числу их можно отнести, например, агроценозы, представляющие собой искусственные биогеоценозы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Примерами могут служить искусственно создаваемые луга, поля, пастбища. При создании таких биогеоценозов человек широко применяет разнообразные агроприемы: посев высокопродуктивных трав, мелиорацию (при избыточном увлажнении), внесение удобрений, различные способы обработки почв, иногда искусственное орошение и т.п. К числу создаваемых биогеоценозов можно отнести также парки, плодовые сады и ягодники, лесные насаждения и т.д.
При создании искусственных биогеоценозов необходимо полнее учитывать формы взаимоотношений, которые складываются в таких сообществах между их компонентами и почвой. Особенно важно учитывать свойства почвы, необходимость ее охраны от разрушения ветром и водой (эрозии), сохранения естественной структуры и целостности почвенного покрова и др.
Высокая численность растений одного вида на значительных площадях может привести к тому, что питающиеся этими растениями насекомые, которые в естественных биогеоценозах встречались редко, сильно размножатся и станут опасными вредителями возделываемых культур. Например, свекловичный долгоносик на естественных лугах питается немногочисленными видами растений семейства бурачниковых, не причиняя им большого вреда. Положение в корне изменилось, когда была введена в культуру сахарная свекла, занявшая огромные площади. «Безобидный» свекловичный долгоносик превратился в массового вредителя одной из важнейших сельскохозяйственных культур.
Создаваемые человеком искусственные биогеоценозы требуют неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь. При высокой агротехнике и учете взаимодействия компонентов агроценоза они могут быть высокопродуктивными, как например, искусственные луговые угодья, лесонасаждения и т.п.
Между естественными и искусственными биогеоценозами наряду со сходством существуют и различия, которые важно учитывать в хозяйственной деятельности человека.
Естественные биогеоценозы обычно слагаются из большого количества видов. Они представляют из себя экологические системы, которые складываются в природе под действием естественного отбора. Последний отметает все слабо приспособленные формы организмов. В результате складывается сложная, относительно стойкая экологическая система, способная к саморегуляции. В естественных биогеоценозах осуществляется круговорот веществ, в результате которого вещества, потребляемые растениями, возвращаются в почву.
В создаваемых человеком искусственных биогеоценозах – агроценозах – компоненты подбираются исходя из хозяйственной ценности. Здесь ведущий фактор не естественный, а искусственный отбор. Через искусственный отбор и другие агротехнические мероприятия человек стремится получить максимальную биологическую продуктивность (урожай). В искусственных биогеоценозах значительная часть питательных веществ выносится с урожаем из системы и естественный круговорот веществ не осуществляется. Наблюдается пониженное разнообразие входящих в агроценоз видов, т.к. обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. В агроценозах наблюдается также пониженная способность культурных растений противостоять конкурентам и вредителям. Культурные виды так сильно изменены селекцией в пользу человека, что без его поддержки не могут выдержать борьбу за существование.
В естественных биогеоценозах источником энергии является Солнце. В агроценозах наряду с этим (естественным) источником энергии человек вносит удобрения, без которых высокая биологическая продуктивность не может быть реализована. Агроценозы поддерживаются человеком посредством больших затрат энергии (мускульной энергии людей и животных, работы сельскохозяйственных машин, связанной энергии удобрений, затрат на дополнительный полив и т. п.). Таким образом, они существуют и дают высокую биологическую продуктивность благодаря непрерывному вмешательству и поддержке человека, без участия которого они существовать не могут.
В агроценозах между его компонентами, также как и в естественных экосистемах, складываются разнообразные связи. Так, на пшеничном поле между пшеницей, сорняками, растительноядными насекомыми – вредителями, хищными и паразитическими насекомыми, нападающими на вредителей пшеницы, мелкими грызунами, которые питаются за счет растений, складываются сложные биологические связи. Эти взаимоотношения также в значительной части регулируются человеком в процессе хозяйственной деятельности.
Таблица во 2 задании заполняется на основании текста. Например, в первом пункте нужно определить источник энергии: солнце или человек и т.д. В третьем задании текстом или в виде той же таблицы сделать описание двух биосистем по рисункам, указав все основные характеристики. 4 и 5 задание – тестовые. Нужно в 4 выписать 3 буквы, а в 5 задании к цифре подобрать соответствующие буквы. В 6 задании нужно аргументированно ответить на вопрос. Оценивается полнота и правильность изложения.
Практическая работа № 14:
«Описание антропогенных изменений в природных ландшафтах».
Цель: воспитывать экологически грамотное, гуманное отношение к природе и самому себе; развивать речь, логическое мышление, память, творческие способности учащихся; формирование представлений у учащихся об антропогенных воздействиях на окружающую среду.
Оборудование: сообщения учащихся; раздаточный материал.
Ход работы:
Заполнить таблицу на основе прослушанных сообщений.
Воздействие человека на планету.
Оболочки Земли
Причины загрязнения
Меры по охране
1. Атмосфера
2. Гидросфера
3. Литосфера
4. Биосфера
Решить экологическую задачу.
Вариант 1.
Какие изменения могут произойти в экосистеме леса, если на его окраине построили автомобильную дорогу?
Вариант 2.
Какие изменения могут произойти в экосистеме луга, если на нем построили мусороперерабатывающий завод?
Пример решения:
Задача: Какие изменения могут произойти в экосистеме озера, если на его берегу построили металлургический завод?
Решение задачи.
1. Нарисуйте схему экосистемы, на которой укажите элементы по условию задачи.
2. Дополните схему путем внесения в нее:
элементов неживой природы: температура, влажность, ветер, прозрачность, цвет, запах, вкус и др.;
элементов живой природы: растения, животные, грибы;
элементов деятельности человека: газообразные, жидкие, твердые загрязнения, вытаптывание, шум, нагревание, затенение и др.
Определите изменяемый элемент экосистемы. Изменяемый элемент - озеро.
3. Укажите стрелками на схеме влияние элементов экосистемы на изменяемый элемент - озеро, и придумайте как можно больше ответов на задачу.
Ответы по связям изменяемого элемента:
а) уменьшится количество рыбы и растений в озере;
б) изменится запах, цвет и прозрачность воды;
в) повысится температура воздуха и воды;
г) увеличится частота кислотных дождей;
д) усилится вытаптывание прибрежного леса;
е) повысится загрязненность леса мусором.
3. Если бы вас попросили экологически грамотно спланировать будущий город, что бы вы предложили в вашем проекте?
В 3 задании нужно аргументированно ответить на вопрос. Оценивается полнота, инновационность, правильность изложения.
Список литературы:
1. Зарудняя Т. В. «Биология. 10 класс. Поурочные планы». Волгоград, 2006.
2. Короткова Л. С., Красновидова С. С. «Дидактический материал по общей биологии». Москва, 2000.
3. Мамонтов С. Г., Захаров В. Б. «Общая биология». Москва, 2003.
4. Мишина Н. В. «Задания для самостоятельной работы по общей биологии». Москва, 2004.
5. Пепеляева О. А., Сунцова И. В. «Поурочные разработки по общей биологии». Москва, 2009.
6. Пименов А. В. «Уроки биологии в 10 – 11 классах». Ярославль, 2006.
7. Полянский Ю. И. «Общая биология» 10 -11 класс. Москва, 1998.
8. Электронное пособие «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки биологии. 10 класс».
13PAGE 15
13PAGE 14215
рибосомы
3
4
5
6
1
2
а b
А b
аВ
а b
АВВВ
E:\Рабочий стол\КАШКИНА\Генетика\Рисунок 4