Биоразнообразие. Минобрнауки россии федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный университет экономики и управления нинх
 Скачать 45.85 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный университет экономики и управления «НИНХ» (ФГБОУ ВО «НГУЭУ», НГУЭУ) Кафедра экологической безопасности и управления природопользованием (наименование кафедры) КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Дисциплина: _______________________________________________________ Направление/специальность: __________________________________________ Направленность (профиль)/специализация: _____________________________ Ф.И.О студента: ____________________________________________________ Номер группы: _____________________________________________________ Номер зачетной книжки: _____________________________________________ Номер варианта контрольной работы: _________________________________ Дата регистрации контрольной работы кафедрой: _______________________ Проверил:_________________________________________________________ Новосибирск 2019 Содержание
Введение «Биоразнообразие и биогеография» - это дисплиплина, под эгидой которой выступают два тесно связанных компонента научного знания о жизни, взаимодополняющих друг друга. Под биоразнообразием понимают изменчивость живых организмов из всех источников, включая, среди прочего, наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; это понятие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем. А под биогеографией - науку на стыке биологии и географии, которая изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов как в настоящем, так и будущем. Исходя из этого целью данной контрольной работы является формирование системы фундаментальных знаний о базовых концепциях в изучении биоразнообразия с позиций системного подхода и практических навыков в области проблем его сохранения; овладение методами анализа и оценки биоразнообразия на различных уровнях организации биосферы; получение навыков биогеографического анализа для выявления закономерностей распределения биоты в географическом пространстве. Исходя из цели, в процессе изучения дисциплины решаются следующие задачи: – получение теоретических знаний о базовых концепция в изучении биоразнообразия и практических навыков в области проблем его сохранения; – формирование мировоззренческих представлений, системного подхода к изучению биоразнообразия как широкого спектра дисциплин в науках о Земле; – овладение методами анализа и оценки биоразнообразия на различных уровнях организации биосферы для практического применения в области экологического мониторинга, сохранения биологического разнообразия с учетом основных стратегий его восстановления, обеспечения безопасности и устойчивого взаимодействия человека с природной средой и обществом; 1 Теоретическая часть Эссе на тему: Какова роль в биоценозе видов-эдификаторов В природе существуют правила и законы, без которых существование той или иной популяции видов было бы невозможно. Каждому отведена своя особая и неповторимая роль – и незначительных нет, в совокупности все образует единый механизм, который является двигателем жизни, регулирующим естественные процессы существования каждого живого организма. Чтобы понять роль в биоценозе видов – эдификаторов, необходимо дать определение совокупности популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов – а именно это и есть биоценоз. Место, которое занимает биоценоз имеет название биотоп. В биоценозе огромное значение имеет видовое разнообразие, то есть, соотношение видов по численности и плотности популяций, которое можно охарактеризовать с помощью двух количественных показателей: видовое богатство и видовая насыщенность. Под видовым богатством подразумевают — общее количество видов, обитающих в биотопе. Чем выше видовое богатство, тем устойчивее биоценоз, так как у каждой популяции есть возможность образовать большее количество связей и удовлетворить свои экологические потребности – этот фактор повышает ее выживаемость, а значит, и сохранение биоценоза в целом. Также возникает возможность взаимозаменяемости одних видов другими при выполнении их функции, благодаря чему не нарушается функциональная структура биоценоза. А количество видов, приходящихся на единицу площади или единицу объема биотопа – называют видовой насыщенностью. Таким образом, если взять, например, два биоценоза, с одинаковым видовым богатством, в случае, если они обитают в разных по площади биотопах – равенство по степени устойчивости исключается. Тогда устойчивее является биоценоз с меньшей площадью биотопа. Поскольку в нем гораздо выше видовая насыщенность, а, следовательно, в разы возрастает вероятность образования связей между популяциями и выше их прочность Биоценозы, только начинающие развиваться, часто заметно беднее по видовому составу, по сравнению со зрелыми и устойчивыми биоценозами, где можно наблюдать наибольшее видовое разнообразие. Следовательно, по видовому разнообразию можно определить стадию развития биоценоза. В зависимости от доли особей данного вида в общей численности особей биоценоза — степени доминирования или по ведущему, господствующему, положению в биоценозе, их разделяют на четыре категории: 1) субдоминантные виды — довольно многочисленные и часто встречающиеся в биотопе виды, но заметно уступающие по численности доминантным; 2) малочисленные виды — виды с небольшой численностью, изредка встречающиеся в биотопе; 3) редкие виды — виды с очень малой численностью, встречающиеся только в отдельных местах биотопа; 4) случайные виды — виды, нетипичные для данного биоценоза, и представленные здесь единичными экземплярами. Еще доминантов различают по времени пребывания в среде : постоянные и временные. Последние господствуют лишь на протяжении небольшого периода вегетации, сменяясь другими, также временными доминантами. К ним можно отнести весенние эфемерные растения: печеночницу благородную, ветреничник дубравный в европейских лесах умеренного пояса и тюльпаны в южных степях. Таким образом, мы выделяем доминантные - виды, превалирующие по численности, а также непосредственно участвующие в формирование среды обитания для всего сообщества, в котором задействованы – такие виды носят название – виды – эдификаторы ( от лат. aedificator – строитель) или средообразущие виды, что и является их ролью в биоценозе – они определяют характер и строй биоценоза. Например, в ельнике-кисличнике эдификаторами являются ель и кислица, а в осоковом болоте – различные виды осок, камыш и тростник. Редкие и малочисленные виды увеличивают разнообразие связей в биоценозе и служат резервом для замещения видов-эдификаторов. Чем специфичней условия среды, тем беднее видовой состав сообщества и выше численность отдельных видов. И наоборот, в богатых видами биоценозах все виды малочисленны. Так, в густом ельнике на площади в один гектар произрастает в среднем около ста деревьев, относящихся к одному виду – ель обыкновенная. Во влажном тропическом лесу на такой же территории можно встретить сотню деревьев, но уже относящихся к ста разным видам. Исчезновение вида-эдификатора может пагубно повлиять на сообщество, кардинально изменить условия среды обитания, настолько, что рассматриваемый биотоп окажется непригодным для ранее существовавших там видов. Неминуемо возрастет вероятность заселения его новыми видами, что приведет к смене биоценоза. 2 Теоретическая часть Вариант 2 Вопросы: 1. Уровень видового разнообразия, связь видообразования с интенсивностью и направлением отбора. 2. Влияние разливов нефти на морское биоразнообразие. 3. Принципы моделирования искусственных экосистем. Ответы: 1. Существует три основных уровня биоразнообразия: генетическое, видовое и разнообразие экосистем. Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов Биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов. Видообразование — это процесс образования одного или нескольких новых видов на основе существовавших ранее. Оно направляется естественным отбором и представляет собой последовательность адаптивных преобразований, ведущих к превращению генетически открытых внутривидовых систем — популяций — в генетически закрытые системы — виды. Связь с интенсивностью и направлением отбора выражается в двух факторах видообразования: изоляция и дивергенция. Изоляция — обособление особей или популяций, приводящее к ограничению панмиксии, т.е. свободного скрещивания особей. Дивергенция — это процесс расхождения признаков у близкородственных организмов в процессе эволюции, приводящий к образованию новых группировок особей внутри вида (пример: конечности лошади и кита имеют общее происхождение и, частично, строение, но внешне они не похожи). Выделяют также аллопатрический и симпатрический пути образования видов. При аллопатрическом видообразовании, называемом также географическим, препятствия к скрещиванию первично обусловлены пространственным разобщением популяций. Генетическая изоляция развивается вторично. При симпатрическом видообразовании новый вид образуется внутри ареала исходного вида. С самого начала изоляция является генетической. Оно обычно возникает либо на основе иерархической структуры популяций, либо через партеногенез, либо в результате полиплоидии вследствие нарушений нормального хода мейоза при крупных перестройках или межвидовой гибридизации. Большинство видов, особенно животных, возникают аллопатрическим путём. Симпатрическое видообразование на основе полиплоидии характерно для растений. Примером гибридогенного вида является рябинокизильник, распространённый в лесах центральной Сибири. Симпатрический путь видообразования у паразитов чаще связан с освоением популяцией новых хозяев. 2. Крупные нефтяные разливы происходят редко, но они могут привести к значительным и долгосрочным негативным последствиям. Масштабы последствий разлива могут варьироваться от минимальных (например, при разливе лёгкой нефти в открытом океане), которые характеризуются отсутствием или минимумом последствий, длящихся несколько часов или дней, до значительных (например, при крупном разливе тяжелой нефти, попадающей в охраняемые водно-болотные угодья), которые характеризуются более долгосрочными последствиями. Минеральное топливо (т.е. углеводородное сырье) является производным от растений и животных, которые существовали миллионы лет назад и которые со временем преобразовались под действием подземного тепла и давления. Во многих местах эти подземные резервуары нефти соединяются с поверхностью из-за различных геологических свойств, таких как разрывы или соляные купола, а в некоторых районах в морском дне возникают естественные протоки нефти. Эти места естественного просачивания нефти были в мировом океане миллионы лет, и морские организмы развили молекулярные механизмы, которые обеспечили разложение и нейтрализацию этих веществ с последующим включением в пищевую цепь. 3. Модель - это имитация того или иного явления реального мира, позволяющая делать прогнозы. Существует три основных метода моделирования экосистем: 1. Стохастический метод черного ящика (применения классической теории систем). Предполагается, что на детерминированные связи внутри системы повсеместно накладываются стохастические явления. Большую роль здесь принадлежит оценке экспериментальных данных о состоянии системы. 2. Детерминистический имитационный метод (использование классических методов для изучения экосистем). Динамика каждого процесса изучается с помощью экспериментов, которым отвечают дифференциальные уравнения, входящие в одну общую модель системы. Модельные эксперименты для проверки различных теоретических предположений относительно экзогенных явлений выполняются с помощью компьютера. Экзогенные процессы обусловлены главным образом воздействием внешних сил: энергией солнечной радиации, силой тяжести и т.п. 3. Кибернетический метод (подход к экосистеме как к самооптимизирующейся системе). Основные принципы: 1. Концептуальность - основа моделирования, которая предусматривает следующие этапы: - выявление основных элементов модели; - предмоделирование с выработкой концепции (физического представления об объекте моделирования); - абстрагирование. 2. Обеспечение необходимой полноты описания, которая зависит от цели моделирования согласно выработанной концепции. 3. Развитие (обеспечивается блочностью модели). 4. Соблюдение иерархии (глобальная модель, подмодели). 5. Системный подход, заключающийся в рассмотрении всех элементов объекта во взаимной связи и несводимости сложного к простому, а общего к частному. Применительно к биогеоценозу (БГЦ) системный подход при моделировании предусматривает построение структурно-функциональной схемы БГЦ, как совокупности явлений в единстве. При этом: - каждый БГЦ рассматривается как система, состоящая из блоков; - в каждом блоке есть запасы субстанции; - существуют субстанции, перетекающие из одного блока в другой. 6. Этапность моделирования: - составление предварительной схемы явления; - выявление основных компонентов и факторов; - построение модели, ее анализ, проверка адекватности. 3 Практическая часть 1. Задачи: - ознакомиться с комплексом показателей биоразнообразия; - рассмотреть причины изменения биоразнообразия; - ознакомиться с правовыми аспектами охраны биоразнообразия; - количественно оценить компоненты биоразнообразия на изучаемой территории и сделать заключение о причинах этих изменений. 2. Изучив данные таблицы, становиться понятно, что доминантными видами являются: утки и лысуха. Редкими видами являются: волк и росомаха. 3. Заданы годы, для которых необходимо провести сравнение численных индексов видового разнообразия: 2007 и 2010 гг. 4. По каждому, установленному году необходимо произвести расчеты и заполнить таблицу Расчеты по 2007 году.
Расчеты по 2010 году.
5. Для двух сравниваемых годов рассчитать индексы по формулам: 1) индекс видового богатства R1 = S / log N = 25 / 5,797040984 = 4,497878786; R2 = S / log N = 25 / 5,558175573 = 4,312544981. 2) Шеннона (общее разнообразие сообщества) H1= - Σ pi × ln pi = 2,269391687; H2= - Σ pi × ln pi = 1,899942521. 3) Симпсона (структура доминирования) C1 = Σpi2 = 0,125946582; C2 = Σpi2 = 0,252603317. 4) Пиелу (выровненность распределения особей) Е1 = H / ln S = 2,269391687 / 3,218875825 = 0,705026168; Е2 = H / ln S = 1,899942521 / 3,218875825 = 0,590250331. 6. Незначительное уменьшение индекса видового богатства говорит о том, что за период с 2007 по 2010 годы в рассматриваемом сообществе число доминантных видов, по отношению к редким видам, значительно возросло. Уменьшение величины индекса Шеннона указывает на то, что в период с 2007 по 2010 годы в рассматриваемом сообществе число доминантных видов, по отношению к редким, значительно возросло. Рост величины индекса Симпсона за период с 2007 по 2010 годы свидетельствует о том, что в рассматриваемом сообществе относительное доминирование таких видов, как утки и лысухи увеличилось. Уменьшение величины индекса Пиелу говорит о том, что в рассматриваемом сообществе особи распределены неравномерно. 7. Построение кривых доминирования  Формы кривых I и II близки по своему виду, а это указывает на многомерность и перекрывание экологических ниш, в которых обитают виды данного сообщества. Кривые по отношению друг к другу достаточно равномерны, расположены они не высоко и не «уплощены», то есть, общее разнообразие достаточно мало и больше проявляется доминирование одного или нескольких видов. Также наблюдается неизменность характера доминирования. При наличии любого стресса угол изгиба увеличивается. Регистрируется существенное падение числа видов и очевидное доминирование вида. Заключение Биоразнообразие само по себе является важным ресурсом, обеспечивающим целый ряд экологических функций и экосистемных услуг, жизненно необходимых для населения и экономики, в том числе, Новосибирской области и сопредельных территорий. Подводя итоги контрольной работы хотелось бы отметить, что биоразнообразие Новосибирской области на период с 2007 по 2010 год регистрирует существенное падение числа редких и очевидное преобладание над ними доминирующих видов. Можно предположить, что подобные результаты связаны с агрессивностью среды обитания сообщества, что делает возможным существенным преобладанием доминирующих видов над другими. Мероприятия, которые необходимо направить на охрану биоразнообразия: – для сохранения биоразнообразия необходимо сохранять в первую очередь среду обитания видов; – в основе такого исследования должно лежать выявление экологического каркаса региона и оценка степени и правовых механизмов его защищенности – как существующей, так и необходимой; – Красная книга региона должна стать одним из основных практических инструментов сохранения биоразнообразия, что требует дополнительной разработки нормативно-правовой базы и целевого финансирования; – задачи сохранения биоразнообразия должны быть интегрированы с земельным, градостроительным, лесным и водным отраслевым законодательством – в том числе на уровне законодательства субъекта РФ в пределах его компетенции. Список использованных источников Бродский, А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов / А.К. Бродский.- М.: Изд. центр «Академия», 2016. - 256 с. Второв, П.П. Биогеография: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Изд во ВЛАДОС ПРЕСС, 2001. — 304 с. Биогеоценология: Учебное пособие. Сост. Б.К. Жумабекова. - Павлодар: ПГПИ, 2011. - 237 с. Патин, С.А. Нефтяные разливы и их воздействие на морскую среду и биоресурсы / С. А. Патин. – М.: Изд-во ВНИРО, 2008. - 508 с. Шумакова, Е. В. Ботаника и физиология растений: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Е. В. Шумакова. — М.: Изд. центр «Академия», 2013. — 208 с., [16] с. цв. ил.: ил. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||