ИГРАЕМ НА ПРИРОДЕ И РЕШАЕМ ЗАДАЧИ
ПО ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

Заметим, что при любом экологическом просвещении наука экология не должна подменять ся природоведением, основами безопасности жизнедеятельности, валеологией или какими-либо еще, может быть, и важными, но включающими лишь фрагменты экологических знаний предметами.

Примеры экологических игр

Познакомим детей с действием различных проявлений температурного фактора на организмы и приспособлениями к жаре или холоду. Это удобно сделать во время экскурсий или прогулки. Процесс познания экологических закономерностей при этом будет происходить через собственные ощущения детей, оказавшихся в определенной ситуации.

Игра "Спасаемся от холода"

Место: школьный двор, пустырь.

Участники: ученики первого класса или воспитанники старших групп детского сада.

Время проведения: зимний день.

Во время прогулки или урока физкультуры детям предлагается придумать, как можно спастись от зимней стужи. Это могут быть прыжки на месте, догонялки, постройка снежной крепости, надевание толстой шубы, укрытие за имеющимися во дворе постройками, забором и др. Тут же свои варианты они должны применить на практике. В ходе игры дети вспоминают и имитируют движения животных, спасающихся от холода тем или иным способом. (Энергично прыгая и бегая - заяц, укутывается в толстую шубу лиса, многие прячутся в снегу и теплых норах: мыши, хомяки, медведи; используют различные защищающие от ветра укрытия - воробьи, они же еще и греют друг друга, сбиваясь в тесные компании, птицы нахохливаются, травы и кустарнички прячутся под снежным одеялом и т.п.). Человек в разных ситуациях может использовать эти варианты. Впоследствии здесь же на улице или в помещении дети один за другим описывают свой способ спасения от холода. Можно предложить другим участникам занятия назвать животных или растения с подобным вариантом защиты, нарисовать этот организм. Дети также обмениваются мнениями, чья защита от холода эффективнее.

Экологические законы и правила, использованные в занятии: закон поверхности тела, правило мехового покрова. Физиологические механизмы защиты от холода: прилив крови к поверхности открытых частей тела, мышечные сокращения с интенсивным выделением тепла.

Практически те же законы и правила экологии, но противоположные их проявления, демонстрирует следующее занятие.

Игра "Нам жара не страшна"

Место: песчаный пляж на берегу реки.

Участники: ученики первого или второго класса (10-12 чел.).

Время проведения: летний теплый день.

Условие игры: защититься от жары, находясь на разном расстоянии от воды (у самого берега, на сухом песке (3-4 м от воды), недалеко от кустарников, на лугу). Карточки с названием своего местообитания дети вытягивают вслепую. В карточках предлагается обследовать его, не нарушая среды обитания, а по возможности слившись с ней. (Можно осторожно потрогать листья трав, кустарников, под которыми спрятался, ощутить их прохладу, ладошками потрогать почву, подставив лицо тихому ветерку, почувствовать его охлаждающее действие.)

На открытом месте детей должно быть больше. Им разрешается использовать подручные материалы: белые простыни, платки, панамки, листки бумаги. Они могут закрыть голову рядом стоящего своими руками, образуя круг.

Каждый ученик проводит в своем убежище определенное время, внимательно прислушива ясь и присматриваясь к себе и к окружающему миру. Раскапывая прибрежный или сухой песок, сидя в воде или прячась под кустами, участники делают маленькие открытия (они здесь не одни, и обитатели разных местообитаний отличаются). На основе своих наблюдений и приобретенных ранее знаний дети стараются ответить на вопросы: - Кого из известных животных или растений они поместили бы на свое место? Кто приспосабливается к жаре сходным образом? [1].

Итоги игры подводят где-то в удобном месте. Здесь происходит обмен мнениями о том, кому было жарче, а кому прохладнее. Чья защита от жары лучше?

Жара часто сопровождается сухостью. Растения и животные по-разному приспосаблива ются к недостатку воды в среде.

Игра "Где взять воду?"

Место: берег неглубокой реки или озера.

Участники: ученики второго или третьего класса (10-15 чел.)

Время проведения: летний теплый день.

Условия игры: на основе собственных наблюдений и практических действий как можно быстрее добраться до воды и дольше сохранить ее.

В начале игры дети собираются на открытом месте, примерно на одинаковом расстоянии от воды и густых кустарниковых зарослей. Ведущий объясняет условия игры. Дети тянут из шапки записки с названиями растений и животных. Каждое название должно повторяться на записках несколько раз. Ребята с одинаковы ми организмами на записках образуют группу. Дальше они работают вместе. По команде: "По воду пошли!" ученики, разделившиеся на группы, приступают к поискам спасительной влаги. При этом они представляют, что превратились в конкретный объект живой природы.

Начинаются поиски воды с определения местообитания организма и рассредоточения детей. Это первый этап.

Далее дети осматриваются в местах исследования, определяют, далеко ли до водоема, до влажной почвы, лужи и т.п.

Каждая группа из подручных средств пытается изобрести орудие для добычи воды (использовать можно листья, бумагу, ткань, палочки, вату, мох и т.п.). В разных местообитаниях и приспособления для добывания воды должны оказаться разные. Желательно, чтобы объект, в который дети превращались на экскурсии, был нарисован на бумаге или влажном песке. После проведения своих миниисследований дети собираются вместе, и представители групп по очереди знакомят с их результатами. Цель рассказа - доказать, что в данных условиях среды их приспособление для сбора и сохранения воды лучше, более эффективно, чем придуманное другими участниками.

Каждой группе необходимо вспомнить, как другие растения или животные поступили бы, оказавшись на ее месте.

(Предполагается, что у детей уже имеются начальные знания о приспособлениях некоторых растений и животных к нехватке влаги. Они знакомились с обитателями степей и пустынь на уроках[2]. Для игры можно предложить следующие объекты: иву, кактус, лягушку, жабу, комара или кого-нибудь еще.)

Игра "Против ветра"

Место: школьный двор, стадион.

Участники: школьники 5-7 классов.

Время проведения: весна или осень, ветреный день, можно во время урока физкульту ры с последующим обсуждением результатов на уроке экологии.

Условия игры-эстафеты: пробежать как можно быстрее дистанцию с различными по площади и конструкции предметами в руках.

Дети делятся на две команды. Каждый ребенок, как и в любой эстафете, должен пройти несколько этапов: а) бег против ветра с большим листом фанеры в руках, помещенным перед собой (можно с раскрытым большим зонтиком, причем его используют в двух положениях: ручкой к себе и от себя); б) бег со щитом в виде угла, расположенного вдоль тела, внутри прикреплена ручка; в) бег с палкой в вытянутых руках. Каждый этап эстафеты фиксируется во времени.

После такого спортивного мероприятия появляется предмет для обсуждения. Школьники сами приходят к выводу о наиболее подходящей форме тела животного, приспособленного к быстрому бегу на открытых пространствах, где обычны сильные ветры. Здесь осваиваются как экологические закономерности (приспособле ние к увеличению скорости передвижения организмов в воздушной среде), так и законы физики, на которых они основаны.

Как вы уже заметили, такие простейшие игры можно придумывать, используя в качестве основы любую адаптацию организма - повышение и понижение температуры, снежный покров, многочисленные приспособления к конкретным средам обитания - водной, наземно-воздушной, к почве. Все это является материалом для учителя, из которого он в состоянии составить бесконечное число игр во время любого выхода не только в лес или на луг, но и в парк или сквер. Даже посещение клумбы с цветами может дать возможность составить игру о сложных и интересных взаимодействиях ветра и растений, или растений и насекомых-опылителей.

Экологические задачи для 5-8 классов

Как устроены обитатели воды?

Из предлагаемого набора признаков выберите лишь те, которые соответствуют заданному растению. (В более сложном варианте - определите по этим признакам название растения.)

1. Растение, плавающее в толще воды. 1.Длинные корни. 2.Хорошо развиты корневые волоски. 3.Нежные прозрачные овальные листья. 4.Цветки собраны в колоски. 5.Пыльца переносится ветром. 6.Стебель прочный, толстый. 7.Стебель тонкий, слабый. 8.Корни плохо развиты.

Ответ: 3.4.5.7.8 - рдест

2. Растение, плавающее на поверхности воды.

1.Стебель плоский, округлый. 2.Листья длинные. 3.Листья чешуевидные. 4.Цветки крупные, яркие. 5.Корневища толстые. 6.Корни тонкие, короткие. 7.Покров листьев толстый, кожистый. 8.Стебель покрыт тонкой кожицей. 9.Цветки без лепестков. 10.Верхняя сторона стебля зеленая, нижняя - красноватая.

Ответ: 1.3.6.8.9.10 - ряска

3. Растение, плавающее на поверхности воды.

1.Стебель длинный, толстый. 2.Стебель покрыт корой. 3.Листья толстые, зазубрены по краям. 4.Листья накапливают внутри воздух. 5.Корни толстые. 6.Листовые пластинки рассечены. 7.Стебель укороченный. 8.Плоды созревают под водой. 9.Семена с крылатками. 10.На удлиненных побегах образует розетки листьев. 11.Листья опушенные.

Ответ: 3.4.7.8.10 - телорез

4. Растение, прикрепляющееся ко дну на глубине до 4-5 м.

1.Листья плавающие, овальные. 2.Листья без черешков. 3.Стебли длинные, тонкие. 4.Черешки листьев длинные. 5.В черешках много воздухоносных каналов. 6.Корни длинные, толстые. 7.Корневища толстые, горизонтальные. 8.Корни почти без корневых волосков. 9.Кожистые рассеченные листья. 10.Цветки яркие, желтые, на длинных цветоножках. 11.Семена с пушинками. 12.Плоды могут долго плавать.

Ответ: 1.4.5.7.8.10.12 - кубышка

5. Растение, прикрепленное ко дну на глубине до 1 м, у берега.

1.Первые подводные листья длинные, узкие. 2.Над водой листья на черешках с пластинкой в виде наконечника стрелы. 3.Корни толстые, длинные. 4.Внутри растения много воздухонос ных ходов. 5.Листья опушенные. 6.Растение многолетнее. 7.Плоды мелкие, долго плавают. 8.Плоды быстро намокают и тонут. 9.Плавающие листья черешковые, с овальными листовыми пластинками. 10.Листья покрыты тонкой кожицей.

Ответ: 1.2.4.6.7.9.10 - стрелолист

6. Трава, растущая на дне на мелководьях.

1.Листья узкие, жесткие. 2.Корневище толстое, полое внутри. 3.Листья крупные, рассечены на мелкие дольки. 4.Стебли прямостоячие, полые. 5.Растение покрыто длинными волосками. 6.Плоды сочные. 7.Оторванные куски корневища долго плавают. 8.Растение без волосков.

Ответ: 2.3.4.7.8 - вех ядовитый

Адаптации к жизни в лесу

1. Растение из первого яруса леса.

1.Ствол толстый. 2.Стебель тонкий, зеленый. 3.Ствол покрыт корой. 4.Листья мелкие. 5.Листья напоминают иголки. 6.Крона широкая, раскидистая. 7.Ветви кроны отходят от ствола высоко над землей. 8.Форма корневой системы зависит от почвы. 9.Стебель короткий.

Ответ: 1.3.4.5.7.8 - сосна обыкновенная

2. Растение из второго (кустарникового) яруса леса.

1.Ствол толстый. 2.Стебель сильно разветвлен. 3.Крона широкая, раскидистая. 4.Листья мелкие, светло-зеленые. 5.Листья опушенные. 6.Листья с широкими листовыми пластинками, темно-зеленые. 7.Листья повернуты ребром к солнечному свету. 8.Листовая мозаика. 9.Цветки зеленоватые, мелкие. 10.Цветки белые, в щитковидных соцветиях.

Ответ: 2.3.6.8.10 - калина

3. Растение из травяно-кустарничкового яруса.

1.Растение невысокое. 2.Листья длинные, узкие. 3.Листья покрыты восковым налетом. 4.Листья темно-зеленые. 5.Листья тонкие, широкие. 6.Листовая мозаика. 7.Стебли тонкие. 8.Стебли одревесневшие, разветвленные. 9.Плоды с крылатками. 10.Длинные корневища. 11.Плоды сочные, темные, с восковым налетом.

Ответ: 1.4.5.6.7.8.10.11 - черника

*4. Растение из травяно-кустарничково го яруса.

1.Листья узкие. 2.Стебель толстый, покрыт корой. 3.Листья широкие. 4.Листья светло-зеле ные, с восковым налетом. 5.Листья темно-зеленые, крупные. 6.Стебель зеленый, прямой. 7.Стебель легко ломается. 8.Стебель образует множество побегов от основания. 9.Верхушечные соцветия. 10.Цветки мелкие, невзрачные, без околоцветника. 11.Цветки заметны издалека, синие. 12.Околоцветник неправильный. 13.Цветки без нектара. 14.Цветки выделяют нектар. 15.Лепестки превращены в нектарники.

Ответ: 3.5.6.7.9.11.12.14.15 - борец

* Где они живут?

По данным в задаче приспособительным признакам определите местообитание. Более легкий вариант - выберите верный ответ из нескольких предложенных в скобках.

1. Растение имеет слабый тонкий стебель; нежные прозрачные листья; тонкие корни, почти без корневых волосков; покрыто тонкой кожицей, без устьиц. (песчаная пустыня, озеро, скалы, лес). Ответ: озеро.

2. Растение с тонким прямостоячим стеблем; узкими листьями с восковым налетом; листьями, расположенными ребром к солнцу; длинными корнями. (лес, озеро, скалы, остепненный луг). Ответ: остепненный луг.

3. Растение низкое, с темно-зелеными широкими листовыми пластинками; листья голые; длинное корневище; белые, собранные в соцветия цветки. (лес, луг, водоем, верховое болото). Ответ: лес.

4. Листья растения мелкие, густо покрыты белыми волосками; стебель тонкий, прочный; корни длинные с многочисленными корневыми волосками. (низинное болото, лес, заливной луг, степь). Ответ: степь.

5. Растение низкое; листья мелкие; корни разветвленные, извилистые, прочные; стебли искривленные, стелющиеся, сильно ветвящиеся у поверхности субстрата, легко образуют придаточные корни. (лес, скалы, вечные снега, низинное болото). Ответ: скалы.

6. Кустарничек с мелкими линейными плотными листьями, интенсивно выделяющими эфирные масла; края их слегка загнуты вниз; стебли сильно разветвленные, легко образуют придаточные корни; корневая система поверхностная. (лес, луг, верховое болото, озеро). Ответ: верховое болото.

7. Травянистое растение; листья с длинными черешками, собраны в розетку; на листовых пластинках длинные железистые волоски, выделяющие капельки липкого сока; зимующие почки закладываются выше предыдущих; новые корни образуются выше старых. (низинное болото, верховое болото, озеро, луг). Ответ: верховое болото.

Экология особи

* Исправить ошибки в тексте и ответить на вопрос:

Исследователи морей и океанов обнаружили интересное явление: водоросли, растущие на разной глубине, отличаются по окраске. Ближе всего к поверхности плавают бурые, чуть глубже - зеленые и на самой большой глубине - красные и черные водоросли. Чем же это объяснить?

Ответ: Ближе к поверхности - зеленые, затем - бурые и самые глубоководные - красные водоросли. Вода поглощает свет в красно-оран жевой части спектра, поэтому в растущих на большой глубине растениях преобладают бурые (фукоксантин) и особенно красные (фикоэритрин) пигменты, способные поглощать синие и зеленые лучи света. Почти черный цвет некоторых красных водорослей объясняется концентрацией пигментов.

1. На солонцах могут жить лишь немногие растения. Здесь им не хватает влаги. Такой их обитатель, как солерос, образует порой одновидовые сообщества. У него мощная, проникающая глубоко в почву корневая система, с помощью которой этот кустарничек и добывает воду.

Ответ: У солероса слабо развитая поверхностная корневая система, с помощью которой это травянистое растение добывает воду.

2. Мхи - очень низенькие растеньица. Их слабые корешки не могут всасывать воду с большой глубины, и маленькие размеры помогают ее экономить, поэтому их так много в засушливых районах.

Ответ: У мхов нет корней, только ризоиды. Всасывают воду мхи всей поверхностью, поэтому предпочитают влажные места. В засушливых районах мхи активно растут лишь во влажные периоды, а в период засухи могут сильно высыхать, но не теряют при этом жизнеспособности.

3. Сосна обыкновенная - растение теневыносливое, поэтому ее часто можно встретить под пологом других деревьев. К почве она нетребовательна и растет как на песках, так и на болотах.

Ответ: Сосна обыкновенная - светолюби ва, но ее подрост может выдерживать значительное затенение.

4. Рано весной, еще до появления листьев, зацветает осина. Ее цветки, образующие большое количество пыльцы и нектара, привлекают к себе первых насекомых. Созревшие семена затем долго висят на материнских деревьях, постепенно осыпаясь.

Ответ: Цветки осины невзрачные, опыляются ветром, нектара не образуют. Семена, снабженные пушистыми волосками, сдувает ветер, и на растении они долго не висят.

5. Мелкие семена таких растений, как фиалки, чистотел, хохлатка не имеют парашютиков и не могут летать. У них имеются только небольшие белые выросты по бокам семени. Зачем они им нужны и как эти семена распространяются по территории?

Ответ: Выросты обогащены питательными веществами и привлекают муравьев. Те и разносят семена.

Популяционная экология

1. У какой из двух популяций больше шансов на выживание? Одна состоит только из проростков, а другая включает в себя не только проростки, но и молодые и взрослые растения.

Ответ: Больше шансов выжить у второй популяции, согласно следствиям из закона толерантности.

2. На опушке соснового бора появились многочисленные всходы сосны. Год от года число подрастающих сосенок становилось все меньше, хотя их никто не трогал. Объяснить, что здесь произошло. Какие механизмы привели к снижению числа особей вида?

Ответ: Число деревьев в лесу естественно снижается с возрастом (самоизреживание древостоя), т.к. при этом увеличиваются их размеры и возрастает потребность в воде, минеральных веществах, свете. Более слабые, медленно растущие сеянцы погибают.

3. Ботанический сад получил одновозраст ные саженцы сосны обыкновенной из трех мест - с Кольского полуострова, из средней полосы России и с Кавказа. Приемщик сложил их все в одно место, перепутав квитанции. Можно ли различить эти группы саженцев и выросшие из них деревья по внешним признакам? Каким именно?

Ответ: Можно. Сосны с севера самые низкорослые, с более мелкой хвоей, укороченной формой кроны. С продвижением на юг хвоя удлиняется, возрастает скорость роста, а следовательно, и высота деревьев. Крона у южных форм более высокая, вертикально вытянутая, густая.

Охрана природы

Исправьте биологические ошибки в тексте.

1. Желтый венерин башмачок - широко распространенное растение. Чаще всего оно встречается в лесах, на полях и берегах водоемов. Растение имеет крупный желтый цветок, похожий на туфельку. Опыляется оно разными видами насекомых.

Ответ: Это редкая орхидея, встречающая ся в лесах и разреженных колках (рощах). Опыляется пчелами.

необычное в питании растений

По особенностям строения определите пищевую специализацию растения и назовите его.

1. Корни короткие, тонкие. Листья на длинных черешках. На листовых пластинках у них множество длинных красноватых железистых волосков, выделяющих клейкую жидкость. При прикосновении пластинки листа могут сворачиваться.

Ответ: Насекомоядное (хищное) растение - росянка.

2. Часть листа превращена в яркий кувшинчик, заполненный густым соком. Края этих кувшинчиков загнуты внутрь и усажены щетинками. Сверху красноватые бороздки, между которыми сладкий душистый сок. Края и внутренние стенки кувшинчиков очень гладкие.

Ответ: Насекомоядное (хищное) растение - непентес.

3. Водное растение без корней, с тонко рассеченными листьями. На концах долек листьев мешочки с клапанами, которые могут захлопываться и вновь открываться. Края отверстия мешочка усажены щетинками, направленными внутрь.

Ответ: Хищное растение, питающееся водными беспозвоночными животными - пузырчатка.

4. Тонкий желтоватый стебель. Листья незаметны, в виде чешуек. Корней, прикрепляю щих растение к почве, нет. Есть особые корни, проникающие в ткани других растений.

Ответ: Паразитическое растение - повилика.

5. Желтоватое или красноватое растение. Корни легко проникают в корни других растений. Хорошо развиты лишь очень крупные яркие соцветия. Много семян.

Ответ: Растение-паразит (заразиха).

Человек воздействует на природу

Опишите экологические последствия действий человека.

1. С осени на полянах и вокруг домов осталось очень много сухой желтой травы. Сквозь нее никак не пробиться молодой зелени. Лучше всего старую траву поджечь и проследить, чтобы ничего от нее не загорелось. Таким образом, мы дадим простор для прорастания свежей зелени.

Ответ: Такое сжигание (пал) очень вредно. Огонь убивает множество мелких животных, побеги и семена многих растений, и выжигает верхний слой почвы, богатый гумусом. Почва быстрее теряет накопленную влагу и хуже задерживает выпадающие осадки... Рост растений при этом задерживается.

2. Весной обычно пускают палы, поджигая старую, прошлогоднюю траву. Говорят, это ускоряет рост молодой травы и, кроме того, удобряет почву золой. Так ли это?

Ответ: Весенний пал не ускоряет рост новой травы, а замедляет - уничтожая надземные части растений и повреждая подземные органы многих из них. Получившаяся зола - малая компенсация за сожженный плодородный слой. Новый же перегной в этом году уже не образуется, так как сгорела вся старая трава и опавшие листья.

*3. Чтобы избежать массовых заболеваний энцефалитом, решили уничтожить клещей в пригородных лесах. С этой целью выжгли сухую траву и листья в лесах, кустарниковых зарослях и по обочинам дорог. - Вредители уничтожили урожай в местных садах.

Ответ: Выжигание сухой травы и подстилки весной лишь незначительно снижает численность энцефалитных клещей. - Но уничтожает ся множество хищных насекомых, землероек и других обитателей лесной и луговой подстилки. Сгорают уже построенные наземные гнезда птиц, а сделать новые оказывается не из чего, сгорел весь строительный материал. - Устройство гнезд на пожарище, открытом со всех сторон, - дело небезопасное. Птицы покидают такие места. - Новая трава восстанавливается здесь медленнее, т.к. в огне погибают семена, почки и едва появившиеся побеги, повреждаются и подземные части растений и грибов. - Снижается видовое разнообразие и животных, и растений. Ослабляются местные деревья и кустарники (обгорает кора стволов и крона). - На места пожарищ, к ослабленным растениям слетаются различные потребители коры, древесины, листьев. В отсутствие хищных животных они достигают большой численности, губя лес. - И наконец, переселяясь в окрестные сады, эти насекомые повреждают культурные растения. Применяя против вредителей ядохимикаты, человек еще более усугубляет ситуацию.

Экологические задачи для 10-11 классов

Варианты адаптаций видов
к условиям среды

1. Какими способами могут защищаться растения от поедания животными?

Ответ: Они вырабатывают эфирные масла - реппелленты, яды, на них вырастают шипы и колючки.

2. В жаркой безводной пустыне растут странные растения - молочаи, кактусы. Экологи называют эту группу суккулентами. Какие способы экономии воды имеются у суккулентов?

Ответ: Суккуленты запасают воду в вакуолях клеток стебля или листьев. Они жароустойчивы благодаря большой вязкости протоплазмы и высокому содержанию связанной воды в клетках.

3. Часть пустынных растений называют ксерофитами. Они по- своему справляются с недостатком влаги. Как они это делают?

Ответ: Ксерофиты хорошо переносят иссушение, т.к. у них маленькие листья, покрытые толстой кутикулой, волосками или воском; устьица в углублениях, засыпанных зернышками воска; некоторые сворачивают лист в трубку устьицами внутрь; устьица мелкие; листья превращаются в колючки или чешуйки; много узких сосудов (обмен в засуху малоинтенсивен - эвксерофиты; устойчивы к засухе, благодаря длинным, глубоко уходящим корням, интенсивно испаряют - гемиксерофиты.)

4. Весной на короткое время пустыня расцветает и зеленеет. Этим она обязана растениям-эфемерам. Как они справляются с сухостью и жарой своего местообитания?

Ответ: Эфемеры - однолетние, мелкие, используют короткие влажные периоды для роста и развития, с наступлением засухи отмирают, оставляя жаростойкие семена.

5. Форма растений "перекати поле" - удобна для быстрого и широкого распространения семян. Несущийся по земле шар разбрасывает семена на большой площади. Почему такие растения не растут в горах, лесах? Какие условия необходимы, чтобы такая форма растений оказалась адаптивной?

Ответ: Открытая местность и ветер, то есть условия степи и пустыни. В горах, лесах - много препятствий.

6. В тропических широтах среди растений преобладают древесные, а в умеренных и холодных возрастает доля многолетних травянистых растений с подземными почками возобновления, они становятся доминирующими. С чем связаны эти соотношения?

Ответ: У деревьев зимующие почки открыты морозам, а у многолетних трав - защищены слоем почвы, опавшей листвы и снегом.

7. Маки и тюльпаны, разные виды луков - все это влаголюбивые растения. Почему же они в таком обилии растут в жарких пустынях? Что им помогает выживать там?

Ответ: Стратегия жизни этих растений - большую часть года они проводят в виде луковиц и корневищ (неактивное состояние). Это растения-эфемероиды.

8. У одних растений пыльца мелкая, порошковидная, сухая. А вот другие имеют клейкую пыльцу, поверхность которой покрыта бороздками и шипиками. Почему у растений такая различная пыльца? К чему приспособлена первая, а к чему - вторая?

Ответ: Первая распространяется ветром, вторая - животными.

9. Ольха, лещина, тополь цветут очень рано, когда деревья в лесу еще не оделись листвой. Цветы появляются раньше листьев, в чем смысл такого опережения?

Ответ: Это ветроопыляемые деревья, а листья мешают переносу пыльцы, "перехватыва ют" ее.

10. Многие растения раскрывают и закрывают свои венчики в определенные часы суток. Так, утром открываются цветки кувшинки, желтые соцветия календулы. А вот цветки душистого табачка или тоже душистые цветки маттиолы в это время закрыты. Они откроются только с наступлением сумерек. Чем объяснить такое расписание цветения растений?

Ответ: Одни опыляются дневными насекомыми, другие - ночными.

Биологические ритмы

1. Растение кислица на нашем подоконнике вечером складывает листья, а утром расправляет их. Что произойдет с этим растением, если мы поставим его в подвал, где нет смены освещения и всегда темно? Объясните механизм происходящего.

Ответ: Она продолжит вовремя складывать листья и постепенно перейдет с суточного на циркадный ритм. Она и жила по нему, только затянутому суточным периодом.

2. Рис - растение короткого дня. На о.Тринидад земледельцы подали в суд на промышлен ников, круглосуточно сжигающих газовые отходы вблизи полей. Это освещает огромное пространство. За что же просили компенсацию земледельцы?

Ответ: Рис на таких полях не цвел и не давал урожаев.

3. На бульварах города в суровую зиму вымерзла часть тополей. Более всего пострадали те деревья, что росли у уличных фонарей. Почему им так не повезло?

Ответ: Фонари изменили соотношение света и темноты, деревья не получили нужного сигнала и не подготовились к зиме.

Межпопуляционные взаимоотношения

1. Опишите экологические преимущества мелких семян у растений. Что выигрывают организмы с мелкими семенами?

Ответ: Большое количество семян при малых затратах энергии на их формирование легче и дальше переносятся ветром, заселяют нарушенные местообитания, длительно сохраняют всхожесть.

2. Опишите экологические недостатки мелких семян у растений. В чем проигрыш в соревновании с крупносемянными формами?

Ответ: Недостатки: меньше запас питательных веществ, меньше шансов выжить и прорасти, пробив плотную дернину.

3. Опишите экологические преимущества крупных семян у растений. Что выигрывают организмы с крупными семенами?

Ответ: Преимущества: много питательных веществ и больше шансов прорасти сквозь мощную дернину, выиграть в конкурентной борьбе.

4. Опишите экологические недостатки крупных семян у растений. В чем их проигрыш в сравнении с мелкосемянными формами?

Ответ: Недостатки: легче становятся добычей животных, не разносятся далеко ветром, небольшая долговечность, невелико общее количество семян.

5. На участке гор видовое разнообразие растений в 2-3 раза выше, чем на таком же участке предгорной равнины. Перечислить возможные причины, увеличившие видовое разнообра зие растений в горах.

Ответ: Этому способствуют вертикальная зональность, особые типы местообитаний (скалы, например), которых более нигде нет, изолированные ущелья, а также относительная древность ландшафта в сравнении с долиной.

6. На огороде основной сорняк - бодяк желтый. Одно его растение производит за лето тысячу семян. Всхожесть семена, лежащие в почве, не теряют 7-9 лет. Определите, сколько семян произведут за 4 года 45 растений (по одному растению бодяка на квадратный метр огорода)? Объясните, почему весь огород не зарастает бодяком, какие экологические закономер ности мешают этому?

Ответ: 180000. Все семена не могут прорасти, потому что ингибируются проросшими и растущими растениями бодяка (внутривидовая конкуренция), а кроме того, распространение и увеличение численности бодяка сдерживают другие растения (межвидовая конкуренция) и потребители бодяка (животные, грибы).

7. Полынь горькая (одно растение) производит за сезон до 700000 семян. На нашем огороде произрастает 15 растений этого вида. Сколько семян они произведут за 3 года? Все ли семена окажутся в почве нашего огорода? Зарастет ли весь огород полынью, ведь ее семена сохраняют всхожесть, находясь в земле в течение 6-7 лет? Почему полынь всегда есть на огороде и редко встречается на лесных полянах?

Ответ: 31 500 000 шт. Множество семян уносит ветер. Огород может зарасти полынью в тех местах, где нарушена дернина. На лесных полянах сформирована дернина, и она не дает прорасти семенам полыни.

8. У разных растений на одном лугу пыльца при цветении осаждается на различных расстояниях: лук - 2 м, сосна - 100 м, хлопчатник - 1 км. Можно ли этим расстоянием характеризо вать скорость расселения растений? Какая характеристика, на ваш взгляд, могла бы описать расселение точнее?

Ответ: Можно. Дальность переноса семян.

9. Ятрышники и венерины башмачки не растут на клумбах даже с самой прекрасной почвой, если не образуют симбиоз с другими живыми организмами. Только в симбиозе с ними и может расти, цвести и плодоносить орхидея. С кем так тесно связаны наши орхидеи?

Ответ: С особыми видами грибов. Их корни с грибом образуют микоризу. С помощью гриба орхидеи получают минеральные вещества.

10. При составлении букетов обнаружива ется, что не все растения переносят соседство друг друга. Розы и гвоздики, помещенные вместе, теряют свой аромат. Ландыши в общем букете заставят увянуть все остальные цветы. Нарциссы тоже заставляют увянуть остальные цветы, а поставленные с незабудками, погубят и их, но и сами погибнут. В чем причина этих взаимных увяданий? Зачем нужно это свойство растениям?

Ответ: Растения выделяют яды, защищающие их от паразитов, но эти вещества - ингибиторы роста других растений.

Как связаны между собой
эти события?

1. На лугу растет много видов крестоцвет ных растений и они не повреждены, хотя кругом летают бабочки-белянки, в том числе и капустницы. - Рядом же на небольшом поле капусты все растения сильно поедены гусеницами этой бабочки.

Ответ: Капустное поле - монокультура, где растения находятся в большой концентрации и никак не защищены от потребителя. Это огромная общая кормушка. На лугу многие виды могут замаскироваться чужими фитонцидами. Поэтому потребитель-специалист там не образует больших концентраций, ему не хватит для этого пищи.

2. На поле растет капуста и ее поедают многочисленные гусеницы капустной белянки. Здесь же живет и сюда прилетает множество птиц, питающихся этими бабочками и их гусеницами. - И все же капуста погибла.

Ответ: Бабочки имеют скорость размножения, в десятки и сотни раз превышающую таковую у птиц. Поэтому остановить массовое размножение насекомых никакие позвоночные не могут. Это может сделать насекомое-хищник или паразит, а также микроорганизмы. Эти существа обладают таким же высоким потенциалом размножения или выше.

4. Мы засеяли большое поле гречихой в пойме реки в одном из северных районов Сибири. Растения хорошо цвели, успели вызреть. - Однако, получился на удивление маленький урожай семян.

Ответ: Скорее всего нашей гречихе не хватило опылителей. В пойменных фитоценозах обычен избыток злаков, мало гнезд шмелей и ос (весенние паводки мешают гнездиться в земле). Вот и некому было опылить все это множество растений.

5. Река на изгибе течения намыла целый остров из песка. Поднялся он над водой. -Очень быстро по его береговой линии образовались густые заросли ивы.

Ответ: Семена ивы переносятся ветром, а кроме того, по воде.

Биоценотические взаимодействия
и трансформация экосистем

1. Как распространяются по территории синантропные ("сорные", "сорно-полевые") растения? И как они жили на планете до появления поселений человека?

Ответ: По пространствам, на которых нарушена дернина. До человека эти растения обитали, скорее всего, по обочинам звериных троп, в оврагах.

2. Под пологом из берез поселяется и хорошо себя чувствует сосновый подрост. Растут молодые сосенки, поднимаются. Какова же судьба этого березового леса, у которого появился и развивается сосновый подрост?

Ответ: Он сменится сосновым, когда вырастут сосны и затенят березы.

3. На моховых лужайках появились куртинки злаков и других цветковых растений. Они пока невелики, но с ними лужайки мха становятся красочнее. А какова судьба этих ставших такими красивыми моховых лужаек?

Ответ: Их сменит разнотравный луг.

4. На разнотравном лугу здесь и там поднимаются одиночные кустарники. Кое-где они уже составили группы. К чему приведет их появление в дальнейшем?

Ответ: Разнотравный луг преобразуется в кустарниковую пустошь.

5. Как изменится видовое разнообразие организмов в ходе экологической сукцессии? (сообщество микроорганизмов - сообщество лишайников - сообщество мхов).

Ответ: Видовое разнообразие по ходу экологической сукцессии нарастает.

6. В каком сообществе сосредоточены более долгоживущие виды организмов - в моховом или в кустарниковом?

Ответ: Более долгоживущие виды из перечисленных сообществ сосредоточены в кустарниковом.

7. Почему каждое последующее раститель ное сообщество в цепи экологической сукцессии формируется и живет дольше, чем предыдущее?

Ответ: В экологической сукцессии каждое последующее сообщество составлено из более долгоживущих видов, чем предыдущее.

8. Изменяется ли устойчивость (стабильность) сообществ по ходу экологической сукцессии? Что определяет устойчивость сообщества?

Ответ: Устойчивость сообществ возрастает. Она отчасти определяется видовым разнообра зием. Чем оно больше, тем выше устойчивость.

9. Какой биоценоз имеет более высокое видовое разнообразие: а) северный, б) южный. Ответ: б)

10. В каком биоценозе больше особей каждого обитающего здесь вида: а) северном, б) южном. Ответ: а).

11. Существует русская поговорка "Каши маслом не испортишь". Ее часто применяют к хозяйственным делам. Например: чем больше удобрений на грядку, тем лучше. Может ли такая тактика хозяйствования вступить в противоречие с экологическими законами? Если да, то с какими?

Ответ: Может. С законом толерантности.

12. Зарастающий пруд - неустойчивая экосистема. В нем бурно развиваются разнообраз ные прибрежные и водные растения. Они не успевают перерабатываться обитателями водоема - консументами первого порядка. Отмирая, эти растения оседают на дне в виде слоев торфа. Водоем мелеет, превращается в болото, а затем преобразуется во влажный луг. Что может задержать исчезновение пруда, как можно изменить его биоценоз с целью предотвратить большие отложения торфа?

Ответ: Сбалансировать круговорот вещества в водоеме. Увеличить для этого число потребителей растительной массы и редуцентов (растительноядных животных и детритофагов).

13. В степном заповеднике на участке территории, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,6 ц/га, а на выпасаемом участке - 5,9 ц/га. Почему устранение таких энергичных консументов понизило продукцию растений?

Ответ: Травоядные ускоряют кругооборот веществ, перерабатывая часть продукции в органические удобрения (навоз).

14. В лесной зоне существуют и луга, но они приурочены здесь к поймам рек. Как вы считаете, чем вызвано такое расположение лугов в лесной зоне?

Ответ: Луг в лесной зоне - неустойчивое сообщество, а разливы тормозят зарастание луга лесом.

15. В конце лета можно в лесу заметить такую особенность. Под лиственными деревьями практически не видно листового опада, а под хвойными лежит слой старой хвои. Почему так произошло?

Ответ: В хвое много смолы и фитонцидов, под хвойным деревом темней и, стало быть, холоднее, чем под лиственным, хвоинки покрыты толстой кутикулой, плохо поддающейся гниению.

16. Все живое на Земле дышит, поглощая при этом кислород. Кроме того, на планете постоянно происходят пожары, да и люди жгут без конца уголь, нефть, газ. На это тоже расходует ся огромное количество кислорода. По всей планете происходит гниение умерших организмов и органических веществ, а на это тоже затрачивается кислород. В то же время в атмосфере постоянно фиксируется примерно 21% этого газа. Откуда же он пополняется?

Ответ: Кислород выделяется в процессе фотосинтеза зеленых растений.

Человек воздействует на природу

1. Человек вспахал землю и посеял пшеницу. Почему ему приходится бороться с сорняками?

Ответ: В почве огорода всегда есть запас семян сорных растений, его там лет на 6 - 7. Кроме того, там остаются их корневища, да и со стороны ветер приносит на грядки семена каждую осень и зиму.

2. Человек вспахал землю и посеял пшеницу. Почему через несколько лет на этом поле пшеница расти не хочет?

Ответ: Пшеница потребляет из почвы многие вещества, а человек, собирая урожай, с зерном забирает их себе и в почву не возвращает. От этого почва истощается и постепенно становится настолько бедной веществами, нужными для пшеницы, что та перестает здесь расти (проявление закона минимума).

3. Весной я привез из леса и посадил у своего окна в центре города молодую осинку. Она не стала расти и погибла. Я привез другую, поливал и подкармливал ее. Тот же результат! Еще несколько таких посадок привели меня к мысли, что этому дереву в городе чего-то не хватает. В чем же здесь дело?

Ответ: Осина очень чувствительна к загрязнению воздуха, а в городе много пыли, дыма, токсичных веществ из автомобильных выхлопов. Кроме того, осина не выносит уплотнения почвы.

4. По берегу реки растет лес. Во время лесозаготовок он был полностью вырублен на значительном расстоянии. Что произошло с этой рекой?

Ответ: Лес на берегу сохраняет реку, задерживая испарение воды, сдерживая иссушающий ветер, сохраняя влагу в почве берегов. Исчезновение леса будет способствовать обмелению реки, вытягиванию высохшими берегами значительного количества воды. Лес по берегам реки поэтому называют водоохранным.

5. На низком берегу реки (пойменном) располагаются обширные кочкарниковые болота. В них долго задерживается вода и во множестве обитают личинки комаров. Отсюда вылетают все лето полчища кровососов. Человек провел мелиорацию - срезал кочки, выровнял рельеф и создал в этом месте заливной луг. Как на это отреагировала река?

Ответ: Река будет мелеть. Кочки болот задерживают талую воду, и она, медленно сходя, долго подпитывает реку. Вода болот, соединяясь с грунтовыми водами, тоже участвовала в поддержании водного баланса реки. С исчезновением кочек вода после снеготаяния сходит очень быстро, болота исчезают и, следователь но, пропадают дополнительные резервуары воды для реки.

6. Человек, особенно в последние годы, перевозил очень многие растения с континента на континент, выращивал их в новых, чуждых для них сообществах. Какие трудности испытывали эти акклиматизированные растения?

Ответ: Потеряв старые биоценотические связи, вселенец может не приобрести новых, у него не оказалось привычных партнеров: микоризы, опылителей.

7. Человек акклиматизировал множество растений. Так или иначе они приживались в новых сообществах на новых местах. Чем выгодно оказывалось подчас для них такое переселение?

Ответ: На новом месте часто не оказывается специализированных потребителей-жи вотных, не случается и обычных микробных и грибковых заболеваний. Может не быть и соседей растений, ингибирующих рост или прорастание семян.

8. Поле пшеницы брошено его хозяином. Оно быстро преобразуется в залежь, луг и так далее. Почему поле без ухода перестает быть полем? Какова судьба такого поля в лесной зоне Западной Сибири?

Ответ: Брошенное поле подчиняется ходу экологической сукцессии. Вторичная автогенная сукцессия здесь пройдет все свои стадии, и финалом ее будет лес на месте этого поля.

9. Мы тщательно вспахали наше поле, выборонили все сорняки и посеяли пшеницу. В середине лета обнаруживается, что растет здесь не только пшеница. Тщательная прополка не помогает, на наше поле "пробираются" то васильки, то другие сложноцветные, то вьюнок. Почему на поле стремятся вырасти различные другие растения, кроме основной культуры?

Ответ: Выполняется биоценотическое правило повышения устойчивости системы. Чтобы повысить устойчивость, нужно увеличить видовое разнообразие, монокультура неустойчива. Вот на поле пшеницы и стремятся другие растения, у них другие требования к среде, их ресурсы здесь все равно не используются.

10. Поле сельскохозяйственных культур не выпадает из природной среды и подчиняется ходу экологической сукцессии, хотя человек всеми силами сдерживает ее развитие. Какой же тип сукцессии представляет собой поле сельскохозяйственных культур?

Ответ: Вторичная автогенная сукцессия.

11. Мы выращиваем на нашем поле овес и получаем в различные годы разные урожаи. Как проявляется на нашем поле действие закона минимума (Либиха)?

Ответ: Урожайность культуры зависит от ресурса, который в данном местообитании находится в минимуме.

12. Человек распахивает луг, чтобы посеять здесь пшеницу. Распашка луга - это его уничтожение, но не только это нарушение в природе производит человек. Чем же нехороша пахота с экологической точки зрения? А чем хороша?

Ответ: Нехорошо: уничтожение раститель ности, разрушение биоценоза почвенных животных, уничтожение дернины и создание преимуществ для сорно-полевой растительности, разрывы сложившихся биоценотических связей, задержка хода сукцессии. Хорошо: возможность прорастания семян ингибированных луговыми растениями, перемешивание слоев почвы, занесение на глубину растительной органики.

13. Мы посеяли сельскохозяйственную культуру и почти сразу начали оборонять ее от вредителей. А их очень много и поедают они нашу культуру на всех стадиях ее роста. Они даже продолжают ее есть в хранилище, куда мы сложили свой урожай. Почему же этих потребите лей нашей культуры так много?

Ответ: Мы сами увеличиваем их число, выращивая на поле монокультуру с высокой концентрацией одинаковых растений, а также тем что это "домашние" растения, частично утратившие защитные свойства, и после снятия урожая велика концентрация однородного продукта на нашем складе.

14. Посади в землю семечко и даже при минимальном уходе вырастет редька или свекла, морковь или капуста. Практически никаких затрат на это не надо. Отчего же так дороги сельскохозяйственные продукты? Из чего складывается их стоимость?

Ответ: Они включают стоимость энергетической субсидии.

15. Используя все самые современные приемы ведения сельского хозяйства мы вырастили урожай моркови. Она получилась очень крупная и красивая. Ни малейшего следа повреждений не было на корнеплодах, а кроме того, ее оказалось очень много. Вот только невкусная она какая-то. И врач посоветовал не есть ее много, после того как мы отравились морковным соком. Почему же наша красивая морковь так малосъедобна?

Ответ: В ее тканях избыток нитратов и много пестицидов из-за избыточного удобрения и борьбы с вредителями.

16. Буквальное исполнение лозунга "Превратим Землю в цветущий сад!" опасно с экологической точки зрения. Почему? Может ли оно привести к гибели биосферу или отдельные экосистемы? Какие экосистемы пострадают от воплощения такого лозунга?

Ответ: Реализация такой "мечты" несет гибель степям, пустыне, тундре да и биосфере в целом, ибо цветущий сад - это уничтожение видового разнообразия на планете.

17. На заре земледелия агроценозы были более устойчивы, чем современные. Культурные растения не были чистыми сортами и представляли собой смесь различных по наследственным качествам форм. В засушливые годы выживали одни, во влажные - другие. То же - в холодные и в жаркие годы. Сорняки на полях привлекали разнообразных насекомых, получалась система экологических связей, близкая к природной. Сорняки сгнивали на поле, улучшая почву. Такие агроценозы давали относительно невысокие, но устойчивые урожаи. Что являлось главным экологическим признаком, обеспечивающим устойчивость такого биоценоза?

Ответ: Видовое разнообразие.

18. Современные агроценозы характерны чистыми сортами культур, отсутствием сорняков, большими площадями. Что же делает их такими неустойчивыми, из-за чего они так истощают почву?

Ответ: Монокультура, одинаковость требований к среде у всех растений. Полное изъятие урожая.

19. Один из передовых методов современной агрономии - выращивание сортосмесей или наборов разных видов растений на одном поле. В огородничестве - это смешение посадок овощей на одной грядке. Так, еще древние индейцы сажали вместе кукурузу, тыкву и бобы. Что эта сельскохозяйственная технология означает с экологической точки зрения? Что она дает?

Ответ: Приближение к естественной экосистеме, которая по продуктивности превосходит искусственную. Дает это повышение устойчиво сти посадок, более полное использование почвенных ресурсов, благоприятное воздействие растений друг на друга, повышение урожая.

20. При длительном, в течение 80 лет, применении высоких доз азотных удобрений на одном из лугов, содержавшем ранее 49 видов растений, осталось только три вида. На не удобряемом участке видовое разнообразие сохранилось. Почему такое могло произойти?

Ответ: Удобрения поддерживали высокую конкурентоспособность немногих наиболее азотолюбивых видов, которые и вытеснили всех остальных.

21. Множество растений в нашей области - пришельцы из других мест, нередко даже с других континентов. Деревья и травы из Америки у нас не редкость, но это касается не только овощных растений и деревьев для озеленения, но растений вполне безразличных для человека. Не было ему смысла завозить семена этих поселенцев, а вот куда ни глянь, они растут, можно встретить дурнишник калифорнийский, мелколепестник канадский, щирицу - это американские виды. Да и по Америке распространился наш подорожник. Как попадают на другие континенты такие растения, как они там распространяются?

Ответ: С кусочками почвы семена прилипают к обуви, одежде путешественников, с зерном, в щелях теплоходов, самолетов.

Литература

1. Беркинблит М.Б., Глаголев С.М., Голубева М.В. и др. Биология в вопросах и ответах: учебное пособие. - М.: Изд-во МИНРОС, 1994. 216 с.

2. Довбня С.Е., Ердаков Л.Н., Молодцова З.В. Программа по экологии начальной общеобразовательной школы // Играя, обучаемся: Сб. мат. по экологическому просвещению и образованию. Новосибирск: ИСАР-Сибирь, 1999. №2. С. 96- 98.

3. Ердаков Л.Н. Экология для начального обучения. Новосибирск: Книжица, 1997. 128 с.

4. Ердаков Л.Н., Антонович Л.Ю., Мастинская Р.А. Программа по экологии для средних и старших классов общеобразовательной школы. "Играя, обучаемся" Сб. мат. по экологическому просвещению. № 2. Новосибирск: ИСАР-Сибирь. 1999. С. 99-108.

5. Ердаков Л.Н., Замулло А.П., Чубыкина Н.Л. Экология: Программы для средней общеобразовательной школы. Омск: ОмИПКРО, 1995. 34 с.

6. Ердаков Л.Н., Чернышова О.Н. Задачи и вопросы по экологии. Пособие для учителей 5-8 классов. Новосибирск: Книжица, 1996. 103 с.

7. Ердаков Л.Н., Чернышова О.Н. Задачи и вопросы по экологии. Пособие для учителей 10-11 классов. Новосибирск: Книжица. 1996. 63 с.

8. Корнелл Дж. Давайте наслаждаться природой вместе с детьми: Настольная книга по восприятию природы для учителей и родителей. Владивосток: ИСАР-ДВ, 1999. 263 с.