Общая гидробиология - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра зоологии и ихтиологии
Общая гидробиология
Программа спецкурса для студентов биологического факультета
очной и заочной форм обучения по
специальности «Биология».
ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЮМЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2005
1
Работа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
зоологии и ихтиологии протокол №
от
. Утверждена
учебно – методическим советом биологического факультета
Тюменского государственного университета.
Программа предназначена для студентов биологического
факультета, специализирующихся на кафедре зоологии и ихтиологии
по
специальности
«Биология».
В
программе
изложены
общие
принципы и основные понятия в гидробиологии. Рассмотрены условия
обитания, жизненные формы, видовой состав и экологические основы
жизнедеятельности
водных
организмов.
Даются
сведения
биологической продуктивности водоемов.
Составитель: кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии
и ихтиологии Алешина О. А.
Рецензенты: доцент Петухова Г. А.
доцент Лящев А. А.
Ответственный за выпуск: доцент кафедры Гашев С. Н.
© Тюменский государственный университет 2005
© Алешина О. А., 2005
2
Программа спецкурса «Общая гидробиология»
по специальности «Биология»
1. Пояснительная записка
Спецкурс «Общая гидробиология» рассчитан для студентов
биологического факультета очной и заочной форм обучения, по
специальности «Биология».
Цель спецкурса: формирование у студентов целостного
представления о структуре и функционировании гидроэкосистем, о
единстве водных организмов и среды их обитания.
В задачи преподавания дисциплины входит:
- знакомство с биотопами и основными жизненными формами
гидробионтов.
-
изучение
взаимосвязи
между
особенностями
водной
среды
(гидрологические и гидрохимические показатели) и образом жизни
основных групп гидробионтов.
-
изучение
механизмов
приспособления
водных
организмов
к
биотопам и к изменяющейся среде (суточные и сезонные изменения,
цикломорфозы, вертикальные миграции и т.д.)
- знакомство с пищевыми взаимоотношениями водных организмов и
основами биологической продуктивности гидроэкосистем.
3
2. Тематический план изучения дисциплины
Наименование темы
Лекции
Практические
(кол. час)
занятия
(кол. час)
ОДО
ОЗО
ОДО
ОЗО
2
1
-
-
2. Жизненные формы гидробионтов.
2
2
3
1,5
3. Взаимоотношение водных
3
2
3
1,5
2
1
1
-
1
-
-
-
10
6
7
3
Экз.
Зач.
1. Введение. Вода, как среда
обитания гидробионтов.
организмов с факторами среды.
4. Пищевые взаимоотношения
гидробионтов.
5. Биологическая продуктивность
водоемов.
Итого
Форма контроля
4
3. Содержание курса
Тема 1. Введение. Вода, как среда обитания гидробионтов.
История возникновения и становления гидробиологии как
самостоятельной науки. Предмет, методы и задачи. Основные
направления
гидробиологии:
континентальных
вод,
гидробиология
эстуариев
и
морских
т.д.;
и
прикладная
(рыбохозяйственная, санитарная, техническая, промысловая и т.д.).
Современная
гидробиология,
как
наука
о
закономерностях
функционирования водных экосистем. Основные принципы и понятия.
Физико-химические свойства воды, их значение для развития жизни в
воде. Донные осадки, их образование и распределение в водоемах.
Физико-химические свойства грунтов, как фактора определяющего
закономерности
распределения
донного
населения.
Структура
водоема: бенталь, литораль, пелагиаль. Типы водоемов.
Тема 2. Население гидросферы. Основные жизненные формы
гидробионтов.
Первичноводные и вторичноводные организмы. Понятие
“гидробионты”.
Планктон.
Основные
жизненные
Классификация
формы
организмов
гидробионтов.
планктона
по
качественному составу, продолжительности жизни, по размеру, по
вертикали. Приспособления гидробионтов к планктонному образу
жизни. Особенности распределения. Понятие цикломорфоза. Методы
исследования планктона.
Нейстон.
Поверхностная
плёнка
воды
как
субстрат
для
гидробионтов. Многобразие их форм и приспособления к нейстонному
образу жизни. Эпинейстон и гипонейстон. Особенности условий
обитания.
5
Бентос. Размерные группы бентоса; экологические группы
бентосных организмов. Приспособления к бентосному образу жизни.
Движение бентосных форм, их миграции, расселение. Методы
исследования бентоса.
Перифитон и обрастание. Основные понятия, термины. Состав
перифитона континентальных водоёмов. Пространственная структура
сообществ. Основные закономерности формирования сообществ.
Проблема борьбы с обрастанием.
Пелагобентос.
Нектон. Особенности распределения нектонных организмов.
Приспособления к пелагическому образу жизни.
Тема 3. Взаимодействие гидробионтов с факторами среды
Температура. Диапазон температуры в водоемах. Сезонная
динамика и вертикальное распределение температуры (термоклин,
стратификация). Температура, как экологический фактор. Влияние
температуры на процессы обмена веществ водных животных.
Температурный коэффициент Вант-Гоффа. Температурные адаптации
гидробионтов (стенотермность, эвритермность).
Распределение
организмов по температурным областям (арктическая, бореальная,
нотальная, тропическая и антарктическая).
Свет. Световые условия в водной среде. Приспособления
гидробионтов к условиям освещенности. Окраска водных организмов.
Особенности
зрения
водных
животных.
Биолюминесценция.
Вертикальные миграции гидробионтов.
Содержание растворенных газов. Количество и соотношение
газов, растворенных в воде. Кислород, источники его образования и
стратификация.
Дыхание
гидробионтов
(водное,
атмосферное).
Заморные явления. Адаптация гидробионтов к обитанию в условиях
6
дефицита
кислорода.
Углекислый
газ,
его
роль
в
водоемах.
Сероводород, источники его образования и влияние на гидробионтов.
Соленость. Солевой состав природных вод. Классификация
водоемов по солености: пресные бассейны, солоновато-водные
бассейны, морские водоемы, гипергалинные водоемы. Эвригалинные
и стеногалинные организмы. Водно-солевой обмен у гидробионтов, их
способность к его регуляции. Пойкилоосмотичные и гомойосмотичные
организмы. Критическая соленость.
Содержание биогенных элементов. Источники их образования и
потребители. Распределение, динамика и роль в водоемах.
Содержание растворенных органических веществ. Источники
РОВ в водоемах и водотоках. Особенности динамики и роль в питании
гидробионтов. Теория Пюттера и ее современное развитие.
Активная реакция среды. Активная реакция среды в природных
водоемах. Влияние изменений рH на гидробионтов ; рН как показатель
газового режима водоема.
Гидростатическое давление. Его влияние на свойства воды.
Адаптации гидробионтов к высоким давлениям.
Тема 4. Пищевые взаимоотношения водных организмов
Классификация водных организмов в зависимости от характера
питания. Способы добывания пищи. Особенности питания водных
животных: фильтрация как специфический для водной среды тип
питания.
Спектры
питания
и
пищевая
элективность.
Понятия
монофагии, полифагии и стенофагии. Кормовые ресурсы, кормовая
база и кормность водоёмов.
Тема 5. Биологическая продуктивность гидроэкосистем
Основные понятия о биологической продуктивности водоёмов.
7
Основные
факторы,
определяющие
продуктивность
водоёмов.
Понятие продукции и деструкции. Их соотношение в природных
водоёмах.
Первичная
и
вторичная
продукция.
Классификация
водоёмов по биологической продуктивности. Аквакультура.
4. Практические занятия
Тема 1. Жизненные формы гидробионтов
Планктон. Органы движения планктонных организмов. Движение
при помощи антенн и торакальных конечностей. Наблюдение живых
веслоногих и ветвистоусых ракообразных. Движение при помощи
коловращательного
реактивное
аппарата
движение
(живой
(фиксированный
материал
материал
–
–
коловратки);
гидроидные
медузы); движение с помощью ундулирующих мембран и щетинок
(живой и фиксированный материал – гребневики, турбеллярии).
Приспособления к сохранению взвешенного состояния в воде.
Редукция скелета (фиксированный
материал и детали скелета
кальмаров и каракатиц, крылоногие моллюски); обводнение тела
(фиксированный материал – сцифомедузы, сине-зеленые водоросли,
ветвистоусые
рачки
Holopedium);
жировые
включения
(живой
материал - низшие ракообразные); газовые включения (сине-зеленые
водоросли, личинки комаров - хаоборусов); уплощение и образование
выростов (планктонные водоросли Ceratium, Chaetoceros; ветвистусый
рачок Bythotrephes); удлинение продольной оси тела (ветвистусый
рачок Leptodora).
Бентос. Приспособления организмов к обитанию на дне
водоемов: прикрепленные организмы (фиксированный материал пресноводные и морские губки, усоногие ракообразные, мшанки,
моллюски,
водоросли,
кораллы);
сверлящие
организмы
(фиксированый материал – двустворчатые моллюски Teredo, морские
8
ежи, губки); закапывающиеся организмы (фиксированный материал полихеты, двустворчатые моллюски, личинки комаров-хирономид);
животные,
обитающие
на
поверхности
грунта
(фиксированный
материал - двустворчатые моллюски, морские ежи, крабы).
Нектон. Особенности строения в сравнительном плане.
Организмы нейстона. Ветвистоусые рачки Scapholeberis.
Тема 2. Взаимодействие гидробионтов с факторами среды.
Защитные приспособления. Фиксированные пресноводные губки
и мшанки. Препараты с геммулами и статобластами. Фиксированные
или живые дафнии с эфиппиумами и партеногенетическими яицами.
Самцы и самки дафний.
Соленость воды. Влияние изменений солености на организм
(фиксированный материал-жаброногий рачок Artemia). Стеногалинные
и эвригалинные формы (музейные препараты).
Органы дыхания. Кожное дыхание. Строение головного щита
Cladocera (Leptodora или Polyphemus). Дыхание при помощи жабр:
двустворчатые моллюски (Unio, Anodonta); ракообразные (Astacus,
Gammarus), личинки ручейников
воздухом
(фиксированный
и стрекоз. Дыхание атмосферным
материал
–
жук-плавунец,
личинки
двукрылых насекомых из семейств Syrphidae - крыски, Stratiomydae львинки, Culicidae -кровососущие комары).
Сезонные изменения планктона. Цикломорфоз (фиксированный
материал - коловратки, ветвистоусые рачки, пирофитовая водоросль
Ceratium.
Тема 3. Пищевые взаимоотношения водных организмов.
Фильтрационное питание. Изучение фильтрационного аппарата
ветвистоусых ракообразных (фиксированный материал).
9
Контрольные вопросы
1. Основные жизненные формы гидробионтов.
2. Приспособления планктонных организмов к парению.
3. Экологические зоны бентали и пелагиали озер.
4. Биологическая классификация озер.
5. Понятие первичной и вторичной продукции гидросистем.
6. Понятие кормовых ресурсов и кормовой базы водоемов.
7. Особенности питания водных животных.
8. Причины, обусловливающие развитие в водоемах заморных
явлений.
9. Адаптации гидробионтов, связанные с глубоководным образом
жизни.
10.
Основные черты населения различных температурных областей
океана.
11. Способы дыхания у водных животных.
12. Жизненные формы гидробионтов поверхностной пленки воды.
13. Перечислить основные экологические группы бентоса.
14. Температурный режим в водоемах разных широт.
15. Взаимосвязь между водными организмами и активной реакцией
среды.
16. Взаимосвязь между водными организмами и освещением.
17. Адаптация гидробионтов к газообмену.
18. Активный и пассивный солевой обмен у водных животных.
19. Способы добывания пищи у водных животных.
20. Источники растворенных органических веществ в водоемах.
21. Перифитон. Проблема борьбы с обрастанием.
22. Физико-химические свойства воды и грунта.
23. Биолюминесценция. Типы свечения.
24. Спектры питания и пищевая элективность.
10
Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Березина Н. А. Гидробиология. М.: Высш. шк., 1983. 495 с.
2. Жадин В. И., Герд С. В. Реки, озера и водохранилища СССР. Их
фауна и флора. М.: Изд-во АН СССР, 1971. 581с.
3. Кожова О. М. Введение в гидробиологию. Л.: Наука, 1989. 390с.
4. Константинов А. С. Общая гидробиология. М.: Высш. шк., 1986.
470с.
5. Общие основы изучения водных экосистем /Под ред. Г. Г.
Винберга. Л.: Наука, 1979. 273с.
Дополнительная литература
6. Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л.:
Гидрометеоиздат, 1989. 147с.
7. Гиляров С. А. Динамика планктонных ракообразных в пресных
водоемах. М.: Наука, 1991. 250с.
8. Протасов А. А. Пресноводный перифитон. Киев: Наукова думка,
1994. 305с.
9. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л.: Мир, 1981. 475с.
10. Эрхард Ж. П., Сежен Ж. Планктон. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
255с.
11