Сообщество биоценоз экосистема таблица



Урок Бесплатно Экосистема: биоценоз, биогеоценоз, агроценоз

Введение

Любой природный, нарушенный или созданный человеком кусочек поверхности земли заселен живыми организмами, которые тесно связаны между собой и с окружающей их средой обитания.

Биологические виды встречаются от Северного до Южного полюса: в высокогорных озерах и на глубоководных впадинах, в самых различных температурных и климатических условиях.

Отдельный однородный по условиям участок неживой природы (суши или водоёма) называется биотоп.

Каждый биотоп заселяется видами со сходными потребностями в условиях среды.

Биоценоз

Биоценоз (от греч. bios- жизнь и koinos- общий) или сообщество организмов– это исторически сложившаяся совокупность обитающих на определенной территории взаимосвязанных популяций всех видов живых организмов.

Биоценозы возникают из готовых элементов: популяций видов или целых комплексов видов.

Отдельные части биоценоза взаимозаменяемы, т.е. в пределах сходных экологических ниш один вид может вытеснить другой без негативных последствий для системы в целом.

Сообщество существует благодаря равновесию между видами, которые имеют противоположные интересы: хищники-жертвы, паразиты-хозяева.

Биоценозы строятся путём количественной регуляции одних видов другими.

Выделяют 4 компонента биоценозов по видовому составу:

• фитоценоз- растительное сообщество

• зооценоз- совокупность популяций животных

• микоценоз- сообщество различных видов грибов

• микробоценоз- совокупность популяций микроорганизмов (бактерий, протистов)

Компонент

Определение

Роль

Сочетание разных видов растений длительное время сосуществующих на определённой территории.

Главный компонент биоценоза, поскольку именно растения являются средообразователями (выделяют кислород, уменьшают силу ветра, дают убежище и тень животным, являются источником пищи растительноядным организмам), а значит, предопределяют возможность сосуществования в биоценозе других организмов.

Вся совокупность животных, составляющих сообщество.

Оказывает существенное влияние на фитоценоз (регуляция роста растений путём поедания их различных частей животными, помощь в расселении растений, удобрение растений отходами жизнедеятельности животных).

Сообщество всех видов грибов биоценоза.

Часто оказывают сильное влияние на фитоценоз: переработка минеральных питательных веществ и передача их корням растений (микоризы). Играют общую важную для биоценоза роль: перерабатывают сложные органические вещества в молекулы простых неорганических веществ.

Вся совокупность микроорганизмов сообщества.

Связаны со всеми участниками сообщества: вызывают заболевания организмов, помогают переваривать грубую растительную пищу, разлагают останки животных и растений.

Размер биоценоза определяется условиями его абиотической среды, т.е. биотопом, при этом принципиальных структурных различий между биоценозами разного масштаба нет.

Мелкие биоценозы (кочка на болоте, трухлявый пень в лесу) входят в состав более крупных биоценозов (болото, лес).

Между биоценозами одного масштаба не бывает чётких границ, они постепенно переходят друг в друга. Переходная полоса между смежными сообществами называется экотоном.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Экотон представляет собой переход между двумя или более различными биоценозами, например, между лесом и лугом или между мягким и твердым грунтом морских сообществ.

Обычно в экотонное сообщество входит значительная доля видов каждого из перекрывающихся биоценозов, а иногда также и виды, характерные только для экотона.

Часто как число видов, так и плотность популяций некоторых из них в экотоне выше, чем в лежащих по обе стороны от него сообществах.

Ярким примером этого является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность, гнездится значительно больше птиц, больше насекомых, чем в глубине леса.

Тенденция к увеличению разнообразия и плотности живых организмов на границах сообществ известна под названием краевого эффекта, который проявляется благодаря тому, что возрастает число экологических ниш из-за возникновения на стыках новых системных свойств.

Биоценозы могут быть как естественными, т.е. сформированными сами по себе (озеро, степь, пустыня), так и искусственными (антропоценозы), т.е. созданными при участии человека (аквариум, пруд, парк).

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Структуры биоценоза

Выделяют следующие структуры сообществ:

• пространственную- распределение организмов внутри биоценоза

• видовую- видовое разнообразие сообщества

• трофическую- пищевая структура сообщества

• экологическую- соотношение групп организмов, занимающих разные экологические ниши

Пространственная структура биоценоза включает в себя распределение организмов по вертикальным ярусам (ярусность), а также горизонтальную неоднородность сообщества (мозаичность).

Различают подземную и надземную ярусность фитоценозов и зооценозов.

Надземная ярусность фитоценоза- результат длительного и сложного процесса межвидовой конкуренции растений, приспособившихся произрастать совместно, используя горизонты надземной среды с различной интенсивностью света.

Благодаря ей фитоценоз образуют виды, различные по своей экологии и имеющие различные жизненные формы (дерево, кустарник, трава, мох и т. д.).

Наиболее ярко выражена надземная ярусность в лесах умеренного пояса, где растениям необходимо было приспособиться максимально интенсивно использовать солнечную энергию.

Подземная ярусность фитоценоза- это вертикальное распределение корневых систем растений.

Например, в степях выделяются три подземных яруса: верхний с корнями однолетних растений, клубнями и луковицами, средний- с корнями злаков (ковыль, типчак и др.) и глубокий- со стержнекорневыми системами растений.

Наличие подземной ярусности фитоценоза обеспечивает наиболее продуктивное использование почвенной влаги.

Для зооценоза тоже характерна ярусность, но она не так ярко выражена и не так четко привязана к горизонтам, как у фитоценоза.

Животные могут менять ярусное положение в течение дня, года, жизни, проводя в том или ином ярусе более продолжительное время, чем в других.

С определенными глубинами почвы связаны ее различные беспозвоночные обитатели, однако строгой приуроченности к подземным ярусам у них нет.

Мозаичность– это горизонтальное распределение организмов в биоценозе. Она связана с неоднородностями микрорельефа, деятельностью животных и человека.

Так по соседству на одной лесной поляне растут липа и дуб, а на них расселяются характерные для данных растений виды животных.

Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием сообщества, численностью каждого вида и плотностью популяций.

Различают богатые и бедные видами биоценозы. Видовое многообразие разных биоценозов сравнивают по видовому богатству с одинаковой площади.

Существует зависимость, выраженная таким образом: чем лучше условия среды и чем дольше существует данный биоценоз, тем его видовой состав будет богаче, а численность каждого вида ниже; чем хуже условия среды, тем меньше видовое разнообразие, при этом численность каждого вида выше.

Биоценозы, созданные человеком (сады, огороды), беднее видами, чем сходные с ними природные системы (лесные, степные, луговые). Однообразие и видовую бедность антропоценозов человек поддерживает специальной сложной системой технических мер.

Если вид преобладает по численности в сообществе, то его называют доминирующим или доминантным.

Нередко доминантами являются наиболее заметные организмы сообщества, например, деревья. Но в некоторых биоценозах доминантами могут быть и микроскопические цианобактерии и небольшие круглые черви нематоды.

Если доминанты определяют характер сообщества, то их называют видами-эдификаторами.

Эдификаторы создают своей жизнедеятельностью среду предопределяющую развитие других организмов.

Трофическая структура биоценоза— это пищевые взаимоотношения видов в сообществе, в ходе которых особи одной популяции получают пищу за счёт особей другой популяции.

Трофическая структура биоценоза представляет собой различные цепи питания, которые, объединяясь в сложную систему, образуют трофические сети.

Благодаря трофическим сетям осуществляется круговорот веществ и передача энергии внутри экосистем, о которых будет рассказано ниже.

Экологическая структура— это соотношение видов сообщества, которые имеют разные адаптации к факторам среды, типам питания, обладают различными размерами и внешним видом.

Разнообразие и распространение организмов определенных экологических групп внутри сообщества зависит от условий среды этого биоценоза.

Так, в болотах распространены виды, приспособленные к жизни в воде, а в пустынях, наоборот, виды, приспособленные к засушливому климату.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Связи популяций в биоценозах

Стабильность биоценоза поддерживается за счёт разнообразных связей между организмами.

Связи возникают с целью удовлетворения определённых потребностей одних организмов за счёт других.

В зависимости от характера потребностей выделяют четыре типа связей между организмами: трофические, топические, форические, фабрические.

• Трофические связи- получение пищи одними организмами за счёт других организмов. Это может быть как поедание одних особей другими, так и употребление в пищу отмерших органических остатков или продуктов жизнедеятельности других организмов

• Топические связи возникают, когда одни организмы влияют на среду обитания других или создают для них места для обитания. Например, белки устраивают убежища в дуплах лиственных деревьев, рыбки укрываются от хищников в кораллах, лишайники обитают на коре деревьев

• Форические связи в биоценозе возникают, когда одни организмы участвуют в расселении или распространении других. Например, птицы съедают сочные плоды растений и переносят их жёсткие семена в желудке на большие расстояния, а затем выводят с экскрементами, тем самым помогая растению расселиться

• Фабрические связи устанавливаются тогда, когда одни организмы используют мёртвые останки или выделения других организмов для строительства собственного жилища. Например, птицы строят гнёзда из опавших веток деревьев и утепляют их при помощи шерсти зверей

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Биогеоценоз

Биотоп и биоценоз связаны между собой круговоротом вещества и энергии, а также продуктивностью биомассы и составляют единую систему- биогеоценоз.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Биоценоз, в отличиие от биогеоценоза, включает только живые организмы, обитающие в данной местности.

• видовым разнообразием
• плотностью популяции
• биомассой
• биологической продуктивностью

Биомасса образуется в результате связывания солнечных лучей фотосинтезирующими организмами.

Эффективность ассимиляции солнечной энергии в различных биоценозах различна.

Максимальное количество биомассы образуется в тропиках и умеренной зоне. Минимальное- в тундре и океане.

Каждый биогеоценоз является экологической системой (экосистемой).

Экосистема- это любая совокупность совместно обитающих организмов и условий среды, при взаимодействии которых осуществляется круговорот веществ и передача энергии.

Экологические системы бывают любого объема (от микроэкосистем (трухлявый пень) до глобальной экосистемы (биосфера)), охватывают пространства разной величины и могут создаваться человеком для ведения хозяйственной деятельности.

Биогеоценоз- это экосистема, границы которой определены растительным сообществом, т.е. фитоценозом, который предопределяет возможность существования в нем других организмов.

Биогеоценоз- саморегулирующаяся система, которая может длительно существовать во времени.

В структуре биогеоценозов выделяют 4 звена:

• абиотическое окружение- экотоп (неживая природа: свет, температура итд (климатоп)+ продукты живой природы: почва грунт (эдафотоп))
• продуценты- автотрофные организмы (зеленые растения, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии), создающие первичную продукцию из неорганических соединений
• консументы (потребители)- гетеротрофные организмы, живущие за счет питательных веществ, созданных продуцентами (первого порядка: травоядные, второго и третьего порядков: плотоядные животные); образуют вторичную продукцию
• редуценты- организмы, разлагающие мёртвое органическое вещество до неорганических соединений (бактерии, грибы, простейшие и некоторые многоклеточные организмы, например, дождевой червь)

Основа биогеоценоза- трофические и энергетические связи.

В биогеоценозе постоянно происходит перенос вещества и энергии от продуцентов к консументам путём поедания первых вторыми. Так образуются цепи питания.

Выделяют 2 вида цепей:

• пастбищная- выедание: начинается с продуцентов (растений), далее идет к консументам первого порядка (растительноядным животным), далее к консументам второго порядка (плотоядным животным)
• детритная- разложение: начинается с детрита (растительные и животные останки, экскрименты), идет к детритофагам (микроорганизмы, мелкие животные) и далее к консументам первого и второго порядка

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Мощность энергетических потоков через пастбищную и детритную цепи неодинакова.

Например, в водных биогеоценозах, где органическое вещество создают одноклеточные водоросли и цианобактерии, значительная часть энергии поступает через цепь выедания.

А на суше соотношение обратное: 90%всей энергии поступает в цепи разложения через растительный опад, который образуют деревья и кустарники. Детрит затем потребляют животные-детритофаги

В биогеоценозе формируется не одна, а множество пищевых цепей, которые переплетаются и образуют пищевую (трофическую) сеть.

В трофической сети организмы- звенья одной пищевой цепи являются составными частями другой цепи, поэтому выпадение одного звена цепи не приводит к гибели всей экосистемы, так как его заменяет организм из схожей экологической ниши.

В биогеоценозе группы организмов, принадлежащих к одному типу питания, называются трофическим уровнем, т.е. каждое звено пастбищной цепи- это трофический уровень.

• первый трофический уровень составляют продуценты: автотрофные орагнизмы;
• второй трофический уровень представлен консументами первого порядка: растительноядными животными и паразитами растений;
• третий трофический уровень занимают консументы второго порядка: плотоядные животные, которые поедают растительноядных животных или являются их паразитами;
• четвертый трофический уровень образуют консументы третьего порядка- крупные плотоядные животные, которые едят особей третьего уровня или являются их паразитами

Число трофических уровней в цепи ограничено. Это связано с потерей энергии при переходе с каждого предыдущего уровня на следующий уровень. В среднем при переходе от одного трофического уровня на другой передается около 10% энергии биомассы.

Энергия, накопленная продуцентами, практически исчезает на четвертом трофическом уровне, поэтому круговорота энергии в биогеоценозе не существует, в отличие от круговорота веществ.

Имеется только однонаправленный поток энергии, связанный с ее превращением из солнечной энергии и расходованием организмами на каждом трофическом уровне.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Источник

Экосистема, ее компоненты. Цепи питания. Разнообразие и развитие экосистем. Агроэкосистемы.

Понятие биоценоза, биогеоценоза, экосистемы

Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определённых отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы.

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории. Растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный — зооценозом, микробный — микробоценозом.

Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз.

Биотоп — определённая территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва).

Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа.

Экосистема — система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ.

Термин экосистема был предложен английским учёным А. Тенсли (1935), а термин биогеоценоз — российским учёным В. Н. Сукачевым (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

Структура и функционирование экосистем

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.

Видовая структура — число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. То есть видовая структура биоценоза определяется видовым разнообразием и количественным соотношением числа видов или их массы между собой.

Пространственная структура — распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура образуется, прежде всего, растительной частью биоценоза. Различают ярусность (вертикальная структура биоценоза) и мозаичность (структура биоценоза по горизонтали).

Экологическая структура — соотношение организмов разных экологических групп. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды называются замещающими, или викарирующими.

Любая популяция занимает определённое местообитание и определённую экологическую нишу. Местообитание — это территория, занимаемая популяцией, с комплексом присущих ей экологических факторов. Экологическая ниша — место популяции в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический статус) и его положение относительно абиотических условий существования (температуры, влажности и т. п.). Местообитание — это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша — это его «профессия».

Функциональные группы организмов в экосистеме

Пищевые цепи и сети. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания.

Цепь питания — последовательность организмов, по которой передаётся энергия, заключённая в пище, от её первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем.

В пищевой цепи редко бывает больше 4–5 трофических уровней.

Трофические уровни в цепи питания

Типы пищевых цепей

Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения — в экосистемах суши.
В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых, в свою очередь, может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.

Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.
При передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики) и только около 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.
В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных типа экологических пирамид.

Пирамида чисел (а) показывает, что если бы мальчик питался в течение одного года только телятиной, то для этого ему потребовалось бы 4,5 телёнка, а для пропитания телят необходимо засеять поле в 4 га люцерной, что составит 2 х 107 растений. В пирамиде биомасс (б) число особей заменено их биомассой. В пирамиде энергии (в) учтена солнечная энергия. Люцерна использует 0,24 % солнечной энергии. Для накопления продукции телятами в течение года используется 8 % энергии, аккумулированной люцерной. На развитие и рост ребёнка в течение года используется 0,7 % энергии, аккумулированной телятами. В результате чуть более одной миллионной доли солнечной энергии, падающей на поле в 4 га, используется для пропитания ребёнка в течение одного года.

Пирамида чисел (пирамида Элтона) отражает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам.

Пирамида биомасс показывает изменение биомасс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается кверху, для экосистемы океана имеет перевёрнутый характер, что связано с быстрым потреблением фитопланктона консументами.

Пирамида энергии (продукции) имеет универсальный характер и отражает уменьшение количества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.

Биологическая продуктивность экосистем

Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (продуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.
Первичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени продуцентами. Она делится на валовую и чистую. Валовая первичная продукция (общая ассимиляция) — это общая биомасса, созданная растениями в ходе фотосинтеза. Часть её расходуется на поддержание жизнедеятельности растений — траты на дыхание (40–70%). Оставшаяся часть составляет чистую первичную продукцию (чистая ассимиляция), которая в дальнейшем используется консументами и редуцентами или накапливается в экосистеме.
Вторичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени консументами. Она различна для каждого следующего трофического уровня.
Масса организмов определённой группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Самой высокой биомассой и продуктивностью обладают тропические дождевые леса, самой низкой — пустыни и тундры.
Если в экосистеме скорость прироста растений (образования первичной продукции) выше темпов переработки её консументами и редуцентами, то это ведёт к увеличению биомассы продуцентов. Если при этом присутствует недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения, то происходит накопление мёртвого органического вещества. Это ведёт к заторфовыванию болот, образованию мощной лесной подстилки и т. п. В стабильных экосистемах биомасса остаётся постоянной, так как практически вся продукция расходуется в цепях питания.

Динамика экосистем

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Циклические изменения — периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные, многолетние), при которых биоценоз возвращается к исходному состоянию.

Поступательные изменения — изменения в биоценозе, в конечном счёте приводящие к смене этого сообщества другим. Сукцессия — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (экосистемы) другим(-ой) в результате влияния природных факторов (как внешних, так и внутренних) или воздействия человека. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в сукцессии, называется сукцессионный ряд, или серия. Каждая предыдущая стадия (сообщество) формирует условия для развития последующего сообщества. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озёр и образование болот и др. (табл.)

Типы сукцессий

В своём развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.

Природные экосистемы

В зависимости от природных и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем (биомов). В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности, для водных экосистем — гидрологические и физические особенности.
Наземные экосистемы:
1. Тундра: арктическая и альпийская.
2. Бореальные хвойные леса.
3. Листопадный лес умеренной зоны.
4. Степь умеренной зоны.
5. Тропические злаковники и саванна.
6. Чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом).
7. Пустыня: травянистая и кустарниковая.
8. Полувечнозелёный тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами).
9. Вечнозелёный тропический дождевой лес.
Пресноводные экосистемы:
1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.
2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.
3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).
Морские экосистемы:
1. Открытый океан (пелагическая экосистема).
2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды).
3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством).
4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, солёные марши и др.).
5. Глубоководные рифтовые зоны.
Помимо основных типов природных экосистем (биомов) различают переходные типы — экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.

Антропогенные экосистемы

Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая). В них, так же как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т. д.) и редуценты (сапротрофные грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.
Отличия агроценозов от естественных биоценозов:
• незначительное видовое разнообразие (агроценоз состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность);
• короткие цепи питания;
• неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);
• источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека (мелиорация, орошение, применение удобрений);
• искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек);
• отсутствие саморегуляции (регуляцию осуществляет человек) и др.
Таким образом, агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.
Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т. д.

Источник

Тема 5.2. Структура экосистем. — 10-11 класс, Пасечник (рабочая тетрадь).

Экологические сообщества. Видовая и пространственная структура экосистем .

1. Дайте определение понятий.
Экосистема – биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.
Биоценоз – это организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущая совместно в одних и тех же условиях среды.
Биосфера – оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

2. Заполните таблицу.

Экологические сообщества

3. Какие признаки лежат в основе классификации экосистем?
При классификации наземных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ (составляющих основу экосистем) и климатические (зональные) признаки. Так, выделяются определенные типы экосистем, например тундра лишайниковая, тундра моховая, лес хвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой (тропический), степь, кустарники (ивняк), болото травянистое, болото сфагновое. Часто в основу классификации природных экосистем кладут характерные экологические признаки местообитаний, выделяя сообщества морских побережий или шельфа, озер или прудов, пойменные или суходольные луга, каменистые или песчаные пустыни, горные леса, эстуарии (устья больших рек) и др.

4. Заполните таблицу.

Сравнительная характеристика естественных и искусственных экосистем

5. Каково значение агробиоценозов в жизни человека?
Агробиоценозы дают человечеству около 90% пищевой энергии .

6. Перечислите основные направления деятельности, предпринимаемые для улучшения состояния экологических систем городов.
Озеленение города: создание парков, скверов, зеленых массивов, цветников, клумб, зеленых массивов вокруг промышленных предприятий. Соблюдение принципов равномерности и непрерывности в размещении зеленых насаждений.

7. Что понимают под структурой сообщества?
Это соотношение различных групп организмов, различающихся по систематическому положению, по роли, которую они играют в процессах переноса энергии и вещества, по месту, занимаемому в пространстве, в пищевой, или трофической сети, либо по иному признаку, существенному для понимания закономерностей функционирования естественных экосистем.

8. Заполните таблицу.

Структура сообществ

Пищевые связи, круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах

1. Дайте определение понятий.
Пищевая цепь – ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель (последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю).
Пищевая сеть – схема всех пищевых (трофических) связей между видами сообщества.
Трофический уровень – это совокупность организмов, которые, в зависимости от способа их питания и вида корма, составляют определенное звено пищевой цепи.

2. Чем пастбищные цепи отличаются от детритных?
В пастбищной цепи поток энергии идет от растений через травоядных животных к хищным животным. Поток энергии, идущий от мертвого органического вещества и проходящий через систему разлагателей, называется детритной цепью.

3. Заполните таблицу.

Трофические уровни экосистемы

4. В чем заключается сущность круговорота веществ в экосистеме?
Энергия не может передаваться по замкнутому кругу, она расходуется, превращаясь в энергию химических связей и тепло. Вещество же может передаваться по замкнутым циклам, многократно циркулирую между живыми организмами и окружающей средой.

5. Выполните практическую работу.
1.Составление схем передачи веществ и энергии (цепочка питания)
Назовите организмы, которые должны быть на пропущенных местах в следующих пищевых цепях.

2.Из предложенного списка организмов составьте детритную и пастбищную трофические сети: трава, ягодный кустарник, муха, синица, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик.

6. Что ограничивает длину каждой пищевой цепи в экосистеме?
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 т.д. 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.

7. Что понимают под экологическими пирамидами? Какие виды их различают?
Это способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме. Может быть трех типов:
1) пирамида численности — отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;
2) пирамида биомассы — отражает биомассу каждого трофического уровня;
3) пирамида энергии — показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.

8. Может ли экологическая пирамида быть перевернутой основанием вверх? Ответ подкрепите конкретным примером.
Если скорость воспроизводства популяции жертвы высока, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но низкую скорость воспроизводства. По этой причине пирамиды численности или биомассы могут быть перевернутыми, т. е. низкие трофические уровни могут иметь меньше плотность и биомассу, чем более высокие.
Например:
1) На одном дереве могут жить и кормиться множество насекомых.
2) Перевернутая пирамида биомассы свойственна морским экосистемам, где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся, а их потребители (зоопланктонные ракообразные) гораздо крупнее, но размножаются значительно медленнее. Морские позвоночные имеют еще большую массу и длительный цикл воспроизводства.

9. Решите экологические задачи.
Задача 1. Рассчитайте количество планктона (в кг), необходимое для того, чтобы в море вырос дельфин массой 350 кг.

Решение. Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 350 кг, составим пропорцию.
350кг – 10%,
Х – 100%.
Найдем чему равен Х. Х=3500 кг. (хищные рыбы). Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию.
3500кг – 10%
Х – 100%
Х=35 000 кг (масса нехищных рыб)
Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию.
35 000 кг.- 10%
Х =100%
Х = 350 000 кг
Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 350 кг, необходимо 350 000 кг планктона.

Задача 2. В результате проведенного исследования выяснилось, что после истребления хищных птиц численность пернатой дичи, уничтожаемой ими ранее, сначала быстро растет, но затем стремительно падает. Чем можно объяснить эту закономерность?

Ответ: Для ответа на этот вопрос необходимо учитывать следующие положения: «бесконтрольное» увеличение численности пернатой дичи приводит к истощению кормовой базы, ослаблению устойчивости организмов птиц к болезням, быстрому распространению инфекции, вырождению, уменьшению плодовитости и массовой гибели птиц от болезней.

Задача 3. В сосуд с планктонными водорослями посадили питающихся ими дафний. После этого численность водорослей снизилась, но продукция биомассы водорослей (измеренная по скорости деления клеток) возросла. Каковы возможные объяснения данного явления?

Ответ: Дафнии в результате метаболизма выделяют вещества, которые ускоряют рост водорослей (их кормовую базу), тем самым достигается эко-баланс.

Причины устойчивости и смены экосистем

1. Дайте определение понятий.
Сукцессия – закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой
Общее дыхание сообщества – в экологии суммарные энергозатраты, т. е. суммарная продукция автотрофов в энергетическом выражении точно соответствует энергозатратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов.

2. Что понимают под равновесием в сообществе, и какое значение оно имеет для его существования в целом?
Биомасса организмов в идеальной сукцессии остается постоянной, а сама система равновесной. Если «общее дыхание» меньше первичной валовой продукции, в экосистеме будет происходить накопление органического вещества, если больше — его уменьшение. И то и другое будет приводить к изменениям сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые смогут его освоить, при его недостатке — часть видов вымрет. Такие изменения и составляют сущность экологической сукцессии. Главная особенность этого процесса состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении к равновесному состоянию. Каждая стадия сукцессии – это сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние устойчивого равновесия.

3. Заполните таблицу.

Виды сукцессий

4. От чего зависит продолжительность сукцессии?
Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества.
Вторичные сукцессии протекают значительно быстрее. Это объясняется тем, что первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, что создает условия для ускоренного роста и развития новых поселенцев.

5. Каковы преимущества зрелого сообщества перед молодым сообществом?
Зрелое сообщество с его большим разнообразием и обилием организмов, развитой трофической структурой и с уравновешенными потоками энергии способно противостоять изменениям физических факторов (например, температуры, влажности) и даже некоторым видам химических загрязнений в гораздо большей степени, чем молодое сообщество.

6. Какое значение имеет возможность управления процессами, происходящими в сообществе?
Человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая на ранних стадиях сукцессии сообщество. С другой стороны, устойчивость зрелого сообщества, его способность противостоять воздействию физических факторов (и даже управлять ими) является очень важным и весьма желательным свойством. При этом различные нарушения экосистем зрелого типа могут привести к различным экологическим нарушениям. Превращение биосферы в один обширный ковер пахотных земель таит в себе большую опасность. Поэтому необходимо научиться правильно управлять процессами в сообществе ,чтобы не допустить экологическую катастрофу.

Источник

Разработка урока по биологии для 11-х классов вечерней школы «Биоценозы. Экосистемы»

Цель: Познакомить учащихся с биоценотическим уровнем жизни на Земле.

1. Обучающая: сформировать у учащихся представление о биогеоценозе, его структуре и обязательных компонентах;
2. Развивающая: развивать и закреплять навыки работы с книгой и другими источниками информации;
3. Воспитательная: формирование бережного отношения к природе, понимания необходимости её охраны.

Оборудование: таблицы по общей биологии, информационные карты на каждую парту, фотоматериалы, оформленные в виде фотовыставки (представлены различные биоценозы: лес, степь, водоёмы).

При наличии мультимедийной установки можно использовать слайдовый материал.

Тип урока: изучение нового материала. Класс можно разделить на две группы, например «Теоретики» и «Практики».

Ход урока

Организационный момент:

мотивация учащихся на изучение нового материала, объяснение задач урока:

Сегодня на уроке мы продолжим изучение материала по основам экологии. Наша задача: пользуясь вашими знаниями об экологических факторах, выяснить, что такое биоценоз и биогеоценоз, в чём заключается отличие в этих понятиях, каковы их основные характеристики. Научиться оценивать качество биогеоценозов, прогнозировать их развитие. Выяснить, какие факторы могут повлиять на смену одного биогеоценоза другим, и таким образом, оказать негативное влияние на существование всей биосферы.

Изучение нового материала:

1) Актуализация знаний (10 мин.)

1. Что называется экологическими факторами? (Условия, оказывающие влияние на существование и географическое распространение (расселение) живых существ).
2. Посмотрите на таблицу и назовите две основных группы экологических факторов (абиотические и биотические факторы). Что обозначают эти названия? (факторы неживой и живой природы).

Экологические факторы (Таблица №1.)

3. Учитель: сейчас мы выполним небольшое тренировочное упражнение по определению экологических факторов. Я буду читать отрывок из книги Н. Сладкова «Разноцветная земля», в котором речь пойдёт о тайге (Зелёной земле), а вам надо будет так же, в два столбика выписать все знакомые экологические факторы. (учащимся раздаётся текст на парты)

Зелёная земля (Тайга)
Тайга – самый огромный на земле лес. Царство колючей хвои. Сосны, пихты, кедры и ели. Тяжелый гул зеленых вершин. Унылый скрип обомшелых стволов. Сыро, сумрачно, глухо. Пахнет прелью и таежной водой. Корни-выворотни, словно медведи, поднялись на дыбы, растопырили косматые лапы.
Ни ярких цветов, ни пёстрых бабочек. Не видно птиц, не слышно зверей. Все прячутся и таятся. Лишь осторожная тень проскользнёт в чаще. Дрогнет задетая кем-то ветка, распрямится примятая кем-то трава. И опять тишина и безлюдье.
Тропа выбита звериными лапами и копытами. Человеку трудно идти звериной тропой. Ноги то тонут во мху, то скользят на упругой хвое. Суковатые валежины цепляются за одежду, еловые лапы бьют по лицу. И чёрные дупла старых осин следят за тобой, словно чьи-то глаза.
Хорошо смотреть на зелёную тайгу с горы.
Там светлые боры-сосняки. Тут тёмные пятна ельников. Голубые извивы рек. Чёрные гари, пропахшие дымом. Жёлтые зыбуны-болота. И синие, туманные, бескрайние дали. Самый большой лес на земле. Тайга.

Пример заполнения таблицы учащимися, после прослушивания текста:

Экологические факторы Таблица №2

2) Изучение новой темы (основные понятия: биоценоз, экосистема) – 10 мин.

Учитель: Первые понятия, с которыми мы сегодня познакомимся – это биоценоз (сообщество) и биогеоценоз (экосистема).

Термин «биоценоз» впервые ввёл в науку в 1877 году К. Мебиус.

Учащимся даётся задание:

1. Прочитать текст в учебнике на стр. 245 «Понятие о сообществе и экосистеме»;
2. Найти определение терминов: биоценоз (сообщество), биогеоценоз (экосистема);
3. Найти эти термины в информационной карте (см. приложение).

Фронтальная беседа по упражнению «Разноцветная земля», таблица №2:

– Как вы считаете, представленная в рассказе природная зона является сообществом живых организмов или нет? Докажите свою точку зрения.

– Тайга, о которой говорится в рассказе, это биоценоз или биогеоценоз? Докажите свою точку зрения.

– В чем разница в понятиях «биоценоз» и «биогеоценоз»?

Вывод: (записывается в тетрадь)

Биоценоз – это биосистема, представляющая собой совокупность популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих определённую территорию, а биогеоценоз – это биоценоз, находящийся в устойчивой связи с факторами неживой природы.

3) Структура биогеоценоза. Основные характеристики биогеоценоза. – 5 мин.

Схема «Структура биогеоценоза» зарисовывается в тетрадь:

Учитель: Каждый биогеоценоз характеризуется целым рядом показаний, определяющих его качество (устойчивость). Познакомьтесь с основными характеристиками биогеоценоза по таблице №3 «Основные характеристики биогеоценоза»

Основные характеристики биогеоценоза Таблица №3

Вопрос: Какой биоценоз можно считать качественным (устойчивым)?

Биоценоз, в котором имеется достаточно большое разнообразие видов, имеются чётко сформировавшиеся фитоценозы, достаточная биологическая продуктивность и сохраняющий эти качества достаточно продолжительное время может считаться качественным (устойчивым).

4) Основные функциональные группы организмов в сообществе. Эдификаторы – 10 мин.

Учитель: Все сообщества состоят из совокупности организмов, которые связаны между собой в основном пищевыми связями. Многообразие типов питания приводит к возникновению теснейших взаимосвязей в сообществе. Существование различных групп организмов друг без друга становится невозможным. Для того, чтобы понять, как реализуются эти связи, необходимо иметь представление о типах питания организмов. Поэтому давайте рассмотрим схему «Типы питания организмов» и сопоставим её с текстом учебника на стр. 246 «Функциональные группы организмов в сообществе».

Работа учащихся со схемой.

Особое место в биоценозах занимают такие виды, которые способны влиять на условия жизни других, их называют эдификаторами, или видами-средообразователями. В еловом лесу, например, средообразователем служит ель, на верховом болоте – сфагновые мхи, в степи – травы: ковыль и типчак и т.д.

Иногда в роли средообразователей выступают животные. Например, сурки и суслики, создавая систему подземных ходов и нор, изменяют состав степной флоры, влажность почвы, рельеф. Сойки-птицы, которые питаются желудями и орехами (в том числе кедровыми). Птица прячет на зиму запасы, но забывает о своих захоронках и весной прорастают молодые кедры, дубки, ореховые кустарники. Так же можно привести множество других примеров:термиты со своими постройками, саранча, колорадский жук, бобры, перегораживающие реки и т.д.

– Почему куница не селится в берёзовом лесу? (Основной пищей куницы является белка. Белки селятся там, где есть орехи (шишки), например, в кедровом бору. В берёзовом лесу шишек нет, значит не будет и белки с куницей).

– На небольшом ручье, текущем из родника, в пихтовом лесу поселилось семейство бобров. Повлияет ли появление бобров на структуру биоценоза пихтового леса? Как? Что произойдёт с местностью через 3-5 лет?

– Попробуйте привести свои примеры растений или животных – эдификаторов

1. Пищевые цепи являются основой любого биогеоценоза.
2. Животные и растительные организмы могут выступать в роли эдификаторов (видообразователей).

5) Закрепление (5-7 мин.)

1. Решение проблемных задач по группам:

А) Сгорел участок хвойного леса, где эдификатором была пихта, но имелись сосна сибирская и лиственница. Причина пожара — молния. Условия: влажно, склон северный. Какой биоценоз займёт место сгоревшего через 10-15 лет? Какая порода деревьев может стать видообразующей? Ответ обоснуйте (правильный ответ – осина).

Б) Человек на склоне горы вырубил берёзовую рощу и построил горнолыжную трассу. Условия: сухо, южный склон. Какой биоценоз займёт место предыдущего через 1-2 года? Какое растение может стать видообразователем? Ответ обоснуйте (правильный ответ – злаки, подорожник)

2. Для слабых учащихся предлагается тестовое проверочное задание (см. приложение).

Домашнее задание:

Задание: заполните таблицу.

Подведение итогов урока (1-2 мин.)

Краткие выводы о проделанной работе, перечень полученных на уроке оценок с краткими комментариями, краткая перспектива работы на следующий урок.

Источник