Что общим дыханием сообщества называют
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
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.
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.
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.
Разработка открытого урока по биологии «Сукцессия»
Урок биологии в 11 классе
Тема «Экологическая сукцессия»
Цель урока : углубить знания о биогеоценозах как целостных системах, ввести понятия сукцессия, общее дыхание сообщества.
Образовательная: сформировать знания о механизмах саморегуляции, обеспечивающих устойчивость экосистем. Привести примеры нарушения саморегуляции в результате различных причин. Дать характеристику сменам сообществ, ввести понятия первичной и вторичной сукцессии.
Развивающая: продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы с учебником и карточками, совместной работе в группе, выделять главное, анализировать, устанавливать причинно-следственные связи.
Воспитательная: экономическое воспитание на примере влияния деятельности человека на экосистемы, экологическое, ответственное отношение к выполнению порученного задания, патриотическое на примере казахской литературы, сохранения природы родного края.
Тип урока : комбинированный.
Метод проведения : объяснение, самостоятельная работа, беседа, игра.
Требования согласно программе :
Иметь представление об изменчивости экосистем;
Знать понятия «сукцессия», «общее дыхание сообщества»;
Уметь объяснять зависимость устойчивости сообщества от факторов среды и характеристики сообщества, приводить примеры первичных и вторичных сукцессий.
Междисциплинарные связи: география, история, музыка.
Наглядные пособия: таблицы, слайды, проектор;
Раздаточный материал: карты пищевых цепей, тесты ЕГЭ;
Оборудование: опорный конспект в рабочей и печатной тетрадях.
Приветствие гостей и друг друга, передача и обмен энергии через рукопожатие;
Подготовка аудитории к работе, мотивация;
Проверка знаний учащихся:
Работа 2х учащихся у доски по карточкам (решение экологических задач).
Работа по карточкам на месте – 2 учащихся. Приложение №2.
1). Что является основным источником энергии для существования наземных экосистем?
2). Как связаны в потоке энергии продуценты, консументы и редуценты?
3). Какой процент образовавшегося органического вещества расходуется растениями в процессе жизнедеятельности?
4). Какой процент съеденной пищи идет на прирост биомассы популяции?
5). Можно ли утверждать, что в экосистеме происходит круговорот веществ и энергии?
6). В каких экосистемах биомасса консументов больше биомассы продуцентов?
7). Какие цепи питания различают в экосистемах?
Игра «Постройте пищевую цепь».
Приглашаются 2 группы участников, пока звучит музыка необходимо быстро и правильно построиться согласно вытянутым карточкам в пищевую цепь, назвать её и объяснить какая пирамида биомассы будет соответствовать данной пищевой цепи.
Группа №1: солнечная энергия, фитопланктон, зоопланктон, мелкие рыбы, кальмары, акула.
Группа №2: детрит, земляные черви, сойка, ястреб.
Проверка ответов у доски. Сдача карточек с решением с мест.
8) Какие экологические факторы вам известны? Могут ли они изменить структуру сообщества? Как? Вот об этом мы поговорим и сегодня. Зарядимся энергией, сделаем физминутку.
Физминутка под музыку
Мотивация учебной деятельности.
Сообщение темы занятия. Использование в дальнейшей деятельности. (Продолжение изучения главы, связь с предыдущей темой, использование при подготовке творческого домашнего задания и в ЕГЭ).
Сформулируйте цели и задачи урока согласно теме записанной на доске. Как можно применить на практике знания о причинах смены экосистем?
Изложение нового материала.
П.Т.№1. Запись определения «Сукцессия» (лат. наследие, смена поколений, последовательность )- закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой.
Численность любого вида в биогеоценозе контролируется «сверху» и «снизу».
В результате численность популяции подвергается изменениям, но эти изменения обычно закономерны и связаны или с сезонными изменениями абиотических факторов, или вызываются биотическими факторами.
Для того чтобы понять природу экологической сукцессии, представим себе идеальное сообщество в котором валовая, т.е. суммарная продуктивность автотрофов в энергетическом отношении точно соответствует энергозатратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов.
В экологии суммарные энергозатраты называются «общим дыханием сообщества». (Запись этого термина в П.Т.№2.).
Ясно, что в таком идеальном сообществе процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания, следовательно биомасса остается постоянной, а система равновесной.
Если «общее дыхание» меньше первичной валовой продукции, то будет происходить накопление органического вещества.
Если «общее дыхание» больше первичной валовой продукции, то будет происходить уменьшение органического вещества.
И то и другое приводит к смене сообщества.
При избытке ресурса всегда найдутся виды потребители, а при недостатке часть видов вымрет.
Такие изменения и составляют сущность экологической сукцессии.
На Аляске (слайд №1), в одном из заповедников, чтобы защитить 4000 оленей, был организован полный отстрел волков. В результате через 10 лет оленей стало 42000, они подорвали кормовую базу и стали вымирать. Для восстановления биологического равновесия пришлось…вводить волков.
Слайд №3. Массовое размножение завезенной из Америки в качестве живой изгороди Оппунции, в Австралии резко повлияло на качество пастбищ, не помогали ни какие механические и химические способы борьбы. Недаром Австралийцы установили памятник Кактусовой огневке, (Слайд №4) завезенной в Австралию в 1928 году. С помощью гусениц этой бабочки удалось избавиться от нежелательного иммигранта.
Несмотря на то, что биогеоценозы являются устойчивыми и саморегулирующимися системами, происходит постепенная смена менее устойчивых биоценозов на более устойчивые.
Такую смену и называют сукцессией.
Обратите внимание на задание №3. В П.Т. Какие могут быть сукцессии?
Первичные сукцессии начинаются на местах где нет почвы: в водоемах, на обрывах, скалах, сыпучих песках.
Например: работа с таблицей «Зарастание водоема».
Вторичные сукцессии – восстановительные, начинаются если исходная экосистема по каким либо причинам уничтожена, но почва сохранилась.
Например: восстановление леса после пожара.
Любое сообщество способно противостоять изменениям.
Люди, часто в погоне за экономической выгодой, не задумываясь о последствиях экологических нарушений, являются причиной сукцессии.
Мы с вами проживаем на территории Кзыл-Ординской области, когда то занятой древним морем Тессис. Море ушло, появились пустыни Каракумы и Кызылкумы, степные зоны. Еще в 30-50-х годах 20 века, на территории области произрастали тугайные леса , (Слайд№5), в которых водились медведи и тигры. (Слайд №6).
В Сырдарье – ранее судоходной (Слайд №7), водились лососевые и осетровые рыбы: Амударьинский и Сырдарьинский лопатонос. (Слайд № 8).
Из-за неразумной деятельности человека они полностью истреблены.
Гигантские сомы-людоеды (Слайд №9) утаскивали с водопоя по берегам рек домашний скот.
А сейчас…сейчас… мы с вами живем в пустыне! И сохранить остатки былого биоразнообразия наша задача.
Экологические знания накопленные вами, достаточны для уверенности в том, что превращение нашей планеты, нашей биосферы, нашего города в один обширный ковер цветущих земель – в ваших руках!
Учащиеся исполняют песню «Живи Земля!», слова Леонида Дербенева, музыка Вячеслава Тихонова, передают бережно из рук в руки Земной шар (надувной мяч).
Закрепление изученного материала.
1). Оцените степень реализации поставленных на занятии целей.
2). Ответьте на вопросы учебника после параграфа 86.
3). Решите по вариантам 3 задания из КИМОВ ЕГЭ по теме сукцессия. Время на выполнение задания 3 минуты.
По ключу ответов на экране оцените работу соседа, поставьте оценку по критериям указанным в задании. Сдайте работы.
Запишите творческое домашнее задание по выбору:
Сукцессию можно наблюдать даже на городской улице. Выявите первичную и вторичную сукцессии на вашей улице. Приведите примеры.
Вы – мэр нашего города. Составьте предвыборную программу по сохранению и развитию экосистемы г. Байконур.
Назовите рисунок (лягушка из мультфильма с авоськой покидает свой пересыхающий водоем), подтвердите фактами. Каковы экологически последствия данной ситуации?
Обязательное домашнее задание : прочитать п.86, в П.Т. №4-6 п., стр.137.
Что общим дыханием сообщества называют
Подробное решение параграф § 86 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Что называется трофической структурой сообщества?
Ответ. Трофическая структура сообщества – экологический показатель пищевых взаимосвязей в нем. Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических (от греч. трофо – питание), взаимосвязей между видами этого сообщества. Пищевая сеть (ее переплетения бывают очень сложными) обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются и вещество, и энергия. Простой пример пищевой цепи дает следующая последовательность: растительность – питающееся растительностью насекомое – популяция хищного насекомого – насекомоядная птица – хищная птица. В этой цепи осуществляется однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой.
2. Какие экологические факторы вам известны?
Различают абиотические, биотические факторы и антропогенный фактор. Абиотические факторы: свет, температура, влажность и другие компоненты климата, состав воздуха, почвы и прочие, то есть. элементы неживой природы.
Биотические факторы: живые тела, или организмы, всевозможные взаимодействия между ними (фитогенные, зоогенные).
Антропогенные факторы: вырубка леса, осушение болот, возведение плотины, выброс в атмосферу различных химических веществ и пр. (т. е. деятельность человека).
Вопросы после § 86
1. Что такое сукцессия?
Ответ. В сообществах постоянно происходят изменения. Изменяется их видовой состав, численность тех или иных групп организмов, трофическая структура, продуктивность и все остальные показатели. Сообщества изменяются во времени.
Закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой, называется сукцессией (от лат. successio – наследие, смена поколений, последовательность).
2. Возможно ли равновесие в сообществе, где «общее дыхание» организмов не равно по величине валовой продукции?
Ответ. Для того чтобы понять природу экологической сукцессии, представим себе идеальное сообщество, в котором валовая, т. е. суммарная, продукция автотрофов в энергетическом выражении точно соответствует энергозатратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов. В экологии суммарные энергозатраты называются общим дыханием сообщества.
Ясно, что в таком идеальном случае процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания. Следовательно, биомасса организмов в такой системе остается постоянной, а сама система неизменной, или 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 представляет собой сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние устойчивого равновесия.
3. Какие виды сукцессий вы знаете?
Ответ. Различают первичные и вторичные сукцессии.
Первичные сукцессии возникают на субстратах, не затронутых почвообразованием, и связаны с формированием не только фитоценоза, но и почвы. Примером первичной сукцессии может являться поселение накипных и листовых лишайников на камнях. Под действием выделений лишайников каменистый субстрат постепенно превращается в подобие почвы, где поселяются уже кустистые лишайники, зеленые мхи, затем травы и другие растения и т. д.
Вторичные сукцессии развиваются на месте сформировавшихся биоценозов после их нарушения, например в результате эрозии, засухи, пожара, вырубки леса и т. п.
4. В чем различия молодых и зрелых сообществ?
Ответ. Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества. При первичной сукцессии для развития устойчивого сообщества требуются многие сотни лет.
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.
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. Однако молодое сообщество способно производить новую биомассу в гораздо больших количествах, чем старое.
Таким образом, человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая на ранних стадиях сукцессии сообщество. Ведь в зрелом сообществе, находящемся на стадии устойчивости и стабильности, чистая готовая продукция расходуется в основном на «общее дыхание» растений и животных и может быть даже равна нулю.
С другой стороны, устойчивость зрелого сообщества, его способность противостоять воздействию физических факторов (и даже управлять ими) является очень важным и весьма желательным свойством.
► Приходилось ли вам наблюдать сукцессионные изменения в природе? Расскажите о своих наблюдениях.
Ответ. В случае разрушения сообщества в результате деятельности человека или стихийных бедствий, таких, как наводнение или пожар, в нем начинается медленный процесс восстановления исходного состояния, известный под названием сукцессии. Сукцессия представляет собой последовательный ряд изменений, которые в конечном счете приводят к образованию климаксного сообщества (при условии, что дальнейших нарушений не возникает).
Примером сукцессии может служить восстановление климаксного листопадного леса на заброшенном поле. Когда поле перестают возделывать, оно вскоре зарастает однолетними травянистыми растениями, образующими пестрый ковер: черная горчица, амброзия, одуванчики. Эти «первопроходцы», пришедшие на новое, место обитание, быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению по относительно обширной территории с помощью ветра или животных. Вскоре здесь появляются более высокорослые растения, такие, как золотая розга и многолетние травы. Поскольку эти пришельцы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, проросткам видов, попавшим на поле первыми, становится трудно расти. Но точно так же, как эти высокие сорняки заглушают солнцелюбивые первые виды, их в свою очередь затеняют и лишают воды проростки деревьев-пионеров, таких, как черемуха и осина, которые обосновываются медленнее, но, достигнув достаточных размеров, забирают себе львиную долю всех ресурсов. Сукцессия на этом не завершается, так как деревья-пионеры не относятся к видам, образующим зрелый климаксный лес; медленно растущие дуб и гикори или бук и клен виды, которые появляются последними и вытесняют пионеров, затеняя их молодые деревца.
Сукцессия на заброшенном поле-пример вторичной сукцессии, протекающей относительно быстро, потому что она происходит на почве, оставшейся после первоначального климаксного леса. Если почва сильно истощена в результате бесхозяйственного ее использования или же вовсе отсутствует (как на голых скалах, обнажившихся после отступления льдов, или на застывших потоках лавы), то сукцессия протекает гораздо медленнее, поскольку рост большинства растений становится возможным лишь после образования почвы.
Сукцессию, начинающуюся на голых скалах, называют первичной сукцессией. Образование почвы может происходить в результате эрозии поверхности материнской породы под действием кислоты, выделяемой лишайниками, или же замерзания и оттаивания воды, скапливающейся в расщелинах, что вызывает разрушение породы. Отмирающие лишайники вносят, кроме того, во вновь образующуюся почву органическое вещество, а мхи могут закрепиться даже на очень тонком слое остатков лишайников и минеральной пыли. По мере того как мхи все сильнее разрушают породу и добавляют к накапливающейся почве собственный мертвый материал, становится возможным прорастание и рост мелких укореняющихся растений, начинающих процесс, в основном сходный с сукцессией «заброшенного поля».