Конспект урока биологии: "Биоценоз. Структура экосистем."

Учитель биологии ГБОУ РК «ССШИ №1»

Сидоренкова Юлия Васильевна

Материалы для проведения уроков биологии по темам:

Биоценоз. Структура экосистем. Цепи питания.

Биоценоз - совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих участок суши или водоема. Биоценоз является составной частью биогеоценоза (экосистемы). Термин «биоценоз» предложил К. Мебиус (1877).

Местом жизни биоценоза является биотоп, под которым понимаются условия окружающей среды на определенной территории: воздух, вода, почвы и подстилающие их горные породы. Именно в этой окружающей среде существуют растительность, животный мир и микроорганизмы, составля­ющие биоценоз.

Основу биоценозов составляют фотосинтезирующие орга­низмы (преимущественно зеленые растения). Растительные сообщества - фитоценозы, определяют границы биоценоозов (например, биоценоз соснового леса, ковыльной степи).

Видовое разнообразие биоценоза определяется количест­вом видов, популяции которых входят в его состав. Сущест­вуют биоценозы с незначительным (пустыни, тундра) и богатым (тропические леса) видовым разнообразием. Видовое разнообразие зависит от продолжительности существования биоценоза: в процессе его становления и развития видовое разнообразие, как правило, увеличивается. Наиболее многочисленные виды называют доминирующими. Домини­рующие виды определяют характер биоценоза в целом (например, виды ковыля в ковыльной степи, дуб и граб в дубово-грабовом лесу).

Видовая структура обусловлена как видовым разнообра­зием, так и соотношением численности и плотности попу­ляций отдельных видов.

Пространственная структура определяется, в первую очередь, пространственным расположением различных видов растений - ярусностью. Различают ярусность надземную (определенное расположение надземных частей различных видов растений) и подземную (соответственно, корневых сис­тем). Надземная ярусность снижает в биоценозе конкурен­цию растений за свет. Ярусное расположение растений влияет также и на пространственное расположение популяций животных, которые трофически или пространственно связаны с растительностью

Экологическая структура биоценоза определяется соотно­шением популяций разных экологических групп организмов (их жизненных форм). По типу питания все организмы делят на автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы.

Основу возникновения и существования биоценозов пред­ставляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же биотоп. Эти связи определяют основные условия жизни видов в сообще­стве, возможности добывания пищи и завоевания нового пространства.

Биогеоценоз - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (призем­ный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компо­нентов, объединенных обменом вещества и энергии в единый природный комплекс. Понятие «биогеоценоз» введено В.Н. Сукачевым (1940).

Экосистемы не изолированы друг от друга, между ними находятся переходные зоны, где встречаются многие виды, характерные для контактирующих экосистем.

Следовательно, все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы.

Установив максимальную размерную единицу экосистемы — биогеоценоз, можно построить иерархический ряд экосис­тем.

Структура экосистем.

Экосистемы состоят из биотического и абиотического ком­понентов. Биотический компонент подразделяется на автотрофные и гетеротрофные организмы. Автотрофы - синте­зируют органические вещества из неорганических за счет фотосинтеза (за исключением хемотрофных бактерий). Гетеротрофы - используют химическую энергию, содержа­щуюся в потребляемой пище.

Абиотический (неживой) компонент включает физические и химические факторы окружающей среды.

Биотическая структура экосистем включает основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.

1. Продуценты - это в основном зеленые растения, осущест­вляющие фотосинтез: используя световую энергию, продуци­руют сложные органические соединения своего тела из простых неорганических. При этом энергия света накапли­вается в органических соединениях, из которых построены ткани растений.

2. Консументы - самые разнообразные организмы от микро­скопических бактерий до громадных синих китов. Это все животные и другие организмы, которые питаются органи­ческим веществом, используя его как источник энергии и материал для построения своего тела.

Животных, питающихся непосредственно продуцентами называют первичными консументами. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются раститель­ноядными (фитофаги), консументы второго и более высоких порядков - плотоядными. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относят к всеядным.

Если одно животное охотится на другое, убивает его и съедает, первое называют хищником, а второе - жертвой, а взаимоотношения называют хищник - жертва. Паразиты — организмы, которые тесно связаны со своими «жертвами» и питаются ими в течение длительного времени, причиняя им вред. Растение или животное в роли жертвы называют хозяином, а взаимоотношения называют паразит - хозяин.

Детрит - мертвые растительные и животные остатки, а организмы, питающиеся им - детритофаги: грифы, земляные черви, раки, термиты, муравьи и т. д. Детритофагами могут питаться более крупные организмы.

1. Редуценты - грибы и бактерии. В любой системе детритофаги и редуценты играют одну и ту же роль - они питаются мертвым органическим веществом и при этом разлагают его.

Итак, во всякой экосистеме можно выделить следующие компоненты:

1) неорганические вещества (углерод, азот, углекислый газ, вода и т. д.), вступающие в круговороты;

2) органические соединения (белки, углеводы, липиды и т. д.), связывающие биотическую и абиотическую части;

3) климатический режим (температура и другие физические факторы);

4) продуценты;

5) консументы;

6) редуценты.

Таким образом, структуру экосистемы образуют три уровня (продуценты, консументы, редуценты) трансформации энер­гии и два круговорота: твердых и газообразных веществ.

Пищевые цепи и пищевые сети.

К числу важнейших взаимоотношений между организмами относятся пищевые. Можно проследить бесчисленные пути движения вещества в экосистеме, при которых один организм поедается другим, тот - третьим и т. д. Ряд таких звеньев называется пищевой цепью. Пищевые цепи переплетаются и образуют пищевую (трофическую) сеть.

Пищевые цепи разделяют на два типа. Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам - это цепь выедания (пастбищная).

Относительно простая и короткая пищевая цепь:
трава → кролик → лисица

(продуцент) (консумент (консумент

I порядка) II порядка)

Другой тип начинается от растительных и животных остатков к мелким животным и микроорганизмам, а затем к хищникам — эта цепь разложения (детритная).

Итак, все пищевые цепи начинаются с продуцентов. Без непрерывного образования ими органического вещества экосистема быстро съела бы сама себя и прекратила сущест­вование.

Пищевые связи можно уподобить потоку питательных веществ и энергии от одного трофического уровня к другому.

Общую массу организмов (их биомассу) на каждом трофи­ческом уровне можно измерить путем сбора или отлова и последующего взвешивания соответствующих выборок животных и растений. На каждом трофическом уровне биомасса на 90-99% меньше, чем на предыдущем. Допустим биомасса продуцентов на участке луга 0,4 га составляет 10 т, тогда биомасса фитофагов на той же площади будет не более 1000 кг. Пищевые цепи в природе обычно включают 3-4 звена, существование большего числа трофических уровней невоз­можно из-за быстрого приближения биомассы к нулю.

Большая часть получаемой энергии (80-90%) используется организмами на построение тела и поддержание жизне­деятельности. На каждом трофическом уровне число особей прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название экологической пирамиды. Экологическая пирамида это отражает число особей на каждом этапе пищевой цепи или количество биомассы, или количество энергии. Эти величины имеют одинаковую направленность. С каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее, они медленнее размно­жаются, их число уменьшается.

Разные биогеоценозы отличаются своей продуктивностью, скоростью потребления первичной продукции, а также разнообразными цепями питания. Однако, для всех цепей питания свойственны определенные закономерности, касаю­щиеся соотношения расходуемой и запасаемой продукции, т.е. биомассы с заключенной в ней энергии на каждом из трофических уровней. Эти закономерности получили назва­ние «правила экологической пирамиды». Различают разные типы экологических пирамид, в зависимости от того, какой показатель положен в ее основу. Так, пирамида биомассы отображает количественные закономерности передачи по цепи питания массы органического вещества. Пирамида энергии отображает соответствующие закономерности передачи энергии от одного звена цепи питания к другому. Разработана и пирамида чисел, отображающая количество особей на каждом из трофических уровней цепи питания.

Вопросы для закрепления:

1. Назовите продуцентов (производителей) в наземно-воздушной среде

2. Назовите продуцентов (производителей) в водной среде

3. Назовите продуцентов (производителей) в почвенной среде

4. Назовите потребителей в водной среде

5. Назовите потребителей в почвенной среде

6. Назовите потребителей в наземно-воздушной среде

7. Составьте пищевую цепь, характерную для обитателей леса

8. Составьте пищевую цепь, характерную для обитателей пресного водоема

9. Составьте пищевую цепь, характерную для почвенной среды обитания

10. Составьте пищевую цепь, характерную для обитателей морского водоема

11. Составьте пищевую цепь, характерную для обитателей болот

Вывод: сделайте общий вывод, ответив на вопросы –

А) как связаны организмы в пищевых цепях?

Б) какие свойства живого тут проявляются?

В) какие уровни организации затрагиваются?