БИОТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ Пищевые (трофические) связи l От них зависит жизнь организмов, обеспеченность их энергией. Эти связи носят всеобщий характер, так как нет ни одного вида на Земле, который ни служил бы пищей другим или сам ни использовал бы для этих целей другие виды. l Трофические отношения образуют в сообществах сложную систему, которую называют сетью питания.

БИОТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ Пищевые (трофические) Пищевые связи: l обеспечивают передачу вещества и энергии от одного организма к другому. l служат механизмом регуляции численности популяций.

Передача энергии по пищевой цепи капуста (первый трофический уровень) – продуцент l коза (второй трофический уровень) - консумент первого порядка как растительноядное животное l волк (третий уровень) - консумент второго порядка Проследим, как расходуется в этой цепи солнечная энергия, связанная в кочане капусты. l

Передача энергии по пищевой цепи на рост идет около 10 процентов усвоенной энергии. в теле козы задержится даже менее десятой части энергии, заключенной в кочане капусты, так как часть вещества капусты не усваивается. Когда же козу съест волк, то на прирост его тела достанется не более одного процента энергии, связанной в капусте

Передача энергии по пищевой цепи передача вещества и энергии по цепям питания подчиняется так называемому "правилу десяти процентов". В каждом последующем звене цепей питания количество задерживаемой энергии уменьшается примерно в 10 раз, и уже через 4 -5 звеньев она практически полностью иссякает.

Передача энергии по пищевой цепи l На создание 1 кг массы растительноядных животных в природе затрачивается в 10 раз больше солнечной энергии, чем на 1 кг массы растений. Соответственно продукция плотоядных обходится в 10 раз дороже.

Передача энергии по пищевой цепи Правило 10 процентов можно выразить в виде пирамиды биологической продукции. Нижняя, широкая ступень пирамиды отражает скорость создания органического вещества на первом трофическом уровне, а каждая последующая ступень оказывается в 10 раз меньше предыдущей.

Поэтому проблема голода для населения разных стран начинается прежде всего с нехватки вторичной продукции - животных белков, необходимых в рационе человека.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ Пример биологического накопления пестицида ДДТ l l l l Содержание ДДТ млн-1 К Вода 0, 00005 Планктон 0, 04 800 Растительноядные рыбы 0, 94 18800 Хищные рыбы 1, 33 26600 Цапля 3, 57 71400 Серебристая чайка 6, 0 120000 Баклан 26, 4 528000

Экологические факторы l биотические - взаимные влияния организмов друг на друга. l абиотические - факторы неживой природы антропогенные - все формы воздействия на природу человека l

Межвидовая конкуренция Пока экосистема обладает достаточным количеством ресурсов общего пользования, разные виды потребляют их сообща. Если два или более видов в одной экосистеме начнут потреблять один и тот же дефицитный ресурс, они окажутся в отношениях межвидовой конкуренции.

Хищничество Форма взаимодействия видов в пищевых цепях и сетях, когда отдельная особь одного вида (хищник) питается организмами (или частями организмов) другого вида (жертвы). Причем хищник живет отдельно от жертвы. Эти два вида организмов вовлечены в отношения типа хищник – жертва.

МУТУАЛИЗМ Мутуали зм (англ. mutual - взаимный) - широко распространённая форма взаимополезного сожительства. Присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Более общим понятием является симбиоз, который представляет собой сосуществование различных биологических видов. Но в отличие от мутуализма, симбиоз может быть и не выгоден одному из партнёров.

Комменсализм l Комменсализм (от лат. com - «с» , «вместе» и mensa - «стол» , «трапеза» ; буквально «у стола» , «за одним столом» ; ранее - сотрапезничество) - способ совместного существования (симбиоза) двух разных видов живых организмов, при котором один из партнёров этой системы (комменсал) возлагает на другого (хозяина) регуляцию своих отношений с внешней средой, но не вступает с ним в тесные взаимоотношения. l При этом, популяция комменсалов извлекает пользу от взаимоотношения, а популяция хозяев не получает ни пользы, ни вреда (например, чешуйница обыкновенная и человек), т. е. метаболические взаимодействия и антагонизм между такими партнёрами чаще всего отсутствуют. Комменсализм - как бы переходная форма от нейтрализма к мутуализму.

Абиотические факторы среды имеют физико-химическую природу и определяют пределы устойчивости жизни на Земле l l l l l Температура Освещенность Влажность Давление Радиоактивное излучение Содержание кислорода Солевой состав воды и почвы Ветры Течения и т. п.

Гомеостаз – способность биологического объекта к саморегуляции при изменении условий окружающей среды; для организма сохранение постоянства внутренней среды организма и устойчивость основных физиологических функций при изменении внешних условий. Пороговый эффект – малое изменение или воздействие может оказаться критическим и вызвать негативные последствия (если система находится в предпороговой области). Например, массовая гибель деревьев после длительного воздействия загрязненного воздуха.

ДИАПАЗОНЫ ТОЛЕРАНТНОСТИ И ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ Диапазон толерантности – амплитуда колебаний различных факторов (температура, влажность, свет) при которой существует полноценный рост популяций. Закон толерантности – существование, распространенность и распределение видов живых организмов в экосистеме определяется тем, может ли уровень одного или нескольких физических или химических факторов быть выше или ниже уровней толерантности этих видов. Уровень толерантности отдельного организма зависит от его возраста, здоровья, физиологического состояния, генотипа (например, толерантность к спиртному). К постепенно изменяющимся условиям можно адаптироваться (привыкнуть).

Принцип лимитирующего фактора – избыток или недостаток одного абиотического фактора может повлечь за собой ограничение или остановку роста численности популяции в экосистеме, даже если значения других факторов оптимальны. Лимитирующий фактор – любой фактор, тормозящий рост популяции в экосистеме Лимитирующие факторы для наземных экосистем: - температура, - вода, - свет, - питательные вещества в почве. Лимитирующие факторы для водных экосистем: - температура, - солнечный свет, - содержание растворенного кислорода, - соленость.

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ ДЕЙСТВИЯ абиотических ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ Закон оптимума. l Закон оптимума отражает реакцию видов на изменение силы действия любого фактора. Нет всецело положительных или отрицательных факторов, все зависит от их дозировки. Правило экологической индивидуальности l В природе нет двух видов с полным совпадением оптимумов и критических точек по отношению к набору факторов среды. Если виды совпадают по устойчивости к одному фактору, то обязательно разойдутся по устойчивости к другому.

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ ДЕЙСТВИЯ абиотических ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора l На живые существа одновременно действует множество факторов, и к тому же большинство из них переменчиво. Но в каждый конкретный период времени можно выделить самый главный, от которого в наибольшей мере зависит их жизнь. Им оказывается тот фактор среды, который сильнее всего отклоняется от оптимума. Он и является ограничивающим жизнедеятельность организмов в данный период.

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ ДЕЙСТВИЯ абиотических ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ Принцип совместного действия факторов l Он заключается в том, что результат влияния любого экологического фактора на организмы во многом зависит от того, в какой комбинации и с какой силой действуют в данный момент и другие.

Биогенные вещества (биогены) химические элементы, постоянно входящие в состав живых организмов и выполняющие определенные биологические функции

Живые системы включают в себя около 20 элементов Главными из них являются углерод водород кислород, азот фосфор сера

Основные принципы: функционирования экосистем Получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов Экосистемы существуют за счет солнечной энергии Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень или на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

Устойчивость живой природы Принцип цикличности. l Циклическое использование ограниченных по запасам веществ делает их практически неисчерпаемыми.

Устойчивость живой природы Принцип отрицательной обратной связи. l Отрицательная обратная связь заключается в том, что возникшие в системе отклонения от ее нормального состояния вызывают в ней самой такие изменения, которые начинают противодействовать этим отклонениям. Происходит регуляция, т. е. возврат системы в прежнюю норму.

Устойчивость живой природы Принцип биологического разнообразия. l Взаимодополняемость видов. l Разнообразие видов позволило жизни освоить все уголки биосферы. l Биологический круговорот веществ требует участия видов с прямо противоположными функциями. l Взаимозаменяемость видов.

Биоразнообразие – множество всех живых форм на Земле l l l включает разновидности растений, животных, микроорганизмов, а также экологические системы и экологические процессы, генетическое разнообразие. Сейчас известно около 1, 8 млн видов (из них 250 тыс. растений). Предполагается, что всего может быть около 30 млн. видов.

Значение биоразнообразия l Экологическое (основа функционирования экосистем) l Экономическое (продовольствие, домашние животные) l Медицинское (лекарства, исследования) l Эстетическое и рекреационное (красота, отдых, туризм) l Научное (исследование эволюции, деятельности экосистем) l Этическое

Исчезновение видов l l l естественная часть эволюции «Фоновая» степень исчезновения – 1 -10 видов в год На Земле было 5 периодов массового уничтожения видов за 1, 5 млрд лет.

Исчезновение видов l l l Силурийское вымирание произошло около 440 млн. лет назад, тогда еще наземной жизни не было, но погибло около 65% существ, живших в море. Около 364 млн. лет назад произошло девонское вымирание, количество морских животных сократилось наполовину. Около 250 млн. лет назад произошло пермское вымирание. Его называют великим, потому что вымерло 95% видов всех живых существ.

l l Триасово вымирание, 200 млн. лет назад, погибла примерно половина всех существ, живших тогда на Земле. В качестве причины предполагается вулканическая активность. Мел-палеогеновое вымирание - произошло примерно 65 млн. лет назад. Тогда погибли динозавры.

Исчезновение видов Сейчас – 1 000 видов в год. l Каждый восьмой вид подвергается риску исчезновения l К 2015 г. биосфера может утратить 10 -15% видов l О снижении биоразнообразия впервые стали говорить в 1920 е годы Гарри Харлан (США) и Николай Вавилов (СССР) l Страны, растения которых наиболее подвержены риску исчезновения – США, Австралия, ЮАР, Турция, Мексика, Бразилия, Панама, Индия, Испания, Перу.

Сохранение биоразнообразия l l Ботанические сады (1 600 в мире) и зоопарки Красные книги Первое издание Красной книги России – 1995 г. – 247 видов Банки генов (с 1970 х) – в основном семена и предки культурных растений (более 6 млн) Особо охраняемые природные территории (ООПТ)

Сохранение биоразнообразия ЗАПОВЕДНИКИ Согласно Федеральному закону «Об особо охраняемых природных территориях» государственный природный заповедник - одна из категорий особо охраняемых природных территорий исключительно федерального значения, полностью изъятая из хозяйственного использования в целях сохранения природных процессов и явлений, редких и уникальных природных систем, видов растений и животных;

Сохранение биоразнообразия Заповедники – никакой хозяйственной деятельности В России 93 заповедника (30 млн га), в том числе 18 биосферных Старейший – Баргузинский (Бурятия) 1916 г. l

Сохранение биоразнообразия Всемирная сеть биосферных резерватов (англ. World Network of Biosphere Reserves) создана в рамках программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера» и объединяет в себя особо охраняемые природные территории, призванные демонстрировать сбалансированное взаимодействие природы и человека, концепцию устойчивого развития окружающей среды. Международная сеть является своеобразным двигателем для обмена знаниями и опытом, для образовательных и исследовательских программ, для мониторинга и для принятия совместных решений. В настоящее время существует 0 коло 600 биосферных резерватов в 109 странах по всему миру, в том числе есть ряд международных, или транснациональных, резерватов. Биосферные резерваты называют биосферными заповедниками.

Сохранение биоразнообразия Национальные парки l l территория, где в целях охраны окружающей среды ограничена деятельность человека. В отличие от заповедников, где деятельность человека практически полностью запрещена (запрещены охота, туризм и т. п.), на территорию национальных парков допускаются туристы, в ограниченных масштабах допускается хозяйственная деятельность.

Сохранение биоразнообразия l l Заказники охраняемая природная территория, на которой (в отличие от заповедников) под охраной находится не природный комплекс, а некоторые его части: только растения, только животные, либо их отдельные виды, либо отдельные историко-мемориальные или геологические объекты. 1. Государственными природными заказниками являются территории (акватории), имеющие особое значение для сохранения или восстановления природных комплексов или их компонентов и поддержания экологического баланса. 2. Объявление территории государственным природным заказником допускается как с изъятием, так и без изъятия у пользователей, владельцев и собственников земельных участков. 3. Государственные природные заказники могут быть федерального или регионального значения.

Сохранение биоразнообразия Памятник природы l l В качестве памятника природы может охраняться водопад, метеоритный кратер, уникальное геологическое обнажение, пещера или, например, редкое дерево. Иногда к памятникам природы относят территории значительных размеров - леса, горные хребты, участки побережий и долин. В таком случае они именуются урочищами или охраняемыми ландшафтами. Памятники природы подразделяются по типам на ботанические, геологические, гидрологические, гидрогеологические, зоологические и комплексные. Для бо льшей части памятников природы устанавливается режим заказников, но для особо ценных природных объектов может быть установлен режим заповедников.

ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ l - наука об общих закономерностях взаимоотношения природы и общества Выделяют: геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека и др.

Б. Коммонер 4 закона экологии: l l Всё связано со всем Ничто не исчезает в никуда Природа знает лучше Ничто не даётся даром

Огромную роль в воспроизводстве жизни играет энергия Солнца. Количество этой энергии очень велико (примерно 55 ккал на 1 см 2 в год). Из этого количества продуценты — зеленые растения — в результате фотосинтеза фиксируют не более 1-2 % энергии, а пустыни и океан — сотые доли процента.

Число звеньев в пищевой цепи может быть различным, но обычно их 3-4 (реже 5). Дело в том, что к конечному звену пищевой цепи поступает так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

Рис. 1. Пищевые цепи в наземной экосистеме

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Простейшая пищевая цепь (или цепь питания) может состоять из фитопланктона, затем идут более крупные травоядные планктонные ракообразные (зоопланктон), а заканчивается цепь китом (или мелкими хищниками), которые фильтруют этих ракообразных из воды.

Природа сложна. Все ее элементы, живые и неживые, — одно целое, комплекс приспособленных друг к другу, взаимодействующих и взаимосвязанных явлений и существ. Это звенья одной цепи. И если удалить из общей цепочки хотя бы одно такое звено, результаты могут быть непредвиденными.

Особенно негативно разрыв цепей питания может сказаться на леса — будь то лесные биоценозы умеренной зоны либо отличающиеся богатым видовым разнообразием биоценозы тропического леса. Многие виды деревьев, кустарников или травянистых растений пользуются услугами определенного опылителя — пчелы, осы, бабочки или колибри, обитающих в пределах ареала данного растительного вида. Как только погибнет последнее цветущее дерево или травянистое растение, опылитель вынужден будет покинуть данное местообитание. В результате погибнут питающиеся этими растениями или плодами дерева фитофаги (травоядные). Без пиши останутся охотившиеся на фитофагов хищники, а далее изменения последовательно коснутся остальных звеньев пищевой цепи. В итоге они скажутся и на человеке, поскольку у него есть свое определенное место в пищевой цепи.

Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищную и детритную. Пищевые цени, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих организмов, называются пастбищными, или цепями выедания. На вершине пастбищной цепи стоят зеленые растения. На втором уровне пастбищной цепи обычно находятся фитофаги, т.е. животные, питающиеся растениями. Примером пастбищной пищевой цепи могут служить взаимоотношения между организмами на пойменном лугу. Начинается такая цепь с лугового цветкового растения. Следующее звено — бабочка, питающаяся нектаром цветка. Затем идет обитатель влажных местообитаний — лягушка. Ее покровительственная окраска позволяет ей подстеречь жертву, но не спасает от другого хищника — обыкновенного ужа. Цапля, поймав ужа, замыкает пищевую цепь на пойменном лугу.

Если пищевая цепь начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детрита, она называется детритной , или цепью разложения. Термин «детрит» означает продукт распада. Он позаимствован из геологии, где детритом называют продукты разрушения горных пород. В экологии детрит — это органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения. Такие цепи характерны для сообществ дна глубоких озер, океанов, где многие организмы питаются за счет оседания детрита, образованного отмершими организмами верхних освещенных слоев водоема.

В лесных биоценозах детритная цепь начинается с разложения мертвого органического вещества животными-сапрофагами. Наиболее активное участие в разложении органики здесь принимают почвенные беспозвоночные животные (членистоногие, черви) и микроорганизмы. Присутствуют и крупные сапрофаги — насекомые, которые готовят субстрат для организмов, осуществляющих процессы минерализации (для бактерий и грибов).

В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а, наоборот, уменьшаются. Так, на втором уровне могут стоять насекомые-могильщики. Но наиболее типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие процесс разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений на вершине пастбищной цепи, начиная тем самым новый круг движения вещества.

В одних экосистемах преобладают пастбищные, в других — детритные цепи. Например, лес считается экосистемой с преобладанием детритных цепей. В экосистеме гниющего пня пастбищная цепь вообще отсутствует. В то же время, например, в экосистемах поверхности моря практически все продуценты, представленные фитопланктоном, потребляются животными, а их трупы опускаются на дно, т.е. уходят изданной экосистемы. В таких экосистемах преобладают пастбищные пищевые цепи, или цепи выедания.

Общее правило , касающееся любой пищевой цепи, гласит: на каждом трофическом уровне сообщества большая часть поглощаемой с пищей энергии тратится на поддержание жизнедеятельности, рассеивается и больше не может быть использована другими организмами . Таким образом, потребленная пища на каждом трофическом уровне ассимилируется не полностью. Значительная ее часть расходуется на обмен веществ. При переходе к каждому последующему звену пищевой цепи общее количество пригодной для использования энергии, передаваемой на следующий, более высокий трофический уровень, уменьшается.

Биология 11 класс

Урок 25.

Тема урока: ПИЩЕВЫЕ СВЯЗИ. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМАХ.

Цель урока: углубить знания о пищевых взаимоотношениях в экосистеме, о трофических звеньях пищевой цепи; ввести понятия «пастбищной» и «детритной» пищевой цепи; объяснить закономерность – правило экологической пирамиды; сформировать у учащихся убеждения в необходимости сохранения ценности и устойчивости экосистем на примере широколиственного леса, зависимости экосистемы от поступающей солнечной энергии и круговорота веществ в ней.

Оборудование : таблица «Биогеоценоз дубравы», портрет В. Н.Сукачёва, карточки.

Девиз: «Наш мир – не случайность, не хаос, - есть система во всём»

Ход урока.

I .Организационный момент

II .Проверка домашнего задания.

1.Фронтальный опрос §5.4 « Структура экосистем»

Вопрос 1 . Что такое биогеоценоз? Биогеоценоз - это экологическая система (экосистема), границы которой определены растительным сообществом. Совокупность биогеоценозов земного шара образует глобальную систему, биосферу. Примерами биогеоценозов являются дубрава, луг, ельник, березовая роща и др.

Вопрос 2. Расскажите о пространственной структуре экосистемы.

Пространственная структура экосистемы определяется ярусным расположением растительности. Сверху вниз над землей выделяют пологовый (древесный), кустарниковый, травяной и надпочвенный (приземный) ярусы. В почве также идет разделение на уровни, образованные корнями растений разных видов. Такая пространственная организация позволяет растениям эффективно использовать свет и другие ресурсы, а животным - занимать разные экологические ниши и ослаблять конкуренцию между близкими видами.

Вопрос 3 . Какие обязательные компоненты включает любая экосистема?

В любой экосистеме можно выделить два основных структурных компонента - биотоп и биоценоз. Биотоп - это комплекс факторов неживой природы, которые в сумме формируют определенные климатические, географические, почвенные и другие параметры экосистемы. Биоценоз - это совокупность всех живых организмов (популяций) экосистемы. Он разделяется на зооценоз (сообщество животных), фитоценоз (сообщество растений) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

Вопрос 4 . В каких отношениях находятся друг с другом обитатели биоценозов? Охарактеризуйте эти связи.

С точки зрения экологической структуры в экосистеме можно выделить три группы особей.

1)Продуценты, или производители, -автотрофы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Их биомасса - это первичная продукция экосистемы,которая служит пищей и источником энергии для всех остальных организмов сообщества. Автотрофами являются растения, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие прокариоты.

3)Редуценты, или разлагатели, - организмы, перерабатывающие мертвое органическое вещество (детрит) до минеральных соединений. Редуценты - это дождевые черви,многоножки, термиты, грибы, бактерии.

Вопрос 5 . Опишите видовой состав и пространственную структуру экосистемы дубравы.

Видовой состав дубравы очень разнообразен, что обеспечивает ее стабильность как экосистемы. Растения дубравы образуют четко разделенные ярусы. В верхнем древесном «этаже» расположены крупные многолетние дубы и липы. Второй ярус составляют низкорослые и менее светолюбивые груша, клен, яблоня. Далее следует кустарниковая растительность: лещина, бересклет, калина, боярышник, бузина. Травянистый ярус состоит из кустарничков, всходов деревьев, папоротников и различных трав (медуница, хохлатка, ветреница, иван-да-марья и т. д.). Приземный ярус представлен мхами, низкими травами; здесь также обитают лишайники и грибы.

Животный мир дубравы не менее разнообразен. Членистоногие населяют все ее уровни. Из позвоночных в верхних ярусах мы встретим много птиц - сороку, зяблика, дроздов, синиц, ночных и дневных хищников. В кустарниках обитают зарянка, мухоловка-пеструшка, пеночки, славки, крапивник. В травянистом слое живут мыши, землеройки, ежи. Некоторые животные, например серая белка, способны перемещаться почти по всем ярусам.

В подстилке преобладают редуценты: дождевые черви, мокрицы, личинки мух, жуки-навозники и мертвоеды, клещи, нематоды. В почве обитают различные животные, роющие землю (например, кроты).

2. Индивидуальная работа по карточкам:

Заполните пропуски названиями функциональных групп экосистемы и царств живых существ.

Организмы, потребляющие органическое вещество и перерабатывающие его в новые формы, называют____1_____. Они представлены в основном видами, относящимися к ____2_____ миру. Организмы, потребляющие органическое вещество и полностью разлагающее его до минеральных соединений, называют ____3____. Они представлены видами, относящимися к __4___ и ___5___. Организмы, которые потребляют минеральные соединения и, используя внешнюю энергию, синтезируют органические вещества, называют ___6___. Они представлены в основном видами, относящимися к ____7___ миру.

III .Сообщение темы и цели урока.

Проблемный вопрос:

1. Вступительное слово учителя:

Генеральная Ассамблея ООН объявила Международным днём леса. Этот день будет отмечаться ежегодно, начиная с 2013 года.

Леса покрывают 31% поверхности суши. Они лёгкие нашей планеты. В последние годы тенденции, связанные с обезлесением Земли в результате вырубки, деградации и пожаров вызывают тревогу у всего международного сообщества.

В своей резолюции по лесам делегаты 67–й сессии Генеральной Ассамблеи ООН подчеркнули, что надлежащее управление лесами внесёт важный вклад в продвижение развития на планете.

Несмотря на то, что наша страна обладает самыми большими площадями лесов (21% мировых запасов), лесное хозяйство вносит всего 3 – 4 % в , в то время как в Швеции и Финляндии доля лесной отрасли в ВВП достигает 40 – 50 %.

«Шведская модель» интенсивного лесопользования, сочетает в себя с восстановлением лесов, что увеличивает доходность леса в 8 – 10 раз. Пока, к сожалению, в ряде районов России – Архангельская и , – нерациональное лесопользование, включая рубки, привели лесную отрасль к кризису. Площадь «малонарушенных лесных территорий» составляет 26% всего России.

Сегодня на уроке мы рассмотрим причины устойчивости экосистем на примере широколиственного леса. Помните, что лес – это богатство нашей страны. Мы должны бережно относиться к лесным ресурсам и правильно их использовать.

IV . Изучение новой темы.

1.Работа с учебником. Самостоятельное чтение параграфа с.326-329.

2. Беседа по вопросам.

1) За счет чего формируется устойчивая саморегулирующаяся и самоподдерживающаяся экосистема? (За счет постоянного взаимодействия живых организмов друг с другом и с факторами внешней среды.)

2) На основе чего строятся взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой? (На основе пищевого поведения.)

3) Чем связаны все виды организмов в экосистеме? (Все виды организмов связаны друг с другом сложной системой пищевых взаимоотношений.)

4) От чего зависит устойчивость структуры экосистемы? (Устойчивость экосистемы зависит от многообразия пищевых связей, существующих между разными видами этого сообщества.)

5)Какие процессы постоянно происходят в экосистеме. (В экосистеме происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключенной в пище, от одних организмов к другим.)

6) Как образуются в экосистеме органические вещества? (Растения (продуценты), используя солнечную энергию, образуют органические соединения.)

7)Что происходит дальше с органическими соединениями? (Эти вещества употребляют гетеротрофы (консументы), продукты жизнедеятельности вновь используются автотроф- ными организмами.)

Вывод: В экосистеме существует постоянный круговорот веществ и энергии, который поддерживается энергией Солнца.

Каждый организм, участвующий в этом процессе, находится на определенном трофическом, или пищевом, уровне, образуя трофическое (пищевое) звено.

8)Сколько трофических уровней различают в экосистеме?

1-й трофический уровень - автотрофные организмы -> растения

3-й трофический уровень -> плотоядные животные -> хищники 1-го порядка -> мелкие млекопитающие, насекомоядные птицы, амфибии, рептилии.

5-й трофический уровень - редуценты.

9) Всегда ли пищевая цепь начинается с продуцентов (растений)? (Нет. Цепь питания может начинаться с детрита (мертвой органики.)

10) Различают следующие цепи питания:

11)Почему пищевые цепи связаны между собой в единую пищевую сеть? (Обычно одно и то же растение служит пищей нескольким животным, которые в свою очередь могут быть съедены разными хищниками.)

Вывод: Пищевые цепи разветвляются в сложные пищевые сети. Пищевые сети внутри каждого биоценоза имеют хорошо выраженную структуру.

Она характеризуется да каждом уровне цепи питания биомассой (количеством, размером и общей массой организмов).

12) Как объяснить снижение биомассы при переходе с одного трофического уровня на другой?

Снижение биомассы при переходе с одного пищевого уровня на другой обусловлено тем, что далеко не вся пища ассимилируется консументами. В цепях питания биомасса каждого последующего звена примерно в 10 раз меньше предыдущего, т. е. масса каждого последующего звена в цепи питания прогрессивно уменьшается.

Пример - на с. 327учебник.

Эта закономерность получила название правила экологической пирамиды. (рис.165, с.329)

V . Закрепление.

Чем определяется устойчивость экосистемы?

Объясните, что такое экологическая пирамида.

2.Практическая работа №3 «Составление схем передачи вещества и энергии (цепей питания) в экосистеме».

Из данного перечня организмов составьте пастбищную цепь питания:

1 вариант: певчий дрозд, жёлуди, ястреб – перепелятник, жёлуди.

2 вариант: короед, пёстрый дятел, кора дуба, ястреб – перепелятник.

Сильные: Сойка, ястреб – тетеревятник, желудёвый долгоносик, певчий дрозд, жёлуди.

3) Из данного перечня организмов составьте детритную цепь питания: жук – навозник, славка, навоз, ястреб – перепелятник.

2) Отвечаем на проблемный вопрос. Проблемный вопрос: «Как доказать, что леса занимают центральное место в процессе углеродного обмена между земными экосистемами и атмосферой и вносят огромный вклад в сокращение масштабов бедности?»

VI .Итог урока. Оценки

Домашнее задание: § 5.5; вопросы 1-5. на с.329.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Пищевые связи. Круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах

Хищникам свойственны различные способы охоты: засада и терпеливое ожидание или погоня.

Пищевые взаимоотношения

Устойчивость экосистемы - это способность экосистемы сохранять свою структуру и функции под воздействием внешних и внутренних факторов. Устойчивость экосистемы обеспечивается: биологическим разнообразием; сложностью трофических связей организмов, входящих в её состав; генетическим разнообразием особей популяций.

В экосистемах происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключённой в пище, от одних организмов к другим.

Круговорот веществ - это совокупность повторяющихся процессов превращения и перемещения вещества в природе. В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в неё другие.

Трофический уровень - отдельное звено в трофической цепи, совокупность организмов, получающих в пищу преобразованную энергию Солнца одинаковым числом посредников трофической цепи. Трофическое звено - группа организмов, конкретные биологические виды, занимающие определённое место в трофической цепи. Из трофических звеньев строится пищевая цепь.

Трофические уровни На первом трофическом уровне располагаются первичные продуценты - это в основном зелёные растения. Производить органическое вещество способны также отдельные бактерии и синезелёные водоросли. На суше продуценты - это растения лугов и лесов. В воде - зелёные водоросли.

На третьем трофическом уровне находятся консументы второго порядка - это хищники, которые питаются травоядными организмами. Третий уровень в пищевой цепи могут занимать как крупные, так и мелкие хищники, которые также порой становятся жертвами более крупных животных. Трофические уровни

Четвёртый трофический уровень могут занимать при наличии их в экосистеме крупные хищники. Трофические уровни

Пищевая цепь

Пищевая сеть

Экологическая пирамида - соотношение каких-либо характеристик экосистем (количество особей, биомасса различных пищевых уровней и количество энергии), выраженное графически.

Пирамида численности Пирамиды численности отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне.

Пирамида биомассы Пирамиды биомассы рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе.

Пирамида энергии - разновидность пирамиды биомасс, в которой представлено количество энергии, заключённое на каждом трофическом уровне или проходящее через все уровни экосистемы.

27. Производители органических веществ в экосистеме А) продуценты Б) консументы В) редуценты Г) хищники 62. Продуценты в экосистеме луга А) потребляют готовые органические вещества Б) создают органические вещества В) обеспечивают процесс гниения Г) разлагают органические вещества

199. К какой группе относятся микроорганизмы, обитающие в почве А) продуценты Б) консументы I порядка В) консументы II порядка Г) редуценты 375. Потеря энергии в цепи питания от растений к растительноядным животным, а от них к последующим звеньям называется А) правилом экологической пирамиды Б) круговоротом веществ В) колебанием численности популяций Г) саморегуляцией численности популяций

420. Назовите животное, которое следует включить в пищевую цепь: трава → ... → волк А) тигр Б) ястреб В) заяц Г) белка 625. Соотношение количества органического вещества живых организмов, занимающих разное положение в пищевой цепи, называют пирамидой А) биоразнообразия Б) численности В) энергии Г) биомассы

889. Определите верно составленную пищевую цепь А) еж → растение → кузнечик → лягушка Б) кузнечик → растение → еж → лягушка В) растение → кузнечик → лягушка → еж Г) еж → лягушка → кузнечик → растение 901. В экосистеме хвойного леса к консументам 2-го порядка относят А) ель обыкновенную Б) лесных мышей В) таежных клещей Г) почвенных бактерий

980. Растения производят органические вещества из неорганических, поэтому играют в пищевых цепях роль А) конечного звена Б) начального звена В) организмов-потребителей Г) организмов-разрушителей 1431. Бактерии и грибы в круговороте веществ выполняют роль А) производителей органических веществ Б) потребителей органических веществ В) разрушителей органических веществ Г) разрушителей неорганических веществ

1688. Определите правильно составленную пищевую цепь А) ястреб → синица → личинки насекомых → сосна Б) сосна → синица → личинки насекомых → ястреб В) сосна → личинки насекомых → синица → ястреб Г) личинки насекомых → сосна → синица → ястреб 1721. Определите, какое животное надо включить в пищевую цепь: злаки → ? → уж → коршун А) лягушка Б) ёж В) мышь Г) жаворонок

1775. В процессе круговорота веществ в биосфере редуценты А) участвуют в образовании органических веществ из неорганических Б) используют солнечный свет для синтеза питательных веществ В) разлагают органические остатки и используют заключенную в них энергию Г) поглощают углекислый газ и кислород 1789. Консументы в процессе круговорота веществ в биосфере А) создают органические вещества из минеральных Б) разлагают органические вещества до минеральных В) разлагают минеральные вещества Г) потребляют готовые органические вещества

1806. Определите правильно составленную пищевую цепь А) чайка → окунь → мальки рыб → водоросли Б) водоросли → чайка → окунь → мальки рыб В) мальки рыб → водоросли → окунь → чайка Г) водоросли → мальки рыб → окунь → чайка 1896. Хищники в биоценозе выполняют функции А) продуцентов Б) редуцентов В) консументов 2-го порядка Г) консументов 1-го порядка

2200. Продолжите цепь питания: пшеница → мышь → ... А) крот Б) суслик В) лисица Г) тритон 2304. Определите консумент II порядка в цепи питания: хлорелла → дафнии → головастик → окунь → щука А) дафнии Б) головастик В) окунь Г) хлорелла 2362. Продуценты – это организмы в экосистеме, А) создающие органические вещества из неорганических Б) разлагающие органические вещества до минеральных В) вступающие в симбиотические взаимоотношения Г) потребляющие готовые органические вещества

1974. В каком направлении идут пищевые и энергетические связи в экосистеме? 1) редуценты → продуценты → консументы 2) консументы → продуценты → редуценты 3) консументы → редуценты → продуценты 4) продуценты → консументы → редуценты 2108. Редуценты в процессе круговорота веществ способствуют А) накоплению кислорода в атмосфере Б) синтезу минеральных веществ В) разложению органических веществ Г) усвоению углекислого газа

Биология. Общая биология. 11 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович

25. Пищевые связи. Круговорот веществ и энергии в экосистемах

Вспомните!

Какие обязательные компоненты входят в состав любой экосистемы?

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и с факторами внешней среды, формируя устойчивую саморегулирующуюся и самоподдерживающуюся экосистему. Особенности видового состава этой системы определяются историческими и климатическими условиями, а взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой строятся на основе пищевого поведения.

В рассмотренной нами экосистеме дубравы олени едят травянистые растения и листья кустарников, белки не прочь полакомиться желудями и грибами, ёж съедает дождевого червя, а филин на ночной охоте ловит мышей и полёвок. Многочисленные насекомые, желуди дуба, плоды дикой яблони и груши, семена и ягоды – прекрасный корм птицам. Мёртвые органические остатки падают на землю. На них развиваются бактерии, которых потребляют простейшие, служащие, в свою очередь, кормом многочисленным мелким почвенным беспозвоночным. Все виды организмов связаны друг с другом сложной системой пищевых взаимоотношений.

При изучении структуры любой экосистемы становится очевидным, что её устойчивость зависит от многообразия пищевых связей, существующих между разными видами этого сообщества. Причём, чем больше видовое многообразие, тем устойчивее структура. Представьте себе систему, в которой хищник и жертва представлены только одиночными видами, допустим «лиса – заяц». Исчезновение зайцев неизбежно приведёт к гибели хищников, и экосистема, потеряв два своих компонента, начнёт разрушаться. Если же в качестве пищи в данной экосистеме лиса может использовать и грызунов, и лягушек, и мелких птиц, то пропажа одного источника пищи не приведёт к разрушению всей структуры, а освободившуюся экологическую нишу вскоре займут другие организмы со сходными требованиями к среде.

В экосистеме происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключённой в пище, от одних организмов к другим. Растения (продуценты), используя солнечную энергию, образуют сложные органические соединения. Эти вещества употребляют гетеротрофы (консументы), продукты жизнедеятельности которых, возвращаясь в окружающую среду, вновь используются автотрофными организмами. В экосистеме существует постоянный круговорот вещества и энергии, который поддерживается энергией солнца. Каждый организм, участвующий в этом процессе, находится на определённом трофическом, или пищевом, уровне, образуя трофическое (пищевое) звено. В результате соединения нескольких трофических звеньев образуется пищевая цепь, в которой каждое предыдущее звено служит пищей последующему. Если проследить структуру отдельных пищевых цепей, то можно обнаружить, что цепи очень редко изолированы друг от друга. Обычно одно и то же растение служит пищей нескольким животным, которые, в свою очередь, могут быть съедены разными хищниками. Таким образом, все пищевые цепи связаны между собой в единую пищевую сеть.

Первый трофический уровень экосистемы образуют автотрофные организмы, в основном зелёные растения.

Пятый уровень формируют редуценты, которые потребляют мёртвое органическое вещество.

Как правило, в экосистеме существует от трёх до пяти трофических уровней. Пищевую цепь, которая начинается от растений, называют пастбищной пищевой цепью: например, осина? заяц? волк. Если цепь питания начинается с детрита (мёртвой органики), её называют детритной цепью: листовой опад? дождевой червь? певчий дрозд? ястреб-перепелятник (рис. 78).

Обычно размеры хищников с переходом на следующий трофический уровень возрастают, а их численность снижается. Если мы попробуем оценить общее количество биомассы на каждом трофическом уровне, то заметим определённую закономерность. В большинстве наземных экосистем с повышением трофического уровня количество биомассы будет неуклонно снижаться (рис. 79). Подобная закономерность носит название экологической пирамиды и связана с тем, что на каждом трофическом уровне организмы способны использовать лишь 5–15 % энергии поступившей биомассы для построения своего тела. Остальная энергия расходуется или на движение, рассеивается в виде тепла или просто не усваивается. Именно поэтому число трофических уровней в экосистеме ограничено и редко бывает более пяти-шести.

Рис. 78. Пример пищевых связей. Детритная цепь

Основание пирамиды образуют продуценты (растения). Над ними располагаются растительноядные животные. Следующий уровень образуют хищники первого порядка. Вершину пирамиды занимают наиболее крупные плотоядные животные. Причём число уровней в пирамиде соответствует числу звеньев в пищевой цепи. Различают пирамиду численности (особей), пирамиду биомассы и пирамиду энергии.

Наличие сложных пищевых взаимоотношений обеспечивает устойчивость экосистем. Если изменится среда обитания продуцентов, через пищевую сеть это неизбежно отразится на всех остальных организмах экосистемы. Нельзя нарушить какой-либо из экологических факторов, не затронув в той или иной степени существование всех видов, составляющих экосистему. Следовательно, изменение любого абиотического или биотического фактора неизбежно повлечёт за собой изменение всей экосистемы.

Рис. 79. Пример экологической пирамиды биомассы

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое пищевая цепь (цепь питания) и что лежит в её основе?

2. Чем определяется устойчивость экосистемы?

3. Составьте пищевую цепь, начинающуюся от растений.

4. Приведите примеры детритных пищевых цепей.

5. Объясните, что такое экологическая пирамида.

Подумайте! Выполните!

1. Почему конкурентные взаимоотношения существуют на одном трофическом уровне? Докажите свою точку зрения.

2. Создайте экологическую тропу для проведения учебных занятий (групповой проект).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Из книги Микробиология: конспект лекций автора Ткаченко Ксения Викторовна

ЛЕКЦИЯ № 16. Пищевые токсикоинфекции. Пищевые токсикозы 1. Общая характеристика и возбудители ПТИ Пищевые токсикоинфекции (ПТИ) – обширная группа острых кишечных инфекций, развивающихся после употребления в пищу продуктов, инфицированных возбудителями и их

Из книги Микробиология автора Ткаченко Ксения Викторовна

31. Пищевые токсикоинфекции и пищевые токсикозы Пищевые токсикоинфекции (ПТИ) – обширная группа острых кишечных инфекций, развивающихся после употребления в пищу продуктов, инфицированных возбудителями и их токсинами.Пищевые токсикоинфекции могут

Из книги Общая экология автора Чернова Нина Михайловна

9.1. Понятие об экосистемах. Учение о биогеоценозах Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода,

Из книги Реакции и поведение собак в экстремальных условиях автора Герд Мария Александровна

9.2. Поток энергии в экосистемах Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии (рис. 146). В конечном счете вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая

Из книги Возрастная анатомия и физиология автора Антонова Ольга Александровна

Пищевые рефлексы Во 2–4-е сутки опытов аппетит собак был плохим: они либо ничего не ели, либо съедали 10–30% суточного рациона. Вес большинства животных в это время снижался в среднем на 0,41 кг, что для маленьких собачек было существенно. Значительно сокращалось

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

Пищевые рефлексы. Вес В переходный период собаки ели и пили плохо, мало или совсем не реагировали на вид еды. Взвешивание показало несколько меньшее, чем при первом способе тренировки, снижение веса животных (в среднем на 0,26 кг). В начале периода нормализации животные

Из книги Путешествие в страну микробов автора Бетина Владимир

Тема 10. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ 10.1. Характеристика обменных процессов Обмен веществ и энергии – основа процессов жизнедеятельности организма. В организме человека, в его органах, тканях, клетках идет непрерывный процесс синтеза, т. е.

Из книги Теория адекватного питания и трофология [таблицы текстом] автора

Из книги Теория адекватного питания и трофология [таблицы картинками] автора Уголев Александр Михайлович

Из книги Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень автора Сивоглазов Владислав Иванович

Из книги Антропология и концепции биологии автора Курчанов Николай Анатольевич

Из книги автора

Опасные пищевые продукты Продукты питания часто бывают местом размножения микробов, вырабатывающих токсины. Clostridium botulinum облюбовал мясную пищу и выделяет в нее ботулинический токсин, один из наиболее сильнодействующих ядов. Если человек съест колбасу, ветчину или

Из книги автора

Из книги автора

3.4. Пищевые волокна В соответствии с теорией сбалансированного питания, в желудочно-кишечном тракте происходит разделение пищевых веществ на нутриенты и балласт. Полезные вещества расщепляются и всасываются, тогда как балластные выбрасываются из организма. Однако,

Из книги автора

16. Обмен веществ и превращение энергии. Энергетический обмен Вспомните!Что такое метаболизм?Из каких двух взаимосвязанных процессов он состоит?Где в организме человека происходит расщепление большей части органических веществ, поступающих с пищей?Обмен веществ и

Из книги автора

2.3. Обмен веществ и энергии Вся совокупность химических реакций, протекающих в живых организмах, называется обменом веществ, или метаболизмом. В результате этих реакций энергия, запасенная в химических связях, переходит в другие формы, т. е. обмен веществ всегда