Тема 6.8 "Экологические системы"
план-конспект урока

Экосистема и ее факторы

Экосистема (греч. oikos - жилище) - единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему.

Вы можете встретить синоним понятия экосистема - биогеоценоз (греч. bios - жизнь + geo - земля + koinos - общий). Следует разделять биогеоценоз и биоценоз. В понятие биоценоз не входит компонент окружающей среды, биоценоз - совокупность исключительно живых организмов со связями между ними.

Совокупность биогеоценозов образует живую оболочку Земли - биосферу.

Продуценты, консументы и редуценты

Организмы, населяющие биогеоценоз, по своим функциям разделены на:

1. Продуцентов

Растения, преобразующие энергию солнечного света в энергию химических связей. Создают органические вещества, потребляемые животными.

2. Консументы

Животные - потребители готового органического вещества. Встречаются консументы I порядка - растительноядные организмы, консументы II, III и т.д. порядка - хищники.

3. Редуценты

Это сапротрофы (греч. sapros - гнилой + trophos - питание) - грибы и бактерии, а также некоторые растения, которые разлагают останки мертвых организмов. Редуценты обеспечивают круговорот веществ, они преобразуют накопленные организмами органические вещества в неорганические.

Продуценты, консументы и редуценты образуют в экосистеме так называемые трофические уровни (греч. trophos - питание), которые тесно взаимосвязаны между собой переносом питательных веществ и энергии - процессом, который необходим для круговорота веществ, рождения новой жизни.

Пищевые цепи

Взаимоотношения между организмами разных трофических уровней отражаются в пищевых цепочках (трофических цепях), в которых каждое предыдущее звено служит пищей для последующего звена. Поток энергии и веществ идет однонаправленно: продуценты → консументы → редуценты.

Трофические цепи бывают двух типов:

• Пастбищные - начинаются с продуцентов (растений), производителей органического вещества
• Детритные (лат. detritus - истертый) - начинаются с органических веществ отмерших растений и животных

В естественных сообществах пищевые цепи часто переплетаются, в результате чего образуются пищевые сети. Это связано с тем, что один и тот же организм может быть пищей для нескольких разных видов. Например, филины охотятся на полевок, лесных мышей, летучих мышей, некоторых птиц, змей, зайцев.

Экосистемы обладают важным свойством - устойчивостью, которая противостоит колебаниям внешних факторов среды и помогает сохранить экосистему и ее отдельные компоненты. Устойчивость экосистемы обусловлена:

• Большим разнообразием обитающих видов
• Длинными пищевыми цепочками
• Разветвленностью пищевых цепочек, образующих пищевую сеть
• Наличием форм взаимоотношений между организмами (симбиоз)

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида представляет собой графическую модель отражения числа особей (пирамида чисел), количества их биомассы (пирамида биомасс), заключенной в них энергии (пирамида энергии) для каждого уровня и указывающая на снижение всех показателей с повышением трофического уровня.

Существует правило 10%, которое вы можете встретить в задачах по экологии. Оно гласит, что на каждый последующий уровень экологической пирамиды переходит лишь 10% энергии (массы), остальное рассеивается в виде тепла.

Представим следующую пищевую цепочку: фитопланктон → зоопланктон → растительноядные рыбы → рыбы-хищники → дельфин. В соответствии с изученным правилом, чтобы дельфин набрал 1кг массы нужно 10 кг рыб хищников, 100 кг растительноядных рыб, 1000 кг зоопланктона и 10000 кг фитопланктона.

Агроценоз

Агроценоз - искусственно созданный биоценоз. Между агроценозом и биоценозом существует ряд важных отличий. Агроценоз характеризуется:

• Преобладает искусственный отбор - выживают особи с полезными для человека признаками и свойствами
• Источник энергии - солнце (открытая система)
• Круговорот веществ - незамкнутый, так как часть веществ и энергии изымается человеком (сбор урожая)
• Видовой состав - скудный, преобладают 1-2 вида (поле пшеницы, ржи)
• Устойчивость экосистемы - снижена, так как пищевые цепочки короткие, пищевые сети неразветвленные
• Биомассы на единицу площади - мало

Биоценоз характеризуется:

• Преобладает естественный отбор - выживают наиболее приспособленные особи
• Источник энергии - солнце (открытая система)
• Круговорот веществ - замкнутый
• Видовой состав - разнообразный, тысячи видов
• Устойчивость экосистемы - высокая, так как пищевые цепочки длинные, разветвленные
• Биомассы на единицу площади - много

Факторы экосистемы

Любой организм в экосистеме находится под влиянием определенных факторов, называемых экологическими факторами. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

1. Абиотические (греч. α — отрицание + βίος — жизнь)

К абиотическим факторам относятся факторы неживой природы. Существуют физические - климат, рельеф, химические - состав воды, почвы, воздуха. В понятие климата можно включить такие важные факторы как освещенность, температура, влажность.

2. Биотические (греч. βίος — жизнь)

К биотическим факторам относятся все живые существа и продукты их жизнедеятельности. Например: хищники регулируют численность своих жертв, животные-опылители влияют на цветковые растения и т.д. Это и самые разнообразные формы взаимоотношений между животными (нейтрализм, комменсализм, симбиоз).

3. Антропогенные (греч. anthropos — человек)

К антропогенным факторам относится влияние человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности. Человек "разумный" (Homo "sapiens") вырубает леса, осушает болота, распахивает земли - уничтожает дом для сотен видов животных.

В результате деятельности человека произошли глобальные изменения: над Антарктикой появились "озоновые дыры", ускорилось глобальное потепление, которое ведет к таянию ледников и повышению уровня мирового океана.

За миллионы лет эволюции растения и животные вырабатывают приспособления к тем условиям среды, где они обитают. Так у алоэ, растения живущего в засушливом климате, имеются толстые мясистые листья с большим запасом воды на случай засухи. У каждого организма вырабатывается своя адаптация.

Формируются привычные биологические ритмы (биоритмы): организм адаптируется к изменениям освещенности, температуры, магнитного поля и т.д. Эти факторы играют важную роль в таких событиях как сезонные перелеты птиц, осенний листопад.

Если адаптация не вырабатывается, или это происходит слишком медленно по сравнению с другими видами, то данный вид подвергается биологическому регрессу: количество особей и ареал их обитания уменьшаются и со временем вид исчезает. Иногда деятельность человека играет решающий фактор в исчезновении видов.

Закон оптимума

Если фактор оказывает на жизнедеятельность организма благоприятное влияние (отлично подходит для животного/растения), то про фактор говорят - оптимальный, значение фактора в зоне оптимума. Зона оптимума - диапазон действия фактора, наиболее благоприятный для жизнедеятельности.

За пределами зоны оптимума начинается зона угнетения (пессимума). Если значение фактора лежит в зоне пессимума, то организм испытывает угнетение, однако процесс жизнедеятельности может продолжаться. Таким образом, зона пессимума лежит в пределах выносливости организма. За пределами выносливости организма происходит его гибель.

Фактор, по своему значению находящийся на пределе выносливости организма, или выходящий за такое значение, называется ограничивающим (лимитирующим). Существует закон ограничивающего фактора (закон минимума Либиха), гласящий, что для организма наиболее значим фактор, который более всего отклоняется от своего оптимального значения.

Метафорически представить этот закон можно с помощью "бочки Либиха". Смысл данной метафоры в том, что вода при заполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску, таким образом, длина остальных досок уже не играет роли. Так и наличие выраженного ограничивающего фактора сводит на нет благоприятность остальных факторов.

Вариант _________

А 1. Закономерности возникновения приспособлений к среде обитания изучает наука

1. систематика; 2) зоология;  3) ботаника; 4) экология

А 2. Все компоненты природной среды, влияющие на состояние организмов, популяций, сообществ, называют

1. абиотическими факторами; 2) биотическими факторами; 3) экологическими факторами; 4) движущими силами эволюции

А 3. Интенсивность действия фактора среды, в пределах которых процессы жизнедеятельности организмов протекают наиболее интенсивно – фактор

1. ограничивающий;  2) оптимальный; 3) антропогенный; 4) биотический

А 4. Совокупность живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов), населяющих определенную территорию называют

1. видовое разнообразие; 2) биоценоз; 3) биомасса; 4) популяция

А 5. Гетеротрофные организмы в экосистеме называют

1. хемотрофы; 2) продуцентами; 3) редуцентами; 4) автотрофами

А 6. Количество особей данного вида на единице площади или в единице объема (например, для планктона)

1. биомасса; 2) видовое разнообразие; 3) плотность популяции;4) все перечисленное

А 7. Организмы, использующие для биосинтеза органических веществ энергию света или энергию химических связей неорганических соединений, называются

1. консументами; 2) продуцентами; 3) редуцентами; 4) гетеротрофами

А 8. Разнообразие пищевых взаимоотношений между организмами в экосистемах, включающее потребителей и весь спектр их источников питания

1. пищевая сеть; 2) пищевая цепь; 3) трофическая цепь; 4) цепь питания

А  9. Географическое изображение соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, выраженное в единицах массы

1) пирамида численности; 2) экологическая пирамида; 3) пирамида энергии

4)  пирамида массы

А 10. Самая низкая  биомасса растений и продуктивность

1. в степях; 2) в тайге; 3) в тропиках; 4) в тундре

Вариант _________

А 1. Способность к восстановлению и поддержанию определенной численности в популяции называется

1. плотностью популяции; 2) продуктивностью популяции; 3) саморегуляцией популяции; 4) восстановлением популяции

А 2. Сигналом к сезонным изменениям является

1. температура; 2) длина дня; 3) количество пищи; 4) взаимоотношения между организмами

А 3. В агроценозе  пшеницу  относят к продуцентам

1) окисляют органические вещества; 2) потребляют готовые органические вещества;

3) синтезируют органические вещества; 4) разлагают органические вещества

А 4. На зиму у растений откладываются запасные вещества

1. белки; 2) жиры; 3) углеводы; 4) все перечисленные вещества

А 5. Группа организмов, ограниченная в своем распространении и встречается в каком-либо одном месте (географической области)

1. возникающий вид; 2) развивающий вид; 3) исчезающий вид; 4) эндемический вид

А 6. Основной причиной неустойчивости экосистемы является

1. неблагоприятные условия среды; 2) недостаток пищевых ресурсов; 3) несбалансированный круговорот веществ; 4) большое количество видов

А 7. Изменение видового состава биоценоза, сопровождающегося повышением устойчивости сообщества, называется

1. сукцессией; 2) флуктуацией; 3) климаксом; 4) интеграцией

А 8.Факторы среды, взаимодействующие в биогеоценозе

1. антропогенные и абиотические; 2) антропогенные и биотические; 3) абиотические и биотические; 4) нет верного ответа

А 9.Регулярное наблюдение и контроль над состоянием окружающей среды; определение изменений, вызванных антропогенным воздействием, называется

1) экологической борьбой; 2) экологическими последствиями

3) экологической ситуацией; 4) экологическим мониторингом

А 10. Территории, исключенные из хозяйственной деятельности с целью сохранения природных комплексов, имеющих особую экологическую, историческую, эстетическую ценность, а  также используемые для отдыха и в культурных целях

1) заповедник; 2) заказник; 3) ботанический сад; 4) национальный парк

Часть В.( на 5)  Вариант ________________

В 1. К антропогенным экологическим факторам относят

А) внесение органических удобрений в почву

Б) уменьшение освещенности в водоемах с увеличением глубины

В) выпадение осадков

Г) прекращение вулканической деятельности

Д) прореживание саженцев сосны

Е) обмеление рек в результате вырубки лесов

Ответ______________________________

(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке).

В 2. В естественной экосистеме

А) разнообразный видовой состав

Б) обитает небольшое число видов

В) незамкнутый круговорот веществ

Г) замкнутый круговорот веществ

Д) разветвленные цепи питания

Е) среди консументов преобладают хищники

Ответ______________________________

(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке)

В 3 Установить соответствие между компонентами среды и экосистемами

Часть С.

С 1. Клевер произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биологические факторы могут привести к сокращению численности популяции клевера?

С 2. В чем причина массовых миграций животных?

Вариант _____________________.

Часть А

А 1. Термин «экология» в 1866 году предложил

1. Ю. Сакс; 2) Э. Геккель; 3) И. Сеченов; 4) Ф. Мюллер

А 2. Совокупность физических и химических факторов неживой природы, воздействующих на организм в среде его обитания  - фактор

1. биотический; 2) антропогенный; 3) абиотический;  4) экологический

А 3. Ограничивающий фактор в биоценозе

1. свет; 2) воздух; 3) пища; 4) почва

А 4. Группа популяций разных видов, населяющих определенную территорию, образуют

1. биоценоз; 2) биогеоценоз; 3) экосистему; 4) фитоценоз

А 5. Продуценты в экосистеме дубравы

1) поглощают готовые органические вещества; 2) образуют органические вещества;

3) разлагают органические вещества; 4) выполняют все перечисленные функции

А 6.Самая высокая продуктивность

1. смешанные леса; 2) лиственные леса; 3) хвойные леса; 4) тропические леса

А 7. Усваивают углекислый газ, вовлекая его в круговорот веществ

1. продуценты; 2) консументы; 3) редуценты; 4) детритофаги

А 8. Ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему

1. пищевая цепь; 2) пищевая сеть; 3) пищевой уровень; 4) пирамида численности

А 9.Закономерность, согласно которой количество энергии, накапливаемой на каждом более высоком трофическом уровне, прогрессивно уменьшается

1. правило экологической пирамиды; 2) закон гомологических рядов; 3) ограничивающий фактор; 4) оптимальный фактор

А 10. В биогеоценозе дубравы биомасса консументов первого порядка определяется биомассой

1. микроорганизмов; 2) растений; 3) хищников; 4) консументов 3-го порядка

Вариант ____________

А 1. Наиболее подвержены изменениям  компоненты биоценоза

1. продуценты; 2) консументы; 3) редуценты; 4) нет правильного ответа

А 2. Способность организмов реагировать на чередование в течение суток периодов света и темноты определенной продолжительности

1. фотопериодизм; 2) биологические ритмы; 3) биологические часы; 4) биотические факторы

А 3. Группа организмов, ограниченная в своем распространении и встречается в каком-либо одном месте (географической области)

1. возникающий вид; 2) развивающий вид; 3) исчезающий вид; 4) эндемический вид

А 4.Приспособление животных к перенесению зимнего времени года

1) зимний покой;  2) зимняя спячка; 3) остановка физиологических процессов;

4) анабиоз

А 5. Исторически сложившаяся совокупность растительных организмов, произрастающая на данной территории

1. флора; 2) фауна; 3) экосистема; 4) сообщество

А 6 Факторы среды, взаимодействующие в биогеоценозе

1. антропогенные и абиотические; 2) антропогенные и биотические; 3) абиотические и биотические; 4) антропогенные, биотические, абиотические

А 7. Известно, что большое число видов в экосистеме способствует ее устойчивости

1. особи разных видов не связаны между собой; 2) большое число видов ослабляют конкуренцию; 3) особи разных видов используют разную пищу; 4) в пищевых цепях один вид может быть заменен другим видом

А 8. В биогеоценозе в отличие от агроценоза

1. круговорот не замкнутый; 2) цепи питания короткие; 3) поглощенные растениями элементы из почвы, со временем в нее возвращаются; 4) поглощенные растениями элементы из почвы,  не все в нее снова возвращаются

А 9.  Какой способ уничтожения вредителей сельского и лесного хозяйства принадлежит к группе биологических методов борьбы?

1) привлечение плотоядных животных; 2) привлечение животных – редуцентов;3) внесение органических удобрений; 4) уничтожение сорняков пропалыванием  

А 10. Уникальные или типичные, ценные в научном, культурно-познавательном или эстетическом отношении природные объекты (рощи, озера, старинные парки, живописные скалы и т.д.)

1) заказник; 2) заповедник; 3) национальный парк; 4) памятник природы

Часть В.( на 5) Вариант _________________

В 1. Местом для первичной сукцессии могут служить

А) лесная вырубка

Б) обнаженная горная порода

В) песчаные дюны

Г) заброшенные сельскохозяйственные угодия

Д) выгоревшие участки

Е) бывшее ложе ледника

Ответ______________________________

(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке).

 В 2 Консументом леса является волк   

А) Потребляет солнечную энергию

Б) регулирует численность мышевидных грызунов

В) выполняет роль редуцента

Г) хищник

Д) накапливает в теле хитин

Е) поедает растительноядных животных

 Ответ______________________________

(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке)

В 3. Укажите соответствие парами животных и типом их взаимоотношений

Часть С.

С 1.Когда нужно выращивать редис для получения корнеплода и семян?

С 2.В 1859 году на одной из ферм Австралии выпустили 12 пар кроликов. Через 40 лет численность их достигла нескольких сот миллионов особей. Кролики стали бедствием Австралии. Чем можно объяснить массовое размножение кроликов? Как снизили их численность?