Занятие "Структура сообщества"
план-конспект занятия по биологии (9, 10, 11 класс)

Занятие №16. Структура сообщества

Цель занятия: изучение нового теоретического материала и формирование понятийного аппарата обучающихся.

Задачи:  

1. ознакомление обучающихся со следующими понятиями:

сообщество, видовая структура сообщества, трофическая структура сообщества, трофические уровни, автотрофы, гетеротрофы, пищевая цепь, пищевые сети, круговорот веществ.        

2. формирование навыков работы с информацией, навыков составления конспекта;
3. воспитание интереса к изучению экологических закономерностей и природы Земли в целом.

Оборудование:

1. тетради, ручки;
2. учебная литература по экологии и биологии.

Ход занятия.

1. Организационная часть занятия. Приветствие.
2. Основная часть занятия.

Теоретическая часть занятия.

        Структурой сообщества обычно называют соотношение различных групп организмов разных систематических групп, они выполняют различные роли в процессе переноса вещества и энергии        в сообществе (биоценозе).

        Видовая структура сообщества. Одним из важнейших показателей структуры сообщества является число видов, т.е. видовой состав сообщества и количественное соотношение видовых популяций.

        При изучении сообществ наиболее многочисленным видам, имеющим много особей, уделяется основное внимание, так как от состояния их популяций во многом зависят основные экологические процессы (продуцирование биологического вещества, круговорот химических элементов). При этом редкие, стенобионтные виды часто являются лучшими индикаторами состояния среды. Их исчезновение позволяет сделать вывод о наличии загрязнений или иных неблагоприятных воздействий на экосистему.

        Видовое разнообразие – признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш, то есть выше богатство среды. Видовое разнообразие связано с устойчивостью сообщества: чем больше разнообразие, тем шире возможность адаптации сообщества к изменившимся условиям среды. Объяснение этого состоит в том, что наличие разных организмов с разными требованиями к среде повышает приспособляемость сообщества в целом. Так, редкие в данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться в выигрышном положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом, за счет видового разнообразия сообщество обеспечивает себе резерв выживаемости на случай неожиданных изменений условий жизни. При изучении разнообразия видов имеют значение размеры организмов. В целом, видовое разнообразие больше среди мелких организмов, чем среди крупных. Например, в лесу больше видов клещей, чем млекопитающих. Общее число видов в сообществах, находящихся в суровых условиях существования (Арктика) сокращается. Сокращение числа видов происходит и при географической изоляции (острова).

        Морфологическая структура сообщества. Морфологическая структура сообщества – пространственное сложение. Это относится в первую очередь к растительным сообществам (фитоценозам), и опосредованно к населяющим их животным (зооценозам). Большое значение для изучения сообщества имеет его биоморфологический спектр – состав и соотношение слагающих сообщество жизненных форм. По преобладающим (доминирующим) жизненным формам определяется принадлежность сообщества к тому или иному типу растительности (например, леса, луга, кустарники).

        По вертикали растительное сообщество разделяется на ярусы – горизонтальные слои, в которых располагаются наземные или подземные части растений определенных жизненных форм. Эта ярусность особенно ярко выражена в лесных фитоценозах. В лесах насчитывается обычно пять-шесть ярусов: древесные ярусы (высоких и низких деревьев), кустарниковый (подлесок), травяно-кустарничковый, моховой (или лишайниковый), лесная подстилка (опад листвы). Малоярусные сообщества – луг, степь, болото. Они имеют всего по два-три яруса.

        Ярусное строение фитоценоза дает растениям возможность более полно использовать ресурсы среды, прежде всего свет, тепло и влагу. Растения разных ярусов живут в разных условиях, что уменьшает конкуренцию и способствует увеличению видового разнообразия. Чем благоприятнее условия местообитания, тем сложнее ярусность.

        Подземная ярусность представляет собой как бы зеркальное отражение надземной: корни наиболее высоких растений (деревьев) проникают глубже всех, корни низких (трав, кустарников) располагаются у поверхности почвы или прямо в подстилке. Наибольшая масса корней находится в верхних слоях почвы.

        Животное население биоценоза, связанное с растениями, также распределено по ярусам. Достаточно четко связаны с ярусами растений ярусы определенных групп насекомых, а в лесной подстилке наибольшее разнообразие наблюдается среди почвенных животных и микроорганизмов. Разные виды птиц строят гнезда и кормятся в разных ярусах – на земле, в кустарниках, в кронах деревьев.

        По горизонтали сообщество также расчленяется на отдельные элементы – микрогруппировки, расположение которых отражает неоднородность условий жизни. Особенно хорошо это видно в структуре наземного напочвенного покрова – в наличии «мозаики» из различных микрогруппировок (кочки или куртины трав; светолюбивые травы в «окнах», теневыносливые травы под деревьями, пятна мхов или грунта). Мозаичность, как и ярусность, обусловлена многими факторами, включая влияние человека, и служит признаком экологических нарушений в сообществе.

        Биоморфологический спектр и пространственная структура сообщества являются показателями имеющегося в данном местообитании разнообразия экологических ниш и показателем относительной устойчивости сообщества и степени антропогенного влияния.

        Трофическая структура сообщества. Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических (от греческого слова трофо – питание), взаимосвязей между видами сообщества. Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются вещество и энергия.

        Простой пример пищевой цепи: растение – 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. Различные организмы занимают разное положение относительно основного источника поступающей в сообщество энергии, в этих случаях говорят, что они располагаются на разных трофических уровнях.

        Зеленые растения и некоторые другие виды живых существ (азотфиксирующие бактерии, например) используют в питании неорганические вещества. Зеленые растения с помощью молекул хлорофилла улавливают энергию солнечного света и превращают с ее помощью неорганические вещества (вода, углерод в составе углекислого газа) в молекулы глюкозы. Такие организмы называют автотрофами (от греческого слова авто – сам и трофо – питание), то есть самостоятельно питающиеся организмы. Это первичные продуценты (производители биомассы).

        Автотрофы занимают первый трофический уровень и являются важнейшей частью сообщества. Так как все другие члены сообщества прямо или косвенно зависят от снабжения веществом и энергией, запасенными растениями.

        Все остальные организмы, занимая последующие трофические уровни, относятся к гетеротрофам (от греческого слова гетеро – разный). Эти организмы питаются готовыми органическими веществами. Гетеротрофы усваивают и разлагают сложные органические вещества, синтезированные продуцентами.

        Гетеротрофные организмы подразделяются на консументов (потребителей) и редуцентов (восстановителей), иногда этот термин заменяют словом деструкторы (разлагатели).

Консументов подразделяют на первичных консументов (травоядных животных); вторичных консументов, или первичных хищников (плотоядных, которые питаются травоядными); третичных консументов, или вторичных хищников (хищников, питающихся первичными хищниками). Многие животные всеядны и питаются как растениями, так и животными, их невозможно отнести к какому-либо одному уровню. В этих случаях считается, что такие организмы представляют сразу несколько трофических уровней, а их участие в каждом из уровней пропорционально составу их диеты.

        На суше автотрофы – это обычно крупные растения с корнями, тогда как в водоемах основными автотрофами являются микроскопические водоросли – фитопланктон (взвешенные в воде растения).

        Состав трофической сети, отражающей число трофических уровней, соотношение продуцентов и консументов, первичных, вторичных, третичных и других хищников – все это показатели трофической структуры сообщества. Многие вещества, в первую очередь те, из которых строятся организмы растений и животных (углерод, азот, фосфор, кальций), перемещаются от одного блока к другому по мере того, как организмы, находящиеся на более высоких трофических уровнях, поедают других, находящихся на нижних уровнях. В конечном счете все вещества в результате действия редуцентов возвращаются в абиотическую среду. Где они снова могут быть использованы первичными продуцентами. Подобные перемещения веществ в экосистемах называют круговоротом.

Практическая часть занятия: 

        Используя дополнительную литературу по курсу экологии выпишите в тетрадь следующие термины и их определения: видовая структура сообщества, морфологическая структура сообщества, трофическая структура сообщества, трофические уровни, автотрофные организмы, гетеротрофы, пищевая цепь, круговорот веществ в природе.

3. Заключительная часть занятия. Подведение итогов занятия.