Методическая разработка по биологии "Экосистема, её основные компоненты"
методическая разработка по биологии (10, 11 класс)

Экосистема, ее основные компоненты.

Структура экосистемы.

План:

1.Понятие экосистемы. Классификация и свойства экосистем.

2.Основные компоненты экосистемы:

- биотический;

- абиотический.

3.Структура экосистемы:

- видовая;

- морфологическая;

- пространственная;

- трофическая.

«Ни один живой организм в свободном состоянии

на Земле не находится. Все организмы неразрывно и непрерывно

связаны, прежде всего, питанием и дыханием - с окружающей их

материально-энергетической средой. Вне ее в природных условиях

                     они существовать не могут».

В.И. Вернадский

Живые организмы тесно связаны между собой и со средой обитания: рыбы живут в воде, волки, лисицы, зайцы – в лесу. Взаимно обеспечивая жизнедеятельность друг друга, они образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания – устойчивую систему, которая получила название «экосистема» (от греческого экос – жилище, местообитание).

Термин экосистема предложил в 1935 г. английский ботаник Артур Джордж Тенсли, который утверждал, что экосистема является основой природной единицы поверхности, что для экосистем характерен разного рода обмен веществ между живыми и неживыми ее частями.(слайд 2)

Сходный смысл имеет и используемый в экологии термин «биогеоценоз», предложенный известным русским ботаником, лесоводом и географом Владимиром Николаевичем Сукачевым в 1940 г. Основные его работы посвящены изучению растительности различных регионов страны. По определению В.Н. Сукачева, «биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянномдвижении, развитии».

Биоценоз – это совокупность организмов, совместно населяющих участок суши или водоема. Воздух, вода, почва, горные породы, солнечный свет и т.п. называют абиотическими факторами среды.

Следовательно: «биоценоз + абиотические факторы среды = биогеоценоз».

Из всего сказанного можно сделать вывод :

Экосистема (или биогеоценоз) – это открытая, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся биологическая система, состоящая из взаимодействующих между собой организмов живой природы (биоценоз) и окружающей их неживой среды (биотоп). Озеро, степь, лес, болото – типичные примеры природных экосистем.(слайды 3,4,5)

ЭКОСИСТЕМА = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП

Классификация экосистем(слайд 6)

По происхождению все экосистемы делят на

- природные (естественные) – это экосистемы естественного происхождения, в которых круговорот веществ происходит без участия человека (например, озеро Байкал, сибирский лес, сосновый бор);

- антропогенные (искусственные) – это  искусственные экосистемы, созданные человеком и существующие при его поддержке (например, агроэкосистема, которая не может существовать без непосредственного участия человека). Как правило, агроэкосистема требует внесения питательных веществ (удобрений) в почву вследствие выноса из нее основной части биомассы с продукцией (сельскохозяйственного производства);

- социоприродные (смешанные) – это естественные экосистемы, измененные человеком (например, водохранилище, парк).

По источнику получаемой энергии экосистемы делятся на автотрофные и гетеротрофные.

• автотрофные - это экосистемы, способные сами обеспечивать себя энергией, получаемой от Солнца, благодаря деятельности собственных организмов: фотоавтотрофов или хемоавтотрофов. Многие природные и некоторые антропогенные экосистемы относятся именно к автотрофному типу.
• гетеротрофные - это экосистемы, которые получают энергию в виде готовых органических соединений, синтезированных организмами, не входящими в структуру данных экосистем. Некоторые природные и антропогенные системы могут принадлежать к гетеротрофному типу (например, экосистемы глубин океанов используют органические остатки, которые падают сверху или города с их линиями электропередач).

Основные свойства экосистемы:(слайд 7)

Устойчивость – способность выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями

 Саморегуляция – способность поддерживать определенную численность особей популяции

В экосистеме выделяют два основных компонента:(слайд 8)

1 – биотический

2 – абиотический

Биотический компонент представлен тремя группами организмов:

(слайд 9)

Продуценты (производители) – это организмы, которые сами производят органическое вещество из простых неорганических веществ с использованием энергии солнечного света (фотоавтотрофы) или энергии, выделяющейся при химических реакциях (хемоавтотрофы). К группе автотрофных организмов принадлежат все зеленые растения и некоторые представители бактерий, способные фотосинтезировать.

(слайд 10)

Консументы  (потребители) – это гетеротрофные организмы, потребляющие готовое органическое вещество, созданное продуцентами, и использующие его как источник энергии и питательного материала. Все животные, некоторые микроорганизмы и паразитические растения являются консументами. Консументы делятся на фаготрофов, питающихся животными и растительными организмами, и сапротрофов, питающихся мертвыми остатками.

Классификация консументов:

• консументы первого порядка, или фитофаги – это гетеротрофные организмы, для которых источником пищи служат фотосинтезирующие растения;
• консументы второго порядка – это животные, поедающие фитофагов;
• консументы третьего и четвертого порядков – это живые организмы, питающиеся соответственно консументами второго и третьего порядков.

(слайд 11)

Редуценты, или деструкторы(разлагатели) – это микроорганизмы (бактерии, плесневые грибы), которые разлагают все растительные и животные остатки до простых неорганических соединений, которые в последующем могут быть использованы продуцентами.

К абиотическому компоненту относятся влияния неживой природы: свет, температура, влажность.

При рассмотрении любых экосистем в горизонтальном и вертикальном направлении, можно отметить неоднородность расположения в них живых организмов.(слайд 12)

Видовая структура экосистемы – это многообразие видов, их взаимодействие и соотношение численности. Различные сообщества, состоящие из разных видов, образуют видовое разнообразие экосистемы.

Видовая структура экосистемы определяется также и соотношением численности особей разных видов в экосистеме. Например, в одном лесу могут обитать около 10 видов птиц по 100 особей каждого вида. В другом лесу то же количество видов включает неоднородное соотношение особей каждого вида: особи одних видов по численности могут превосходить другие виды, и наоборот. Виды, в популяции которых содержится наибольшее количество особей, называются доминантами. Например, в степях доминантами являются ковыль и типчак, так как именно представители этих видов преобладают в экосистеме по численности. Доминанты определяют структуру экосистемы и, как правило, не имеют врагов, что дает им заметное преимущество к процветанию.

(слайд 13)

Эдификатор — основной образователь среды. Обычно доминирующий вид является и эдификатором. Например, сосна в сосновом бору считается как доминантом, так и эдификатором. Во-первых, по биомассе сосна значительно превосходит остальные организмы данной экосистемы, а во-вторых, она создает условия для существования “соседей”, затеняя нижние ярусы, окисляя почву.

Определенные типы внешнего строения организмов, возникшие как приспособления к условиям местообитания, называются жизненными формами. Набор жизненных форм, их соотношение определяют морфологическую структуру экосистемы.(слайд 14)

Наиболее распространенные жизненные формы растений –деревья, кустарники, травы.(слайд 15)

Жизненные формы водных организмов выделяют по типу их местообитаний:(слайд 16)

 – планктон – совокупность организмов, живущих во взвешенном состоянии и не способных противостоять течениям;

– нектон – активно перемещающие организмы, живущие в толще воды;

– бентос – обитатели дна.

Основным признаком для выделения жизненных форм животных считается способ передвижения – прыгающие, бегающие, плавающие, летающие, ползающие, лазающие.(слайд 17)

Различные жизненные формы определенным образом пространственно обособлены друг от друга. Это обособление характеризует пространственную структуру экосистемы.(слайд 18)

Пространственная структура экосистемы бывает вертикальной и горизонтальной. Растительность определяет главным образом вертикальную структуру экосистемы. Совокупность растений одинаковой высоты формирует ярусы.(слайд 19) Ярусное расположение растительности определяется, прежде всего, их неодинаковой потребностью в солнечном свете: верхний ярус занимают светолюбивые растения, под пологом которых прячутся теневыносливые.

Животные также могут занимать тот или иной растительный ярус, практически не покидая его.(слайд 20)

Ярусность бывает не только надземная, но и подземная.(слайд 21)

Почвенную ярусность определяет характер залегания корневой системы различных растений. Корни наиболее высоких деревьев проникают на большую глубину, чем корни кустарников, ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — мхи. При этом, в поверхностных слоях почвы корней значительно больше, чем в глубинных.

(слайд 22)

Горизонтальная структура экосистемы (мозаичность) – это неравномерное распределение популяций отдельных видов по площади. Мозаичность возникает вследствие неоднородности рельефа почвы, а также может быть результатом деятельности человека (например, кострища, выборочная рубка). Животные тоже оказывают влияние на горизонтальную структуру экосистемы (вытаптывание копытными травостоя, образование муравейников).

(слайд 23)

Трофическая структура экосистемы представлена соотношением групп видов, занимающих определенные экологические ниши и выполняющие определенные функции в сообществе.

Разные виды организмов в сообществе оказываются тесно связанными друг с другом. Наибольшее значение в природе имеют пищевые связи, благодаря которым осуществляется непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы.

Однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой можно представить в виде пищевой цепи.(слайд 24)

Пищевая цепь - последовательность живых организмов, способных передавать питательные вещества и энергию от продуцентов (растений) к консументам (хищникам).  Различные организмы занимают разное положение: в этих случаях говорят, что они располагаются на разных трофических уровнях.

Значение пищевой цепи: (слайд 25)

1.  изучение пищевых цепей позволяет проследить кормовые взаимодействия между разными организмами в экосистеме;
2. знания о пищевых цепях дают возможность оценить механизм движения энергии и проследить перемещение веществ в экосистеме.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга. Они взаимодействуют между собой, формируя пищевые сети. Пищевая сеть – это условное образное обозначение трофических взаимоотношений продуцентов, консументов и редуцентов в сообществе.

Задания для закрепления:   (слайды 26 - 32)

1. Какое из следующих утверждений справедливо для продуцентов (организмов — производителей органических веществ)?

1) они извлекают энергию из употребляемых ими в пищу живых растений

2) они извлекают энергию из поедаемых ими остатков растений и животных

3) они используют энергию организма-хозяина

4) они используют солнечную энергию для создания органических веществ

Ответ: ___4__

2. Какой организм является консументом первого порядка в следующей цепи питания: ковыль перистый →мышь полевая → уж обыкновенный → степной орел?

1)ковыль перистый                                     3)уж обыкновенный

2) мышь полевая                                          4) степной орел

Ответ: ___2___

3. Верны ли следующие утверждения о функциональных группах организмов в экосистеме?

А. К продуцентам относятся не только растения, но и цианобактерии.

 Б. Редуценты способствуют минерализации органических веществ.

1) верно только А                                      3) верны оба суждения

2) верно только Б                                       4) оба суждения неверны

Ответ: ___3____

4. Смешанный лес – более устойчивая экосистема, чем березовая роща. Почему?

Выберите три  верных ответа из шести  и запишите цифры, под которыми они указаны.

1) более плодородная почва

2) больше видов

3) более длинные и разветвленные цепи питания

4) есть продуценты, консументы и редуценты

5) замкнутый круговорот веществ

6) сложные пищевые сети

Ответ: __236___

5. Укажите правильное соответствие между группой организмов, представляющих собой звено в пищевой цепи, и функцией, которую они выполняют в сообществе. Для этого к каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца.

Впишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ответ:  

6. Вставьте в текст «Природные сообщества» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведенную ниже таблицу.

Природные сообщества

Зависимые друг от друга животные и растения образуют природные сообщества, или ___________ (А). Связь между обитателями в них осуществляется через _________ (Б). В любом сообществе различают: _________ (В) (растения), _________ (Г) (животные) и редуцентов (бактерии, почвенные черви и плесневые грибы).

Перечень терминов:

1. биогеоценоз;  2) потребители;  3) паразиты;  4) цепи питания;  5) производители;  6) биоценоз;  7) разрушители;  8) цепи передачи энергии.

Ответ:

7. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

1. В состав пищевой цепи биогеоценоза входят продуценты, консументы и редуценты. 2. Первым звеном пищевой цепи являются консументы. 3. У консументов на свету накапливается энергия, усвоенная в процессе фотосинтеза. 4. В темновой фазе фотосинтеза выделяется кислород. 5. Редуценты способствуют освобождению энергии, накопленной консументами и продуцентами.

Ответ:

Ошибки допущены в следующих предложениях:

2. Первым звеном пищевой цепи являются продуценты.

3. У продуцентов на свету накапливается энергия, усвоенная в процессе фотосинтеза.

4. в световой фазе фотосинтеза выделяется кислород.