Занятие "Условия и ресурсы среды"
план-конспект занятия (9, 10, 11 класс)

Занятие №2. Условия и ресурсы среды

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

Задачи:  

1. ознакомление обучающихся со следующими понятиями: условия среды и экологические факторы, ресурсы среды, толерантность, ресурсы среды;
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.

Условия и ресурсы среды – взаимосвязанные понятия, которые характеризуют среду обитания организмов. Условия среды обычно определяют, как экологические факторы, оказывающие влияние на существование и географическое распространение живых существ. Экологические факторы очень разнообразны по своей природе и по воздействию на живые организмы.

Условно все факторы среды подразделяются на три основные группы – абиотические, биотические, антропогенные.

Абиотические факторы – это факторы неживой природы, прежде всего климатические: солнечный свет, температура, влажность. Местные географические факторы: рельеф, свойства почвы, соленость, течения, ветер, радиация. Эти факторы могут влиять на организмы прямо, т.е. непосредственно как свет и температура, либо косвенно, как, например, рельеф.

Биотические факторы – это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга, например, опыление растений насекомыми, паразитизм, хищничество, конкуренция, и также влияние организмов на среду. Биотические отношения также могут быть прямыми и косвенными.

Антропогенные факторы – это все те формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов, или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных.

Все имеющиеся в природе экологические факторы воздействуют на жизнь организмов по-разному и имеют разную степень важности для разных видов. Значение влияния экологических факторов на организмы тесно связано с условиями среды обитания.

На Земле существуют четыре среды обитания, заселенные организмами. Это – водная среда, наземно-воздушная, почвенная, и среда, образуемая самими живыми организмами.

Водная среда жизни, в ней большое значение для живых организмов имеют такие факторы, как плотность воды, солевой режим, скорость течения, содержание органических веществ, свойства грунта, поглощение света и насыщенность кислородом. Обитателей водной среды называют гидробионтами.

Наземно-воздушная среда жизни была освоена живыми организмами в ходе эволюции позже водной среды. Существенную роль в наземно-воздушной среде играют следующие экологические факторы: температура, влажность, погода, интенсивность солнечного излучения.

Почвенная среда жизни. Почва, как среда обитания множества макро и микроорганизмов, а также корней растений имеет свои экологические особенности. В почве первостепенное значение имеют такие факторы, как структура, химический состав, влажность, но свет и резкие колебания температуры отсутствуют и поэтому практически не играют роли (присутствуют только в верхнем слое почвы). Обитателей почвенной среды называют эдафобионтами или геобионтами.

Тела живых организмов как среда жизни. В живом организме могут обитать симбионты и паразиты. Главную роль играют обилие пищи, относительная стабильность условий, Защищенность от неблагоприятных внешних факторов и активное сопротивление организма хозяина присутствию паразитов.

У всех организмов вырабатываются приспособления к той среде обитания, в которой они обитают.

Толерантность (от греческого слова «толерация» – терпение) – способность организмов выдерживать изменения условий жизни, например, колебания температуры, влажности, света.

Известно, что в разных условиях биологические процессы протекают с различными скоростями. Температурные условия, например, в значительной степени определяют скорость таких процессов, как движение или фотосинтез. Скорость роста растений зависит от концентрации некоторых веществ, например, воды в почве, углекислого газа в атмосфере и т.д.

Кривая, характеризующая скорость того или иного процесса в зависимости от одного из факторов внешней среды почти всегда имеет форму перевернутого колокола. Эти кривые называются кривыми толерантности.

Положение вершины кривой указывает на условия, оптимальные (наилучшие) для данного процесса. Для некоторых особей и видов характерны кривые с очень острыми пиками. Это означает, что диапазон условий, при которых скорость процесса достигает максимума, очень узок. Пологие кривые соответствуют широкому диапазону толерантности.

Организмы с широким диапазоном толерантности обычно обозначают приставкой «эври».

Эврибионт – организм, способный жить при различных условиях среды. Например, эвритермный – переносящий широкие колебания температуры.

Для определения вида, обитающего в узких границах изменений того или иного фактора, пользуются приставкой «стено».

Стенобионт – организм, требующий строго определенных условий среды. Например, стенофаг – организм, приспособленный к потреблению определенного вида пищи.

Среди рыб форель является стенотермным видом, а окунь – эвритермным. Форель не в состоянии выдерживать большие колебания температуры. Если исчезнут все деревья по берегам горной реки, это приведет к повышению температуры воды на несколько градусов, в результате чего форель погибнет, а окунь выживет.

Организмы с широкими границами устойчивости имеют шансы на более широкое распространение. Однако широкие границы по одному фактору не означают широких границ толерантности по всем экологическим факторам. Животное, подобное форели, может быть стенотермным, но эврифагом, т.е. питаться разнообразной пищей.

При помещении организма в новые условия он некоторое время привыкает, адаптируется к ним. Следствием этого является изменение физиологического оптимума, или сдвиги купола кривой толерантности.

Интенсивность тех или иных биологических процессов часто оказывается чувствительной к двум или большему числу факторов окружающей среды. В этом случае решающее значение будет принадлежать такому фактору или ресурсу, который имеется в минимальном с точки зрения потребностей организма количестве. Это простое правило было сформулировано основоположником науки о минеральных удобрениях немецким химиком Юстусом Либихом (1803-1873) и получило название закона минимума. Ю. Либих обнаружил, что урожай растений может ограничиваться любым из основных элементов питания, если только этот элемент находится в недостатке.

В целом закон минимума можно сформулировать следующим образом: успешное функционирование популяций или сообществ живых организмов зависит от комплекса условий; ограничивающим, или лимитирующим, фактором является любое состояние среды, приближающееся или выходящее за границу устойчивости для организмов интересующей нас группы.

Закон лимитирующего фактора существенно облегчает изучение сложных ситуаций во взаимоотношениях организмов и среды их обитания. Не все факторы среды имеют одинаковое экологическое значение. Так, например, кислород является фактором физиологической необходимости для всех животных, но с экологической точки зрения он становится лимитирующим лишь в определенных местообитаниях. Если в реке гибнет рыба, то в первую очередь необходимо измерить концентрацию кислорода в воде. Если же наблюдается гибель птиц, необходимо искать другую причину, так как содержание кислорода в воздухе относительно постоянно и достаточно с точки зрения наземных животных.

Антропогенные экологические факторы среды очень разнообразны. Это и загрязнение всех сред жизни промышленными выбросами, промышленными и бытовыми отходами, выхлопными газами автомобилей. Вспомним также шумовое загрязнение окружающей среды, сокращение ареалов обитания диких животных и растений за счет роста численности населения планеты, вырубка лесов, истощение ресурсов полезных ископаемых и запасов пресной воды, использование минеральных удобрений и химических средств защиты растений и т.д.

Ресурсы среды – все то в природе, из чего организм черпает энергию и получает необходимые вещества для своей жизнедеятельности (вещества, энергия). Ресурсы среды имеют количественную характеристику в отличие от условий среды.  Ресурсы могут расходоваться и исчерпываться. Ресурсы живых существ – это вещества, идущие на построение их тел, и энергия, необходимая для жизнедеятельности.

Тело зеленого растения создается из молекул неорганических веществ и ионов. Эти вещества представляют собой пищевой ресурс зеленого растения. Для построения тела растению требуется энергия, которая черпается от солнечного излучения при фотосинтезе. Солнечное излучение – это ресурс энергетический. Сами зеленые растения являются пищевыми ресурсами для травоядных животных, которые в свою очередь являются пищевыми ресурсами для хищников и паразитов, а после смерти – для микроорганизмов, использующих запасенную в трупах энергию и вещества.

Один и тот же фактор можно рассматривать и как условие, и как ресурс. Кислород, например, является энергетическим ресурсом большинства сухопутных животных. Но применительно к водным животным содержание кислорода в воде можно рассматривать и как показатель условий жизни.

Практическая часть занятия: самостоятельная работа с литературой по составлению словарика экологических терминов.

3. Заключительная часть занятия. Подведение итогов занятия.