Конспект по биологии к разделу «Биосфера. Экология. Популяция» на тему «Компоненты экосистемы. Водные и наземные экосистемы» (8 класс).

Конспект по биологии к разделу  «Биосфера. Экология. Популяция» на тему «Компоненты экосистемы. Водные и наземные экосистемы»  на основе учебника А.Р.Соловьевой, Б.Т.Ибрагимовой. Биология. Учебник для 8 класса общеобразовательной школы, Алматы: Атамура, 2018, 218с.

Тема. Компоненты экосистемы. Водные и наземные экосистемы.

Основные понятия и термины:

ü экосистема (экологическая система) – биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними;

ü биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом);

ü сообщество - это совокупность взаимодействующих популяций, занимающих определенную территорию, живой компонент экосистемы;

ü продуценты – автотрофные организмы (в основном зеленые растения) – единственные производители органического вещества на Земле;

ü консументы – растительноядные и плотоядные животные, потребители органического вещества;

ü редуценты – гетеротрофные организмы (бактерии) и грибы – разрушители органических веществ, деструкторы;

ü пищевая (трофическая) цепь  - последовательный ряд питающихся друг другом организмов;

ü правило экологической пирамиды — закономерность, отражающая прогрессивное уменьшение массы (энергии, числа особей) каждого последующего звена пищевой цепи;

ü пирамида численности - это количественное отражение плотности особей на каждом трофическом уровне;

ü пирамида биомассы отражает их биомассу в сообществе.

1. Экосистема.

Экосистема  или экологическая система (от греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — одно из основных понятий экологии.

Экологическая система – это динамическое и устойчивое сообщество живых организмов (растений, животных и микроорганизмов), находящееся в постоянной взаимосвязи и непосредственном контакте с компонентами неживой природы (атмосферы, гидросферы и литосферы).

Экосистема состоит из биотической (живые организмы) и абиотической (неживая природа) частей. Они связаны между собой непрерывным обменом веществ и энергии.

Сообщества – это устойчивые объединения живых организмов разных видов, находящихся в данной экосистеме. Прежде всего эти организмы будут связаны через поток энергии – пищевые цепи и сети. Но также существуют и более сложные взаимоотношения.

Сообщество функционирует как динамическая единица с различными трофическими уровнями, через него проходит поток энергии и совершается круговорот питательных веществ.

Любое сообщество организмов имеет определенную структуру:

ü видовая  -   это видовой состав и видовое разнообразие;

ü морфологическая - это его пространственная организация (в большей степени относится к фитоценозам, то есть растительным сообществам);

ü трофическая  - экологический показатель пищевых взаимосвязей в нем.

Структура экосистемы:

 

В подавляющее большинство экосистем (кроме дна океанов и т.д.) поступает энергия Солнца, в которых важную роль в переходе энергии от неживого к живому играют фотосинтезирующие организмы – зеленые растения (автотрофные организмы), которые переводят солнечную энергию в энергию продуктов (белков, жиров и углеводов) – это продуценты (производители).

 

Гетеротрофные организмы, которые используют готовые органические вещества, могут быть консументами (потребителями)  и редуцентами  (разрушителями).  

Консументы (потребители) - на следующем трофическом уровне, чаще всего могут иметь порядковый номер с I по IV:

ü консументами  I порядка - травоядные животные (питаются продуцентами);

ü консументы II порядка – хищники, поедающие травоядных животных;

ü консументами III порядка могут быть хищники, поедающие хищников, например, беркут съел лисицу;

ü к консументам относятся и разнообразные паразиты растений и животных.

Разница между паразитом и хищником состоит в том, что хищник убивает жертву и сразу поедает её, а паразит стремится сосуществовать и питаться за счет хозяина как можно дольше.

Цепь превращений не была бы замкнутой, если бы не существовали живые организмы, которые превращают органические вещества в неорганические. Эти организмы называются редуцентами или разрушителями  (бактерии и грибы). Иногда в экологической литературе используют другой термин деструкторы.

Редуценты или деструкторы по способу питания являются сапрофитами. В отличие от паразитов они питаются отмершими остатками или выделениями живых организмов. Они находятся на самом последнем  трофическом уровне, осуществляя минерализацию, т.е. возвращая химические элементы в неживую природу. Их еще называют санитарами на Земле.

2. Цепь питания или трофическая цепь.

Пищевая (трофиическая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов животных, грибов и микроорганизмов), при котором происходит перенос вещества и энергии путём поедания одних особей другими.

С одного трофического уровня на другой переходит не более 10% энергии. Остальная расходуется на поддержание жизнедеятельности предыдущего организма, теряется в виде теплоты и т.д.

Например, если растение получило от солнца 1000 кДж энергии, к травоядным животным перейдет только 100кДж, а хищнику, съевшему этого травоядного, - 10кДж, а хищник хищника – 1 кДж. Поэтому в цепях питания не бывает более 4 – 5 звеньев.

Виды пищевых цепей:

ü в пастбищной цепи (цепи выедания) основным источником пищи служат зеленые растения. Например, трава- мышь – змея – ястреб (хищная птица) (рис.1);

ü детритные цепи (цепи разложения) (детрит — полуразложившаяся органическая масса) обязательно проходят через отмершую биомассу. Например, листовой опад – дождевые черви – дрозд – ястреб. Их особенность – в них часто продукция растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает и минерализуется сапрофитами. Детритные цепи характерны также для экосистем океанических глубин, обитатели которых питаются мертвыми организмами, опустившимися вниз из верхних слоев воды (рис.2);

ü иногда выделяют третий тип цепей-  паразитические цепи (взаимоотношения паразит – жертва).

особенность пищевых цепей паразитов – они могут начинаться как с продуцентов (яблоня – щитовка – наездник), так и с консументов (корова – паразитические черви – простейшие – бактерии – вирусы).

Правило экологической пирамиды или "Правило 10 %" – количественное отражение потерь энергии в цепи питания.

Показатель каждого уровня экологической пирамиды приблизительно в 10 раз меньше предыдущего.

Пирамида – это трофические уровни от первого до последнего с указанием реального или смоделированного количества организмов. Основание пирамиды (продуценты) должно значительно превосходить ее вершину (консумент 3 -4 порядков).

С каждого трофического уровня на следующий переходит около 10% энергии. Это значит, что последнее звено 5-членной пищевой цепи получит только 0,01% энергии, запасённой продуцентами. В связи с эти пищевые цепи имеют ограниченную длину: в наземных биоценозах обычно встречаются 3-5-звенные цепи.

На основе этого составляют экологические пирамиды.

 

Типы экологических пирамид (Приложение 1):

ü пирамида чисел отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;

ü пирамида биомасс отражает биомассу каждого трофического уровня;

ü пирамида энергии показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.

 

3. Водные и наземные экосистемы.

                                                                                                            Экологическая пирамида суши.

Принцип построения экологических пирамид:

ü основание пирамиды - продуценты (растения);

ü над ними - консументы I порядка (травоядные);

ü следующий уровень - консументы II порядка

      (хищники).

И так далее до вершины пирамиды, которую занимают наиболее крупные хищники. Высота пирамиды обычно соответствует длине пищевой цепи.

Водные, или морские, экосистемы являются исключением: количество

продуцентов не превосходит количество консументов.

 Морская экологическая пирамида представляет собой скорее усеченный

ромб, чем пирамиду. Причина того, что по совокупной массе продуценты

не превосходят значительно консументов, заключается в особенностях

фотосинтетиков водных экосистем. Они представлены в основном

одноклеточными водорослями, цианобактериями и другими планктонными организмами.

Скорость размножения бактериальных клеток в благоприятных условиях составляет 20 минут. Одноклеточные водоросли (хлорелла) обладает почти такой же скоростью размножения. Продуценты обеспечивают пищевые запросы консументов I порядка и сохраняют экосистему стабильной. Они размножаются с не меньшей скоростью, чем та, с которой их успевают поедать.

Литература:

1. А.Р.Соловьева, Б.Т.Ибрагимова. Биология. Учебник для 8 класса общеобразовательной школы, Алматы: Атамура, 2018, 218с.

2. Т.Л.Богданова, Е.А.Солодова. Биология, М., «АСТ – ПРЕСС», 2001, 815с.

  3. Н.А.Ввденский, И.М.Владимирова, Б.Ф.Данилов, Г.И.Локшин. Биологи: весь курс:для   

     выпускников и абитуриентов, М.:Эксмо, 2007, 544с.

4. Л.В.Елкина. Биология, весь школьный курс в таблицах, Минск, Современная школа «Кузьма»,  

    2011, 416с.

5. Е.П.Сидоров. Общая биология для поступающих в вузы, М., 1998,  «УНИКУМ- ЦЕНТР», 262с.

6. soloby.ru›…преимущественно-размножаются-организмы.

7. Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
8.  Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень)

    10–11 класс // ДРОФ

9.   ru.wikipedia.org›Экосистема

10. ru.wikipedia.org›Экологическая пирамида

11. vuzlit.ru›69320/struktura_soobschestva Структура сообщества - Основы экологии

12. yaklass.ru›p/biologia/obschie-biologicheskie-…Экологические пирамиды биомассы и численности.

13. biology100.ru›Их закономерности›Экологическая пирамида

Приложение 1:

Пирамида численности  (чисел)– экологическая пирамида, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. В пирамиде чисел не учитываются размеры и масса особей, продолжительность жизни, интенсивность обмена веществ, однако всегда прослеживается тенденция – уменьшение числа особей от звена к звену. Например, в степной экосистеме численность особей распределяется так: продуценты – 150 000, травоядные консументы – 20 000, плотоядные консументы – 9000 экз/ар.

Биоценоз луга характеризуется численность особей на площади 4000м²: 5 842 424, растительноядные консументы I порядка – 708 624, плотоядные консументы II порядка – 35 490, хищники  консументы III порядка – 3.

Пирамиды чисел отражают только плотность населения организмов на каждом трофическом уровне, но не скорость самовозобновления (оборота) организмов.

Пирамида биомасс – закономерность, согласно которой количество растительного вещества, служащего основой цепи питания (продуцентов) примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных (консументов I порядка), а масса  растительноядных животных в 10 раз больше, чем плотоядных (консументов II порядка), то есть каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньше, чем предыдущий. В среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить 10 кг своей биомассы, вторичные хищники – 1 кг.

Правило экологической пирамиды биомасс отражает закономерность, согласно которой в любой экосистеме биомасса каждого следующего звена в 10 раз меньше предыдущего.

Пирамида энергии - закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается при переходе от звена к звену в цепи питания. Например, в биоценозе озера зеленые растения (продуценты) создают биомассу, содержащую 295,3 кДж/см²,  консументы I  порядка,  потребляя биомассу растений, создают свою биомассу, содержащую  29,4 кДж/см², консументы II  порядка,  используя в пищу консументов I  порядка, создают свою биомассу, содержащую  5,46 кДж/см^2.. Потеря энергии при переходе от консументов I порядка  к консументам II  порядка, если это теплокровные животные, увеличивается, так как у них много энергии уходит не только на построение своей биомассы, но и на поддержание постоянства температуры тела. Например, если сравнить выращивание теленка и окуня, то одинаковое количество затраченной пищевой энергии даст 7кг говядины и лишь1 кг рыбы, так как теленок питается травой, а окунь – хищник – рыбой.

                                        Рис.1. Пастбищные пищевые цепи (цепи выедания).

                                            Рис.2. Детритные пищевые  цепи.

 

·          

·        

Краткое описание документа:

Конспект по биологии составлен к разделу «Биосфера. Экология. Популяция» на тему «Компоненты экосистемы. Водные и наземные экосистемы» для учителей и школьников образовательной школы Казахстана в соответствие с новой программой по предмету на основе учебника А.Р.Соловьевой, Б.Т.Ибрагимовой. Биология. Учебник для 8 класса общеобразовательной школы, Алматы: Атамура, 2018, 218с.

В конспект даются определения понятиям и терминам по данной теме, помогут школьникам предложенные рисунки, дополнительный материал, лучше усвоить программный материал и подготовиться к СОРам и СОЧам. .