Конспект урока "Трофическая структура сообщества»

Тема урока: «Трофическая структура сообщества»

Суркова Е.А.,  учитель биологии

Тип урока: формирования новых знаний.

Класс  – 11 класс.

Предмет  –  общая биология.

Цель: сформировать у учащихся представление о   трофической  структуре сообщества.

Задачи для учителя:

обучающие: сформировать экологические понятия – «продуценты», «консументы», «редуценты», «пищевая цепь», «пищевая сеть», «трофический уровень», «экологическая пирамида»;

-развивающие: продолжить формирование умений критически оценивать информацию, выделять главное, сравнивать, обобщать, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы;
-воспитательные: продолжить экологическое воспитание учащихся (сделав акцент на возможность быстрого нарушения экологического равновесия) и формирование у них бережного отношения  к объектам природы.

Оборудование  к уроку: компьютер учителя, проектор, учебник.

Ход урока

1. Проверка знаний (в форме фронтального опроса).

1.     Дать понятие биогеоценоза.

2.     Что такое биотоп, биоценоз, сообщество?

3.     Привести примеры биогеоценозов.

4.     В чем принципиальное отличие понятия «биогеоценоз» от понятия «экосистема» ?

5.     Какие экосистемы России самые значительные в мире? Почему?

2. Изучение нового материала.

Проблемная ситуация :

·         На Аляске, в одном из заповедников, чтобы защитить четыре тысячи оленей, был организован полный отстрел волков. В результате через 10 лет олени стали вымирать.

·         Кролики, которые были завезены в Австралию, так размножились, что лишили корма овец и принесли фермерским хозяйствам огромные убытки.

 Что объединяет эти факты?   (Олени подорвали кормовую базу, кролики не имели естественных врагов – нарушилось экологическое равновесие, которое лежит в основе существования сообщества -  нарушилась его трофическая структура)

      Итак, тема нашего сегодняшнего урока - «Трофическая структура сообщества»

Какова будет цель нашего урока? (Изучение трофической структуры сообщества)

Сегодняшний урок мы проведём в форме конференции. Класс заранее делиться на группы и представители каждой  группы выступают с докладами . Выступления сопровождаются презентацией. Первым слово предоставляется «Экологам»

1 докладчик.  Биогеоценоз – эволюционно сложившийся комплекс популяций различных видов, обладающий определенными типами взаимодействий между организмами. Наиболее существенными являются пищевые, или трофические, связи и сопутствующие им энергетические (слайд 1). На этих связях основывается структура биогеоценоза. В нем четко различаются компоненты, продуцирующие органические вещества автотрофным способом – продуценты (слайд 2). Вторая группа компонентов биогеоценоза – потребители, или консументы (слайд 3). Можно выделить несколько уровней потребителей: консументы 1-го порядка – растительноядные животные, консументы 2-го порядка – мелкие хищники, консументы 3-го и 4-го порядков – крупные хищники. Органические остатки продуцентов и консументов разлагаются на более простые органические соединения гетеротрофными редуцентами, или деструкторами (слайд 4). Роль редуцентов могут выполнять бактерии, грибы, многие простейшие организмы, некоторые насекомые и черви.

Какие уровни занимают животные данных пищевых цепей?

Примеры пищевых цепей (по которым происходит поток веществ и энергии).

• брусника ––> мышь лесная ––> уж ––> лисица ––> рысь ––> волк;
• зоопланктон ––> мотыль ––> хищная личинка ––> плотва ––> щука ––> человек;
• зеленое растение ––> лось ––> волк ––> редуценты;
• трава ––> кролик ––> лисица;

Задание: определить трофические уровни в данной пищевой цепочке 

 листовой опад ––> дождевой червь ––> землеройка.

Проблемная ситуация: цепочка начинается  с растительного опада, а затем следуют редуценты, как это можно объяснить, если  основным поставщиком энергии является солнце?

Разрешить возникшее противоречие поможет нам группа «Диетологи»

2 докладчик В биогеоценозе постоянно происходит перенос веществ и энергии, которые заключены в пище, созданной, в основном, растениями. Перенос энергии пищи, созданной автотрофами, через ряд организмов путем поедания одних видов другими, называется цепью питания, а каждое звено цепи питания – трофическим уровнем. Существуют два основных типа пищевых цепей. Первый тип – цепь выедания (пастбищная цепь, цепь потребления). Пастбищные цепи начинаются с продуцентов: клевер – кролик – волк (слайд 6). Другой пример пастбищной цепи пресноводного водоема: фитопланктон (автотрофные протисты) – зоопланктон (мелкие беспозвоночные) – плотва – щука – скопа (слайд 7).

Второй тип - детритные цепи, или цепи разложения, начинаются от растительных и животных остатков, экскрементов животных – детрита, идут к микроорганизмам, которые ими питаются, а затем к мелким животным – детритофагам и к их потребителям (слайд 8). Детритные цепи наиболее распространены в лесах, где большая часть ежегодного прироста биомассы растений не потребляется непосредственно травоядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению и минерализации. Типичный пример детритной пищевой цепи наших лесов: листовая подстилка – дождевой червь – черный дрозд – ястреб-перепелятник.

Сложные пищевые связи между видами в биогеоценозе создают многовидовую сеть питания (слайд 9), которая соединят воедино все население биогеоценоза. Поскольку каждый организм имеет несколько источников питания и сам используется как продукт питания другими многочисленными организмами, то цепи питания многократно разветвляются и переплетаются. Всеядные организмы при этом могут находиться на разных трофических уровнях в различных цепях питания. К примеру, насекомоядные  лесные птицы могут выполнять функцию консументов второго порядка, потребляя насекомых и функцию консументов первого порядка, питаясь растительной пищей (слайд 10). Они могут входить в состав пастбищной пищевой цепи и в состав детритной цепи.

          Далее демонстрируется отрывок видеофильма. До его демонстрации преподаватель говорит о содержании фильма и обращает внимание на то, что следует заметить в нем. На парты раздаётся перечень вопросов на которые надо ответить , просмотрев фильм.После завершения демонстрации требуется краткое заключение и подведение итогов Продолжительность фрагментов составляет:   11 мин

Основное содержание отрывка видеофильма:

Это великолепная снятая сага повествует о трофической структуреэкосистемы Серенгети. Главным образом о категориях трофической структуры (продуцентах, консументах, редуцентах (деструкторах). Действие происходит в Африке на равнине Серенгети. Каждое живое существо занимает свое место в природном калейдоскопе. Выделены представители трофической сети равнины, без труда устанавливаются фрагменты пищевых цепей животных Серенгети. 
Особое внимание уделяется пожирателям падали – деструкторам (разлагателям), если бы не эти санитары дикой природы, джунгли и равнины уже давно превратились бы в одно гигантское кладбище, т. е. показана экологическая роль деструкторов в существовании будущего корма животным и соответственно целостности пищевой цепочки.
Продемонстрирована необходимость всего живого от жизненного элемента – воды – важнейшего вещества в составе всех живых организмов на планете. 
Показаны межвидовые и внутривидовые взаимоотношения животных.   (4-15 мин)

Вопросы к отрывкам видеофильма, просмотренному учениками:

Предполагаемые ответы

1)     Назовите категории трофической структуры или «ресурс – потребителей» (с точки зрения взаимоотношений), которые входят в состав экосистемы Серенгети. 2)     О каком «мощном коктейле» говориться в фильме? 3)     Какую роль играют некие «природные мусорщики» в экосистеме Серенгети чьё появление совпадает с началом миграции голубых гну? 4)     Почему равнина Серенгети не превращается в одно «бескрайнее кладбище» костей и рогов, ведь чтобы разложиться костям скелета может потребоваться много лет? 5)     Составьте фрагменты показанных в отрывках видеофильма пищевых цепей экосистемы Серенгети. Укажите какие из них являются пастбищными и детритными.

В состав экосистемы Серенгети входят «ресурс – потребители»: Продуценты (растения) Консументы: Травоядные (зебры, голубые гну, дикобраз, леопардовая черепаха). Плотоядные (африканская гиеновидная собака, азиатский шакал, лев, гриф). Деструкторы (навозные жуки – скоробеи, личинки рогового мотылька). В фильме «мощным коктейлем» назывались компоненты, которые необходимы для появления продуцентов на Земле – такие как вода, минералы и солнечный свет. Грозы побудили существо, прячущееся глубоко в земле – это навозный жук – скоробей. Его появления совпало с началом миграции. Скоробей является деструктором – пожирателем. Ежегодно голубые гну оставляют 4 тыс. тонн навоза. Жуки скатывают навоз в большие комки, и свежая куча навоза расчищается ими уже за 3 мин. Ежедневно они перемещают колическво навоза в 200 раз превышающее их собственный вес. Раскатанные повсюду обогащенные азотом кучки навоза удобряют пастбище, обеспечивающее корм для миллионов животных и соответственно – целостность пищевой цепочки. Равнина Серенгети не превращается в одно «бескрайнее кладбище» костей и рогов, т. к. есть крошечные пожиратели падали – насекомые и бактерии (редуценты). Рога еще прочнее костей. Но, однако, есть насекомое (таких в мире всего несколько видов), которое питается ими – роговой мотылек. Здесь он откладывает яйца, из которых вылупляются личинки, вгрызающиеся в рог. Рог состоит из кератина и кислота во внутренностях личинки превращает его в питательное блюдо. Дикобраз (вегетарианец исключительный) не питается костями, но точит свои зубы об кости, перемалывая в процессе этого большое количество остатков. Фрагменты пищевых цепей экосистемы Серенгети: 1. Растения → голубые гну → гриф.                                      ↓               Африканская гиеновидная собака. 2. Растения → дикобраз →лев. 3. Навоз → жук навозник → полосатый                             ↓                           мунга              Шакал азиатский. 4. Рога → личинка рогового мотылька.

Проблемная ситуация: Попробуйте составить  пищевую цепь из 6 или 7,8 звеньев. Почему не получается составить схему длинной пищевой цепи?

Это противоречие поможет нам разрешить группа «Математики».

            3 докладчик Передача биомассы с одного трофического уровня на другой сопряжена с  большими потерями вещества и энергии. Если графически изобразить структуру биомассы и энергии природного сообщества, можно получить экологическую пирамиду (слайд 11). Приведенная на слайде пирамида чисел отражает количество организмов на каждом трофическом уровне. А здесь показана пирамида чисел мятликового луга (слайд 12). Это количество неминуемо сокращается при переходе на вышележащий уровень, а количество трофических уровней в цепях питания природных биогеоценозов не превышает 6 -7. Почему наблюдается такая закономерность? (слайд 13). Подсчитано, что с нижележащего трофического уровня на вышележащий трофический уровень переходит не более 10% энергии, заключенной в биомассе (слайд 14). Эта закономерность получила названия правила экологической пирамиды. Так, для образования 1 кг тела человека нужно 10 кг съеденной щуки, а щукам необходимо 100 кг мелких хищных рыб, которым, в свою очередь, требуется 1000 кг нехищных рыб. Для этих рыб необходимо 10 000 кг зоопланктона, и, наконец, потребуется 100 000 кг фитопланктона (слайд 15). Такая пирамида носит название экологической пирамиды биомассы. Кроме перечисленных пирамиды чисел и пирамиды биомассы, существует пирамида энергии, отражающая количество энергии в пище каждого трофического уровня. В наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается уменьшением биомассы и численности организмов на каждом трофическом уровне. Вследствие таких больших потерь энергии, цепи питания не могут быть длинными.                                                    

  Решите задачу: Рассчитайте долю энергии, поступившей на 5 трофический уровень, при условии, что её общее количество на 1 уровне составляло 500 единиц. (0,05 единиц)

III. Закрепление нового материала.

    Письменная проверочная работа, 5 – 7 минут, 2 варианта (приложение 1). Учащиеся получают карточку с заданиями: 3 вопроса с выбором одного правильно ответа из четырех, одно задание на установление последовательности организмов в цепи питание и одна задача на применение правила экологической пирамиды. После выполнения задания учащиеся записывают код ответов в тетрадь и сдают карточку для контрольной проверки учителю. На экране демонстрируются правильные ответы для самопроверки (слайд 16).

3. Подведение итогов. Рефлексия.

Какова была цель нашего урока? Удалось ли её достигнуть?

С какими новыми понятиями мы познакомились?

Домашнее задание: параграф 100, вопросы , подготовиться к словарному диктанту.

Проверочная работа

Вариант 1

1. Какие организмы может включать пастбищная пищевая цепь озера?

       1) ил – черви – плотва – щука           
       2) гниющие водоросли – мелкие ракообразные – стерлядь
       3) фитопланктон – дафнии – личинки стрекозы – окунь     
       4) ламинария – осетр – орел

2. В агроценозе пшеничного поля растения пшеницы и сорняков  являются
             1) консументами I порядка            2) консументами II порядка
              3) редуцентами                               4) продуцентами

3. Какое животное может занимать уровень консументов второго порядка?

1) заяц-беляк       2) полевая мышь,                 3) ястреб                                    4) мох

4.В какой последовательности надо расположить звенья пищевой цепи:

а) паук                      б)  яблоня     в) тля      г) синица       д) ястреб

5.На основании правила экологической пирамиды рассчитайте, сколько филинов массой 5 кг может вырасти в лесу, если биомасса злаковых растений, которая при этом может использоваться равна  100 000 кг.  Цепь питания имеет вид :

                    злаки  –  полевая мышь  –  куница  –  филин.

Проверочная работа

Вариант 2

1. Наиболее длинные пищевые цепи формируются в

      1) тундре      2) широколиственном лесу       
      3) степи        4) тропическом лесу

2. К какой группе относятся бактерии гниения, обитающие в почве?

     1) продуцентов                         2) консументов I порядка       
    3) консументов II порядка       4) редуцентов

3. Какое животное может занимать уровень консументов первого порядка?

         1) тигр        2) олень       3) лиса       4) пантера

4. Укажите последовательность звеньев пищевой цепи:

         А) кузнечик   Б) змея          В) растение      Г) орел            Д) лягушка 

5. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, чтобы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид:

            планктон – нехищные рыбы – хищные рыбы – дельфин