Презентация по биологии, тема "Основы экологии"

• 1 слайд

  Сообщества и экосистемы.
  Структуры и состав сообществ.
  

• 2 слайд

   ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ
  

• 3 слайд

  
  
  
  
  
  
  
  
  Термин «экосистема» был предложен английским ботаником Артуром Тенсли в 1935 г.
  Тенсли считал, что экосистемы представляют собой основные природные единицы на Земле. Это не только комплекс живых организмов, но и сочетание физических факторов. Всюду, где мы наблюдаем отчетливое единство растений, животных, микроорганизмов, объединенных отдельным участком окружающей среды, мы имеем пример экосистемы.
  А.Тенсли (1871-1955) - английский ботаник. Ввел в науку понятие "экосистема".
  В.Н.Сукачев (1880-1967) - крупный русский ботаник, академик, основоположник биогеоценологии - науки о природных биогеоценозах.
  
  

• 4 слайд

  Понятие «экосистема» можно применить к объектам разной сложности и размера. Экосистемой может быть отдельная кочка на болоте и все болото, лужа, озеро и океан, луг, лес и Земля в целом. Таким образом, каждая конкретная экосистема характеризуется определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения.
  

• 5 слайд

  Особенности экосистем
  Открытая (есть входящий и исходящий потоки энергии)
  
  Автономная. Если ее изолировать и обеспечить приток энергии, то она сможет существовать практически неограниченное время.
  
  Проявляет способность к саморегуляции и самоподдержанию, т.е. у нее есть буфферность.
  
  Обладает гомеостазом – относительной устойчивостью во времени и пространстве.
  
  Размытость границ, как по вертикали, так и по горизонтали.
  
  Может существовать без какого-либо компонента. Например, в болотных экосистемах нет почвы, в подземных (пещеры) нет притока световой энергии.
  
  

• 6 слайд

  Классификация экосистем
  по размерам: - микроэкосистемы (экосистема гниющего пня или дерева в лесу, прибрежные заросли водных растений); - мезоэкосистемы (болото, сосновый лес); - макроэкосистемы ( океан, море, пустыня).
  по происхождению:
  -естественные – образованные спонтанно (тундра, степь, лес…).
  -искусственные – образованы в результате человеческой деятельности
  

• 7 слайд

  Параллельно с развитием понятия «экосистема» в первой половине 20 в. в экологии сформировалось учение о биогеоценозах. Термин биогеоценоз (от греч. bios — жизнь, ge — земля, koinos — общий) предложил русский эколог Владимир Николаевич Сукачёв (1880—1967).
  
  Биогеоценоз — это совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, почвы и атмосферы на однородном участке суши, которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Важной особенностью биогеоценоза является то, что он связан с определенным участком земной поверхности. Биогеоценоз — это один из вариантов наземной экосистемы.
  

• 8 слайд

  Биогеоценоз и экосистема — понятия сходные, но не одинаковые. Каждый биогеоценоз является экосистемой. Но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу.
  
  В чем отличие биогеоценоза от экосистемы? Прежде всего, любой биогеоценоз выделяется только на суше. На море, в океане и вообще в водной среде биогеоценозы не выделяются. Биогеоценоз имеет конкретные границы. Они определяются границами растительного сообщества — фитоценоза. Образно говоря, биогеоценоз существует только в рамках фитоценоза. Там, где нет фитоценоза, нет и биогеоценоза. Понятия «экосистема» и «биогеоценоз» тождественны только для таких природных образований, как лес, луг, болото, поле. Лесной биогеоценоз = лесная экосистема; луговой биогеоценоз = луговая экосистема и т.п. Для природных образований, меньших или больших по объему, нежели фитоценоз, либо там, где фитоценоз выделить нельзя, применяется только понятие «экосистема». Например, кочка на болоте — экосистема, но не биогеоценоз. Текущий ручей — экосистема, но не биогеоценоз. Точно так же только экосистемами являются море, тундра, влажный тропический лес и т.п. В тундре, тропическом лесу можно выделить не один фитоценоз, а множество. Это совокупность фитоценозов, представляющих более крупное образование, нежели биогеоценоз.
  

• 9 слайд

• 10 слайд

  Основные группы организмов в сообществе
  

• 11 слайд

  Необходимые компоненты экосистемы
  

• 12 слайд

  Природное жизненное пространство, занимаемое сообществом, называется биотопом (от греческих слов биос - жизнь, топос - место). Биотоп вместе с сообществом образуют экосистему, в которой длительное время поддерживаются устойчивые взаимодействия между элементами живой и неживой природы.
  Биотоп
  

• 13 слайд

  Пищевая цепь — это последовательное превращение с помощью растений и света элементов неорганической природы в органические вещества (первичную продукцию), а последних животными организмами на последующих трофических (пищевых) звеньях в их биомассу.
  В процессе переноса энергии пищи от ее источника растений через ряд организмов, наблюдается рассеивание энергии. При каждом переходе от одного трофического звена к другому теряется до 80-90 % потенциальной энергии. Это ограничивает возможное число звеньев цепи до четырех-пяти.
  Чем короче пищевая цепь, тем большее количество доступной энергии сохраняется.
  

• 14 слайд

  Различают несколько типов пищевых систем:
  Пастбищные пищевые цепи начинаются с продуцентов: клевер ->кролик -> волк; (Растительный материал (нектар) - муха - паук - землеройка – сова)
  
  Цепи паразитов
  Размеры организмов в цепи паразитов в каждом последующем звене не увеличиваются, а мельчают. Цепи паразитов в среднем короче цепей хищников.
  (Растения – нематоды – бактерии (паразиты нематод)
  
  Детритные цепи 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 - хищникам
  (Листовая подстилка - Дождевой червь - Черый дрозд - Ястреб- перепелятник)
  

• 15 слайд

  Экологическая пирамида — графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.
  
  Эффект пирамид в виде графических моделей разработан в 1927 году
  Ч. Эльтоном.
  

• 16 слайд

  Существуют три типа пирамид:
  
  пирамиды чисел, основанные на подсчете организмов каждого трофического уровня;
  пирамиды биомассы, в которых используется суммарная масса (обычно сухая) организмов на каждом трофическом уровне;
  пирамиды энергии, учитывающие энергоемкость организмов каждого трофического уровня.
  

• 17 слайд

  В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал Закон пирамиды энергий, или закон (правило) 10 %, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице»: продуцент – консумент - редуцент) в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии
  

• 18 слайд

  Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).
  

• 19 слайд

  Пирамида чисел - отражает количественное распределение отдельных организмов на трофических уровнях. Особенностью такой пирамиды является уменьшение численности организмов при движении от продуентов к консументам. Эта закономерность объясняется тем, что в любой экосистеме мелкие животные численно превосходят крупных и размножаются быстрее. Для любого хищника существует нижний и верхний предел размеров их жертв, каждому хищнику служат пищей жертвы определенного размера.
  Вторая пирамида - обращенная, так как в лесных пастбищных пищевых цепях продуценты - это деревья, а первичные консументы - это насекомые. Уровень первичных консументов по численности превышает уровень продуцентов.
  

• 20 слайд

  
  Пирамида энергии - величина потока энергии, проходящего через различные трофические уровни. В отличие от пирамиды чисел или биомассы, характеризующих статику экосистемы, пирамида энергии характеризует динамику прохождения массы пищи через пищевую цепь. На ее форму не влияют ни размеры особей, ни интенсивность их метаболизма. Кроме того, пирамида чисел преувеличивает роль мелких организмов, пирамида биомассы преувеличивает роль крупных.
  Поэтому пирамида энергии является наиболее универсальной характеристикой для сравнения потока энергии, проходящего через разные уровни, а также для сравнения одной экосистемы с другой.
  

• 21 слайд

  Изучение экологических пирамид позволяет оценивать состав и особенности функционирования целых экосистем или их отдельных частей, а также определять степень антропогенного воздействия на отдельные организмы или экосистему в целом.
  
  Движение потока энергии в экосистеме можно представить в виде схемы:
  А2 = П2 +Д2
  Поток энергии, проходящей через 2 уровень.
  П2 - прирост биомассы второго уровня (чистая вторичная продукция
  Пч = Пв - Д1
  Пч -чистая первичная продукция;
  Пв - валовая первичная продукции; Д1 - затраты на дыхание.
  А3 = П3 +Д3
  Поток энергии, проходящей через 3 уровень:
  

• 22 слайд

  Экотон – граница между экосистемами (биогеоценозами). Экотон всегда отличается более высоким видовым разнообразием и плотностью популяций по отношению к центральной части биогеоценоза. Например, опушка леса всегда более насыщена видами древесной, травянистой и кустарниковой растительности, по отношению к участкам, расположенным в глубине лесного массива.
  
  

• 23 слайд

  В любой сформировавшейся естественным образом экосистеме, не испытавшей на себе воздействие человека, все экологические ниши оказываются заполненными. Это называется Правилом обязательности заполнения экологических ниш. Его механизм строится на свойстве жизни плотно заполнять собой все доступное ей пространство. Одним из главных условий, обеспечивающих выполнение этого правила, является наличие достаточного видового разнообразия.
  

• 24 слайд

  - пашни 11%,
  - пастбища 26%,
  - промышленные предприятия 2%;
  
  - пустоши 1% .
  Экосистема искусственная, антропогенная, созданная человеком или возникшая при его участии, отличается полным или частичным отсутствием экологического равновесия
  
  Искусственные экосистемы занимают 40% суши:
  
  

• 25 слайд

  Свалка – новый тип искусственной экосистемы
  Свалка - это сложная и уникальная экосистема, которая формируется в результате постепенного просачивания атмосферных осадков и развития микроорганизмов, привнесенных с отходами и проникающих из окружающего грунта и почвы. Гетерогенность твердых отходов создает большую неоднородность и концентрацию промежуточных органических веществ.
  Современная свалка должна формироваться как биореактор, что потребует создания ее современной математической модели. Для этого необходимо учитывать сложные физические, химические и биологические процессы, протекающие в трехмерной толще свалки.
  

• 26 слайд

  Схема разложения органического вещества твердых бытовых отходов на свалке: движение воды, так же, как и диффузия кислорода в толщу свалки, определяет характер биохимических процессов. Достаточная влажность способствует доступности органических веществ, и прежде всего летучих жирных кислот (ЛЖК) как субстрата для микроорганизмов, и их распространению в пространстве.
  
  Свалка ведет себя как активная система, которой можно управлять, поддерживая ее возбужденное состояние
  
  

• 27 слайд

  Системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными, и в любом случае обречены на неудачу.
  Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно:
  стабилизация численности населения;
  переход к более энерго и ресурсосберегающему образу жизни;
  развитие экологически чистых источников энергии;
  создание малоотходных промышленных технологий;
  рециклизация отходов;
  создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания.
  Все вышеизложенное позволяет сделать очень важный вывод: главное условие устойчивости всей жизни на Земле состоит в наличии биологического разнообразия.
  
  

• 28 слайд

  
  Вопросы для самоконтроля
  
  1. При создании лесополос, парков и садов человек подбирает только небольшое число основных видов. В природных биоценозах число видов гораздо больше. Следует ли из этого, что мы не можем создавать устойчивые сообщества?
  
  2. Можно ли цветочный горшок с цветущим растением считать экосистемой ?
  
  3. Какие изменения происходят с веществом и энергией в ходе фотосинтеза и роста зеленых растений ? Что происходит с материей и энергией при питании редуцентов детритом ?
  
  4. Вспомните основные принципы функционирования экосистем. Противоречат ли им основные тенденции развития человеческого общества? Каковы явные и возможные последствия этих противоречий ? Что необходимо учитывать в первую очередь при выработке стратегии развития нашей цивилизации?
  
  

• 29 слайд

  5. Некоторые люди являются вегетарианцами. Необходим ли такой путь для всего человечества, если учесть быстрый рост населения планеты? В чем преимущества и недостатки ограничения рациона людей только растительной пищей?
  
  6. В прошлом истощенный участок забрасывали, он зарастал и постепенно восстанавливал плодородие, после чего его распахивали вновь. Может ли современное человечество возвратиться к этому экологическому способу хозяйствования ?
  
  7. Если можно получать высокие урожаи на полях, стоит ли беспокоиться о снижении продуктивности дикой природы?
  
  8. Возможно ли полностью отказаться от химических мер борьбы с вредителями и перейти исключительно на биологические методы ?
  
  9. Вследствие каких причин культурные растения не могут расти в природных сообществах или, «одичав», теряют свои сортовые качества?
  
  10. По мнению Ю. Одума, человечество должно установить мутуалистические отношения с природой. Согласны ли вы с этим?
  

• 30 слайд

  Задача
  Пусть одного человека в течение года можно прокормить 300 форелями. Для их питания требуется 90 тысяч головастиков лягушек. Чтобы прокормить этих головастиков, необходимы 27 000 000 насекомых, которые потребляют за год 1 000 тонн травы. Если человек будет питаться растительной пищей, то все промежуточные ступени пирамиды можно выкинуть и тогда 1 000 т биомассы растений сможет прокормить в 1 000 раз больше людей?
  
  
  

• 31 слайд

  Термины
  
  Биотоп-(topos-место) место, занимаемое природным биоценозом.
  Биогеоценоз= биоценоз +биотоп.
  Экосистема –совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот вещества.
  Средообразователи (эдификаторы)-виды, которые в наибольшей мере влияют на условия жизни в сообществе. Ель в еловом лесу, мхи на болоте, дождевые черви и бактерии в почве.
  Цепь питания-последовательный ряд питающихся друг другом организмов в котором можно проследить расходование первоначальной порции энергии.
  Сети питания – переплетение пищевых цепей.
  Трофический уровень- каждое звено цепи питания.
  Экологическая ниша-это свойство вида, отражающее его роль и местоположение в системе многочисленных биоценотических связей.
  Ярусность-закономерное распределение видов в пространстве.
  Первичная продукция- продукция растений.
  Биомасса- масса тела живых организмов.