Урок "Экологические сообщества. Видовая и пространственная структура экосистем."

            Урок №25              Биология 11 класс                22.03.2018 год.

Тема урока: Экологические сообщества. Видовая и пространственная структура экосистем.

Цели: сформировать понятие об экосистеме; познакомить с разными видами экосистем, показать сходство и отличие естественных и искусственных экосистем; формировать умение сравнивать природные экосистемы и агроэкосистемы. Сформировать понятие о видовой и пространственной структуре сообщества; научить объяснять необходимость сохранения многообразия видов.

Оборудование: таблицы и рисунки, демонстрирующие биоценоз, искусственные и природные экосистемы. схема  «Пространственная  структура  экосистемы (ярусность растительного сообщества)», схемы и таблицы, демонстрирующие пищевые сети. Презентация.

Ход урока

I. Проверка знаний.

Задание.

1. Тестирование.

1) Форма взаимоотношений, при которой один вид получает какое-либо преимущество, не принося другому ни вреда, ни пользы, называется:

а) протокооперацией;

б) паразитизмом;

в) комменсализмом;

г) аменсализмом.

2) Симбиотические отношения, при которых присутствие каждого из двух видов становится обязательным для другого партнера, называются:

а) комменсализмом;

б) мутуализмом;

в) протокооперацией;

г) нейтрализмом.

3) В желудке и кишечнике жвачных млекопитающих постоянно обитают бактерии, вызывающие брожение. Это является примером:

а) хищничества;

б) паразитизма;

в) комменсализма;

г) симбиоза.

4) Форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида, называется:

а) хищничеством;

б) симбиозом;

в) аменсализмом;

г) паразитизмом.

5) Если рыба горчак откладывает икру в мантию двустворчатого моллюска, это пример:

а) взаимополезных отношений;

б) полезно-нейтральных отношений;

в) полезно-вредных отношений;

г) взаимовредных отношений.

6) Беспозвоночные разных видов поселяются в норах грызунов, находя там благоприятные для себя условия и не являясь при этом паразитами хозяина норы. Это явление называется:

а) симпатрией;

б) протокооперацией;

в) квартирантством;

г) акклиматизацией.

7) Отношения «паразит – хозяин» состоят в том, что паразит:

а) не оказывает существенного влияния на хозяина;

б) всегда приводит хозяина к смерти;

в) приносит определенную пользу хозяину;

г) приносит вред, но лишь в некоторых случаях приводит к скорой гибели хозяина.

8) Некоторые грибы растут на корнях определенных деревьев. Такой тип взаимоотношений называется:

а) паразитизмом;

б) комменсализмом;

в) симбиозом;

г) сапрофитизмом.

9) Хищники в природном сообществе:

а) уничтожают популяцию жертв;

б) способствуют росту популяции жертв;

в) оздоровляют популяцию жертв и регулируют ее численность;

г) не влияют на численность популяции жертв.

10) Организм, в теле которого происходит размножение паразита, называется:

а) основным хозяином;

б) промежуточным хозяином;

в) переносчиком;

г) паразитом.

Ответы: 1-В; 2-Б; 3-В; 4-Г; 5-Б; 6-В; 7-Г; 8-В; 9-В; 10-А.

   Задание.

Выберите  признаки,  характеризующие  соответственно  хищника и паразита.

Коды ответов:

1) В  течение  своей  жизни  нападает  на  одну,  иногда  на  несколько особей.

2) В течение своей жизни нападает на большое число особей.

3) Поедает только часть вещества своей жертвы.

4) Поедает практически всю жертву.

5) приводит свою жертву к гибели.

6) Наносит вред жертве, но редко приводит ее к быстрой гибели.

7) Цикл развития тесно связан с жертвой.

8) Нападает на жертву и сам ею питается.

9) Нападает на жертву, но сам ею не питается.

Ответы: Хищник – 2, 4, 5, 8. Паразит – 1, 3, 6, 7, 9.

II. Изучение нового материала.

Презентация.

1. Биоценоз. Первая пара.

Весь комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов называют биоценозом («био» – жизнь, «ценос» – сообщество). В природе биоценозы бывают разного масштаба. Это, например, биоценоз моховой кочки, разрушающегося пня, луга, пруда, болота, леса. Существуют рукотворные биоценозы – аквариум, террариум, теплица, оранжерея. Биоценозы – не случайные собрания разных организмов. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. Как и популяция, биоценоз имеет собственные свойства: например, видовое разнообразие, структура пищевой сети, биомасса, продуктивность.

2. Экосистема.

Это любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое. Примером экосистемы может служить пруд, включающий сообщество гидробионтов (организмов, жизнь  которых  протекает  в  воде),  физические  свойства  и  химический состав  воды,  особенности  рельефа  дна,  состав  и  структуру  грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию.

Рассмотрение экосистемы важно в тех случаях, когда речь идет о потоках вещества и энергии, циркулирующих между живыми и неживыми компонентами природы, о динамике элементов, поддерживающих существование жизни, об эволюции сообщества. Ни отдельный организм, ни популяцию, ни сообщество в целом нельзя изучать в отрыве от окружающей среды. Экосистема, по сути, – это то, что мы называем природой.

Экосистема – понятие очень широкое и применимое как к естественным комплексам (например аквариум). Поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы экологи также используют термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз – исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом). Граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза) – важнейшего компонента биогеоценозов. Биогеоценоз – элементарная биотерриториальная единица биосферы.

3. Классификация экосистем. Вторая пара.

При классификации наземных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ (составляющих основу экосистем) и климатические (зональные) признаки. Так, выделяют определенные типы экосистем: например, тундра лишайниковая, тундра моховая, лес хвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой (тропический), степь, кустарники (ивняк), болото травянистое, болото сфагновое.

Часто в основу классификации природных экосистем кладут характерные экологические признаки местообитаний, выделяя сообщества морских побережий или шельфа, озер или прудов, пойменные или суходольные луга, каменистые или песчаные пустыни, горные леса, эстуарии (устья больших рек) и др.

Все природные экосистемы связаны между собой и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему. Эта экосистема называется биосферой.

4. Искусственные экосистемы.

На протяжении многих тысячелетий человек жил в естественной среде обитания, не оказывая серьезного воздействия на процессы, происходящие в биосфере. С развитием цивилизации отношения человека и природы существенно изменялись. Человек все шире использовал природные ресурсы, разрушая сложившиеся экосистемы, и создавал искусственные экосистемы.

Наиболее распространенными искусственными экосистемами являются агробиоценозы. Они занимают около 10 % всей поверхности суши, создаются для получения сельскохозяйственной продукции и регулярно поддерживаются человеком.

III. Первичное усвоение новых знаний.

Биогеоценоз и агроценоз

Биогеоценоз	Агроценоз
Сходства
Различия

4. Сделайте выводы о путях повышения устойчивости и продуктивности агроценозов.

 Структура сообщества.

Структурой сообщества называют соотношение различных групп организмов, различающихся по систематическому положению, по роли, которую они играют в процессах переноса энергии и вещества, по месту, занимаемому в пространстве, в пищевой, или трофической, сети, либо по иному признаку, существенному для понимания закономерностей функционирования естественных экосистем.

 Видовая структура. Третья пара.

Одним из важнейших показателей структуры сообщества является число видов – видовой состав входящих в него организмов и количественное соотношение видовых популяций. В сообществе, как правило, имеется сравнительно мало видов, представленных большим числом особей или большой биомассой, и сравнительно много видов, встречающихся редко.

Видовое разнообразие – признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш, то есть выше богатство среды. Видовое разнообразие связано также с устойчивостью сообщества: чем больше разнообразие, тем шире возможность адаптации сообщества  к  изменившимся  условиям, будь это изменения климата или других факторов.

3. Морфологическая структура.

Важным экологическим свойством и признаком сообщества является его пространственное сложение, морфологическая структура. Это относится в первую очередь к растительным сообществам (фитоценозам), но также опосредованно – и к населяющим их животным (зооценозам).

Совместное существование разных видов и жизненных форм в сообществе приводит к их пространственному обособлению. Это выражается в горизонтальном и вертикальном расчленении  фитоценоза на отдельные элементы, каждый из которых играет свою роль в накоплении и преобразовании вещества и энергии.

По вертикали растительное сообщество разделяется на ярусы – горизонтальные слои, толщи, в которых располагаются надземные или подземные части растений определенных жизненных форм. Эта ярусность особенно ярко выражена в лесных фитоценозах. Здесь насчитывается обычно пять-шесть ярусов: древесные ярусы (высоких и низких деревьев), кустарниковый (подлесок), травяно-кустарниковый, моховый (или лишайниковый), подстилка (опад листвы). Малоярусные сообщества – луг, степь, болото – имеют по два-три яруса.

Ярусное строение фитоценоза дает растениям возможность более полно использовать ресурсы среды, прежде всего свет, тепло и влагу. Растения разных ярусов живут в разных условиях, что уменьшает конкуренцию и способствует увеличению видового разнообразия. Чем благоприятнее условия местообитания, тем сложнее ярусность.

Животное население биоценоза, «привязанное» к растениям, также распределено по ярусам. Например, микрофауна почвенных животных наиболее богата в подстилке; достаточно четко приурочены к ярусам определенные группы насекомых. Разные виды птиц строят гнезда и кормятся в разных ярусах – на земле, в кустарниках, в кронах деревьев.

По горизонтали сообщество также расчленяется на отдельные элементы – микрогруппировки, расположение которых отражает неоднородность условий жизни. Особенно хорошо это видно в структуре наземного (напочвенного) покрова – в наличии «мозаики» из различных микрогруппировок (например кочки или поляны, покрытые травами; светолюбивые травы в «окнах», теневыносливые травы под деревьями; пятна мхов или голого грунта).

Трофическая структура. Четвёртая пара.

Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических, взаимосвязей между видами этого сообщества. Пищевая сеть (ее переплетения бывают очень сложными) обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются вещество и энергия.

В сообществе живые организмы тесным образом связаны не только между собой, но и с неживой природой. Связь эта выражается через поступление пищи, воды, кислорода в живые организмы из окружающей среды. Пища содержит энергию, необходимую для работы клеток и органов. Растения напрямую усваивают энергию солнечного света, запасают ее в химических связях органических соединений, а затем она перераспределяется через пищевые отношения в биоценозах.

Ряды, в которых каждый предыдущий вид служит пищей последующему, называют цепями питания. Отдельные звенья цепей питания называют трофическими уровнями.

Цепи питания всегда начинаются с растений или их остатков, прошедших через кишечник животных. Это первый трофический уровень. Их потребители представляют второй трофический уровень и т. д.

Примерами цепей питания могут служить ряды: растения – гусеницы – насекомоядные птицы – хищные птицы, растительный опад – дождевые черви – землеройки – горностаи;  коровий  помет – личинки  мух – скворцы – ястребы-перепелятники.

Задание.

Решите экологическую задачу. При длительном, в течение 80 лет, применении высоких доз азотных удобрений на одном из лугов, содержавшем ранее 49 видов растений, осталось только 3 вида. На неудобренном участке видовое богатство сохранилось. Объясните, почему это могло произойти.

Задание.

Почему чем сложнее экосистема, тем выше ее устойчивость? Почему в обедненных сообществах (например в сельскохозяйственных монокультурах) неизбежно массовое размножение насекомых-вредителей, сорняков и болезней?

Первичное усвоение новых знаний.

Беседа по вопросам:

– Какие  показатели  видовой  структуры  сообщества  могут  свидетельствовать о неблагоприятных изменениях условий существования организмов?

– Подчеркните название такого растительного сообщества (фитоценоза) в ряду «лес лиственный – кустарники – луг – степь», которое характеризуется наибольшим разнообразием экологических ниш. Объясните ваш выбор.

Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению:

 Параграфы: 81;82. Ответить на вопросы в конце параграфов.

 Рефлексия (подведение итогов занятия)

Краткое описание документа:

Цели: сформировать понятие об экосистеме; познакомить с разными видами экосистем, показать сходство и отличие естественных и искусственных экосистем; формировать умение сравнивать природные экосистемы и агроэкосистемы. Сформировать понятие о видовой и пространственной структуре сообщества; научить объяснять необходимость сохранения многообразия видов.

Оборудование: таблицы и рисунки, демонстрирующие биоценоз, искусственные и природные экосистемы. схема «Пространственная структура экосистемы (ярусность растительного сообщества)», схемы и таблицы, демонстрирующие пищевые сети. Презентация.

Ход урока

I. Проверка знаний.

Задание.

1. Тестирование.

1) Форма взаимоотношений, при которой один вид получает какое-либо преимущество, не принося другому ни вреда, ни пользы, называется:

а) протокооперацией;

б) паразитизмом;

в) комменсализмом;

г) аменсализмом.