Что является главной причиной формирования конечной экосистемы. Каковы причины устойчивости и смены биогеоценозов? VIII Домашнее задание

Сообщество - это совокупность определенных живых организмов, например, растительное сообщество степи.

Экосистема (биоценоз) - это совокупность живых организмов и среды их обитания, характеризующаяся круговоротом веществ и потоком энергии (пруд, луг, лес).

Биогеоценоз - это экосистема, находящаяся в определенном участке суши и неразрывно связанная с этим конкретным участком. (Временные, искусственные и водные экосистемы не считаются биогеоценозами.)

Процессы в экосистемах

Круговорот веществ в экосистеме происходит за счет пищевых цепей: продуценты забирают из неживой природы неорганические вещества и делают из них органические; в конце пищевой цепи редуценты делают наоборот.

Поток энергии: большинство экосистем получают энергию от солнца . Растения в процессе фотосинтеза запасают ее в органических веществах. Эта энергия используется для жизнедеятельности всех остальных организмов экосистемы. Проходя по пищевым цепям, эта энергия постепенно расходуется (правило 10%), в конце концов вся солнечная энергия, поглощенная продуцентами, превращается в тепло.

Саморегуляция - главное свойство экосистем: за счет биотических связей количество всех видов поддерживается на постоянном уровне. Саморегуляция позволяет экосистемам выдерживать неблагоприятные воздействия. Например, лес может сохраниться (восстановиться) после нескольких лет засухи, бурного размножения майских жуков и/или зайцев.

Устойчивость экосистемы. Чем больше в экосистеме видов, тем больше там пищевых цепей, и тем более устойчивым (сбалансированным) является круговорот веществ и сама экосистема. Если количество видов (биологическое разнообразие) уменьшается, то экосистема становится неустойчивой и теряет способность к саморегуляции .

Смена экосистемы (сукцессия). Экосистема, в которой производится больше органических веществ, чем потребляется, неустойчива. Она зарастает , это нормальный процесс саморазвития экосистемы (живые организмы сами меняют свою среду обитания). Например, лесной пруд превращается в болото, степь - в лесостепь, березняк - в дубраву и т.п. К смене экосистемы могут приводить и внешние воздействия, например, пожар или вырубка леса. Всё это были примеры вторичной сукцессии, первичная происходит на безжизненном участке.

Выберите один, наиболее правильный вариант. Благодаря саморегуляции в экосистеме
1) ни один вид полностью не уничтожается другим видом
2) постоянно сокращается численность популяций
3) происходит круговорот веществ
4) организмы размножаются

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Основной причиной неустойчивости экосистем является
1) колебание температуры среды
2) недостаток пищевых ресурсов
3) несбалансированность круговорота веществ
4) повышенная численность некоторых видов

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Циркуляция кислорода между различными неорганическими объектами природы и сообществами живых организмов называется
1) популяционными волнами
2) саморегуляцией
3) газообменом
4) круговоротом веществ

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Примером биоценоза является совокупность
1) деревьев и кустарников в парке
2) растений, выращиваемых в ботаническом саду
3) птиц и млекопитающих, обитающих в еловом лесу
4) организмов, обитающих на болоте

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Один из факторов, поддерживающих равновесие в биосфере
1) разнообразие видов и взаимоотношений между ними
2) приспособленность к среде обитания
3) сезонные изменения в природе
4) естественный отбор

Ответ

ЭКОСИСТЕМА ПРИЗНАКИ
1. Выберите три варианта. Каковы существенные признаки экосистемы?
1) высокая численность видов консументов III порядка
2) наличие круговорота веществ и потока энергии
3) сезонные изменения температуры и влажности
4) неравномерное распределение особей одного вида
5) наличие производителей, потребителей и разрушителей
6) взаимосвязь абиотических и биотических компонентов

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биогеоценозы характеризуются
1) сложными пищевыми цепями
2) простыми пищевыми цепями
3) отсутствием видового разнообразия
4) наличием естественного отбора
5) зависимостью от деятельности человека
6) устойчивым состоянием

Ответ

3. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биогеоценоз пресного водоема реки характеризуется
1) наличием производителей органического вещества – автотрофов
2) отсутствием разрушителей органики – редуцентов
3) наличием цветковых растений на мелководье
4) отсутствием хищных рыб
5) постоянной численностью населяющих его популяций животных

Ответ

4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В экосистеме широколиственного леса – дубраве
1) короткие пищевые цепи
2) устойчивость обеспечивается разнообразием организмов
3) начальное звено цепи питания представлено растениями
4) популяционный состав животных не изменяется во времени
5) источник первичной энергии – солнечный свет
6) в почве отсутствуют редуценты

Ответ

КРУГОВОРОТ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Круговорот веществ в экосистеме обеспечивает
1) её устойчивость
2) многократное использование организмами одних и тех же химических элементов
3) сезонные и суточные изменения в природе
4) накопление торфа
5) непрерывность жизни
6) видообразование

Ответ

САМОРЕГУЛЯЦИЯ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Саморегуляция в естественных экосистемах проявляется в том, что
1) популяции потребителей первого порядка полностью уничтожаются потребителями третьего порядка
2) потребители третьего порядка выполняют санитарную роль и регулируют численность потребителей первого порядка
3) массовое размножение потребителей первого порядка приводит к массовой гибели производителей
4) численность производителей сокращается в результате действия абиотических факторов внешней среды
5) численность потребителей первого порядка зависит от численности производителей
6) численность потребителей первого регулируют потребители второго порядка

Ответ

Установите последовательность событий, характеризующих саморегуляцию в биогеоценозе. Запишите соответствующую последовательность цифр
1) всплеск численности травоядных
2) высокий урожай кормов
3) возвращение к норме численности хищников и травоядных
4) рост численности хищников
5) падение численности травоядных
6) замедление размножения хищников

Ответ

УСТОЙЧИВОСТЬ
1. Выберите три варианта. Устойчивость экосистемы обеспечивается
1) разнообразием видов и цепей питания
2) замкнутым круговоротом веществ
3) высокой численностью отдельных видов
4) колебанием численности видов
5) саморегуляцией
6) короткими цепями питания

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки говорят об устойчивости биогеоценоза?
1) видовое разнообразие
2) рельеф
3) климат
4) замкнутость круговорота
5) разветвлённые пищевые цепи
6) количество источников энергии

Ответ

3. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Устойчивость экосистемы влажного экваториального леса определяется
1) большим видовым разнообразием
2) отсутствием редуцентов
3) большой численностью хищников
4) разветвлёнными пищевыми сетями
5) колебанием численности популяций
6) замкнутым круговоротом веществ

Ответ

4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие характеристики обеспечивают устойчивость природной экосистемы?
1) высокая численность особей функциональных групп организмов
2) сбалансированность круговорота веществ
3) короткие пищевые цепи
4) саморегуляция
5) уменьшение энергии в пищевой цепи
6) внесение минеральных удобрений

Ответ

5. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Устойчивость влажного экваториального леса определяется
1) сбалансированным круговоротом веществ
2) способностью к саморегуляции
3) богатым видовым разнообразием организмов
4) доминированием древесных форм в фитоценозе
5) высокой влажностью воздуха
6) отсутствием чёткой смены сезонов

Ответ

СУКЦЕССИЯ ПРИМЕРЫ
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Примерами естественной смены экосистем в процессе развития сообщества являются
1) заболачивание пойменных лугов после строительства гидросооружений
2) образование сельхозугодий на месте с вспаханного участка степи
3) зарастание скал лишайниками
4) зарастание пруда и образование болота
5) образование гари на месте леса в результате пожара от непотушенной сигареты
6) смена березняка на ельник

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Из приведённого перечня выберите примеры, иллюстрирующие сукцессии.

2) акклиматизация культурных растений-интродуцентов
3) развитие мелколиственного леса на месте травяно-кустарникового сообщества
4) перемещение лососёвых рыб к месту нереста
5) зарастание склона вулкана лишайниками
6) закладка чайной плантации на склонах горы

Ответ

СУКЦЕССИЯ ПЕРВИЧНАЯ
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Первичная сукцессия характеризуется:
1) начинается после вырубки леса
2) формируется биогеоценоз на песчанном карьере
3) начинается на богатых почвах
4) почва формируется долгое время
5) поселяются накипные лишайники на камнях
6) вырубка превращается в лес

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите примеры начальных стадий первичной сукцессии.
1) образование болота на месте непроточного водоёма
2) развитие мелколиственного леса на месте вырубки
3) зарастание склона вулкана лишайниками
4) образование почвы на горной породе
5) заселение лишайниками каменистого берега моря
6) зарастание пожарища травами

Ответ

СУКЦЕССИЯ ПЕРВИЧНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите последовательность процессов, протекающих при зарастании скал
1) голые скалы
2) зарастание мхами
3) заселение лишайником
4) образование тонкого слоя почвы
5) формирование травянистого сообщества

Ответ

2. Установите последовательность процессов, происходящих при смене биогеоценозов (сукцессии)
1) заселение кустарниками
2) заселение лишайниками голых скал
3) формирование устойчивого сообщества
4) прорастание семян травянистых растений
5) заселение территории мхами

Ответ

3. Установите последовательность процессов сукцессии. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) образование почвы в результате эрозии материнской породы и отмирания лишайников
2) формирование разветвленной сети питания
3) прорастание семян травянистых растений
4) заселение территории мхами

Ответ

4. Установите последовательность появления и развития экосистем на голых скалах. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) накипные лишайники и бактерии
2) травянисто-кустарниковое сообщество
3) лесное сообщество
4) травянистые цветковые растения
5) мхи и кустистые лишайники

Ответ

5. Установите последовательность событий, происходящих при освоении живыми организмами новых безжизненных территорий. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) заселение мхов и кустистых лишайников
2) появление травянистых растений, кустарников
3) появление лесных сообществ
4) образование тончайшего слоя почвы
5) появление бактерий, водорослей и накипных лишайников
6) выветривание горных пород

Ответ

СУКЦЕССИЯ ВТОРИЧНАЯ
1. Установите последовательность этапов восстановления елового леса после пожара. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) появление кустарников и лиственных деревьев
2) зарастание пожарища светолюбивыми травянистыми растениями
3) развитие молодых елей под пологом лиственных деревьев
4) формирование мелколиственного леса
5) образование верхнего яруса взрослыми елями

Ответ

2. Установите последовательность процессов вторичной сукцессии после вырубки елового леса, повреждённого жуком-типографом. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) рост кустарников с берёзовым и осиновым подростом
2) формирование елового леса
3) развитие лиственного леса с еловым подростом
4) зарастание вырубки многолетними светолюбивыми травами
5) образование смешанного леса

Ответ

3. Установите последовательность смены экосистем в ходе вторичной сукцессии. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) болото
2) лиственный лес
3) смешанный лес
4) озеро
5) хвойный лес
6) луг

Ответ

СУКЦЕССИЯ ПЕРВИЧНАЯ - ВТОРИЧНАЯ
Установите соответствие между примерами и типами сукцессий: 1) первичная, 2) вторичная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) протекает быстро
Б) восстановление леса после пожара
В) протекает медленно
Г) развивается после нарушения биоценоза
Д) освоение территорий, на которых ранее не существовало живых существ

Ответ

==========================
Ниже приведен перечень терминов. Все они, кроме двух, используются для описания экологических закономерностей. Найдите два термина, «выпадающих» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) партеногенез
2) симбиоз
3) сукцессия
4) ароморфоз
5) консумент

Ответ

Любая экосистема , приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находится в состоянии динамики . Эта динамика может касаться отдельных звеньев экосистем (организмов, популяций, трофических групп), так и всей системы в целом. При этом динамика может быть связана, с одной стороны, с адаптациями к факторам, которые являются внешними по отношению к системе, а с другой - к факторам, которые создаёт и изменяет сама экосистема.

Самый простой тип динамики - суточный . Он связан с изменениями в фотосинтезе и транспирации (испарение воды) растений. В ещё большей мере эти изменения связаны с поведением животного населения. Одни из них более активны днём, другие - в сумерки, третьи - ночью. Аналогичные примеры можно привести по отношению к сезонным явлениям, с которыми ещё больше связана активность жизнедеятельности организмов. Не остаются неизменными экосистемы и в многолетнем ряду. Если в качестве примера взять лес или луг, то не трудно заметить, что в разные годы этим экосистемам свойственны свои особенности. В одни годы мы можем наблюдать увеличение численности одних видов (на лугах, например, бывают "клеверные " годы, годы с резким увеличением злаков и других видов или групп видов). Из этого следует, что каждый вид индивидуален по своим требованиям к среде, и её изменения для одних видов благоприятны, а на другие, наоборот, оказывают угнетающее влияние. Сказывается также и периодичность в интенсивности размножения.

Эти изменения в одних случаях могут в какой-то мере повторяться, в других же имеют место изменения, которые на фоне периодически повторяющейся динамики имеют однонаправленность, поступательный характер и обусловливают развитие экосистемы в определённом направлении. Периодически повторяющуюся динамику называют циклическими изменениями , или флюктуациями , а направленную динамику именуют поступательной или развитием экосистем. Для последнего вида динамики характерным является либо внедрение в экосистемы новых видов, либо смена одних видов другими. В конечном счёте происходят смены биоценозов и экосистем в целом. Этот процесс называют сукцессией (от лат."сукцессио" - преемственность, наследование). Если сукцессия обуславливается в основном внешними по отношению к системе факторами, то такие смены называют экзогенетическими , или экзодинамическими (от греч. "эндон" - внутри).
Экзогенетические смены (сукцессии) могут быть вызваны изменением климата в одном направлении, например, в сторону потепления или похолодания, иссушением почв, например, в результате осушения или понижения уровней грунтовых вод по другим причинам. Такие смены могут длиться столетиями и тысячелетиями и их называют вековыми сукцессиями.

Ход эндодинамических сукцессий рассмотрим на примере наземных экосистем. Если взять участок земной поверхности, например, заброшенные пахотные земли в различных географических районах (в лесной, степной зонах либо среди тропических лесов и тому подобное), то для всех этих объектов будут характерны как общие, так и специфические изменения в экосистемах.

В качестве общих закономерностей будет иметь место заселение живыми организмами, увеличение их видового разнообразия, постепенное обогащение почвы органическим веществом, возрастание их плодородия, усиление связей между различными видами или трофическими группами организмов, уменьшение числа свободных экологических ниш, постепенное формирование всё более сложных биоценозов и экосистем, повышение их продуктивности. Более мелкие виды организмов, особенно растительных, при этом, как правило, сменяются более крупными интенсифицируются процессы круговорота веществ и тому подобное. В каждом случае при этом можно выделить последовательные стадии сукцессий, под которыми понимается смена одних экосистем другими, а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их называют климаксными (от греч. климакс - лестница), коренными, или узловыми.

Специфические закономерности сукцессий заключаются прежде всего в том, что в каждой из них, как и каждой стадии, присущ тот набор видов, которые, во-первых, характерны для данного региона, а, во-вторых, наиболее приспособленного ряда. Различными будут и завершающие (климаксные) сообщества (экосистемы).

Американский эколог Клементс, наиболее полно разработавший учение о сукцессиях, считает, что в любом обширном географическом районе, который по масштабам можно примерно приравнять к природной зоне (лесная, степная, пустынная и тому подобное), каждый ряд завершается одной и той же климаксной экосистемой (моноклимаксом). Такой климакс был назван климатическим. Это, однако, не значит, что для любого участка географической зоны (моноклимакса) характерен один и тот же набор видов. Видовой состав климаксных экосистем может существенно различаться. Общим является лишь то, что эти экосистемы объединяет сходство видов-эдификаторов, то есть тех, которые в наибольшей мере создают среду обитания. Например, для степных экосистем эдификаторами являются плотнокустовые злаки (ковыль и типчак). Для тропических лесов в качестве эдификаторов выступает большое количество древесных видов, создающих сильное затенение для других видов своим пологом.

Для лесной зоны северных и срединных регионов Евразии основными эдификаторами выступает ель и пихта. Они из набора всех древесных видов в наибольшей степени изменяют условия местопроизрастания: сильно затеняют подпологовое пространство, создают кислую среду почв и обуславливают процессы их оподзоливания (растворение и вымывание из приповерхностного слоя практически всех минералов, кроме кварца), которые не отстают от них в росте и способны первыми захватить пространство. При сочетании таких условий возможно формирование климаксных смешанных елово-лиственных (пихтово-лиственных), чаще всего с берёзой и осиной, лесов. Последнее наиболее характерно для зоны смешанных лесов. Для таежной (более северной) зоны более типичны климаксные леса с явным преобладанием только эдификаторов (ель, пихта).

Однако прежде чем сформируется климаксное сообщество (экосистема), ему предшествует, как отмечалось выше, ряд промежуточных стадий или серий. Так, на исходно безжизненном субстрате здесь сначала появляются организмы-пионеры, например, корковые водоросли, накипные лишайники. Они несколько обогащают субстрат органическими и доступными для усвоения растениями веществами. За ними следуют отдельные травянистые растения, обычно способные быстро осваивать бедный субстрат. Эта стадия сменяется полукустарниками и кустарниками, а ей на смену приходят лиственные виды деревьев (чаще всего берёза, осина, ива). Последние характеризуются быстрым ростом, но, отличаясь высоким светолюбием, быстро изреживаются (к 40-50-летнему возрасту). В результате этого под их пологом создаются условия для поселения теневыносливой ели, которая постепенно догоняет в росте стареющие лиственные виды деревьев и выходит в первый ярус. На данной стадии и образуется климаксное смешанное елово-лиственное сообщество или чисто еловый лес со свойственным им набором других видов растений и животных.

Названия экосистем, биоценозов. Значительное разнообразие (богатство почв, увлажнение) в пределах формирования сходных климаксных сообществ обуславливает существенное различие продуктивности отдельных экосистем и сопутсвующих эдификаторам видов растений и животных. Обычно степень благоприятности условий местопроизрастания оценивается либо по результатам прямого определения значений факторов, либо по растениям-индикаторам.

Так, для лесной зоны кислица указывает на условия увлажнения, близкие к оптимальным, и значительное богаство почв питальными минеральными веществами; черника - на несколько избыточное увлажнение и некоторый дефицит элементов минерального питания; брусника - на дефицит увлажнения и почвенного плодородия; мхи (кукушкин лён и,особенно, сфагнум) - на чрезмерно избыточное увлажнение, дефицит минеральных веществ, недостаток кислорода для дыхания корней и наличие процессов торфообразования. Наряду с индикаторами меняется состав и других видов, произрастающих под пологом эдификаторов.

По растениям-эдификаторам и растения-индикаторам называют биоценозы (экосистемы). Лесоводы их определяют как типы леса (например, ельники-кисличники, ельники-черничники, ельнико-сфагновые и другие). По такому же принципу классифицируются и называются другие растительные сообщества (не лесные) и экосистемы в целом. Но в этом случае они носят название не типов, а ассоциаций растений, по которым называются экосистемы. Это элементарные единицы относительно однородного по видовому составу и другим признакам растительного покрова. Например, для степей выделяются типчаково-ковыльные, злакотравные и тому подобные экосистемы (биогеоценозы).

Наряду с теорией моноклимакса существует точка зрения, в соответствии с которой в одном и том же географическом районе может формироваться несколько завершающих (климаксных) экосистем. Например, в лесной зоне, наряду с еловыми и елово-лиственными лесами в качестве климаксных рассматриваются также луговые экосистемы, сосновые леса. Однако сторонники моноклимакса считают, что луга в лесной зоне могут длительно существовать только в результате их использования (скашивания, выпаса). При прекращении таких воздействий на смену им неизбежно придут лесные сообщества. Что касается сосновых лесов, то длительное существование их связывается с тем, что они занимают обычно крайне бедные (например, песчаные, щебнистые, сильно заболоченные) места обитания, где ель (более сильный эдификатор) не может внедряться и существовать вследствие более значительной требовательности к почвенному плодородию. Однако с течением времени и по мере накопления в почве органических веществ и необходимых для жизни минеральных элементов и эти сосновые места обитания, с точки зрения сторонников моноклимакса, будут заняты еловыми лесами, как обладающими более сильной эдификаторной способностью.

Причина сукцессий (частных).
Сукцессионные смены обычно связывают с тем, что существующая экосистема (сообщество) создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов (почвоутомление, неполный круговорот веществ, самоотравление продуктами выделения или разложения и т.п.). Такие явления реальны, но не объясняют всех случаев смен экосистем. Например, в северных лесах внедрение под полог лиственных древесных сообществ ели связано прежде всего с тем, что последняя использует биологические свойства первых по слабому притенению почвы. Сами же почвенные условия остаются не только благоприятными для лиственных древостоев, но и постепенно улучшаются для них (идет накопление питательных веществ, уменьшается кислотность и т.п.). Следовательно, здесь нет оснований говорить о самоотравлении или других подобных причинах смен.

Не подтверждается безоговорочно и точка зрения о том, что появление ели под пологом лиственных лесов и древостоев связано с тем, что в молодом возрасте этот вид требует затенения. Известно, например, что ель и в молодом возрасте прекрасно растет при полном освещении (значительно лучше, чем под пологом других древесных видов). Об этом, в частности, свидетельствуют многочисленные примеры создания культурных фитоценозов ели (посадкой молодых растений или посевом семян) на открытых площадях.

Наряду с природными факторами причинами динамики экосистем все чаще выступает человек. К настоящему времени им разрушено большинство коренных (климаксных ) экосистем. Например, степи почти полностью распаханы (сохранились только на заповедных участках). Преобладающие площади лесов представлены переходными (временными ) экосистемами из лиственных древесных пород (береза, осина, реже ива, ольха и другие). Эти леса обычно называют производными, или вторичными. Они, как отмечалось выше, являются промежуточными стадиями сукцессий. К сменам экосистем ведут также такие виды деятельности человека, как осушение болот, чрезмерные нагрузки на леса. Например, в результате отдыха населения (рекреации ), химических загрязнений среды, усиленного выпаса скота, пожаров и т.п. Антропогенные воздействия часто ведут к упрощению экосистем. Такие явления обычно называют дегрессиями. Различают, например, пастбищные, рекреационные и другие дегрессии. Смены такого типа обычно завершаются не климаксными экосистемами, для которых характерно усложение структуры, а стадиями катоценоза, которые нередко заканчиваются полным распадом экосистем. Климаксные экосистемы обычно чувствительны к различным вмешательствам в их жизнь. К подобным воздействиям, кроме хвойных лесов, чувствительны и другие коренные сообщества, например, дубовые леса. Это одна из причин катастрофической гибели дубрав в современный период и замена их, как и хвойных лесов, менее ценными, но более устойчивыми временными экосистемами из березы, осины, кустарников или трав. Последнее особенно типично при разрушении степных и лесостепных дубрав.

Виды сукцессий.
Сукцессии, с которыми мы познакомились на примере лесной зоны, называют первичными по той причине, что они начинаются с исходно безжизненного пространства (субстрата). Кроме отвалов горных пород, такие сукцессии могут начинаться на песчаных обнажениях, продуктах извержения вулканов (застывшая лава, отложения пепла) и т.п.

Наряду с первичными выделяют вторичные сукцессии . Последние отличаются от первичных тем, что они начинаются обычно не с нулевых значений, а возникают на месте нарушенных или разрушенных экосистем. Например, после вырубок лесов, лесных пожаров, при израстании площадей, находившихся под сельскохозяйственными угодьями. Основное отличие этих сукцессий заключается в том, что они протекают несравненно быстрее первичных, так как начинаются с промежуточной стадии (трав, кустарников или древесных растений-пионеров) и на фоне более богатых почв. Конечно, вторичная сукцессия возможна только в тех случаях, если человек не будет оказывать сильное и постоянное влияние на развивающиеся экосистемы. В последнем случае, как отмечалось выше, процесс пойдет по схеме дегрессий и завершится стадией катоценоза и опустынивания территорий.

Различают также автотрофные и гетеротрофные сукцессии. Рассмотренные выше примеры сукцессий относятся к автотрофным, поскольку все они протекают в экосистемах, где центральным звеном является растительный покров. С его развитием связаны смены гетеротрофных компонентов. Такие сукцессии потенциально бессмертны, поскольку все время пополняются энергией и веществом, образующимися или фиксирующимися в организмах в процессе фотосинтеза либо хемосинтеза. Завершаются они, как отмечалось, климаксной стадией развития экосистем.

К гетеротрофным относятся те сукцессии, которые протекают в субстратах, где отстутствуют живые растения (продуценты ), а участвуют только животные (гетеротрофы ) или мертвые растения. Этот вид сукцессий имеет место только до тех пор, пока присутствует запас готового органического вещества, в котором сменяются различные виды организмов-разрушителей. По мере разрушения органического вещества и высвобождения из него энергии сукцессионный ряд заканчивается, система распадается. Таким образом, эта сукцессия по природе своей деструктивна. Примерами гетеротрофных являются сукцессии, имеющие место, например, при разложении мертвого дерева или трупа животного. Так, при разложении мертвого дерева можно выделить несколько стадий смен гетеротрофов. Первыми на мертвом, чаще ослабленном дереве, поселяются насекомые-короеды. Далее их сменяют насекомые, питающиеся древесиной (ксилофаги ). К ним относятся личинки усачей, златок и других. Одновременно идут смены грибного населения. Они имеют примерно следующую последовательность: грибы-пионеры (обычно окрашивают древесину в разные цвета), грибы-деструкторы, способствующие появлению мягкой гнили, и грибы-гумификаторы, превращающие часть гнилой древесины в гумус. На всех стадиях сукцессий присутствуют также бактерии. В конечном счете органическое вещество в основной массе разлагается до конечных продуктов: минеральных веществ и углекислого газа. Гетеротрофные сукцессии широко осуществляются при разложении детрита (в лесах он представлен лесной подстилкой). Они протекают также в экскрементах животных, в загрязненных водах, в частности, интенсивно идут при биологической очистке вод с использованием активного ила, насыщенного большим количеством организмов.

Общие закономерности сукцессионного процесса.
Для любой сукцессии, особенно первичной, характерны следующие общие закономерности протекания процесса:
1. На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы. но по мере развития сукцессии эти показатели возрастают.
2. С развитием сукцессионного ряда увеличиваются взаимосвязи между организмами. Особенно возрастает количество и роль симбиотических отношений. Полнее осваивается среда обитания, усложняются цепи и сети питания.
3. Уменьшается количество свободных экологических ниш, и в климаксном сообществе они либо отсутствуют, либо находятся в минимуме. В связи с этим по мере развития сукцессий уменьшается вероятность вспышек численности отдельных видов.
4. Интенсифицируются процессы круговорота веществ, поток энергии и дыхание экосистем.
5. Скорость суцессионного процесса в большей мере зависит от продолжительности жизни организмов, играющих основную роль в сложении и функционировании экосистем. В этом отношении наиболее продолжительные сукцессии в лесных экосистемах. Короче они в экосистемах, где автотрофное звено представлено травянистыми растениями, и еще быстрее протекают в водных экосистемах.
6. Неизменяемость завершающих (климаксных) стадий сукцессий относительна. Динамические процессы при этом не приостанавливаются, а лишь замедляются. Продолжаются динамические процессы, обуславливаемые изменениями среды обитания, сменой поколений организмов и другими явлениями. Относительно большой удельный вес занимают динамические процессы циклического (флуктуационного) плана.
7. В зрелой стадии климаксного сообщества биомасса обычно достигает максимальных или близких к максимальным значений. Неоднозначна продуктивность отдельных сообществ на стадии климакса.

Обычно считается, что по мере развития сукцессионного процесса продуктивность увеличивается и достигает максимума на промежуточных стадиях, а затем в климаксном сообществе резко уменьшается. Последнее связывают, во-первых, с тем, что в это время максимум первичной продукции потребляется консументами, а, во-вторых, экосистема развивает чрезвычайно большую массу ассимиляционного аппарата, что ведет к дефициту освещенности, следствием чего является снижение интенсивности фотосинтеза при одновременном возрастании потерь продуктов ассимиляции на дыхание самих автотрофов.

Эти положения нельзя распространять на все климаксные сообщества. Например, нет реальных предпосылок для увеличения численности гетеротрофов в хвойных лесах по сравнению с лиственными. Скорее, в последних больше потребителей зеленой продукции и, вероятнее, вспышки численности отдельных видов-фитофагов, например, насекомых.

Нет также ни теоретических предпосылок, ни фактических данных, которые бы свидетельствовали, что в зрелой климаксной системе, например в еловых лесах, масса хвои достигает чрезмерно высоких значений. Это противоречит принципам адаптации к увеличению биогенной геохимической энергии организмами как условию их выживания (второй биогеохимический принцип В.И. Вернадского). Весь опыт лесоводства также свидетельствует о наиболее высокой продуктивности климаксных лесных сообществ (применительно к лесной зоне хвойных или смешанных хвойно-лиственных лесов). В противном случае, с точки зрения получения продукции (древесины), неизбежен вывод о нецелесообразности ориентации на выращивание и сохранение климаксных стадий лесов.

Применительно к другим экосистемам, например луговым, можно согласиться с тем, что возможности получения продукции на климаксной стадии уменьшаются, однако не потому, что сокращается ее нарастание (прирост, продуктивность), а по той причине, что более значительная часть ее отчуждается гетеротрофами в результате образования устойчивых цепей выедания.

Другими словами, продуктивность экосистем на климаксных стадиях сукцессий высока. Как правило, максимальна вследствие более полного освоения пространства. Однако возможности снятия человеком первичной продукции лимитируются (иногда до нулевых значений) вследствие включения ее в цепи питания.

Изменение экосистем - сукцессия

Изменение условий воздействует на некоторые виды неблагоприятно: у них снижается численность, а иногда они и вовсе исчезают из экосистемы. Другие виды от этого могут выиграть, и их численность увеличивается. Изменившиеся условия могут позволить включиться в экосистему новым видам.

Процесс вытеснения одних видов другими называется экологической сукцессией (от лат. successio - преемственность).

Экологическая сукцессия - это последовательная смена биоценозов на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов. Процессы сукцессии идут непрерывно на всей планете. Изменения происходят во всех экосистемах естественным или искусственным путем. Естественные изменения являются закономерными и управляются самим биоценозом.

В зависимости от причин, вызвавших смену биоценоза, сукцессии подразделяют на природные и антропогенные.

Природные сукцессии происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека. Антропогенные сукцессии обусловлены деятельностью человека.

Различают первичную и вторичную сукцессии.

Первичная сукцессия - процесс развития и смены экосистем на не заселенных ранее участках, начинающийся с их колонизации. Пример первичной сукцессии - обрастание голой скалы лишайниками: под действием лишайников каменистый субстрат превращается в подобие почвы, где поселяются кустистые лишайники, затем мхи, травы, кустарник и т. д.

Вторичная сукцессия - восстановление экосистемы, когда-то уже существовавшей на данной территории (например, восстановление экосистемы после пожара). Для вторичной сукцессии важно наличие с самого начала плодородного слоя почвы (рис. 1.19). Если он уничтожен, например, эрозией, сукцессия может пойти по типу первичной.

Скорость первичной и вторичной сукцессий различна. Для первичной сукцессии требуются сотни и даже тысячи лет. Вторичная протекает быстрее: для восстановления ранее существовавшей экосистемы на месте лесного пожара или вырубки требуется от 30 до 250 лет.

Климаксовая экосистема. Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы сохраняют относительно постоянную численность и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое равновесное состояние называется климаксом, а экосистема - климаксовой (пример - Лосиный остров в Москве). Основные биомы Земли - климаксовые экосистемы.

Для любой сукцессии характерны следующие общие закономерности.

1. На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы. По мере развития сукцессии эти показатели возрастают.
2. С развитием сукцессии увеличиваются взаимосвязи между организмами, полнее осваивается среда обитания, усложняются цепи и сети питания.
3. Уменьшается количество свободных экологических ниш, а в климаксовых экосистемах они либо отсутствуют, либо находятся в минимальном количестве.
4. Интенсифицируются процессы круговорота веществ и энергии.
5. В зрелой стадии климаксовой экосистемы биомасса достигает максимума или близка к максимуму вследствие полного освоения пространства.

Экологическое нарушение - внезапное резкое увеличение численности одних видов за счет гибели других. Экологические нарушения возникают при вторжении в экосис-

Рис. 1.19.

тему новых, интродуцированных видов (например, при интродукции кролика в Австралию) или при непродуманном воздействии человека на природу (например, при сбросе биогенов в водоем).

Изменения экосистемы могут быть такими резкими, что практически ни один ее исходный компонент не сохраняется; тогда говорят о гибели данной экосистемы (пример - Аральское море).

Естественные изменения экосистем проходят по типу сукцессии; вмешательство человека в экосистему часто приводит к ее экологическому нарушению, а то и к гибели.

Приведем примеры человеческой деятельности, приводящей к исчезновению видов, экологическим нарушениям и гибели экосистем:

? полное уничтожение природных экосистем ради удовлетворения собственных потребностей (сведение лесов для выращивания сельскохозяйственных культур, строительства домов и т. д., а также ради получения дров и древесины);
? запруживание рек, строительство гидроэлектростанций и прокладка каналов, что приводит к затоплению одних площадей и осушению других;
? загрязнение воды и воздуха отходами производства;
? преднамеренная или случайная интродукция видов;
? чрезмерный выпас домашнего скота;
? сброс богатых биогенами сточных вод в природные водоемы;
? преднамеренное уничтожение хищников;
? использование пестицидов с непредсказуемыми побочными эффектами;
? чрезмерно интенсивная охота, рыболовство и т. д.

Существует угроза того, что итогом деятельности человека может стать образование примитивной, но устойчивой к негативным влияниям человеческой деятельности “серой” экосистемы, где и биота “серая”: на серой почве серая полынь, серая крыса, серая ворона, серый волк.

Чтобы этого не произошло, важно знать закономерности сукцессий и сохранять все разнообразие без исключения - и животных, и растений, обитающих в данном регионе. Эти знания необходимы человечеству, чтобы проводить экологическую реставрацию нарушенных экосистем, возвращая их к начальному состоянию (очистить почву от загрязнений, сформировать микрорельеф, восстановить гидрологический режим, посеять семена трав, посадить деревья разных пород, расселить насекомых, птиц, млекопитающих). И экосистема, поддержанная человеком, возродится.

Контрольные вопросы

1. Какие признаки и функции характерны для живых систем?
2. Какие уровни организации живых систем вы знаете и какие из них изучает экология?
3. Перечислите признаки принадлежности особей к одному виду.
4. Дайте определение экосистемы. Охарактеризуйте составные части экосистемы.
5. Как классифицируются организмы по типу питания и по их функциям в экосистеме?
6. По каким критериям классифицируются экологические факторы среды?
7. Охарактеризуйте основные принципы функционирования природных экосистем и их нарушение человечеством.
8. Какие факторы ограничивают численность популяции? Что способствует вымиранию популяций?
9. Почему пирамида биомасс трофических уровней водных экосистем является перевернутой, в отличие от аналогичных пирамид наземных экосистем?
10. Почему видовое разнообразие определяет устойчивость экосистем?
11. Перечислите характерные признаки климаксовых экосистем. Приведите примеры климаксовых экосистем.
12. Как человечество нарушает природные экосистемы?
13. Что следует предпринимать человеку для экологической реставрации разрушенных экосистем?

Вспомните!

Какими взаимоотношениями связаны все организмы, входящие в состав одной экосистемы?

Какая энергия поддерживает постоянный круговорот веществ в экосистеме?

Причины устойчивости экосистем. Каждая экосистема – это динамическая структура, состоящая из сотен и даже тысяч видов продуцентов, консументов и редуцентов, связанных друг с другом сложной сетью пищевых и непищевых взаимоотношений. Устойчивость экосистемы зависит от её видового многообразия и сложности цепей питания. Чем сложнее и разветвлённее цепи, тем стабильнее существование экосистемы. Экологические возможности разных видов так дополняют и компенсируют друг друга, что в случае незначительных изменений условий окружающей среды сложная система сохраняет свою целостность.

Каждый вид в составе экосистемы представлен популяцией, поэтому стабильное существование экосистемы определяется стабильным существованием входящих в неё популяций. Изменение внешних условий воздействует на некоторые виды неблагоприятно, их численность уменьшается, и они могут вовсе исчезнуть из экосистемы. Такое направленное увеличение или уменьшение численности особей какой-либо популяции может привести к изменению экосистемы в целом. Например, при резком увеличении численности копытных в степной зоне может произойти полное уничтожение растительности. Нарушение травяного покрова вызовет ветровую эрозию почвы, и верхний плодородный слой может быть полностью уничтожен. Количество копытных в отсутствие основного корма снизится, но это не приведёт к автоматическому восстановлению растительности в экосистеме.

Абсолютно неизменной и статичной может быть только неживая система. Даже в самых стабильных экосистемах в зависимости от сезона, времени суток, погодных влияний происходят определённые изменения. Если эти изменения отражают некие циклические процессы во внешней среде, они не приводят к направленному преобразованию экосистемы. Все показатели такой экосистемы колеблются около некой средней величины, т. е. поддерживается динамическое равновесие.

Равновесное состояние экосистемы означает, что то количество продукции, которое синтезируют зелёные растения и другие продуценты, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы. В этом случае биомасса экосистемы остаётся постоянной, а положение экосистемы равновесным. Если затраты в экосистеме снизятся, она не сможет перерабатывать всю продукцию, и органическое вещество начнёт накапливаться, если энергозатраты повысятся – исчезать. В обоих случаях равновесие нарушится, что вызовет изменение сообщества. Эти изменения могут затронуть видовое разнообразие, структуру пищевых цепей, продуктивность и другие показатели системы, что в конце концов приведёт к смене экосистем.

Смена экосистем. Этот процесс заключается в том, что в определённом районе в строго определённой последовательности происходит закономерная смена популяций различных видов. Как правило, это очень длительный процесс, однако иногда изменения в экосистеме можно проследить на протяжении жизни нескольких поколений. Примером таких быстрых изменений может служить зарастание небольшого озера (рис. 80).

Сначала по периметру озера образуется сплавина – сплошной ковёр плавающих растений, которые, погибая, опускаются на дно водоёма. В придонных слоях в условиях нехватки кислорода редуценты не успевают перерабатывать все отмирающие части растений и животные остатки. В результате образуются торфяные отложения, озеро постепенно мелеет и превращается в болото. В дальнейшем болото зарастает с краёв, превращаясь в луг, а позднее в лес. Таким образом, полностью меняется видовой состав и растительной, и животной части экосистемы. На месте бывшего озера формируется экосистема леса.

Рис. 80. Смена сообществ при зарастании водоёма. Растительность продвигается от берегов к центру водной поверхности (А). Этот процесс продолжается, и озеро постепенно заполняется торфом (Б, В). После того как озеро полностью заполнится торфом, на его месте вырастает лес (Г)

Экосистемы всегда стремятся к сохранению равновесия, поэтому при смене экосистем каждая последующая стадия развития длительнее и устойчивее предыдущих.

В природе смены экосистем происходят постоянно и характеризуются определёнными закономерностями: увеличивается видовое разнообразие, нарастает общая биомасса, усложняются цепи питания. Всё это постепенно приводит к формированию стабильных сообществ.

Конечный этап развития экосистем зависит от климатических, почвенных, водных и топографических условий. В одних районах земного шара наиболее устойчивым сообществом будет лес, в других – степь, а в третьих – тундра. С течением времени условия на земном шаре постепенно изменяются в том или ином направлении, и то сообщество, которое было стабильным в определённый период исторического развития, спустя тысячи лет уступит место иному стабильному сообществу, чья структура соответствует изменившимся условиям. Так, более 10 тыс. лет назад в эпоху последнего оледенения на месте нынешних широколиственных листопадных лесов находилась тундра.

Если не считать землетрясений, оползней, извержений вулканов и других природных катастроф, естественные смены экосистем происходят постепенно. Однако вмешательство человека часто вызывает резкие и глобальные изменения, приводящие к нарушениям или гибели экосистем.

Вопросы для повторения и задания

1. Какое значение для устойчивости экосистемы имеет её видовое разнообразие?

2. Что такое равновесное состояние экосистемы?

3. Приведите примеры быстрой смены экосистем.

4. От чего зависит конечный этап развития экосистемы?

Подумайте! Выполните!

1. Какие экосистемы наиболее устойчивы в вашей местности? Объясните, чем это обусловлено.

2. Объясните, к чему приводит необоснованная и случайная акклиматизация новых видов. Приведите примеры, которые вам известны из курсов ботаники и зоологии.

3. Проведите исследование. Изучите видовой состав растений и животных одного из наиболее распространённых в вашей местности типов биогеоценозов. Используйте для этой работы атласы-определители. Создайте карту биогеоценоза, нанесите на неё ареалы распространения основных видов. Есть ли в этом биоценозе виды, внесённые в Красную книгу? Оцените индексы видового разнообразия.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Сукцессия. Изучая развитие и смены экосистем, экологи используют понятие «сукцессия». Сукцессия – это закономерный направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей их абиотической средой. Различают два вида экологических сукцессий: первичные сукцессии происходят на субстрате, изначально не содержащем органического вещества, например на голой скале, застывшем лавовом потоке; вторичные – идут на субстратах, с которых были удалены ранее существовавшие на них сообщества, например зарастание брошенного поля.

<<< Назад

Вперед >>>

Проект урока биологии в 11 классе «Причины устойчивости и смены экосистем»

Программа среднего (полного) общего образования по биологии 10-11 классы. Базовый уровень. Авторы: И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов

Учебник: Сивоглазов В. И. Биология. Общая биология. Базовый уровень: учеб. Для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений /В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова; под ред. Акад. РАЕН, проф. В. Б. Захарова. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008- 368с. ISBN 978-5-358-04432-6

НАЗВАНИЕ УРОКА:

Причины устойчивости и смены экосистем

Тема: ЭКОСИСТЕМА

Урок 1. Структура экосистем.

Урок 2. Пищевые связи. Круговорот веществ и энергии в экосистемах.

Урок 3. Причины устойчивости и смены экосистем.

Урок 4. Влияние человека на экосистемы

Тип урока:урок творческого обобщения

Цели урока:

Цель изучения темы: обобщить, расширить, систематизировать знания учащихся об экосистемах, причинах их устойчивости и смены.

Задачи урока:

Образовательные: на основе повторения и обобщения ранее изученного материала, в ходе знакомства с новым углубить и расширить знания учащихся о взаимосвязях в экосистемах, о внешних и внутренних причинах устойчивости и смены экосистем, о саморегуляции экосистем в ходе объяснения материала другим учащимся класса, практического применения полученных знаний и творческого осмысления сведений по теме.

Развивающие : развивать способности правильно формулировать свои мысли в процессе обобщения изученного, ученики отрабатывают стратегии исследовательского поведения, повышают уровень своей рефлексивной культуры, происходит дальнейшее развитие их умений наблюдать, интерпретировать данные наблюдения, описывать и анализировать процессы и явления.

Воспитательные: у учащихся происходит ценностное осмысление пройденного материала в ходе презентации своей исследовательской деятельности, пробуждение интереса к образовательной области «Биология», формирование научного мировоззрения, воспитание умений работать в коллективе.

Методы обучения:

Частично-поисковый, словесно-репродуктивный, наглядный, исследовательский.

Форма организации занятия:

Эвристическая беседа; для решения исследовательских задач учащиеся реализуют кооперативный тип взаимодействия

Средства обучения:

компьютер, видеофильм «Планета Земля», карточки с заданиями для учащихся, рефлексионный тест, микроскопы, предметные и покровные стекла, химические стаканы, серия стаканов с сенным настоем разных сроков экспозиции, салфетки для протирания стекол, система опроса Verdikt , интерактивная доска, мультимедийный проектор

Форма организации работы в классе:

Индивидуальная, фронтальная, групповая, парная

Фундаментальные образовательные объекты:

Основные понятия: динамическое равновесие, смена экосистем, сукцессии; этапы смены экосистем,

Хронометраж урока

I Организационный момент.

II Проблематизация и постановка исследовательских

задач.

III Актуализация знаний.

IV Творческое обобщение по теме «Причины устойчивости и смены экосистем».

Защита мини проекта учащихся группы «Теоретиков»

Парная работа учащихся с карточками.

Защита мини проекта учащихся группы «Экологов»

1 мин.

3 мин.

4 мин.

25 мин.

5 мин.

Лабораторная работа « Исследование сукцессионных изменений на примере простейших в сенном растворе»

V Закрепление знаний

VII Рефлексия.

VIII Домашнее задание.

10 мин.

8 мин.

2 мин.

1 мин.

Этапы урока

Деятельность учителя

Прогнозируемая деятельность учеников

Методический комментарий

I Организационный момент.

Взаимное приветствие учителя и учеников, проверка готовности учащихся к уроку. Создание психологической установки на работу:

Я хочу призвать вас в ходе общения не бояться высказывать свое мнение, не комплексовать, не подавлять инициативу товарища, стараться быть активными и получить удовольствие от работы.

Учащиеся демонстрируют готовность к работе.

Создание атмосферы взаимного понимания и сотрудничества, настрой учащихся на продуктивную деятельность.

II Проблематизация и постановка исследовательских задач.

Просмотрите фрагмент видеофильма «Планета Земля» и определите о чем пойдет речь сегодня на уроке.

Тема урока: «Причины устойчивости и смены экосистем».

Сейчас я попрошу вас в листе «Рефлексия» заполнить колонку «в начале урока».

Рефлексия

в начале урока

В конце урока

Я могу назвать основные причины устойчивости экосистем

Я могу назвать как поддерживается динамическое равновесие в экосистемах

Я могу рассказать о том, как происходит смена экосистем

Я могу ответить на вопрос: «От чего зависит конечный этап развития экосистемы?»

Давайте определим цели урока:

систематизировать ранее полученные знания о причинах устойчивости и смены экосистем, её нарушении, об их саморазвитии;

отработать навыки исследования;

повысить уровень своей культуры;

развивать экологическую грамотность.

Просмотрев фрагмент видеофильма о зарастании пресного водоема, учащиеся приходят к выводу, что на уроке пойдет речь о сменах оного сообщества другим.

Записывают тему урока.

В графе «В начале урока учащиеся записувают:1 – незамкнутый круговорот веществ, 2- за счет составляющих экосистему компонентов: продуцентов, консументов, редуцентов, 3- на месте предыдущей растительности начинает произрастать новая, 4- составляющих её организмов.

Формулируют цели урока

Ученики осуществляют личное принятие цели урока.

Ученики осознают образовательную ситуацию урока, отвечают на вопросы: «Согласно чему я должен действовать? Знаю ли я как мне действовать? Есть ли у меня способы и правила действия?»

Обеспечение мотивации и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности.

III Актуализация знаний учащихся.

Интеллектуальная разминка.

Учащиеся работают в группах по решению биологических задач. (Приложение 1).

Постановка проблемного вопроса: При удалении какого-либо вида из биоценоза остальные занимают его место, повышают численность и выполняют его роль. Зачем тогда заботиться о сохранении видового разнообразия сообществ?

Учащиеся формулируют ответ: 1. Может быть речь идет о заботе редких и исчезающих видов организмов, т. к. они под охраной – нужно заботиться о них. 2- Если удалить какой-нибудь вид из сообщества, то могут пострадать остальные, как например при истреблении хищных птиц возрастает численность куриных, а затем их численность уменьшается, т. к. больные особи будут переносчиками болезней, а хищников нет, чтобы таких ослабленных особей уничтожать из популяции.

Создание проблемной ситуации, лежащей в зоне ближайшего развития учащихся.

Формирование интереса к проблеме.

Обозначение образовательного объекта урока, создание необходимой образовательной среды.

IV Творческое обобщение материала по теме «Причины устойчивости и смены экосистем».

Каждая экосистема – это динамическая структура, состоящая из сотен и даже тысяч видов продуцентов, консументов и редуцентов, связанных друг с другом сложной сетью пищевых и непищевых взаимоотношений. Изменения численности популяции животных происходят в результате размножения, гибели или миграции под влиянием экологических факторов среды. Устойчивость биогеоценозов зависит от саморегуляции колебаний численности популяций видов. Каковы же причины устойчивости экосистемы? Что является регулирующим фактором? Данный вопрос изучала группа «Теоретиков»

1. Выступление учащихся группы «Теоретиков»

Тематика выступления: «Причины устойчивости экосистем».

Учащиеся рассказывают о причинах устойчивости экосистем, о поддержании динамического равновесия, т. е. состояния экосистемы, при котором количество продукции, которое синтезируют зеленые растения и другие продуценты, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы. Свое выступление учащиеся сопровождают компьютерной презентацией.

После выступления первой группы учащихся и обсуждения выступления, учащиеся парами работают по карточкам, решая задачи с экологическим содержанием (Приложение 2). После небольшого обсуждения каждая пара учащихся высказывают предположительный ответ на вопрос своей задачи.

Поступательные изменения в сообществе приводят в конечном итоге к смене этого сообщества другим, с иным набором господствующих видов. Материал по этой теме готовила группа экологов

2. Выступление учащихся группы «Экологов». Тематика выступления: «Смена экосистем».

Учащиеся рассказывают об экологических сукцессиях, основных этапах смены экосистем. Свое выступление учащиеся сопровождают компьютерной презентацией.

Ученики класса фиксируют в тетрадях этапы смены экосистем.

После выступления группы экологов учащиеся получают задание охарактеризовать все изменения в лесу в результате произошедшего там пожара. После обсуждения в группах ученики высказывают свое мнение.

3. Выполнение лабораторной работы «Исследование сукцессионных изменений на примере простейших в сенном растворе».

Цель работы: экспериментально изучить сукцессионные изменения, происходящие в искусственной экосистеме.

Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стекла, химические стаканы, серия стаканов с сенным настоем разных сроков экспозиции, салфетки для протирания стекол.

Ход работы:

Учащиеся исследуют сенной настой разных сроков экспозиции: первая группа – 3 суток, вторая группа – 6 суток, третья – 15 суток, четвертая – 30 суток, пятая – 60 суток.

Отберите пипеткой по капле настоя из каждого стакана и перенесите на предметные стекла. Накройте покровными стеклами.

Рассмотрите препараты при малом увеличении. Выявите, какие простейшие обитают в сенном настое.

После обсуждения результатов составляется схематический график смены доминирующих форм простейших, обозначив разными цветами встречаемость отдельных видов в биоценозе на разных стадиях его развития:

Условные баллы встречаемости

Очень мало

мало

средне

много

Очень много

Формулировка выводов: Как изменяется в ходе сукцессии видовое разнообразие обитателей сенного настоя? Каковы основные признаки молодой и зрелой группировки?

Личное решение исследовательской задачи каждым учеником, демонстрация своих образовательных продуктов. Учащиеся воспринимают новую информацию, сравнивают и сопоставляют её с субъективным опытом.

Учащиеся закрепляют материал в ходе самостоятельной работы с карточками.

Члены рабочих групп анализируют сущность проблемной ситуации, определяют причинно-следственные отношения, используют логические суждения для определения необходимых и достаточных условий решения исследовательской задачи.

Ответы учащихся: 1- место пожара в лесу сначала будут заселять березняки, которые с течением времени сменятся ельниками. 2- А может быть на месте пожара сначала вырастет сорная растительность, которая сменится луговыми травами.

Активные действия учащихся с объектом изучения.

Ученики исследуют сукцесионные изменения, происходящие в искусственной экосистеме, опираясь на имеющиеся знания.

Самостоятельная формулировка выводов.

Ответы учащихся: Видовое разнообразие сменяется в направление от молодой (с меньшим количеством видов) экосистемы к зрелой (с большим количеством). Так, сенные настои 3, 6 и 15дневной выдержки бедны простейшими, а в настоях 30и 60 дневной выдержки – наблюдаем большое видовое разнообразие простейших: жгутиковых, инфузорий, коловраток.

Сопровождающее отношение учителя к процессу решения учащимися исследовательских задач: создание условий для качественной презентации проектов рабочих групп.

Консультирование учащихся, работающих по индивидуальным заданиям.

Комментирование презентаций.

Обеспечение восприятия осмысления.

Подготовительная беседа необходима для целенаправленного, осознанного выполнения лабораторной работы.

Формирование умения обобщать полученную информацию, выделять главное.

V Закрепление полученных знаний.

Индивидуальная работа учащихся с тестом по системе опроса Verdikt .

В качестве закрепления полученных знаний я предлагаю вам выполнить небольшой тест. (Приложение 3).

Поправляем допущенные ошибки, обсуждаем их, и даем объяснения.

Выполнение заданий, требующих применения знаний. Получение достоверной информации о достижении планируемого результата.

Закрепление полученных знаний на репродуктивном уровне.

VI Подведение итогов занятия.

VII Рефлексия.

Давайте подведем итог нашего урока. Сегодня мы с вами обобщили и систематизировали знания о причинах устойчивости и смены экосистем.

Обратимся к целям урока. Я хочу, чтобы каждый определил – достиг ли он тех целей, которые поставил перед собой вначале урока. Вернемся к рефлексивной табличке, заполните третью графу. Сделайте для себя соответствующие выводы.

А теперь выполните небольшой рефлексионный тест:

Каждому из вас я раздала тест, если вы согласны с утверждением, то напротив него ставите знак +.

Тесты ученики сдают учителю.

Я узнал (а) много нового на уроке

Мне это пригодится в жизни

На уроке было над чем подумать

На все возникшие вопросы я получил (а) ответы

На уроке я поработал (а) добросовестно

Учащиеся самостоятельно определяют параметры личных образовательных результатов и их место и роль в общем результате урока; самоопределяются по отношению к образовательной продукции друг друга.

Происходит индивидуальная рефлексия каждого по осознанию происходящего на уроке, формируется эмоционально-ценностное отношение к прежнему опыту.

Систематизация полученных типов образовательной продукции, их фиксация. Внесение в образовательное пространство урока личных представлений самого учителя.

Индивидуальная и коллективная рефлексия.

VIII Домашнее задание

Изучить § 5.6 стр.330 – 332, ответить на вопросы №1-4 устно.

Ученики осмысляют информацию о домашнем задании и задают уточняющие вопросы.

Сообщение домашнего задания и способа его выполнения.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Биологические задачи для групповой работы учащихся

Задания для учащихся первой группы:

В степном заповеднике на участке, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,2 ц/га, а на выпасаемом участке- 5,9. Почему устранение консументов понизило продукцию растений?

В сложных экосистемах дождевых тропических лесов почва очень бедна биогенными элементами. Как это объяснить? Почему тропические леса не восстанавливаются в прежнем виде, если их свести?

Почему почти все животные, выращиваемые человеком для использования в пищу, - травоядные?

Задания для учащихся 2 группы:

В окрестностях дымящих промышленных предприятий в лесах стала накапливаться подстилка. Почему это происходит и какие прогнозы можно высказать о будущем этого леса?

Сравните ежегодный прирост зеленой массы и запасы мертвых растительных остатков (подстилки в лесах, ветоши – в степях) в разных экосистемах. Определите, в каких экосистемах круговорот веществ более интенсивен?

Какое сообщество выделяет наибольшее количество кислорода в атмосферу: пустыня, болото или тропический дождевой лес?

Задания для учащихся третьей группы:

Почему снижается плодородие почвенного покрова Земли, если вещества, изъятые человеком в виде урожая с полей, все равно рано или поздно в переработанном виде вновь возвращаются в окружающую среду?

Поедают растительноядных животных;

Используют свою пищу примерно на 10 %;

Живут на суше;

Имеют крупные размеры;

Диета их очень разнообразна.

Выберите правильный ответ.

При выращивании каких животных будут наименьшими затраты корма для получения одинаковой биомассы: коров, кур или рыб?

Приложение 2.

Задачи экологического характера для парной работы учащихся.

Дубраву считают более устойчивым биогеоценозом, чем луг. Объясните почему. Какие виды растений доминируют в дубраве? Что служит показателем устойчивости дубравы?

Численность популяций животных разных видов постоянно колеблется. Почему для каждого вида допустимо снижение численности лишь до определенного предела? От каких факторов зависит снижение численности популяции белок, лосей? Как человек регулирует численность популяций северных оленей, белок, диких уток?

От чего зависит равновесие в экосистеме? Как численность жертв влияет на численность хищников? Как устанавливается равновесие численности особей разных видов? Какой круговорот веществ считают замкнутым? Почему в широколиственном лесу круговорот веществ замкнутый?

Сокращение численности популяции ниже допустимого предела может привести к её гибели. Объясните почему. Почему значительное сокращение численности уссурийского тигра грозит его вымиранием? Численность каких видов крупных млекопитающих находится на грани исчезновения? Что необходимо предпринять для восстановления численности некоторых видов животных?

Объясните, почему продолжительность существования биогеоценоза зависит от сбалансированности круговорота веществ, биологического разнообразия. В каком биогеоценозе: с большим или малым числом видов – круговорот веществ более сбалансированный?

Приложение 3.

Тест для закрепления знаний на репродуктивном уровне.

Из перечисленного ниже примером первичной сукцессии являются:

А)мхи – лишайники - травянистые растения

Б) лишайники – травянистые растения – мхи

В) лишайники – мхи – травянистые растения

Г) травянистые растения – мхи – лишайники

2. В процессе сукцессии в сообществе происходят следующие основные изменения:

А) смена видового состава растений и животных

Б) уменьшение видового разнообразия организмов

В) уменьшение биомассы органического вещества

Г) увеличение чистой продукции сообщества

3. Естественная смена одних растительных сообществ другими выражается в том, что:

А) ни один вид не уничтожается полностью другим видом

Б) в экосистеме постоянно происходит колебание численности видов

В) менее приспособленные виды вытесняются более приспособленными

Г)на смену менее устойчивой экосистеме приходит более устойчивая

4. Какие организмы первыми заселят остров, залитый вулканической лавой:

А)деревья Б)лишайники В)кустарники Г)лисицы

5. Значительные изменения организмами среды обитания в процессе их жизнедеятельности, в результате чего она становится непригодной для их жизни, - это причина:

А) вымирания видов

Б)колебания численности популяций

В) смены экосистем

Г) биологического прогресса

6. Причинами смены одного биогеоценоза другим являются:

А) сезонные изменения в природе

Б) изменения погодных условий

В) колебания численности популяций одного вида

Г) изменения среды обитания в результате жизнедеятельности организмов

7. Слив в водоемы ядохимикатов, избыток удобрений в результате полива могут вызвать большие изменения в данной экосистеме, причиной которых является фактор:

А) антропогенный

Б)биотический

В)лимитирующий

Г)метеорологический

8. К глубоким изменениям экосистемы степи приводит:

А)отмирание надземных частей растений летом

Б) изменение активности животных в течение суток

В)распашка земель

Г) бурное развитие растительности зимой

9. Выберите неправильный ответ: Вытаптывание в лесопарке ведет:

А) к повреждению подроста деревьев

Б) уплотнению почвы

В) исчезновению луговых трав

Г) исчезновению лесных трав

10. Укажите причину массовой гибели птиц в прибрежных зонах морей:

А) недостаток пищи

Б) загрязнение воды в морях нефтепродуктами

В) сезонные изменения в природе

Г) приливы и отливы

Ответы: 1-в, 2-а, 3- г, 4- б, 5 – в, 6 – г, 7 – а, 8 – в. 9 – в, 10 – б

ЛИТЕРАТУРА

Барановская Л. А. Использование исследовательского метода при обучении биологии / Биология в школе.- 2009.- № 9 с.23-26

Козлова Т. А. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы: метод. Пособие к учебнику В. И. Сивоглазова, И. Б. Агафоновой, Е. Т. Захаровой «Общая биология. Базовый уровень» / Т. А. Козлова, И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов. – 2-е изд., стеретип. – М.: Дрофа, 2007. – 140 с. – ISBN 978-5-358-02407-6

Корсунская В. М., Мироненко Г. Н, Мокеева З. А, Н. М. Верзилин Уроки общей биологии. Пособие для учителей. Под ред. В. М. Корсунской. Изд. 2-е, перераб. М., «Просвещение», 1977 – 319 с.

Кулеев А. В. Вопросы и задания по общей биологии /Биология в школе.- 2008. - № 8 с. 42 -50

Пономарева И. Н. Общая методика обучения биологии: учеб. Пособие для студентов пед. вузов /И. Н. пономарева, В. П. Соломин, Г. Д. Сидельникова; под ред. И. Н. Пономаревой. – 2 –е изд., перераб. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 280 с. – ISBN 978-5-7695-3716-5

Программы для общеобразовательных учреждений. Природоведение. 5 класс. Биологоия. 6-11 классы. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007.-138 с.- ISBN 978-5-358-03070

Сивоглазов В. И. Биология. Общая биология. Базовый уровень: учеб. Для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений / В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова; под ред. Акад. РАЕН, проф. В. Б. Захарова. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – 368 с.:ил. – ISBN 978-5-358-04432-6