Quelle est la raison principale de la formation de l'écosystème final. Quelles sont les raisons de la stabilité et du changement des biogéocénoses ? VIII Devoirs
Communauté- il s'agit d'un ensemble de certains organismes vivants, par exemple la communauté végétale de la steppe.
Écosystème (biocénose) est un ensemble d'organismes vivants et de leur habitat, caractérisés par le cycle des substances et les flux d'énergie (étang, prairie, forêt).
Biogéocénose- un écosystème situé dans une zone déterminée du territoire et inextricablement lié à cette zone spécifique. (Les écosystèmes temporaires, artificiels et aquatiques ne sont pas considérés comme des biogéocénoses.)
Processus dans les écosystèmes
Cycle des substances dans l'écosystème se produit à travers les chaînes alimentaires : les producteurs prélèvent des substances inorganiques dans la nature inanimée et en fabriquent des substances organiques ; à la fin de la chaîne alimentaire, les décomposeurs font le contraire.
Flux d'énergie: la plupart des écosystèmes reçoivent l'énergie du soleil. Les plantes le stockent dans la matière organique lors de la photosynthèse. Cette énergie est utilisée pour la vie de tous les autres organismes de l'écosystème. En passant par les chaînes alimentaires, cette énergie est consommée progressivement (règle des 10 %), et au final toute l'énergie solaire absorbée par les producteurs est transformée en chaleur.
Autorégulation- la propriété principale des écosystèmes : grâce aux connexions biotiques, le nombre de toutes les espèces est maintenu à un niveau constant. L’autorégulation permet aux écosystèmes de résister aux impacts négatifs. Par exemple, une forêt peut survivre (se rétablir) après plusieurs années de sécheresse, de reproduction rapide de hannetons et/ou de lièvres.
Durabilité des écosystèmes. Plus il y a d’espèces dans un écosystème, plus il y a de chaînes alimentaires et plus le cycle des substances et l’écosystème lui-même sont stables (équilibrés). Si le nombre d'espèces (diversité biologique) diminue, l'écosystème devient instable et perd la capacité de s’autoréguler.
Changement d'écosystème (succession). Un écosystème qui produit plus de matière organique qu’il n’en consomme n’est pas durable. Elle trop développé, il s'agit d'un processus normal d'auto-développement d'un écosystème (les organismes vivants eux-mêmes changent d'habitat). Par exemple, un étang forestier se transforme en marécage, une steppe en forêt-steppe, une forêt de bouleaux en chênaie, etc. Des influences externes, telles que les incendies ou la déforestation, peuvent également entraîner une modification de l'écosystème. Ce sont tous des exemples de succession secondaire ; la première se produit dans une zone sans vie.
Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Grâce à l’autorégulation de l’écosystème
1) aucune espèce n'est complètement détruite par une autre espèce
2) la population est en baisse constante
3) il y a une circulation de substances
4) les organismes se reproduisent
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. La principale raison de l'instabilité des écosystèmes est
1) fluctuations de la température ambiante
2) manque de ressources alimentaires
3) déséquilibre dans la circulation des substances
4) abondance accrue de certaines espèces
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. La circulation de l'oxygène entre divers objets inorganiques de la nature et des communautés d'organismes vivants est appelée
1) vagues de population
2) l'autorégulation
3) échange de gaz
4) le cycle des substances
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Un exemple de biocénose est une collection
1) arbres et arbustes dans le parc
2) des plantes cultivées dans un jardin botanique
3) oiseaux et mammifères vivant dans la forêt d'épicéas
4) organismes vivant dans le marais
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. L'un des facteurs maintenant l'équilibre de la biosphère
1) diversité des espèces et relations entre elles
2) adaptabilité à l'environnement
3) changements saisonniers dans la nature
4) sélection naturelle
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SIGNES DE L'ÉCOSYSTÈME
1. Choisissez trois options. Quelles sont les caractéristiques essentielles d’un écosystème ?
1) nombre élevé d'espèces consommatrices de troisième ordre
2) la présence d'une circulation de substances et d'un flux d'énergie
3) changements saisonniers de température et d'humidité
4) répartition inégale des individus d'une même espèce
5) la présence de producteurs, de consommateurs et de destructeurs
6) relation entre les composants abiotiques et biotiques
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2. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Les biogéocénoses sont caractérisées
1) chaînes alimentaires complexes
2) des chaînes alimentaires simples
3) manque de diversité des espèces
4) la présence de sélection naturelle
5) dépendance à l'égard de l'activité humaine
6) état stable
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3. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. La biogéocénose d'une masse d'eau douce d'une rivière est caractérisée par
1) la présence de producteurs de matière organique - autotrophes
2) l'absence de destructeurs organiques - décomposeurs
3) la présence de plantes à fleurs dans les eaux peu profondes
4) absence de poissons prédateurs
5) le nombre constant de populations animales qui l'habitent
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4. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Dans un écosystème forestier de feuillus - chênaie
1) les chaînes alimentaires courtes
2) la durabilité est assurée par la diversité des organismes
3) le maillon initial de la chaîne alimentaire est représenté par les plantes
4) la composition de la population animale ne change pas avec le temps
5) source d'énergie primaire - la lumière du soleil
6) il n'y a pas de décomposeurs dans le sol
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FAIRE DU VÉLO
Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Le cycle des substances dans l'écosystème assure
1) sa stabilité
2) utilisation répétée des mêmes éléments chimiques par les organismes
3) changements saisonniers et quotidiens de la nature
4) accumulation de tourbe
5) continuité de la vie
6) spéciation
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AUTORÉGLEMENTATION
Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. L'autorégulation des écosystèmes naturels se manifeste dans le fait que
1) les populations de consommateurs de premier ordre sont complètement détruites par les consommateurs de troisième ordre
2) les consommateurs de troisième ordre jouent un rôle sanitaire et régulent le nombre de consommateurs de premier ordre
3) la reproduction massive des consommateurs de premier ordre entraîne la mort massive des producteurs
4) le nombre de producteurs est réduit sous l'action de facteurs environnementaux abiotiques
5) le nombre de consommateurs de premier ordre dépend du nombre de producteurs
6) le nombre de consommateurs de premier ordre est régulé par les consommateurs de second ordre
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Établir la séquence d'événements caractérisant l'autorégulation dans la biogéocénose. Notez la séquence de nombres correspondante
1) une augmentation du nombre d’herbivores
2) rendement alimentaire élevé
3) retour à un nombre normal de prédateurs et d'herbivores
4) augmentation du nombre de prédateurs
5) baisse du nombre d'herbivores
6) ralentir la reproduction des prédateurs
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DURABILITÉ
1. Choisissez trois options. La durabilité des écosystèmes est assurée
1) variété de types et de chaînes alimentaires
2) cycle fermé des substances
3) un nombre élevé d'espèces individuelles
4) fluctuations du nombre d'espèces
5) autorégulation
6) courts-circuits d'alimentation
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2. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Quels signes indiquent la stabilité de la biogéocénose ?
1) diversité des espèces
2) soulagement
3) le climat
4) cycle fermé
5) chaînes alimentaires ramifiées
6) nombre de sources d'énergie
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3. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. La durabilité de l’écosystème de la forêt équatoriale est déterminée par
1) grande diversité d'espèces
2) absence de décomposeurs
3) un grand nombre de prédateurs
4) les réseaux alimentaires ramifiés
5) fluctuations des effectifs de la population
6) cycle fermé des substances
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4. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Quelles caractéristiques assurent la durabilité d’un écosystème naturel ?
1) nombre élevé d'individus de groupes fonctionnels d'organismes
2) équilibre du cycle des substances
3) les chaînes alimentaires courtes
4) l'autorégulation
5) réduction de l'énergie dans la chaîne alimentaire
6) application d'engrais minéraux
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5. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. La durabilité de la forêt équatoriale humide est déterminée par
1) circulation équilibrée des substances
2) la capacité de s'autoréguler
3) riche diversité d'espèces d'organismes
4) dominance des formes arborescentes dans la phytocénose
5) humidité élevée de l'air
6) absence de changement clair de saisons
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EXEMPLES DE RELÈVE
1. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Des exemples de changements naturels des écosystèmes dans le processus de développement communautaire sont
1) inondation des prairies inondables après la construction d'ouvrages hydrauliques
2) la formation de terres agricoles sur place à partir d'une zone labourée de la steppe
3) prolifération de roches avec des lichens
4) prolifération de l'étang et formation d'un marécage
5) la formation de brûlures dans un site forestier à la suite d'un incendie provoqué par une cigarette non éteinte
6) changement de forêt de bouleaux en forêt d'épicéas
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2. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Dans la liste donnée, sélectionnez des exemples qui illustrent la succession.
2) acclimatation des plantes cultivées introduites
3) développement d'une forêt de petites feuilles à la place d'une communauté herbacée-arbustive
4) déplacement des saumons vers le site de frai
5) prolifération de lichens sur la pente du volcan
6) établir une plantation de thé sur les pentes de la montagne
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SUCCESSION PRIMAIRE
1. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. La succession primaire se caractérise par :
1) commence après la déforestation
2) une biogéocénose se forme dans une carrière de sable
3) démarre sur des sols riches
4) le sol met beaucoup de temps à se former
5) les lichens crustacés se déposent sur les pierres
6) l'abattage se transforme en forêt
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2. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Donnez des exemples des premières étapes de la succession primaire.
1) la formation d'un marécage à la place d'un plan d'eau stagnant
2) développement de la forêt de petites feuilles sur le site d'abattage
3) prolifération de lichens sur la pente du volcan
4) formation de sol sur roche
5) colonisation des rivages rocheux par les lichens
6) prolifération du feu avec des herbes
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SÉQUENCE PRIMAIRE DE SUCCESSION
1. Établir la séquence des processus qui se produisent lors de la prolifération des roches
1) roches nues
2) envahi par les mousses
3) colonisation par le lichen
4) formation d'une fine couche de sol
5) formation d'une communauté herbacée
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2. Établir la séquence des processus se produisant lors du changement des biogéocénoses (succession)
1) colonisation par des arbustes
2) colonisation des roches nues par les lichens
3) créer une communauté durable
4) germination des graines de plantes herbacées
5) colonisation du territoire avec des mousses
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3. Établir la séquence des processus de succession. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) formation de sol suite à l'érosion de la roche mère et à la mort des lichens
2) formation d'un vaste réseau électrique
3) germination des graines de plantes herbacées
4) colonisation du territoire avec des mousses
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4. Établir la séquence d'apparition et de développement des écosystèmes sur les roches nues. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) lichens crustacés et bactéries
2) communauté herbacée-arbustive
3) communauté forestière
4) plantes herbacées à fleurs
5) mousses et lichens fruticuleux
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5. Établir la séquence d'événements qui se produisent lorsque des organismes vivants colonisent de nouveaux territoires sans vie. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) colonisation des mousses et des lichens fruticuleux
2) l'apparition de plantes herbacées et d'arbustes
3) l'émergence de communautés forestières
4) la formation d'une fine couche de sol
5) l'apparition de bactéries, d'algues et de lichens crustacés
6) altération des roches
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RELÈVE SECONDAIRE
1. Établir la séquence des étapes de restauration d'une forêt d'épicéas après un incendie. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) l'apparition d'arbustes et d'arbres à feuilles caduques
2) prolifération du feu avec des plantes herbacées qui aiment la lumière
3) développement de jeunes épicéas sous la canopée des feuillus
4) formation de forêt à petites feuilles
5) formation de l'étage supérieur par des épicéas matures
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2. Établir la séquence des processus de succession secondaires après l'abattage d'une forêt d'épicéas endommagée par le dendroctone du typographe. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) croissance d'arbustes avec sous-bois de bouleaux et de trembles
2) formation d'une forêt d'épicéas
3) développement de forêts de feuillus avec sous-bois d'épicéas
4) prolifération de clairières avec des graminées vivaces qui aiment la lumière
5) formation de forêt mixte
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3. Établir la séquence des changements de l'écosystème au cours de la succession secondaire. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) marais
2) forêt de feuillus
3) forêt mixte
4) lac
5) forêt de conifères
6) prairie
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SUCCESSION PRIMAIRE - SECONDAIRE
Établir une correspondance entre les exemples et les types de succession : 1) primaire, 2) secondaire. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) se déroule rapidement
B) restauration forestière après un incendie
B) avance lentement
D) se développe après une perturbation de la biocénose
D) développement de territoires où aucun être vivant n'existait auparavant
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Vous trouverez ci-dessous une liste de termes. Tous, sauf deux, sont utilisés pour décrire des modèles environnementaux. Trouvez deux termes qui « sortent » de la série générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués.
1) parthénogenèse
2) symbiose
3) succession
4) aromorphose
5) consommateur
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© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019
N'importe lequel écosystème, s'adaptant aux changements de l'environnement extérieur, est dans un état haut-parleurs. Cette dynamique peut concerner des parties individuelles des écosystèmes (organismes, populations, groupes trophiques) et l'ensemble du système dans son ensemble. Dans ce cas, la dynamique peut être associée, d'une part, à des adaptations à des facteurs externes au système, et d'autre part, à des facteurs créés et modifiés par l'écosystème lui-même.
Le type de dynamique le plus simple est tous les jours. Elle est associée à des changements dans la photosynthèse et transpiration(évaporation de l'eau) plantes. Dans une plus large mesure encore, ces changements sont associés au comportement de la population animale. Certains d’entre eux sont plus actifs le jour, d’autres au crépuscule et d’autres encore la nuit. Des exemples similaires peuvent être donnés à propos de phénomènes saisonniers, encore plus étroitement liés à l'activité vitale des organismes. Les écosystèmes ne restent pas inchangés pendant de nombreuses années. Si l'on prend comme exemple une forêt ou une prairie, il n'est pas difficile de remarquer que ces écosystèmes ont leurs propres caractéristiques selon les années. Certaines années, on peut observer une augmentation du nombre de certaines espèces (dans les prairies par exemple, il y a " trèfle"des années, des années avec une forte augmentation des céréales et autres espèces ou groupes d'espèces). Il s'ensuit que chaque espèce est individuelle dans ses besoins en environnement, et ses évolutions sont favorables pour certaines espèces, tandis que pour d'autres, au contraire, ils ont un effet déprimant et affectent également la périodicité de l'intensité de la reproduction.
Ces changements dans certains cas peuvent se répéter dans une certaine mesure, tandis que dans d'autres, il existe des changements qui, dans le contexte de dynamiques qui se répètent périodiquement, sont unidirectionnels, progressifs et déterminent le développement de l'écosystème dans une certaine direction. Les dynamiques qui se répètent périodiquement sont appelées changements cycliques, ou fluctuations, et les dynamiques dirigées sont appelées développement progressif ou écosystémique. Ce dernier type de dynamique se caractérise soit par l'introduction de nouvelles espèces dans les écosystèmes, soit par le remplacement de certaines espèces par d'autres. Des changements finissent par se produire. biocénoses et les écosystèmes en général. Ce processus est appelé Succession(du latin « successio » – continuité, héritage). Si la succession est déterminée principalement par des facteurs externes au système, alors ces changements sont appelés exogénétique, ou exodynamique(du grec « endon » - à l'intérieur).
Les changements exogénétiques (successions) peuvent être provoqués par le changement climatique dans une direction, par exemple vers un réchauffement ou un refroidissement, un assèchement des sols, par exemple à la suite d'un assèchement ou d'une baisse du niveau des eaux souterraines pour d'autres raisons. De tels changements peuvent durer des siècles, voire des millénaires, et sont appelés successions séculaires.
Se déplacer endodynamique Considérons les successions en prenant l'exemple des écosystèmes terrestres. Si l'on prend une partie de la surface terrestre, par exemple des terres arables abandonnées dans diverses zones géographiques (en forêt, en zone steppique ou parmi les forêts tropicales, etc.), alors tous ces objets seront caractérisés par des changements à la fois généraux et spécifiques des écosystèmes. .
Comme schémas généraux, il y aura une colonisation par des organismes vivants, une augmentation de leur diversité spécifique, un enrichissement progressif du sol en matière organique, une augmentation de leur fertilité, un renforcement des liens entre différentes espèces ou groupes trophiques d'organismes, une diminution de la nombre de niches écologiques libres et la formation progressive de biocénoses et d'écosystèmes de plus en plus complexes, augmentant leur productivité. Les espèces d'organismes plus petites, en particulier les plantes, sont généralement remplacées par des espèces plus grandes, les processus de circulation des substances, etc., sont intensifiés. Dans chaque cas, il est possible de distinguer des étapes successives de succession, c'est-à-dire le remplacement de certains écosystèmes par d'autres, et les séries de succession se terminent par des écosystèmes relativement peu changeants. Elles sont appelées ménopause(du grec climax - échelle), radical ou nodal.
Les schémas spécifiques des successions résident d'abord dans le fait que chacune d'entre elles, ainsi que chaque étape, est caractérisée par un ensemble d'espèces qui, d'une part, sont caractéristiques d'une région donnée et, d'autre part, les plus adaptées. série. Les communautés (écosystèmes) finales (climax) seront également différentes.
L'écologiste américain Clements, qui a développé le plus pleinement la doctrine de la succession, estime que dans toute vaste zone géographique, dont l'échelle peut être approximativement assimilée à une zone naturelle (forêt, steppe, désert, etc.), chaque série se termine par le même écosystème climacique ( monoclimax). Ce point culminant était appelé climatique. Cela ne signifie cependant pas qu’une partie quelconque de la zone géographique (monoclimax) soit caractérisée par le même ensemble d’espèces. La composition spécifique des écosystèmes climaciques peut varier considérablement. La seule chose en commun est que ces écosystèmes sont unis par la similitude des espèces édificatrices, c'est-à-dire celles qui créent le plus l'habitat. Par exemple, pour les écosystèmes steppiques, les graminées denses (herbe à plumes et fétuque) sont édificatrices. Pour les forêts tropicales, un grand nombre d’espèces d’arbres jouent le rôle d’édificateurs, créant ainsi un fort ombrage pour d’autres espèces grâce à leur canopée.
Pour la zone forestière des régions du nord et du centre de l'Eurasie, les principaux bâtisseurs sont l'épicéa et le sapin. Parmi l'ensemble de toutes les espèces d'arbres, ce sont eux qui modifient le plus les conditions de croissance : ils ombragent fortement l'espace sous-couvert, créent un environnement de sol acide et déterminent les processus de leur podzolisation (dissolution et lessivage de la couche superficielle de presque tous les minéraux, sauf le quartz), qui ne sont pas en retard en termes de croissance et sont capables d'être les premiers à conquérir l'espace. Lorsque de telles conditions sont combinées, la formation de forêts mixtes climaciques d'épicéas et de feuillus (sapin-feuillus), le plus souvent de bouleaux et de trembles, est possible. Cette dernière est la plus typique de la zone forestière mixte. Pour la zone de la taïga (plus au nord), les forêts climaciques avec une nette prédominance uniquement d'édifiants (épicéa, sapin) sont plus typiques.
Cependant, avant qu'une communauté climacique (écosystème) ne se forme, elle est précédée, comme indiqué ci-dessus, d'un certain nombre d'étapes ou de séries intermédiaires. Ainsi, sur le substrat initialement sans vie, apparaissent ici pour la première fois des organismes pionniers, par exemple des algues croûteuses, des lichens crustacés. Ils enrichissent quelque peu le substrat en substances organiques pouvant être absorbées par les plantes. Elles sont suivies par des plantes herbacées individuelles, généralement capables de développer rapidement un substrat pauvre. Ce stade est remplacé par des sous-arbrisseaux et des arbustes, ainsi que par des essences d'arbres à feuilles caduques (le plus souvent bouleau, tremble, saule). Ces derniers se caractérisent par une croissance rapide, mais, se distinguant par leur grand amour de la lumière, s'éclaircissent rapidement (vers 40-50 ans). En conséquence, des conditions sont créées sous leur canopée pour l'installation d'épicéas tolérants à l'ombre, qui rattrapent progressivement en croissance les espèces d'arbres à feuilles caduques vieillissantes et entrent dans le premier étage. À ce stade, une communauté mixte d'épicéas et de feuillus climaciques ou une forêt d'épicéas pure avec son ensemble caractéristique d'autres espèces végétales et animales se forme.
Noms d'écosystèmes, biocénoses. Une diversité significative (richesse du sol, humidité) au sein de la formation de communautés climaciques similaires entraîne une différence significative dans la productivité des écosystèmes individuels et des espèces végétales et animales associées aux édifices. En règle générale, le degré de conditions de croissance favorables est évalué soit par les résultats de la détermination directe des valeurs des facteurs, soit par des plantes indicatrices.
Ainsi, pour la zone forestière, oxalis indique des conditions d'humidité proches de l'optimum et une richesse importante des sols en minéraux nutritifs ; myrtilles - humidité quelque peu excessive et certaines carences en éléments nutritifs minéraux ; airelles rouges - par manque d'humidité et de fertilité du sol; mousses (lin coucou et, en particulier, sphaigne) - en cas d'humidité excessive, de carence en minéraux, de manque d'oxygène pour la respiration des racines et de présence de processus de formation de tourbe. Parallèlement aux indicateurs, la composition des autres espèces poussant sous la canopée des édificateurs change également.
A base de plantes édificatrices et de plantes indicatrices, on appelle biocénoses (écosystèmes). Les forestiers les définissent comme des types de forêts (par exemple, forêts d'épinettes et d'oseilles, forêts d'épinettes et de bleuets, forêts d'épinettes et de sphaignes et autres). Les autres communautés végétales (non forestières) et les écosystèmes dans leur ensemble sont classés et nommés selon le même principe. Mais dans ce cas, on ne les appelle pas des types, mais des associations de plantes, par lesquelles les écosystèmes sont nommés. Il s’agit d’unités élémentaires de couverture végétale relativement homogènes en termes de composition spécifique et d’autres caractéristiques. Par exemple, pour les steppes, on distingue la fétuque, l'herbe et les écosystèmes similaires (biogéocénoses).
Parallèlement à la théorie monoclimax Il existe un point de vue selon lequel plusieurs écosystèmes terminaux (climaciques) peuvent se former dans une même zone géographique. Par exemple, dans la zone forestière, outre les forêts d'épicéas et d'épicéas à feuilles caduques, les écosystèmes de prairies et les forêts de pins sont également considérés comme des forêts climaciques. Cependant, les partisans du monoclimax estiment que les prairies en zone forestière ne peuvent exister longtemps que grâce à leur utilisation (fauchage, pâturage). Lorsque ces impacts cesseront, ils seront inévitablement remplacés par les communautés forestières. Quant aux forêts de pins, leur longue existence est associée au fait qu'elles occupent généralement des habitats extrêmement pauvres (par exemple, sablonneux, graveleux, très marécageux), où l'épicéa (un édificateur plus fort) ne peut pas pénétrer et exister en raison de demandes accrues en conditions du sol, fertilité. Cependant, au fil du temps et à mesure que la matière organique et les éléments minéraux nécessaires à la vie s'accumulent dans le sol, ces habitats de pins, du point de vue des partisans du monoclimax, seront occupés par des forêts d'épicéas, car ayant une capacité édificatrice plus forte.
Cause de succession (privée).
Les changements successifs sont généralement associés au fait que l'écosystème (communauté) existant crée des conditions défavorables pour les organismes qui l'habitent (fatigue du sol, circulation incomplète des substances, auto-empoisonnement par produits d'excrétion ou de décomposition, etc.). De tels phénomènes sont réels, mais n’expliquent pas tous les cas de changements écosystémiques. Par exemple, dans les forêts du nord, l'introduction de communautés d'épicéas à feuilles caduques sous la canopée est principalement due au fait que ces dernières utilisent les propriétés biologiques des premières dues au faible ombrage du sol. Les conditions pédologiques elles-mêmes restent non seulement favorables aux peuplements feuillus, mais s'améliorent également progressivement pour eux (accumulation de nutriments, diminution de l'acidité, etc.). Par conséquent, il n'y a aucune raison de parler d'auto-empoisonnement ou d'autres raisons similaires de changement.
Le point de vue selon lequel l'apparition de l'épicéa sous la canopée des forêts et peuplements de feuillus est dû au fait qu'à un jeune âge cette espèce a besoin d'ombre n'est pas non plus inconditionnellement confirmé. On sait par exemple que l’épicéa pousse bien même à un jeune âge en pleine lumière (bien mieux que sous la canopée d’autres espèces d’arbres). En témoignent notamment de nombreux exemples de création de phytocénoses culturelles d'épicéas (par plantation de jeunes plants ou semis de graines) en milieu ouvert.
Parallèlement aux facteurs naturels, les humains deviennent de plus en plus la cause de la dynamique des écosystèmes. À ce jour, il a détruit la plupart des indigènes ( ménopause) écosystèmes. Par exemple, les steppes sont presque entièrement labourées (elles ne sont préservées que dans les zones protégées). Les zones forestières prédominantes sont représentées par des zones de transition ( temporaire) écosystèmes d'espèces d'arbres à feuilles caduques (bouleau, tremble, moins souvent saule, aulne et autres). Ces forêts sont généralement appelées dérivées ou secondaires. Comme indiqué ci-dessus, ce sont des étapes intermédiaires de succession. Les changements dans les écosystèmes sont également causés par les activités humaines telles que l'assèchement des marécages et la pression excessive sur les forêts. Par exemple, du fait que le reste de la population ( des loisirs), pollution chimique, augmentation du pâturage, incendies, etc. Impacts anthropiques conduisent souvent à une simplification des écosystèmes. De tels phénomènes sont généralement appelés dépressions. Il existe, par exemple, des dépressions de pâturage, de loisirs et autres. Les changements de ce type ne se terminent généralement pas par des écosystèmes climaciques, caractérisés par un épaississement de la structure, mais par des étapes de catocénose, qui se terminent souvent par l'effondrement complet des écosystèmes. Les écosystèmes climaciques sont généralement sensibles à diverses interventions au cours de leur vie. Outre les forêts de conifères, d’autres communautés autochtones, par exemple les forêts de chênes, sont également sensibles à de tels impacts. C'est l'une des raisons de la mort catastrophique des forêts de chênes à l'époque moderne et de leur remplacement, comme les forêts de conifères, par des écosystèmes temporaires de bouleaux, de trembles, d'arbustes ou de graminées moins précieux mais plus stables. Ce dernier est particulièrement typique lors de la destruction des forêts de chênes des steppes et des forêts-steppes.
Types de successions.
Les successions, que nous avons connues dans l'exemple d'une zone forestière, sont dites primaires car elles partent d'un espace (substrat) initialement sans vie. Outre les éboulements rocheux, de telles successions peuvent débuter sur des affleurements sableux, produits d'éruptions volcaniques (laves solidifiées, dépôts de cendres), etc.
A côté des principaux, il y a successions secondaires. Ces derniers diffèrent des principaux en ce qu'ils ne partent généralement pas de valeurs nulles, mais surviennent à la place d'écosystèmes perturbés ou détruits. Par exemple, après la déforestation, les incendies de forêt, lors de la croissance de zones qui étaient sous terres agricoles. La principale différence entre ces successions est qu'elles se déroulent incomparablement plus rapidement que les successions primaires, puisqu'elles débutent à partir d'un stade intermédiaire (herbes, arbustes ou plantes ligneuses pionnières) et sur fond de sols plus riches. Bien entendu, la succession secondaire n’est possible que dans les cas où les humains n’exercent pas une influence forte et permanente sur les écosystèmes en développement. Dans ce dernier cas, comme indiqué ci-dessus, le processus suivra le modèle des régressions et se terminera par l'étape catocénose et la désertification des territoires.
Il y a aussi autotrophe Et hétérotrophe Succession. Les exemples de successions évoqués ci-dessus sont autotrophes, puisqu'ils se produisent tous dans des écosystèmes où le maillon central est la couverture végétale. Son développement est associé à des modifications des composants hétérotrophes. De telles successions sont potentiellement immortelles, car elles sont constamment réapprovisionnées en énergie et en matière formées ou fixées dans les organismes au cours du processus de photosynthèse ou de chimiosynthèse. Ils se terminent, comme indiqué, par la phase culminante du développement de l’écosystème.
Les successions hétérotrophes comprennent les successions qui se produisent dans des substrats où il n'y a pas de plantes vivantes ( producteurs), et seuls les animaux participent ( hétérotrophes) ou des plantes mortes. Ce type de succession n'a lieu que tant qu'il existe un approvisionnement en matière organique toute prête, dans laquelle divers types d'organismes destructeurs sont remplacés. À mesure que la matière organique est détruite et que de l'énergie en est libérée, la série de successions se termine et le système se désintègre. Cette succession est donc de nature destructrice. Des exemples d'hétérotrophes sont des successions qui ont lieu, par exemple, lors de la décomposition d'un arbre mort ou de la carcasse d'un animal. Ainsi, lors de la décomposition d'un arbre mort, plusieurs étapes de modifications hétérotrophes peuvent être distinguées. Les premiers à s'installer sur un arbre mort, souvent affaibli, sont les scolytes. Ils sont ensuite remplacés par des insectes qui se nourrissent de bois ( xylophage). Ceux-ci incluent les larves de longicornes, de coléoptères dorés et autres. Dans le même temps, des changements se produisent dans la population de champignons. Ils ont approximativement la séquence suivante : des champignons pionniers (peignant généralement le bois de différentes couleurs), des champignons destructeurs qui contribuent à l'apparition de la pourriture molle et des champignons humifiants qui transforment une partie du bois pourri en humus. Les bactéries sont également présentes à toutes les étapes de la succession. En fin de compte, la majeure partie de la matière organique se décompose en produits finaux : minéraux et dioxyde de carbone. Les successions hétérotrophes s'effectuent largement lors de la décomposition des détritus (en forêt, elles sont représentées par la litière forestière). Ils sont également présents dans les excréments d'animaux et dans les eaux polluées ; ils sont notamment présents de manière intensive lors du traitement biologique des eaux à l'aide de boues activées, saturées d'un grand nombre d'organismes.
Modèles généraux du processus de succession.
Pour toute succession, notamment primaire, les schémas généraux de processus suivants sont caractéristiques :
1. Aux premiers stades, la diversité des espèces est insignifiante, la productivité et la biomasse sont faibles. mais à mesure que la succession se développe, ces indicateurs augmentent.
2. Avec le développement d'une série de successions, les relations entre les organismes augmentent. Le nombre et le rôle des relations symbiotiques augmentent particulièrement. L’habitat est de plus en plus développé et les chaînes et réseaux d’approvisionnement en électricité deviennent plus complexes.
3. Le nombre de niches écologiques libres diminue et dans la communauté climacique, elles sont soit absentes, soit au minimum. À cet égard, à mesure que la succession se développe, la probabilité d'apparition d'épidémies dans le nombre d'espèces individuelles diminue.
4. Les processus de circulation des substances, de flux d'énergie et de respiration des écosystèmes sont intensifiés.
5. La vitesse du processus de succession dépend en grande partie de l'espérance de vie des organismes qui jouent le rôle principal dans la composition et le fonctionnement des écosystèmes. À cet égard, les successions les plus longues se produisent dans les écosystèmes forestiers. En bref, ils surviennent dans les écosystèmes où le lien autotrophe est représenté par les plantes herbacées, et ils surviennent encore plus rapidement dans les écosystèmes aquatiques.
6. L'immuabilité des étapes finales (climax) de la succession est relative. Les processus dynamiques ne s'arrêtent pas, mais ralentissent seulement. Les processus dynamiques se poursuivent, provoqués par des changements dans l'environnement, des changements dans les générations d'organismes et d'autres phénomènes. Une part relativement importante est occupée par les processus dynamiques d'un plan cyclique (fluctuation).
7. Au stade mature de la communauté climacique, la biomasse atteint généralement des valeurs maximales ou proches des valeurs maximales. La productivité des communautés individuelles au stade culminant est ambiguë.
On pense généralement qu'à mesure que le processus de succession progresse, la productivité augmente et atteint un maximum aux étapes intermédiaires, puis diminue fortement dans la communauté climacique. Cette dernière est associée, d'une part, au fait qu'à cette époque le maximum de production primaire est consommé par les consommateurs, et, d'autre part, l'écosystème développe une masse extrêmement importante de l'appareil d'assimilation, ce qui conduit à un manque de lumière, entraînant une diminution de l'intensité de la photosynthèse avec une augmentation simultanée des pertes produits d'assimilation sur la respiration des autotrophes eux-mêmes.
Ces dispositions ne peuvent pas être généralisées à toutes les communautés climaciques. Par exemple, il n'existe pas de véritables conditions préalables à une augmentation du nombre d'hétérotrophes dans les forêts de conifères par rapport aux forêts de feuillus. Au contraire, dans ces derniers, il y a plus de consommateurs de produits verts et, très probablement, des épidémies de certaines espèces phytophages, par exemple les insectes.
Il n'existe pas non plus de prémisses théoriques ni de données réelles qui indiqueraient que dans un système climacique mature, par exemple dans les forêts d'épicéas, la masse d'aiguilles atteint des valeurs excessivement élevées. Cela contredit les principes d'adaptation à une augmentation de l'énergie géochimique biogénique des organismes comme condition de leur survie (le deuxième principe biogéochimique de V.I. Vernadsky). Toute l'expérience forestière indique également la productivité la plus élevée des communautés forestières climaciques (par rapport à la zone forestière des forêts de conifères ou mixtes de conifères et de feuillus). Sinon, du point de vue de l'obtention de produits (bois), la conclusion est inévitable qu'il est inapproprié de se concentrer sur la culture et la préservation des stades climaciques des forêts.
Par rapport à d'autres écosystèmes, par exemple les prairies, on peut convenir que les possibilités d'obtention de produits au stade climacique sont réduites, non pas parce que sa croissance (croissance, productivité) est réduite, mais parce qu'une plus grande partie est aliénée par les hétérotrophes. il en résulte la formation de chaînes de pâturage stables.
En d’autres termes, la productivité des écosystèmes aux stades culminants de la succession est élevée. En règle générale, il est maximum en raison d'un développement plus complet de l'espace. Cependant, la capacité de l’homme à supprimer la production primaire est limitée (parfois jusqu’à des valeurs nulles) en raison de son inclusion dans la chaîne alimentaire.
Changement d'écosystème - succession
Les conditions changeantes ont un effet néfaste sur certaines espèces : leur nombre diminue, et parfois elles disparaissent complètement de l'écosystème. D’autres espèces pourraient en bénéficier et leur nombre augmenterait. Des conditions changeantes peuvent permettre à de nouvelles espèces d’entrer dans l’écosystème.
Le processus de remplacement de certaines espèces par d’autres est appelé succession écologique (de lat. succession- continuité).
La succession écologique est un changement séquentiel de biocénoses sur un même territoire sous l'influence de facteurs naturels ou anthropiques. Les processus de succession se produisent continuellement sur toute la planète. Des changements se produisent dans tous les écosystèmes, de manière naturelle ou artificielle. Les changements naturels sont naturels et contrôlés par la biocénose elle-même.
Selon les raisons qui ont provoqué le changement de biocénose, les successions sont divisées en naturelles et anthropiques.
Successions naturelles se produisent sous l’influence de causes naturelles non liées à l’activité humaine. Successions anthropiques provoquée par l’activité humaine.
Il existe des successions primaires et secondaires.
Succession primaire- le processus de développement et de modification des écosystèmes dans des zones auparavant inhabitées, à commencer par leur colonisation. Un exemple de succession primaire est la prolifération de roches nues avec des lichens : sous l'influence des lichens, le substrat rocheux se transforme en une sorte de sol, où s'installent des lichens buissonnants, puis des mousses, des herbes, des arbustes, etc.
Succession secondaire- restauration d'un écosystème qui existait autrefois dans une zone donnée (par exemple, restauration d'un écosystème après un incendie). Pour la succession secondaire, la présence d'une couche de sol fertile dès le début est importante (Fig. 1.19). S'il est détruit, par exemple, par l'érosion, la succession peut se dérouler comme la première.
La vitesse de succession primaire et secondaire est différente. La succession primaire prend des centaines, voire des milliers d'années. Le processus secondaire est plus rapide : il faut de 30 à 250 ans pour restaurer un écosystème préexistant sur le site d'un incendie de forêt ou d'une déforestation.
Écosystème culminant. La succession se termine par une étape où toutes les espèces de l'écosystème maintiennent des nombres relativement constants et où aucun autre changement dans sa composition ne se produit. Cet état d’équilibre est appelé ménopause, et l'écosystème est ménopause(exemple - l'île Losiny à Moscou). Les principaux biomes de la Terre sont les écosystèmes climaciques.
Les schémas généraux suivants sont caractéristiques de toute succession.
- 1. Aux premiers stades, la diversité des espèces est insignifiante, la productivité et la biomasse sont faibles. À mesure que la succession se développe, ces indicateurs augmentent.
- 2. Avec le développement de la succession, les relations entre les organismes augmentent, l'habitat devient plus développé et les chaînes et réseaux alimentaires deviennent plus complexes.
- 3. Le nombre de niches écologiques libres diminue et, dans les écosystèmes climaciques, elles sont soit absentes, soit présentes en quantités minimes.
- 4. Les processus de circulation des substances et de l'énergie sont intensifiés.
- 5. Au stade mature de l'écosystème climacique, la biomasse atteint un maximum ou est proche d'un maximum en raison du développement complet de l'espace.
Perturbation de l'environnement- une brusque augmentation du nombre de certaines espèces en raison de la mort d'autres. Les perturbations écologiques se produisent lorsqu'un écosystème est envahi
Riz. 1.19.
le thème des nouvelles espèces introduites (par exemple, avec l'introduction du lapin en Australie) ou de l'impact inconsidéré de l'homme sur la nature (par exemple, avec la libération de nutriments dans un réservoir).
Les changements dans un écosystème peuvent être si dramatiques que pratiquement aucun de ses composants d'origine n'est conservé ; puis ils parlent de la mort de cet écosystème (par exemple, la mer d'Aral).
Les changements naturels dans les écosystèmes se produisent selon le type de succession ; L’intervention humaine dans un écosystème entraîne souvent sa perturbation écologique, voire sa mort.
Voici des exemples d’activités humaines entraînant l’extinction d’espèces, des perturbations environnementales et la mort d’écosystèmes :
- ? destruction complète des écosystèmes naturels afin de satisfaire ses propres besoins (déboisement pour faire pousser des cultures, construire des maisons, etc., ainsi que pour obtenir du bois de chauffage et du bois d'œuvre) ;
- ? la construction de barrages sur les rivières, la construction de centrales hydroélectriques et la pose de canaux, ce qui entraîne l'inondation de certaines zones et le drainage d'autres ;
- ? pollution de l'eau et de l'air due aux déchets industriels ;
- ? introduction intentionnelle ou accidentelle d'espèces;
- ? le surpâturage du bétail;
- ? rejet d'eaux usées riches en nutriments dans des plans d'eau naturels ;
- ? destruction délibérée de prédateurs ;
- ? utilisation de pesticides aux effets secondaires imprévisibles ;
- ? chasse, pêche, etc. trop intensives.
Il existe une menace que le résultat de l'activité humaine soit la formation d'un système primitif, mais résistant aux influences négatives de l'activité humaine " « écosystème gris », où le biote est « gris » : sur sol gris on trouve l'absinthe grise, le rat gris, la corneille mantelée, le loup gris.
Pour éviter que cela ne se produise, il est important de connaître les schémas de succession et de préserver toute la diversité, sans exception, tant des animaux que des plantes vivant dans une région donnée. Ces connaissances sont nécessaires à l'humanité pour procéder à la restauration écologique des écosystèmes perturbés, en les ramenant à leur état d'origine (nettoyer les sols de la pollution, former un microrelief, restaurer le régime hydrologique, semer des graines de graminées, planter des arbres de différentes espèces, réinstaller des insectes, oiseaux, mammifères). Et l’écosystème, soutenu par les humains, renaîtra.
Questions de contrôle
- 1. Quels signes et fonctions sont caractéristiques des systèmes vivants ?
- 2. Quels niveaux d'organisation des systèmes vivants connaissez-vous et lesquels d'entre eux l'écologie étudie-t-elle ?
- 3. Énumérez les signes indiquant que les individus appartiennent à la même espèce.
- 4. Définir un écosystème. Décrire les composantes d'un écosystème.
- 5. Comment les organismes sont-ils classés par type de nutrition et par leurs fonctions dans l'écosystème ?
- 6. Selon quels critères les facteurs environnementaux environnementaux sont-ils classés ?
- 7. Décrire les principes de base du fonctionnement des écosystèmes naturels et leur violation par l'humanité.
- 8. Quels facteurs limitent la taille de la population ? Qu’est-ce qui contribue à l’extinction des populations ?
- 9. Pourquoi la pyramide de la biomasse des niveaux trophiques des écosystèmes aquatiques est-elle inversée, contrairement aux pyramides similaires des écosystèmes terrestres ?
- 10. Pourquoi la diversité des espèces détermine-t-elle la stabilité des écosystèmes ?
- 11. Énumérez les caractéristiques des écosystèmes climaciques. Donnez des exemples d’écosystèmes climaciques.
- 12. Comment l’humanité perturbe-t-elle les écosystèmes naturels ?
- 13. Que devraient faire les gens pour la restauration écologique des écosystèmes détruits ?
Souviens-toi!
Quelles sont les relations entre tous les organismes qui composent un écosystème ?
Quelle énergie maintient la circulation constante des substances dans l’écosystème ?
Raisons de la stabilité des écosystèmes. Chaque écosystème est une structure dynamique composée de centaines, voire de milliers d’espèces de producteurs, de consommateurs et de décomposeurs, reliés les uns aux autres par un réseau complexe de relations alimentaires et non alimentaires. La stabilité d'un écosystème dépend de la diversité de ses espèces et de la complexité des chaînes alimentaires. Plus les chaînes sont complexes et ramifiées, plus l’existence de l’écosystème est stable. Les capacités écologiques des différentes espèces se complètent et se compensent de telle sorte qu'en cas de changements mineurs des conditions environnementales, un système complexe maintient son intégrité.
Chaque espèce au sein d'un écosystème est représentée par une population, de sorte que l'existence stable d'un écosystème est déterminée par l'existence stable de ses populations constituantes. Les changements des conditions extérieures ont un effet néfaste sur certaines espèces, leur nombre diminue et elles peuvent disparaître complètement de l'écosystème. Une telle augmentation ou diminution ciblée du nombre d'individus de n'importe quelle population peut entraîner des changements dans l'écosystème dans son ensemble. Par exemple, avec une forte augmentation du nombre d'ongulés dans la zone steppique, une destruction complète de la végétation peut se produire. La perturbation de la couverture herbacée provoquera une érosion éolienne du sol et la couche supérieure fertile peut être complètement détruite. Le nombre d'ongulés en l'absence de nourriture de base diminuera, mais cela ne conduira pas à une restauration automatique de la végétation dans l'écosystème.
Seul un système non vivant peut être absolument inchangé et statique. Même dans les écosystèmes les plus stables, certains changements se produisent en fonction de la saison, de l'heure de la journée et des influences météorologiques. Si ces changements reflètent certains processus cycliques de l’environnement extérieur, ils ne conduisent pas à une transformation dirigée de l’écosystème. Tous les indicateurs d'un tel écosystème fluctuent autour d'une certaine valeur moyenne, c'est-à-dire il est maintenu équilibre dynamique.
L'état d'équilibre de l'écosystème signifie que la quantité de produits synthétisés par les plantes vertes et autres producteurs correspond en termes énergétiques aux besoins de l'écosystème. Dans ce cas, la biomasse de l'écosystème reste constante et la position de l'écosystème reste en équilibre. Si les coûts dans l'écosystème diminuent, il ne sera pas en mesure de traiter tous les produits et la matière organique commencera à s'accumuler ; si les coûts énergétiques augmentent, elle disparaîtra. Dans les deux cas, l’équilibre sera rompu, provoquant un changement dans la communauté. Ces changements peuvent affecter la diversité des espèces, la structure de la chaîne alimentaire, la productivité et d’autres indicateurs du système, ce qui entraînera à terme un changement dans les écosystèmes.
Changement des écosystèmes. Ce processus consiste dans le fait que dans une certaine zone, dans une séquence strictement définie, il y a un changement naturel dans les populations de diverses espèces. En règle générale, il s'agit d'un processus très long, mais parfois les changements dans l'écosystème peuvent être retracés sur plusieurs générations. Un exemple de changements aussi rapides est la prolifération d'un petit lac (Fig. 80).
Tout d'abord, un radeau se forme le long du périmètre du lac - un tapis continu de plantes flottantes qui, en mourant, coulent au fond du réservoir. Dans les couches inférieures, dans des conditions de manque d'oxygène, les décomposeurs n'ont pas le temps de traiter toutes les parties mourantes des restes végétaux et animaux. En conséquence, des dépôts de tourbe se forment, le lac devient progressivement peu profond et se transforme en marécage. Par la suite, le marais envahit ses bords, se transformant en prairie, puis en forêt. Ainsi, la composition spécifique des parties végétales et animales de l’écosystème change complètement. Un écosystème forestier se forme sur le site de l'ancien lac.
Riz. 80. Changement de communauté lorsqu'un réservoir devient envahi par la végétation. La végétation se déplace des berges vers le centre de la surface de l'eau (A). Ce processus se poursuit et le lac se remplit progressivement de tourbe (B, C). Une fois le lac complètement rempli de tourbe, une forêt pousse à sa place (D)
Les écosystèmes s'efforcent toujours de maintenir l'équilibre. Par conséquent, lorsque les écosystèmes changent, chaque étape de développement ultérieure est plus longue et plus stable que les précédentes.
Dans la nature, les changements dans les écosystèmes se produisent constamment et se caractérisent par certains modèles : la diversité des espèces augmente, la biomasse totale augmente et les chaînes alimentaires deviennent plus complexes. Tout cela conduit progressivement à la formation de communautés stables.
La dernière étape du développement de l’écosystème dépend des conditions climatiques, pédologiques, hydriques et topographiques. Dans certaines régions du globe, la communauté la plus stable sera la forêt, dans d'autres, la steppe et dans d'autres encore, la toundra. Au fil du temps, les conditions sur le globe changent progressivement dans un sens ou dans l'autre, et la communauté qui était stable pendant une certaine période de développement historique cédera après des milliers d'années la place à une autre communauté stable, dont la structure correspond aux conditions modifiées. Ainsi, il y a plus de 10 000 ans, à l'époque de la dernière glaciation, à la place des forêts de feuillus actuelles, il y avait de la toundra.
Hormis les tremblements de terre, les glissements de terrain, les éruptions volcaniques et autres catastrophes naturelles, les changements naturels dans les écosystèmes se produisent progressivement. Cependant, l’intervention humaine provoque souvent des changements brusques et globaux, entraînant la perturbation ou la mort des écosystèmes.
Réviser les questions et les devoirs
1. Quelle est l’importance de la diversité des espèces pour la durabilité d’un écosystème ?
2. Quel est l’état d’équilibre d’un écosystème ?
3. Donnez des exemples de changements rapides dans les écosystèmes.
4. Qu'est-ce qui détermine l'étape finale du développement de l'écosystème ?
Pense! Fais-le!
1. Quels écosystèmes sont les plus résilients dans votre région ? Expliquez pourquoi cela se produit.
2. Expliquez à quoi conduit l'acclimatation déraisonnable et aléatoire de nouvelles espèces. Donnez des exemples que vous connaissez grâce aux cours de botanique et de zoologie.
3. Faites vos recherches. Étudiez la composition en espèces de plantes et d'animaux de l'un des types de biogéocénoses les plus courants dans votre région. Utilisez des atlas pour ce travail. Créez une carte de la biogéocénose et tracez-y les aires de répartition des principales espèces. Y a-t-il des espèces inscrites au Livre rouge dans cette biocénose ? Évaluer les indices de diversité des espèces.
Travailler avec un ordinateur
Référez-vous à la demande électronique. Étudiez le matériel et complétez les devoirs.
Succession. Lorsqu’ils étudient l’évolution et les changements des écosystèmes, les écologistes utilisent le concept de « succession ». Succession est un processus naturel et dirigé de changement dans les communautés résultant de l'interaction des organismes vivants entre eux et avec l'environnement abiotique qui les entoure. Il existe deux types de successions écologiques : successions primaires se produisent sur un substrat qui ne contient initialement pas de matière organique, par exemple sur une roche nue ou une coulée de lave solidifiée ; secondaire– poussent sur des substrats dont les communautés qui y existaient auparavant ont été supprimées, par exemple la prolifération d'un champ abandonné.
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Projet pour un cours de biologie en 11e année « Causes de la durabilité et du changement des écosystèmes »
Programme enseignement général secondaire (complet) en biologie, classes 10-11. Un niveau de base de. Auteurs : I.B. Agafonova, V.I. Sivoglazov
Cahier de texte: Sivoglazov V.I. Biologie. Biologie générale. Niveau de base : manuel. Pour les classes 10-11. établissements d'enseignement /V. I. Sivoglazov, I.B. Agafonova, E.T. Zakharova ; édité par Académicien RANS, prof. V.B. Zakharova. – 4e éd., stéréotype. – M. : Outarde, 2008- 368 p. ISBN978-5-358-04432-6
NOM DE LA LEÇON :
Raisons de la durabilité et du changement des écosystèmes
Sujet: ÉCOSYSTÈME
Leçon 1. Structure des écosystèmes.
Leçon 2. Connexions alimentaires. Cycle des substances et de l'énergie dans les écosystèmes.
Leçon 3. Raisons de la durabilité et du changement des écosystèmes.
Leçon 4. Influence humaine sur les écosystèmes
Type de cours : leçon de généralisation créative
Objectifs de la leçon:
Objectif de l'étude du sujet : généraliser, élargir, systématiser les connaissances des élèves sur les écosystèmes, les raisons de leur stabilité et de leur évolution.
Objectifs de la leçon:
Éducatif: basé sur la répétition et la généralisation du matériel précédemment étudié, au cours de la connaissance du nouveau matériel, pour approfondir et élargir les connaissances des étudiants sur les relations dans les écosystèmes, sur les causes externes et internes de stabilité et de changement des écosystèmes, sur l'autorégulation de écosystèmes au cours de l'explication du matériel aux autres étudiants de la classe, de l'application pratique des connaissances acquises et de la compréhension créative des informations sur le sujet.
Du développement : développer la capacité de formuler correctement vos pensées en résumant ce que vous avez appris , les étudiants pratiquent des stratégies comportementales de recherche, augmentent le niveau de leur culture réflexive, développent davantage leurs compétences pour observer, interpréter les données d'observation, décrire et analyser les processus et les phénomènes.
Éducatif: Les étudiants acquièrent une compréhension précieuse de la matière abordée lors de la présentation de leurs activités de recherche, éveillent leur intérêt pour le domaine pédagogique de la « biologie », se forment une vision scientifique du monde et développent la capacité de travailler en équipe.
Méthodes d'enseignement:
Partiellement recherche, verbale-reproductive, visuelle, recherche.
Forme d'organisation du cours :
Conversation heuristique ; pour résoudre des problèmes de recherche, les étudiants mettent en œuvre une interaction de type coopératif
Moyens d'éducation :
ordinateur, film vidéo « Planète Terre », cartes avec tâches pour les étudiants, test de réflexion, microscopes, lames et lamelles, béchers, une série de béchers avec infusion de foin de différentes périodes d'exposition, lingettes pour essuyer les verres, système de questions Verdikt, tableau blanc interactif, projecteur multimédia
Forme d'organisation du travail en classe :
Individuel, frontal, groupe, paire
Équipements éducatifs fondamentaux :
Concepts de base : équilibre dynamique, changement des écosystèmes, succession ; les étapes du changement des écosystèmes,
Calendrier des cours
I Moment organisationnel.
II Problématisation et formulation de la recherche
Tâches.
III Actualisation des connaissances.
IV Résumé créatif sur le thème « Causes de la durabilité et du changement des écosystèmes ».
Soutenance d'un mini-projet pour les étudiants du groupe Théoriciens
Les élèves travaillent en binôme avec des cartes.
Soutenance d'un mini-projet pour les étudiants du groupe « Écologistes »
1 minute.
3 minutes.
4 minutes.
25 minutes.
5 minutes.
5 minutes.
5 minutes.
Travaux de laboratoire « Etude des changements de succession à l'aide de l'exemple des protozoaires dans une solution de foin »
V Consolidation des connaissances
VII Réflexion.
VIII Devoirs.
10 minutes.
8 minutes.
2 minutes.
1 minute.
1 minute.
Étapes de la leçon
Activités des enseignants
Activités prévues des étudiants
Commentaire méthodique
I Moment organisationnel.
Salutations mutuelles entre l’enseignant et les élèves, vérifiant l’état de préparation des élèves pour la leçon. Créer une attitude psychologique au travail :
Lors de la communication, je veux vous encourager à ne pas avoir peur d’exprimer votre opinion, à ne pas être complexe, à ne pas réprimer l’initiative de votre ami, à essayer d’être actif et d’apprécier votre travail.
Les étudiants démontrent qu’ils sont prêts à travailler.
Créer une atmosphère de compréhension mutuelle et de coopération, préparant les étudiants à des activités productives.
II Problématisation et formulation des problèmes de recherche.
Regardez un fragment de la vidéo « Planète Terre » et déterminez ce qui sera discuté dans la leçon d'aujourd'hui.
Sujet de la leçon : « Causes de la durabilité et du changement des écosystèmes. »
Je vais maintenant vous demander de remplir la colonne « au début de la leçon » dans la feuille « Réflexion ».
Réflexion
au début de la leçon
A la fin de la leçon
Je peux citer les principales raisons de la durabilité des écosystèmes
Je peux vous dire comment l'équilibre dynamique est maintenu dans les écosystèmes
Je peux parler de la façon dont les écosystèmes changent
Je peux répondre à la question : « Qu’est-ce qui détermine l’étape finale du développement de l’écosystème ?
Définissons les objectifs de la leçon :
systématiser les connaissances précédemment acquises sur les causes de la stabilité et du changement des écosystèmes, de leur perturbation et de leur auto-développement ;
mettre en pratique ses compétences en recherche ;
améliorer le niveau de votre culture ;
développer la culture environnementale.
Après avoir regardé un fragment d'une vidéo sur la prolifération d'un plan d'eau douce, les élèves arrivent à la conclusion que la leçon portera sur le remplacement d'une communauté par une autre.
Notez le sujet de la leçon.
Dans la colonne « Au début de la leçon, les élèves notent : 1 - un cycle ouvert de substances, 2 - dû aux composants qui composent l'écosystème : producteurs, consommateurs, décomposeurs, 3 - une nouvelle végétation commence à pousser sur place de la végétation précédente, 4 - ses organismes constitutifs.
Formuler des objectifs de cours
Les étudiants acceptent personnellement le but de la leçon.
Les élèves comprennent la situation pédagogique du cours et répondent aux questions : « En fonction de quoi dois-je agir ? Est-ce que je sais comment agir ? Ai-je des moyens et des règles d’action ?
Assurer la motivation des élèves et l'acceptation des objectifs des activités éducatives et cognitives.
III Actualisation des connaissances des étudiants.
Échauffement intellectuel.
Les élèves travaillent en groupes pour résoudre des problèmes biologiques. (Annexe 1).
Énoncé de la question problématique : Lorsqu'une espèce est retirée de la biocénose, les autres prennent sa place, augmentent leurs effectifs et remplissent leur rôle. Pourquoi alors se soucier de préserver la diversité des espèces des communautés ?
Les élèves formulent la réponse : 1. Peut-être parlons-nous de prendre soin d'espèces d'organismes rares et menacées, car elles sont protégées - nous devons en prendre soin. 2- Si vous supprimez une espèce de la communauté, alors le reste peut en souffrir, comme par exemple, lorsque les oiseaux de proie sont exterminés, le nombre de poulets augmente, puis leur nombre diminue, car les individus malades seront porteurs de maladies, et il n'y a pas de prédateurs, de sorte que ces individus affaiblis détruisent la population.
Créer une situation problématique qui se situe dans la zone de développement proximal des élèves.
Susciter l’intérêt pour le problème.
Désignation de l'objet pédagogique du cours, création de l'environnement pédagogique nécessaire.
IV Synthèse créative du matériel sur le thème « Causes de la durabilité et du changement des écosystèmes ».
Chaque écosystème est une structure dynamique composée de centaines, voire de milliers d’espèces de producteurs, de consommateurs et de décomposeurs, reliés les uns aux autres par un réseau complexe de relations alimentaires et non alimentaires. Les changements dans les effectifs de la population animale se produisent à la suite de la reproduction, de la mort ou de la migration sous l'influence de facteurs environnementaux environnementaux. La stabilité des biogéocénoses dépend de l'autorégulation des fluctuations du nombre de populations d'espèces. Quelles sont les raisons de la stabilité d’un écosystème ? Quel est le facteur régulateur ? Cette question a été étudiée par un groupe de « Théoriciens »
1. Discours des étudiants du groupe « Théoriciens »
Thème du discours : "Causes de la stabilité des écosystèmes."
Les étudiants parlent des raisons de la stabilité des écosystèmes, du maintien de l'équilibre dynamique, c'est-à-dire de l'état de l'écosystème dans lequel la quantité de produits synthétisés par les plantes vertes et autres producteurs correspond en termes énergétiques aux besoins de l'écosystème. Les étudiants accompagnent leur présentation d'une présentation informatique.
Après la présentation du premier groupe d'élèves et la discussion de la présentation, les élèves travaillent en binôme à l'aide de cartes, résolvant des problèmes à contenu environnemental (Annexe 2). Après une courte discussion, chaque binôme exprime une réponse provisoire à la question de sa tâche.
Les changements progressifs dans une communauté conduisent finalement au remplacement de cette communauté par une autre, avec un ensemble différent d'espèces dominantes. Le matériel sur ce sujet a été préparé par un groupe d'écologistes
2. Discours des étudiants du groupe « Écologistes ». Thème du discours : « Changer les écosystèmes ».
Les élèves parlent des successions écologiques, principales étapes du changement des écosystèmes. Les étudiants accompagnent leur présentation d'une présentation informatique.
Les élèves de la classe notent les étapes du changement des écosystèmes dans leurs cahiers.
Après une présentation par un groupe d'écologues, les étudiants ont pour mission de caractériser tous les changements survenus dans la forêt suite à l'incendie qui y a eu lieu. Après une discussion en groupe, les élèves expriment leurs opinions.
3. Réalisation de travaux de laboratoire « Etude des changements de succession à l'aide de l'exemple des protozoaires dans une solution de foin ».
Objectif du travail :étudier expérimentalement les changements de succession se produisant dans un écosystème artificiel.
Équipement: microscopes, lames et couvre-objets, béchers, une série de béchers avec infusion de foin de différentes périodes d'exposition, lingettes pour essuyer le verre.
Progrès:
Les étudiants étudient l'infusion de foin de différentes périodes d'exposition : le premier groupe - 3 jours, le deuxième groupe - 6 jours, le troisième - 15 jours, le quatrième - 30 jours, le cinquième - 60 jours.
Pipetez une goutte d’infusion dans chaque verre et transférez-la sur des lames de verre. Couvrir de lamelles.
Examinez les préparations à faible grossissement. Découvrez quels protozoaires vivent dans l'infusion de foin.
Après avoir discuté des résultats, un diagramme schématique de l'évolution des formes dominantes de protozoaires est établi, indiquant avec différentes couleurs l'apparition d'espèces individuelles dans la biocénose à différents stades de son développement :
Scores d'occurrence conditionnelle
Très peu
peu
moyenne
beaucoup de
Tant
Formulation des conclusions : Comment la diversité spécifique des habitants de l'infusion de foin évolue-t-elle au cours de la succession ? Quelles sont les principales caractéristiques d’un groupe jeune et mature ?
Solution personnelle d'un problème de recherche par chaque étudiant, démonstration de ses produits pédagogiques. Les élèves perçoivent de nouvelles informations, les comparent et les contrastent avec une expérience subjective.
Les élèves renforcent le matériel en travaillant de manière indépendante avec des cartes.
Les membres des groupes de travail analysent l'essence de la situation problématique, déterminent les relations de cause à effet et utilisent des jugements logiques pour déterminer les conditions nécessaires et suffisantes pour résoudre le problème de recherche.
Réponses des élèves : 1- le lieu du feu dans la forêt sera d'abord habité par des forêts de bouleaux, qui au fil du temps seront remplacées par des forêts d'épicéas. 2- Ou peut-être que sur le site de l'incendie, des mauvaises herbes pousseront d'abord, qui seront remplacées par des graminées des prés.
Actions actives des étudiants avec l'objet d'étude.
Les élèves explorent les changements successifs qui se produisent dans un écosystème artificiel, en s'appuyant sur les connaissances existantes.
Formulation indépendante de conclusions.
Réponses des élèves : La diversité des espèces passe d’un écosystème jeune (avec moins d’espèces) à un écosystème mature (avec plus). Ainsi, les infusions de foin âgées de 3, 6 et 15 jours sont pauvres en protozoaires, et dans les infusions de 30 et 60 jours on observe une grande diversité d'espèces de protozoaires : flagellés, ciliés, rotifères.
Accompagner l'attitude des enseignants envers le processus de résolution des problèmes de recherche par les étudiants : créer les conditions d'une présentation de haute qualité des projets de groupes de travail.
Conseiller les étudiants travaillant sur des missions individuelles.
Commenter les présentations.
Fournir une perception de sens.
Une conversation préparatoire est nécessaire pour une exécution ciblée et consciente du travail de laboratoire.
Formation de la capacité de résumer les informations reçues et de mettre en évidence l'essentiel.
V Consolidation des connaissances acquises.
Travail individuel des étudiants avec un test utilisant le système d'enquête Verdikt.
Pour consolider vos connaissances, je vous propose de passer un petit test. (Annexe 3).
Nous corrigeons les erreurs commises, en discutons et donnons des explications.
Effectuer des tâches qui nécessitent l'application de connaissances. Obtenir des informations fiables sur l'atteinte du résultat prévu.
Consolidation des connaissances acquises au niveau reproductif.
VI Résumer la leçon.
VII Réflexion.
Résumons notre leçon. Aujourd'hui, nous avons résumé et systématisé les connaissances sur les causes de la durabilité et du changement des écosystèmes.
Passons aux objectifs de la leçon. Je veux que chacun détermine s'il a atteint les objectifs qu'il s'est fixés au début de la leçon. Revenons à la plaque réfléchissante, remplissez la troisième colonne. Tirez les conclusions appropriées pour vous-même.
Faites maintenant un petit test de réflexion :
J'ai fait passer à chacun de vous un test, si vous êtes d'accord avec la déclaration, mettez un signe + devant.
Les étudiants passent des tests à l'enseignant.
J'ai appris beaucoup de nouvelles choses en classe
J'en aurai besoin dans la vie
Il y avait beaucoup de choses à penser pendant le cours.
J'ai reçu des réponses à toutes mes questions
J'ai travaillé consciencieusement en classe
Les étudiants déterminent de manière indépendante les paramètres des résultats éducatifs personnels ainsi que leur place et leur rôle dans le résultat global de la leçon ; autodéterminés par rapport aux produits éducatifs des uns et des autres.
Chaque individu réfléchit à sa conscience de ce qui se passe pendant la leçon, et une attitude émotionnelle et fondée sur des valeurs se forme à l'égard de l'expérience antérieure.
Systématisation des types de produits pédagogiques obtenus, leur enregistrement. Introduire les idées personnelles de l’enseignant dans l’espace pédagogique du cours.
Réflexion individuelle et collective.
VIII Devoirs
Étude § 5.6 pp. 330 – 332, répondre oralement aux questions n° 1 à 4.
Les élèves comprennent les informations sur les devoirs et posent des questions de clarification.
Un message sur les devoirs et comment les terminer.
APPLICATIONS
Annexe 1
Tâches biologiques pour le travail de groupe des étudiants
Tâches pour les étudiants du premier groupe :
Dans la réserve de steppe, dans une zone entièrement clôturée contre les mammifères herbivores, le rendement en herbe était de 5,2 c/ha et dans la zone de pâturage de 5,9. Pourquoi l’élimination des consommateurs a-t-elle réduit la production végétale ?
Dans les écosystèmes complexes des forêts tropicales humides, le sol est très pauvre en nutriments. Comment expliquer cela ? Pourquoi les forêts tropicales ne retrouvent-elles pas leur forme originale si elles sont défrichées ?
Pourquoi presque tous les animaux élevés pour se nourrir par des humains sont-ils herbivores ?
Tâches pour les étudiants du groupe 2 :
À proximité des entreprises industrielles enfumées, les déchets ont commencé à s'accumuler dans les forêts. Pourquoi cela se produit-il et quelles prédictions peut-on faire sur l’avenir de cette forêt ?
Comparez l'augmentation annuelle de la masse verte et des stocks de résidus végétaux morts (déchets dans les forêts, déchets dans les steppes) dans différents écosystèmes. Déterminer dans quels écosystèmes le cycle des substances est le plus intense ?
Quelle communauté rejette le plus d’oxygène dans l’atmosphère : désert, marécage ou forêt tropicale humide ?
Tâches pour les étudiants du troisième groupe :
Pourquoi la fertilité du sol de la Terre diminue-t-elle si les substances extraites des champs par l'homme sous forme de cultures retournent tôt ou tard dans l'environnement sous forme transformée ?
Ils mangent des animaux herbivores ;
Ils utilisent environ 10 % de leur nourriture ;
Ils vivent sur terre ;
Ils sont de grande taille ;
Leur alimentation est très variée.
Choisis la bonne réponse.
Lors de l'élevage, quels animaux auront les coûts d'alimentation les plus bas pour obtenir la même biomasse : vaches, poules ou poissons ?
Annexe 2.
Tâches environnementales que les élèves doivent travailler en binôme.
Une forêt de chênes est considérée comme une biogéocénose plus stable qu'une prairie. Expliquer pourquoi. Quels types de plantes dominent dans la forêt de chênes ? Qu'est-ce qu'un indicateur de la durabilité d'une forêt de chênes ?
La taille de la population d'animaux de différentes espèces fluctue constamment. Pourquoi est-il permis à chaque espèce de réduire son nombre jusqu’à une certaine limite ? Quels facteurs déterminent le déclin de la population d’écureuils et d’orignaux ? Comment l’homme régule-t-il les populations de rennes, d’écureuils et de canards sauvages ?
De quoi dépend l’équilibre d’un écosystème ? Comment le nombre de proies affecte-t-il le nombre de prédateurs ? Comment s’établit l’équilibre entre le nombre d’individus des différentes espèces ? Quel cycle de substances est considéré comme fermé ? Pourquoi le cycle des substances est-il fermé dans une forêt de feuillus ?
Réduire la population en dessous de la limite autorisée peut conduire à sa mort. Expliquer pourquoi. Pourquoi une réduction significative du nombre de tigres d'Oussouri menace-t-elle son extinction ? Quelles espèces de grands mammifères sont en voie d’extinction ? Que faut-il faire pour restaurer les effectifs de certaines espèces animales ?
Expliquer pourquoi la durée d'existence d'une biogéocénose dépend de l'équilibre du cycle des substances et de la diversité biologique. Dans quelle biogéocénose : avec un grand ou un petit nombre d'espèces, le cycle des substances est-il plus équilibré ?
Annexe 3.
Un test pour consolider les connaissances au niveau reproductif.
Parmi les exemples suivants, des exemples de succession primaire sont :
A) mousses - lichens - plantes herbacées
B) lichens – plantes herbacées – mousses
C) lichens – mousses – plantes herbacées
D) plantes herbacées – mousses – lichens
2. Au cours du processus de succession, les principaux changements suivants se produisent dans la communauté :
A) changement dans la composition spécifique des plantes et des animaux
B) une diminution de la diversité des espèces des organismes
C) diminution de la biomasse de matière organique
D) une augmentation de la production nette de la communauté
3. Le remplacement naturel de certaines communautés végétales par d'autres s'exprime par le fait que :
A) aucune espèce n'est complètement détruite par une autre espèce
B) l'écosystème fluctue constamment en nombre d'espèces
B) les espèces les moins adaptées sont remplacées par des espèces plus adaptées
D) un écosystème moins stable est remplacé par un autre plus stable
4. Quels organismes seront les premiers à peupler une île remplie de lave volcanique :
A) arbres B) lichens C) arbustes D) renards
5. Des changements importants survenus par les organismes dans leur habitat au cours de leurs activités vitales, à la suite desquels celui-ci devient impropre à leur vie, sont la raison :
A) extinction des espèces
B) fluctuations des effectifs de la population
B) changements dans les écosystèmes
D) progrès biologique
6. Les raisons du passage d'une biogéocénose à une autre sont :
A) changements saisonniers dans la nature
B) changements dans les conditions météorologiques
C) fluctuations du nombre de populations d'une espèce
D) changements dans l'environnement résultant de l'activité vitale des organismes
7. Le rejet de produits chimiques toxiques dans les plans d'eau et l'excès d'engrais résultant de l'irrigation peuvent provoquer des changements importants dans un écosystème donné, dont la cause est le facteur suivant :
A) anthropique
B) biotique
B) limiter
D) météorologique
8. Les phénomènes suivants provoquent de profonds changements dans l'écosystème steppique :
A) la mort des parties aériennes des plantes en été
B) changements dans l'activité des animaux pendant la journée
B) labourer la terre
D) développement rapide de la végétation en hiver
9. Choisissez la mauvaise réponse : Le piétinement dans un parc forestier entraîne :
A) aux dommages aux sous-bois des arbres
B) compactage du sol
B) la disparition des graminées des prés
D) la disparition des graminées forestières
10. Indiquez la raison de la mort massive d'oiseaux dans les zones côtières des mers :
A) manque de nourriture
B) pollution de l'eau de mer par des produits pétroliers
B) changements saisonniers dans la nature
D) flux et reflux
Réponses : 1-c, 2-a, 3-d, 4-b, 5 – c, 6 – d, 7 – a, 8 – c. 9-c, 10-b
LITTÉRATURE
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