Що є головною причиною формування кінцевої екосистеми. Які причини стійкості та зміни біогеоценозів? VIII Домашнє завдання
Спільнота- це сукупність певних живих організмів, наприклад рослинна спільнота степу.
Екосистема (біоценоз)- це сукупність живих організмів та середовища їх проживання, що характеризується кругообігом речовин і потоком енергії (став, луг, ліс).
Біогеоценоз- це екосистема, що у певному ділянці суші і нерозривно пов'язані з цим конкретним ділянкою. (Тимчасові, штучні та водні екосистеми не вважаються біогеоценозами.)
Процеси в екосистемах
Кругообіг речовинв екосистемі відбувається за рахунок харчових ланцюгів: продуценти забирають з неживої природи неорганічні речовини та роблять із них органічні; наприкінці харчового ланцюга редуценти роблять навпаки.
Потік енергії:більшість екосистем отримують енергію від сонця. Рослини у процесі фотосинтезу запасають їх у органічних речовинах. Ця енергія використовується для життєдіяльності решти організмів екосистеми. Проходячи харчовими ланцюгами, ця енергія поступово витрачається (правило 10%), зрештою вся сонячна енергія, поглинена продуцентами, перетворюється на тепло.
Саморегуляція- головне властивість екосистем: з допомогою біотичних зв'язків кількість всіх видів підтримується постійному рівні. Саморегуляція дозволяє екосистемам витримувати несприятливі дії. Наприклад, ліс може зберегтися (відновитися) після кількох років посухи, бурхливого розмноження хрущів та/або зайців.
Стійкість екосистеми.Чим більше в екосистемі видів, тим більше там харчових ланцюгів, і тим стійкішим (збалансованим) є кругообіг речовин і сама екосистема. Якщо кількість видів (біологічна різноманітність) зменшується, то екосистема стає нестійкою та втрачає здатність до саморегуляції.
Зміна екосистеми (сукцесія).Екосистема, у якій виробляється більше органічних речовин, ніж споживається, нестійка. Вона заростає, це нормальний процес саморозвитку екосистеми (живі організми самі змінюють своє довкілля). Наприклад, лісовий ставок перетворюється на болото, степ - на лісостеп, березняк - на діброву тощо. До зміни екосистеми можуть призводити і зовнішні дії, наприклад пожежа або вирубка лісу. Все це були приклади вторинної сукцесії, первинна відбувається на млявій ділянці.
Виберіть один, найбільш правильний варіант. Завдяки саморегуляції в екосистемі
1) жоден вид повністю не знищується іншим видом
2) постійно скорочується чисельність популяцій
3) відбувається кругообіг речовин
4) організми розмножуються
Відповідь
Виберіть один, найбільш правильний варіант. Основною причиною нестійкості екосистем є
1) коливання температури середовища
2) нестача харчових ресурсів
3) незбалансованість круговороту речовин
4) підвищена чисельність деяких видів
Відповідь
Виберіть один, найбільш правильний варіант. Циркуляція кисню між різними неорганічними об'єктами природи та спільнотами живих організмів називається
1) популяційними хвилями
2) саморегуляцією
3) газообміном
4) кругообігом речовин
Відповідь
Виберіть один, найбільш правильний варіант. Прикладом біоценозу є сукупність
1) дерев та чагарників у парку
2) рослин, що вирощуються в ботанічному саду
3) птахів та ссавців, що мешкають у ялиновому лісі
4) організмів, що мешкають на болоті
Відповідь
Виберіть один, найбільш правильний варіант. Один із факторів, що підтримують рівновагу в біосфері
1) різноманітність видів та взаємовідносин між ними
2) пристосованість до довкілля
3) сезонні зміни у природі
4) природний відбір
Відповідь
ЕКОСИСТЕМА ОЗНАКИ
1. Виберіть три варіанти. Які суттєві ознаки екосистеми?
1) висока чисельність видів консументів ІІІ порядку
2) наявність круговороту речовин та потоку енергії
3) сезонні зміни температури та вологості
4) нерівномірний розподіл особин одного виду
5) наявність виробників, споживачів та руйнівників
6) взаємозв'язок абіотичних та біотичних компонентів
Відповідь
2. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Біогеоценози характеризуються
1) складними харчовими ланцюгами
2) простими харчовими ланцюгами
3) відсутністю видового розмаїття
4) наявністю природного відбору
5) залежністю від діяльності людини
6) стійким станом
Відповідь
3. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Біогеоценоз прісного водоймища річки характеризується
1) наявністю виробників органічної речовини – автотрофів
2) відсутністю руйнівників органіки – редуцентів
3) наявністю квіткових рослин на мілководді
4) відсутністю хижих риб
5) постійною чисельністю населяючих його популяцій тварин
Відповідь
4. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. В екосистемі широколистяного лісу – діброві
1) короткі харчові ланцюги
2) стійкість забезпечується різноманітністю організмів
3) початкова ланка ланцюга живлення представлена рослинами
4) популяційний склад тварин не змінюється у часі
5) джерело первинної енергії – сонячне світло
6) у ґрунті відсутні редуценти
Відповідь
КОЛООБІГ
Виберіть три відповіді з шести і запишіть цифри, під якими вони вказані. Кругообіг речовин в екосистемі забезпечує
1) її стійкість
2) багаторазове використання організмами тих самих хімічних елементів
3) сезонні та добові зміни в природі
4) накопичення торфу
5) безперервність життя
6) видоутворення
Відповідь
САМОРЕГУЛЯЦІЯ
Виберіть три відповіді з шести і запишіть цифри, під якими вони вказані. Саморегуляція в природних екосистемах виявляється в тому, що
1) населення споживачів першого порядку повністю знищуються споживачами третього порядку
2) споживачі третього порядку виконують санітарну роль та регулюють чисельність споживачів першого порядку
3) масове розмноження споживачів першого порядку призводить до масової загибелі виробників
4) чисельність виробників скорочується внаслідок дії абіотичних факторів зовнішнього середовища
5) чисельність споживачів першого порядку залежить від чисельності виробників
6) чисельність споживачів першого регулюють споживачі другого порядку
Відповідь
Встановіть послідовність подій, що характеризують саморегуляцію у біогеоценозі. Запишіть відповідну послідовність цифр
1) сплеск чисельності травоїдних
2) високий урожай кормів
3) повернення до норми чисельності хижаків та травоїдних
4) зростання чисельності хижаків
5) падіння чисельності травоїдних
6) уповільнення розмноження хижаків
Відповідь
СТІЙКІСТЬ
1. Виберіть три варіанти. Стійкість екосистеми забезпечується
1) різноманітністю видів та ланцюгів харчування
2) замкнутим кругообігом речовин
3) високою чисельністю окремих видів
4) коливанням чисельності видів
5) саморегуляцією
6) короткими ланцюгами живлення
Відповідь
2. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Які ознаки свідчать про стійкість біогеоценозу?
1) видове розмаїття
2) рельєф
3) клімат
4) замкнутість круговороту
5) розгалужені харчові ланцюги
6) кількість джерел енергії
Відповідь
3. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Стійкість екосистеми вологого екваторіального лісу визначається
1) великою видовою різноманітністю
2) відсутністю редуцентів
3) великою чисельністю хижаків
4) розгалуженими харчовими мережами
5) коливанням чисельності популяцій
6) замкнутим кругообігом речовин
Відповідь
4. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Які показники забезпечують стійкість природної екосистеми?
1) висока чисельність особин функціональних груп організмів
2) збалансованість круговороту речовин
3) короткі харчові ланцюги
4) саморегуляція
5) зменшення енергії у харчовому ланцюгу
6) внесення мінеральних добрив
Відповідь
5. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Стійкість вологого екваторіального лісу визначається
1) збалансованим кругообігом речовин
2) здатністю до саморегуляції
3) багатим видовим розмаїттям організмів
4) домінуванням деревних форм у фітоценозі
5) високою вологістю повітря
6) відсутністю чіткої зміни сезонів
Відповідь
СУКЦЕСІЯ ПРИКЛАДИ
1. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Прикладами природної зміни екосистем у процесі розвитку спільноти є
1) заболочування заплавних лук після будівництва гідроспоруд
2) утворення сільгоспугідь на місці з ораної ділянки степу
3) заростання скель лишайниками
4) заростання ставка та утворення болота
5) утворення гару на місці лісу внаслідок пожежі від непогашеної сигарети
6) зміна березняка на ялинник
Відповідь
2. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. З наведеного списку виберіть приклади, що ілюструють сукцесії.
2) акліматизація культурних рослин-інтродуцентів
3) розвиток дрібнолистяного лісу на місці трав'яно-чагарникової спільноти
4) переміщення лососьових риб до місця нересту
5) заростання схилу вулкана лишайниками
6) закладання чайної плантації на схилах гори
Відповідь
СУКЦЕСІЯ ПЕРВИННА
1. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Первинна сукцесія характеризується:
1) починається після вирубки лісу
2) формується біогеоценоз на піщаному кар'єрі
3) починається на багатих ґрунтах
4) ґрунт формується довгий час
5) поселяються накипні лишайники на камінні
6) вирубка перетворюється на ліс
Відповідь
2. Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть цифри, під якими вони вказані. Укажіть приклади початкових стадій первинної сукцесії.
1) утворення болота на місці непроточного водоймища
2) розвиток дрібнолиственного лісу дома вирубки
3) заростання схилу вулкана лишайниками
4) утворення ґрунту на гірській породі
5) заселення лишайниками кам'янистого берега моря
6) заростання згарища травами
Відповідь
СУКЦЕСІЯ ПЕРВИННА НАСЛІДНІСТЬ
1. Встановіть послідовність процесів, що протікають під час заростання скель
1) голі скелі
2) заростання мохами
3) заселення лишайником
4) утворення тонкого шару ґрунту
5) формування трав'янистої спільноти
Відповідь
2. Встановіть послідовність процесів, що відбуваються при зміні біогеоценозів (сукцесії)
1) заселення чагарниками
2) заселення лишайниками голих скель
3) формування стійкого співтовариства
4) проростання насіння трав'янистих рослин
5) заселення території мохами
Відповідь
3. Встановіть послідовність процесів сукцесії. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) утворення ґрунту внаслідок ерозії материнської породи та відмирання лишайників
2) формування розгалуженої мережі живлення
3) проростання насіння трав'янистих рослин
4) заселення території мохами
Відповідь
4. Встановіть послідовність появи та розвитку екосистем на голих скелях. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) накипні лишайники та бактерії
2) трав'янисто-чагарникова спільнота
3) лісова спільнота
4) трав'янисті квіткові рослини
5) мохи та кущисті лишайники
Відповідь
5. Встановіть послідовність подій, що відбуваються при освоєнні живими організмами нових неживих територій. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) заселення мохів та кущових лишайників
2) поява трав'янистих рослин, чагарників
3) поява лісових угруповань
4) утворення найтоншого шару ґрунту
5) поява бактерій, водоростей та накипних лишайників
6) вивітрювання гірських порід
Відповідь
СУКЦЕСІЯ ВТОРИННА
1. Встановіть послідовність етапів відновлення ялинового лісу після пожежі. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) поява чагарників та листяних дерев
2) заростання згарища світлолюбними трав'янистими рослинами
3) розвиток молодих ялин під пологом листяних дерев
4) формування дрібнолистяного лісу
5) утворення верхнього ярусу дорослими ялинками
Відповідь
2. Встановіть послідовність процесів вторинної сукцесії після вирубки ялинового лісу, пошкодженого жуком-типографом. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) зростання чагарників з березовим та осиновим підлітком
2) формування ялинового лісу
3) розвиток листяного лісу з ялиновим підлітком
4) заростання вирубки багаторічними світлолюбними травами
5) утворення змішаного лісу
Відповідь
3. Встановіть послідовність зміни екосистем у ході вторинної сукцесії. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) болото
2) листяний ліс
3) змішаний ліс
4) озеро
5) хвойний ліс
6) луг
Відповідь
СУКЦЕСІЯ ПЕРВИННА - ВТОРИННА
Встановіть відповідність між прикладами та типами сукцесій: 1) первинна; 2) вторинна. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) протікає швидко
Б) відновлення лісу після пожежі
В) протікає повільно
Г) розвивається після порушення біоценозу
Д) освоєння територій, де раніше не існувало живих істот
Відповідь
==========================
Нижче наведено перелік термінів. Усі вони, крім двох, використовують для опису екологічних закономірностей. Знайдіть два терміни, що «випадають» із загального ряду, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) партеногенез
2) симбіоз
3) сукцесія
4) ароморфоз
5) консумент
Відповідь
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Будь-яка екосистема, пристосовуючись до змін довкілля, перебуває у стані динаміки. Ця динаміка може стосуватися окремих ланок екосистем (організмів, популяцій, трофічних груп), і всієї системи загалом. При цьому динаміка може бути пов'язана, з одного боку, з адаптаціями до факторів, що є зовнішніми по відношенню до системи, а з іншого - до факторів, які створює та змінює сама екосистема.
Найпростіший тип динаміки - добовий. Він пов'язаний із змінами у фотосинтезі та транспірації(Випарювання води) рослин. Ще більшою мірою ці зміни пов'язані з поведінкою тваринного населення. Одні з них активніші вдень, інші - в сутінки, треті - вночі. Аналогічні приклади можна навести стосовно сезонним явищам, із якими ще більше пов'язана активність життєдіяльності організмів. Не залишаються незмінними екосистеми і багаторічному ряду. Якщо як приклад взяти ліс чи луг, то не важко помітити, що у різні роки цим екосистемам властиві свої особливості. В одні роки ми можемо спостерігати збільшення чисельності одних видів (на луках, наприклад, бувають " конюшинні" роки, роки з різким збільшенням злаків та інших видів або груп видів). З цього випливає, що кожен вид індивідуальний за своїми вимогами до середовища, і його зміни для одних видів сприятливі, а на інші, навпаки, пригнічують. Позначається також і періодичність інтенсивності розмноження.
Ці зміни в одних випадках можуть якоюсь мірою повторюватися, в інших же мають місце зміни, які на тлі динаміки, що періодично повторюється, мають односпрямованість, поступальний характер і зумовлюють розвиток екосистеми в певному напрямку. Періодично повторювану динаміку називають циклічними змінами, або флюктуаціями, А спрямовану динаміку називають поступальною чи розвитком екосистем. Для останнього виду динаміки характерним є або впровадження в екосистеми нових видів, або зміна одних видів іншими. Зрештою відбуваються зміни біоценозівта екосистем в цілому. Цей процес називають сукцесією(Від лат. "Сукцесіо" - спадкоємність, успадкування). Якщо сукцесія обумовлюється в основному зовнішніми по відношенню до системи факторами, такі зміни називають екзогенетичними, або екзодинамічними(Від грец. "ендон" - усередині).
Екзогенетичні зміни (сукцесії) можуть бути викликані зміною клімату в одному напрямку, наприклад, у бік потепління або похолодання, висушуванням ґрунтів, наприклад, внаслідок осушення або зниження рівнів ґрунтових вод з інших причин. Такі зміни можуть тривати століттями та тисячоліттями та їх називають віковими сукцесіями.
Хід ендодинамічнихсукцесій розглянемо з прикладу наземних екосистем. Якщо взяти ділянку земної поверхні, наприклад, занедбані орні землі в різних географічних районах (у лісовій, степовій зонах або серед тропічних лісів тощо), то для всіх цих об'єктів будуть характерні як загальні, так і специфічні зміни в екосистемах.
Як загальні закономірності буде місце заселення живими організмами, збільшення їх видового розмаїття, поступове збагачення грунту органічною речовиною, зростання їх родючості, посилення зв'язків між різними видами або трофічними групами організмів, зменшення кількості вільних екологічних ніш, поступове формування все більш складних біоценозів та екосистем. , підвищення їхньої продуктивності. Дрібніші види організмів, особливо рослинних, при цьому, як правило, змінюються більшими, інтенсифікуються процеси круговороту речовин тощо. У кожному випадку при цьому можна виділити послідовні стадії сукцесій, під якими розуміється зміна одних екосистем іншими, а сукцесійні ряди закінчуються відносно екосистемами, що мало змінюються. Їх називають клімаксними(Від грец. Клімакс - сходи), корінними, або вузловими.
Специфічні закономірності сукцесій полягають передусім у цьому, що у кожної, як і кожної стадії, властивий той набір видів, які, по-перше, притаманні даного регіону, а, по-друге, найбільш пристосованого ряду. Різними будуть і завершальні (кліматні) спільноти (екосистеми).
Американський еколог Клементс, який найбільш повно розробив вчення про сукцесії, вважає, що в будь-якому великому географічному районі, який за масштабами можна приблизно прирівняти до природної зони (лісова, степова, пустельна тощо), кожен ряд завершується однією і тією ж клімаксною екосистемою ( моноклімаксом). Такий клімат був названий кліматичним. Це, однак, не означає, що для будь-якої ділянки географічної зони (моноклімаксу) характерний один і той же набір видів. Видовий склад клімаксних екосистем може значно відрізнятися. Спільним є лише те, що ці екосистеми об'єднує подібність видів-едифікаторів, тобто тих, які найбільшою мірою створюють місце існування. Наприклад, для степових екосистем едифікаторами є щільнокущові злаки (ковила і типчак). Для тропічних лісів як едифікатори виступає велика кількість деревних видів, що створюють сильне затінення для інших видів своїм пологом.
Для лісової зони північних та серединних регіонів Євразії основними едифікаторами виступають ялина та ялиця. Вони з набору всіх деревних видів найбільше змінюють умови місцевиростання: сильно затіняють підродовий простір, створюють кисле середовище грунтів і зумовлюють процеси їх опідзолювання (розчинення і вимивання з приповерхневого шару практично всіх мінералів, крім кварцу), які не відстають від них здатні першими захопити простір. При поєднанні таких умов можливе формування клімаксних змішаних ялиново-листяних (ялицево-листяних), найчастіше з березою та осиною, лісів. Останнє найхарактерніше для зони змішаних лісів. Для тайгової (більш північної) зони найбільш типові клімаксні ліси з явним переважанням тільки едифікаторів (ялина, ялиця).
Однак, перш ніж сформується клімаксне співтовариство (екосистема), йому передує, як зазначалося вище, ряд проміжних стадій або серій. Так, на вихідно неживому субстраті тут спочатку з'являються організми-піонери, наприклад, кіркові водорості, накипні лишайники. Вони дещо збагачують субстрат органічними та доступними для засвоєння рослинами речовинами. За ними йдуть окремі трав'янисті рослини, які зазвичай здатні швидко освоювати бідний субстрат. Ця стадія змінюється напівчагарниками та чагарниками, а їй на зміну приходять листяні види дерев (найчастіше берези, осика, верба). Останні характеризуються швидким зростанням, але, вирізняючись високою світлолюбністю, швидко зріджуються (до 40-50-річного віку). В результаті цього під їхнім пологом створюються умови для поселення тіньовитривалої ялини, яка поступово наздоганяє в зростанні листяні види дерев, що старіють, і виходить у перший ярус. На цій стадії і утворюється клімаксна змішана ялиново-листяна спільнота або чисто ялиновий ліс з властивим їм набором інших видів рослин і тварин.
Назви екосистем, біоценозів. Значна різноманітність (багатство ґрунтів, зволоження) у межах формування подібних клімаксних угруповань обумовлює суттєву відмінність продуктивності окремих екосистем та супутніх едифікаторам видів рослин і тварин. Зазвичай ступінь сприятливості умов розташування оцінюється або за результатами прямого визначення значень факторів, або за рослинами-індикаторами.
Так, для лісової зони кислиця вказує на умови зволоження, близькі до оптимальних, і значне багатство ґрунтів живильними мінеральними речовинами; чорниця - на дещо надмірне зволоження та деякий дефіцит елементів мінерального живлення; брусниця - на дефіцит зволоження та ґрунтової родючості; мохи (зозулин льон і, особливо, сфагнум) - на надмірно надмірне зволоження, дефіцит мінеральних речовин, нестача кисню для дихання коренів та наявність процесів торфоутворення. Поруч із індикаторами змінюється склад та інших видів, які ростуть під пологом едифікаторів.
За рослинами-едифікаторами та рослинами-індикаторами називають біоценози (екосистеми). Лісівники їх визначають як типи лісу (наприклад, ялинники-кисличники, ялинники-чорничники, ялинниково-сфагнові та інші). За таким же принципом класифікуються та називаються інші рослинні угруповання (не лісові) та екосистеми в цілому. Але в цьому випадку вони звуться не типами, а асоціаціями рослин, за якими називаються екосистеми. Це елементарні одиниці щодо однорідного за видовим складом та іншими ознаками рослинного покриву. Наприклад, для степів виділяються типчаково-ковилові, злакотравні тощо екосистеми (біогеоценози).
Поряд з теорією моноклімаксуіснує точка зору, відповідно до якої в тому самому географічному районі може формуватися кілька завершальних (клімаксних) екосистем. Наприклад, у лісовій зоні, поряд з ялиновими та ялиново-листяними лісами як клімаксні розглядаються також лучні екосистеми, соснові ліси. Однак прихильники моноклімаксу вважають, що луки в лісовій зоні можуть довго існувати тільки внаслідок їх використання (скошування, випасання). У разі припинення таких впливів на зміну їм неминуче прийдуть лісові спільноти. Що стосується соснових лісів, то тривале існування їх пов'язується з тим, що вони займають зазвичай вкрай бідні (наприклад, піщані, щебнисті, сильно заболочені) місця проживання, де ялина (сильніший едифікатор) не може впроваджуватися і існувати внаслідок значної вимогливості до ґрунтового. родючості. Однак з часом і в міру накопичення в ґрунті органічних речовин і необхідних для життя мінеральних елементів і ці соснові житла, з точки зору прихильників моноклімаксу, будуть зайняті ялиновими лісами, як такі, що мають сильнішу едифікаторну здатність.
Причина сукцесії (приватних).
Сукцесійні зміни зазвичай пов'язують з тим, що існуюча екосистема (спільнота) створює несприятливі умови для організмів, що її наповнюють (грунтовтома, неповний кругообіг речовин, самоотруєння продуктами виділення або розкладання тощо). Такі явища реальні, але з пояснюють всіх випадків змін екосистем. Наприклад, у північних лісах використання під полог листяних деревних співтовариств ялини пов'язано насамперед із тим, що остання використовує біологічні властивості перших за слабким притінення грунту. Самі ж ґрунтові умови залишаються не тільки сприятливими для листяних деревостанів, але й поступово покращуються для них (іде накопичення поживних речовин, зменшується кислотність тощо). Отже, тут немає підстав говорити про самоотруєння чи інші подібні причини змін.
Не підтверджується беззастережно і думка у тому, що поява ялинки під пологом листяних лісів і деревостанів пов'язані з тим, що у молодому віці цей вид потребує затінення. Відомо, наприклад, що ялина і в молодому віці чудово росте при повному освітленні (значно краще, ніж під пологом інших видів деревини). Про це, зокрема, свідчать численні приклади створення культурних фітоценозів ялинки (посадкою молодих рослин чи посівом насіння) на відкритих площах.
Поруч із природними чинниками причинами динаміки екосистем дедалі частіше виступає людина. На цей час їм зруйновано більшість корінних ( клімаксних) екосистем. Наприклад, степи майже повністю розорані (збереглися лише на заповідних ділянках). Переважна площа лісів представлена перехідними ( тимчасовими) екосистемами з листяних деревних порід (береза, осика, рідше верба, вільха та інші). Ці ліси зазвичай називають похідними, чи вторинними. Вони, як зазначалося вище, є проміжними стадіями сукцесії. До змін екосистем ведуть також такі види діяльності, як осушення боліт, надмірні навантаження на ліси. Наприклад, внаслідок відпочинку населення ( рекреації), хімічних забруднень середовища, посиленого випасання худоби, пожеж тощо. Антропогенні діїчасто ведуть до спрощення екосистем. Такі явища зазвичай називають дегресії. Розрізняють, наприклад, пасовищні, рекреаційні та інші дегресії. Зміни такого типу зазвичай завершуються не клімаксними екосистемами, котрим характерне укладання структури, а стадіями катоценозу, які нерідко закінчуються повним розпадом екосистем. Клімаксні екосистеми зазвичай чутливі до різних втручань у їхнє життя. До таких впливів, крім хвойних лісів, чутливі й інші корінні спільноти, наприклад, дубові ліси. Це одна з причин катастрофічної загибелі дібров у сучасний період та заміна їх, як і хвойних лісів, менш цінними, але більш стійкими тимчасовими екосистемами з берези, осики, чагарників чи трав. Останнє особливо типове при руйнуванні степових та лісостепових дібров.
Види сукцесії.
Сукцесії, з якими ми познайомилися з прикладу лісової зони, називають первинними з тієї причини, що вони починаються з вихідно безжиттєвого простору (субстрату). Крім відвалів гірських порід, такі сукцесії можуть починатися на піщаних відслоненнях, продуктах виверження вулканів (застигла лава, відкладення попелу) тощо.
Поряд з первинними виділяють вторинні сукцесії. Останні відрізняються від первинних тим, що вони зазвичай починаються не з нульових значень, а виникають на місці порушених або зруйнованих екосистем. Наприклад, після вирубування лісів, лісових пожеж, при зростанні площ, що знаходилися під сільськогосподарськими угіддями. Основна відмінність цих сукцесій полягає в тому, що вони протікають незрівнянно швидше за первинні, тому що починаються з проміжної стадії (трав, чагарників або деревних рослин-піонерів) і на тлі більш багатих грунтів. Звичайно, вторинна сукцесія можлива тільки в тих випадках, якщо людина не надаватиме сильний і постійний вплив на екосистеми, що розвиваються. В останньому випадку, як зазначалося вище, процес піде за схемою дегресій та завершиться стадією катоценозута опустелювання територій.
Розрізняють також автотрофніі гетеротрофнісукцесії. Розглянуті вище приклади сукцесій відносяться до автотрофних, оскільки вони протікають в екосистемах, де центральною ланкою є рослинний покрив. З його розвитком пов'язані зміни гетеротрофних компонентів. Такі сукцесії потенційно безсмертні, оскільки весь час поповнюються енергією та речовиною, що утворюються або фіксуються в організмі в процесі фотосинтезу або хемосинтезу. Завершуються вони, як зазначалося, клімаксною стадією розвитку екосистем.
До гетеротрофних відносяться ті сукцесії, які протікають у субстратах, де живуть рослини ( продуценти), а беруть участь лише тварини ( гетеротрофи) або мертві рослини. Цей вид сукцесій має місце лише до тих пір, поки є запас готової органічної речовини, в якій змінюються різні види організмів-руйнівників. У міру руйнування органічної речовини та вивільнення з неї енергії сукцесійний ряд закінчується, система розпадається. Таким чином, ця сукцесія за своєю природою деструктивна. Прикладами гетеротрофних є сукцесії, що мають місце, наприклад, при розкладанні мертвого дерева або трупа тварини. Так, під час розкладання мертвого дерева можна назвати кілька стадій змін гетеротрофів. Першими на мертвому, найчастіше ослабленому дереві, поселяються комахи-короїди. Далі їх змінюють комахи, що харчуються деревиною ( ксилофаги). До них відносяться личинки вусанів, златок та інших. Одночасно відбуваються зміни грибного населення. Вони мають приблизно таку послідовність: гриби-піонери (зазвичай забарвлюють деревину в різні кольори), гриби-деструктори, що сприяють появі м'якої гнилі, та гриби-гуміфікатори, що перетворюють частину гнилої деревини на гумус. На всіх стадіях сукцесії присутні також бактерії. Зрештою органічна речовина в основному розкладається до кінцевих продуктів: мінеральних речовин та вуглекислого газу. Гетеротрофні сукцесії широко здійснюються під час розкладання детриту (у лісах він представлений лісовою підстилкою). Вони протікають також в екскрементах тварин, в забруднених водах, зокрема інтенсивно йдуть при біологічному очищенні вод з використанням активного мулу, насиченого великою кількістю організмів.
Загальні закономірності сукцесійного процесу.
Для будь-якої сукцесії, особливо первинної, характерні такі загальні закономірності перебігу процесу:
1. На початкових стадіях видова різноманітність незначна, продуктивність та біомаса малі. Проте з розвитком сукцесії ці показники зростають.
2. З розвитком сукцесійного ряду збільшуються взаємозв'язки між організмами. Особливо зростає кількість та роль симбіотичних відносин. Повніше освоюється місце існування, ускладнюються ланцюги та мережі живлення.
3. Зменшується кількість вільних екологічних ніш, і в клімаксному співтоваристві вони або відсутні або знаходяться в мінімумі. У зв'язку з цим з розвитком сукцесій зменшується ймовірність спалахів чисельності окремих видів.
4. Інтенсифікуються процеси кругообігу речовин, потік енергії та дихання екосистем.
5. Швидкість суцесійного процесу більшою мірою залежить від тривалості життя організмів, які відіграють основну роль у додаванні та функціонуванні екосистем. Щодо цього найбільш тривалі сукцесії в лісових екосистемах. Коротше вони в екосистемах, де автотрофна ланка представлена трав'янистими рослинами, і швидше протікають у водних екосистемах.
6. Незмінність завершальних (клімаксних) стадій сукцесій відносна. Динамічні процеси у своїй не зупиняються, лише уповільнюються. Продовжуються динамічні процеси, що зумовлюються змінами довкілля, зміною поколінь організмів та іншими явищами. Відносно велику питому вагу займають динамічні процеси циклічного (флуктуаційного) плану.
7. У зрілій стадії клімаксної спільноти біомаса зазвичай досягає максимальних або близьких до максимальних значень. Неоднозначна продуктивність окремих угруповань на стадії клімаксу.
Зазвичай вважається, що з розвитком сукцесійного процесу продуктивність збільшується і досягає максимуму на проміжних стадіях, а потім у клімаксному співтоваристві різко зменшується. Останнє пов'язують, по-перше, з тим, що в цей час максимум первинної продукції споживається консументами, а, по-друге, екосистема розвиває надзвичайно велику масу асиміляційного апарату, що веде до дефіциту освітленості, наслідком є зниження інтенсивності фотосинтезу при одночасному зростанні втрат продуктів асиміляції на дихання самих автотрофів
Ці положення не можна поширювати на всі кліматичні спільноти. Наприклад, немає реальних передумов збільшення чисельності гетеротрофів у хвойних лісах проти листяними. Швидше, в останніх більше споживачів зеленої продукції і, швидше за все, спалахи чисельності окремих видів-фітофагів, наприклад комах.
Немає також ні теоретичних передумов, ні фактичних даних, які свідчили б, що в зрілій клімаксній системі, наприклад в ялинових лісах, маса хвої досягає надмірно високих значень. Це суперечить принципам адаптації до збільшення біогенної геохімічної енергії організмами як умови їхнього виживання (другий біогеохімічний принцип В.І. Вернадського). Весь досвід лісівництва також свідчить про найбільш високу продуктивність клімаксних лісових угруповань (стосовно лісової зони хвойних або змішаних хвойно-листяних лісів). Інакше, з погляду отримання продукції (деревини), неминучий висновок про недоцільність орієнтації на вирощування та збереження клімаксних стадій лісів.
Щодо інших екосистем, наприклад лучних, можна погодитися з тим, що можливості отримання продукції на клімаксній стадії зменшуються, проте не тому, що скорочується її наростання (приріст, продуктивність), а з тієї причини, що більша частина її відчужується гетеротрофами в результаті утворення стійких ланцюгів виїдання.
Іншими словами, продуктивність екосистем на клімаксних стадіях сукцесії висока. Як правило, максимальна внаслідок повнішого освоєння простору. Однак можливості зняття людиною первинної продукції лімітуються (іноді до нульових значень) внаслідок включення її до ланцюга живлення.
Зміна екосистем – сукцесія
Зміна умов впливає деякі види несприятливо: вони знижується чисельність, інколи ж вони зовсім зникають з екосистеми. Інші види від цього можуть виграти, і їхня кількість збільшується. Умови, що змінилися, можуть дозволити включитися в екосистему новим видам.
Процес витіснення одних видів іншими називається екологічною сукцесією (від лат. successio- Спадкоємність).
Екологічна сукцесія – це послідовна зміна біоценозів на одній і тій же території під впливом природних чи антропогенних факторів. Процеси сукцесії йдуть безперервно по всій планеті. Зміни відбуваються у всіх екосистемах природним чи штучним шляхом. Природні зміни є закономірними та керуються самим біоценозом.
Залежно від причин, що спричинили зміну біоценозу, сукцесії поділяють на природні та антропогенні.
Природні сукцесіївідбуваються під впливом природних причин, які пов'язані з діяльністю людини. Антропогенні сукцесіїобумовлені діяльністю людини.
Розрізняють первинну та вторинну сукцесії.
Первинна сукцесія- процес розвитку та зміни екосистем на не заселених раніше ділянках, що починається з їхньої колонізації. Приклад первинної сукцесії - обростання голої скелі лишайниками: під дією лишайників кам'янистий субстрат перетворюється на подобу ґрунту, де поселяються кущісті лишайники, потім мохи, трави, чагарники і т.д.
Вторинна сукцесія- відновлення екосистеми, яка колись вже існувала на даній території (наприклад, відновлення екосистеми після пожежі). Для вторинної сукцесії важлива наявність із самого початку родючого шару ґрунту (рис. 1.19). Якщо він знищений, наприклад, ерозією, сукцесія може бути типом первинної.
Швидкість первинної та вторинної сукцесій різна. Для первинної сукцесії потрібні сотні і навіть тисячі років. Вторинна протікає швидше: для відновлення екосистеми, що раніше існувала, на місці лісової пожежі або вирубки потрібно від 30 до 250 років.
Клімаксова екосистема. Сукцесія завершується стадією, коли всі види екосистеми зберігають щодо постійну чисельність та подальшої зміни її складу не відбувається. Такий рівноважний стан називається клімаксом,а екосистема - клімаксовій(Приклад - Лосиний острів у Москві). Основні біоми Землі – клімаксові екосистеми.
Для будь-якої сукцесії характерні такі загальні закономірності.
- 1. На початкових стадіях видова різноманітність незначна, продуктивність та біомаса малі. З розвитком сукцесії ці показники зростають.
- 2. З розвитком сукцесії збільшуються взаємозв'язки між організмами, повніше освоюється місце існування, ускладнюються ланцюги та мережі живлення.
- 3. Зменшується кількість вільних екологічних ніш, а клімаксових екосистемах вони або відсутні, або перебувають у мінімальному кількості.
- 4. Інтенсифікуються процеси кругообігу речовин та енергії.
- 5. У зрілій стадії клімаксової екосистеми біомаса досягає максимуму або близька до максимуму внаслідок повного освоєння простору.
Екологічне порушення- Раптове різке збільшення чисельності одних видів за рахунок загибелі інших. Екологічні порушення виникають при вторгненні в еко-
Рис. 1.19.
тему нових, інтродукованих видів (наприклад, при інтродукції кролика в Австралію) або при непродуманому впливі людини на природу (наприклад, при скиданні біогенів у водойму).
Зміни екосистеми можуть бути такими різкими, що жоден її вихідний компонент не зберігається; тоді говорять про загибель цієї екосистеми (приклад - Аральське море).
Природні зміни екосистем відбуваються на кшталт сукцессии; втручання людини в екосистему часто призводить до її екологічного порушення, або до загибелі.
Наведемо приклади людської діяльності, що призводить до зникнення видів, екологічних порушень та загибелі екосистем:
- ? повне знищення природних екосистем задля задоволення власних потреб (зведення лісів для вирощування сільськогосподарських культур, будівництва будинків тощо, а також задля отримання дров та деревини);
- ? запружування річок, будівництво гідроелектростанцій та прокладання каналів, що призводить до затоплення одних площ та осушення інших;
- ? забруднення води та повітря відходами виробництва;
- ? навмисна або випадкова інтродукція видів;
- ? надмірний випас худоби;
- ? скидання багатих біогенами стічних вод у природні водойми;
- ? навмисне знищення хижаків;
- ? використання пестицидів із непередбачуваними побічними ефектами;
- ? надмірно інтенсивне полювання, рибальство тощо.
Існує загроза того, що результатом діяльності людини може стати освіта примітивною, але стійкою до негативних впливів людської діяльності. сірої” екосистеми,де і біота "сіра": на сірому грунті сіра полин, сіра щур, сіра ворона, сірий вовк.
Щоб цього не сталося, важливо знати закономірності сукцесій та зберігати всю різноманітність без винятку - і тварин, і рослин, що мешкають у цьому регіоні. Ці знання необхідні людству, щоб проводити екологічну реставрацію порушених екосистем, повертаючи їх до початкового стану (очистити ґрунт від забруднень, сформувати мікрорельєф, відновити гідрологічний режим, посіяти насіння трав, посадити дерева різних порід, розселити комах, птахів, ссавців). І екосистема, підтримана людиною, відродиться.
Контрольні питання
- 1. Які ознаки та функції характерні для живих систем?
- 2. Які рівні організації живих систем ви знаєте та які з них вивчає екологія?
- 3. Перерахуйте ознаки приналежності особин одного виду.
- 4. Дайте визначення екосистеми. Охарактеризуйте складові екосистеми.
- 5. Як класифікуються організми за типом харчування та їх функціями в екосистемі?
- 6. За якими критеріями класифікуються екологічні чинники середовища?
- 7. Охарактеризуйте основні засади функціонування природних екосистем та його порушення людством.
- 8. Які чинники обмежують чисельність населення? Що сприяє вимиранню популяцій?
- 9. Чому піраміда біомас трофічних рівнів водних екосистем є перевернутою, на відміну від аналогічних пірамід наземних екосистем?
- 10. Чому видове розмаїття визначає стійкість екосистем?
- 11. Перерахуйте характерні ознаки клімаксових екосистем. Наведіть приклади клімаксових екосистем.
- 12. Як людство порушує природні екосистеми?
- 13. Що слід робити людині для екологічної реставрації зруйнованих екосистем?
Згадайте!
Якими взаємовідносинами пов'язані всі організми, що входять до складу однієї екосистеми?
Яка енергія підтримує постійний кругообіг речовин в екосистемі?
Причини сталості екосистем.Кожна екосистема – це динамічна структура, що складається із сотень і навіть тисяч видів продуцентів, консументів та редуцентів, пов'язаних один з одним складною мережею харчових та нехарчових взаємин. Стійкість екосистеми залежить від її видового різноманіття та складності ланцюгів живлення. Чим складніше і розгалужені ланцюги, тим стабільніше існування екосистеми. Екологічні можливості різних видів так доповнюють та компенсують один одного, що у разі незначних змін умов довкілля складна система зберігає свою цілісність.
Кожен вид у складі екосистеми представлений популяцією, тому стабільне існування екосистеми визначається стабільним існуванням популяцій, що входять до неї. Зміна зовнішніх умов впливає деякі види несприятливо, їх чисельність зменшується, і вони можуть зовсім зникнути з екосистеми. Таке спрямоване збільшення чи зменшення чисельності особин будь-якої популяції може призвести до зміни екосистеми загалом. Наприклад, при різкому збільшенні чисельності копитних у степовій зоні може статися повне знищення рослинності. Порушення трав'яного покриву викликає вітрову ерозію ґрунту, і верхній родючий шар може бути повністю знищений. Кількість копитних без основного корму знизиться, але це не призведе до автоматичного відновлення рослинності в екосистемі.
Абсолютно незмінною та статичною може бути лише нежива система. Навіть у найстабільніших екосистемах залежно від сезону, часу доби, погодних впливів відбуваються певні зміни. Якщо ці зміни відбивають якісь циклічні процеси у зовнішньому середовищі, де вони призводять до спрямованого перетворення екосистеми. Усі показники такої екосистеми коливаються біля середньої величини, тобто підтримується динамічна рівновага.
Рівноважний стан екосистеми означає, що кількість продукції, яку синтезують зелені рослини та інші продуценти, в енергетичному відношенні відповідає потребам екосистеми. І тут біомаса екосистеми залишається постійної, а становище екосистеми рівноважним. Якщо витрати в екосистемі знизяться, вона зможе переробляти всю продукцію, і органічна речовина почне накопичуватися, якщо енерговитрати підвищаться – зникати. В обох випадках рівновага порушиться, що спричинить зміну спільноти. Ці зміни можуть торкнутися видової різноманітності, структури харчових ланцюгів, продуктивності та інших показників системи, що врешті-решт призведе до зміни екосистем.
Зміна екосистем.Цей процес у тому, що у певному районі у строго певної послідовності відбувається закономірна зміна популяцій різних видів. Як правило, це дуже тривалий процес, проте іноді зміни в екосистемі можна простежити протягом кількох поколінь. Прикладом таких швидких змін може бути заростання невеликого озера (рис. 80).
Спочатку по периметру озера утворюється сплавина – суцільний килим плаваючих рослин, які, помираючи, опускаються на дно водойми. У придонних шарах в умовах нестачі кисню редуценти не встигають переробляти всі рослини, що відмирають, і тваринні залишки. В результаті утворюються торф'яні відкладення, озеро поступово меліє і перетворюється на болото. Надалі болото заростає з країв, перетворюючись на луг, а пізніше на ліс. Таким чином, повністю змінюється видовий склад і рослинної, і тваринної частини екосистеми. На місці колишнього озера формується екосистема лісу.
Рис. 80. Зміна угруповань при заростанні водойми. Рослинність просувається від берегів до центру водної поверхні (А). Цей процес продовжується, і озеро поступово заповнюється торфом (Б, В). Після того, як озеро повністю заповниться торфом, на його місці виростає ліс (Г).
Екосистеми завжди прагнуть до збереження рівноваги, тому при зміні екосистем кожна наступна стадія розвитку триваліша і стійкіша за попередні.
У природі зміни екосистем відбуваються постійно і характеризуються певними закономірностями: збільшується видова різноманітність, наростає загальна біомаса, ускладнюються ланцюги живлення. Все це поступово призводить до формування стабільних угруповань.
Кінцевий етап розвитку екосистем залежить від кліматичних, ґрунтових, водних та топографічних умов. В одних районах земної кулі найбільш стійкою спільнотою буде ліс, в інших – степ, а в третіх – тундра. З часом умови на земній кулі поступово змінюються в тому чи іншому напрямку, і те співтовариство, яке було стабільним у певний період історичного розвитку, через тисячі років поступиться місцем іншому стабільному співтовариству, чия структура відповідає умовам, що змінилися. Так, понад 10 тис. років тому в епоху останнього заледеніння на місці нинішніх широколистяних листопадних лісів була тундра.
Якщо не брати до уваги землетрусів, зсувів, вивержень вулканів та інших природних катастроф, природні зміни екосистем відбуваються поступово. Однак втручання людини часто викликає різкі та глобальні зміни, що призводять до порушень чи загибелі екосистем.
Питання для повторення та завдання
1. Яке значення стійкості екосистеми має її видове розмаїтість?
2. Що таке рівноважний стан екосистеми?
3. Наведіть приклади швидкої зміни екосистем.
4. Від чого залежить кінцевий етап розвитку екосистеми?
Подумайте! Виконайте!
1. Які екосистеми найбільш стійкі у вашій місцевості? Поясніть, чим це зумовлено.
2. Поясніть, до чого призводить необґрунтована та випадкова акліматизація нових видів. Наведіть приклади, які вам відомі з курсів ботаніки та зоології.
3. Проведіть дослідження. Вивчіть видовий склад рослин та тварин одного з найбільш поширених у вашій місцевості типів біогеоценозів. Використовуйте для цієї роботи атласи-визначники. Створіть карту біогеоценозу, нанесіть на неї ареали розповсюдження основних видів. Чи є у цьому біоценозі види, внесені до Червоної книги? Оцініть індекси видового різноманіття.
Робота з комп'ютером
Зверніться до електронної програми. Вивчіть матеріал та виконайте завдання.
Сукцесія.Вивчаючи розвиток та зміни екосистем, екологи використовують поняття «сукцесія». Сукцесія– це закономірний спрямований процес зміни співтовариств у результаті взаємодії живих організмів між собою та з навколишнім абіотичним середовищем. Розрізняють два види екологічних сукцесій: первинні сукцесіївідбуваються на субстраті, що спочатку не містить органічної речовини, наприклад, на голій скелі, застиглому лавовому потоці; вторинні- йдуть на субстратах, з яких були видалені спільноти, що раніше існували на них, наприклад заростання кинутого поля.
| <<< Назад
|
Вперед >>> |
Проект уроку біології в 11 класі «Причини стійкості та зміни екосистем»
Програма середньої (повної) загальної освіти з біології 10-11 класи. Базовий рівень. Автори: І. Б. Агафонова, В. І. Сивоглазов
Підручник: Сивоглазов В. І. Біологія. Загальна біологія. Базовий рівень: навч. Для 10-11 кл. загальноосвітніх установ/В. І. Сивоглазов, І. Б. Агафонова, Є. Т. Захарова; за ред. Акад. РАЄН, проф. В. Б. Захарова. - 4-те вид., стереотип. - М.: Дрофа, 2008-368с. ISBN 978-5-358-04432-6
НАЗВА УРОКУ:
Причини стійкості та зміни екосистем
Тема: ЕКОСИСТЕМА
Урок 1. Структура екосистем.
Урок 2. Харчові зв'язки. Кругообіг речовин та енергії в екосистемах.
Урок 3. Причини стійкості та зміни екосистем.
Урок 4. Вплив людини на екосистеми
Тип уроку: урок творчого узагальнення
Цілі уроку:
Мета вивчення теми:узагальнити, розширити, систематизувати знання учнів про екосистеми, причини їх стійкості та зміни.
Завдання уроку:
Освітні: на основі повторення та узагальнення раніше вивченого матеріалу, в ході знайомства з новим поглибити та розширити знання учнів про взаємозв'язки в екосистемах, про зовнішні та внутрішні причини стійкості та зміни екосистем, про саморегуляцію екосистем у ході пояснення матеріалу іншим учням класу, практичного застосування отриманих знань та творчого осмислення відомостей на тему.
Розвиваючі : розвивати здібності правильно формулювати свої думки у процесі узагальнення вивченого , учні відпрацьовують стратегії дослідницької поведінки, підвищують рівень своєї рефлексивної культури, відбувається подальший розвиток їх умінь спостерігати, інтерпретувати дані спостереження, описувати та аналізувати процеси та явища.
Виховні: в учнів відбувається ціннісне осмислення пройденого матеріалу під час презентації своєї дослідницької діяльності, пробудження інтересу до освітньої галузі «Біологія», формування наукового світогляду, виховання умінь працювати у колективі.
Методи навчання:
Частково-пошуковий, словесно-репродуктивний, наочний, дослідницький.
Форма організації заняття:
Евристична розмова; на вирішення дослідницьких завдань учні реалізують кооперативний тип взаємодії
Засоби навчання:
комп'ютер, відеофільм «Планета Земля», картки із завданнями для учнів, рефлексійний тест, мікроскопи, предметне та покривне скло, хімічні склянки, серія склянок із сінним настоєм різних термінів експозиції, серветки для протирання скла, система опитування Verdikt , мультиактивна
Форма організації роботи у класі:
Індивідуальна, фронтальна, групова, парна
Фундаментальні освітні об'єкти:
Основні поняття: динамічна рівновага, зміна екосистем, сукцесії; етапи зміни екосистем,
Хронометраж уроку
I Організаційний момент.
II Проблематизація та постановка дослідницьких
задач.
ІІІ Актуалізація знань.
IV Творче узагальнення на тему «Причини стійкості та зміни екосистем».
Захист міні-проекту учнів групи «Теоретиків»
Парна робота учнів із картками.
Захист міні-проекту учнів групи «Екологів»
1 хв.
3 хв.
4 хв.
25 хв.
5 хв.
5 хв.
5 хв.
Лабораторна робота «Дослідження сукцесійних змін на прикладі найпростіших у сінному розчині»
V Закріплення знань
VII Рефлексія.
VIII Домашнє завдання.
10 хвилин.
8 хв.
2 хв.
1 хв.
1 хв.
Етапи уроку
Діяльність вчителя
Прогнозована діяльність учнів
Методичний коментар
I Організаційний момент.
Взаємне вітання вчителя та учнів, перевірка готовності учнів до уроку. Створення психологічної установки працювати:
Я хочу закликати вас під час спілкування не боятися висловлювати свою думку, не комплексувати, не придушувати ініціативу товариша, намагатися бути активними та отримати задоволення від роботи.
Учні демонструють готовність до роботи.
Створення атмосфери взаємного розуміння та співробітництва, настрої учнів на продуктивну діяльність.
II Проблематизація та постановка дослідницьких завдань.
Перегляньте фрагмент відеофільму «Планета Земля» та визначте про що йтиметься сьогодні на уроці.
Тема уроку: «Причини стійкості та зміни екосистем».
Зараз я попрошу вас у аркуші «Рефлексія» заповнити стовпчик «на початку уроку».
Рефлексія
на початку уроку
Наприкінці уроку
Я можу назвати основні причини стійкості екосистем
Я можу назвати як підтримується динамічна рівновага в екосистемах
Я можу розповісти про те, як відбувається зміна екосистем
Я можу відповісти на запитання: "Від чого залежить кінцевий етап розвитку екосистеми?"
Давайте визначимо цілі уроку:
систематизувати раніше отримані знання про причини стійкості та зміни екосистем, її порушення, про їх саморозвиток;
відпрацювати навички дослідження;
підвищити рівень своєї культури;
розвивати екологічну грамотність.
Переглянувши фрагмент відеофільму про заростання прісної водойми, учні приходять до висновку, що на уроці йтиметься про зміни цієї спільноти іншим.
Записують тему уроку.
У графі «На початку уроку учні записують:1 – незамкнений кругообіг речовин, 2- за рахунок складових екосистему компонентів: продуцентів, консументів, редуцентів, 3- на місці попередньої рослинності починає рости нова, 4- складових її організмів.
Формулюють цілі уроку
Учні здійснюють особисте прийняття мети уроку.
Учні усвідомлюють освітню ситуацію уроку, відповідають на запитання: «Згідно з чим я повинен діяти? Чи знаю я, як мені діяти? Чи є у мене способи та правила дії?»
Забезпечення мотивації та прийняття учнями мети навчально-пізнавальної діяльності.
III Актуалізація знань учнів.
Інтелектуальна розминка.
Учні працюють у групах щодо вирішення біологічних завдань. (Додаток 1).
Постановка проблемного питання: При видаленні будь-якого виду з біоценозу інші займають його місце, підвищують чисельність і виконують його роль. Навіщо дбати про збереження видового розмаїття спільнот?
Учні формулюють відповідь: 1. Можливо йдеться про турботу рідкісних видів організмів, що зникають, тому що вони під охороною – потрібно піклуватися про них. 2- Якщо видалити який-небудь вид із спільноти, то можуть постраждати інші, як наприклад при винищенні хижих птахів зростає чисельність курячих, а потім їх чисельність зменшується, тому що хворі особини будуть переносниками хвороб, а хижаків немає, щоб таких ослаблених особин знищувати із популяції.
Створення проблемної ситуації, що у зоні найближчого розвитку учнів.
Формування інтересу до проблеми.
Позначення освітнього об'єкта уроку, створення необхідного освітнього середовища.
IV Творче узагальнення матеріалу на тему «Причини стійкості та зміни екосистем».
Кожна екосистема – це динамічна структура, що складається із сотень і навіть тисяч видів продуцентів, консументів та редуцентів, пов'язаних один з одним складною мережею харчових та нехарчових взаємин. Зміни чисельності популяції тварин у результаті розмноження, загибелі чи міграції під впливом екологічних чинників середовища. Стійкість біогеоценозів залежить від саморегуляції коливань чисельності популяцій видів. Які причини стійкості екосистеми? Що є регулюючим фактором? Це питання вивчала група «Теоретиків»
1. Виступ учнів групи "Теоретиків"
Тематика виступу: "Причини стійкості екосистем".
Учні розповідають про причини стійкості екосистем, підтримку динамічної рівноваги, тобто стану екосистеми, у якому кількість продукції, яке синтезують зелені рослини та інші продуценти, енергетично відповідає потребам екосистеми. Свій виступ учні супроводжують комп'ютерною презентацією.
Після виступу першої групи учнів та обговорення виступу, учні парами працюють за картками, вирішуючи завдання з екологічним змістом (Додаток 2). Після невеликого обговорення кожна пара учнів висловлюють імовірну відповідь на питання свого завдання.
Поступальні зміни у спільноті призводять зрештою до зміни цього співтовариства іншим, з іншим набором панівних видів. Матеріал з цієї теми готувала група екологів
2. Виступ учнів групи "Екологів".Тематика виступу: «Зміна екосистем ».
Учні розповідають про екологічні сукцесії, основні етапи зміни екосистем. Свій виступ учні супроводжують комп'ютерною презентацією.
Учні класу фіксують у зошитах етапи зміни екосистем.
Після виступу групи екологів учні отримують завдання охарактеризувати всі зміни в лісі в результаті пожежі, що там сталася. Після обговорення у групах учні висловлюють свою думку.
3. Виконання лабораторної роботи «Дослідження сукцесійних змін на прикладі найпростіших у сінному розчині».
Мета роботи:експериментально вивчити сукцесійні зміни, що відбуваються у штучній екосистемі.
Обладнання:мікроскопи, предметні та покривні скла, хімічні склянки, серія склянок із сінним настоєм різних термінів експозиції, серветки для протирання скла.
Хід роботи:
Учні досліджують сінний настій різних термінів експозиції: перша група – 3 доби, друга група – 6 діб, третя – 15 діб, четверта – 30 діб, п'ята – 60 діб.
Відберіть піпеткою по краплі настою з кожної склянки і перенесіть на предметні шибки. Накрийте покривним склом.
Розгляньте препарати за малого збільшення. Виявіть, які найпростіші мешкають у сінному настої.
Після обговорення результатів складається схематичний графік зміни домінуючих форм найпростіших, позначивши різними кольорами народження окремих видів у біоценозі на різних стадіях його розвитку:
Умовні бали народження
Дуже мало
мало
середньо
багато
Дуже багато
Формулювання висновків: Як змінюється в ході сукцесії видова різноманітність мешканців сінного настою? Які основні ознаки молодого та зрілого угруповання?
Особисте рішення дослідницької задачі кожним учнем, демонстрація своїх освітніх продуктів. Учні сприймають нову інформацію, порівнюють та зіставляють її з суб'єктивним досвідом.
Учні закріплюють матеріал під час самостійної роботи з картками.
Члени робочих груп аналізують сутність проблемної ситуації, визначають причинно-наслідкові відносини, використовують логічні судження визначення необхідних і достатніх умов вирішення дослідницької задачі.
Відповіді учнів: 1-е місце пожежі в лісі спочатку заселятимуть березняки, які з часом зміняться ялинниками. 2- А може бути на місці пожежі спочатку виросте бур'янка, яка зміниться луговими травами.
Активні дії учнів із об'єктом вивчення.
Учні досліджують сукцесійні зміни, що відбуваються у штучній екосистемі, спираючись на наявні знання.
Самостійне формулювання висновків.
Відповіді учнів:Видове різноманіття змінюється у напрямі від молодої (з меншою кількістю видів) екосистеми до зрілої (з великою кількістю). Так, сінні настої 3, 6 і 15денної витримки бідні найпростішими, а в настоях 30 і 60 денної витримки – спостерігаємо велику видову різноманітність найпростіших: джгутикових, інфузорій, коловраток.
Супроводжувальне ставлення вчителя до процесу вирішення учнями дослідницьких завдань: створення умов якісної презентації проектів робочих груп.
Консультування учнів, які працюють за індивідуальними завданнями.
Коментування презентацій.
Забезпечення сприйняття осмислення.
Підготовча бесіда необхідна цілеспрямованого, усвідомленого виконання лабораторної роботи.
Формування вміння узагальнювати отриману інформацію, виокремлювати головне.
V Закріплення отриманих знань.
Індивідуальна робота учнів із тестом по системі опитування Verdikt.
Як закріплення отриманих знань я пропоную вам виконати невеликий тест. (Додаток 3).
Виправляємо допущені помилки, обговорюємо їх, і даємо пояснення.
Виконання завдань, які потребують застосування знань. Отримання достовірної інформації про досягнення запланованого результату.
Закріплення здобутих знань на репродуктивному рівні.
VI Підбиття підсумків заняття.
VII Рефлексія.
Давайте підіб'ємо підсумок нашого уроку. Сьогодні ми з вами узагальнили та систематизували знання про причини стійкості та зміни екосистем.
Звернемося до цілей уроку. Я хочу, щоб кожен визначив – чи досягнув він тих цілей, які поставив перед собою спочатку уроку. Повернемося до рефлексивної табличці, заповніть третю графу. Зробіть собі відповідні висновки.
А тепер виконайте невеликий рефлексійний тест:
Кожному з вас я роздала тест, якщо ви погоджуєтесь із твердженням, то навпроти нього ставите знак +.
Тести учні складають вчителю.
Я дізнався (а) багато нового на уроці
Мені це знадобиться в житті
На уроці було над чим подумати
На всі питання я отримав (а) відповіді
На уроці я попрацював(а) сумлінно
Учні самостійно визначають параметри особистих освітніх результатів та їх місце та роль у загальному результаті уроку; самовизначаються стосовно освітньої продукції одне одного.
Відбувається індивідуальна рефлексія кожного з усвідомлення того, що відбувається на уроці, формується емоційно-ціннісне ставлення до колишнього досвіду.
Систематизація одержаних типів освітньої продукції, їх фіксація. Внесення до освітнього простору уроку особистих уявлень самого вчителя.
Індивідуальна та колективна рефлексія.
VIII Домашнє завдання
Вивчити § 5.6 стор.330 – 332, відповісти питання №1-4 усно.
Учні осмислюють інформацію про домашнє завдання та ставлять уточнюючі питання.
Повідомлення домашнього завдання та способу його виконання.
ДОДАТКИ
Додаток 1
Біологічні завдання для групової роботи учнів
Завдання для учнів першої групи:
У степовому заповіднику на ділянці, повністю захищеному від травоїдних ссавців, урожай трав склав 5,2 ц/га, а на ділянці, що випасається, - 5,9. Чому усунення консументів знизило продукцію рослин?
У складних екосистемах дощових тропічних лісів ґрунт дуже бідний на біогенні елементи. Як це пояснити? Чому тропічні ліси не відновлюються у колишньому вигляді, якщо їх звести?
Чому майже всі тварини, які вирощуються людиною для використання в їжу, - травоїдні?
Завдання для учнів 2 групи:
На околицях димящих промислових підприємств у лісах почала накопичуватися підстилка. Чому це відбувається і які прогнози можна сказати про майбутнє цього лісу?
Порівняйте щорічний приріст зеленої маси та запаси мертвих рослинних залишків (підстилки у лісах, ганчірки – у степах) у різних екосистемах. Визначте, в яких екосистемах кругообіг речовин більш інтенсивний?
Яка спільнота виділяє найбільшу кількість кисню в атмосферу: пустелю, болото чи тропічний дощовий ліс?
Завдання для учнів третьої групи:
Чому знижується родючість ґрунтового покриву Землі, якщо речовини, вилучені людиною у вигляді врожаю з полів, все одно рано чи пізно у переробленому вигляді знову повертаються у навколишнє середовище?
Поїдають рослиноїдних тварин;
Використовують свою їжу приблизно 10 %;
Живуть на суші;
Мають великі розміри;
Дієта їх дуже різноманітна.
Виберіть правильну відповідь.
При вирощуванні яких тварин будуть найменшими витрати корму для отримання однакової біомаси: корів, курей чи риб?
Додаток 2.
Завдання екологічного характеру парної роботи учнів.
Діброву вважають більш стійким біогеоценозом, ніж луг. Поясніть, чому. Які види рослин домінують у діброві? Що є показником стійкості діброви?
Чисельність популяцій тварин різних видів постійно вагається. Чому для кожного виду допустиме зниження чисельності лише до певної межі? Від яких чинників залежить зниження кількості популяції білок, лосів? Як людина регулює чисельність популяцій північних оленів, білок, диких качок?
Від чого залежить рівновага в екосистемі? Як чисельність жертв впливає чисельність хижаків? Як встановлюється рівновага чисельності особин різних видів? Який кругообіг речовин вважають замкнутим? Чому в широколистяному лісі кругообіг речовин замкнутий?
Скорочення чисельності популяції нижче за допустиму межу може призвести до її загибелі. Поясніть, чому. Чому значне скорочення чисельності тигра уссурійського загрожує його вимиранням? Чисельність яких видів великих ссавців перебуває на межі зникнення? Що необхідно зробити для відновлення чисельності деяких видів тварин?
Поясніть, чому тривалість існування біогеоценозу залежить від збалансованості кругообігу речовин, біологічної різноманітності. У якому біогеоценозі: з великою чи малою кількістю видів – кругообіг речовин більш збалансований?
Додаток 3.
Тест закріплення знань на репродуктивному рівні.
З наведеного нижче прикладом первинної сукцесії є:
А) мохи - лишайники - трав'янисті рослини
Б) лишайники – трав'янисті рослини – мохи
В) лишайники – мохи – трав'янисті рослини
Г) трав'янисті рослини – мохи – лишайники
2. У процесі сукцесії у співтоваристві відбуваються такі основні зміни:
А) зміна видового складу рослин та тварин
Б) зменшення видового розмаїття організмів
В) зменшення біомаси органічної речовини
Г) збільшення чистої продукції спільноти
3. Природна зміна одних рослинних угруповань іншими виражається в тому, що:
А) жоден вид не знищується зовсім іншим видом
б) в екосистемі постійно відбувається коливання чисельності видів
В) менш пристосовані види витісняються більш пристосованими
Г) на зміну менш стійкій екосистемі приходить стійкіша
4. Які організми першими заселять острів, залитий вулканічною лавою:
А)дерева Б)лишайники В)чагарники Г)лисиці
5. Значні зміни організмами довкілля у процесі їх життєдіяльності, у результаті вона стає непридатною їхнього життя, - це причина:
А) вимирання видів
Б) коливання чисельності популяцій
В) зміни екосистем
Г) біологічного прогресу
6. Причинами зміни одного біогеоценозу іншим є:
А) сезонні зміни у природі
Б) зміни погодних умов
В) коливання чисельності популяцій одного виду
Г) зміни довкілля внаслідок життєдіяльності організмів
7. Злив у водоймища отрутохімікатів, надлишок добрив у результаті поливу можуть викликати великі зміни в даній екосистемі, причиною яких є фактор:
А) антропогенний
Б) біотичний
В) лімітуючий
Г) метеорологічний
8. До глибоких змін екосистеми степу наводить:
А) відмирання надземних частин рослин влітку
Б) зміна активності тварин протягом доби
В)орання земель
Г) бурхливий розвиток рослинності взимку
9. Виберіть неправильну відповідь: Витоптування в лісопарку веде:
а) до пошкодження підросту дерев
Б) ущільнення ґрунту
В) зникнення лугових трав
Г) зникнення лісових трав
10. Вкажіть причину масової загибелі птахів у прибережних зонах морів:
А) нестача їжі
Б) забруднення води у морях нафтопродуктами
В) сезонні зміни у природі
Г) припливи та відливи
Відповіді: 1-в, 2-а, 3-г, 4-б, 5 – в, 6 – г, 7 – а, 8 – ст. 9 - в, 10 - б
ЛІТЕРАТУРА
Барановська Л. А. Використання дослідницького методу при навчанні біології/Біологія в школі.- 2009.- № 9 с.23-26
Козлова Т. А. Загальна біологія. Базовий рівень. 10–11 класи: метод. Посібник до підручника В. І. Сивоглазова, І. Б. Агафонової, Є. Т. Захарової «Загальна біологія. Базовий рівень »/ Т. А. Козлова, І. Б. Агафонова, В. І. Сивоглазов. - 2-ге вид., Стеретип. - М.: Дрофа, 2007. - 140 с. - ISBN 978-5-358-02407-6
Корсунська В. М., Мироненко Г. Н, Мокєєва З. А, Н. М. Верзилін Уроки загальної біології. Посібник для вчителів. За ред. В. М. Корсунський. Вид. 2-ге, перероб. М., "Освіта", 1977 - 319 с.
Кулєєв А. В. Питання та завдання із загальної біології / Біологія в школі. - 2008. - № 8 с. 42 -50
Пономарьова І. Н. Загальна методика навчання біології: навч. Посібник для студентів пед. вузів /І. Н. Пономарьова, В. П. Соломін, Г. Д. Сидельникова; за ред. І. Н. Пономарьової. - 2-е вид., Перероб. - М.: Видавничий центр «Академія», 2007. - 280 с. - ISBN 978-5-7695-3716-5
Програми для загальноосвітніх установ. Природознавство. 5 клас. Біологія. 6-11 класи. - 3-тє вид., Стереотип. - М.: Дрофа, 2007.-138 с. - ISBN 978-5-358-03070
Сивоглазов В. І. Біологія. Загальна біологія. Базовий рівень: навч. Для 10-11 кл. загальноосвітніх установ / В. І. Сивоглазов, І. Б. Агафонова, Є. Т. Захарова; за ред. Акад. РАЄН, проф. В. Б. Захарова. - 4-те вид., стереотип. - М.: Дрофа, 2008. - 368 с.: іл. - ISBN 978-5-358-04432-6
