Экосистемой называют совокупность популяций, обитающих на определенной территории, и компонентов неживой природы. Для природных экосистем характерна устойчивость в течение длительного времени. Примером экосистемы может быть сосновый бор, болото, но это понятие применяют и к аквариуму (нестабильная система, созданная человеком), и к мировому океану (множество природных сообществ).

Различают видовую структуру экосистемы (число видов, их численность), пространственную (ярусность в лесном сообществе), трофическую (сети питания и перенос веществ и энергии).

Примером пищевых связей может быть цепь питания: осиновая кора → заяц → рысь → бактерии и грибы. При составлении цепей питания важно начинать их с продуцентов (растений) и заканчивать редуцентами (бактерии, грибы). Хотя так называемые детритные цепи начинаются с мертвого органического вещества: опавшая листва → дождевой червь → крот → жуки-мертвоеды → бактерии.

Цепи питания в сообществе образуют сложную сеть. При снижении численности одного из ее звеньев, роль выбывшего вида восполняют другие. Поэтому для устойчивости экосистемы важно наличие возможно большего количества видов - биоразнообразие.

2. Роль животных в природе и жизни человека. Домашние животные. Охрана животных. Назовите редких и исчезающих животных.

Человек издавна занимался одомашниванием животных. Млекопитающие используются для получения мяса и молока, ценного меха (нутрия, песец), как рабочий скот, средство передвижения. Собака может охранять дом, быть помощником на охоте, верным другом, на севере собачьи упряжки незаменимы как транспортное средство. Птицеводство служит источником яйца, мяса, пуха. Пчеловодство дает ряд ценных продуктов: мед, воск, прополис, пыльцу, - и способствует опылению сельхозкультур (экономический эффект от опыления превышает стоимость продуктов пчеловодства!).

В то же время, при обращении с животными, как и в любом деле, необходима ответственность. Одичавшие и просто безнадзорные собаки представляют серьезную угрозу для людей, то же можно сказать об экзотических домашних питомцах, например змеях, хищниках.

Для охраны животных вводят ограничения на отстрел, ведется разъяснительная работа о недопустимости уничтожения в природе змей, шмелей, разрушения муравейников; но наибольшую опасность представляет сокращение мест обитания животных в результате хозяйственной деятельности человека. Организуются охраняемые природные территории: заповедники, заказники, национальные парки.

В Красную книгу Российской Федерации включены жук-олень, пчела-плотник, дикий тутовый шелкопряд, сибирский осетр, стерлядь, нельма, гюрза, филин, сапсан, беркут, краснозобая казарка, скопа, зубр, речной бобр, белый медведь, лошадь Пржевальского и др.

3. Раскройте роль сердца, кровеносных сосудов и кровообращения в организме человека. Предупреждение сердечно-сосудистых заболеваний. Какие приемы первой помощи оказывают при кровотечениях?

Кровеносная система:

• связывает многоклеточный организм в одно целое, осуществляя транспорт питательных веществ и кислорода в ткани, унося продукты обмена;
• участвует в гуморальной регуляции, доставляя гормоны;
• поддерживает постоянство химического состава, способствует терморегуляции;
• важнейшее звено в иммунной защите организма.

Сердце играет роль насоса, нагнетая кровь в сосуды. Кровеносные сосуды не просто пассивно транспортируют кровь. Стенки сосудов способны увеличивать и уменьшать просвет сосудов, регулируя кровяное давление. Через стенки капилляров происходит обмен веществ между кровью и тканями.

Как предотвратить заболевания сердечно-сосудистой системы человека

Для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний первостепенное значение имеет подвижный образ жизни: занятия физическим трудом, желательно на свежем воздухе, физкультурой. Тренировка сердечной мышцы увеличивает ее массу и создает резерв выносливости. Очень важно, начиная занятия, провести разминку, чтобы сердечно-сосудистая система пришла в состояние готовности. В конце занятий нельзя резко заканчивать движения, необходимо сделать несколько упражнений на расслабление, походить в спокойном темпе. Несоблюдение этих простых правил очень вредно для сердца и сосудов.

Большой вред сердечно-сосудистой системе приносят стрессы, особенно в условиях современной цивилизации, не дающей возможности активно отреагировать. Выброс адреналина при стрессе мобилизует силы организма, желательно сделать несколько физических упражнений, чтобы снять возбуждение. Также необходимо учиться сохранять спокойствие в любых ситуациях, этому могут способствовать психологические тренинги; понимание смысла жизни и вытекающий из этого отказ от агрессии по отношению к окружающим.

Большую перегрузку для сердца создают грипп, ангина, перенесенные на ногах. Необходимо серьезно относиться к рекомендациям лечащего врача, соблюдать постельный режим.

Как оказать первую помощь при различных видах кровотечений

При кровотечениях необходимо определить его вид. При артериальном кровотечении алая кровь фонтанирует или выходит пульсирующей струей. Необходимо зажать рану и наложить жгут выше места ранения. После чего наложить стерильную давящую повязку и доставить пострадавшего в медицинское учреждение. Прикладывается записка с указанием ФИО пострадавшего, время наложения жгута. Через каждые два часа, во избежание омертвения тканей, жгут ослабляется на время, необходимое для восстановления кровообращения в конечности, после чего затягивается вновь.

При венозном кровотечении кровь вытекает без пульсации темной струей. Бывает достаточно поднять поврежденную конечность повыше, чтобы кровь остановилась. Также накладывается повязка.

При капиллярном кровотечении кровь сочится из мелких сосудов. Можно обработать повреждение на коже спиртовым раствором или зеленкой, наложить повязку.

Во всех случаях, если рана глубокая, особенно при попадании в нее земли, пыли, необходимо обратиться в медпункт и сделать прививку от столбняка.

При подозрении на внутреннее кровотечение (бледность, головокружение, понижение зрения, жажда, падение и учащение пульса) нужно обязательно вызвать «скорую помощь», до ее приезда обеспечить полный покой. Если вызов скорой помощи невозможен, доставить пострадавшего в медицинское учреждение.

ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Цель работы : получение навыков составления и анализа пищевых (трофических) цепей.

Общие сведения

Между живыми организмами экосистем существуют разнообразные связи. Одной из центральных связей, которая как бы цементирует самые разные организмы в одну экосистему, является пищевая, или трофическая. Пищевые связи объединяют между собой организмы по принципу пища - потребитель. Это ведет к возникновению пищевых, или трофических цепей. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. Типичный пример – животное поедает растения. Это животное, в свою очередь, может быть съедено другим животным. Таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов

Каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию.

Такая последовательность переноса энергии пищи в процессе питания от ее источника через последовательный ряд живых организмов называется пищевой (трофической) цепью, или цепью питания.Трофические цепи - это путь однонаправленного потока солнечной энергии, поглощенной в процессе фотосинтеза, через живые организмы экосистемы в окружающую среду, где неиспользованная часть ее рассеивается в виде низкотемпературной тепловой энергии.

ные мыши, воробьи, голуби. Иногда в экологической литературе любую пищевую связь называют связью «хищник – жертва», понимая под хищником поедателя. Стабильность системы «хищник-жертва» обеспечивается следующими факторами:

- неэффективность хищника, бегство жертвы;

- экологические ограничения, налагаемые внешней средой на численность популяции;

- наличие у хищников альтернативных пищевых ресурсов;

- уменьшение запаздывания в реакции хищника.

Место каждого звена в цепи питания являетсятрофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемыепервичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называютсяпер-

вичными консументами, третьего - вторичными консументамии т. д.

Трофические цепи делятся на два основных типа: пастбищные (цепи выедания, цепи потребления) идетритные (цепи разложения).

Растение → заяц → волк Продуцент → травоядное животное → плотоядное животное

Широко распространены и такие пищевые цепи:

Растительный материал (например, нектар) → муха → паук → землеройка → сова.

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

В водных, в частности, морских экосистемах пищевые цепи хищников длиннее, чем в наземных.

Детритная цепь начинается с мертвого органического вещества - детрита, который разрушается детритофагами, поедаемыми мелкими хищниками, и заканчивается работой редуцентов, минерализующих органические остатки. В детритных пищевых цепях наземных экосистем важную роль играют лиственные леса, большая часть листвы которых не употребляется растительноядными животными в пищу и входит в состав лесной подстилки. Листья измельчаются многочисленными детритофагами (грибами, бактериями, насекомыми), далее заглатываются дождевыми червями, которые осуществляют равномерное распределение гумуса в поверхностном слое почвы, образуя мулль. Разлагающие

микроорганизмы, завершающие цепь, производят окончательную минерализацию мертвых органических остатков (рис. 1).

В целом типичные детритные цепи наших лесов можно представить следующим образом:

листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястребперепелятник;

мертвое животное → личинки падальных мух → травяная лягушка → уж.

Рис. 1. Детритная пищевая цепь (по Небелу, 1993)

В качестве исходного органического материала, который подвергается в почве биологической переработке организмами, населяющими почву, можно для примера рассмотреть древесину. Древесина, попадающая на поверхность почвы, прежде всего, подвергается переработке личинками насекомых усачей, златок, сверлил, которые используют ее в пищу. Им на смену приходят грибы, мицелий которых в первую очередь поселяется в ходах, проделанных в древесине насекомыми. Грибы еще сильнее разрыхляют и разрушают древесину. Такая рыхлая древесина и сам мицелий оказываются пищей для личинок огнецветки. На следующем этапе в уже сильно разрушенной древесине поселяются муравьи, которые уничтожают почти всех личинок и создают условия для поселения в древесине новой генерации грибов. Такими грибами начинают кормиться улитки. Завершают же разрушение и гумификацию древесины микробы-редуценты.

Аналогично идет гумификация и минерализация навоза диких и домашних животных, поступающего в почву.

Как правило, пища каждого живого существа более или менее разнообразна. Только все зеленые растения «питаются» одинаково: углекислым газом и ионами минеральных солей. У животных случаи узкой специализации питания довольно редки. В результате возможной смены питания животных все организмы экосистем вовлечены в сложную сеть пищевых взаимоотношений. Пищевые цепи тесно переплетаются друг с другом, образуя пищевые, или трофические сети. В трофической сети каждый вид прямо или косвенно связан со многими. Пример трофической сети с размещением организмов по трофическим уровням представлен на рис. 2.

Пищевые сети в экосистемах весьма сложные, и можно сделать вывод, что поступающая в них энергия долго мигрирует от одного организма к другому.

Рис. 2. Трофическая сеть

В биоценозах пищевые связи играют двоякую роль. Во-первых, они

обеспечивают передачу вещества и энергии от одного организма к другому.

Вместе, таким образом, уживаются виды, которые поддерживают жизнь друг друга. Во-вторых, пищевые связислужат механизмом регуляции численно-

Представление трофических сетей может быть традиционным (рис.2) или с использованием ориентированных графов (орграфов).

Геометрически ориентированный граф можно представить в виде набора вершин, обозначаемых кружками с номерами вершин, и дуг, соединяющих эти вершины. Дуга задаёт направление от одной вершины к другой.Путём в графе называется такая конечная последовательность дуг, в которой начало каждой последующей дуги совпадает с концом предыдущей. Дуги можно обозначать парой вершин, которые она соединяет. Путь записывается в виде последовательности вершин, через которые он проходит.Контуром называется путь, начальная вершина которого совпадает с конечной.

НАПРИМЕР:

В 3;

1, 2 или 1, 3, 2 – пути от вершины

В сети питания вершиной графа отображаются объекты моделирования; дуги, обозначаемые стрелками, проводят от жертвы кхищнику.

Любой живой организм занимает определённую экологическую нишу . Экологическая ниша – это совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида. Никакие два вида не имеют в экологическом фазовом пространстве одинаковых ниш. Согласно принципу конкурентного исключения Гаузе, два вида с близкими экологическими требованиями длительное время не могут занимать одну экологическую нишу. Эти виды конкурируют, и один из них вытесняет другой. На основе сетей питания можно построитьграф конкуренции. Живые организмы в графе конкуренции отображаются в виде вершин графа, между вершинами проводится ребро (связь без направления) в том случае, если существуетживой организм , который служит пищей для организмов, отображаемых вышеуказанными вершинами.

Разработка графа конкуренции позволяет выделить конкурирующие виды организмов и проанализировать функционирование экосистемы и её уязвимость.

Широко распространён принцип соответствия роста сложности экосистемы и увеличения её устойчивости. Если экосистема представлена сетью питания, можно использовать разные способы измерения сложности:

- определить число дуг;

- найти отношение числа дуг к числу вершин;

Для измерения сложности и разнообразия сети питания используется также трофический уровень, т.е. место организма в цепи питания. Трофический уровень можно определять как по наиболее короткой, как и по наиболее длинной цепи питания от рассматриваемой вершины, имеющей трофический уровень, равный «1».

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1

Составьте сеть для 5 участников: трава, птицы, насекомые, зайцы, лисы.

Задание 2

Установите цепи питания и трофический уровень по наиболее короткому и наиболее длинному пути сети питания из задания «1».

4 . Насекомые

Примечание: пастбищная пищевая цепь начинается с продуцентов . Организм, указанный в колонке 1, является верхним трофическим уровнем. Для консументов I порядка длинный и короткий пути трофической цепи совпадают.

Задание 3

Предложите трофическую сеть согласно варианта задания (табл. 1П) и составьте таблицу трофических уровней по наиболее длинному и наиболее короткому пути. Пищевые предпочтения консументов приведены в табл. 2П.

Задание 4

Составьте трофическую сеть по рис. 3 и разместите ее участников по трофическим уровням

ПЛАН ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Граф трофической сети и граф конкуренции по учебному примеру (задания 1, 2).

3. Таблица трофических уровней по учебному примеру (задание 3).

4. Граф сети питания, граф конкуренции, таблица трофических уровней согласно варианту задания.

5. Схема трофической сети с размещением организмов по трофическим уровням (по рис.3).

Рис. 3. Биоценоз тундры.

Первый ряд: мелкие воробьиные, различные двукрылые насекомые, мохноногий канюк. Второй ряд: песец, лемминги, полярная сова. Третий ряд: белая куропатка, зайцы-беляки. Четвертый ряд: гусь, волк, северный олень.

Литература

1. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. 637 с.

2. Жизнь животных в 7-ми томах. М.: Просвещение, 1983-1989.

3. Злобин Ю.А. Общая экология. Киев.: Наукова думка, 1998. – 430 с.

4. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИДАНА,

5. Небел Б. Наука об окружающей среде: как устроен мир. – М.: Мир, 1993.

–т.1 – 424 с.

6. Экология: Учебник для технических вузов/ Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, и др.; Под ред. Л.И. Цветковой. –М.: АСВ; СПб: Химиздат, 2001.-552с.

7. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов/Под ред. Проф. Э.В. Гирусова. – М.: Закон и право, ЮНИТИ,

Пищевые связи человека. Эти связи более сложны, в них включено множество энергопотребляющих посредников. В результате такого удлинения энергетическая цена производства каждой калории конечной пищевой продукции повысилась примерно в десять раз. Около 20 тыс. лет назад потребление энергии составляло около 10 тыс. кДж на человека в сутки, в настоящее время около 1 млн. кДж, при тысячекратном уменьшении необходимой для этого площади. В результате общая экологическая (пищевая) емкость среды обитания человечества возросла во много тысяч раз. Все вида на Земле приспосабливаются к среде обитания, только человек приспосабливает среду своего обитания к собственным потребностям. Обрабатываемые земли дают 88 % энергии, получаемой человеком с пищей, около 10 % - естественные луга и пастбища, и 2 % - ресурсы Мирового океана.[ ...]

Пищевые связи (сетчатая структура пищевых связей).[ ...]

Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.[ ...]

Кроме пищевых связей, между растительными и животными организмами возникают также пространственные взаимоотношения. В результате действия многих факторов разнообразные виды объединяются не в произвольном сочетании, а только при условии приспособленности к совместному обитанию.[ ...]

Концепция пищевых цепей позволяет в дальнейшем проследить круговорот химических элементов в природе, хотя простые пищевые цепи, подобные изображенным ранее, где каждый организм представлен как питающийся организмами только какого-то одного типа, в природе встречаются редко. Реальные пищевые связи намного сложнее, ибо животное может питаться организмами разных типов, входящих в одну и ту же пищевую цепь или в различные цепи, что особенно характерно для хищников (консументов) высших трофических уровней. Связь между пастбищной и детритной пищевыми цепями иллюстрирует предложенная Ю. Одумом модель потока энергии (рис. 5.2).[ ...]

Трофические (пищевые) связи животных со средой были оценены как важнейший экологический фактор еще Форбсом (1888). Он писал, что «...без сомнения изо всех свойств среды, окружающей индивид, ни одно не влияет на него в одно и то же время столь сильно, разнообразно и так глубоко, как элементы его пищи. Даже климат, сезон, почва и неорганическая среда влияют обычно на животное через его пищу в той же степени, как непосредственно».[ ...]

Один из видов пищевых связей - всеядность. Самым всеядным млекопитающим, не считая человека, является серая крыса. Нет сомнения в том, что процветание повсеместно живущей серой крысы тесно связано со способностью поедать почти все, что попадает на ее пути - от ящериц до восковых свечей и от насекомых и семян растений до всяких отбросов.[ ...]

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.[ ...]

Соответственные пищевые связи существуют и в водной экосистеме. Если озеро расположено в умеренном поясе, то основными производителями органического вещества - первичными продуцентами - являются микроскопические водоросли, которые свободно парят в толще воды, образуя фитопланктон. Биомасса, образуемая фитопланктоном, поедается мелкими животными, входящими в зоопланктон: веслоногими рачками - циклопами, ветвистоусыми рачками - дафниями, мелкими личинками некоторых насекомых, например, комаров. В водных экосистемах травоядные формы представлены моллюсками и мелкими ракообразными.[ ...]

Эта схема не только иллюстрирует переплетение пищевых связей и показывает три трофических уровня, но и выявляет тот факт, что некоторые организмы занимают промежуточное положение в системе трех основных трофических уровней. Так, строящие ловчую сеть личинки ручейника питаются растениями и животными, занимая промежуточное положение между первичными и вторичными консументами.[ ...]

Так, на базе прямых пищевых связей между продуцентами и потребителями первичной продукции возникают сложные формы взаимодействия, охватывающие практически все стороны жизнедеятельности и являющиеся основой целостности и устойчивости биоценогаческих систем. Важно, что эти взаимодействия реализуются только на популяционном уровне. Например, ограничение пресса фитофагов с помощью вторичных метаболитов основано на том, что животные приобретают отрицательную реакцию на такие виды опытным путем. Иными словами, как популяция растений, таки популяция фитофага в процессе установления устойчивых взаимоотношений «жертвуют» частью особей. То же относится ко всем формам отношений «потребитель - пища», в том числе к взаимоотношениям плотоядных животных и их кормовых объектов.[ ...]

Гаевская Н. С. Питание и пищевые связи животных, обитающих среди донной растительности и в береговых выбросах Черного моря. АН СССР. 1954. Т. 8. С. 269-290.[ ...]

В рассмотренных схемах пищевых цепей каждый организм представлен как питающийся другими организмами какого-то одного типа. Реальные же пищевые связи а экосистеме намного сложнее, так как животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или из разных пищевых цепей, например, хищники верхних трофических уровней. Нередко животные питаются как растениями, так и другими животными. Их называют всеядными. Таки образом, все три типа пищевых цепей всегда сосуществуют в экосистеме так, что ее представители объединены многочисленными пересекающимися пищевыми связями, а все вместе они образуют пищевую (трофическую) сеть.[ ...]

Основная экологическая роль всех вариантов пищевых связей в сообществах заключается в том, что, последовательно питаясь друг другом, живые организмы создают условия для круговорота веществ, без которого невозможна жизнь. Причина определяет и следствие: эти отношения видов оказывают влияние на численность представленных в сообществе видов, происходит взаимная регуляция их численности. С биогеохимическим круговоротом веществ на уровне биосферы вы уже хорошо знакомы. Это явление имеет принципиальное значение, определяя первый принцип функционирования экосистемы: получение ресурсов (вещество, энергия) и избавление от отходов происходят в экосистеме в рамках круговорота всех элементов.[ ...]

На каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряетя примерно 90% энергии и только около 1/10 ее части переходит к очередному потребителю. Указанное соотношение в передаче энергии в пищевых связях организмов называют принципом Линдемана.[ ...]

Процессы круговорота веществ в водоеме, возникающие пищевые связи, поедание одних организмов другими, происходящее при этом преобразование органических веществ приводят в конечном итоге к образованию продукции, используемой человеком. Величина продукции рыбы в водоеме зависит от качества и количества естественной пищи, экологических условий, видового состава рыб. Чем быстрее растет рыба и чем короче ее пищевой ряд, тем выше может быть естественная продуктивность водоема. Необходимо учитывать, что характер питания у рыб по мере роста меняется. Так, мальки карпа питаются планктонными ракообразными, а затем донными организмами. Двухлетний карп потребляет уже в основном донные организмы, но при недостатке их использует и зоопланктон. В незначительном количестве он потребляет также фитопланктон и высшую водную растительность. Основная пища белого толстолобика - фитопланктон и детрит. Белый амур на первых этапах развития питается зоопланктоном, а затем переходит на питание высшей водной растительностью.[ ...]

Типичные черты структуры и генезиса биоценозов, кроме пищевых связей и других отмеченных выше факторов среды, в значительной мере зависят также от характера размещения отдельных видов на территории. Типичным чертам размещения и группировок насекомых на территории будет посвящена специальная глава.[ ...]

Согласно расчетам, на каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90% энергии и только около одной десятой доли ее переходит к очередному потребителю. Указанное соотношение в передаче энергии в пищевых связях организмов называют «правилом десяти процентов» (принцип Линдемана). Например, количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (пятый трофический уровень), составляет лишь около 10-4 энергии, поглощенной продуцентами. Тем самым объясняется ограниченное количество (5-6) звеньев (уровней) в пищевой цепи независимо от сложности видового состава биоценоза.[ ...]

Отдельные виды организмов, населяющие тот или иной участок территории, связаны между собой как пищевыми связями, так и большим или меньшим сходством требований, предъявляемых к физико-химическим факторам неорганической среды. Формирование определенных группировок видов облегчается избирательной - способностью организмов к среде обитания, причем у высших насекомых перемещения по территории облегчаются наличием крыльев. Кроме того, комплекс живых организмов нередко сам создает необходимые для него особенности среды. Например, в норах грызунов, заселяемых многими видами организмов, в том числе и насекомыми, или в норках жуков крав-чиков (виды родов Leihrus Scop., Abrognathus Sem. et.[ ...]

ПРОДУЦЕНТЫ [лат. producéis производящий, создающий] - звено в цени трофических (пищевых) связей организмов. Организмы, синтезирующие при помощи фотосинтеза илн хемосинтеза специфические органические вещества (автошрофы) своего тела из неорганических веществ.[ ...]

Приспособленность к лесной среде и прочность, неизбежность биогеоценотических связей и зависимостей с лесной средой у охотничьих зверей и птиц весьма различна. Белка, летяга, соболь, лесная куница, глухарь и рябчик - немыслимы вне леса. Бурый медведь, как известно, встречается и в- альпийской зоне, даже в горах почти безлесных, но все же это лесной зверь и к тому же зверь больших лесов, так как ему нужен покой и для одного даже зверя достаточно большой простор (до 1000 га)1. Есть такая группа зверей и птиц, которые очень тесно связаны с лесом и пищевыми связями (например, с деревьями и кустарниками) и как с защитной средой (от врагов и непогоды). Это - лось, заяц-беляк, тетерев. Однако там, где им обеспечен достаточный покой и есть хотя бы элементы лесной растительности, не образующие лесную среду, они могут обходиться и без нее. Например, лось и заяц-беляк проникают за элементами лесной растительности до морского побережья зоны тундр (по долинам рек), тетерев - в лесостепь и т. д. Характерно, что это сукцессионные виды, связанные с мелколесьем по гарям и вырубкам, а не с завершающим климаксом лесных формаций.[ ...]

В большей части экосистем мы можем лишь определить, как активности микроорганизмов связаны между собой. В некоторых системах, например в мелководных анаэробных прудах, хорошо изучено взаимодействие автотрофов и гете-ротрофов в круговороте серы. Применив этот метод, оии не только выявили организмы, ответственные за поглощение фосфора, но и установили существующие между ними пищевые связи.[ ...]

Очень велик вклад в самоочищение вод животных - обитателей водоемов. Перерабатывая в пищевых связях органическое вещество, созданное растениями, животные-консументы часть этого вещества разлагают до исходных простых соединений - воды и углекислого газа, остальное в виде экскрементов переходит в форму, наиболее эффективно используемую микроорганизмами-редуцентами. Часть органического вещества откладывается в донных илах.[ ...]

Вряд ли можно оспаривать, что питание - самая жизненно важная функция организма. Отсюда, пищевые связи и «цепи питания» - это самое основное проявление взаимной связи охотничьих животных с лесной средой. Ни один вопрос прикладной экологии не может быть успешно и правильно решен без глубокого изучения экологии питания во всех ее сложных и многообразных проявлениях.[ ...]

Биологические циклы обусловлены жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле: питанием, пищевыми связями, размножением, ростом, передвижением, выделением метаболитов, смертью, разложением, минерализацией. Разумеется, абиогенные циклы сложились намного раньше биологических; они включают в себя весь комплекс геологических, геохимических, гидрологических и атмосферных процессов.[ ...]

Важнейший вид взаимоотношений между организмами в биоценозе, фактически формирующими его структуру, - это пищевые связи хищника и жертвы: одни - поедающие, другие - поедаемые. При этом все организмы, живые и мертвые, являются пищей для других организмов: заяц ест траву, лиса и волк охотятся на зайцев, хищные птицы (ястребы, орлы и т. п.) способны утащить и съесть как лисенка, так и волчонка. Погибшие растения, зайцы, лисы, волки, птицы становятся пищей для детритофагов (редуцентов или иначе деструкторов).[ ...]

Голый перечень групп или категорий кормов растительных и животных, а среди них ягод, семян, цветов, древесных побегов, млекопитающих, птиц, беспозвоночных и т. д. для познания пищевых связей в лесных биогеоценозах ничего существенного не дает, тем более перечень семейств, родов и видов животных и растений, используемых в качестве пиши.[ ...]

Продуцентам противостоят консументы (от лат. consumo - съедаю)- животные, многие бактерии и грибы, питающиеся за счет уже созданного живого или мертвого органического вещества. Пищевые связи между продуцентами и консументами графически выражаются в форме экологических пирамид-, численности, биомассы, энергии. При переходе на каждую новую ступень в пищевод цепи от зеленой растительности до плотоядных коэффициент полезного использования энергии и производства биомассы падает (рис. 32).[ ...]

Существование любого биоценоза возможно только при постоянном притоке энергии. По существу, вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических веществ. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других живых существ, то есть связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах - это механизм передачи энергии от одного организма к другому или другим.[ ...]

Термин «ниша» был введен в науку в 1917 г. Дж. Гриннеллом для обозначения самой мелкой единицы распространения вида и определял потенциальный характер распространения отдельного вида в условиях отсутствия взаимодействия с другими видами. В 1927 г. Элтон трактовал «нишу» как место определенного вида в биотической среде в смысле его пищевых связей и взаимодействий с врагами, подчеркивая реальный функциональный аспект. Г. Е. Хатчинсон (1958 г.) дал формальное, потенциально количественное определение ниши. По его мнению, нишу следует определять с учетом всего диапазона физических, химических и биотических переменных среды, к которым должен быть адаптирован (приспособлен) вид, и под действием которых видовая популяция живет и возобновляется бесконечно долгое время. Хатчинсон различает два состояния видовой ниши: фундаментальную и реализованную. Первая предполагает все множество оптимальных условий, в которых вид может обитать в отсутствии врагов. Вторая - фактический комплекс условий, в которых этот вид обычно существует.[ ...]

Так, растения в процессе фотосинтеза создают питательные вещества, которые используют животные. В свою очередь, насекомые-опылители способствуют размножению растений, а животные, питающиеся плодами, обеспечивают расселение растений. Одни животные питаются растительной пищей, являясь, в свою очередь, пищей для других животных. Таким образом устанавливаются связи в любом сообществе. В результате взаимодействия живых организмов образуется экологическая система, составляющая единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии.[ ...]

Каждый вид, представленный конкретной популяцией, является компонентом определенного сообщества. Сообщество (биоценоз) (от греч. bios-жизнь, koinos-вместе) включает все популяции разных видов, характеризующихся определенными отношениями как между собой, так и с неорганической средой на определенной территории, называемой биотопом. Состав биоценоза определяется тем, какие организмы встречаются в данной местности и каким из них подходят условия существования в данном местообитании. Каждый биоценоз имеет определенную структуру, видовой состав и территорию; ему свойственны определенная организация пищевых связей и определенный тип обмена веществ.[ ...]

В третичном периоде устанавливается теплый равномерный климат. Широко распространяются леса, субтропические и тропические. Развиваются плацентарные млекопита(ощие и вытесняют сумчатых почти со всех континентов. Наиболее примитивными были насекомоядные млекопитающие, от которых произошли первые хищные и приматы. Древние хищные дали начало копытным. Часть млекопитающих начала завоевывать море - появились ластоногие и китообразные. К концу третичного периода сформировались все современные группы млекопитающих. Интенсивно развивались и различные насекомые, особенно связанные с цветковыми растениями. Произошло формирование многих видов птиц. Экосистемы начали приобретать современную структуру, в них складывались пищевые связи между различными классами и типами организмов.

Биология 11 класс

Урок 25.

Тема урока: ПИЩЕВЫЕ СВЯЗИ. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМАХ.

Цель урока: углубить знания о пищевых взаимоотношениях в экосистеме, о трофических звеньях пищевой цепи; ввести понятия «пастбищной» и «детритной» пищевой цепи; объяснить закономерность – правило экологической пирамиды; сформировать у учащихся убеждения в необходимости сохранения ценности и устойчивости экосистем на примере широколиственного леса, зависимости экосистемы от поступающей солнечной энергии и круговорота веществ в ней.

Оборудование : таблица «Биогеоценоз дубравы», портрет В. Н.Сукачёва, карточки.

Девиз: «Наш мир – не случайность, не хаос, - есть система во всём»

Ход урока.

I .Организационный момент

II .Проверка домашнего задания.

1.Фронтальный опрос §5.4 « Структура экосистем»

Вопрос 1 . Что такое биогеоценоз? Биогеоценоз - это экологическая система (экосистема), границы которой определены растительным сообществом. Совокупность биогеоценозов земного шара образует глобальную систему, биосферу. Примерами биогеоценозов являются дубрава, луг, ельник, березовая роща и др.

Вопрос 2. Расскажите о пространственной структуре экосистемы.

Пространственная структура экосистемы определяется ярусным расположением растительности. Сверху вниз над землей выделяют пологовый (древесный), кустарниковый, травяной и надпочвенный (приземный) ярусы. В почве также идет разделение на уровни, образованные корнями растений разных видов. Такая пространственная организация позволяет растениям эффективно использовать свет и другие ресурсы, а животным - занимать разные экологические ниши и ослаблять конкуренцию между близкими видами.

Вопрос 3 . Какие обязательные компоненты включает любая экосистема?

В любой экосистеме можно выделить два основных структурных компонента - биотоп и биоценоз. Биотоп - это комплекс факторов неживой природы, которые в сумме формируют определенные климатические, географические, почвенные и другие параметры экосистемы. Биоценоз - это совокупность всех живых организмов (популяций) экосистемы. Он разделяется на зооценоз (сообщество животных), фитоценоз (сообщество растений) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

Вопрос 4 . В каких отношениях находятся друг с другом обитатели биоценозов? Охарактеризуйте эти связи.

С точки зрения экологической структуры в экосистеме можно выделить три группы особей.

1)Продуценты, или производители, -автотрофы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Их биомасса - это первичная продукция экосистемы,которая служит пищей и источником энергии для всех остальных организмов сообщества. Автотрофами являются растения, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие прокариоты.

3)Редуценты, или разлагатели, - организмы, перерабатывающие мертвое органическое вещество (детрит) до минеральных соединений. Редуценты - это дождевые черви,многоножки, термиты, грибы, бактерии.

Вопрос 5 . Опишите видовой состав и пространственную структуру экосистемы дубравы.

Видовой состав дубравы очень разнообразен, что обеспечивает ее стабильность как экосистемы. Растения дубравы образуют четко разделенные ярусы. В верхнем древесном «этаже» расположены крупные многолетние дубы и липы. Второй ярус составляют низкорослые и менее светолюбивые груша, клен, яблоня. Далее следует кустарниковая растительность: лещина, бересклет, калина, боярышник, бузина. Травянистый ярус состоит из кустарничков, всходов деревьев, папоротников и различных трав (медуница, хохлатка, ветреница, иван-да-марья и т. д.). Приземный ярус представлен мхами, низкими травами; здесь также обитают лишайники и грибы.

Животный мир дубравы не менее разнообразен. Членистоногие населяют все ее уровни. Из позвоночных в верхних ярусах мы встретим много птиц - сороку, зяблика, дроздов, синиц, ночных и дневных хищников. В кустарниках обитают зарянка, мухоловка-пеструшка, пеночки, славки, крапивник. В травянистом слое живут мыши, землеройки, ежи. Некоторые животные, например серая белка, способны перемещаться почти по всем ярусам.

В подстилке преобладают редуценты: дождевые черви, мокрицы, личинки мух, жуки-навозники и мертвоеды, клещи, нематоды. В почве обитают различные животные, роющие землю (например, кроты).

2. Индивидуальная работа по карточкам:

Заполните пропуски названиями функциональных групп экосистемы и царств живых существ.

Организмы, потребляющие органическое вещество и перерабатывающие его в новые формы, называют____1_____. Они представлены в основном видами, относящимися к ____2_____ миру. Организмы, потребляющие органическое вещество и полностью разлагающее его до минеральных соединений, называют ____3____. Они представлены видами, относящимися к __4___ и ___5___. Организмы, которые потребляют минеральные соединения и, используя внешнюю энергию, синтезируют органические вещества, называют ___6___. Они представлены в основном видами, относящимися к ____7___ миру.

III .Сообщение темы и цели урока.

Проблемный вопрос:

1. Вступительное слово учителя:

Генеральная Ассамблея ООН объявила Международным днём леса. Этот день будет отмечаться ежегодно, начиная с 2013 года.

Леса покрывают 31% поверхности суши. Они лёгкие нашей планеты. В последние годы тенденции, связанные с обезлесением Земли в результате вырубки, деградации и пожаров вызывают тревогу у всего международного сообщества.

В своей резолюции по лесам делегаты 67–й сессии Генеральной Ассамблеи ООН подчеркнули, что надлежащее управление лесами внесёт важный вклад в продвижение развития на планете.

Несмотря на то, что наша страна обладает самыми большими площадями лесов (21% мировых запасов), лесное хозяйство вносит всего 3 – 4 % в , в то время как в Швеции и Финляндии доля лесной отрасли в ВВП достигает 40 – 50 %.

«Шведская модель» интенсивного лесопользования, сочетает в себя с восстановлением лесов, что увеличивает доходность леса в 8 – 10 раз. Пока, к сожалению, в ряде районов России – Архангельская и , – нерациональное лесопользование, включая рубки, привели лесную отрасль к кризису. Площадь «малонарушенных лесных территорий» составляет 26% всего России.

Сегодня на уроке мы рассмотрим причины устойчивости экосистем на примере широколиственного леса. Помните, что лес – это богатство нашей страны. Мы должны бережно относиться к лесным ресурсам и правильно их использовать.

IV . Изучение новой темы.

1.Работа с учебником. Самостоятельное чтение параграфа с.326-329.

2. Беседа по вопросам.

1) За счет чего формируется устойчивая саморегулирующаяся и самоподдерживающаяся экосистема? (За счет постоянного взаимодействия живых организмов друг с другом и с факторами внешней среды.)

2) На основе чего строятся взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой? (На основе пищевого поведения.)

3) Чем связаны все виды организмов в экосистеме? (Все виды организмов связаны друг с другом сложной системой пищевых взаимоотношений.)

4) От чего зависит устойчивость структуры экосистемы? (Устойчивость экосистемы зависит от многообразия пищевых связей, существующих между разными видами этого сообщества.)

5)Какие процессы постоянно происходят в экосистеме. (В экосистеме происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключенной в пище, от одних организмов к другим.)

6) Как образуются в экосистеме органические вещества? (Растения (продуценты), используя солнечную энергию, образуют органические соединения.)

7)Что происходит дальше с органическими соединениями? (Эти вещества употребляют гетеротрофы (консументы), продукты жизнедеятельности вновь используются автотроф- ными организмами.)

Вывод: В экосистеме существует постоянный круговорот веществ и энергии, который поддерживается энергией Солнца.

Каждый организм, участвующий в этом процессе, находится на определенном трофическом, или пищевом, уровне, образуя трофическое (пищевое) звено.

8)Сколько трофических уровней различают в экосистеме?

1-й трофический уровень - автотрофные организмы -> растения

3-й трофический уровень -> плотоядные животные -> хищники 1-го порядка -> мелкие млекопитающие, насекомоядные птицы, амфибии, рептилии.

5-й трофический уровень - редуценты.

9) Всегда ли пищевая цепь начинается с продуцентов (растений)? (Нет. Цепь питания может начинаться с детрита (мертвой органики.)

10) Различают следующие цепи питания:

11)Почему пищевые цепи связаны между собой в единую пищевую сеть? (Обычно одно и то же растение служит пищей нескольким животным, которые в свою очередь могут быть съедены разными хищниками.)

Вывод: Пищевые цепи разветвляются в сложные пищевые сети. Пищевые сети внутри каждого биоценоза имеют хорошо выраженную структуру.

Она характеризуется да каждом уровне цепи питания биомассой (количеством, размером и общей массой организмов).

12) Как объяснить снижение биомассы при переходе с одного трофического уровня на другой?

Снижение биомассы при переходе с одного пищевого уровня на другой обусловлено тем, что далеко не вся пища ассимилируется консументами. В цепях питания биомасса каждого последующего звена примерно в 10 раз меньше предыдущего, т. е. масса каждого последующего звена в цепи питания прогрессивно уменьшается.

Пример - на с. 327учебник.

Эта закономерность получила название правила экологической пирамиды. (рис.165, с.329)

V . Закрепление.

Чем определяется устойчивость экосистемы?

Объясните, что такое экологическая пирамида.

2.Практическая работа №3 «Составление схем передачи вещества и энергии (цепей питания) в экосистеме».

Из данного перечня организмов составьте пастбищную цепь питания:

1 вариант: певчий дрозд, жёлуди, ястреб – перепелятник, жёлуди.

2 вариант: короед, пёстрый дятел, кора дуба, ястреб – перепелятник.

Сильные: Сойка, ястреб – тетеревятник, желудёвый долгоносик, певчий дрозд, жёлуди.

3) Из данного перечня организмов составьте детритную цепь питания: жук – навозник, славка, навоз, ястреб – перепелятник.

2) Отвечаем на проблемный вопрос. Проблемный вопрос: «Как доказать, что леса занимают центральное место в процессе углеродного обмена между земными экосистемами и атмосферой и вносят огромный вклад в сокращение масштабов бедности?»

VI .Итог урока. Оценки

Домашнее задание: § 5.5; вопросы 1-5. на с.329.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Пищевые связи. Круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах

Хищникам свойственны различные способы охоты: засада и терпеливое ожидание или погоня.

Пищевые взаимоотношения

Устойчивость экосистемы - это способность экосистемы сохранять свою структуру и функции под воздействием внешних и внутренних факторов. Устойчивость экосистемы обеспечивается: биологическим разнообразием; сложностью трофических связей организмов, входящих в её состав; генетическим разнообразием особей популяций.

В экосистемах происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключённой в пище, от одних организмов к другим.

Круговорот веществ - это совокупность повторяющихся процессов превращения и перемещения вещества в природе. В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в неё другие.

Трофический уровень - отдельное звено в трофической цепи, совокупность организмов, получающих в пищу преобразованную энергию Солнца одинаковым числом посредников трофической цепи. Трофическое звено - группа организмов, конкретные биологические виды, занимающие определённое место в трофической цепи. Из трофических звеньев строится пищевая цепь.

Трофические уровни На первом трофическом уровне располагаются первичные продуценты - это в основном зелёные растения. Производить органическое вещество способны также отдельные бактерии и синезелёные водоросли. На суше продуценты - это растения лугов и лесов. В воде - зелёные водоросли.

На третьем трофическом уровне находятся консументы второго порядка - это хищники, которые питаются травоядными организмами. Третий уровень в пищевой цепи могут занимать как крупные, так и мелкие хищники, которые также порой становятся жертвами более крупных животных. Трофические уровни

Четвёртый трофический уровень могут занимать при наличии их в экосистеме крупные хищники. Трофические уровни

Пищевая цепь

Пищевая сеть

Экологическая пирамида - соотношение каких-либо характеристик экосистем (количество особей, биомасса различных пищевых уровней и количество энергии), выраженное графически.

Пирамида численности Пирамиды численности отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне.

Пирамида биомассы Пирамиды биомассы рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе.

Пирамида энергии - разновидность пирамиды биомасс, в которой представлено количество энергии, заключённое на каждом трофическом уровне или проходящее через все уровни экосистемы.

27. Производители органических веществ в экосистеме А) продуценты Б) консументы В) редуценты Г) хищники 62. Продуценты в экосистеме луга А) потребляют готовые органические вещества Б) создают органические вещества В) обеспечивают процесс гниения Г) разлагают органические вещества

199. К какой группе относятся микроорганизмы, обитающие в почве А) продуценты Б) консументы I порядка В) консументы II порядка Г) редуценты 375. Потеря энергии в цепи питания от растений к растительноядным животным, а от них к последующим звеньям называется А) правилом экологической пирамиды Б) круговоротом веществ В) колебанием численности популяций Г) саморегуляцией численности популяций

420. Назовите животное, которое следует включить в пищевую цепь: трава → ... → волк А) тигр Б) ястреб В) заяц Г) белка 625. Соотношение количества органического вещества живых организмов, занимающих разное положение в пищевой цепи, называют пирамидой А) биоразнообразия Б) численности В) энергии Г) биомассы

889. Определите верно составленную пищевую цепь А) еж → растение → кузнечик → лягушка Б) кузнечик → растение → еж → лягушка В) растение → кузнечик → лягушка → еж Г) еж → лягушка → кузнечик → растение 901. В экосистеме хвойного леса к консументам 2-го порядка относят А) ель обыкновенную Б) лесных мышей В) таежных клещей Г) почвенных бактерий

980. Растения производят органические вещества из неорганических, поэтому играют в пищевых цепях роль А) конечного звена Б) начального звена В) организмов-потребителей Г) организмов-разрушителей 1431. Бактерии и грибы в круговороте веществ выполняют роль А) производителей органических веществ Б) потребителей органических веществ В) разрушителей органических веществ Г) разрушителей неорганических веществ

1688. Определите правильно составленную пищевую цепь А) ястреб → синица → личинки насекомых → сосна Б) сосна → синица → личинки насекомых → ястреб В) сосна → личинки насекомых → синица → ястреб Г) личинки насекомых → сосна → синица → ястреб 1721. Определите, какое животное надо включить в пищевую цепь: злаки → ? → уж → коршун А) лягушка Б) ёж В) мышь Г) жаворонок

1775. В процессе круговорота веществ в биосфере редуценты А) участвуют в образовании органических веществ из неорганических Б) используют солнечный свет для синтеза питательных веществ В) разлагают органические остатки и используют заключенную в них энергию Г) поглощают углекислый газ и кислород 1789. Консументы в процессе круговорота веществ в биосфере А) создают органические вещества из минеральных Б) разлагают органические вещества до минеральных В) разлагают минеральные вещества Г) потребляют готовые органические вещества

1806. Определите правильно составленную пищевую цепь А) чайка → окунь → мальки рыб → водоросли Б) водоросли → чайка → окунь → мальки рыб В) мальки рыб → водоросли → окунь → чайка Г) водоросли → мальки рыб → окунь → чайка 1896. Хищники в биоценозе выполняют функции А) продуцентов Б) редуцентов В) консументов 2-го порядка Г) консументов 1-го порядка

2200. Продолжите цепь питания: пшеница → мышь → ... А) крот Б) суслик В) лисица Г) тритон 2304. Определите консумент II порядка в цепи питания: хлорелла → дафнии → головастик → окунь → щука А) дафнии Б) головастик В) окунь Г) хлорелла 2362. Продуценты – это организмы в экосистеме, А) создающие органические вещества из неорганических Б) разлагающие органические вещества до минеральных В) вступающие в симбиотические взаимоотношения Г) потребляющие готовые органические вещества

1974. В каком направлении идут пищевые и энергетические связи в экосистеме? 1) редуценты → продуценты → консументы 2) консументы → продуценты → редуценты 3) консументы → редуценты → продуценты 4) продуценты → консументы → редуценты 2108. Редуценты в процессе круговорота веществ способствуют А) накоплению кислорода в атмосфере Б) синтезу минеральных веществ В) разложению органических веществ Г) усвоению углекислого газа