Leis e consequências das relações alimentares. Catálogo de arquivos em biologia. P. Testando o conhecimento. controle de teste

As relações nutricionais não fornecem apenas as necessidades energéticas dos organismos. Eles brincam na natureza e outros papel importante- segurar tipos V comunidades, regular seus números e influenciar o curso da evolução. As conexões alimentares são extremamente diversas.

Arroz. 1. Cheetah perseguindo presa

Típica predadores eles gastam muito esforço para rastrear a presa, alcançá-la e pegá-la (Fig. 1). Eles desenvolveram um comportamento de caça especial. Eles precisam de muitos sacrifícios durante suas vidas. Normalmente são animais fortes e ativos.

coletores de animais gastar energia procurando sementes ou insetos, ou seja, pequenas presas. Dominar a comida encontrada para eles não é difícil. Eles desenvolveram atividade de busca, mas nenhum comportamento de caça.

pastando as espécies não gastam muita energia procurando comida, geralmente há muito por aí e a maior parte do tempo é gasta na absorção e digestão dos alimentos.

EM ambiente aquático uma forma difundida de dominar a alimentação, como filtração, e no fundo - engolir e passar pelos intestinos do solo junto com as partículas de comida.

Arroz. 2. A relação predador-presa (lobos e rena)

As consequências dos laços alimentares são mais pronunciadas nos relacionamentos predador - presa(Figura 2).

Se um predador se alimenta de presas grandes e ativas que podem fugir, resistir, se esconder, então aqueles que o fazem melhor que os outros, ou seja, têm olhos mais aguçados, ouvidos sensíveis, sistema nervoso desenvolvido e força muscular, permanecem vivos . Assim, o predador seleciona para o aperfeiçoamento da presa, destruindo os doentes e os fracos. Por sua vez, também entre os predadores há uma seleção para força, agilidade e resistência. A consequência evolutiva dessas relações é desenvolvimento progressivo ambas as espécies em interação: predador e presa.

GF Gause
(1910 – 1986)

Cientista russo, fundador da ecologia experimental

Se os predadores se alimentam de espécies inativas ou pequenas que não conseguem resistir a eles, isso leva a um resultado evolutivo diferente. Morrem aqueles indivíduos que o predador consegue notar. As vítimas que são menos perceptíveis ou um tanto inconvenientes para capturar vencem. É assim que funciona seleção natural sobre coloração paternalista, conchas duras, pontas e agulhas protetoras e outras ferramentas de salvação dos inimigos. Evolução espécie está chegando para a especialização nestas áreas.

O resultado mais significativo das relações tróficas é a contenção do crescimento no número de espécies. Existência relações alimentares na natureza, ela se opõe à progressão geométrica da reprodução.

Para cada par de espécies de predador e presa, o resultado de sua interação depende principalmente de suas proporções quantitativas. Se os predadores capturam e destroem suas presas na mesma proporção em que essas presas se reproduzem, então eles pode segurar crescimento de seus números. São esses resultados dessas relações que são mais frequentemente característicos de recursos naturais sustentáveis. comunidades. Se a taxa de reprodução das presas for maior do que a taxa de comê-las pelos predadores, explosão de números tipo. Os predadores não podem mais conter seus números. Isso também ocorre ocasionalmente na natureza. O resultado oposto - a destruição completa da presa por um predador - é muito raro na natureza, mas em experimentos e em condições de perturbação humana é mais comum. Isso se deve ao fato de que, com a diminuição do número de qualquer tipo de presa na natureza, os predadores passam para outra presa mais acessível. Caçando apenas para uma espécie rara consome muita energia e se torna inútil.

No primeiro terço do nosso século, descobriu-se que a relação predador-presa poderia causar flutuações periódicas regulares em números cada uma das espécies que interagem. Essa opinião foi especialmente fortalecida após os resultados da pesquisa do cientista russo G.F. Gauze. Em seus experimentos, G.F. Gause estudou como o número de dois tipos de ciliados em tubos de ensaio, conectados por relações predador-presa, muda nos tubos de ensaio (Fig. 3). A vítima era um dos tipos de ciliados-sapatos, alimentando-se de bactérias, e o predador era um ciliado-didinium, comendo sapatos.

Arroz. 3. O curso do número de sapatos ciliados
e ciliados predadores didinium

Inicialmente, o número do chinelo cresceu mais rápido que o número do predador, que logo recebeu uma boa base alimentar e também começou a se multiplicar rapidamente. Quando a taxa de comer sapatos alcançou a taxa de reprodução, o crescimento do número da espécie parou. E como os didiniums continuaram a pegar chinelos e se multiplicar, logo a alimentação das vítimas excedeu em muito o reabastecimento, o número de chinelos em tubos de ensaio começou a diminuir drasticamente. Algum tempo depois, tendo minado a sua base alimentar, deixaram de se dividir e os didínios começaram a morrer. Com algumas modificações de experiência, o ciclo se repetiu desde o início. A reprodução desenfreada dos chinelos sobreviventes voltou a aumentar a sua abundância, e depois deles subiu a curva do número de didínios. No gráfico, a curva de abundância do predador segue a curva da presa com um deslocamento para a direita, de modo que as mudanças em sua abundância acabam sendo assíncronas.

Arroz. 4. Redução do número de peixes como resultado da sobrepesca:
a curva vermelha é a pesca global de bacalhau; curva azul - o mesmo para capelim

Assim, ficou provado que as interações de predador e presa podem, quando condições conhecidas levam a flutuações cíclicas regulares na abundância de ambas as espécies. O curso desses ciclos pode ser calculado e previsto, conhecendo algumas características quantitativas tipos. As leis quantitativas da interação das espécies em suas relações nutricionais são muito importantes para a prática. Na pesca, apanha de invertebrados marinhos, comércio de peles, caça desportiva, recolha de artigos decorativos e plantas medicinais- sempre que uma pessoa reduz o número de espécies de que precisa na natureza, do ponto de vista ecológico, ela age em relação a essas espécies como um predador. Portanto, é importante ser capaz de antecipar as consequências suas atividades e organizá-lo de forma a não prejudicar os recursos naturais.

Nas pescas e nas pescas, é necessário que quando o número de espécies diminui, as taxas de pesca também diminuam, como acontece na natureza quando os predadores mudam para presas mais facilmente acessíveis (Fig. 4). Se, ao contrário, você se esforçar com todas as suas forças para extrair uma espécie em declínio, ela pode não restaurar seu número e deixar de existir. Assim, como resultado da caça excessiva por culpa das pessoas, várias espécies outrora muito numerosas já desapareceram da face da Terra: passeios europeus, pombos-passageiros e outros.

Quando os predadores de uma espécie são mortos acidental ou deliberadamente, ocorrem primeiro surtos do número de suas presas. Isso também leva a Desastre ecológico como resultado de uma espécie minando sua própria base alimentar, ou - a propagação doenças infecciosas, que muitas vezes são muito mais destrutivos do que as atividades dos predadores. Um fenômeno surge bumerangue ecológico, quando os resultados são diretamente opostos à direção inicial de influência. Portanto, o uso competente das leis ambientais naturais é a principal forma de interação humana com a natureza.

As relações nutricionais não fornecem apenas as necessidades energéticas dos organismos. Eles desempenham outro papel importante na natureza - mantêm as espécies em comunidades, regulam seus números e influenciam o curso da evolução. As conexões alimentares são extremamente diversas.

Os predadores típicos gastam muita energia tentando rastrear a presa-chu, alcançá-la e capturá-la. Eles desenvolveram um comportamento de caça especial.

caça ao leão

Eles precisam de muitos sacrifícios durante suas vidas. Normalmente são animais fortes e ativos.

Ciclo de vida de uma tênia de touro

Os animais forrageadores gastam sua energia procurando sementes ou insetos, ou seja, pequenas presas. Dominar a comida encontrada para eles não é difícil. Eles desenvolveram atividade de busca, mas não há comportamento de caça.

Rato do campo

Espécies que pastam não gastam muita energia procurando comida, geralmente há muito por perto e gastam a maior parte do tempo absorvendo e digerindo alimentos.

elefante africano

No ambiente aquático, uma forma de dominar os alimentos como a filtração é difundida, e no fundo - engolir e passar o solo pelos intestinos junto com as partículas de alimentos.

Mexilhão comestível (um exemplo de um organismo de filtro)

As consequências dos laços alimentares se manifestam mais claramente na relação predador-presa.

Se um predador se alimenta de presas grandes e ativas que podem fugir, resistir, se esconder, então aqueles que o fazem melhor que os outros, ou seja, têm olhos mais aguçados, ouvidos sensíveis, sistema nervoso desenvolvido e força muscular, permanecem vivos . Assim, o predador seleciona para o aperfeiçoamento da presa, destruindo os doentes e os fracos. Por sua vez, também entre os predadores há uma seleção de força, destreza e resistência. A consequência evolutiva dessas relações é o desenvolvimento progressivo de ambas as espécies que interagem: predador e presa.

Se os predadores se alimentam de espécies inativas ou pequenas que não conseguem resistir a eles, isso leva a um resultado evolutivo diferente. Morrem aqueles indivíduos que o predador consegue notar. As vítimas que são menos perceptíveis ou um tanto inconvenientes para capturar vencem. É assim que a seleção natural é realizada para coloração protetora, cascas duras, pontas e agulhas protetoras e outros instrumentos de salvação dos inimigos. A evolução das espécies caminha na direção da especialização de acordo com esses traços.

O resultado mais significativo das relações tróficas é a contenção do crescimento no número de espécies. A existência de relações alimentares na natureza se opõe à progressão geométrica da reprodução.

Para cada par de espécies de predador e presa, o resultado de sua interação depende principalmente de suas proporções quantitativas. Se os predadores capturam e destroem suas presas na mesma proporção em que essas presas se multiplicam, eles podem impedir que seus números cresçam. São esses resultados desses relacionamentos que são mais frequentemente característicos de comunidades naturais. Se a taxa de reprodução das presas for maior do que a taxa de comê-las pelos predadores, ocorre um surto na população da espécie. Os predadores não podem mais conter seus números. Isso também ocorre ocasionalmente na natureza. O resultado oposto - a destruição completa da presa por um predador - é muito raro na natureza, mas em experimentos e em condições de violação humana ocorre com mais frequência. Isso se deve ao fato de que, com a diminuição do número de qualquer tipo de presa na natureza, os predadores passam para outra presa mais acessível. Caçar apenas uma espécie rara consome muita energia e se torna inútil.

GF Gause (1910-1986)

No primeiro terço do nosso século, descobriu-se que a relação predador-presa pode ser a causa de flutuações periódicas regulares na abundância de cada uma das espécies que interagem. Essa opinião foi especialmente fortalecida após os resultados da pesquisa do cientista russo G.F. Gauze. Em seus experimentos, G. F. Gause estudou como o número de dois tipos de ciliados em tubos de ensaio, conectados por relações predador-presa, muda. A vítima era um dos tipos de ciliados-sapatos, alimentando-se de bactérias, e o predador era um ciliado-didinium, comendo sapatos.

Assim, ficou provado que as interações entre predador e presa podem, sob certas condições, levar a flutuações cíclicas regulares na abundância de ambas as espécies. O curso desses ciclos pode ser calculado e previsto, conhecendo algumas das características quantitativas iniciais da espécie. As leis quantitativas da interação das espécies em suas relações nutricionais são muito importantes para a prática. Na pesca, na extração de invertebrados marinhos, no comércio de peles, na caça esportiva, na coleta de plantas ornamentais e medicinais - sempre que uma pessoa reduz o número de espécies de que necessita na natureza, ele, do ponto de vista ecológico, atua em relação a essas espécies como predadores. ka. Portanto, é importante saber prever as consequências de suas atividades e organizá-las de forma a não prejudicar os recursos naturais.

Na pesca e na pesca, é necessário que quando o número de espécies diminui, as taxas de pesca também diminuam, como acontece na natureza, quando os predadores mudam para presas mais facilmente acessíveis, restauram seus números e interrompem sua existência. Assim, como resultado da sobrepesca, por culpa das pessoas, várias espécies outrora muito numerosas já desapareceram da face da Terra: bisões americanos, touros europeus, pombos-passageiros e outros.

Quando os predadores de uma espécie são mortos acidental ou deliberadamente, ocorrem primeiro surtos do número de suas presas. Isso também leva a uma catástrofe ecológica, seja como resultado do enfraquecimento da própria base alimentar da espécie, seja pela disseminação de doenças infecciosas, muitas vezes muito mais destrutivas do que as atividades de predadores. Há um fenômeno de bumerangue ecológico, quando os resultados são diretamente opostos à direção inicial do impacto. Portanto, o uso competente das leis ambientais naturais é a principal forma de interação humana com a natureza.

Alvo: estudar as leis e consequências das relações alimentares.

Tarefas: enfatizam a universalidade, diversidade e papel extraordinário das relações alimentares na natureza. Mostre que são as conexões alimentares que unem todos os organismos vivos em um único sistema e também são um dos fatores mais importantes da seleção natural.

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Tópico da lição: LEIS E CONSEQUÊNCIAS DAS RELAÇÕES ALIMENTARES

Alvo : estudar as leis e consequências das relações alimentares.

Tarefas: enfatizam a universalidade, diversidade e papel extraordinário das relações alimentares na natureza. Mostre que são as conexões alimentares que unem todos os organismos vivos em um único sistema e também são um dos fatores mais importantes da seleção natural.

Equipamentos: gráficos que mostram as flutuações dos números na relação "predador - presa"; amostras de herbário de plantas insetívoras; preparações úmidas (tênias, verme do fígado, sanguessugas); coleções de insetos (joaninhas, formigas, moscas, mutucas); imagens de roedores herbívoros, mamíferos (águia, tigre, vaca, zebra, baleias).

I. Momento organizacional.

P. Testando o conhecimento. controle de teste.

1. Ervas que amam a luz crescendo sob abetos são típicas
representantes do seguinte tipo de interações:

a) neutralismo;

b) amensalismo;

c) comensalismo;

d) protocooperação.

2. Tipo de relacionamento dos seguintes representantes do estômago
do mundo pode ser classificado como "freeloading":

a) caranguejo ermitão e anêmona-do-mar; b) um crocodilo e um boi;

c) tubarão e peixe pegajoso;

d) lobo e corça.

3. Um animal que ataca outro animal, mas
come apenas parte de sua substância, raramente causando a morte, relativamente
vai para o número:

a) predadores

b) carnívoros;

d) onívoros.

4. A coprofagia ocorre:
a) em lebres;

b) em hipopótamos;

c) elefantes;

d) tigres.
5. A alelopatia é uma interação com a ajuda de substâncias biologicamente ativas, característica dos seguintes organismos:

a) plantas

b) bactérias;
c) cogumelos;
e) insetos.

6. Não entre em uma relação simbiótica:

a) árvores e formigas;

b) leguminosas e bactérias rhizobium;

c) árvores e fungos micorrízicos;

d) árvores e borboletas.

a) fitoftora;

b) vírus do mosaico do tabaco;

c) champignon, cogumelo do prado;

d) dodder, broomrape.

a) comer apenas o tegumento externo da vítima;

b) ocupam um eco-nicho semelhante;

c) atacar principalmente indivíduos enfraquecidos;

d) possuem métodos semelhantes de caçar presas.

9. Os pilotos de vespas são:

b) predadores com características de decompositores;

a) pulgas;

b) piolhos;

c) nematóides do caule;

d) fungos da ferrugem.

a) cogumelos b) vermes;

c) peixes;

e) pássaros.

b) fita de vassoura;

c) visco branco;

d) cabeça.

a) ameba - "opalina - sapo;

b) sapo -> opalina - ameba;

c) cogumelos - * sapo -> opalino;

d) sapo - * ameba - opalina.

III. Aprender novos materiais. 1. História do professor.

A vida na Terra existe devido à energia solar, que é transmitida através das plantas a todos os outros organismos que criam uma cadeia alimentar ou trófica: dos produtores aos consumidores, e assim 4-6 vezes de um nível trófico para outro.

O nível trófico é a localização de cada elo no a cadeia alimentar. O primeiro nível trófico são produtores, todo o resto são consumidores. O segundo nível são os consumidores herbívoros; o terceiro - consumidores carnívoros que se alimentam de formas herbívoras; a quarta - consumidores que consomem outros carnívoros, etc.

Consequentemente, é possível dividir os consumidores por níveis: consumidores de primeira, segunda, terceira ordem, etc.

Os custos de energia estão associados principalmente à manutenção dos processos metabólicos, chamados de gasto respiratório; uma parte menor dos custos vai para o crescimento e o resto da comida é excretada na forma de excrementos. Em última análise o máximo de energia é convertida em calor e dissipada em ambiente, e não mais do que 10% da energia do anterior é transferida para o próximo nível trófico superior.

No entanto, uma imagem tão estrita da transição energética de nível para nível não é totalmente realista, uma vez que as cadeias tróficas dos ecossistemas estão intrinsecamente entrelaçadas, formando redes tróficas.

Por exemplo, as lontras marinhas comem ouriços do mar quem come algas marrons; a destruição de lontras por caçadores levou à destruição de algas devido ao aumento da população de ouriços. Quando a caça às lontras foi proibida, as algas começaram a retornar aos seus habitats.

Uma parte significativa dos heterótrofos são saprófagos e sa-lucros (fungos), que usam a energia dos detritos. Portanto, distinguem-se dois tipos de cadeias tróficas: as cadeias pastoris, ou cadeias de pastagens, que começam com a ingestão de organismos fotossintéticos, e as cadeias de decomposição detrítica, que começam com a decomposição de restos de plantas mortas, cadáveres e excrementos de animais. Assim, o fluxo de energia radiante em um ecossistema é distribuído em dois tipos de teias alimentares. O resultado final: a dissipação e perda de energia, que, para que a vida exista, deve ser renovada.

2. Trabalhe com o livro didático em pequenos grupos.

Tarefa 2. Especifique as características das relações alimentares de predadores típicos. Dar exemplos.

Tarefa 3. Especificar as características das relações alimentares dos coletores de animais. Dar exemplos.

Tarefa 4. Indique as características das relações alimentares das espécies herbívoras. Dar exemplos.

Observação: o professor deve chamar a atenção dos alunos para o fato de que na literatura estrangeira o termo que denota relações do tipo

A esse respeito, deve-se ter em mente que o termo "predador" é usado na literatura sobre ecologia em um sentido restrito e amplo.

Resposta à tarefa 1.

Resposta à tarefa 2.

Predadores típicos gastam muita energia procurando, rastreando e capturando presas; matar a vítima quase imediatamente após o ataque. Os animais desenvolveram um comportamento especial de caça. Exemplos - representantes da ordem dos carnívoros, mustelídeos, etc.

Resposta à tarefa 3.

Os animais forrageadores gastam energia apenas procurando e coletando pequenas presas. Os coletores incluem muitos roedores granívoros, galinhas, abutres carniceiros e formigas. Coletores peculiares - alimentadores de filtro e comedores de solo de reservatórios e solos.

Resposta à tarefa 4.

Espécies herbívoras se alimentam de alimentos abundantes que não precisam ser procurados por muito tempo e estão facilmente disponíveis. Geralmente são herbívoros (pulgões, ungulados), bem como alguns carnívoros ( joaninhas em uma colônia de pulgões).

3. D e s para s s e I.

Pergunta. Em que direção está a evolução das espécies no caso de

com predadores típicos? Exemplo de resposta.

A evolução progressiva tanto dos predadores como das suas presas visa melhorar sistema nervoso, incluindo os órgãos dos sentidos e o sistema muscular, uma vez que a seleção mantém nas presas as propriedades que as ajudam a escapar dos predadores e, nos predadores, aquelas que ajudam na obtenção de alimentos.

Pergunta. Em que direção vai a evolução no caso da coleta?

Exemplo de resposta.

A evolução das espécies segue o caminho da especialização: a seleção nas presas mantém características que as tornam menos visíveis e menos convenientes para a coleta, ou seja, coloração protetora ou de advertência, semelhança imitativa, mimetismo.

Em o p r o Com. Em que situações uma pessoa age como um predador típico?

Exemplo de resposta.

Ao utilizar espécies comerciais (peixes, caça, peles e animais ungulados);
ao destruir pragas.

Nota: o formador deverá sublinhar que no caso ideal, com a exploração competente dos objectos comerciais (peixe no mar, javalis e alces na floresta, madeira), é importante poder prever as consequências desta actividade no para ficar na linha tênue entre uso aceitável e uso excessivo. O objetivo da atividade humana é preservar e aumentar o número de "vítimas" (recurso). 4. ancoragem novo material. Livro didático, §9, perguntas 1-3. Resposta à pergunta 1.

Nem sempre. A área de nidificação pode acomodar apenas um certo número de pássaros. Os tamanhos das parcelas individuais determinam quantas caixas de nidificação serão ocupadas. A taxa de reprodução da praga pode ser tão alta que o número disponível de aves não será capaz de reduzir significativamente seu número.

Resposta à pergunta 2.

A simplificação do modelo é a seguinte: eles não levaram em conta que as presas podem fugir e se esconder dos predadores, os predadores podem se alimentar de diferentes presas; na verdade, a fertilidade dos predadores não depende apenas do suprimento de alimentos, etc., ou seja, as relações na natureza são muito mais complicadas.

Resposta à pergunta 3.

Para alces, a base de forragem melhorou e a morte por predadores diminuiu. A permissão para caça moderada é concedida se o alto número de alces começar a afetar adversamente a restauração das florestas.

Trabalho de casa:§ 9, tarefa 1; Informações adicionais.