Устойчивость и развитие биоценозов. Естественные и искусственные биоценозы IV. Закрепление нового материала

Вопрос 6. Каковы причины миграций? Приведите примеры.

Причинами миграций являются изменения условий существования животных. Примерами могут служить миграции птиц, саранчи в места, где достаточно пищи и др.
^ 53. Естественные и искусственные биоценозы

Вопрос 1 Докажите, что пространственная и временная ярусность повышают устойчивость биоценоза.

Пространственная и временная ярусность позволяет большому количеству видов уживаться на одной территории, так как обеспечивает более широкое использование света, тепла, влаги и тем самым уменьшает конкуренцию. А у сообщества с большим видовым разнообразием шире возможность приспособления к меняющимся условиям живой и неживой природы, т. е. выше устойчивость.

Вопрос 2. Приведите известные вам примеры, подтверждающие наличие временной или пространственной ярусности у животных.
Примером пространственной ярусности у животных может служить распределение гнездовий у птиц. Есть виды птиц, гнездящиеся на земле (куриные, тетеревиные, овсянки, коньки и др.), в кустарниковом ярусе (снегири, славки, соловьи, певчие дрозды и др.), в кронах деревьев (корольки, щеглы, зяблики и др.).

Временную ярусность иллюстрируют различные календарные сроки гнездования. Так, например, зяблики выводят птенцов весной, а клесты - зимой.

Вопрос 3. Почему есть консументы II и более порядков, но нет продуцентов II порядка?

Продуцентами являются организмы, которые производят первичные органические вещества из неорганических. Например, растения, используя энергию солнца, производят их из углекислого газа и воды. Поэтому продуцентов II порядка быть не может. Все они относятся к первому трофическому уровню.

Консументы - это потребители органических веществ. Их можно разделить на растительноядных и хищных, т. е. отнести к I и II порядку.

Вопрос 4. Почему в естественных биоценозах значительно реже, чем в искусственных, наблюдаются случаи массового размножения вредителей?

Это объясняется тем, что в естественных биоценозах видовой состав и взаимоотношения между видами сбалансированы. Внедрение в устойчивую систему естественного биоценоза инородного вида и его массовое размножение затруднительно. В искусственном же биоценозе законы взаимодействия между видами направленно нарушены (для получения высокой продуктивности одного вида) и массовому размножению вредителей нет естественных преград.

^ 54. Факторы среды и их влияние на биоценозы

Вопрос 1 . Какими местными примерами вы можете подтвердить прямое и косвенное влияние биотических факторов?

Воздействие биотических факторов может быть прямым и косвенным.

Характерными примерами прямого влияния являются пищевые связи. Так, например, совы впрямую регулируют численность мышевидных грызунов, питаясь ими.

Косвенное влияние проявляется при изгнании животных данного вида из нор или других мест обитания, при уничтожении их кормовой базы или наличии постоянного беспокойства. Например, неурожай трав в засушливое лето косвенно влияет на состояние популяции сов, так как в таких условиях меньше выживает мышевидных грызунов, являющихся для сов пищей.

Вопрос 2. Докажите, что кроты изменяют среду своего обитания.

Кроты изменяют состояние почвенной среды, в которой они обитают, тем, что создают систему подземных ходов и периодически выбрасывают землю на поверхность в виде кротовин. В результате изменяется аэрация почвы, происходит перемешивание ее слоев.

Вопрос 3. Приведите примеры положительного и отрицательного воздействия человека на природу в результате хозяйственной деятельности.

Искусственное разведение, охрана определенных видов редких животных и

растений может служить положительным примером.

Отрицательных примеров значительно больше. Это и уничтожение естественных биоценозов при использовании земель под хозяйственные нужды, и загрязнение среды огромными количествами отходов промышленных предприятий, многие из которых ядовиты и приводят к гибели наземных, почвенных и водных обитателей, и, наконец, прямое истребление многих растений и животных, являющихся объектами промыслов.

^ 55. Цепи питания. Поток энергии

Вопрос 1 О чем говорит длина цепи питания?

Цепь питания обычно не может состоять более чем из 4-6 звеньев, включая организмы, потребляющие трупы животных, что объясняется потерей энергии на каждом ее уровне (в каждом звене). Длина цепи питания говорит об эффективности использования энергии в ее звеньях (чем полнее используется энергия, тем длиннее цепь).

Вопрос 2. Почему численность (число видов) консументов в цепи питания сокращается?

В цепи питания каждое последующее звено теряет часть органического вещест-

ва, получаемого с пищей, и часть извлеченной из нее энергии. Усваивается только 10% от общей массы съеденного корма. Поэтому переход с одного звена на другое сопровождается резким сокращением численности консументов в цепи питания. Если число хищников будет больше, чем число их жертв, то они уничтожат всю свою кормовую базу и сами начнут гибнуть от голода.

Вопрос 3. Каким образом природопользователи определяют продуктивность естественного биоценоза?

Продуктивность естественного биоценоза природопользователи оценивают по количественным показателям, используя пирамиды биомассы (пищевые пирамиды, пирамиды энергии).

Вопрос 4. Каково ваше мнение о продуктивности естественного и искусственного биоценозов на одной и той же территории? Ответ обоснуйте.

Пирамиды биомассы, или пищевые, и энергии позволяют оценить продуктивность биоценоза и возможность использования части биомассы для нужд человека. Сравнивая естественные и искусственные биоценозы по продуктивности, можно сказать, что первичная продуктивность искусственного биоценоза (агроценоза) выше,

чем естественного. Что касается следующих ступеней пирамиды, то агроценозы, как правило, не имеют животных консументов II порядка и выше, так как их место занимает человек. Учитывая, что на борьбу с естественными консументами (для человека - вредителями сельского хозяйства) необходимо затрачивать определенные ресурсы, в том числе и энергетические, встает вопрос об эффективности хозяйствования.

^ 56. Взаимосвязь компонентов биоценоза и их приспособленность друг к другу

Вопрос 1 Какие биоценозы в вашей местности могут служить примером взаимосвязей компонентов?

Вопрос 2 . Приведите примеры взаимосвязей компонентов биоценоза в аквариуме.

Аквариум может рассматриваться как модель биоценоза. Разумеется, без вмешательства человека существование такого искусственного биоценоза практически невозможно, однако при соблюдении определенных условий можно добиться его максимальной устойчивости.

Продуцентами в аквариуме являются все виды растений - от микроскопических водорослей до цветковых растений. Растения в процессе своей жизнедеятельности производят под действием света первичные органические вещества и выделяют кислород, необходимый для дыхания всех жителей аквариума.

Органическая продукция растений в аквариумах практически не используется, так как в аквариумах, как правило, не содержат животных, которые являются консу-ментами I порядка. Заботу о питании консументов II порядка - рыб - соответствующим сухим или живым кормом человек берет на себя. Очень редко в аквариумах содержатся хищные рыбы, которые могли бы играть роль консументов III порядка.

В качестве редуцентов, обитающих в аквариуме, можно рассматривать разнообразных представителей моллюсков и некоторых микроорганизмов, перерабатывающих продукты жизнедеятельности обитателей аквариума. Кроме того, работу по уборке органических отходов в биоценозе аквариума выполняет человек.

Вопрос 3. Докажите, что в аквариуме можно показать все виды приспособленности его компонентов друг к другу.

В аквариуме можно показать все виды приспособленности его компонентов друг к другу только в условиях очень больших объемов и при минимальном вмешательстве человека. Для этого необходимо изначально позаботиться обо всех основных составляющих биоценоза. Обеспечить минеральной подкормкой растения; организовать аэрацию воды, заселить аквариум растительноядными животными, численность которых смогла бы обеспечить питанием тех консументов I порядка, которые будут питаться ими; подобрать хищников и, наконец, животных, выполняющих функции редуцентов.
^ 57.Воздействие человека и его деятельности на животных

Вопрос 1 . Докажите местными примерами, что воздействие человека на среду обитания имеет более существенные последствия, чем истребление какого-либо вида.

Для ответа на данный вопрос необходимо отметить, что в природе очень мало видов, функции которых в биоценозах не могли бы взять на себя представители других видов. Негативное же воздействие человека на среду, как правило, носит комплексный характер, так как затрагивает все организмы, обитающие на данной территории. Например, осушение болот, распашка целинных земель, вырубка лесов приводят к тому, что резко сокращаются ареалы диких копытных. Вслед за ними сокращается поголовье хищников, растет численность грызунов.

Происходит полное, необратимое разрушение биоценоза.

Вопрос 2. Чем могут гордиться жители вашей местности в плане охраны животного мира, а чего - стыдиться?

Мы можем гордиться тем, что в настоящее время уже созданы многие природоохранные технологии (по очистке сточных вод, утилизации промышленных отходов, обезвреживанию ядохимикатов и др.) и продолжают разрабатываться новые, все более совершенные; отработана методика по сохранению и разведению в неволе животных, исчезающих в природе; имеется положительный опыт по восстановлению численности конкретных видов животных (например, зубров, бизонов, бобров и др.) на природоохранных территориях.

И непростительно, когда мы не применяем этих разработанных методик, технологий по охране окружающей среды во всех случаях, когда это необходимо.

Вопрос 3. Есть ли в вашей местности какие-либо промыслы? Эффективны ли они? Ответ обоснуйте расчетами.

Промыслом называют изъятие человеком из природы животных путем отлова добычи. Промыслы различаются по названию группы животных или продуктов их жизнедеятельности, например: пушной промысел, рыболовство, бортничество, промысел крабов, устриц, трепангов, жемчужниц и др. Выделяются группы животных, которых считают промысловыми. В каждой местности можно назвать примеры промысловых рыб, птиц и зверей.

Эффективность промысла рассмотрим на примере любительского рыболовства.

Допустим, что затраты семьи связаны в основном с приобретением снастей, транспортными расходами и составляют порядка 15% от стоимости пойманной рыбы. Если в среднем в год семья потребляет 45 кг рыбы (средняя цена 1 кг - 40 руб.), то, обеспечивая себя добытой рыбой, она сэкономит 1530 рублей.

Вопрос 4. Что такое браконьерство? В чем его вред?

Браконьерство - добыча или уничтожение диких животных с нарушением действующих законов, регламентирующих промысел животных, а также требований законодательства по охране животного мира.

Браконьерство приводит к нерегулируемому отлову промысловых животных в масштабах, не учитывающих возможностей их естественного восстановления, а также сводит на нет усилия по сохранению в природе редких видов.

^ 58. Одомашнивание животных

Вопрос 1 . Какие пути одомашнивания животных кажутся вам более достоверными?

На сегодняшний день предполагается несколько путей одомашнивания. Каждый из них можно считать достоверным. Во-первых, животных ловили во время охоты, а затем держали на привязи или в загоне, постепенно приручая. Во-вторых, приручали детенышей, оставленных живыми после охоты. Их в качестве игрушки охотники отдавали детям, которые ухаживали за своими питомцами, кормили, вместе играли. В-третьих, в некоторых случаях одомашниванию способствовало религиозное почитание животного и, как следствие, его неприкосновенность (например, коровы в Индии, кошки в Египте).

Вопрос 2. Почему процесс одомашнивания идет очень медленно?

Можно предположить, что длительность процессов одомашнивания связана с тем, что первые домашние животные появлялись у человека случайно. Должны были накопиться знания об особенностях образа их жизни и опыт по успешному содержанию и размножению их в неволе. Затем шел долгий отбор животных, обладающих полезными для человека признаками.

Вопрос 3. Докажите, что одомашненные животные более продуктивны, чем их дикие родственники.

Масса тела диких гусей 5-6 кг, домашних - до 12 кг. Яйценоскость диких кур - от 6 до 16 яиц в год, домашних кур - до 40 яиц в год.

Вопрос 4. Какие направления отбора домашних животных известны вам? Приведите примеры из вашей местности.

Чаще всего отбор осуществляется на получение продукции от данного животного. Например, у птиц он ведется обычно в двух направлениях: на яйценоскость и на быстрый рост - наращивание большой массы тела. У овец отбор ведется в нескольких направлениях: на увеличение числа ягнят; на наращивание массы тела - породы мясные, мясо-сальные; на руно или на молоко. У крупного рогатого скота отбор ведется на молочность, на массу тела и скороспелость.

^ 59. Законы России об охране животного мира. Система мониторинга

Вопрос 1 С какой целью страны принимают законы об охране животного мира?

Законы об охране животного мира принимают для того, чтобы урегулировать соотношения охраны и использования животного мира, среды его обитания, сохранить биологическое разнообразие.

Вопрос 2. Почему необходимо международное сотрудничество по вопросам мониторинга окружающей среды?

Загрязнение среды приняло планетарный характер. Международное сотрудничество по вопросам мониторинга окружающей среды необходимо потому, что в природе нет границ в государственном понимании этого слова. Благодаря осуществлению мониторинга на международном уровне можно получать более полную и достоверную информацию о состоянии окружающей среды.

Вопрос 3. Какими причинами, кроме браконьерства, можно объяснить сокращение численности некоторых промысловых животных в 1995 г.?

Сокращение численности промысловых животных наблюдается ежегодно. Кроме браконьерства, это связано с тем, что происходит разрушение мест обитания этих животных из-за загрязнения окружающей среды, а также в результате освоения человеком этих территорий под различны» объекты (строительство дорог, зданий и т. п.).

Вопрос 4. Нужен ли мониторинг вашей территории? Ответ обоснуйте.

Мониторингом называют наблюдение, оценку и прогноз состояния окружающей среды в связи с хозяйственной деятельностью человека. Мониторинг уместен на любой территории - с развитой хозяйственной структурой и заповедной. Чем шире он проводится, тем более полные данные динамики состояния окружающей среды мы имеем.
^ 60. Охрана и рациональное использование животного мира

Вопрос 1 Какие виды охраняемых территорий известны вам?

С целью сохранения естественных ландшафтов как мест обитания многочисленных диких животных в нашей стране определены законодательством территории с различными степенями охраны. Это заповедники, заказники, памятники природы, природные национальные парки. Все они составляют систему эталонных, особо охраняемых территорий и объектов.

Вопрос 2. Какие объекты своей местности вы считаете необходимым охранять?

В условиях хозяйственной деятельности человека любые объекты природы требуют охраны. Особое внимание следует уделять тем объектам, которые еще не нарушены, придавать им статус особо охраняемых территорий. Остальные объекты следует восстанавливать и стремиться к их максимальному сохранению.

Вопрос 3. Есть ли Красная книга для той территории, на которой вы живете? Что вы о ней знаете?

Международная Красная книга была учреждена решением Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП) в 1966 г. В 1980 г. была учреждена Красная книга СССР, в 1982 г. - Красная книга РСФСР. В настоящее время существует Красная книга России. Все Красные книги построены по одному плану - это списки видов животных по пяти категориям: исчезающие; сокращающиеся в численности; редкие; малоизученные; восстановленные.

Главные цели Красной книги - привлечь внимание человечества к спасению исчезающих видов и восстановлению редких, объединить усилия всех заинтересованных лиц и организаций в спасении животных и сохранении их видового разнообразия.

Вопрос 4. Почему необходимо периодически пересматривать и переиздавать Красные книги?

В зависимости от природоохранных мер, предпринимаемых человечеством, статус того или иного биологического вида в Красной книге может меняться. Поэтому Красные книги необходимо периодически пересматривать и переиздавать.

Вопрос 5. Что значит рациональное использование животных?

Рациональное использование животных предполагает получение от них максимальной пользы при сохранении ныне существующих их численности и биологического разнообразия.

Вопрос 1. Какие признаки вы можете предложить для характеристики биогеоценоза?
Характеристика биогеоценоза:
1) видовой состав;
2) плотность популяции;
3) интенсивность воздействия абиотических и биотических факторов.

Вопрос 2. Как на жизнедеятельности организмов проявляется взаимодействие абиотических факторов среды?
По отношению к факторам среды различают виды теплолюбивые и холодоустойчивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой и низкой солености воды. Отклонение интенсивности одного какого либо фактора от оптимальной величины может сузить пределы выносливости к другому.
Правило Либиха
Фактор, находящийся в недостатке или избытке по сравнению с оптимальной величиной, называют ограничивающим, поскольку он делает невозможным процветание вида в данных условиях.
Например, низкая влажность делает экваториальные пустыни малонаселенными, хотя по остальным факторам (освещенность, температура, наличие микроэлементом) показатели удовлетворительны.

В опрос 3. В чем заключается негативное воздействие ионизирующего излучения на живые организмы?
Наиболее губительное действие ионизирующее излучение оказывает на более высокоразвитые и сложные организмы, причем человек отличается особой чувствительностью к воздействию. Большие дозы, получаемые организмом за короткое время (минуты, часы), называют острыми в противоположность хроническим дозам, которые организм мог бы выдержать на протяжении всего жизненного цикла. Любое превышение уровня излучения в среде над фоновым или даже естественный высокий фон может повысить частоту мутаций. У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо пропорциональна размеру клеточного ядра. У животных такой простой зависимости нет; для них наибольшее значение имеет чувствительность определенных органов и систем. Так, млекопитающие чувствительны даже к низким дозам вследствие легкой повреждаемости облучением костного мозга и эпителия кишечника. Радиоактивные вещества могут накапливаться в почве, воде, воздухе и в телах самих живых организмов. Передаваться и аккумулироваться при передаче по пищевой цепи.

Вопрос 4. Каково значение для устойчивости биоценоза его видового разнообразия?
Чем богаче видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом.

Вопрос 5. Что такое экологическая пирамида и каковы направления отбора на каждой ее ступени?
Правило экологической пирамиды
Масса каждого последующего звена в трофической цепи прогрессивно уменьшается.
Это происходит потому, что в каждом звене пищевой цепи при каждом переносе энергии 80-90% ее теряется, рассеиваясь в форме тепла. В среднем из 1 тыс. кг зелёных растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники могут поглотить из этого количества пищи только 10 кг своего тела. Соответственно и количество животных на каждой последующей ступени пирамиды меньше. Графически это правило нашло отражение в экологических пирамидах. Выделяют пирамиды численности, отражающие число особей на каждом этапе пищевой цепи, пирамиды биомассы, отражающие количество синтезированного на каждом уровне органического вещества, и пирамиды энергии, демонстрирующие количество энергии в пище на каждой ступени.
Вопрос 6. Назовите причины смены биоценозов?
В природе менее устойчивые биогеоценозы со временем сменяются более устойчивыми. Их смена определяется тремя факторами:
1) упорядоченным процессом развития сообщества - установлением в нем статичных взаимоотношений между видами;
2) изменением климатических условий;
3) изменением окружающей среды под влиянием жизнедеятельности организмов, составляющих сообщество.

Цели и задачи урока:

Формирование у учащихся знаний:

о биоценозе как устойчивой системе;
о биоценозах естественных и искусственных;
об обязательных компонентах биоценоза:
Знакомство учащихся с причинами устойчивости естественного биоценоза и неустойчивости искусственного.

Тип урока. Дискуссионная лекция с использованием презентации.

Оборудование. Компьютеры, проектор, CD диск «Биология», электронные тесты.

Ход урока:

I. Актуализация знаний.

Индивидуальный опрос:

1. Каковы доказательства того, что естественный отбор – ведущая причина эволюции животных?

2. Почему возникновение ареалов в природе и их виды – результат приспособленности животных?

3. Каковы закономерности размещения животных в природе?

II. Изучение нового материала.

Дети, глядя на тему урока, формулируют цели и задачи урока.

! (предполагаемый ответ):

выяснить, что такое биоценоз;
что значит искусственный и естественный биоценоз.

Слово учителю:

Всех нас волнует серьезный вопрос:
Что же такое биоценоз?
Эту проблему решу я, друзья, –
Это такая большая семья:
Звери и птицы, жуки, пауки,
Лес, в нем березы, осины, дубки,
Черви и мыши, воздух, земля,
Листья опавшие, может, хвоя,
Даже тропа, где грибочки ты нес,
Вот, что такое биоценоз.

Как вы думаете, исходя из прочитанного стихотворения, какое определение можно дать понятию «биоценоз»?

Биоценоз – это сообщество (совокупность) растений, животных и других организмов.

Различают 2 вида (типа) биоценоза: естественный и искусственный (см. слайд 3). Попробуйте определить, в чем разница этих биоценозов. Приведите примеры.

Естественный биоценоз – это тот, который создала природа. Например, озеро, лес.

Искусственный биоценоз – это тот, который создал человек. Например, сад, огород.

Естественные биоценозы.

Состав обитателей в каждом из них не случаен, он зависит от условий данной территории и приспособлен к ним. Биоценозы могут быть богатые видами и бедные, например: в тундре бедный видовой состав, а в тропических лесах – богатый (см. слайды 4-7)

Чем выше численность видов, тем устойчивее биоценоз к различным вмешательствам.

Устойчивость биоценозов определяется также их ярусностью – пространственной и временной (см. слайд 8).

Как вы считаете, что обозначают эти понятия?

Ярусы – этажи.

Пространственная – располагается в пространстве (тройное измерение).

Временная – располагается во времени (меняется со временем)

Пространственная ярусность (см. слайд 9) характерна и для животных, и для растений. Каждый ярус освоен особями своего вида, но это не мешает различным животным находиться и в других ярусах. Однако, основные этапы жизни животных проходят в определенных ярусах. Например, гнезда птиц расположены в одних ярусах, а поиск корма может происходить в других.

Если продуценты – организмы, производящие вещество, то тогда кто такие консументы?

! Консументы – это те организмы, которые потребляют вещество.

Растительноядные животные, создающие органические вещества, но уже животного происхождения, называются консументами I порядка (см. слайд 13).

Итак, мы выяснили, кто такие продуценты и консументы. Подумайте и скажите, кто такие редуценты и какую роль должны выполнять они?

! Редуценты – организмы, которые перерабатывают останки погибших животных и растений.

Редуценты – организмы, питающиеся остатками умерших растений и животных (см. слайд 14). К ним относятся бактерии, грибы и некоторые животные, например, черви.

В естественном биоценозе происходит саморегулирование численности особей каждой группы.

Как вы думаете, какими особенностями будет обладать искусственный биоценоз?

! Там будет расти только то, что посадил человек, будут жить только несколько видов животных.

Земледелие привело к уничтожению естественных и созданию искусственных биоценозов (агробиоценозов). Выращивание на больших площадях растений одного вида, например, картофеля, пшеницы, повлекло за собой резкое сокращение связей между видами. Агробиоценоз отличается незначительной устойчивостью, т.к. отсутствует ярусность (и временная, и пространственная).

Культурные растения формируют специфичный состав обитателей животного мира с преобладанием растительноядных видов, в основном насекомых- вредителей. Все особи характеризуются хорошей приспособленностью к быстрой смене растительного покрова, всеядностью.

Для борьбы с ними человек использует различные методы, применяет ядохимикаты, загрязняя при этом среду обитания, уничтожая наряду с вредными и полезных животных. Для поддержания устойчивости искусственных биоценозов необходимы большие финансовые затраты.

Для примера рассмотрим биоценоз водоема (см. слайд 16) .

Продуцентами здесь являются все виды растений, которые в большинстве случаев располагаются в верхних слоях. Микроскопические водоросли образуют фитопланктон.

Консументами I порядка являются микроскопические животные, образующие зоопланктон, которые питаются фитопланктоном и напрямую зависят от его развития.

Консументы II порядка – рыбы, питающиеся ракообразными и насекомыми.

Консументы II порядка – хищные рыбы.

Консументы могут обитать на различных глубинах, в том числе и на дне.

Остатки жизнедеятельности всех организмов опускаются на дно и становятся кормом для редуцентов, разлагающих их до неорганических веществ.

III . Физминутка.

Раз, два, три, четыре.
Биосемьи изучили,
Много нового узнали
И немножечко устали.
Мы глазами повращаем,
Головою покачаем.
Руки, ноги потянули,
Хорошенечко вздохнули,
Наклонились раз и два.
Не кружится голова?
Ну, коль с вами все в порядке,
Поработаем в тетрадке.

IV. Закрепление нового материала.

1. Работа в тетради (закрепление понятий «биоценоз», «естественный биоценоз», «искусственный биоценоз»).

РТ. Стр. 132, № 1, № 2.

2. Самостоятельная работа (отработка понятий).

Сильные учащиеся рассматривают биоценоз водоема (работа на листах – шаблонах).

Слабые учащиеся просматривают фильм «Муравьи» и отвечают на вопросы (работа на листах – шаблонах).

На работу дается определенное время. По истечению времени учащиеся отвечают на поставленные вопросы (комментируют показ своего материала).

3. Это интересно.

Листы (с разными сведениями) раздаются учащимся. Через 2–3 минуты предлагается зачитать 2 наиболее понравившихся факта.

Выполнение тестовых заданий в программе «Knowing». Учащиеся открывают на Рабочем столе папку «Knowing», выбирают тест «Биоценоз» и начинают тестирование.

IV . Итоги урока. Рефлексия. Д/з.

>> Биоценоз и его устойчивость

§ 15. Биоценоз и его устойчивость

Вспомните
Сообщества
Ярусы
растительности

Биоценоз - сложная природная система. Весь комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов называют биоценозом («биос» - жизнь, «ценос» -сообщество).

Рис. 64. Биоциноз пруда

В природе биоценозы бывают разного масштаба. Это, например, биоценоз моховой кочки, разрушающегося пня, луга, пруда, болота, леса (рис. 64, 65). Существуют рукотворные биоценозы - аквариум, террариум, теплица, оранжерея. Во всех случаях мы выделяем такое сообщество организмов, в котором совместно живущие виды оказываются приспособленными к определенному комплексу абиотических условий и поддерживают свое существование через связи друг с другом. Более мелкие биоценозы являются в природе частями более крупных, как, например, все обитатели лесной поляны или ствола упавшего дерева - часть общего биоценоза леса, а прибрежные и донные биоценозы - части общего речного или озерного сообщества.

Биоценозы - не случайные собрания разных организмов. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. Мы с уверенностью можем предполагать, что в разных дубравах в полосе широколиственных лесов мы можем встретить также липу, клен, лещину, среди трав - сныть, ветреницу дубравную и другие совершенно определенные виды растений, среди животных - белку, кабана, желтогорлую мышь, синицу-лазоревку, мухоловку-пеструшку, сойку, желудевого долгоносика. В еловых лесах - другой набор видов, при этом часть из них может быть общей с другими сообществами , а часть - встречается только в ельниках.

Рис. 65. Биоциноз дубравы

Таким образом, вся живая природа состоит не только из отдельных организмов и видов, но и из разнообразных биоценозов, в которые группируются представители различных видов. Биоценозы, как и популяции , - это надорганизменный уровень организации жизни.

Общее число видов, способных ужиться в одном биоценозе, в природе очень велико. Самые богатые видами - тропические леса. Их разнообразие до сих пор не описано достаточно полно. Приблизительно считают, что на площади в квадратный километр в тропическом лесу обитает несколько сотен тысяч видов растений и животных, не считая микроорганизмов и грибов. Но и в тех природных сообществах, которые формируются в достаточно суровых условиях, например в тундрах или высокогорьях, вместе живут тысячи видов организмов.

Члены биоценоза связаны прямыми или косвенными пищевыми отношениями, создают среду обитания друг для друга и взаимно ограничивают численность . Виды приспособились к совместному обитанию в ходе длительной эволюции. В биоценозах идут процессы борьбы за существование и естественного отбора.
Любой биоценоз - это сложная природная система, которая поддерживается за счет связей между видами и имеет сложную внутреннюю структуру.

Видовая структура биоценоза . Виды, входящие в биоценоз, очень неравноценны по численности. Одни из них массовые, другие малочисленны, третьи - совсем редки. Наиболее массовые виды биоценоза называют доминантами или доминирующими видами. Например, в ель- нике-черничнике среди деревьев постоянно доминирует ель, среди наземных растений - черника, зеленые мхи, среди птиц - пеночка- теньковка, синица-гаичка, из куриных птиц - рябчик, а среди мышевидных грызунов преобладает рыжая полевка.

Массовые виды составляют основное ядро биоценоза. Ряд видов достигает высокой численности лишь периодически, временами включаясь в состав массовых. В еловых лесах это зяблики, клесты-еловики, лесные мыши. Наиболее разнообразны в биоценозах редкие и малочисленные виды.

Если построить график, отражающий долю видов с разной численностью, то для большинства биоценозов в той части шкалы, где представлены редкие виды, кривая резко уходит вверх (рис. 66). Это означает, что в устойчивом биоценозе редких видов много, а очень многочисленных - мало.

В тропическом лесу, например, так велико разнообразие деревьев, что на площади в 1 км 2 иногда с трудом можно найти несколько деревьев одного вида.

Какую же роль играют в биоценозах массовые нные виды? Виды-доминанты определяют главные связи в сообществе. Они создают его основную структуру и внешний облик.

Часть массовых видов - важные средообразователи, сильно влияющие на условия жизни для других. В еловых лесах распределение света и осадков, микроклимат, мозаика почвенных о биоценозах условий - все определяется елью. От состояния елового древостоя зависит жизнь многих наземных растений и тысяч видов животных от белок и синиц до многочисленных мелких членистоногих в лесной подстилке.

Малочисленные виды составляют как бы резерв сообщества. В существующей обстановке они не могут реализовать свои возможности размножения, но в изменившихся условиях в состоянии включиться в состав доминантов или даже занять их место. Среди множества малочисленных видов всегда найдутся такие, для которых отклонение условий от средней нормы окажется благоприятным.

Таким образом, биоценоз сохраняет свою устойчивость и не разрушается при разных погодных колебаниях и других внешних воздействиях, включая умеренные антропогенные.

Соотношение видов по численности создает видовую структуру биоценоза. Для каждого типа биоценозов она вполне закономерна.

Распределение видов в пространстве. Для биоценозов характерно также закономерное распределение видов в пространстве. Основу этого распределения формирует растительность. Растения создают в биоценозах ярусностъ, располагая друг под другом листву в соответствии со своей формой роста и светолюбием. В лесах умеренного климата может быть до 5-6 ярусов растений.

Животные также живут в отдельных ярусах растительности, но в силу своей подвижности разные виды животных могут осваивать и сразу несколько ярусов. Белки, например, строят гнезда и выводят бельчат на деревьях, а собирать орехи, грибы, ягоды могут на земле.

Для видового разнообразия биоценозов важно также, однородно или мозаично распределена растительность на территории. В лесах, где много полян и опушек, видовой состав и растений, и птиц, и насекомых намного богаче, чем в обширных однотонных насаждениях. Это явление называется опушечным эффектом и часто используется при создании парков и других искусственных лесных насаждений, где хотят восстановить видовое разнообразие.

Экологическая ниша вида. Как уже обсуждалось, виды уживаются в одном биоценозе в тех случаях, когда они расходятся по экологическим требованиям и ослабляют тем самым конкуренцию друг с другом. Таким образом, каждый вид использует ресурсы по-своему и имеет свои особенности связей с другими видами.

Положение, которое вид занимает в составе биоценоза, называется его экологической нишей. Экологическую нишу вида характеризуют и границы выносливости его по отношению к разным факторам, и характер связи с другими видами, и образ жизни, и распределение в пространстве.

Экологические ниши совместно живущих видов могут частично перекрываться, но полностью никогда не совпадают, так как при этом вступает в действие закон конкурентного исключения и один вид вытесняет другой из данного биоценоза.

Устойчивость биоценозов . Изменения, возникающие в биоценозах, по-разному связаны с их устойчивостью. Если, например, один конкурирующий вид вытеснит другой, существенных изменений в биоценозе не произойдет, особенно если этот вид не относится к числу массовых. Соответствующая экологическая ниша просто окажется занятой другим видом. Например, соболь, живущий в хвойных лесах Сибири, - многоядный хищник, питающийся мелкими грызунами, птицами, орешками кедровой сосны, ягодами и насекомыми, добывая свою пищу как на земле, так и на деревьях. Такую же роль в северных европейских лесах играет лесная куница. Поэтому, если вместо куниц в лесу будут жить соболи, лесной биоценоз сохранит все свои основные черты.

Малочисленные виды - наиболее уязвимая часть биоценоза. Их популяции часто находятся на пределе выживаемости. Поэтому они в первую очередь исчезают из сообществ при антропогенных влияниях, ухудшающих условия существования биоценоза.

Потери редких и малочисленных видов также до определенного времени не меняют существенно основных биоценотических связей. Так, еловый лес или дубрава возле большого города могут долго сохраняться и даже возобновляться несмотря на то, что из-за постоянного посещения людьми, вытаптывания, сбора плодов и цветов и т. п. из них исчезают многие виды растений, птиц, насекомых. Состав таких лесов беднеет, а устойчивость ослабевает постепенно и незаметно. Ослабленный, обедненный лесной биоценоз может разрушиться внезапно, за короткий срок из-за внешне, казалось бы, незначительных причин. Например, начинает накапливаться опад из-за недостатка или малой активности почвенных обитателей, деревья исчерпывают запасы минерального питания, ослабевают, подвергаются нападению массовых вредителей и гибнут.

Выпадение из состава биоценоза основных видов-средообразователей ведет к разрушению всей системы и смене сообществ. Такие изменения в природе часто производит человек, вырубая леса, создавая перевыпас скота в степях и на лугах или перевылов рыб в водоемах.

Внезапное разрушение прежде устойчивых сообществ - свойство всех сложных систем, у которых постепенно ослабевают внутренние связи. Знание этих закономерностей важно для создания искусственных сообществ и поддержания природных биоценозов. При восстановлении степей, лесов, посадке лесопарков стремятся создать сложную видовую и пространственную структуру сообществ, подбирая дополняющие друг друга и уживающиеся вместе виды, добиваются появления разнообразного круга малочисленных форм для стабилизации складывающегося сообщества.

Примеры и дополнительная информация

1. Название «биоценоз» ввел в науку немецкий ученый Карл Мебиус в 1877 г. Изучая, как увеличить продуктивность устричного хозяйства на отмелях Северного моря, он обнаружил, что устрицы образуют вместе с другими видами морских животных тесные сообщества, которые приурочены к определенному грунту, солености и температуре воды. В этих сообществах происходит борьба за существование и регуляция численности видов, поэтому их продуктивность имеет пределы. Отсюда следовал практический вывод: «Если желательно увеличить число животных и растений против того, что имеется в естественных сообществах, то следует защитить яйца и молодь от врагов, дать им необходимую пищу и достаточное пространство. Это имеет место при искусственном разведении устриц, в рыболовстве, в лесном, полевом и садовом хозяйстве. В них мы имеем дело с искусственными жизненными сообществами, в которых важным фактором является работа человеческой мысли и работа рук».

2. Ярусность существует не только в надземной, но и в подземной части биоценоза. Корни разных растений проникают на различную глубину. Таким образом растения частично избегают конкуренции, разделяя ресурсы. Почвенные животные также осваивают разные подземные «этажи». Среди дождевых червей, например, одни роют вертикальные норы до метра глубиной и затаскивают туда перепревающую листву. Другие не проникают глубже 20- 30 см, питаясь почвенным перегноем. Третьи вообще не встречаются в минеральных слоях, а всю жизнь проводят в слое лесного опада, перерабатывая его на месте.

3. Состав и структура биоценозов испытывают регулярные циклические изменения, связанные со сменой времен года. Зимой многолетние растения переходят в состояние глубокого покоя, а однолетники отмирают, оставляя семена. Холоднокровные животные впадают в оцепенение. Активны лишь теплокровные - птицы и млекопитающие, но часть их также впадает в спячку или мигрирует на юг. От весны к осени также закономерно меняется и растительный покров, проявляя последовательность в цветении и плодоношении разных видов, и деятельность животных, и активность микроорганизмов. На эту регулярную цикличность накладывается изменчивость погодных условий в разные годы. Холодные или жаркие, засушливые или дождливые периоды отклоняют ход численности отдельных видов, нарушая правильную цикличность. Биоценозы, таким образом, находятся в состоянии постоянной изменчивости. Их устойчивость основана на регуляторных связях, которые поддерживают примерные соотношения численностей основный видов.

4. В степях и пустынях среди млекопитающих возможны следующие группы видов со сходным образом жизни: 1) постоянные подземные обитатели, 2) роющие виды, кормящиеся на поверхности, 3) скачущие травоядные, 4) быстро бегающие травоядные, 5) быстро бегающие хищники. Эти экологические ниши млекопитающих в открытых ландшафтах разных континентов занимают разные виды, имеющие близкую жизненную форму. Таким образом, сходные типы биоценозов могут возникать на разной видовой основе.

5. Для сравнения биоценозов используют разные методы, например расчеты по формуле Жаккара:

где А- число видов данной группы в первом сообществе, В - во втором, а С - число видов, общих для обоих сообществ.

Биоценозы сравнивают попарно, сопоставляя видовой состав по систематическим группам, например спискам цветковых растений, мхов, лишайников, птиц, млекопитающих, насекомых и др. Сходство выражается в процентах. Так, если в каждом биоценозе по 10 видов данной группы и 5 из них встречается как в одном, так и другом сообществе, то видовое сходство составит 33% , а если общих видов 8 - то 66%.

Вопросы.

1. Назовите доминирующие и малочисленные виды в птичьем населении: 1) городских территорий, 2) сельских поселков.

2. Чем отличаются по набору видов растений, птиц и млекопитающих биоценозы естественной дубравы и городского парка?

3. Перечислите группы организмов, из которых можно сформировать устойчивый аквариумный биоценоз.

Задания.

1. Сравните видовой состав гнездящихся птиц на трех участках приволжской степи. Используйте формулу Жаккара.

Ковыльная степь: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, каменка-плешанка, лунь степной, орел степной. Посевы с лесополосами: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, желтая трясогузка, розовый скворец, перепел, лунь полевой. Посевы без лесополос степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, чибис, лунь полевой.
На каких участках сообщества более сходны между собой по составу размножающихся птиц?

2. Выберите из приведенного ниже списка млекопитающих виды, занимающие сходные экологические ниши в евразиатских и австралийских степях: кенгуру, слепыш, тушканчик, сумчатый волк, сайгак, сумчатый крот, волк, суслик, хомяк, цокор, вомбат Какие по образу жизни млекопитающие отсутствуют в австралийских степях?

Темы для дискуссий.

1. Конструируя лесополосы, парки, сады и т.п. , человек подбирает только небольшое число основных видов. В природных биоценозах видов во много раз больше. Значит ли это, что мы не можем создавать устойчивые сообщества?

3. Как можно использовать опушечный эффект при планировании сельскохозяйственных угодий?

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

5. Существуют ли в природе неустойчивые сообщества?

В процессе повседневной жизни далеко не каждый человек замечает свое взаимодействие с различными Спеша на работу, вряд ли кто-то, кроме разве что профессионального эколога или биолога, обратит особое внимание на то, что он пересек сквер или парк. Ну прошел и прошел, что с того? А ведь это уже биоценоз. Примеры подобного невольного, но постоянного взаимодействия с экосистемами каждый из нас сможет вспомнить, если только задумается. Постараемся более детально рассмотреть вопрос о том, что же такое биоценозы, какими они бывают и от чего зависят.

Что такое биоценоз?

Скорее всего, мало кто помнит, что изучал в школе биоценозы. 7 класс, когда по биологии проходят эту тему, остался далеко в прошлом, да и вспоминаются совсем другие события. Напомним, что же такое биоценоз. Слово это образовано путем слияния двух латинских слов: «биос» — жизнь и «ценоз» — общие. Обозначает этот термин совокупность обитающих на одной территории, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой микроорганизмов, грибов, растений и животных.

Любое биологическое сообщество включает в себя такие компоненты биоценоза:

микроорганизмы (микробиоценоз);
растительность (фитоценоз);
животные (зооценоз).

Каждая из этих составляющих играет важную роль и может быть представлена особями разных видов. Однако следует отметить, что фитоценоз является ведущим компонентом, определяющим микробиоценоз и зооценоз.

Когда появилось это понятие?

Понятие «биоценоз» было предложено немецким гидробиологом Мёбиусом еще в конце XIX века, когда он изучал в Северном море места обитания устриц. Во время исследования он установил, что эти животные могут жить только в строго определенных условиях, характеризуемых глубиной, скоростью течения, соленостью и температурой воды. Кроме того, Мёбиус отмечал, что вместе с устрицами на одной территории обитают строго определенные виды морских растений и животных. Исходя из полученных данных, в 1937 году ученый ввел рассматриваемое нами понятие для обозначения объединения групп живых организмов, обитающих и сосуществующих на одной территории, вследствие исторического развития видов и длительного Современное понятие «биоценоз» биология и экология трактуют несколько иначе.

Классификация

Сегодня существуют несколько признаков, согласно которым можно классифицировать биоценоз. Примеры классификации на основании размеров:

макробиоценоз (море, горные массивы, океаны);
мезобиоценоз (болото, лес, поле);
микробиоценоз (цветок, старый пень, листок).

Также биоценозы могут быть классифицированы в зависимости от места обитания. Основными признаны следующие три типа:

морской;
пресноводный;
наземный.

Каждый из них может быть разделен на соподчиненные, более мелкие и локальные группы. Так, морские биоценозы могут быть подразделены на бентические, пелагические, шельфовые и другие. Пресноводные биологические сообщества бывают речными, болотными и озерными. Наземные биоценозы включают береговые и внутриконтинентальные, горные и равнинные подтипы.

Самой простой классификацией биологических сообществ является их разделение на естественные и искусственные биоценозы. Среди первых выделяют первичные, образовавшиеся без влияния человека, а также вторичные, которые подверглись изменению из-за воздействия природных стихий либо деятельности человеческой цивилизации. Рассмотрим более подробно их особенности.

Естественные биологические сообщества

Естественные биоценозы представляют собой объединения живых существ, созданные самой природой. Такие сообщества являются природными системами, которые складываются, развиваются и функционируют по своим особым, собственным законам. Немецкий эколог В. Тишлер выделил следующие особенности, характеризующие подобные образования:

1. Возникают сообщества из готовых элементов, которыми могут выступать как представители отдельных видов, так и целые комплексы.

2. Отдельные части сообщества могут быть заменяемыми. Так, один вид может быть вытеснен и полностью заменен другим, имеющим сходные требования к условиям существования, без отрицательных последствий для всей системы.

3. Из-за того, что в биоценозе интересы различных видов противоположны, то вся надорганизменная система основывается и существует благодаря уравновешиванию сил, направленных противоположно.

Кроме того, в биологических сообществах есть эдификаторы, то есть животные или растительные виды, которые создают необходимые условия для жизни другим существам. Так, к примеру, в степных биоценозах мощнейшим эдификатором является ковыль.

Для того чтобы оценить роль того или иного вида в структуре биологического сообщества, применяются показатели, базирующиеся на количественном учете, такие как его обилие, частота встречаемости, индекс разнообразия Шеннона и видовое насыщение.