Популяции и сообщества живых организмов. Разнообразие популяций животных А) В роли подлежащего выступает собирательное имя существительные и слова, близкие к ним по значению

Конспект по экологии

Все живые организмы в природе существуют непременно в форме популяций.

Популяция (от лат. - население ) – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих определённое пространство, имеющих общий генофонд, возможность свободно скрещиваться и в той или иной степени изолированных от других популяций этого вида. Популяция является элементарной формой существования вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции видов и видообразования. Обладая всеми признаками биологической системы, популяция, тем не менее, представляет собой совокупность организмов, как бы выделенную из природной системы, так как в природе особи одного вида всегда сожительствуют с особями других видов. Основными характеристиками популяции являются численность, плотность, рождаемость, смертность, возрастной состав, распределение по занимаемой территории и тип роста.

Численность популяций различна у разных видов и не может быть ниже некоторых пределов, ниже которых наступает вымирание популяции.

Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу занимаемой площади или объёма. Каждому виду присуща определённая плотность, отклонения от которой также отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Рождаемость и смертность – это количество родившихся и погибших особей за определённый период. Эти показатели во многом определяются биологией вида, обеспеченностью кормом, климатическими условиями.

Возрастной состав имеет большое значение для существования популяции. При благоприятных условиях в популяции присутствуют все возрастные группы и их соотношение поддерживается на более или менее стабильном уровне. В быстро растущих популяциях доминируют интенсивно размножающиеся молодые особи, а в сокращающихся – старые, уже не способные к интенсивному размножению.

Характер распределения особей по территории может быть равномерным, скученным или случайным.

Изменение численности и плотности популяций имеют особенности для каждого вида и определяются как состоянием окружающей среды, так и закономерностями взаимоотношений между организмами, т. е. совокупностью абиотических и биотических факторов. Численность и плотность популяций не остается постоянной и колеблется в более или менее широких пределах. Значение закономерностей динамики численности и плотности популяций имеет важное значение для прогнозирования возможных нежелательных явлений.

Соотношение показателей рождаемости и смертности в популяции определяет баланс популяции. Если рождаемость выше чем смертность, то популяция числено растёт, и наоборот. Однако на практике для экологов более важны не сами количественные изменения популяций, а их скорость.

Под рождаемостью (Р ) понимают числено выраженную способность популяции к увеличению. Рождаемость может быть лишь положительной или нулевой величиной, но не может быть величиной отрицательной. Однако скорость роста популяции может быть любой. Смертность (С ) популяции выражают количеством особей, погибших за определённый срок.

Долю особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения, называют выживаемостью популяции.

Теоретическая скорость естественного роста популяции в неограниченной какими-либо факторами среде характеризуется экспоненциальным законом роста:

где N 0 и N t – начальное и определённое в момент t – число особей в популяции; r = Р – C – прирост численности популяции.

Ясно, что идеальный закон в реальных условиях не выполним и беспредельный рост популяции невозможен. Всегда существуют некоторые значения предельно низкой (M ) и предельно высокой (K ) численности или плотности популяции. Практически возможны два варианта динамики популяции.

Первый вариант заключается в том, что численность популяции с течением времени стабилизируется и её динамика характеризуется так называемой логистической кривой, выражаемой уравнением:

Отношение (K – М)/K иногда называют «сопротивлением среды», под которым понимают совокупность факторов, препятствующих неограниченному росту численности популяции.

Второй вариант динамики популяции заключается в том, что после достижения верхнего предела численности (К ) наступает массовая гибель особей, в результате численность популяции возвращается к некоторому нижнему пределу, после чего рост численности популяции может начаться вновь.

Колебания численности популяций могут быть периодическими и непериодическими. Циклические динамики численности популяции типичны для более или менее крупных организмов, а логистический тип роста характерен лишь для мелких организмов или для организмов с очень простыми жизненными циклами. Любые флуктуации численности популяции являются результатом изменения среды существования, а также могут возникать в результате внутрипопуляционных и межпопуляционных взаимоотношений.

Любая совокупность популяций разных видов организмов, населяющих определённую территорию с однородными абиотическими свойствами (биотоп) , представляет биотическое сообщество или биоценоз . Например, можно говорить о биоценозе древесного ствола, о биоценозе тайги или о биоценозе океана.

Биоценоз – это надорганизменная система, в которой отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность биотического сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин – от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т.е. биотопа.

Биоценоз – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой, из которой выделяют видовую и пространственную структуры.

Все биотические сообщества можно разделить на основные сообщества, которые характеризуются большими размерами и завершённостью организации и не зависят от соседних сообществ, и мелкие сообщества, в той или иной степени зависящие от соседних сообществ. Сообщества обладают определённой структурой связей, функциональным и композиционным единством, что обеспечивает возможность сосуществования различных видов организмов.

Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Богатство видового состава биоценозов определяется числом видов. Природные биоценозы считаются бедными, если они содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатыми – несколько тысяч или десятки тысяч видов. Видовое разнообразие взаимосвязано с разнообразием условий среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящих для себя условий по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится.

Наиболее благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами, которые называют экотонами , а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют краевым эффектом. Экотон богат видами, прежде всего потому, что они попадают сюда из всех приграничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в этих сообществах. Ярким примером этого является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность, гнездится значительно больше птиц, больше насекомых и т.п., чем в глубине леса.

Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными, или просто – доминантами данного сообщества. Но и среди них есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (лат. – «строители»). Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения – ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка – животные.

Живые организмы и их неживое окружение неразрывно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Совместно живущие организмы различных видов обмениваются веществом и энергией между собой и окружающей их физической средой. Эта сеть вещественно-энергетических взаимосвязей объединяет живые организмы и окружающую их среду в сложные экологические системы.

1868г. Эренст Геккель

1992г. Денис Медоуз – предложил формулу глобального развития

Предмет экологии. Экология (от греч «ойкос» - жилище, убежище и «логос» - наука) - это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Экология занимается отдельными особями, популяциями (состоящими из особей одного вида), сообществами (состоящими из популяций) и экосистемами (включающими сообщества и окружающую их среду). Экологи изучают, как среда влияет на живые организмы и как организмы воздействуют на среду. Исследуя популяции, экологи решают вопросы об отдельных видах, об устойчивых изменениях и колебаниях численности популяций. При изучении сообществ рассматривается их состав или структура, а также прохождение через сообщества энергии и вещества, т. е. то, что называется функционированием сообществ.

Экология занимает центральное место среди других биологических дисциплин и связана с генетикой, эволюционным учением, это-логией (наука о поведении), физиологией.

Самая тесная связь существует между экологией и теорией эволюции. Благодаря естественному отбору в процессе исторического развития органического мира оставались лишь те виды, популяции и сообщества, которые в борьбе за существование выживали и приспосабливались к меняющейся среде обитания.

Понятие «экология» распространено очень широко. Под экологией в большинстве случаев понимают любое взаимодействие человека и природы или, чаще всего, ухудшение качества окружающей нас среды, вызванное хозяйственной деятельностью. В этом смысле экология касается каждого из членов общества.

Экология, понимаемая как качество окружающей среды, воздействует на экономику и определяется ею, вторгается в социальнуюжизнь, влияет на внутреннюю и внешнюю политику государств и зависит от политики.

В обществе растет беспокойство по поводу экологического состояния окружающей среды и начинает формироваться чувство ответственности за состояние природных систем Земли. Экологическое мышление, т. е. анализ всех принимаемых хозяйственных решений с точки зрения сохранения и улучшения качества окружающей среды, стало абсолютно необходимым при разработке любых проектов освоения и преобразования территорий.

Различные виды экологии, их классификация и некторые особенности.

Общая экология

Экология чнловека

Социальная Экология

Природопользование

Охрана Окр Среды

Глобальная Экология

Промышленная Экология

Аутоэкология - (факторы окруж среды)

Популяционная Экология - (рассмотрение жизни одной осыби и избранной популяции)

Биогеоцинотическая экология – (общая экология) + таблица

Система, ее виды и свойства. Экосистема, примеры.

1935 – Тенсли

признаки системы: наличие связей, наличие составных элементов

Виды систем: - замкнутая \ открытая(значит потоки) \ полу-открытая

Сложная (более 10в 11 элементов) \

Понятие о сообществе и экосистеме. Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество. Представление о любом ландшафте в первую очередь связывается с его растительностью. Тундра, тайга, листопадные леса, луга, степи, пустыни состоят из разнообразных растительных сообществ. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.

Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их гюпуляций, - биоценоз, который также называют сообществом. Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Среда и сообщества обмениваются веществами и энергией: из среды живые организмы пегяощают вещества и энергию и возвращают их обратно в окружающую среду. Благодаря этим обменным процессам сообщество (биоценоз) и окружающая его среда представляют собой неразрывное единство, одну сложную систему. Такую систему называют экосистемой или биогеоценозом (рис. 95). В последнее время термин «экосистема» употребляется чаще.

Функциональные группы организмов в сообществе. Любое сообщество состоит из совокупности организмов, которые по типу пита-" ния можно разделить на три функциональные группы. Зеленые растения - автотрофы. Они способны аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и синтезировать органические вещества. Автотрофы - это продуценты, т. е. производители органического вещества, первая функциональная группа организмов биоценоза.

Любое сообщество включает в себя также гетеротрофные организмы, которым для питания необходимы уже готовые органические вещества. Различают две группы гетеротрофов: консу менты, или потребители, продуценты, т. е. разрушители. К консументам относятся животные. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные - животную. К редуцентам относятся микроорганизмы - бактерии и грибы. Редуценты разлагают выделения животных, остатки мертвых растений, животных и микроорганизмов и другие органические вещества. Разрушители питаются органическими соединениями, образующимися при разложении. В процессе питания редуценты минерализуют органические отходы до воды, двуокиси углерода и минеральных элементов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами. Следовательно, в экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты -> консументы -^ редуценты. Все три перечисленные группы организмов существуют в любом сообществе. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему. Только совместная работа всех трех групп обеспечивает функционирование экосистемы.

Примеры экосистем. Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. Рассмотрим в качестве примеров листопадный лес и пруд.

В состав листопадных лесов входят буки, дубы, грабы, липы, клены, березы, осины, рябины и другие деревья, чья листва осенью опадает. В лесу выделяется несколько ярусов растений: высокий и низкий древесный, кустарников, трав и мохового напочвенного покрова. Растения верхних ярусов более светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности, чем растения нижних ярусов. Кустарники, травы и мхи в лесу теневыносливы, летом они существуют в полумраке, который образуется после полного развертывания листвы деревьев. На поверхности почвы лежит подстилка, состоящая из полуразложившихся остатков, опавшей листвы, веточек деревьев и кустарников, мертвых трав (рис. 96).

Фауна листопадных лесов богата. Много норных грызунов, зем-лероющих насекомоядных, хищников (лисица, барсук, медведь). Встречаются млекопитающие, живущие на деревьях (рысь, белка, бурундук). В группу крупных травоядных входят олени, лоси, косули. Широко распространены кабаны. Птицы гнездятся в различных ярусах леса: на земле, в кустарниках, на стволах или в дуплах и на вершинах деревьев. Много насекомых, которые питаются листьями (например, гусеницы) и древесиной (короеды). В подстилке и верхних горизонтах почвы обитает громадное количество безпозвоноч-ных животных (дождевые черви, клещи, личинки насекомых), грибов и бактерий.

Пример экосистемы, где средой жизни организмов служит вода, - известные всем пруды. На мелководье прудов поселяются укореняющиеся или крупные плавающие растения (камыш, кувшинки, рдесты). По всей толще воды на глубину проникновения света распространены мелкие плавающие растения, в основной массе водоросли, называемые фитопланктоном. Когда водорослей много, вода становится зеленой, как говорят, «цветет». В фитопланктоне много сине-зеленых, а также диатомовых и зеленых водорослей, к которым принадлежат и нитчатые зеленые водоросли.

Личинки насекомых, головастики, ракообразные, растительно-ядные рыбы питаются живыми растениями или растительными остатками, хищные насекомые и рыбы поедают разнообразных мелких животных, а крупные хищные рыбы охотятся и за расти-тельноядными и за хищными, но более мелкими рыбами.

Ценозы и Топы. Биогеоценоз. Основные виды связей и потоков в экологии.

Биогеоценоз. Из курсов ботаники и зоологии вы знаете, что в природе виды растений и животных распределяются не случайно, а всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы - природные сообщества. " Такие комплексы взаимосвязанных видов (популяций разных видов), обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биогеоценоз.

Биогеоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва, влажность, температура и др.), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Саморегуляция проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне. Такую устойчивую саморегулирующуюся систему академик В. Н. Сукачев и назвал биогео-ценозом. В научной литературе подобные системы часто называют экологическими системами (экосистемами).

Основу связей между популяциями биогеоценоза обусловливает характер питания особей и способы получения ими энергии.

Все организмы по способу питания разделяются на две группы - автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы (преимущественно растения) для синтеза органических веществ используют неорганические соединения окружающей среды. Гетеротрофы (животные, человек, грибы, бактерии) питаются готовыми органическими веществами, которые синтезировали автотрофы. В любом био-геоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не возобновлялись в процессе жизнедеятельности организмов. В результате дыхания, разложения трупов животных и растительных остатков органические вещества превращаются в неорганические соединения, которые возвращаются снова в природную среду и могут опять использоваться автотрофами.

Таким образом, в биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Для круговорота веществ необходим приток энергии извне. Источником энергии служит Солнце. Движение вещества, вызванное деятельностью организмов, происходит циклически, оно может быть использовано многократно, в то время как поток энергии в этом процессе имеет однонаправленный характер. Энергия излучения Солнца в биогеоценозе преобразуется в различные формы: в энергию химических связей, в механическую и, наконец, во внутреннюю.

Круговорот веществ в биогеоценозе - необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы в биогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистеме организмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения Солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения.

Основу подавляющего большинства биогеоценоза составляют зеленые растения - производители органического вещества (продуценты). В биогеоценозе обязательно присутствуют раститель-ноядные и плотоядные животные - потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков - преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты). В биогеоценозе каждая из этих трех главных групп образована многими видами.

Существуют, однако, биогеоценозы, не включающие авто-трофных растений, например экосистемы больших глубин океана или пещер. Но во всех биогеоценозах подобного типа обязателен приток энергии извне в форме органических веществ, которые как бы заменяют энергию Солнца, аккумулируемую в результате фотосинтеза растениями.

Понятие о сообществе и экосистеме. Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество. Представление о любом ландшафте в первую очередь связывается с его растительностью. Тундра, тайга, листопадные леса, луга, степи, пустыни состоят из разнообразных растительных сообществ. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.

Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их популяций - биоценоз, который также называют сообществом. Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Например, в сообществе степей - сообщество луговых степей, а в нем - сообщества растений, позвоночных и беспозвоночных животных, микроорганизмов.

Среда и сообщество, а также члены сообщества между собой обмениваются веществами и энергией: живые организмы из среды или друг от друга получают вещества и энергию и возвращают их обратно в окружающую среду. Благодаря этим процессам обмена, организованным в виде потока энергии и круговорота веществ, сообщество (биоценоз) и окружающая его среда представляют собой неразрывное единство, одну сложную систему. Такую систему называют экосистемой или биогеоценозом (рис. 102). В последнее время термин «экосистема» употребляется чаще.

Рис. 102. Экосистема хвойного (вверху) и смешанного лесов

Функциональные группы организмов в сообществе. Любое сообщество состоит из совокупности организмов, которые по типу питания можно разделить на три функциональные группы. Зеленые растения - автотрофы. Они способны аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и синтезировать органические вещества. Автотрофы - это продуценты, т. е. производители органического вещества, первая функциональная группа организмов биоценоза.

Любое сообщество включает в себя также гетеротрофные организмы, которым для питания необходимы уже готовые органические вещества. Различают две группы гетеротрофов: консументы, или потребители, и редуценты, т. е. разрушители. К консументам относят животных. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные - животную. К редуцентам относят микроорганизмы - бактерии и микроскопические грибы. Редуценты разлагают выделения животных, остатки мертвых растений, животных и микроорганизмов и другие органические вещества. Разрушители питаются органическими соединениями, образующимися при разложении. В процессе питания редуценты минерализуют органические вещества до воды, диоксида углерода и минеральных элементов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами.

Следовательно, в экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлениях

Все три перечисленные группы организмов существуют в любом сообществе. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему. Только совместная работа всех трех групп обеспечивает функционирование экосистемы.

В состав листопадных лесов входят буки, дубы, грабы, липы, клены, березы, осины, рябины и другие деревья, чья листва осенью опадает. В лесу выделяется несколько ярусов растений: высокий и низкий древесный, кустарников, трав и мохового напочвенного покрова. Растения верхних ярусов более светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности, чем растения нижних ярусов. Кустарники, травы и мхи в лесу теневыносливы, летом они существуют в полумраке, который образуется после полного развертывания листвы деревьев. На поверхности почвы лежит подстилка, состоящая из полуразложившихся остатков опавшей листвы, веточек деревьев и кустарников, мертвых трав (рис. 103).

Рис. 103. Экосистема листопадного леса

Фауна листопадных лесов богата. Много норных грызунов (мыши, полевки), землероющих насекомоядных (землеройки), хищников (лисица, барсук, медведь). Встречаются млекопитающие, живущие на деревьях (рысь, белка, бурундук). В группу крупных травоядных входят олени, лоси, косули. Широко распространены кабаны.

Птицы гнездятся в различных ярусах леса: на земле, в кустарниках, на стволах или в дуплах и на вершинах деревьев. Много насекомых, которые питаются листьями (например, гусеницы) и древесиной (короеды). В подстилке и верхних горизонтах почвы, кроме насекомых, обитает громадное количество и других беспозвоночных животных (дождевые черви, клещи, личинки насекомых), масса грибов и бактерий.

Пример экосистемы, где средой жизни организмов служит вода, - известные всем пруды. На мелководье прудов поселяются укореняющиеся или крупные плавающие растения (камыш, рогоз, кувшинки). По всей толще воды на глубину проникновения света распространены мелкие плавающие растения, в основной массе водоросли, называемые фитопланктоном. Когда водорослей много, вода становится зеленой, как говорят «цветет». В фитопланктоне много диатомовых и зеленых водорослей, а также цианобактерий.

Личинки насекомых, головастики, ракообразные, растительноядные рыбы и моллюски питаются живыми растениями или растительными остатками, хищные насекомые и рыбы поедают разнообразных мелких животных, а крупные хищные рыбы охотятся и за растительноядными и за хищными, но более мелкими рыбами.

Организмы, разлагающие органические вещества (бактерии, жгутиковые, грибы), распространены по всему пруду, но особенно их много на дне, где накапливаются остатки мертвых растений и животных.

Мы видим, как непохожи и по внешнему виду, и по видовому составу популяций экосистемы леса и пруда. Среда обитания видов разная: в лесу - воздух и почва; в пруду - воздух и вода. Однако функциональные группы живых организмов однотипны. Продуценты в лесу - деревья, кустарники, травы, мхи; в пруду - плавающие растения, водоросли и синезеленые. В состав консументов в лесу входят звери, птицы, насекомые и другие беспозвоночные животные (последние населяют почву и подстилку). В пруду к консументам относятся насекомые, разные земноводные, ракообразные, растительноядные и хищные рыбы. Редуценты (грибы и бактерии) представлены в лесу наземными, в пруду водными формами.

Эти же функциональные группы организмов существуют во всех наземных (тундры, хвойные и лиственные леса, степи, луга, пустыни) и водных (океаны, моря, озера, реки, пруды) экосистемах.

Дайте определение сообщества, биогеоценоза, продуцентов, редуцентов, консументов. Приведите примеры биогеоценозов (экосистем) вашей местности.
Перечислите важнейшие компоненты экосистемы и раскройте роль каждого из них.
Как и почему изменится жизнь дубравы в тех случаях, если там: а) вырубили весь кустарник; б) химическим способом уничтожили растительноядных насекомых?

Понятие о сообществе и экосистеме

Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество . Представление о любом ландшафте в первую очередь связывается с его растительностью. Тундра, тайга, листопадные леса, луга, степи, пустыни состоят из разнообразных растительных сообществ. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.

Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их популяций, - биоценоз , который также называют сообществом . Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Например, в сообществе степей - сообщество луговых степей, а в нем - сообщества растений, позвоночных и беспозвоночных животных, микроорганизмов.

Среда и сообщества обмениваются веществами и энергией: из среды живые организмы поглощают вещества и энергию и возвращают их обратно в окружающую среду. Благодаря этим обменным процессам сообщество (биоценоз) и окружающая его среда представляют собой неразрывное единство, одну сложную систему. Такую систему называют экосистемой или

Введение

1. Биогеоценоз и его компоненты

Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.

Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их популяций – биоценоз, который также называют сообществом. Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Например, в сообществе степей – сообщество луговых степей, а в нем – сообщества растений, позвоночных и беспозвоночных животных, микроорганизмов.

Функциональные группы организмов в сообществе. Любое сообщество состоит из совокупности организмов, которые по типу питания можно разделить на три функциональные группы.

Зеленые растения – автотрофы. Они способны аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и синтезировать органические вещества. Автотрофы – это продуценты, т.е. производители органического вещества, первая функциональная группа организмов биоценоза.

Любое сообщество включает в себя также гетеротрофные организмы, которым для питания необходимы уже готовые органические вещества. Различают две группы гетеротрофов: консументы, или потребители, и редуценты, т.е. разрушители. К консументам относятся животные. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные – животную. К редуцентам относятся микроорганизмы – бактерии и грибы. Редуценты разлагают выделения животных, остатки мертвых растений, животных и микроорганизмов и другие органические вещества. Разрушители питаются органическими соединениями, образующимися при разложении. В процессе питания редуценты минерализуют органические отходы до воды, двуокиси углерода и минеральных элементов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами.

Следовательно, в экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты, консументы редуценты. Все три перечисленные группы организмов существуют в любом сообществе. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему. Только совместная работа всех трех групп обеспечивает функционирование экосистемы.

Примеры экосистем. Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. Рассмотрим в качестве примеров листопадный лес и пруд.

Фауна листопадных лесов богата. Много норных грызунов, землероющих насекомоядных, хищников (лисица, барсук, медведь). Встречаются млекопитающие, живущие на деревьях (рысь, белка, бурундук). В группу крупных травоядных входят олени, лоси, косули. Широко распространены кабаны. Птицы гнездятся в различных ярусах леса: на земле, в кустарниках, на стволах или в дуплах и на вершинах деревьев. Много насекомых, которые питаются листьями (например, гусеницы) и древесиной (короеды). В подстилке и верхних горизонтах почвы кроме насекомых обитает громадное количество и других беспозвоночных животных (дождевые черви, клещи, личинки насекомых) масса грибов и бактерий.

Пример экосистемы, где средой жизни организмов служит вода, – известные всем пруды. На мелководье прудов поселяются укореняющиеся или крупные плавающие растения (камыш, кувшинки, рдесты). По всей толще воды на глубину проникновения света распространены мелкие плавающие растения, в основной массе водоросли, называемые фитопланктоном. Когда водорослей много, вода становится зеленой, как говорят, «цветет». В фитопланктоне много сине-зеленых, а также диатомовых и зеленых водорослей.

Личинки насекомых, головастики, ракообразные, растительноядные рыбы питаются живыми растениями или растительными остатками, хищные насекомые и рыбы поедают разнообразных мелких животных, а крупные хищные рыбы охотятся и за растительноядными и за хищными, но более мелкими рыбами.

Мы видим, как непохожи и по внешнему виду, и по видовому составу популяций экосистемы леса и пруда. Среда обитания видов разная: в лесу – воздух и почва; в пруду – воздух и вода. Однако функциональные группы живых организмов однотипны. Продуценты в лесу – деревья, кустарники, травы, мхи; в пруду – плавающие растения, водоросли и сине-зеленые. В состав консументов в лесу входят звери, птицы, насекомые и другие беспозвоночные животные (последние населяют почву и подстилку). В пруду к консументам относятся насекомые, разные земноводные, ракообразные, растительноядные и хищные рыбы. Редуценты (грибы и бактерии) представлены в лесу наземными, в пруду – водными формами.

2. Методические разработки по теме «Биогеценоз» Урок №1. Экосистема. Биогеоценоз. Компоненты экосистемы Цель урока:

формирование понятий «экосистема», «биогеоценоз», изучение отличительных признаков природного сообщества и экосистемы, компонентов экосистемы: продуцентов, консументов, редуцентов.

Оборудование

1. Плакаты:

· «Познание экосистемного строения среды обитания позволит человеку оптимально взаимодействовать с природой»;

· «Запомните! Понятие экосистема в экологию ввел английский ученый Артур Тенсли в 1935 г. В 1940 г. русский ученый Владимир Сукачев ввел близкий по смыслу термин – биогеоценоз».

2. Схема «Матрешка экосистем»

3. Планы местности:

– околица деревни;

– улица города;

– зимний лес;

– лес и берег озера.

4. Карточки с изображением консументов и продуцентов.

Схема урока

1. Экологические факторы:

– абиотические;

– биотические;

– антропогенные;

– техногенные.

2. Экосистема – совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания:

– микросистемы (мелкие);

– мезосистемы (средние, промежуточные);

– макросистемы (большие, крупных размеров);

– естественные, антропогенные.

3. Биотическая среда:

– продуценты;

– консументы;

– детритофаги;

– редуценты.

Ход урока

Учитель зачитывает слова В.И. Вернадского:

«Ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится. Все организмы неразрывно и непрерывно связаны, прежде всего, питанием и дыханием – с окружающей их материально-энергетической средой. Вне ее в природных условиях они существовать не могут».

Записывает на доске тему урока.

Живые организмы тесно связаны между собой и со средой обитания: рыбы живут в воде, волки, лисицы, зайцы – в лесу. Взаимно обеспечивая жизнедеятельность друг друга, они образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания – устойчивую систему, которая получила название «экосистема» (от греческого экос – жилище, местообитание).

Термин экосистема предложил в 1935 г. английский ботаник Артур Джордж Тенсли, который утверждал, что экосистема является основой природной единицы поверхности, что для экосистем характерен разного рода обмен веществ между живыми и неживыми ее частями.

(Демонстрирует схему «Матрешка экосистем».)

Посмотрите на эту схему. Вы видите своеобразную «матрешку», составленную из различных экосистем.

Чем меньше размер экосистемы, тем теснее взаимодействуют входящие в ее состав организмы. Экосистема муравейника входит в состав лесного биогеоценоза, а он, в свою очередь, – часть географического ландшафта.

Лесная экосистема включает представителей многих видов животных, растений, грибов, бактерий. Многие из них проводят в лесу только часть времени.

В пределах ландшафта разные биогеоценозы связаны наземным и подземным движением воды, в которой растворены минеральные вещества.

В экосистему водосборного бассейна входят несколько разных экосистем: лес, луг, участки пашни. Организмы этих экосистем могут не иметь прямых взаимоотношений и быть связаны через надземные и подземные потоки воды, которые перемещаются к водоему.

В пределах ландшафта переносятся семена растений, перемещаются животные. Нора лисы или логово волка находятся в одном биогеоценозе, а охотятся эти хищники на большой территории, состоящей из нескольких биогеоценозов.
Ландшафты объединяются в физико-географические районы, где разные биогеоценозы связаны общим климатом, геологическим строением территории и возможностью расселения животных и растений.

Все экосистемы земного шара связаны через атмосферу и Мировой океан, куда поступают продукты жизнедеятельности организмов, и составляют единое целое – биосферу.

Итак, океан, река, тайга, степь, лес, луг, муравейник – все это экосистемы.

Запишите в тетради: «Экосистема – это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, тесно связанными между собой обменом веществ и энергии».

Сходный смысл имеет и используемый в экологии термин «биогеоценоз», предложенный известным русским ботаником, лесоводом и географом Владимиром Николаевичем Сукачевым в 1940 г. Основные его работы посвящены изучению растительности различных регионов страны.
По определению В.Н. Сукачева, «биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».

Биоценоз – это совокупность организмов, совместно населяющих участок суши или водоема. Воздух, вода, почва, горные породы, солнечный свет и т.п. называют абиотическими факторами среды. Запишите в тетради: «биоценоз + абиотические факторы среды = биогеценоз».

Обязательным компонентом биогеоценоза является растительное сообщество, или фитоценоз. В то же время экосистема может и не включать растительного сообщества, а также и почвы, например труп животного, ствол дерева в стадии разложения. Таким образом, любой биогеоценоз может быть назван экосистемой, в то время как не каждая экосистема может быть биогеоценозом.

Для удобства рассмотрения экосистемы подразделяют на микро-, мезо- и макроэкосистемы в зависимости от размеров.

· Мезоэкосистемы – средние, промежуточного размера: лес, пруд и т.д.

· Макроэкосистемы – большие, крупных размеров: биогеографические области океана, континента и т.п.

Человек вырубает леса, уничтожает зверей, птиц, распахивает и засеивает степи, осушает болота, строит города. Подобная деятельность приводит к разрушению существующих природных экосистем. На их месте сразу же образуются новые экосистемы. Экосистемы, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, называют антропогенными (от греческого антропос – человек, генос – происхождение, род).
На состав и жизнедеятельность экосистем оказывают влияние различные факторы внешней среды, в которой они существуют и развиваются. Эти факторы называются экологическими.

Рассмотрим подробнее, чем характеризуются группы экологических факторов. К абиотическим факторам относятся космические, планетарные, климатические и почвенные элементы среды. Космические и планетарные – это солнечное излучение и основные параметры Земли как небесного тела – форма, вращение, наклон земной оси. Солнечное излучение состоит из электромагнитного, в основном светового и теплового излучения, благодаря которому возникла жизнь на Земле. Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси обеспечивает смену времен года, дня и ночи. Наклон земной оси и форма нашей планеты влияют на распределение тепла по ее поверхности. Космические и планетарные факторы обусловили образование широтных географических поясов (экваториальный, тропические, субтропические, умеренные и полярные).

К климатическим факторам относятся свет, температура, влажность воздуха, атмосферное давление, осадки, ветер. Климат во многом определяет формирование экосистем внутри географических поясов. Так, в умеренном поясе образуются зоны хвойных, смешанных и широколиственных лесов, лесостепи, степи, полупустыни и пустыни.

В горных экосистемах от подножий к вершинам климат изменяется и, соответственно, выделяются высотные географические пояса (высотная поясность, или зональность).

К почвенным факторам относятся тепловой режим, влажность и плодородие почв. Чем плодороднее почва, тем богаче растительность и, соответственно, разнообразнее животный мир, чем скуднее почва, тем беднее и животный мир.

Антропогенные факторы складываются из прямого и косвенного воздействия человека на природу: рубка лесов, распашка полей, истребление или переселение животных и растений, загрязнение воды, почвы, атмосферы. Наиболее ощутимое воздействие человека на природу связано с работой промышленных предприятий и применением тяжелой техники. В этих случаях антропогенные факторы называются техногенными.

Каждая природная экосистема имеет установившуюся структуру (строение). Она состоит из двух основных сред: абиотической и биотической.

Каковы характеристики этих сред? Абиотическая среда – часть экосистемы, включающая земную кору, рельеф, почву, поверхностные и подземные воды, атмосферу, солнечный свет и тепло, питательные вещества. Она обеспечивает условия жизни живым организмам.

Биотическая среда – часть экосистемы, состоящая из организмов.

В зависимости от способа питания среди организмов можно выделить следующие группы: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.

· Продуценты (от лат. производящий) с помощью фотосинтеза (или хемосинтеза) создают органическое вещество. К продуцентам относятся высшие растения (трава, кустарники, деревья), водоросли, фотосинтезирующие и некоторые другие бактерии. Зеленые растения при фотосинтезе выделяют в атмосферу кислород.

· Детритофаги питаются отмершими растительными остатками и трупами животных. К детритофагам относятся дождевые черви, крабы, муравьи, жуки-навозники, крысы, шакалы, грифы, вороны и др.

· Редуценты – разрушители мертвого органического вещества. К редуцентам относятся бактерии и грибы, которые в отличие от детритофагов, разлагают мертвое органическое вещество до минеральных соединений. Эти соединения возвращаются в почву и снова используются растениями для питания.

Есть всеядные животные, которые могут питаться и растительной, и животной пищей (медведь, енот и другие, в том числе и человек).

Если одно животное употребляет в пищу другое, их взаимоотношения определяются как «хищник–жертва» (лиса–заяц, волк–заяц).

Нарушение человеком структуры экосистемы может привести ее к гибели: если сильно нарушена среда обитания, экосистема погибает. Если уничтожить естественную растительность, нечем будет питаться травоядным, а следовательно, и хищникам. Если ядохимикатами уничтожить редуцентов – плодородие почвы оскудеет, и земля будет засыпана несгнившими остатками, что тоже приведет к гибели экосистемы.

Закрепление материала