Урок 7. Саморегуляция. Смена экосистем

Задачи. Сформировать знания о механизмах саморегуляции, обеспечивающих устойчивость экосистем. Привести примеры нарушения саморегуляции в результате антропогенного вмешательства. Дать характеристику саморазвитию экосистем, закономерной смене менее устойчивых сообществ на более устойчивые, ввести понятия «сукцессия», «климаксное» сообщество. Рассмотреть примеры смены экосистем под влиянием хозяйственной деятельности человека.

Проверить знания учащихся и повторить материал по теме "Поток энергии и цепи питания".

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1), презентация.

Ход урока:

Повторение.

Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Откуда организмы получают энергию и как они ее расходуют?

2. Как связаны в потоке энергии продуценты, консументы и редуценты?

3. Сравните пирамиды биомассы наземных и морских экосистем.

4. Что такое продуктивность экосистемы? Сравните продуктивность разных экосистем.

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью слайдов, таблиц, кодограммы, презентации.

 

Саморегуляция

 

Для любого биогеоценоза характерна саморегуляция. Численность популяций любого вида в биогеоценозе контролируется «сверху» и «снизу». «Снизу» ее контролируют жизненные ресурсы, «сверху» — организмы следующего трофического уровня. В результате численность популяции подвергается изменениям, но эти изменения обычно закономерны и связаны или с сезонными изменениями абиотических факторов, или вызываются биотическими факторами. Если численность какого-либо вида начинает возрастать, возрастает численность хищников и паразитов, питающихся за его счет, а снижение численности приведет к снижению численности популяций тех видов, для которых он является основным пищевым ресурсом. Таким образом, численность популяций каждого вида за счет саморегуляции поддерживается на оптимальном для данных условий уровне. Причем, чем больше видов входит в состав биогеоценоза, тем сложнее сети питания, тем он устойчивее. Выпадение одного звена в такой экосистеме обычно не приводит к её гибели.

Исключение контроля «сверху» может привести к очень серьезным последствиям. Во-первых, хищники контролируют численность животных, которыми питаются, во-вторых, добычей хищников становятся в первую очередь больные и ослабленные животные. На Аляске, в одном из заповедников, чтобы защитить четыре тысячи оленей, был организован полный отстрел волков. В результате через 10 лет оленей стало 42 тысячи, они подорвали кормовую базу и стали вымирать. Для восстановления биологического равновесия и устойчивости пришлось завезти волков.

С другой стороны, введение в экосистему нового вида может привести к серьезным ее изменениям, особенно если у иммигранта не будет естественных врагов. Например, кролики, которые были завезены в Австралию, так размножились, что лишили корма овец и принесли фермерским хозяйствам огромные убытки. Справиться с ними смогли лишь с помощью вируса миксоматоза, который погубил около 98% кроликов.

Отсутствие естественных врагов у колорадского жука, снижает урожаи картофеля в Евразии.

Массовое размножение завезенной из Америки в качестве живой изгороди опунции в Австралии резко повлияло на качество пастбищ, не помогали никакие механические и химические способы борьбы. Недаром австралийцы установили памятник кактусовой огневке, завезенной в Австралию в 1928 году, с помощью гусениц которой удалось избавиться от нежелательного иммигранта.

Англичане завезли в Австралию коров, и вроде бы все было хорошо, но коровий навоз не понравился жукам-навозникам, которые перерабатывали фекалии кенгуру. Отсутствие консументов — сапротрофов привело к уменьшению полезной площади, с проблемой справились с помощью жука-навозника, завезенного из Африки.

Зверобой, завезенный из Европы, превратился в страшный бич Северной Америки — скот его не ел, зверобой начал вытеснять кормовые травы и справиться с ним смогли только с помощью завезенных из Европы насекомых—фитофагов.

 

Смена экосистем

 

Несмотря на то, что биогеоценозы являются устойчивыми и саморегулирующимися системами, происходит постепенная смена менее устойчивых биогеоценозов на более устойчивые. Такую закономерную смену биогеоценозов называют сукцессией. Первичная сукцессия начинается с голого места, например, на вулканических островах. Вторичная – на месте ранее существовашего сообщества. Например, после пожара или вырубки елового леса происходит его самовосстановление через ряд менее устойчивых экосистем: сначала развивается сообщество светолюбивых травянистых растений, затем подрастают светолюбивые древесные породы, под их защитой появляются всходы ели и примерно через сто лет ели вытесняют светолюбивые породы деревьев. В результате сукцессий формируются климаксные растительные сообщества, сообщества растений, наиболее приспособленных для совместного произрастания в конкретных климатических зонах. С севера на юг формируются фитоценозы тундры, затем тайги с преобладанием хвойных пород, далее — смешанные и широколиственные леса; в условиях недостатка влаги доминируют степные сообщества растений; в наиболее благоприятных климатических зонах образуются субтропические и тропические растительные сообщества.

В формировании экосистем срабатывают различные стратегии растительных и животных организмов, русский ученый Л.Г.Раменский образно назвал их «львами», «верблюдами» и «шакалами». «Львы» — организмы, обитающие в благоприятных условиях и всегда сильные конкуренты, например, дубы в дубраве — средообразующие растения, они доминируют и рядом с ними произрастают те растения, которые могут приспособиться к жизни рядом с «львами». «Верблюды» нетребовательны, приспособлены к жизни в экстремальных условиях, именно «верблюжья» стратегия помогает выжить в суровых условиях. «Шакалы» предпочитают обилие ресурсов, но имеют слабую конкурентную способность и доминируют в отсутствии «львов». К «шакалам», например, относятся сорные растения и культурные растения полей.

 

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

 

Приложение 1. Кодограмма к уроку.                           Приложение 2. Карточка у доски.

			Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы:   1. Что является основным источником энергии для существования наземных экосистем? 2. Какой процент образованного органического вещества расходуется растениями в процессе дыхания? 3. Какой процент съеденной пищи идет на прирост биомассы популяции? 4. Можно ли утверждать, что в экосистеме происходит круговорот веществ и энергии? 5. В каких экосистемах биомасса консументов больше биомассы продуцентов? 6. Какие цепи питания различают в экосистеме? 7. Цепь питания: фитопланктон, зоопланктон, рыбы, дельфин. На прирост биомассы каждого уровня приходится 10% от съеденной пищи. Масса дельфина 50 кг, какова масса съеденного фитопланктона? 8. Что такое валовая первичная продукция? 9. Что такое вторичная продукция?   Запишите ответы и садитесь на место.

 

 

Приложение 3. Тестовое задание.

 

Задание 24. "Поток энергии и цепи питания"

Тест 1. В форме химических связей образованного органического вещества дубрава аккумулирует:

1. 0,04% энергии солнечного света.

2. 1% энергии солнечного света.

3. 5% энергии солнечного света.

4. 10% энергии солнечного света.

Тест 2. Расходуется растениями в процессе дыхания:

1. 90% образованного органического вещества.

2. 50% образованного органического вещества.

3. 30% образованного органического вещества.

4. 10% образованного органического вещества.

Тест 3. Энергия солнечного света первоначально запасется в виде химических связей образованного органического вещества:

1. Редуцентов.

2. Консументов.

3. Продуцентов.

4. Гетеротрофов.

Тест 4. Переходит на следующий уровень пищевой цепи в форме прироста биомассы в среднем:

1. 100% энергии съеденной пищи.

2. 50% энергии съеденной пищи.

3. 10% энергии съеденной пищи.

4. 1% энергии съеденной пищи.

Тест 5. В экосистеме происходит:

1. Круговорот веществ и энергии.

2. Круговорот энергии.

3. Круговорот веществ.

4. Однонаправленный поток веществ и энергии.

Тест 6. Энергия солнечного света, преобразованная в энергию химических связей органического вещества:

1. Передается по цепям питания и рассеивается при дыхании на каждом пищевом уровне.

2. Происходит круговорот энергии в экосистеме.

3. Остается в форме образованного органического вещества.

4. Бесконечно передается по цепям питания.

Тест 7. Детритные пищевые цепи начинаются:

1. С растений.

2. С животных.

3. С редуцентов.

4. С органического вещества отмерших организмов.

Тест 8. Цепь питания: фитопланктон, зоопланктон, рыбы, дельфин. На прирост биомассы каждого уровня приходится 10% от съеденной пищи. Масса дельфина 50 кг, масса съеденного фитопланктона:

1. 500 кг.

2. 5000 кг.

3. 50 000 кг.

4. 500 000 кг.

Тест 9. Биомасса консументов 2-го порядка больше биомассы консументов 1-го порядка, а биомасса консументов 1-го порядка больше чем биомасса продуцентов, «перевернутая» пирамида биомассы:

1. В тундре.

2. В тайге.

3. В морях.

4. Такого не может быть.

Тест 10. Масса каждого последующего уровня в пищевой цепи прогрессивно уменьшается. Это правило:

1. Пищевой цепи.

2. Пирамиды биомассы.

3. Пирамиды энергии.

4. Пищевых связей.

 

 

Урок 8. Агроценозы

Задачи. Сформировать знания об экосистемах, созданных в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Дать характеристику агроценозу, сравнить характеристику агроценоза и естественного биогеоценоза. Рассмотреть основные пути повышения продуктивности агроценозов.

Проверить знания учащихся и повторить материал по теме "Саморегуляция. Смена экосистем".

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1), презентация.

Ход урока:

Повторение.

Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Почему на границах государств существует санитарно-биологический контроль?

2. Как осуществляется саморегуляция в биогеоценозе?

3. Приведите примеры саморазвития и смены экосистем.

4. Дайте определения терминам или раскройте понятия: контроль «сверху», контроль «снизу», первичная сукцессия, вторичная сукцессия, климаксное сообщество

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью таблиц, кодограммы.

 

Характеристика агроценоза

 

Искусственные биогеоценозы появились в результате хозяйственной деятельности человека. Сады, парки, посевы сельскохозяйственных растений называются агроценозами. Источником энергии для их существования является не только солнечный свет, но энергия вносимых органических удобрений, энергия трудовой деятельности человека, энергия сжигаемого горючего.

Существенным отличием агроценозов является то, что в агроценозах ослаблено действие естественного отбора, направляющим фактором является искусственный отбор, отбор в пользу наиболее продуктивных сортов растений.

Биоценоз отличается меньшим разнообразием видов, часто возделывается одна культура растений (монокультура) — пшеница, рожь, кукуруза. Саморегуляция, обеспечивающая устойчивость естественных биогеоценозов, в агроценозах проявляется очень слабо, так как видовое разнообразие консументов невелико, хищников и паразитов недостаточно для ограничения роста численности растительноядных животных. Поэтому человеку приходится самому регулировать численность многих консументов в агроценозе.

Круговорот веществ в искусственных биогеоценозах неполный. Урожай, большая часть произведенного органического вещества забирается человеком. В результате происходит обеднение почвы и для того, чтобы восстановить ее плодородие, необходимо вносить удобрения.