Биология 11 класс

Урок 25.

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

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

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

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

Ход урока.

I .Организационный момент

II .Проверка домашнего задания.

1.Фронтальный опрос §5.4 « Структура экосистем»

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

Вопрос 2. Расскажите о пространственной структуре экосистемы.

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

Вопрос 3 . Какие обязательные компоненты включает любая экосистема?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. Индивидуальная работа по карточкам:

Заполните пропуски названиями функциональных групп экосистемы и царств живых существ.

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

III .Сообщение темы и цели урока.

Проблемный вопрос:

1. Вступительное слово учителя:

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

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

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

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

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

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

IV . Изучение новой темы.

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

2. Беседа по вопросам.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

8)Сколько трофических уровней различают в экосистеме?

1-й трофический уровень - автотрофные организмы -> растения

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

5-й трофический уровень - редуценты.

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

10) Различают следующие цепи питания:

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

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

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

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

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

Пример - на с. 327учебник.

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

V . Закрепление.

Чем определяется устойчивость экосистемы?

Объясните, что такое экологическая пирамида.

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

Из данного перечня организмов составьте пастбищную цепь питания:

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

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

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

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

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

VI .Итог урока. Оценки

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кровеносная система:

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

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

Как предотвратить заболевания сердечно-сосудистой системы человека

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

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

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

Как оказать первую помощь при различных видах кровотечений

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

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

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

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

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

Каждый организм должен получать энергию для жизни. Например, растения потребляют энергию солнца, животные питаются растениями, а некоторые животные питаются другими животными.

Пищевая (трофическая) цепь - это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе () для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность.

Автотрофы (продуценты)

Автотрофы - живые организмы, которые производят свою пищу, то есть собственные органические соединения, из простых молекул, таких как углекислый газ. Существует два основных типа автотрофов:

• Фотоавтотрофы (фотосинтезирующие организмы) такие, как растения, перерабатывают энергию солнечного света для получения органических соединений - сахаров - из углекислого газа в процессе . Другими примерами фотоавтотрофов являются водоросли и цианобактерии.

• Хемоавтотрофы получают органические вещества благодаря химическим реакциям, в которых задействованы неорганические соединения (водород, сероводород, аммиак и т.д.). Этот процесс называется хемосинтезом.

Автотрофы являются основой каждой экосистемы на планете. Они составляют большинство пищевых цепей и сетей, а энергия, получаемая в процессе фотосинтеза или хемосинтеза, поддерживает все остальные организмы экологических систем. Когда речь идет об их роли в пищевых цепях, автотрофы можно назвать продуцентами или производителями.

Гетеротрофы (консументы)

Гетеротрофы , также известные как потребители, не могут использовать солнечную или химическую энергию, для производства собственной пищи из углекислого газа. Вместо этого, гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы или их побочные продукты. Люди, животные, грибы и многие бактерии - гетеротрофы. Их роль в пищевых цепях заключается в потреблении других живых организмов. Существует множество видов гетеротрофов с разными экологическими ролями: от насекомых и растений до хищников и грибов.

Деструкторы (редуценты)

Следует упомянуть еще одну группу потребителей, хотя она не всегда фигурирует в схемах пищевых цепей. Эта группа состоит из редуцентов, организмов, которые перерабатываю мертвые органические вещества и отходы, превращаяя их в неорганические соединения.

Редуценты иногда считаются отдельным трофическим уровнем. Как группа, они питаются отмершими организмами, поступающими на различных трофических уровнях. (Например, они способны перерабатывать разлагающееся растительное вещество, тело недоеденной хищниками белки или останки умершего орла.) В определенном смысле, трофический уровень редуцентов проходит параллельно стандартной иерархии первичных, вторичных и третичных потребителей. Грибы и бактерии являются ключевыми редуцентами во многих экосистемах.

Редуценты, как часть пищевой цепи, играют важную роль в поддержании здоровой экосистемы, поскольку благодаря им, в почву возвращаются питательные вещества и влага, которые в дальнейшем используется продуцентами.

Уровни пищевой (трофической) цепи

Схема уровней пищевой (трофической) цепи

Пищевая цепь представляет собой линейную последовательность организмов, которые передают питательные вещества и энергию начиная с продуцентов и к высшим хищникам.

Трофический уровень организма - это положение, которое он занимает в пищевой цепи.

Первый трофический уровень

Пищевая цепь начинается с автотрофного организма или продуцента , производящего собственную пищу из первичного источника энергии, как правило, солнечной или энергии гидротермальных источников срединно-океанических хребтов. Например, фотосинтезирующие растения, хемосинтезирующие и .

Второй трофический уровень

Далее следуют организмы, которые питаются автотрофами. Эти организмы называются растительноядными животными или первичными потребителями и потребляют зеленые растения. Примеры включают насекомых, зайцев, овец, гусениц и даже коров.

Третий трофический уровень

Следующим звеном в пищевой цепи являются животные, которые едят травоядных животных - их называют вторичными потребителями или плотоядными (хищными) животными (например, змея, которая питается зайцами или грызунами).

Четвертый трофический уровень

В свою очередь, этих животных едят более крупные хищники - третичные потребители (к примеру, сова ест змей).

Пятый трофический уровень

Третичных потребителей едят четвертичные потребители (например, ястреб ест сов).

Каждая пищевая цепь заканчивается высшим хищником или суперхищником - животным без естественных врагов (например, крокодил, белый медведь, акула и т.д.). Они являются "хозяевами" своих экосистем.

Когда какой-либо организм умирает, его в конце концов съедают детритофаги (такие, как гиены, стервятники, черви, крабы и т.д.), а остальная часть разлагается с помощью редуцентов (в основном, бактерий и грибов), и обмен энергией продолжается.

Стрелки в пищевой цепи показывают поток энергии, от солнца или гидротермальных источников до высших хищников. По мере того, как энергия перетекает из организма в организм, она теряется на каждом звене цепи. Совокупность многих пищевых цепей называется пищевой сетью .

Положение некоторых организмов в пищевой цепи может варьироваться, поскольку их рацион отличается. Например, когда медведь ест ягоды, он выступает как растительноядное животное. Когда он съедает грызуна, питающегося растениями, то становиться первичным хищником. Когда медведь ест лосося, то выступает суперхищником (это связано с тем, что лосось является первичным хищником, поскольку он питается селедкой, а она ест зоопланктон, который питается фитопланктоном, вырабатывающим собственную энергию благодаря солнечному свету). Подумайте о том, как меняется место людей в пищевой цепи, даже часто в течение одного приема пищи.

Типы пищевых цепей

В природе, как правило, выделяют два типа пищевых цепей: пастбищную и детритную.

Пастбищная пищевая цепь

Схема пастбищной пищевой цепи

Этот тип пищевой цепи начинается с живых зеленых растений, предназначенных для питания растительноядных животных, которыми питаются хищники. Экосистемы с таким типом цепи напрямую зависят от солнечной энергии.

Таким образом, пастбищный тип пищевой цепи зависит от автотрофного захвата энергии и перемещения ее по звеньям цепи. Большинство экосистем в природе следуют этому типу пищевой цепи.

Примеры пастбищной пищевой цепи:

• Трава → Кузнечик → Птица → Ястреб;
• Растения → Заяц → Лиса → Лев.

Детритная пищевая цепь

Схема детритной пищевой цепи

Этот тип пищевой цепи начинается с разлагающегося органического материала - детрита - который употребляют детритофаги. Затем, детритофагами питаются хищники. Таким образом, подобные пищевые цепи меньше зависят от прямой солнечной энергии, чем пастбищные. Главное для них - приток органических веществ, производимых в другой системе.

К примеру, такой тип пищевой цепи встречается в разлагающейся подстилке .

Энергия в пищевой цепи

Энергия переносится между трофическими уровнями, когда один организм питается другим и получает от него питательные вещества. Однако это движение энергии неэффективное, и эта неэффективность ограничивает протяженность пищевых цепей.

Когда энергия входит в трофический уровень, часть ее сохраняется как биомасса, как часть тела организмов. Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, которая хранится в виде биомассы на одном трофическом уровне, сохраняется в виде биомассы на следующем уровне.

Этот принцип частичного переноса энергии ограничивает длину пищевых цепей, которые, как правило, имеют 3-6 уровней.

На каждом уровне, энергия теряется в виде тепла, а также в форме отходов и отмершей материи, которые используют редуценты.

Почему так много энергии выходит из пищевой сети между одним трофическим уровнем и другим? Вот несколько основных причин неэффективной передачи энергии:

• На каждом трофическом уровне значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, поскольку организмы выполняют клеточное дыхание и передвигаются в повседневной жизни.
• Некоторые органические молекулы, которыми питаются организмы, не могут перевариваться и выходят в виде фекалий.
• Не все отдельные организмы в трофическом уровне будут съедены организмами со следующего уровня. Вместо этого, они умирают, не будучи съеденными.
• Кал и несъеденные мертвые организмы становятся пищей для редуцентов, которые их метаболизируют и преобразовывают в свою энергию.

Итак, ни одна из энергий на самом деле не исчезает - все это в конечном итоге приводит к выделению тепла.

Значение пищевой цепи

1. Исследования пищевой цепи помогают понять кормовые отношения и взаимодействие между организмами в любой экосистеме.

2. Благодаря им, есть возможность оценить механизм потока энергии и циркуляцию веществ в экосистеме, а также понять движение токсичных веществ в экосистеме.

3. Изучение пищевой цепи позволяет понять проблемы биоусиления.

В любой пищевой цепи, энергия теряется каждый раз, когда один организм потребляется другим. В связи с этим, должно быть намного больше растений, чем растительноядных животных. Автотрофов существует больше, чем гетеротрофов, и поэтому большинство из них являются растительноядными, нежели хищниками. Хотя между животными существует острая конкуренция, все они взаимосвязаны. Когда один вид вымирает, это может воздействовать на множество других видов и иметь непредсказуемые последствия.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вспомните!

Какие обязательные компоненты входят в состав любой экосистемы?

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и с факторами внешней среды, формируя устойчивую саморегулирующуюся и самоподдерживающуюся экосистему. Особенности видового состава этой системы определяются историческими и климатическими условиями, а взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой строятся на основе пищевого поведения.

В рассмотренной нами экосистеме дубравы олени едят травянистые растения и листья кустарников, белки не прочь полакомиться желудями и грибами, еж съедает дождевого червя, а филин на ночной охоте ловит мышей и полевок. Многочисленные насекомые, желуди дуба, плоды дикой яблони и груши, семена и ягоды – прекрасный корм птицам. Мертвые органические остатки падают на землю. На них развиваются бактерии, которых потребляют простейшие, служащие в свою очередь кормом многочисленным мелким почвенным беспозвоночным. Все виды организмов связаны друг с другом сложной системой пищевых взаимоотношений.

При изучении структуры любой экосистемы становится очевидным, что ее устойчивость зависит от многообразия пищевых связей, существующих между разными видами этого сообщества. Причем, чем больше видовое многообразие, тем устойчивее структура. Представьте себе систему, в которой хищник и жертва представлены только одиночными видами, допустим «лиса-заяц». Исчезновение зайцев неизбежно приведет к гибели хищников, и экосистема, потеряв два своих компонента, начнет разрушаться. Если же в качестве пищи в данной экосистеме лиса может использовать и грызунов, и лягушек, и мелких птиц, то пропажа одного источника пищи не приведет к разрушению всей структуры, а освободившуюся экологическую нишу вскоре займут другие организмы, со сходными требованиями к среде.

В экосистеме происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключенной в пище, от одних организмов к другим. Растения (продуценты), используя солнечную энергию, образуют сложные органические соединения. Эти вещества употребляют гетеротрофы (консументы), продукты жизнедеятельности которых, возвращаясь в окружающую среду, вновь используются автотрофными организмами. В экосистеме существует постоянный круговорот вещества и энергии, который поддерживается энергией Солнца. Каждый организм, участвующий в этом процессе, находится на определенном трофическом, или пищевом, уровне, образуя трофическое (пищевое) звено. В результате соединения нескольких трофических звеньев образуется пищевая цепь, в которой каждое предыдущее звено служит пищей последующему. Если проследить структуру отдельных пищевых цепей, то можно обнаружить, что цепи очень редко изолированы друг от друга. Обычно, одно и то же растение служит пищей нескольким животным, которые в свою очередь могут быть съедены разными хищниками. Таким образом, все пищевые цепи связаны между собой в единую пищевую сеть.

Первый трофический уровень экосистемы образуют автотрофные организмы, в основном зеленые растения.

Пятый уровень формируют редуценты, которые потребляют мертвое органическое вещество.

Как правило, в экосистеме существует от трех до пяти трофических уровней. Пищевую цепь, которая начинается от растений, называют пастбищной пищевой цепью: например, осина? заяц? волк. Если цепь питания начинается с детрита (мертвой органики), ее называют детритной цепью: листовой опад? дождевой червь? певчий дрозд? ястреб-перепелятник (рис. 164).

Обычно размеры хищников с переходом на следующий трофический уровень возрастают, а их численность снижается. Если мы попробуем оценить общее количество биомассы на каждом трофическом уровне, то заметим определенную закономерность. В большинстве наземных экосистем с повышением трофического уровня количество биомассы будет неуклонно снижаться (рис. 165). Подобная закономерность носит название экологической пирамиды и связана с тем, что на каждом трофическом уровне организмы способны использовать лишь 5–15 % энергии поступившей биомассы для построения своего тела. Остальная энергия расходуется на движение, рассеивается в виде тепла или просто не усваивается.

Рис. 164. Пример пищевых связей. Детритная цепь

Основание пирамиды образуют продуценты (растения). Над ними располагаются растительноядные животные. Следующий уровень образуют хищники первого порядка. Вершину пирамиды занимают наиболее крупные плотоядные животные. Причем число уровней в пирамиде соответствует числу звеньев в пищевой цепи. Различают пирамиду численности (особей), пирамиду биомассы и пирамиду энергии.

Рис. 165. Пример экологической пирамиды

Наличие сложных пищевых взаимоотношений обеспечивает устойчивость экосистем. Если изменится среда обитания продуцентов, через пищевую сеть это неизбежно отразится на всех остальных организмах экосистемы. Нельзя нарушить какой-либо из экологических факторов, не затронув, в той или иной степени, существование всех видов, составляющих экосистему. Следовательно, изменение любого абиотического или биотического фактора неизбежно повлечет за собой изменение всей экосистемы.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое пищевая цепь (цепь питания) и что лежит в ее основе?

2. Чем определяется устойчивость экосистемы?

3. Составьте пищевую цепь, начинающуюся от растений.

4. Приведите примеры детритных пищевых цепей.

5. Объясните, что такое экологическая пирамида.

<<< Назад

Вперед >>>

Введение

Организмы в природе связаны общностью энергии и питательных веществ. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов.

Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Типичный пример: животное поедает растения. Это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, поставляющим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем.

Цель реферата - дать характеристику пищевым связям в природе.

Пищевые цепи и трофические уровни

Биогеоценозы очень сложны. В них всегда имеется много параллельных и сложно переплетенных цепей питания, а общее число видов часто измеряется сотнями и даже тысячами. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей.

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Первичными продуцентами являются автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Некоторые прокариоты, а именно сине-зеленые водоросли и немногочисленные виды бактерий, тоже фотосинтезируют, но их вклад относительно невелик. Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, из которых построены ткани. Небольшой вклад в продукцию органического вещества вносят и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие энергию из неорганических соединений.

В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли - часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.

Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих - это грызуны и копытные. К последним относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

В водных экосистемах (пресноводных и морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов - ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) - питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах и озерах практически полностью зависит от планктона, так как с него начинаются почти все пищевые цепи.

Растительный материал (например, нектар) > муха > паук >

> землеройка > сова

Сок розового куста > тля > божья коровка > паук > насекомоядная птица > хищная птица

Существуют два главных типа пищевых цепей - пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй - пастбищные животные и третий - хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию и «строительный материал», так же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлозу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

Кусочки частично разложившегося материала называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя процесс разложения. Поскольку в этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.

Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа - цепь, цепь, начинающаяся с детрита: Детрит > детритофаг > хищник

К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:

Листовая подстилка > Дождевой червь > Черный дрозд > Ястреб-перепелятник

Мертвое животное > Личинки падальных мух > Травяная лягушка > Обыкновенный уж

Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.