Связи в биоценозе. Сообщество (биоценоз) - живой компонент системы Самостоятельная работа учащихся по заданиям
ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ
1.1. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ
Все экологические науки можно систематизировать либо по объектам изучения, либо по методам, которыми они пользуются.
1. В соответствии с размерами объектов изучения выделяют следующие направления:
Аутоэкология (греч. autos - сам) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения отдельного организма (искусственно изолированный организм) с окружающей средой;
Демэкология (греч. demos - народ) - изучает популяцию и ее среду;
Эйдэкология (греч. eidos - образ) - экология видов;
Синэкология (греч. syn - вместе) - рассматривает сообщества как целостные системы;
Ландшафтная экология - изучает способность организмов существовать в разной географической среде;
Мегаэкология или глобальная экология - наука о биосфере Земли и положении человека в ней.
2. В соответствии с отношением к объекту изучения выделят следующие разделы экологии:
Экология микроорганизмов;
Экология грибов;
Экология растений;
Экологи я животных;
Экология социальная - рассматривает взаимодействие человека и человеческого общества с окружающей средой;
Экология человека - включает изучение взаимодействия человеческого общества с природой, экологию человеческой личности и экологию человеческих популяций, в том числе учение об этносах;
Экология промышленная или инженерная - рассматривает взаимное влияние промышленности и транспорта на природу;
Сельскохозяйственная экология - изучает способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения природных ресурсов;
Медицинская экология - изучает болезни человека, связанные с загрязнением среды и способы их предупреждения и лечения.
3. В соответствии со средами и компонентами, выделяют следующие дисциплины:
Экология суши;
Экология морей;
Экология рек;
Экология пустынь;
Лесная экология - изучает способы использования ресурсов лесов при их постоянном восстановлении;
Экология высокогорья;
Урбаноэкология (лат. urbanus - городской) - экология градостроения;
4. В соответствии с используемыми методами выделяют следующие прикладные экологические науки:
Математическая экология - создает математические модели с целью прогнозирования состояния и поведения популяций и сообществ при изменении экологических условий;
Химическая экология - разрабатывает методы анализа загрязнителей и способы уменьшения вреда от химических загрязнений;
Экономическая экология - создает экономические механизмы рационального природопользования;
Юридическая экология - нацелена на разработку системы природоохранных законов.
1.2.УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ
Для того чтобы получить целостное представление об экологии, понять роль, которую она играет среди наук, изучающих живые организмы, необходимо ознакомиться с концепцией об уровнях организации живой материи и иерархией биологических систем (рис.1).
Биосистемы – это системы, в которых биотические компоненты (все живые организмы) разных уровней организации упорядоченно взаимодействуют с окружающей биотической средой, т.е. абиотическими компонентами (энергией и веществом).
Рис.1. Иерархия уровней организации живой материи:
Молекулярный – на нем проявляются такие процессы, как обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации;
Клеточный - клетка является основной структурной и функциональной единицей всего живого на планете Земля;
Организменный – организм (лат. organizo - устраиваю, придаю стройный вид) употребляется как в узком смысле - особь, индивидуум, «живое существо», так и в широком, самом общем смысле - сложно организованное единое целое. Это реальный носитель жизни, характеризующийся всеми ее признаками;
Популяционно-видовой – популяция (лат. рорulus - народ), по определению академика С. С. Шварца, – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях. Термин «популяция» ввел В. Иогазен в 1903 г. Популяция является конкретной формой существования вида в природе. Биологический вид - это совокупность особей, обладающих общими признаками, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, занимающих определённый ареал (лат. area - площадь, пространство) и отграниченных от других видов нескрещиваемостью в природных условиях. Представление о видах, как об основной структурной и классификационной единице в системе живых организмов, было введено К. Линнеем, опубликовавшим в 1735 г. свой труд «Системы природы»;
Биоценотический – биоценоз (греч. bios - жизнь, koinos - общий) - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды обитания. Термин «биоценоз» предложил К. Мёбиус в 1877 г. Местообитание биоценоза называется биотопом. Биотоп (греч. bios - жизнь, topos - место) - это пространство с однородными условиями (рельефа, климата), заселённое определённым биоценозом. Любой биоценоз неразрывно связан с биотопом, образуя вместе с ним устойчивую биологическую макросистему еще более высокого ранга - биогеоценоз. Термин «биогеоценоз» предложил в 1940 г. Владимир Николаевич Сукачёв. По В. Н. Сукачеву биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительности, животного мира, микроорганизмов и почвы. Таким образом, понятие биоценоза применяется для обозначения только наземных экосистем, границы которых определяются границами фитоценоза (растительности). Биогеоценоз – это частный случай крупной экосистемы;
Биосфера (грeч. bios - жизнь, spharia - шар) - глобальная экосистема всего земного шара, оболочка Земли, состоящая из совокупности всех живых организмов (биота), веществ, их составляющих и среды их обитания. Биосфера - это область распространения жизни на Земле, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс и 1873 г. Основные положения учения о биосфере опубликованы В. И. Вернадским в 1926 г. В своем труде, который так и называется «Биосфера», В. И. Вернадский развивает идею эволюции поверхности земного шара как целостного процесса взаимодействия неживой или «косной» материи с живым веществом.
1.4. ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ВИДА
Общее число биологических видов на Земле по разным оценкам составляет от 1,5 до 3 млн. К настоящему времени описало около 0,5 млн. видов растений и примерно 1,5 млн. видов животных. Человек - один из известных сегодня биологических видов на Земле.
Эволюционную устойчивость вида обеспечивает существование внутри вида генетически разнообразных популяций. Виды отличаются друг от друга многими признаками.
Критерии вида - это характерные для вида признаки и свойства. Различают морфологический, генетический, физиологический, географический и экологический критерии вида. Для установления принадлежности особей к одному виду недостаточно использовать какой-либо один критерий. Только применение совокупности критериев с взаимным подтверждением различных признаков и свойств особей в их совокупности характеризует вид.
Морфологический критерий основан на сходстве внешнего и внутреннего строения особей одного вида. Но особи в пределах вида иногда настолько изменчивы, что только по морфологическому критерию не всегда удастся определить вид. Кроме того, существуют виды, морфологически сходные, однако особи таких видов не скрещиваются между собой - это виды-двойники.
Генетические критерий - это характерный для каждого вида набор хромосом, строго определенное их число, размеры и форма. Он является главным признаком вида. Особи разных видов, имеющие разные наборы хромосом, не могут скрещиваться между собой. Однако, в природе встречаются случаи, когда скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство особи разных видов.
Физиологический критерий - это сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида, прежде всего, сходство процессов размножения.
Географический критерий - это определенный ареал (территория, акватория), занимаемый видом в природе.
Экологический критерий - это совокупность факторов внешней среды, в которой существует вид.
1.5. ПОПУЛЯЦИЯ И ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ НЕЁ ТИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
В жизни любого живого существа большую роль играют отношения с представителями собственного вида. Эти отношения осуществляются в популяциях.
Различают следующие разновидности популяций:
Элементарная (локальная) популяция - это группа особей одного вида, занимающих какой-то небольшой участок однородной по условиям обитания площади.
Экологическая популяция - совокупность элементарных популяций. В основном это внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным экосистемам.
Географические популяции - совокупность экологических популяций, заселяющих территорию с географически однородными условиями существования.
Отношения в популяциях - это внутривидовые взаимодействия. По характеру этих взаимодействий популяции разных видов чрезвычайно разнообразны. В популяциях встречаются все типы связей, присущих живым организмам, но наиболее распространены взаимовыгодные и конкурентные отношения. У некоторых видов особи живут поодиночке, встречаясь лишь для размножения. Другие создают временные или постоянные семьи. Некоторые, в пределах популяций, объединяются в крупные группы: стаи, стада, колонии. Другие образуют в неблагоприятные периоды скопления, вместе переживая зиму или засуху. Популяция обладает признаками, которые характеризуют группу как целое, а не отдельные особи в группе. Такими характеристиками являются структура, численность и плотность популяции. Структура популяции - это количественное соотношение особей разного пола, возраста, размеров, генотипов и т.п. Соответственно, различают половую, возрастную, размерную, генетическую и другие структуры популяции.
Структура популяции зависит от различных причин. Например, возрастная структура популяции зависит от двух причин:
От особенностей жизненного цикла вида;
От внешних условий.
Есть виды с очень простой возрастной структурой популяции, которые состоят практически из представителей одного возраста (однолетние растения, саранча). Сложные возрастные структуры популяций возникают тогда, когда в них представлены все возрастные группы (стая обезьян, стадо слонов).
Неблагоприятные внешние условия могут изменить возрастной состав популяции за счет гибели наиболее слабых особей, но самые устойчивые возрастные группы выживают и затем восстанавливают структуру популяции. Пространственная структура популяции определяется характером распределения особей в пространстве и зависит как от особенностей окружающей среды, так и от особенностей поведения самого вида. Любой популяции свойственна тенденция к расселению. Расселение продолжается до тех пор, пока популяция не встретится с какой-либо преградой. Основными параметрами популяции являются ее численность и плотность.
Численность популяции - это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Уровень численности популяции, гарантирующий её сохранение, зависит от конкретного биологического вида.
Плотность популяции - это число особей, приходящихся на единицу площади или объёма. Чем выше численность, тем выше приспособляемость организмов данной популяции. Численность популяции никогда не бывает постоянной и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности, т.е. количества особей, погибших за определённый период. Плотность популяции также изменчива, зависит от численности. При возрастании численности плотность не увеличивается только в том случае, если возможно расширение ареала популяции. В природе численность любой популяции чрезвычайно динамична.
Популяция регулирует свою численность и приспосабливается к изменяющимся условиям среды путём обновления и замещения особей. Особи появляются в популяции благодаря рождению и иммиграции, а исчезают в результате смерти и эмиграции.
На численность популяции влияют также возрастной состав, общая продолжительность жизни особей, период достижения половой зрелости, длительность периода размножения.
Для популяции каждого вида имеются верхние и нижние пределы плотности, за границы которых она выходить не может. Эти пределы ресурсов называются ёмкостью среды для конкретных популяций. В природных условиях, благодаря способности к саморегуляции, численность популяций обычно колеблется вокруг определённого уровня, соответствующего ёмкости среды.
БИОЦЕНОЗ И ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ НЕГО ВЗАИМОСВЯЗИ
Биоценозы - не случайные собрания разных организмов. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. Биоценозы имеют видовую и пространственную структуру.
Видовая структура биоценоза означает число видов в данном биоценозе. Разнообразие видов отражает разнообразие условий среды обитания. Виды, которые преобладают в сообществе по численности, называются доминантами. Виды-доминанты определяют главные связи в биоценозе, создают его основную структуру и внешний облик. Обычно наземные биоценозы называют по доминирующим видам (березовая роща, еловый лес, ковыльная степь). Часть массовых видов – это виды, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (средообразователи), их удаление приведет к полному разрушению сообщества. Обычно доминирующий вид является одновременно и эдификатором. Наиболее разнообразны в биоценозах редкие и малочисленные виды. Малочисленные виды составляют резерв биоценоза. Их преобладание – это гарантия устойчивого развития. В наиболее богатых биоценозах в основном все виды малочисленны, но чем меньше разнообразие, тем больше доминантов.
Пространственная структура биоценоза определяется особенностями атмосферы, горной породы почвы и ее вод. В ходе длительного эволюционного преобразования, приспосабливаясь к определённым условиям, живые организмы размещаются в биоценозах таким образом, что практически не мешают друг другу. Основу этого распределения формирует растительность. Растения создают в биоценозах ярусность, располагая друг под другом листву в соответствии со своей формой роста и светолюбием.
В каждом ярусе складывается своя система взаимоотношений, поэтому ярус можно рассматривать как структурную единицу биоценоза.
Кроме ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность – изменение растительности животного мира по горизонтали.
Соседние биоценозы обычно постепенно переходят один в другой, между ними нельзя провести четкую границу. В пограничной зоне переплетаются типичные условия соседствующих биоценозов, исчезают одни виды растений и животных и появляются другие. Виды, адаптировавшиеся в пограничной зоне, называются экотонами. Обилие растений привлекает сюда разнообразных животных, так что пограничная зона оказывается более разнообразной и богатой в видовом отношении, чем каждый из смежных биоценозов. Это явление получило название опушечного эффекта и часто используется при создании парков, где хотят восстановить видовое разнообразие.
Видовая структура биоценоза, пространственное распределение видов в пределе биотопа, в основном определяется взаимоотношениями между видами и функциональной ролью вида в сообществе.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША
Для определения роли, которую тот или иной вид играет в составе экосистемы, Дж. Гриннелл ввел понятие «экологическая ниша». Экологическая ниша - это совокупность всех параметров среды, в пределах которых возможно существование вида в природе, его положение в пространстве и функциональная роль в составе экосистемы. Ю. Одум образно представил экологическую нишу как занятие, «профессия» организма в биоценозе, а его местообитание – это «адрес» вида, по которому он проживает. Для того чтобы, изучить организм необходимо знать не только его адрес, но и его профессию. Г. Е. Хатчинсон дал количественное определение экологической ниши. По его мнению, нишу необходимо определять с учетом всех физических, химических и биотических факторов среды, к которым должен быть приспособлен вид. Г. Е. Хатчинсон выделяет два вида экологической ниши: фундаментальную и реализованную. Экологическая ниша, определяемая только физиологическими особенностями организмов, называется фундаментальной (потенциальной), а та, в пределах которой вид реально встречается в природе, - реализованной. Последняя – это та часть потенциальной ниши, которую данный вид способен отстоять в конкурентной борьбе. Виды уживаются в одной экосистеме в составе биоценоза в тех случаях, когда они расходятся по экологическим требованиям и ослабляют тем самым конкуренцию друг с другом. Два вида в одном биоценозе не могут занимать одну и ту же экологическую нишу. Часто даже близкие виды, проживая рядом в одном биоценозе, занимают разные экологические ниши. Это приводит к уменьшению конкурентного напряжения между ними. Кроме того, один и тот же видв разные периоды своего развития может занимать разные экологические ниши.
Тип урока - комбинированный
Методы: частично-поисковый, про-блемного изложения, репродуктивный, объясни-тельно-иллюстративный.
Цель: овладение умениями применять биологические знания в практической деятельности, использо-вать информацию о современных достижениях в области биологии; работать с биологическими приборами, инструментами, справочниками; проводить наблюдения за биологическими объ-ектами;
Задачи:
Образовательные : формирование познавательной культуры, осваиваемой в процессе учебной деятельно-сти, и эстетической культуры как способно-сти к эмоционально-ценностному отношению к объектам живой природы.
Развивающие: развитие познавательных мотивов, направ-ленных на получение нового знания о живой природе; познавательных качеств личности, связанных с усвоением основ научных знаний, овладением методами исследования природы, формированием интеллектуальных умений;
Воспитательные: ориентация в системе моральных норм и цен-ностей: признание высокой ценности жизни во всех ее проявлениях, здоровья своего и дру-гих людей; экологическое сознание; воспита-ние любви к природе;
Личностные : понимание ответственности за качество приобретенных знаний; понимание ценности адекватной оценки собственных достижений и возможностей;
Познавательные : умение анализировать и оценивать воздействие факторов окружающей среды, факторов риска на здоровье, последствий деятельности человека в экосистемах, влияние собственных поступков на живые организмы и экосистемы; ориентация на постоянное развитие и саморазвитие; умение работать с различными источниками информации, пре-образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.
Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.
Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру-гих видов деятельности.
Технологии: Здоровьесбережения, проблем-ного, раз-вивающего обучения, групповой деятельно-сти
Виды деятельности (элементы содержания, контроль)
Формирование у учащихся деятель-ностных способностей и способностей к структурированию и систематизации изучаемого предметного содержания: коллективная работа — изучение текста и иллюстративного материала составление таблицы «Си-стематические группы многоклеточных » при консультативной помощи учеников- экспертов с последующей самопровер-кой; парное или групповое выполнение лабораторной работы при консульта-тивной помощи учителя с последующей взаимопроверкой; самостоятельная работа по изученному материалу.
Планируемые результаты
Предметные
понимать смысл биологических терминов;
описывать особенности строения и основные процессы жизнедеятельности животных разных систематических групп; сравнивать особенно-сти строения простейших и многоклеточных животных;
распознавать органы и системы органов живот-ных разных систематических групп; сравнивать и объяснять причины сходства и различий;
устанавливать взаимосвязь между особенно-стями строения органов и функциями, которые они выполняют;
приводить примеры животных разных система-тических групп;
различать на рисунках, таблицах и натуральных объектах основные систематические группы простейших и многоклеточных животных;
характеризовать направления эволюции живот-ного мира; приводить доказательства эволюции животного мира;
Метапредметные УУД
Познавательные:
работать с разными источниками информации, анализировать и оценивать информацию, пре-образовывать ее из одной формы в другую;
составлять тезисы, различные виды планов (простых, сложных и т. п.), структурировать учебный материал, давать определения поня-тий;
проводить наблюдения, ставить элементарные эксперименты и объяснять полученные резуль-таты;
сравнивать и классифицировать, самостоятель-но выбирая критерии для указанных логиче-ских операций;
строить логические рассуждения, включающие установление причинно-следственных связей;
создавать схематические модели с выделением существенных характеристик объектов;
определять возможные источники необходимых сведений, производить поиск информации, ана-лизировать и оценивать ее достоверность;
Регулятивные:
организовывать и планировать свою учебную деятельность — определять цель работы, после-довательность действий, ставить задачи, про-гнозировать результаты работы;
самостоятельно выдвигать варианты решения поставленных задач, предвидеть конечные ре-зультаты работы, выбирать средства достиже-ния цели;
работать по плану, сверять свои действия с це-лью и, при необходимости, исправлять ошибки самостоятельно;
владеть основами самоконтроля и самооцен-ки для принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебно-познавательной и учебно-практической деятельности;
Коммуникативные:
слушать и вступать в диалог, участвовать в кол-лективном обсуждении проблем;
интегрироваться и строить продуктивное взаи-модействие со сверстниками и взрослыми;
адекватно использовать речевые средства для дискуссии и аргументации своей позиции, сравнивать разные точки зрения, аргументи-ровать свою точку зрения, отстаивать свою по-зицию.
Личностные УУД
Формирование и развитие позна-вательного инте-реса к изучению биологии и исто-рии развития зна-ний о природе
Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.
Основные понятия
Понятие «цепь питания», направление потока энергии в цепях питания; понятия: пирамида биомассы, пирамида энергии
Ход урока
Изучение нового материала (рассказ учителя с элементами беседа)
Взаимосвязь компонентов биоценоза и их приспособленность друг к другу
Каждый биоценоз характеризуется определенным составом компонентов — разнообразных видов животных, растений, грибов, бактерий. Между этими живыми организмами в биоценозе осуществляются тесные взаимоотношения. Они чрезвычайно многообразны и сводятся в основном к добыванию пищи, сохранению жизни, возможности произвести потомство, завоевать новое жизненное пространство.
Организмам различных видов в биоценозе свойственны пищевые, или трофические, связи: по месту обитания, характеристике используемого материала, способу расселения.
Пищевые связи животных проявляются прямо и косвенно.
Прямые связи прослеживаются в процессе поедания животным своей пищи.
Заяц, питающийся весенней травой; пчела, собирающая нектар с цветков растений; жук-навозник, перерабатывающий помет домашних и диких копытных животных; рыбья пиявка, присосавшаяся к слизистой поверхности покрова рыбы, — примеры существования прямых трофических связей.
Разнообразны и косвенные трофические связи , возникающие на основе деятельности одного вида, способствующего появлению доступа к пище другому виду. Гусеницы бабочек-монашенок и шелкопрядов поедают хвою сосен, ослабляют их защитные свойства и обеспечивают короедам заселение деревьев.
Многочисленны в биоценозах связи животных по отыскиванию ими различного строительного материала для устройства жилищ — гнезд птицами, муравейников муравьями, термитников термитами, ловчих сетей хищными личинками ручейников и пауками, ловчих воронок муравьиными львами, формирование капсул-оотек, предназначенных для защиты и развития потомства самками тараканов, сот пчелами. Рак-отшельник в течение жизни по мере роста многократно меняет маленькие раковины моллюсков на более крупные, служащие ему для предохранения мягкого брюшка. Для постройки своих сооружений животные используют различный материал — пух и перья птиц, шерсть млекопитающих, высохшие травинки, веточки, песчинки, фрагменты раковин моллюсков, продукты выделения различных желез, воск и камешки.
Связи, способствующие расселению или распространению одного вида другим, также широко представлены в природе и жизни человека. Многие виды клещей переселяются из одного места в другое, прикрепившись к телу шмелей, жуков-носорогов. Перевозки человеком фруктов и овощей способствуют расселению их вредителей. Путешествия на кораблях и поездах помогают расселиться грызунам, двукрылым и другим животным. Интерес к содержанию экзотических животных привел к тому, что они живут практически на всех континентах, правда, в искусственных условиях. Многие из них приспособились размножаться в неволе.
Длительное совместное существование разных видов в биоценозе ведет к разделению между ними кормовых ресурсов. Это позволяет уменьшить конкуренцию за пищу и ведет к специализации в питании. Например, обитателей биоценоза можно разделить на экологические группы по преобладающим объектам питания.
Отношения организмов в биоценозах
Особи разных видов существуют в биоценозах не изолированно, они вступают в разнообразные прямые и косвенные взаимоотношения. Их обычно разделяют на четыре типа: трофические, тонические, форические, фабрические.
Трофические отношения возникают тогда, когда один вид в биоценозе питается другим (либо его мертвыми остатками, либо продуктами его жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая траву, волк, охотящийся на зайца, — все это примеры прямых трофических связей между видами.
При конкуренции двух видов из-за ресурса питания между ними возникает косвенная трофическая связь. Так, волк и лиса вступают в косвенные трофические связи при использовании такого общего пищевого ресурса, как заяц.
Перенос семян растений осуществляется обычно при помощи специальных приспособлений. Животные могут захватывать их пассивно. Так, за шерсть крупных млекопитающих могут цепляться своими шипами семена лопуха или череды и переноситься на большие расстояния.
Активно переносятся непереваренные семена, прошедшие через пищеварительный тракт животных, чаще всего птиц. Например, у грачей примерно треть семян выводится пригодными для прорастания. В ряде случаев адаптация растений к зоохории зашла так далеко, что у семян, прошедших через кишечник птиц и подвергшихся действию пищеварительных соков, повышается всхожесть. В переносе грибных спор большую роль играют насекомые.
Форезия животных — это пассивный способ расселения, свойственный видам, которым для нормальной жизнедеятельности необходим перенос из одного биотопа в другой. Личинки ряда клещей, находясь на других животных, например насекомых, расселяются при помощи чужих крыльев. Жуки-навозники иногда не в состоянии опустить свои надкрылья из-за густо скопившихся на их теле клещей. Птицы нередко переносят на перьях и лапках мелких животных или их яйца, а также цисты простейших. Икра некоторых рыб, например, выдерживает двухнедельное обсыхание. Вполне свежая икра моллюска была обнаружена на лапках утки, подстреленной в Сахаре в 160 км от ближайшего водоема. На короткие расстояния водоплавающие птицы могут переносить даже мальков рыб, случайно попавших в их оперение.
Фабрические связи — тип биопенотических отношений, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников используют для строительства кусочки коры, песчинки, обломки или раковины с живыми моллюсками.
Из всех типов биотических отношений между видами в биоценозе наибольшее значение имеют топические и трофические связи, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества (биоценозы) разного масштаба.
1. Взаимосвязи компонентов биоценоза
| Типы взаимосвязей между организмами в биоценозе | |
Типы взаимосвязей между организмами аквариума
Самостоятельная работа учащихся по заданиям:
рассмотреть и определить организмы, населяющие аквариум;
назвать типы взаимосвязей, которые существуют между обитателями аквариума;
объяснить, как обитатели аквариума приспособлены друг к другу.
Ответить на вопросы
Вопрос 1. Какие биоценозы в вашей местнос-ти могут служить примером взаимосвязей компо-нентов?
Вопрос 2. Приведите примеры взаимосвязей компонентов биоценоза в аквариуме. Аквариум может рассматриваться как модель биоценоза. Разумеется, без вмеша-тельства человека существование такого искусственного биоценоза практически невозможно, однако при соблюдении оп-ределенных условий можно добиться его максимальной устойчивости. Продуцентами в аквариуме являются все виды растений — от микроскопиче-ских водорослей до цветковых растений. Растения в процессе своей жизнедеятель-ности производят под действием света первичные органические вещества и вы-деляют кислород, необходимый для дыха-ния всех жителей аквариума. Органическая продукция растений в ак-вариумах практически не используется, так как в аквариумах, как правило, не содер-жат животных, которые являются консументами I порядка. Заботу о питании консу- ментов II порядка — рыб — соответствую-щим сухим или живым кормом человек берет на себя. Очень редко в аквариумах со-держатся хищные рыбы, которые могли бы играть роль консументов III порядка. В качестве редуцентов, обитающих в аквариуме, можно рассматривать разно-образных представителей моллюсков и некоторых микроорганизмов, перераба-тывающих продукты жизнедеятельности обитателей аквариума. Кроме того, работу по уборке органических отходов в биоце-нозе аквариума выполняет человек.
Вопрос 3. Докажите, что в аквариуме можно показать все виды приспособленности его компо-нентов друг к другу . В аквариуме можно показать все виды приспособленности его компонентов друг к другу только в условиях очень больших объемов и при минимальном вмешатель-стве человека. Для этого необходимо из-начально позаботиться обо всех основных составляющих биоценоза. Обеспечить ми-неральной подкормкой растения; органи-зовать аэрацию воды, заселить аквариум растительноядными животными, числен-ность которых смогла бы обеспечить пита-нием тех консументов I порядка, которые будут питаться ими; подобрать хищни-ков и, наконец, животных, выполняющих функции редуцентов.
Взаимоотношения организмов .
Презентация Взаимоотношения между организмами
Презентация Типы отношений между организмами
Презентация Взаимоотношения между организмами и исследования
Ресурсы
Биология. Животные. 7 класс учебник для общеобразоват. учрежде-ний/ В. В. Латюшин, В. А. Шапкин.
Активные формы и методы обучения биологии : Животные. Кп. для учителя: Из опыта работы, —М.:, Просвещение. Молис С. С.. Молис С. А
Рабочая программа по биологии 7класс к УМК В.В. Латюшина, В.А. Шапкина (М.: Дрофа).
В.В. Латюшин, Е. А. Ламехова. Биология. 7 класс. Рабочая тетрадь к учебнику В.В. Латюшина, В.А. Шапкина «Биология. Животные. 7 класс». - М.: Дрофа.
Захарова Н. Ю. Контрольные и проверочные работы по биологии: к учебнику В. В. Латюшина и В. А. Шапкина «Биология. Животные. 7 класс»/ Н. Ю. Захарова. 2-изд. - М.: Издательство «Экзамен»
Хостинг презентаций
Особи разных видов существуют в биоценозах не изолированно, они вступают в разнообразные прямые и косвенные взаимоотношения. Их обычно разделяют на четыре типа: трофические, тонические, форические, фабрические.
Трофические отношения возникают тогда, когда один вид в биоценозе питается другим (либо его мертвыми остатками, либо продуктами его жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая траву, волк, охотящийся на зайца, — все это примеры прямых трофических связей между видами.
При конкуренции двух видов из-за ресурса питания между ними возникает косвенная трофическая связь. Так, волк и лиса вступают в косвенные трофические связи при использовании такого общего пищевого ресурса, как заяц.
Перенос семян растений осуществляется обычно при помощи специальных приспособлений. Животные могут захватывать их пассивно. Так, за шерсть крупных млекопитающих могут цепляться своими шипами семена лопуха или череды и переноситься на большие расстояния.
Активно переносятся непереваренные семена, прошедшие через пищеварительный тракт животных, чаще всего птиц. Например, у грачей примерно треть семян выводится пригодными для прорастания. В ряде случаев адаптация растений к зоохории зашла так далеко, что у семян, прошедших через кишечник птиц и подвергшихся действию пищеварительных соков, повышается всхожесть. В переносе грибных спор большую роль играют насекомые.
Форезия животных — это пассивный способ расселения, свойственный видам, которым для нормальной жизнедеятельности необходим перенос из одного биотопа в другой. Личинки ряда клещей, находясь на других животных, например насекомых, расселяются при помощи чужих крыльев. Жуки-навозники иногда не в состоянии опустить свои надкрылья из-за густо скопившихся на их теле клещей. Птицы нередко переносят на перьях и лапках мелких животных или их яйца, а также цисты простейших. Икра некоторых рыб, например, выдерживает двухнедельное обсыхание. Вполне свежая икра моллюска была обнаружена на лапках утки, подстреленной в Сахаре в 160 км от ближайшего водоема. На короткие расстояния водоплавающие птицы могут переносить даже мальков рыб, случайно попавших в их оперение.
Фабрические связи — тип биопенотических отношений, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников используют для строительства кусочки коры, песчинки, обломки или раковины с живыми моллюсками.
Из всех типов биотических отношений между видами в биоценозе наибольшее значение имеют топические и трофические связи, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества (биоценозы) разного масштаба.
Взаимодействие популяций в биоценозах
Типы взаимодействий популяций в биоценозах обычно условно разделяются на положительные (полезные), отрицательные (неблагоприятные) и нейтральные. Однако в равновесном сообществе взаимодействия и связи всех популяций обеспечивают максимальную устойчивость экосистемы и с этой точки зрения все взаимодействия полезны.
Положительными и отрицательными являются лишь взаимодействия в неравновесной популяции при ее самопроизвольном движении к равновесию.
Экологические связи хищников и жертв направляют ход эволюции сопряженных популяций .
Комменсализм — форма взаимоотношений между двумя популяциями, когда деятельность одной из них доставляет пищу или убежище другой (комменсалу). Иными словами, комменсализм — одностороннее использование одной популяции другой без нанесения вреда первой.
Нейтрализм — такая форма биотических отношений, при которой сожительство двух популяций на одной территории не влечет для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Отношения типа нейтрализма особенно развиты в насыщенных популяциями сообществах.
При аменсализме для одной из двух взаимодействующих популяций последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другая не получает от них ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия чаще встречается у растений.
Конкуренция - взаимоотношения популяций со сходными экологическими требованиями, существующих за счет общих ресурсов, имеющихся в недостатке. Конкуренция — единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обеих взаимодействующих популяциях.
Если две популяции с одинаковыми экологическими потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Это одно из наиболее общих экологических правил, которое получило название закона конкурентного исключения. Конкурирующие популяции могут уживаться в биоценозе и в том случае, если повышение численности более сильного конкурента не допускает хищник.
Следовательно, содержат в каждой группе организмов значительное число потенциальных или частичных конкурентов, состоящих в динамических отношениях друг с другом.
Конкуренция имеет в биоценозах двоякое значение. Она является фактором, в значительной мере определяющим видовой состав сообществ, поскольку интенсивно конкурирующие популяции вместе не уживаются. Одновременно частичная или потенциальная конкуренция позволяет популяциям быстро захватывать дополнительные ресурсы, освобождающиеся при ослаблении деятельности соседей, и замешать их в биоценотических связях, что сохраняет и стабилизирует биоценоз в целом.
Взаимодополняемость и кооперация возникают тогда, когда взаимодействие полезно для обеих популяций, но они не находятся в полной зависимости одна от другой, поэтому могут существовать и отдельно. Это наиболее эволюционно важная фора положительных взаимодействий популяций в биоценозах. Сюда же относятся все основные формы взаимодействий в сообществах в ряду продуценты — консументы — редуценты.
Положительные взаимодействия стали основой для снятия биотой ограничений на ресурс путем организации кругооборотов биогенов.
Все перечисленные типы биоценотических связей, выделяемые по критерию пользы или вреда взаимных контактов для отдельных партнеров, характерны не только для межвидовых, но и для внутривидовых отношений.
биоценоз экосистема природа человек
БИОЦЕНОЗ (греч. bios - жизнь, coenosis - общий) -- исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на однородном участке территории или акватории.
Термин «Биоценоз» был предложен немецким биологом К. Мёбиусом (1877). Биоценоз -- комплекс организмов биогеоценоза, формирующийся в результате борьбы за существование, естественного отбора и других факторов эволюции.
По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе имеются три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты (производители) - автотрофные (самопитающиеся) организмы, способные производить (синтезировать) сложные органические вещества из простых неорганических соединений.
Существует два вида таких организмов: фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.
Фотосинтезирующие организмы синтезируют органические соединения из СО2, Н2О и минеральных веществ, используя при этом солнечную энергию. К таким организмам относятся зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии.
Хемосинтезирующие организмы осуществляют синтез органических соединений за счет энергии, получаемой при окислении аммиака, сероводорода, железа и т.д. Хемосинтез имеет место в подземных условиях, в глубоководных зонах Мирового океана. По сравнению с фотосинтезом он играет незначительную роль в первичном производстве органических веществ, хотя роль этого процесса в круговороте химических элементов в биосфере достаточно велика.
Общее количество биомассы органического вещества, синтезированного продуцентами, является валовой первичной продукцией. Часть синтезированной биомассы в процессе жизнедеятельности растений расходуется на собственные нужды. Оставшаяся часть называется чистой первичной продукцией, которая служит источником питания для организмов следующего трофического уровня (греч. trophe - пища, питание) - консументов.
Консументы - гетеротрофные (греч. heteros- другой) организмы, т. е. организмы, использующие в качестве источника питания органические вещества, произведенные другими организмами (животные, значительная часть микроорганизмов, насекомоядные растения).
Консументы образуют несколько трофических уровней (не более 3- 4):
Консументы I порядка - организмы, являющиеся непосредственными потребителями первичной органической продукции. В общем случае это растительноядные животные (фитофаги). Часть пищи они используют для обеспечения процессов жизнедеятельности. Оставшаяся пища трансформируется в новые органические вещества, называемые чистой вторичной продукцией.
Консументы II порядка - это животные с плотоядным типом питания (зоофаги). Как правило, к этой группе относят всех хищников не зависимо от того, является ли жертва фитофагом или зоофагом. Зоофаги характеризуются специфическими приспособлениями для питания. У многих зоофагов аппарат рта приспособлен к схватыванию и удержанию пищи, а иногда - к разрушению защитного покрова. В некоторых случаях способ добывания пищи крайне необычен. Например, хищные моллюски разрушают раковины жертв с помощью минеральных кислот, вырабатываемых специальными железами.
Редуценты (лат. reducentis - возвращающий, восстанавливающий) или деструкторы - организмы, разлагающие мертвое органическое вещество и превращающие его в неорганические вещества. К редуцентам относятся бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Упомянутые неорганические вещества могут снова вовлекаться растениями в круговорот веществ, тем самым, замыкая его.
Биоценоз -- диалектически развивающееся единство, меняющееся в результате деятельности входящих в него компонентов, вследствие чего происходят закономерные изменение и смена биоценоза (сукцессии), которые могут приводить к восстановлению резко нарушенных биоценозов (например, леса после пожара и т. п.).
Для биоценоза характерно разделение на более мелкие подчинённые единицы -- мероценозы, т. е. закономерно слагающиеся комплексы, зависящие от биоценоза в целом (например, комплекс обитателей гниющих дубовых пней в дубраве). Если энергетическим источником биоценоза служат не автотрофы, а животные (например, летучие мыши в биоценозе пещер), то такие биоценозы зависят от притока энергии извне и являются неполноценными, представляя в сущности мероценозы. В биоценозе можно выделить и другие подчинённые группировки организмов, например, синузии. Для биоценоза также характерно разделение на группировки организмов по вертикали (ярусы биоценоза). В годовом цикле в биоценозе изменяются численность, стадии развития и активность отдельных видов, создаются закономерные сезонные аспекты биоценоза.
Составными частями биоценоза являются фитоценоз (устойчивое сообщество растений), зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных),микоценоз(сообщество грибов) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).
Биоценоз - открытая система и не занимает четко ограниченных областей. Зачастую различные биоценозы настолько переплетены, что определить их границы принципиально невозможно.
Масштабы биоценотических группировок организмов (биоценозов) различны -- от сообществ на стволе дерева, в норе или на болотной кочке (их называют микросообществами) до населения участка дубравы, соснового или елового леса, луга, озера, болота или пруда. Принципиальной разницы между биоценозами разных масштабов нет, поскольку мелкие сообщества являются составной частью более крупных, для которых характерно возрастание сложности и доли косвенных связей между видами.
Различают насыщенные и ненасыщенные биоценозы.
В насыщенном биоценозе все экологические ниши заняты и вселение нового вида невозможно без уничтожения или последующего вытеснения к.-л. компонента биоценоза.
Ненасыщенные биоценозы характеризуются возможностью вселения в них новых видов без уничтожения других компонентов.
Можно различать первичные биоценозы, сложившиеся без воздействия человека (целинная степь, девственный лес), и вторичные, изменённые деятельностью человека (леса, выросшие на месте сведённых, население водохранилищ).
Особую категорию представляют агробиоценозы, где комплексы основных компонентов биоценоза сознательно регулируются человеком. Между первичными биоценозом и агробиоценозамн имеется вся гамма переходов. Изучение биоценоза важно для рационального освоения земель и водных пространств, т. к. только правильное понимание регулятивных процессов в биоценозе позволяет человеку изымать часть продукции биоценоза без его нарушения и уничтожения.
Участок земной поверхности (суши или водоема) с однородными условиями обитания, занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом (греч. bios -- жизнь, topos -- место).
Каждому биоценозу соответствует зона с однородными абиотическими экологическими факторами, называемым биотопом (греч. topos - место). Биотоп представляет собой естественное, достаточно однородное жизненное пространство биоценоза. В состав биотопа входят климатоп, эдафотоп и гидротоп, характеризующие однородные климатические, почвенно - грунтовые условия, условия влажности и рН среды (рис. 1).
Подсистема «биотоп - биоценоз» находятся в динамическом равновесии, обеспечивая тем самым устойчивость системы более высокого уровня - биогеоценоза.
Тесное взаимодействие между биоценозом и биотопом основано на постоянном обмене энергией, веществом и информацией.
В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу. Границы биоценоза устанавливают по фитоценозу, имеющему легко распознаваемые черты. Например, сосновые леса легко отличимы от еловых, верховое болото -- от низинного и т. д. Кроме того, фитоценоз является главным структурным компонентом любого биоценоза, поскольку определяет видовой состав зоо-, мико- и микробоценозов.
Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве их требований к важнейшим абиотическим условиям среды (освещенность, характер увлажнения почвы и воздуха, тепловой режим и т. д.) и в закономерных отношениях друг с другом. Связь между организмами необходима для осуществления их питания, размножения, расселения, защиты и т. д. Однако в ней кроется и определенная угроза и даже опасность для существования того или иного индивидуума. Биотические факторы среды, с одной стороны, ослабляют организм, с другой -- составляют основу естественного отбора -- важнейшего фактора видообразования.
Таким образом осуществляется перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. Таких цепей в биоценозе может быть очень много, они могут включать до шести звеньев.
Примером может быть дуб, он продуцент. Гусеницы бабочки дубовой листовертки, объедая зеленые листья, получают накопленную в них энергию. Гусеница - это первичный потребитель, или консумент первого порядка. Часть энергии, находящаяся в листьях теряется при переработке их гусеницей, часть энергии расходуется гусеницей на жизнедеятельность, часть энергии переходит к птице, склевавшей гусеницу, - это вторичный консумент, или вторичный потребитель. Если птица станет жертвой хищника, то ее тушка станет источником энергии третичного консумента. Хищная птица в дальнейшем может погибнуть, и ее труп могут съесть волк, ворона, сорока или трупоядные насекомые. Их работу доведут до конца микроорганизмы - редуценты.
В природе очень редко встречаются, но существуют организмы, поедающие только один вид растений или животных. Их называют монофагами , например, бабочка гусеницы аполлона питается только листьями очитка (Рис. 2), а большая панда - только листьями бамбука нескольких видов (Рис. 2).
Рис. 2. Монофаги ()
Олигофаги - это организмы, питающиеся представителями немногих видов, например, гусеница винного бражника поедает иван-чай, подмаренник, недотрогу и еще несколько видов растений (Рис. 3). Полифаги способны употреблять различную пищу, синица - характерный полифаг (Рис. 3).
Рис. 3. Представители олигофагов и полифагов ()
При питании каждое следующее звено пищевой цепи теряет часть веществ, полученных с пищей, и теряет часть полученной энергии, на наращивание собственной массы тратится около 10 % от общей массы съеденного корма, то же происходит и с энергией, получается пищевая пирамида (Рис. 4).
Рис. 4. Пищевая пирамида ()
На каждый ярус пищевой пирамиды переходит около 10 % потенциальной энергии корма, остальная энергия теряется в процессе переваривания пищи и рассеивается в виде тепла. Пищевая пирамида позволяет оценить потенциальную продуктивность естественных природных биоценозов. В искусственных биоценозах она позволяет оценить эффективность хозяйствования или необходимость каких-то изменений.
Пищевые, или трофические, связи животных могут проявляться прямо или косвенно, прямые связи - это непосредственно поедание животным своей пищи.
Косвенные трофические связи - это либо конкуренция за еду, либо, наоборот, невольная помощь одного вида другому в захвате пищи.
Каждый биоценоз характеризуется своим собственным особым набором компонентов, разнообразных видов животных, растений, грибов и бактерий. Между всеми этими живыми существами устанавливаются тесные связи, они чрезвычайно разнообразны и могут быть разделены на три большие группы: симбиоз, хищничество и аменсализм.
Симбиоз - это тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов. При длительном симбиозе происходит приспособление этих видов друг к другу, их взаимоадаптация.
Взаимовыгодный симбиоз называется мутуализм .
Комменсализм - это отношения, полезные одному, но безразличные другому симбионту.
Аменсализм - тип межвидовых взаимоотношений, при котором один вид, именуемый аменсалом, претерпевает угнетение роста и развития, а второй, именуемый ингибитором, таким испытаниям не подвержен. Аменсализм в корне отличается от симбиоза тем, что ни один из видов не получает пользы, вместе такие виды, как правило, не живут.
Это формы взаимодействия между организмами разных видов (Рис. 4).
Рис. 5. Формы взаимодействия между организмами разных видов ()
Длительное совместное существование животных в одном биоценозе ведет к разделению между ними пищевых ресурсов, это уменьшает конкуренцию за пищу. Выжили лишь те животные, которые нашли свою еду и специализировались, приспособившись поедать именно ее. Можно выделять экологические группы на основании преобладающих объектов питания, так, растительноядные животные называются фитофаги (Рис. 6). Среди них можно выделить филлофагов (Рис. 6) - животных, поедающих листья, карпофагов - питающихся плодами, или ксилофагов - поедателей древесины (Рис. 7).
Рис. 6. Фитофаги и филлофаги ()
Рис. 7. Карпофаги и ксилофаги ()
Сегодня мы обсудили взаимосвязь компонентов биоценоза, познакомились с разнообразием взаимосвязей между компонентами в биоценозе и их приспособленностью к жизни в одном сообществе.
Список литературы
- Латюшин В.В., Шапкин В.А. Биология Животные. 7 класс, - Дрофа, 2011
- Сонин Н.И., Захаров В.Б. Биология. Многообразие живых организмов. Животные. 8 класс, - М.:Дрофа, 2009
- Константинов В.М., Бабенко В.Г., Кучменко В.С. Биология: Животные: Учебник для учащихся 7 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. В.М. Константинова. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф.
Домашнее задание
- Какие взаимосвязи существуют между организмами в биоценозе?
- Как влияют взаимосвязи между организмами на устойчивость биоценоза?
- В связи с чем в биоценозе формируются экологические группы?
- Интернет-портал Bono-esse.ru ( ).
- Интернет-портал Grandars.ru ().
- Интернет-портал Vsesochineniya.ru ().
Загрузка...
