У вас смутное представление о различии между пищевыми цепями и пищевыми сетями? Не беспокойтесь, вы не одиноки. Но эта статья может помочь вам разобраться и узнать о самых главных особенностях пищевых цепей и сетей, а также о том, как экологи используют их для лучшего понимания роли растений и животных в экосистеме.

Пищевая цепь

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/09/пищевая-цепь-2.png» alt=»» width=»500″ height=»237″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/09/пищевая-цепь-2.png 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/09/пищевая-цепь-2-300×142.png 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Пищевая цепь представляет собой последовательность передачи энергии от одного вида живого организма к другому в пределах экологической системы.

Все пищевые цепи начинаются с энергии, вырабатываемой Солнцем. А затем она движется от одного организма к другому.

Пример очень простой пищевой цепи:

Солнечная энергия ——> Трава ——> Зебра —-> Лев.

Пищевые цепи показывают, как все живые существа получают свою энергию от пищи, и как питательные вещества передаются между видами по цепочке.

Более сложная пищевая цепь:

Солнечная энергия ——> Трава ——> Кузнечик ——> Мышь ——> Змея ——> Ястреб.

Трофические уровни пищевой цепи

Все живые существа в пищевой цепи разбиты на разные группы или трофические уровни, которые помогают экологам понять их специфическую роль в экосистеме. Ниже представлено более подробное описание каждого трофического уровня пищевой цепи.

Продуценты (автотрофы)

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/фотосинтезирующие-организмы.jpg» alt=»» width=»500″ height=»281″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/фотосинтезирующие-организмы.jpg 628w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/фотосинтезирующие-организмы-300×169.jpg 300w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/фотосинтезирующие-организмы-500×281.jpg 500w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Продуценты составляют первый трофический уровень экосистемы. Они имеют такое название благодаря своей способности производить собственную пищу. Эти организмы не зависят от какого-либо другого существа для питания.

Большинство продуцентов используют энергию Солнца в процессе, называемом фотосинтезом, для создания собственной энергии и производства питательных веществ. Самыми известными продуцентами являются растения, а также к ним относятся водоросли, фитопланктон и некоторые виды бактерий.

Консументы (гетеротрофы)

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2016/08/hishhnik-i-zhertva.jpg» alt=»» width=»500″ height=»350″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2016/08/hishhnik-i-zhertva.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2016/08/hishhnik-i-zhertva-300×210.jpg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Следующий трофический уровень основывается на видах, которые питаются продуцентами. Как правило, выделяется три типа гетеротрофных организмов:

• Растительноядные: к этой группе относятся виды, которые питаются исключительно растительной пищей. Они могут есть отдельные или все части растений, включая листья, ветки, фрукты, ягоды, орехи, траву, цветы, корни или пыльцу. К растительноядным животным относятся: олени, кролики, лошади, коровы, овцы, насекомые и т.д.


• Плотоядные: это виды животных, которые питаются другими представителями фауны. Кошки, ястребы, акулы, лягушки, совы и пауки — примеры некоторых хищников мира.
• Всеядные: такие животные могут употреблять как растительную пищу, так и животную. Медведи, люди, еноты, большинство приматов и огромное количество птиц — всеядные.

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/уровни-пищевых-цепей.jpg» alt=»» width=»500″ height=»416″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/уровни-пищевых-цепей.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/уровни-пищевых-цепей-300×250.jpg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Каждый гетеротрофный организм имеет свое место на определенном уровне пищевой цепи. Например, первичными потребителями являются растительноядные животные, которые едят только растения, а третичными потребителями выступают существа, которые едят вторичных потребителей. В приведенном выше примере кузнечик — первичный потребитель, мышь — вторичный, а змея — третичный.

Наконец, пищевая цепь заканчивается суперхищником — животное, которое находится в самом верху пищевой цепи. В приведенном выше примере это ястреб. Львы, рыси, пумы и огромные белые акулы — примеры высших хищников в их родных экосистемах.

Редуценты (детритофаги)

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/-в-пищевой-цепи-e1489269459617.jpg» alt=»» width=»500″ height=»317″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/-в-пищевой-цепи-e1489269459617.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/-в-пищевой-цепи-e1489269459617-300×190.jpg 300w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/-в-пищевой-цепи-e1489269459617-183×116.jpg 183w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Последний уровень пищевой цепи состоит из редуцентов — организмов, разрушающих органические вещества.

Это бактерии и грибы, которые едят разлагающуюся материю (мертвых животных и растений) и превращают их в богатую питательными веществами почву. Затем растения используют эти питательные вещества для производства собственной пищи — таким образом, они начинают новую пищевую цепь.

Пищевая сеть

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/пищевая-цепь-1.jpg» alt=»» width=»500″ height=»219″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/пищевая-цепь-1.jpg 628w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/пищевая-цепь-1-300×131.jpg 300w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/03/пищевая-цепь-1-500×219.jpg 500w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Пищевая сеть представляет собой совокупность всех пищевых цепей в определенной экосистеме. Вместо того, чтобы формировать прямую цепочку, идущую от Солнца к растениям, и животным, которые их едят, пищевые сети показывают взаимосвязь всех живых существ в экосистеме. Пищевая сеть состоит из множества взаимосвязанных и перекрывающихся пищевых цепей. Они созданы для описания взаимодействия видов и отношений внутри экосистемы.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

 

Пищевые (трофические) цепи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.

Пример длинной пищевой цепи – последовательность животных арктического моря: «микроводоросли (фитопланктон) → мелкие растительноядные ракообразные (зоопланктон) → плотоядные планктонофаги (черви, ракообразные, моллюски, иглокожие) → рыбы (возможны 2–4 звена последовательности хищных рыб) → тюлени → белый медведь». Пищевые цепи наземных экосистем обычно короче.

Пищевые сети образуются потому, что практически любой член какой-либо пищевой цепи одновременно является звеном и в другой пищевой цепи: он потребляет и его потребляют несколько видов других организмов. Так, в пище лугового волка – койота насчитывают до 14 тыс. видов животных и растений. Вероятно, таков же порядок числа видов, участвующих в поедании, разложении и деструкции веществ трупа койота.

Типы пищевых цепей:

1. Пастбищные пищевые цепи, или цепи эксплуататоров, начинаются с продуцентов; для таких цепей при переходе с одного трофического уровня на другой характерно увеличение размеров особей при одновременном уменьшении плотности популяций, скорости размножения и продуктивности по биомассе. Например, «трава → полевки → лисица» или «трава → кузнечик → лягушка → цапля → коршун». Это наиболее распространенные цепи питания.

2. Цепи паразитов («яблоня → щитовка → наездник» или «корова → слепень → бактерии → фаги») характеризуются уменьшением размеров особей при увеличении численности, скорости размножения и плотности популяций.

3. Детритные цепи, включающие только редуцентов («опавшие листья → плесневые грибы → бактерии»), сходны с цепями паразитов.

Благодаря определенной последовательности пищевых отношений различаются отдельные трофические уровни переноса веществ и энергии в экосистеме, связанные с питанием определенной группы организмов. Так, первый трофический уровень во всех экосистемах образуют продуценты – растения; второй – первичные консументы – фитофаги, третий – вторичные консументы – зоофаги и т. д. Многие животные питаются не на одном, а на нескольких трофических уровнях (примером могут служить диеты серой крысы, бурого медведя и человека).

Совокупности трофических уровней различных экосистем моделируются с помощью трофических пирамид чисел (численностей), биомасс и энергий (рис. 6).

Обычные пирамиды чисел, т.е. отображение числа особей на каждом из трофических уровней данной экосистемы, для пастбищных цепей имеют очень широкое основание (большое число продуцентов) и резкое сужение к конечным консументам. При этом числа «ступеней» различаются не менее чем на 1–3 порядка. Но это справедливо только для травяных сообществ – луговых или степных биоценозов. Картина резко искажается, если рассматривать лесное сообщество (на одном дереве могут кормиться тысячи фитофагов) или если на одном трофическом уровне оказываются такие разные фитофаги, как тля и слон.

Это искажение можно преодолеть с помощью пирамиды биомасс. В наземных экосистемах биомасса растений всегда существенно больше биомассы животных, а биомасса фитофагов всегда больше биомассы зоофагов.

Рис. 6. Простая трофическая пирамида (по Ю. Одуму, 1975): А – пирамида чисел; Б – пирамида биомасс; В – пирамида энергий. Данные приведены в расчете на 4 га за год; шкалы логарифмические

Для водных, особенно морских экосистем: биомасса животных обычно намного больше биомассы растений. Эта «неправильность» обусловлена тем, что пирамидами биомасс не учитываются продолжительность существования поколений особей на разных трофических уровнях и скорость образования и выедания биомассы. Главным продуцентом морских экосистем является фитопланктон. В океане за год может смениться до 50 поколений фитопланктона. За то время, пока хищные рыбы (а тем более крупные моллюски и киты) накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса которых намного больше. Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем являются пирамиды скоростей образования живого вещества, продуктивности. Их обычно называют пирамидами энергий, имея в виду энергетическое выражение продукции, хотя правильнее было бы говорить о мощности.

Человек может участвовать в трофической цепи на любом уровне, начиная со 2-го.

С каждого уровня трофической цепи на последующий переходит приблизительно 10% энергии (правило 10%). Участие разных групп гетеротрофов в деструкции органики тоже имеет похожую последовательность: около 90% энергии чистой продукции продуцентов (ЧПП) освобождают микроорганизмы и грибы, менее 10% – беспозвоночные животные и не более 1% – позвоночные животные – конечные консументы.

В соответствии с последней цифрой и сформулировано правило 1%, согласно которому соотношение конечных консументов и их вклад в деструкцию (< 1%) является важным условием стабильности биосферы.

Другими словами, для биосферы в целом доля возможного конечного потребления чистой первичной продукции в энергетическом выражении не должна превышать одного процента. Для отдельных экологических систем порог нарушения стационарного состояния эмпирически оценивается на уровне не выше 5 % отклонения от нормального протока энергии (Н.Ф. Реймерс, 1994). Несомненно, что для всей экосферы этот порог должен быть существенно ниже.

Следствия, вытекающие из правил функционирования трофических пирамид (правила 10% и правила 1%):

Следствие №1: трофические цепи не бывают длинными (обычно – 4–5 звеньев);

Следствие №2: существует эффект накапливания в трофических цепях вредных веществ, трудновыводимых из живых организмов (тяжелые металлы, ДДТ и др.)

 

Источник: helpiks.org

Цепи и сети питания. Экологические пирамиды. Отработка способов действий при решении задач по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %»

Тип урока: урок комбинированный.

Цель урока: развитие информационно-коммуникативной компетентности лицеистов через деятельностный подход в обучении; экологизация мышления лицеистов.

Задачи урока:

Образовательные:

— закрепить понятия «биоценоз», «биогеоценоз», «экосистема»; 

– актуализировать знания учащихся по разделу «Функциональные группы организмов в биогоценозе»;

– рассмотреть вопрос о связях организмов в сообществах;

– изучить формы отражения этих взаимосвязей (пищевые цепи, экологические пирамиды);

– сделать вывод о важности сохранения взаимосвязей организмов в биоценозах.

Развивающие:

— развивать навыки коллективной мыслительной деятельности учащихся; умения устанавливать причинно-следственные связи, строить логические умозаключения, аргументировано отвечать.

Воспитательные:

— экологическое воспитание учащихся; формирование ответственности за сохранность биоценозов как компонентов биосферы.

Формы, методы: фронтальная беседа-рассуждение, элементы лекции  с демонстрационным сопровождением, коллективная работа по заданиям инструктивных карт; работа с заданиями интерактивного характера; учебный мозговой штурм.

Оборудование, материалы: интерактивная доска, компьютер, проектор, презентация урока, модели экологических пирамид, блокноты заданий, маркеры, видеоролики по теме урока.

План урока:

1. Вступительное слово учителя. Тема, эпиграф урока. 

2. Актуализация знаний: «Конструктор слов» – формирование понятий темы.

3. Инициализация урока: цель, личностная задача учащихся.

4. Изучение нового материала с элементами поэтапного закрепления + повторение материала:

А) «Терминологическая мозаика»;

Б) Связи организмов в биогеоценозе – элемент лекции;

В) Работа по карточкам-заданиям;

Г) Учебный мозговой штурм (УМШ) – «Задача Чарльза Дарвина»

Д) Экологические пирамиды – элемент лекции + работа с пирамидой-моделью;

Е) Коллективная мыследеятельность – решение экологических задач;

Ж) Составление синквейнов по теме;

5. Информация о домашнем задании.

6. Рефлексия. 

Глоссарий темы (термины в виде облака на экране перед началом урока):

• Биоценоз – биогеоценоз – экосистема;

• Автотрофы – продуценты;

• Гетеротрофы – консументы – редуценты (деструкторы);

• Пищевые (трофические) цепи – цепи выедания (пастбищные); цепи разложения (детритные);

• Экологические пирамиды: пирамиды численности, биомассы, энергии.

ХОД УРОКА:

(На доске записана тема урока; эпиграф записан на экране интерактивной доски, Слайд 1).

1. Организационный момент. Сегодня на уроке нам предстоит сделать очередной шаг к познанию незыблемых законов природы. Обратите внимание на эпиграф урока (Слайд 2):

Виды в биогеоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет системное целое.

Правило взаимоприспособленности К.Мёбиуса

2. Актуализация знаний по теме:

«Конструктор слов» – формирование понятий темы (фронтальная работа со слайдами):

А) Какие экологические термины можно сконструировать из предложенных корней? (Слайд 3) (био – система – эко – ценоз – гео). Ответ: биоценоз, биогеоценоз, экосистема.

Б) Соберите определение для термина «биогеоценоз» из предложенных разрозненных частей.  Ответ: Биогеоценоз – однородный участок земной («гео») поверхности с определённым составом живых организмов (биоценозом) и условиями среды обитания, объединённых обменом веществ и энергии (Слайд 4).

В) Было бы неверно считать термины «экосистема», «биоценоз», «биогеоценоз»  синонимами, несмотря на то, что между ними много общего. Как вы считаете, почему? Подберите определения к предложенным терминам и определите, кто и когда ввёл их в науку. (Слайд 5, задание на соотнесение понятий)

1. Биоценоз	А. открытая совокупность совместно обитающих организмов, связанных между собой и условиями существования (капля воды, муравейник, пень, поле)	а) В.Н.Сукачёв, 1942
2. Биогеоценоз	В. сообщество организмов, входящих в состав биогеоценоза	в) А. Тенсли, 1935
3. Экосистема	С. точно ограниченная система, границы которой определяются характером растительности (лес, степь, ельник)	с) Карл Мёбиус, 1877

Ответ: 1Вс; 2Са; 3Ав.

Если хотят подчеркнуть, что сообщество открыто для поступления энергии извне, предпочитают термин «экосистема», если говорят о связях внутри сообщества, оперируют понятием «биогеоценоз».

3. Инициализация урока

Тема: «Цепи и сети питания. Экологические пирамиды. Отработка способов действий при решении задач по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %»».

Цель: изучить трофические (пищевые) связи между функциональными группами организмов в сообществах и способы их графического отражения; научиться решать задачи по темам.

Личностная задача ученика: чётко представлять пищевые (энергетические) взаимосвязи между организмами в биогеоценозах; обосновывать необходимость их сохранения; уметь решать задачи по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %» .

4. Изучение нового материала + закрепление + повторение

 А) «Терминологическая мозаика»

Изучение любой темы предполагает знание её терминологии. Давайте вспомним, что означают термины «автотрофы», «гетеротрофы», «консументы», «редуценты (деструкторы)».

Б) Связи организмов в биогеоценозе – элемент лекции (Слайды 6-11):

Единственный источник энергии на Земле – Солнце. Автотрофы (в основном, зелёные растения, сине-зелёные водоросли) путём фотосинтеза преобразуют энергию Солнца в энергию химических связей. Они становятся источником органических веществ для всех остальных организмов и «кормят» гетеротрофов. В первую очередь, консументов 1-ого порядка (травоядных животных), те становятся пищей для консументов 2-ого порядка (хищников) и т.д. После смерти любой организм подвергается разложению благодаря деятельности грибов и микроорганизмов (деструкторов, или редуцентов). Стрелки между группами организмов означают направление движения органического вещества, а значит, энергии, которая в нём заключена.

– Поясните, что означает стрелка между редуцентами и продуцентами?

– Может ли энергия передаваться по замкнутому кругу?

– Что произойдёт, если Солнце перестанет существовать?

Отразить пищевые связи между организмами можно с помощью пищевой (трофической) цепи. Пищевая цепь — это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем.

Перед вами на экране примеры пищевых цепей (Слайд 12. Примеры пищевых цепей):

Трава → заяц →волк.  (продуцент → травоядное → плотоядное)

Сок розового куста → тля → божья  коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

– Что объединяет эти цепи? (Ответ: Они начинаются с автотрофов)

Приведенные выше типы пищевых цепей начинаются с фотосинтезирующих организмов и носят название пастбищных (или цепей выедания).

Вот ещё примеры пищевых цепей (Слайд 13. Примеры пищевых цепей):

Листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястреб-перепелятник.

Экскременты животных → жуки-навозники → птицы.

– Чем они принципиально отличаются от цепей первой группы?  (Ответ: Они начинаются с мёртвой органики)

Тип пищевых цепей, начинающихся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, относят к детритным пищевым цепям (цепям разложения). (Слайд 14-15. Классификация пищевых цепей)

(Затем 2 учащихся выходят к доске и устанавливают изображения организмов  в пищевых цепях, которые предложены в виде динамических кубиков на экране)

Мертвое животное → личинки падальных мух → травяная лягушка →обыкновенный уж.

Нектар → муха → паук → землеройка → сова.

(Просмотр видеоматериалов)

В) Работа по карточкам-заданиям. На основе анализа текста постройте пищевую цепь, состоящую из организмов, упоминаемых в тексте.

Карточки-задания для групп (Слайд 16,17)

Группа 1. Хулиганы-воробьишки – превосходные воришки.
Им зерно лишь подавай – поуменьшат урожай.
Вот китайцы подсчитали, сколько зерен потеряли,
И издали свой декрет – воробьев свести на нет!
Перебили всех подряд, ждут – каков же результат?
Поначалу, в самом деле, закрома их пополнели.
А потом пришла беда – отворяйте ворота!
Все посевы, урожай насекомые сожрали.
Их в таком большом числе прежде не было нигде.
Оказалось, воробьята не едят совсем зерна-то:
Им родители с полей тащут мошек и червей.
Стало тут властям понятно – надо птиц вернуть обратно.
И пришлось им воробьев из чужих вести краев.
Если все с плеча рубить, можно ж дело загубить!

Группа 2. Ну что же, подведем баланс,
Чтоб в стихотворном виде
Экосистему юный глаз
Отчетливей увидел.
Она система потому,
Что в ней  по форме строгой
Необходимый всем продукт
Идет своей дорогой.
и кто системе служит –
Живет себе, не тужит.
Вот на зеленый стебелек
садится пестрый мотылек,
попил нектар со всех цветов,
Их опылил – и в путь готов.
Но тут попался – Боже мой! –
На завтрак птице луговой.
А у нее гнездо в траве
И куча птенчиков в гнезде.
И уж, конечно, их помет
Питание траве дает.

Группа 3. Под микроскопом он открыл, что на блохе
Живет блоху кусающая блошка;
На блошке той – блошинка-крошка,
В блошинку же вонзает зуб сердито
Блошиночка, и так  ad infinitum.

Составьте пищевую цепь, сохраняя литературные (поэтические) названия организмов.

Анализ выполнения задания у доски (по одному представителю от каждой группы)

Г) Учебный мозговой штурм – «Задача Чарльза Дарвина»

Вы усвоили, как составляются пищевые цепи. А теперь я предлагаю закрепить материал в творческом виде. Вашему вниманию представляется логическая задача Чарльза Дарвина. Именно её он задал коллегам-учёным на заседании научного общества для того, чтобы проиллюстрировать, что всё в природе взаимосвязано:

– Какая существует связь между числом старых дев, проживающих в Англии, и удоем коров (количеством молока, которое дают коровы)?
Больше старых дев, больше одомашненных кошек, меньше истребляется мышей, больше разоряют мыши гнёзда шмелей на полях, меньше опыляется клевера, меньше качественного корма для коров, меньше молока.

Постройте пищевые цепи на основе текста решения задачи.

Клевер –– Шмели –– Мыши –– Кошки.

Клевер –– Коровы.

Из данных схем легко заключить, что клевер (продуценты) может являться пищей для нескольких животных. В природе, действительно, работают чаще не пищевые цепи, а пищевые сети, состоящие из нескольких цепей. Например (пример на слайде). Как вы думаете, какое это имеет значение? В случае исключения звена пищевой цепи она не распадается, а сохраняется в изменённом виде.

Д) Экологические пирамиды – элемент лекции + работа с пирамидой-моделью. «Выкройку» пирамиды-модели (со сторонами – пирамида чисел, биомассы, энергии и основанием – пищевая цепь) получает каждая группа и их задача склеить пирамиду и познакомиться с информацией по теме (сообщение учащихся)

Информационный недостаток любой пищевой цепи – это то, что она показывает схему пищевых взаимосвязей, но не отражает количественных характеристик организмов каждого звена. В связи с этим в 1927 году Чарльз Элтон предложил понятие пирамиды численности (пирамиды чисел). Позже возникли понятия «пирамиды биомассы» и «пирамиды энергии». Основанием экологических пирамид служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Каждый уровень изображают в виде прямоугольника, длина которого пропорциональна численному показателю уровня.

Известны три основных типа построения экологических пирамид (Просмотр видеоматериалов):

1) пирамида чисел (пирамида Элтона), отражающая численность организмов на каждом уровне; 

2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества (вес, калорийность и т. д.); 

3) пирамида продукции (или энергии), показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последующих трофических уровнях.

Если взять за основу пищевую цепь (основание пирамиды): клевер –– шмели –– мыши –– кошки, то пирамида численности будет выглядеть так…

Для того, чтобы построить пирамиду биомассы, нужно взвесить эти организмы, или одного из них, а затем умножить их число на вес…Известно правило экологической пирамиды, согласно которому масса организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше продукции предыдущего трофического уровня в 10 раз, т.е…

При построении пирамиды энергий основываются на законе пирамиды энергий Р.Линдемана, более известном как правило 10%, т.е…

Для её построения нужно знать, сколько энергии заключает в себе каждый трофический уровень. Это требует сжигания организмов и определения их энергоёмкости с помощью специальной аппаратуры, что не всегда возможно. (Просмотр видеоматериалов)

Е) Коллективная мыследеятельность – решение экологических задач.

1.Составьте схему, на которой отразите взаимные связи следующих организмов: береза, дождевой червь, личинка майского жука, тля, имаго майского жука, гусеница бабочки- пяденицы, взрослая бабочка – пяденица, сова, муравей, большая синица, подберезовик, слизень, летучая мышь.

2.На основе правила экологической пирамиды определите, сколько необходимо планктона (водорослей и бактерий), чтобы в Чёрном море вырос и мог существовать один дельфин массой 400 кг? Пищевая цепь: планктон –– моллюски –– хищная мелкая рыба –– дельфин.

Решение:

x10 x10 x10

планктон –– моллюски –– хищная мелкая рыба –– дельфин 
    400000 кг        40000 кг                   4000 кг                      400 кг
Ответ: 400000 кг (или 400 тонн)

3.За месяц лягушка на лугу съела листогрызущих насекомых общей массой 200 г. Чему равна масса (в кг) всего рациона лягушки за лето, если данный вид корма составлял в нем 25%?

Решение:

1)200-25%

х -100%

х=200^.100/25=800 г.

2) т.к. лето – это три месяца, то 800^.3=2400 г. или 2,4 кг.

Ответ: 2,4 кг.

4.За летний сезон серые жабы на дачном участке сохранили от повреждения слизнями 20 кг земляники садовой. Один слизень за сезон может повредить до 10 штук плодов земляники садовой со средней массой 16г. Серая жаба за сезон может съесть до 25 штук слизней. определите численность популяции серых жаб, обитавших на дачном участке.

Решение: Составляем пищевую цепь, выносим все числовые данные под соответствующие трофические уровни:

Количество плодов, "спасённых" от поедания слизнями = 20 000 г : 16 г = 1250 плодов.

Количество слизней, способных съесть 1250 плодов земляники = 1250 : 10 = 125 особей.

Численность серых жаб = 125 : 25 = 5 особей.

Ответ: численность серых жаб составляет 5 особей.

Ж) Составление синквейна по теме (коллективно). Понятие «биогеоценоз».

Правила составления синквейна (пятистишия):

1. Понятие

2. 2 прилагательных, характеризующих данное понятие

3. 3 глагола, относящихся по смыслу к данному понятию

4. Предложение (не более 5-ти слов), связанное с понятием.

5. 1 существительное (вывод, синоним к понятию).

Пример 1:

1. Экология

2. Актуальная + перспективная

3. Анализирует + исследует + предлагает

4. Обладать экологическим мышлением – прогнозировать будущее.

5. Наука.

Пример 2:

1. Продуценты

2. Полезные+фотосинтезирующие

3. Производят+обогащают+помогают

4. Дают органические вещества животным

5. Растения

Пример 3:

1. Биогеоценоз

2. Целостная+естественная

3. Поддерживается+развивается+влияет

4. Устойчивая саморегулирующаяся система 

5. Экосистема

5. Информация о домашнем задании

1) Обязательный минимум – §19

2) Тем, кто желает глубже изучить материал по изученной теме – подготовить сообщение «Продуктивность экосистем» (Понятие о биомассе и продукции экосистемы. Первичная и вторичная продукция)

3) Творческое задание – составить закрытый тест (с вариантами ответов) из 20 вопросов по изученной теме; отметить правильные ответы; составить медиаазбуку по теме «Биогеоценоз».

6. Рефлексия

– Что на уроке было главным? 

– Что было интересным? 

– Чему вы научились?

Источник: multiurok.ru

Пищевая (трофическая) цепь — видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель.

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5.

Структура пищевой цепи.

Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды. Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не использует другие организмы, являясь продуцентами. Чаще всего на этом месте находятся растения, грибы, водоросли. Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.

Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80-90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.

Трофическая сеть

Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так, траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть.

Трофический уровень — условная единица, обозначающая удалённость от продуцентов в трофической цепи данной экосистемы.

В некоторых случаях в трофической сети можно сгруппировать отдельные звенья по уровням таким образом, что звенья одного уровня выступают для следующего уровня только в качестве пищи. Такая группировка называется трофическим уровнем.

Типы пищевых цепей

Существует 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Наземные детритные цепи питания более энергоемки, поскольку большая часть органической массы, создаваемое автотрофными организмами, остается невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10% энергии и веществ запасенных автотрофами, 90% же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.

 

Источник: studopedia.su

Понятие биоценоза, биогеоценоза, экосистемы

Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определённых отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы.

Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз.

Термин экосистема был предложен английским учёным А. Тенсли (1935), а термин биогеоценоз — российским учёным В. Н. Сукачевым (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

Структура и функционирование экосистем

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.

Любая популяция занимает определённое местообитание и определённую экологическую нишу. Местообитание — это территория, занимаемая популяцией, с комплексом присущих ей экологических факторов. Экологическая ниша — место популяции в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический статус) и его положение относительно абиотических условий существования (температуры, влажности и т. п.). Местообитание — это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша — это его «профессия».

Функциональные группы организмов в экосистеме

Группа	Характеристика	Организмы
Продуценты	Автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез	Растения и автотрофные бактерии
Консументы	Гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов	Животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы
Редуценты	Гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ	Сапротрофные бактерии и грибы

Пищевые цепи и сети. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания.

В пищевой цепи редко бывает больше 4–5 трофических уровней.

Трофические уровни в цепи питания

Уровень	Группа организмов	Организмы
Первый	Продуценты	Автотрофные организмы, преимущественно зелёные растения
Второй	Консументы первого порядка	Растительноядные животные
Третий	Консументы второго порядка	Первичные хищники, питающиеся растительноядными животными
Четвёртый	Консументы третьего порядка	Вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными
…	…	…
Последний	Редуценты	Сапротрофные бактерии и грибы, осуществляющие минерализацию — превращение органических остатков в неорганические вещества

Типы пищевых цепей

Тип	Характеристика	Примеры
Цепи выедания (или пастбищные)	Пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов	Фитопланктон → зоопланктон → рыбы микрофаги → рыбы макрофаги → птицы ихтиофаги
Цепи разложения (или детритные)	Пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных	Детрит → детритофаги → хищники микрофаги → хищники макрофаги

Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения — в экосистемах суши.
В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых, в свою очередь, может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.

Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.
При передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики) и только около 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.
В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных типа экологических пирамид.

Пирамида чисел (а) показывает, что если бы мальчик питался в течение одного года только телятиной, то для этого ему потребовалось бы 4,5 телёнка, а для пропитания телят необходимо засеять поле в 4 га люцерной, что составит 2 х 107 растений. В пирамиде биомасс (б) число особей заменено их биомассой. В пирамиде энергии (в) учтена солнечная энергия. Люцерна использует 0,24 % солнечной энергии. Для накопления продукции телятами в течение года используется 8 % энергии, аккумулированной люцерной. На развитие и рост ребёнка в течение года используется 0,7 % энергии, аккумулированной телятами. В результате чуть более одной миллионной доли солнечной энергии, падающей на поле в 4 га, используется для пропитания ребёнка в течение одного года.

Биологическая продуктивность экосистем

Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (продуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.
Первичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени продуцентами. Она делится на валовую и чистую. Валовая первичная продукция (общая ассимиляция) — это общая биомасса, созданная растениями в ходе фотосинтеза. Часть её расходуется на поддержание жизнедеятельности растений — траты на дыхание (40–70%). Оставшаяся часть составляет чистую первичную продукцию (чистая ассимиляция), которая в дальнейшем используется консументами и редуцентами или накапливается в экосистеме.
Вторичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени консументами. Она различна для каждого следующего трофического уровня.
Масса организмов определённой группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Самой высокой биомассой и продуктивностью обладают тропические дождевые леса, самой низкой — пустыни и тундры.
Если в экосистеме скорость прироста растений (образования первичной продукции) выше темпов переработки её консументами и редуцентами, то это ведёт к увеличению биомассы продуцентов. Если при этом присутствует недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения, то происходит накопление мёртвого органического вещества. Это ведёт к заторфовыванию болот, образованию мощной лесной подстилки и т. п. В стабильных экосистемах биомасса остаётся постоянной, так как практически вся продукция расходуется в цепях питания.

Динамика экосистем

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Типы сукцессий

Тип	Характеристика	Примеры
В зависимости от участия человека
Природные	Происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека	Появление пруда в результате деятельности бобров; восстановление биоценоза после пожара, вызванного естественными причинами
Антропогенные	Обусловлены деятельностью человека	Эвтрофикация (зарастание) водоёма в результате попадания в него азотных и фосфорных удобрений с сельскохозяйственных полей; восстановление биоценоза после пожара, вызванного человеком
В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия
Первичные	Развиваются на субстрате, не занятом живыми организмами	Развиваются на скалах, обрывах, застывшей лаве, сыпучих песках, отмелях, в новых водоёмах
Вторичные	Происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения	В результате вырубки леса, пожара, распашки, осушения, орошения земель
В зависимости от причин, вызвавших сукцессию
Аутогенные (самопорождающиеся)	Возникают вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества)	Регулярно-периодическое выгорание калифорнийской и австралийской чапарали в результате формирования огнеопасной среды
Аллогенные (порожденные извне)	Вызваны внешними причинами	Опустынивание степей в результате изменения климата (уменьшения количества осадков)

В своём развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.

Природные экосистемы

В зависимости от природных и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем (биомов). В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности, для водных экосистем — гидрологические и физические особенности.
Наземные экосистемы:
1. Тундра: арктическая и альпийская.
2. Бореальные хвойные леса.
3. Листопадный лес умеренной зоны.
4. Степь умеренной зоны.
5. Тропические злаковники и саванна.
6. Чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом).
7. Пустыня: травянистая и кустарниковая.
8. Полувечнозелёный тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами).
9. Вечнозелёный тропический дождевой лес.
Пресноводные экосистемы:
1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.
2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.
3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).
Морские экосистемы:
1. Открытый океан (пелагическая экосистема).
2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды).
3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством).
4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, солёные марши и др.).
5. Глубоководные рифтовые зоны.
Помимо основных типов природных экосистем (биомов) различают переходные типы — экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.

Антропогенные экосистемы

Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая). В них, так же как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т. д.) и редуценты (сапротрофные грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.
Отличия агроценозов от естественных биоценозов:
• незначительное видовое разнообразие (агроценоз состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность);
• короткие цепи питания;
• неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);
• источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека (мелиорация, орошение, применение удобрений);
• искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек);
• отсутствие саморегуляции (регуляцию осуществляет человек) и др.
Таким образом, агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.
Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т. д.

Источник: examer.ru