Для любой экосистемы характерны непостоянство и изменчивость. Природа периодически меняется, принимая новую форму и образуя качественные связи между живыми организмами. Биогеоценоз является примером типичной экосистемы, для которой характерно большое количество связей между животными, растениями и микроорганизмами.

Что такое биогеоценоз

Если взять любой участок земли, на котором хотя бы в каком-то виде присутствует жизнь, можно обнаружить много видов организмов, связанных между собой с помощью круговорота энергии и веществ. Такие биотопы, т. е. участки суши, называются биогеоценозами. Это один из для которого характерны все признаки последней:

1. Целостность.

2. Саморегулирование.

3. Самовоспроизведение.

Чтобы определить, какие причины вызывают смену биогеоценозов, необходимо понимать целостность и сложность организации этой природной системы. Ее составляющими являются животные, растения, грибы, бактерии и другие микроорганизмы. Между ними образуются тропические, трофические, фабрические, которые являются основой круговорота органических и неорганических веществ.

Пищевые цепочки - это основной способ передачи энергии между организмами. Они бывают пастбищные и детритные, сильноразветвленные и слаборазветвленные, с большим количеством звеньев и с малым количеством звеньев. Все это в совокупности наделяет биогеоценоз способностью к саморегуляции и самовоспроизведению.

Круговорот веществ в биогеоценозе

Каковы причины смены биогеоценозов? В первую очередь это круговорот веществ. Минеральные и органические вещества являются важной составляющей каждой экосистемы. Например, который нужен для дыхания животных. В свою очередь животные выделяют в атмосферу углекислый газ, который необходим растениям для процесса фотосинтеза. Этот простейший пример показывает, насколько тесно связаны организмы между собой.

Причины смены биогеоценозов часто кроются в исчезновении одного из звеньев цепи питания. Круговорот органического вещества протекает в сообществе по следующей схеме: продуценты синтезируют органику, консументы ее потребляют, а редуценты переводят органические остатки консументов в материал для нового синтеза белков, жиров и углеводов.

Соответственно, среди консументов выделяют травоядных животных и хищников. Если резко возрастает количество хищников, то травоядные животные исчезают из экосистемы. Если они были единственным источником пищи, хищники также могут погибнуть от голода. Если же количество травоядных животных преобладает, то и скорее заканчиваются запасы их корма. Эти примеры показывают, какие причины вызывают смену биогеоценозов: отсутствие одного из звеньев любого круговорота может приводить к дальнейшему саморазрушению экосистемы. Поэтому для ее сохранения важны такие понятия, как взаимозаменяемость и разнообразие видов организмов.

Изменения в биогеоценозах. Главные причины смены

Экосистема - это динамическая природная структура, в которой поддерживаются собственные «законы и правила» развития. Если рассматривать ее на протяжении большого промежутка времени, можно отметить разницу в соотношении органических и неорганических веществ, а также обнаружить постоянную замену одних организмов другими. Каковы основные причины смены биогеоценозов?

1. Нормальные природные процессы внутри сообщества (сукцессия).

2. вырубка лесов, осушение болот, в более масштабном смысле - загрязнение атмосферы и водоемов.

3. Воздействие каких-либо климатических аномалий: сушь, сильные морозы, бураны и шторм (катастрофические факторы).

В сегодняшних реалиях влияние антропогенного фактора на экосистемы и природу в целом резко возросло. Сейчас только в отдаленных уголках можно наблюдать естественную смену одного биотопа другим.

Каковы причины устойчивости и смены биогеоценозов?

Определяется несколькими факторами, которые зависят от уровня ее организации, территории, количества различных видов организмов. Вот основные критерии, по которым можно судить об устойчивости биогеоценоза:

1. Степень замкнутости круговорота веществ.

Чтобы экосистема дольше сохранилась, все вещества должны быть вписаны в общий круговорот обмена. Если органика и неорганика каким-либо образом вымывается, не востребована в популяции животных или растений данной среды, то происходит постепенный отток веществ из экосистемы. И наоборот, если все пищевые цепочки имеют по несколько звеньев, а для каждого органического или неорганического вещества есть потребитель, то в результате сохраняется постоянный состав сообщества.

По этому признаку в целом можно определить, какие причины вызывают смену биогеоценозов.

2. Тип внутреннего круговорота веществ.

Здесь экосистемы делятся на три группы: независимые, зависимые и подчиненные. Независимые биогеоценозы располагаются вблизи источников воды, что дает возможность получать влагу без каких-либо затруднений. Зависимые экосистемы располагаются в таких местах, где поступление воды затруднено и происходит в определенные промежутки времени (например, биоценозы скал или пустынь). К последней группе относятся такие территории, которые располагаются в низинах и получают только ту влагу, которая скапливается там после выпадения осадков.

3. Скорость протекания обмена веществ

Еще одна важная характеристика устойчивости экосистемы, которая зависит от скорости распада и синтеза органических веществ. Чем выше этот показатель, тем дольше биогеоценоз может просуществовать.

Катастрофические смены экосистемы

Независимо от того, какие причины вызывают смену биогеоценозов, климатические изменения и аномалии могут губительно сказаться на любом из них. Примерами служат выжженные из-за засухи леса, потопы, молнии и сильный ветер, которые разрушают деревья и могут вырвать их с корнем.

Стадии развития биогеоценозов

Сукцессия - это естественная смена одного биогеоценоза другим. Любая экосистема способна претерпевать изменения в своем составе и развитии. Естественная конкуренция между видами организмов приводит к перестройке всей экосистемы, результатом которой являются изменения в биогеоценозах. Причины смены в этом случае - это появление новых растений и животных, которые более приспособлены к данной местности. Примером может случить лиственный лес, который состоит из клена, сосны, березы и других деревьев. Через длительный промежуток времени эти растения вытесняются хвойными.

Стадии сукцессии проще всего объяснять, опираясь на растительный состав биогеоценоза. Флора оказывает наибольшее влияние на дальнейшее формирование биотопа и фауны, что объясняет классификацию этапов развития.

Первая стадия представляет собой мелкий травяной покров, высота которого может не превышать полметра. Это обычные луга, флора которого состоит преимущественно из различных многолетних и однолетних трав, цветов, хвощей и папоротников.

Вторая стадия характеризуется появлением в биогеоценозе кустарников. Фауна также претерпевает изменения, что отражается на межвидовых связях.

Третья стадия - это развитие широколиственного леса, которая может длиться большой промежуток времени. Появляются новые виды деревьев, животных и микроорганизмов. В биогеоценозе с бурным развитием флоры формируется ярусность: появляется подстилка леса, животные осваивают новые территории и места обитания.

Четвертая стадия называется климаксовой, или климаксом. Она представляет собой хвойные леса, которые постепенно заменяют лиственные путем затемнения нижних ярусов. В итоге такие светолюбивые растения, как береза, дуб, ясень не могут вырасти до нормальных размеров. Четвертая стадия является конечной в развитии биогеоценоза, т. к. здесь наблюдаются наименьшие потери энергии, более тесные и развитые связи между организмами.

Первичная сукцессия

Все вышеперечисленные этапы представляют собой закономерный природный процесс, который называется сукцессией. Любая экосистема стремится пройти все 4 этапа развития, начиная от трав и заканчивая климаксовым хвойным лесом. Однако сукцессия также бывает двух видов: первичная и вторичная.

Первичная сукцессия характерна для тех территорий, на которых изначально не было признаков жизни. Это могут быть скалы, застывшая лава, пустыри. Любое из этих мест рано или поздно заселяется микроорганизмами, затем туда попадают семена непривередливых растений, появляются насекомые.

Вторичная сукцессия

Если еще раз просмотреть, какие причины вызывают смену биогеоценозов, антропогенные и климатические факторы часто находятся в первых строчках списка. Чаще всего они приводят к разрушению экосистемы. Однако даже на выжженной опустошенной земле остаются семена растений, под землей выживают личинки насекомых, черви. Что тут говорить о бактериях и протистах, которые смогут пережить любую климатическую аномалию. Все это является фундаментом для вторичной сукцессии - процесса восстановления биогеоценоза на месте исчезнувшего старого.

Заключение

Любые биотические и могут повлиять на развитие экосистемы. Это нормальные процессы, которые проходят в природе, поэтому на них очень трудно повлиять. Исключением является, разве что, вмешательство человека в окружающую среду, однако в большинстве случаем это приводит к негативным последствиям. Вот каковы основные причины смены биогеоценозов.

Проект урока биологии в 11 классе «Причины устойчивости и смены экосистем»

Программа среднего (полного) общего образования по биологии 10-11 классы. Базовый уровень. Авторы: И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов

Учебник: Сивоглазов В. И. Биология. Общая биология. Базовый уровень: учеб. Для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений /В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова; под ред. Акад. РАЕН, проф. В. Б. Захарова. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008- 368с. ISBN 978-5-358-04432-6

НАЗВАНИЕ УРОКА:

Причины устойчивости и смены экосистем

Тема: ЭКОСИСТЕМА

Урок 1. Структура экосистем.

Урок 2. Пищевые связи. Круговорот веществ и энергии в экосистемах.

Урок 3. Причины устойчивости и смены экосистем.

Урок 4. Влияние человека на экосистемы

Тип урока:урок творческого обобщения

Цели урока:

Цель изучения темы: обобщить, расширить, систематизировать знания учащихся об экосистемах, причинах их устойчивости и смены.

Задачи урока:

Образовательные: на основе повторения и обобщения ранее изученного материала, в ходе знакомства с новым углубить и расширить знания учащихся о взаимосвязях в экосистемах, о внешних и внутренних причинах устойчивости и смены экосистем, о саморегуляции экосистем в ходе объяснения материала другим учащимся класса, практического применения полученных знаний и творческого осмысления сведений по теме.

Развивающие : развивать способности правильно формулировать свои мысли в процессе обобщения изученного, ученики отрабатывают стратегии исследовательского поведения, повышают уровень своей рефлексивной культуры, происходит дальнейшее развитие их умений наблюдать, интерпретировать данные наблюдения, описывать и анализировать процессы и явления.

Воспитательные: у учащихся происходит ценностное осмысление пройденного материала в ходе презентации своей исследовательской деятельности, пробуждение интереса к образовательной области «Биология», формирование научного мировоззрения, воспитание умений работать в коллективе.

Методы обучения:

Частично-поисковый, словесно-репродуктивный, наглядный, исследовательский.

Форма организации занятия:

Эвристическая беседа; для решения исследовательских задач учащиеся реализуют кооперативный тип взаимодействия

Средства обучения:

компьютер, видеофильм «Планета Земля», карточки с заданиями для учащихся, рефлексионный тест, микроскопы, предметные и покровные стекла, химические стаканы, серия стаканов с сенным настоем разных сроков экспозиции, салфетки для протирания стекол, система опроса Verdikt , интерактивная доска, мультимедийный проектор

Форма организации работы в классе:

Индивидуальная, фронтальная, групповая, парная

Фундаментальные образовательные объекты:

Основные понятия: динамическое равновесие, смена экосистем, сукцессии; этапы смены экосистем,

Хронометраж урока

I Организационный момент.

II Проблематизация и постановка исследовательских

задач.

III Актуализация знаний.

IV Творческое обобщение по теме «Причины устойчивости и смены экосистем».

Защита мини проекта учащихся группы «Теоретиков»

Парная работа учащихся с карточками.

Защита мини проекта учащихся группы «Экологов»

1 мин.

3 мин.

4 мин.

25 мин.

5 мин.

5 мин.

5 мин.

Лабораторная работа « Исследование сукцессионных изменений на примере простейших в сенном растворе»

V Закрепление знаний

VII Рефлексия.

VIII Домашнее задание.

10 мин.

8 мин.

2 мин.

1 мин.

1 мин.

Этапы урока

Деятельность учителя

Прогнозируемая деятельность учеников

Методический комментарий

I Организационный момент.

Взаимное приветствие учителя и учеников, проверка готовности учащихся к уроку. Создание психологической установки на работу:

Я хочу призвать вас в ходе общения не бояться высказывать свое мнение, не комплексовать, не подавлять инициативу товарища, стараться быть активными и получить удовольствие от работы.

Учащиеся демонстрируют готовность к работе.

Создание атмосферы взаимного понимания и сотрудничества, настрой учащихся на продуктивную деятельность.

II Проблематизация и постановка исследовательских задач.

Просмотрите фрагмент видеофильма «Планета Земля» и определите о чем пойдет речь сегодня на уроке.

Тема урока: «Причины устойчивости и смены экосистем».

Сейчас я попрошу вас в листе «Рефлексия» заполнить колонку «в начале урока».

Рефлексия

в начале урока

В конце урока

Я могу назвать основные причины устойчивости экосистем

Я могу назвать как поддерживается динамическое равновесие в экосистемах

Я могу рассказать о том, как происходит смена экосистем

Я могу ответить на вопрос: «От чего зависит конечный этап развития экосистемы?»

Давайте определим цели урока:

систематизировать ранее полученные знания о причинах устойчивости и смены экосистем, её нарушении, об их саморазвитии;

отработать навыки исследования;

повысить уровень своей культуры;

развивать экологическую грамотность.

Просмотрев фрагмент видеофильма о зарастании пресного водоема, учащиеся приходят к выводу, что на уроке пойдет речь о сменах оного сообщества другим.

Записывают тему урока.

В графе «В начале урока учащиеся записувают:1 – незамкнутый круговорот веществ, 2- за счет составляющих экосистему компонентов: продуцентов, консументов, редуцентов, 3- на месте предыдущей растительности начинает произрастать новая, 4- составляющих её организмов.

Формулируют цели урока

Ученики осуществляют личное принятие цели урока.

Ученики осознают образовательную ситуацию урока, отвечают на вопросы: «Согласно чему я должен действовать? Знаю ли я как мне действовать? Есть ли у меня способы и правила действия?»

Обеспечение мотивации и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности.

III Актуализация знаний учащихся.

Интеллектуальная разминка.

Учащиеся работают в группах по решению биологических задач. (Приложение 1).

Постановка проблемного вопроса: При удалении какого-либо вида из биоценоза остальные занимают его место, повышают численность и выполняют его роль. Зачем тогда заботиться о сохранении видового разнообразия сообществ?

Учащиеся формулируют ответ: 1. Может быть речь идет о заботе редких и исчезающих видов организмов, т. к. они под охраной – нужно заботиться о них. 2- Если удалить какой-нибудь вид из сообщества, то могут пострадать остальные, как например при истреблении хищных птиц возрастает численность куриных, а затем их численность уменьшается, т. к. больные особи будут переносчиками болезней, а хищников нет, чтобы таких ослабленных особей уничтожать из популяции.

Создание проблемной ситуации, лежащей в зоне ближайшего развития учащихся.

Формирование интереса к проблеме.

Обозначение образовательного объекта урока, создание необходимой образовательной среды.

IV Творческое обобщение материала по теме «Причины устойчивости и смены экосистем».

Каждая экосистема – это динамическая структура, состоящая из сотен и даже тысяч видов продуцентов, консументов и редуцентов, связанных друг с другом сложной сетью пищевых и непищевых взаимоотношений. Изменения численности популяции животных происходят в результате размножения, гибели или миграции под влиянием экологических факторов среды. Устойчивость биогеоценозов зависит от саморегуляции колебаний численности популяций видов. Каковы же причины устойчивости экосистемы? Что является регулирующим фактором? Данный вопрос изучала группа «Теоретиков»

1. Выступление учащихся группы «Теоретиков»

Тематика выступления: «Причины устойчивости экосистем».

Учащиеся рассказывают о причинах устойчивости экосистем, о поддержании динамического равновесия, т. е. состояния экосистемы, при котором количество продукции, которое синтезируют зеленые растения и другие продуценты, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы. Свое выступление учащиеся сопровождают компьютерной презентацией.

После выступления первой группы учащихся и обсуждения выступления, учащиеся парами работают по карточкам, решая задачи с экологическим содержанием (Приложение 2). После небольшого обсуждения каждая пара учащихся высказывают предположительный ответ на вопрос своей задачи.

Поступательные изменения в сообществе приводят в конечном итоге к смене этого сообщества другим, с иным набором господствующих видов. Материал по этой теме готовила группа экологов

2. Выступление учащихся группы «Экологов». Тематика выступления: «Смена экосистем».

Учащиеся рассказывают об экологических сукцессиях, основных этапах смены экосистем. Свое выступление учащиеся сопровождают компьютерной презентацией.

Ученики класса фиксируют в тетрадях этапы смены экосистем.

После выступления группы экологов учащиеся получают задание охарактеризовать все изменения в лесу в результате произошедшего там пожара. После обсуждения в группах ученики высказывают свое мнение.

3. Выполнение лабораторной работы «Исследование сукцессионных изменений на примере простейших в сенном растворе».

Цель работы: экспериментально изучить сукцессионные изменения, происходящие в искусственной экосистеме.

Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стекла, химические стаканы, серия стаканов с сенным настоем разных сроков экспозиции, салфетки для протирания стекол.

Ход работы:

Учащиеся исследуют сенной настой разных сроков экспозиции: первая группа – 3 суток, вторая группа – 6 суток, третья – 15 суток, четвертая – 30 суток, пятая – 60 суток.

Отберите пипеткой по капле настоя из каждого стакана и перенесите на предметные стекла. Накройте покровными стеклами.

Рассмотрите препараты при малом увеличении. Выявите, какие простейшие обитают в сенном настое.

После обсуждения результатов составляется схематический график смены доминирующих форм простейших, обозначив разными цветами встречаемость отдельных видов в биоценозе на разных стадиях его развития:

Условные баллы встречаемости

Очень мало

мало

средне

много

Очень много

Формулировка выводов: Как изменяется в ходе сукцессии видовое разнообразие обитателей сенного настоя? Каковы основные признаки молодой и зрелой группировки?

Личное решение исследовательской задачи каждым учеником, демонстрация своих образовательных продуктов. Учащиеся воспринимают новую информацию, сравнивают и сопоставляют её с субъективным опытом.

Учащиеся закрепляют материал в ходе самостоятельной работы с карточками.

Члены рабочих групп анализируют сущность проблемной ситуации, определяют причинно-следственные отношения, используют логические суждения для определения необходимых и достаточных условий решения исследовательской задачи.

Ответы учащихся: 1- место пожара в лесу сначала будут заселять березняки, которые с течением времени сменятся ельниками. 2- А может быть на месте пожара сначала вырастет сорная растительность, которая сменится луговыми травами.

Активные действия учащихся с объектом изучения.

Ученики исследуют сукцесионные изменения, происходящие в искусственной экосистеме, опираясь на имеющиеся знания.

Самостоятельная формулировка выводов.

Ответы учащихся: Видовое разнообразие сменяется в направление от молодой (с меньшим количеством видов) экосистемы к зрелой (с большим количеством). Так, сенные настои 3, 6 и 15дневной выдержки бедны простейшими, а в настоях 30и 60 дневной выдержки – наблюдаем большое видовое разнообразие простейших: жгутиковых, инфузорий, коловраток.

Сопровождающее отношение учителя к процессу решения учащимися исследовательских задач: создание условий для качественной презентации проектов рабочих групп.

Консультирование учащихся, работающих по индивидуальным заданиям.

Комментирование презентаций.

Обеспечение восприятия осмысления.

Подготовительная беседа необходима для целенаправленного, осознанного выполнения лабораторной работы.

Формирование умения обобщать полученную информацию, выделять главное.

V Закрепление полученных знаний.

Индивидуальная работа учащихся с тестом по системе опроса Verdikt .

В качестве закрепления полученных знаний я предлагаю вам выполнить небольшой тест. (Приложение 3).

Поправляем допущенные ошибки, обсуждаем их, и даем объяснения.

Выполнение заданий, требующих применения знаний. Получение достоверной информации о достижении планируемого результата.

Закрепление полученных знаний на репродуктивном уровне.

VI Подведение итогов занятия.

VII Рефлексия.

Давайте подведем итог нашего урока. Сегодня мы с вами обобщили и систематизировали знания о причинах устойчивости и смены экосистем.

Обратимся к целям урока. Я хочу, чтобы каждый определил – достиг ли он тех целей, которые поставил перед собой вначале урока. Вернемся к рефлексивной табличке, заполните третью графу. Сделайте для себя соответствующие выводы.

А теперь выполните небольшой рефлексионный тест:

Каждому из вас я раздала тест, если вы согласны с утверждением, то напротив него ставите знак +.

Тесты ученики сдают учителю.

Я узнал (а) много нового на уроке

Мне это пригодится в жизни

На уроке было над чем подумать

На все возникшие вопросы я получил (а) ответы

На уроке я поработал (а) добросовестно

Учащиеся самостоятельно определяют параметры личных образовательных результатов и их место и роль в общем результате урока; самоопределяются по отношению к образовательной продукции друг друга.

Происходит индивидуальная рефлексия каждого по осознанию происходящего на уроке, формируется эмоционально-ценностное отношение к прежнему опыту.

Систематизация полученных типов образовательной продукции, их фиксация. Внесение в образовательное пространство урока личных представлений самого учителя.

Индивидуальная и коллективная рефлексия.

VIII Домашнее задание

Изучить § 5.6 стр.330 – 332, ответить на вопросы №1-4 устно.

Ученики осмысляют информацию о домашнем задании и задают уточняющие вопросы.

Сообщение домашнего задания и способа его выполнения.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Биологические задачи для групповой работы учащихся

Задания для учащихся первой группы:

В степном заповеднике на участке, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,2 ц/га, а на выпасаемом участке- 5,9. Почему устранение консументов понизило продукцию растений?

В сложных экосистемах дождевых тропических лесов почва очень бедна биогенными элементами. Как это объяснить? Почему тропические леса не восстанавливаются в прежнем виде, если их свести?

Почему почти все животные, выращиваемые человеком для использования в пищу, - травоядные?

Задания для учащихся 2 группы:

В окрестностях дымящих промышленных предприятий в лесах стала накапливаться подстилка. Почему это происходит и какие прогнозы можно высказать о будущем этого леса?

Сравните ежегодный прирост зеленой массы и запасы мертвых растительных остатков (подстилки в лесах, ветоши – в степях) в разных экосистемах. Определите, в каких экосистемах круговорот веществ более интенсивен?

Какое сообщество выделяет наибольшее количество кислорода в атмосферу: пустыня, болото или тропический дождевой лес?

Задания для учащихся третьей группы:

Почему снижается плодородие почвенного покрова Земли, если вещества, изъятые человеком в виде урожая с полей, все равно рано или поздно в переработанном виде вновь возвращаются в окружающую среду?

Поедают растительноядных животных;

Используют свою пищу примерно на 10 %;

Живут на суше;

Имеют крупные размеры;

Диета их очень разнообразна.

Выберите правильный ответ.

При выращивании каких животных будут наименьшими затраты корма для получения одинаковой биомассы: коров, кур или рыб?

Приложение 2.

Задачи экологического характера для парной работы учащихся.

Дубраву считают более устойчивым биогеоценозом, чем луг. Объясните почему. Какие виды растений доминируют в дубраве? Что служит показателем устойчивости дубравы?

Численность популяций животных разных видов постоянно колеблется. Почему для каждого вида допустимо снижение численности лишь до определенного предела? От каких факторов зависит снижение численности популяции белок, лосей? Как человек регулирует численность популяций северных оленей, белок, диких уток?

От чего зависит равновесие в экосистеме? Как численность жертв влияет на численность хищников? Как устанавливается равновесие численности особей разных видов? Какой круговорот веществ считают замкнутым? Почему в широколиственном лесу круговорот веществ замкнутый?

Сокращение численности популяции ниже допустимого предела может привести к её гибели. Объясните почему. Почему значительное сокращение численности уссурийского тигра грозит его вымиранием? Численность каких видов крупных млекопитающих находится на грани исчезновения? Что необходимо предпринять для восстановления численности некоторых видов животных?

Объясните, почему продолжительность существования биогеоценоза зависит от сбалансированности круговорота веществ, биологического разнообразия. В каком биогеоценозе: с большим или малым числом видов – круговорот веществ более сбалансированный?

Приложение 3.

Тест для закрепления знаний на репродуктивном уровне.

Из перечисленного ниже примером первичной сукцессии являются:

А)мхи – лишайники - травянистые растения

Б) лишайники – травянистые растения – мхи

В) лишайники – мхи – травянистые растения

Г) травянистые растения – мхи – лишайники

2. В процессе сукцессии в сообществе происходят следующие основные изменения:

А) смена видового состава растений и животных

Б) уменьшение видового разнообразия организмов

В) уменьшение биомассы органического вещества

Г) увеличение чистой продукции сообщества

3. Естественная смена одних растительных сообществ другими выражается в том, что:

А) ни один вид не уничтожается полностью другим видом

Б) в экосистеме постоянно происходит колебание численности видов

В) менее приспособленные виды вытесняются более приспособленными

Г)на смену менее устойчивой экосистеме приходит более устойчивая

4. Какие организмы первыми заселят остров, залитый вулканической лавой:

А)деревья Б)лишайники В)кустарники Г)лисицы

5. Значительные изменения организмами среды обитания в процессе их жизнедеятельности, в результате чего она становится непригодной для их жизни, - это причина:

А) вымирания видов

Б)колебания численности популяций

В) смены экосистем

Г) биологического прогресса

6. Причинами смены одного биогеоценоза другим являются:

А) сезонные изменения в природе

Б) изменения погодных условий

В) колебания численности популяций одного вида

Г) изменения среды обитания в результате жизнедеятельности организмов

7. Слив в водоемы ядохимикатов, избыток удобрений в результате полива могут вызвать большие изменения в данной экосистеме, причиной которых является фактор:

А) антропогенный

Б)биотический

В)лимитирующий

Г)метеорологический

8. К глубоким изменениям экосистемы степи приводит:

А)отмирание надземных частей растений летом

Б) изменение активности животных в течение суток

В)распашка земель

Г) бурное развитие растительности зимой

9. Выберите неправильный ответ: Вытаптывание в лесопарке ведет:

А) к повреждению подроста деревьев

Б) уплотнению почвы

В) исчезновению луговых трав

Г) исчезновению лесных трав

10. Укажите причину массовой гибели птиц в прибрежных зонах морей:

А) недостаток пищи

Б) загрязнение воды в морях нефтепродуктами

В) сезонные изменения в природе

Г) приливы и отливы

Ответы: 1-в, 2-а, 3- г, 4- б, 5 – в, 6 – г, 7 – а, 8 – в. 9 – в, 10 – б

ЛИТЕРАТУРА

Барановская Л. А. Использование исследовательского метода при обучении биологии / Биология в школе.- 2009.- № 9 с.23-26

Козлова Т. А. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы: метод. Пособие к учебнику В. И. Сивоглазова, И. Б. Агафоновой, Е. Т. Захаровой «Общая биология. Базовый уровень» / Т. А. Козлова, И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов. – 2-е изд., стеретип. – М.: Дрофа, 2007. – 140 с. – ISBN 978-5-358-02407-6

Корсунская В. М., Мироненко Г. Н, Мокеева З. А, Н. М. Верзилин Уроки общей биологии. Пособие для учителей. Под ред. В. М. Корсунской. Изд. 2-е, перераб. М., «Просвещение», 1977 – 319 с.

Кулеев А. В. Вопросы и задания по общей биологии /Биология в школе.- 2008. - № 8 с. 42 -50

Пономарева И. Н. Общая методика обучения биологии: учеб. Пособие для студентов пед. вузов /И. Н. пономарева, В. П. Соломин, Г. Д. Сидельникова; под ред. И. Н. Пономаревой. – 2 –е изд., перераб. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 280 с. – ISBN 978-5-7695-3716-5

Программы для общеобразовательных учреждений. Природоведение. 5 класс. Биологоия. 6-11 классы. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007.-138 с.- ISBN 978-5-358-03070

Сивоглазов В. И. Биология. Общая биология. Базовый уровень: учеб. Для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений / В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова; под ред. Акад. РАЕН, проф. В. Б. Захарова. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – 368 с.:ил. – ISBN 978-5-358-04432-6

Экосистема поддерживает своё существование за счет круговорота веществ и постоянного притока солнечной энергии. В естественно сложившихся экосистемах сложные межуровневые отношения направлены на поддержание её экологического равновесия. Однако не всегда это равновесие устойчивое. Экосистемы могут претерпевать сукцессии.

Сукцессия – последовательная, чаще необратимая смена биогеоценозов, сменяющихся на одной и той же территории в результате внешних или внутренних факторов.

Сукцессия - естественное явление, в современных ус­ловиях наиболее часто оно обусловлено вмешательством человека. В природе в процессе своего развития сообще­ство живых организмов изменяет среду таким образом, что она становится неблагоприятной для других сообществ, формирование которых делает среду еще более неблагоп­риятной для первых. В результате происходит постепен­ное превращение одних экосистем в другие. Как правило, этот процесс проходит несколько стадий, в результате чего достигается популяционное равновесие.

В случае если развитие экосистемы происходит на незаселенных ранее участках, то такой процесс называет­ся первичной сукцессией . Так, на первоначально голой скале можно наблюдать появление мхов, которые непри­хотливы, в случае засухи переходят в покоящееся состоя­ние, но не гибнут. При этом им хватает для жизни не­большого количества влаги, скапливающейся на скале. Постепенно мхи разрастаются и, улавливая частицы по­роды, экскременты птиц, формируют почву. В дальней­шем на сформировавшейся почве способны поселиться се­менные растения. При этом мхи удерживают воду, необ­ходимую их корням. Крупные растения разрушают скалу своими корнями, а опавшие листья не дают расти мхам и другим мелким видам, начавшим сукцессию. Постепенно на голой скале произойдет замена мхов травами, а затем и лесом.

Восстановление экосистем, когда-то существовав­ших на данной территории, называется вторичной сукцес­сией . Если лужайку леса перекопать, то на следующий год на ней будут произрастать виды, приспособленные к свежевспаханной почве - сныть, крапива, лебеда, и только через несколько лет в случае отсутствия перекопки вер­нутся травы, составлявшие первоначальную лужайку.

Процесс сукцессии завершается стадией, когда все виды, образующие экосистему, сохраняют относительно посто­янную численность видов на всех трофических уровнях. Такое равновесное состояние называется климаксом, а эко­система - климаксовой . В зависимости от абиотических условий формируются неодинаковые климаксовые экосисте­мы. В холодном климате - это тундра, в жарком климате - пустыня. Основные биомы представлены климаксовыми экосистемами.

Сукцессия - это длитель­ный процесс замещения одних видов, составляющих тро­фический уровень, другим .

Известный американский биолог Барри Комонер очень наглядно и доходчиво изложил основные законы эколо­гии , действующие в окружающем нас мире, обобщающие все выше рассмотренные закономерности.

Все связано со всем .

Изменения, произведенные в одном компоненте экоси­стемы, могут привести к неблагоприятным последстви­ям в функционировании всей экосистемы. Не всегда ра­зумная деятельность человека способна предвидеть по­следствия своей деятельности.

Все должно куда-то деваться .

Бытовые и производственные отходы, попадая в при­родную среду, не исчезают бесследно. У природы все меньше остается запасов прочности, чтобы справляться с пере­работкой загрязняющих веществ, и этот факт являет­ся основным, разрушающим естественные экосистемы биосферы и оказывающим вредное влияние на человека.

Природа знает лучше .

Человеческое общество самонадеянно преобразовыва­ет природу, нарушая ход естественных процессов. По­следствия преобразований, призванных улучшить среду человека, делают ее все менее благоприятной всехсуществ на Земле и постепенно самого человека.

Ничто не дается даром .

Человек не может бесконечно расходовать природные ресурсы, загрязнять окружающую природу. Человечество должно осознать, что любые его действия оплачены рас­ходом природных ресурсов. Все виды взаимодействия че­ловека с природой должны, оцениваться с точки зрения сохранения природных экосистем.

Изменение экосистем - сукцессия

Изменение условий воздействует на некоторые виды неблагоприятно: у них снижается численность, а иногда они и вовсе исчезают из экосистемы. Другие виды от этого могут выиграть, и их численность увеличивается. Изменившиеся условия могут позволить включиться в экосистему новым видам.

Процесс вытеснения одних видов другими называется экологической сукцессией (от лат. successio - преемственность).

Экологическая сукцессия - это последовательная смена биоценозов на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов. Процессы сукцессии идут непрерывно на всей планете. Изменения происходят во всех экосистемах естественным или искусственным путем. Естественные изменения являются закономерными и управляются самим биоценозом.

В зависимости от причин, вызвавших смену биоценоза, сукцессии подразделяют на природные и антропогенные.

Природные сукцессии происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека. Антропогенные сукцессии обусловлены деятельностью человека.

Различают первичную и вторичную сукцессии.

Первичная сукцессия - процесс развития и смены экосистем на не заселенных ранее участках, начинающийся с их колонизации. Пример первичной сукцессии - обрастание голой скалы лишайниками: под действием лишайников каменистый субстрат превращается в подобие почвы, где поселяются кустистые лишайники, затем мхи, травы, кустарник и т. д.

Вторичная сукцессия - восстановление экосистемы, когда-то уже существовавшей на данной территории (например, восстановление экосистемы после пожара). Для вторичной сукцессии важно наличие с самого начала плодородного слоя почвы (рис. 1.19). Если он уничтожен, например, эрозией, сукцессия может пойти по типу первичной.

Скорость первичной и вторичной сукцессий различна. Для первичной сукцессии требуются сотни и даже тысячи лет. Вторичная протекает быстрее: для восстановления ранее существовавшей экосистемы на месте лесного пожара или вырубки требуется от 30 до 250 лет.

Климаксовая экосистема. Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы сохраняют относительно постоянную численность и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое равновесное состояние называется климаксом, а экосистема - климаксовой (пример - Лосиный остров в Москве). Основные биомы Земли - климаксовые экосистемы.

Для любой сукцессии характерны следующие общие закономерности.

• 1. На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы. По мере развития сукцессии эти показатели возрастают.
• 2. С развитием сукцессии увеличиваются взаимосвязи между организмами, полнее осваивается среда обитания, усложняются цепи и сети питания.
• 3. Уменьшается количество свободных экологических ниш, а в климаксовых экосистемах они либо отсутствуют, либо находятся в минимальном количестве.
• 4. Интенсифицируются процессы круговорота веществ и энергии.
• 5. В зрелой стадии климаксовой экосистемы биомасса достигает максимума или близка к максимуму вследствие полного освоения пространства.

Экологическое нарушение - внезапное резкое увеличение численности одних видов за счет гибели других. Экологические нарушения возникают при вторжении в экосис-

Рис. 1.19.

тему новых, интродуцированных видов (например, при интродукции кролика в Австралию) или при непродуманном воздействии человека на природу (например, при сбросе биогенов в водоем).

Изменения экосистемы могут быть такими резкими, что практически ни один ее исходный компонент не сохраняется; тогда говорят о гибели данной экосистемы (пример - Аральское море).

Естественные изменения экосистем проходят по типу сукцессии; вмешательство человека в экосистему часто приводит к ее экологическому нарушению, а то и к гибели.

Приведем примеры человеческой деятельности, приводящей к исчезновению видов, экологическим нарушениям и гибели экосистем:

• ? полное уничтожение природных экосистем ради удовлетворения собственных потребностей (сведение лесов для выращивания сельскохозяйственных культур, строительства домов и т. д., а также ради получения дров и древесины);
• ? запруживание рек, строительство гидроэлектростанций и прокладка каналов, что приводит к затоплению одних площадей и осушению других;
• ? загрязнение воды и воздуха отходами производства;
• ? преднамеренная или случайная интродукция видов;
• ? чрезмерный выпас домашнего скота;
• ? сброс богатых биогенами сточных вод в природные водоемы;
• ? преднамеренное уничтожение хищников;
• ? использование пестицидов с непредсказуемыми побочными эффектами;
• ? чрезмерно интенсивная охота, рыболовство и т. д.

Существует угроза того, что итогом деятельности человека может стать образование примитивной, но устойчивой к негативным влияниям человеческой деятельности “серой” экосистемы, где и биота “серая”: на серой почве серая полынь, серая крыса, серая ворона, серый волк.

Чтобы этого не произошло, важно знать закономерности сукцессий и сохранять все разнообразие без исключения - и животных, и растений, обитающих в данном регионе. Эти знания необходимы человечеству, чтобы проводить экологическую реставрацию нарушенных экосистем, возвращая их к начальному состоянию (очистить почву от загрязнений, сформировать микрорельеф, восстановить гидрологический режим, посеять семена трав, посадить деревья разных пород, расселить насекомых, птиц, млекопитающих). И экосистема, поддержанная человеком, возродится.

Контрольные вопросы

• 1. Какие признаки и функции характерны для живых систем?
• 2. Какие уровни организации живых систем вы знаете и какие из них изучает экология?
• 3. Перечислите признаки принадлежности особей к одному виду.
• 4. Дайте определение экосистемы. Охарактеризуйте составные части экосистемы.
• 5. Как классифицируются организмы по типу питания и по их функциям в экосистеме?
• 6. По каким критериям классифицируются экологические факторы среды?
• 7. Охарактеризуйте основные принципы функционирования природных экосистем и их нарушение человечеством.
• 8. Какие факторы ограничивают численность популяции? Что способствует вымиранию популяций?
• 9. Почему пирамида биомасс трофических уровней водных экосистем является перевернутой, в отличие от аналогичных пирамид наземных экосистем?
• 10. Почему видовое разнообразие определяет устойчивость экосистем?
• 11. Перечислите характерные признаки климаксовых экосистем. Приведите примеры климаксовых экосистем.
• 12. Как человечество нарушает природные экосистемы?
• 13. Что следует предпринимать человеку для экологической реставрации разрушенных экосистем?

Причины смены экосистем. Наблюдая за одним и тем же биогеоценозом, можно увидеть, как заметно изменяется его облик в течение года. Выжженная в конце лета степь не похожа на ту же степь весной, красочную от цветущих тюльпанов, ирисов, примул, крокусов. Зимний лес, одетый в снежные "шапки", совершенно не похож осенний, окрашенный в оранжевые, желтые, багряные краски. Изменяется облик луга по мере того, как весной и летом зацветают на нем разные травы. В то же время, кроме сезонных изменений, в экосистемах происходят и многолетние изменения.

Несмотря на то, что экосистема - это устойчивая, саморегулирующаяся система, ей свойственно развитие. Под развитием любой системы понимают необратимое качественное изменение, которое обычно сопровождается количественными переменами. Так, в процессе развития экосистемы простые сообщества в ней замещаются более сложными, с богатым видовым составом, со сложной пространственной и трофической структурами. То есть в основе развития экосистемы лежит смена сообществ (растительных, животных, грибных, микробиологических), входящих в состав биоценоза данной экосистемы.

Развитие и смену сообществ можно наблюдать на кротовинах, которые зарастают, сменяя ряд последовательных этапов, несколько лет. Обнажения почвы, образовавшиеся в результате падения старых деревьев, восстанавливаются более длительно - десятки лет. Крупные вырубки леса или участки после пожарищ требуют для восстановления 100-200 лет.

Смена природных сообществ может проходить под влиянием биотических абиотических факторов и человека.

Смена экосистем под влиянием жизнедеятельности организмов

Смена сообществ под влиянием жизнедеятельности организмов длится сотни и тысячи лет. Главную роль в этих процессах играют растения.

Примером смены сообщества под влиянием жизнедеятельности организмов может служить процесс зарастания водоемов. Большинство озер постепенно мелеет и уменьшается в размерах. На дне водоема со временем накапливаются остатки водных и прибрежных растений и животных, частички почвы, смываемые со склонов. Постепенно на дне образуется толстый слой ила. По мере того, как озеро мелеет, его берега зарастают камышом и тростником, затем осоками. Органические остатки накапливаются еще быстрее, образуют торфянистые отложения. Многие растения и животные замещаются видами, чьи представители более приспособлены для жизни в новых условиях. Со временем на месте озера образуется иное сообщество - болото. Но на этом смена сообществ не прекращается. На болоте могут появляться неприхотливые к почве кустарники и деревья, а в конечном итоге болото может смениться лесом.

Таким образом, смена сообществ происходит потому, что в результате изменения видового состава сообществ растений, животных, грибов, микроорганизмов постепенно изменяется среда обитания и создаются условия, благоприятные для обитания других видов.

Замечено, что процесс смены сообществ имеет тенденцию завершаться стадией зрелого сообщества: с богатым видовым составом, разветвленными пищевыми сетями, способностью к саморегуляции. В итоге формируется устойчивая экосистема - находящаяся в относительном равновесии со средой.