Презентация к уроку «Изменения в природных биогеоценозах
advertisement
Презентация к уроку по теме «Изменения в природных экосистемах. Смена биогеоценозов». Подготовлена Сафьяновой Лидией Петровной учителем биологии высшей квалификационной категории МКОУ «Лахденпохская средняя школа », Республика Карелия. Цели и задачи Цели урока: • Показать соответствие процессов, протекающих в биогеоценозах, основным законам природы. • Продолжить воспитание у учащихся бережного отношения к окружающей среде, активной жизненной позиции в решении вопросов охраны природы. Задачи урока: • Обобщить и расширить знания учащихся об изменениях в биогеоценозах. • Научить школьников выявлять внешние и внутренние причины смены биогеоценозов. • Убедить учащихся в том, что знания об изменениях в биогеоценозах необходимы для их охраны. Сукцессия • Сукцессия — это последовательная смена сообществ в одном местообитании. Это направленный, контролируемый сообществом процесс, ведущий к определенному состоянию. • Основная причина сукцессий — отсутствие равновесия между продукцией и дыханием в экосистеме, то есть неравновесность экологического баланса. Это приводит к изменению запаса органики в экосистеме и, в конечном счете, к изменению сообщества. Факторы, вызывающие сукцессии Экзогенетическая – Смену вызывают внешние по отношению к нему факторы. Эндогенетическая – Смена возникает в результате процессов внутри сообщества Смена сообществ. Рис. 1. Смена сообществ при зарастании водоема Сафьянова настое Л.П. Рис. 2. Смена мелких организмов в сенном Для развития биоценозов в ходе сукцессии характерен целый ряд общих закономерностей: постепенное увеличение видового разнообразия, смена доминирующих видов, усложнение цепей питания, увеличение в сообществах доли видов с длительными циклами развития, усиление взаимовыгодных связей в биоценозах и т. д. Характерные особенности R- видов Характерные особенности К - видов Размножаются быстро (высокая плодовитость, время генерации короткое, потому значение r высокое Размножаются медленно (низкая плодовитость, продолжительное время генерации , потому значение r низкое Скорость размножения не зависит от плодовитости популяции Скорость размножения зависит от плодовитости популяции, быстро увеличивается, если плотность падает Энергия и вещество распределяются между многими потомками Энергия и вещество концентрируются в немногих потомках, родители заботятся о потомстве Размеры популяции некоторое время могут превышать К Размеры популяции близки к равновесному уровню определяемому К Вид не всегда устойчив на данной территории Вид устойчив на данной территории Расселяются широко и в больших количествах; у животных может мигрировать каждое поколение Расселяются медленно Размножение идёт с большими затратами энергии и вещества Размножение идёт с относительно малыми затратами энергии и вещества, большая часть энергии и вещества расходуется на нерепродуктивный (вегетативный) рост Малые размеры особей Крупные размеры особей; у растений деревянистые стебли и большие корни Характерные особенности R- видов Характерные особенности К - видов Могут поселяться на открытом грунте Плохо приспособлены к жизни на открытых местах Местообитания сохраняют недолго Местообитания устойчивы и сохраняются долго Слабые конкуренты (способность к конкуренции не требуется) Сильные конкуренты Защитные приспособления развиты сравнительно слабо Хорошие защитные механизмы Лучше приспособлены к изменениям условий окружающей среды (менее специализированы) Менее устойчивы к изменениям условий окружающей среды (высокая специализация для жизни в устойчивых местообитаниях Примеры: Бактерии Тли Мучные хрущи Однолетние растения Примеры: Крупные тропические бабочки Кондор Альбатрос Человек Деревья Зарастание водоёма При зарастании водоема со дна обычно наблюдаются следующие стадии (Лепилова, 1934): 1. Господство планктона. 2 . Подводные луга с глубины 5, иногда 6 м, до нижнего предела существования растительности макрофитов. 3. Заросли широколиственных рдестов, развитые на глубинах 3-5 м 4. Заросли растений с плавающими листьями, развитые на глубинах 2-3 м, иногда более (до 5 м) 5. Пояс камыша и тростника. Развит с глубины 0,5 до 2-3 м, редко глубже 6. Прибрежная растительность мелководий. Обитает от уреза воды до глубины 0,5 м,. 7. Прибрежная растительность. Сафьянова Л.П. Естественные сукцессии. Сафьянова Л.П. Типы сукцессий Гетеротрофная В ней последовательно сменяют друг друга группы детритофагов и редуцентов и связанные с ними хищники и паразиты. Автотрофная Начинаются «от нуля», где практически не было жизни, которая в ходе сукцессии осваивает новое пространство; Виды сукцессий Автогенные Автотрофные Первичная осваивает новое пространство, где практически не было жизни Вторичная начинается после полного или частичного разрушения экосистемы под влиянием нарушений Деградационные Гетеротрофные Виды, последовательно сменяя друг друга, используют какой-либо один ограниченный ресурс: листовой спад, труп животного, навоз, упавшее дерево. Развитие сообществ на вновь образовавшихся, ранее не заселенных местообитаниях (субстратах), где растительность отсутствовала — на песчаных дюнах, застывших потоках лавы, породах, обнажившихся в результате эрозии или отступления льдов, то такая сукцессия называется первичной Камни Лишайники и мхи Первичная сукцессия • Первичная сукцессия — сукцессия, которая шла там, где не было запасов органического вещества от прежних сообществ. Вторичная сукцессия (восстановительная) проходит в местообитаниях, где сохранились остатки органического вещества от предыдущих этапов развития данной экосистемы Вторичные сукцессии. Лес после пожара Лес до пожара Климакс — это конечный этап развития биоценоза, когда сообщество приходит в равновесие со средой и его энергопродукция приближается к энергопотреблению. Например, после пожара в еловом лесу ель не может возобновиться сразу, так как ее проростки не выдерживают конкуренции светолюбивых и быстрорастущих трав: кипрея (иван-чая), вейника и др. Сафьянова Л.П. Вторичные сукцессии Вторичные сукцессии (зарастание вырубки) требуют для восстановления устойчивого сообщества – климакса – сотен лет. Сафьянова Л.П. Вырубка – причина вторичной сукцессии, происходящей на месте сформировавшегося биоценоза после его нарушения. Эта сукцессия под действием внешних причин, в данном случае хозяйственной деятельности человека, будет еще и экзогенной сукцессией. Смена биогеоценозов. Изменение экологических факторов Нарушение круговорота веществ в биогеоценозе, изменение видового состава. Смена одного биогеоценоза другим. В стабильных биогеоценозах происходят определённые изменения. Изменение почвы и климата. Изменение характера растительности. Изменение животного мира. Сафьянова Л.П. Естественная смена биогеоценоза. Сафьянова Л.П. Растения эдификаторы • Эдификаторы – преобладающие в фитоценозах виды растений с сильно выраженной средообразующей способностью. • Лиственница хорошо переносит суровые климатические условия, доживает до 500 и более лет. Деградационная сукцессия Заселение пня При ней виды, последовательно сменяя друг друга, используют какой-либо один ограниченный ресурс. Лишайники на дереве Это может быть листовой спад, труп животного, навоз, упавшее дерево. Сукцессия здесь проходит довольно быстро — в течение нескольких месяцев или лет. Любая мертвая органика (детрит) используется микроорганизмами или животными детритофагами Смена лесного биогеоценоза. В динамике естественных растительных сообществ может проходить смена доминирующего вида. Так, во влажные годы среди злаков преобладает лисохвост, а в сухие – костер и пырей. Сафьянова Л.П. Изменения экосистем во времени • Суточные изменения В суточном ритме меняются и функциональные параметры экосистемы – интенсивность фотосинтеза и переработки первичной биологической продукции во вторичную • Сезонные изменения. В зависимости от сезона года существенно различаются и функциональные параметры экосистемы. • Многолетние (разногодичные) изменения. Под влиянием климатических особенностей года (динамики температуры, количества осадков, паводков в пойменных экосистемах) изменяется величина первичной и вторичной биологической продукции. • В целом любые циклические изменения экосистем – это отражение их пластичности, т.е. приспособленности состава, структуры и функции к колебаниям условий среды и жизненным циклам «ключевых» видов. Климаксная экосистема • заключительное, относительно устойчивое состояние сменяющих друг друга экосистем, возникающее в результате смен, или сукцессий, и в значительной мере соответствующее экологическим условиям определенной местности Климаксное сообщество Ельник (еловый лес) — типичный пример климаксного сообщества, развивающегося на некоторых суглинистых почвах Биологи ческое разнообр азие Сложные пищевые цепи Множество экологических ниш Сосновый лес как климаксное сообщество, наоборот, развивается на песчаных и супесчаных почвах Закономерности сукцессии по Клементсу. • • • • • • • • • • • • Возникновение незанятого жизненного участка Миграция на него различных организмов или их зачатков. Приживание их на данном участке. Конкуренция организмов между собой и вытеснение отдельных видов Преобразование живыми организмами местообитания, постепенная стабилизация условий и отношений. Этапы сукцессии Разрушение горных пород лишайниками, накопление органических и минеральных веществ. Рушение бактериями и грибами органических веществ, созданных лишайниками, продолжение накопления минеральных веществ в почве. Появление травянистых растений. Появление кустарников, скрепление почвы корнями. Появление леса. Увеличение количества видов, усложнение пищевых цепей. Возникновение саморегуляции и устойчивости. Сафьянова Л.П. Общие закономерности сукцессии • Линейные пищевые цепи с преобладанием травоядных животных превращаются в сложные пищевые цепи. Все большую роль в них начинают играть детритоядные формы (потребители мертвой органики). • Размеры организмов по ходу сукцессии растут. • Общее количество органических веществ, скапливающихся в экосистеме, на первых порах (в пионерных биоценозах) невелико, но неуклонно возрастает. Одновременно увеличивается видовое и биохимическое разнообразие. • Отношение валовой продукции к дыханию, превышающее единицу в пионерных сообществах, стремится к единице в климаксных биоценозах. Отношение же валовой продукции к биомассе, вначале высокое, начинает уменьшаться. Это отношение соответствует скорости обновления сообщества. Это надо знать. Неустойчивые экосистемы, в которых не сбалансирован круговорот вещества, легко наблюдать на примере зарастания прудов или мелких озер. В таких водоемах, особенно если в них смываются с окружающих полей удобрения, бурно развиваются и прибрежная растительность, и различные водоросли. Растения не успевают перерабатываться водными обитателями и, отмирая, образуют на дне слои торфа. Озеро мелеет и постепенно прекращает свое существование, превращаясь сначала в болото, а затем – в сырой луг. Если водоем небольшой, такие изменения могут протекать достаточно быстро, за несколько лет. Сафьянова Л.П. Эвтрофирование водоёма, опустынивание. Опустынивание и засуха – процессы Эвтрофикация – процесс повышения связанные, и их совместный эффект уровня первичной продукции вод из-за оказывается особенно губительным. увеличения концентрации биогенных Среди процессов опустынивания элементов. Для пресноводных водоемов выделяют следующие этапы: такими служат в основном фосфор и сокращение растительного покрова, иногда азот. Биогенные элементы могут ветровую и водную эрозию почвы, поступать путем смыва удобрений с засоление почв, исчезновение полей, со стоками, с атмосферными многолетних растений (в первую осадками, в результате эрозии и очередь деревьев и кустарников), Сафьянова Л.П. распашки почв, сведения лесов. наступление песков. Значение леса. Сафьянова Л.П. Последствия вырубки лесов Вырубка леса Увеличение размаха воздушных течений УВЕЛИЧЕНИЕ РАЗМАХА ВОЗДУШНЫХ ТЕЧЕНИЙ Пониженное выпадение дождей засуха Жизнь растений не может восстановиться Понижение испарения ПОНИЖЕНИЕ ИСПАРЕНИЯ Пониженная способность к сохранению влаги Увеличение незащищённости почвы от солнечных Затвердение лучей Сафьянова Л.П. почвы опустынивание Потеря зелёного покрова Земли ПОТЕРЯ ЗЕЛЁНОГО ПОКРОВА ЗЕМЛИ Вымывание верхнего слоя почвы Выветривание верхнего слоя почвы наводнения Выполни задание 1. Какое климаксовое сообщество характерно для вашей местности? 2. Назовите последовательные стадии зарастания заброшенного поля в вашей местности. 3. Почему сукцессия на заброшенном поле постепенно замедляется? 4. Почему неуравновешенная система гибнет? 5. Могут ли в процессе естественного отбора сохраняться устойчивые экосистемные отношения? 6. Какие экосистемы подвержены большей опасности гибели – относительно молодые или старые? Почему? Сафьянова Л.П. Антропогенные сукцессии • Большинство сукцессий, наблюдаемых в настоящее время, антропогенные, т.е. они происходят в результате воздействия человека на природные экосистемы. Это выпас скота, рубка лесов, возникновение очагов возгорания, распашка земель, затопление почв, опустынивание и т.п. Влияние человека на экосистемы. Современный уровень устойчивости экосистем, Карта нарушенности природных экосистем [2]. Сафьянова Л.П. Ответь на вопросы. 1.Экологи считают, что в северных районах лес можно рубить и вывозить только зимой по глубокому снегу. Объясните, почему 2.Какие изменения в популяциях растений с красными цветками могут возникнуть в результате интенсивного сбора цветущих экземпляров на букеты: а)популяция исчезнет б)видимых изменений не произойдёт в)возможны изменения в структуре ареала г)возможны изменения в морфофункциональной организации растений 3. Почему в национальных парках и заповедниках посетителям можно ходить только по дорожкам или тропинкам? Сафьянова Л.П. Это интересно • Водоем, как и любой биоценоз, — целостная система, взаимосвязи в которой порой бывают очень сложны. Так, уничтожение бегемотов в некоторых африканских озерах привело к исчезновению рыбы. Фекалии бегемотов служили естественным удобрением водоемов и основой развития фито- и зоопланктона. • Россия издавна славилась жемчугом, добытым из раковин жемчужниц. Личинки пресноводных двустворчатых моллюсков европейской жемчужницы первые недели могут развиваться только на жабрах лососевых — семги, форели, хариуса. Перевылов лососей в северных реках сократил численность жемчужниц. Теперь без моллюсков реки очищаются недостаточно эффективно, и икра лосося не может в них развиваться. Домашнее задание • Приведите конкретные примеры влияния деятельности человека на экосистемы вашего города и района. Антропогенный фактор Изменения в экосистеме Возможные причины § 86 учебник А.А. Каменский, Е.А Крискунов, В.В. Пасечник «Общая биология 10 – 11 классы Литература 1. Т.А. Козлова, Т.С. Сухова, В.И. Сивоглазов «Экология» книга для учителя Москва «Школа – Пресс» 1966 год 2. Одум Ю. Экология: В 2 т. - М.: Мир, 1986. 3. Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды: Словарь-справочник . - М.:Просвещение, 1992. - 320 с. 4. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. - М.: Высш. шк., 1988. - 272 с. Интернет ресурсы http://blog.webyana.ru/?page_id=136 http://readtiger.com/wkp/ru http://www.coolreferat.com http://ours-nature.ru/b/book/5/page/9-glava-9-ekosistemi http://spbk100.narod.ru/literatura/ekologiya/ekology/ecology2.htm Сафьянова Л.П.
