Природні і штучні екосистеми. Екосистеми це одне з ключових понять екології, яке представляє собою систему, що включає в себе кілька

Екологічні спільноти. Видова і просторова структура екосистем.

Екосистема - біологічна система, що складається з співтовариства живих організмів (біоценоз), середовища їх проживання (біотоп), системи зв'язків, що здійснює обмін речовиною і енергією між ними.
Біоценоз - це організована злочинна група взаємопов'язаних популяцій рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, що живе разом в одних і тих же умовах середовища.
Біосфера - оболонка Землі, заселена живими організмами, що знаходиться під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності; «Плівка життя»; глобальна екосистема Землі.

Екосистема - що це насправді? Живі істоти, такі як рослини або тварини, які поділяють певну життєвий простір, утворюють разом живі спільноти. У цьому вони можуть залежати один від одного і, таким чином, жити в невеликої або великий екосистемі. Живі істоти і їх місця існування слід розглядати разом, тому що вони вступають в взаємні відносини.

Навколишнє середовище в екосистемах може бути, наприклад, озерами, ставками, морями, пустелями або лісами. В принципі, вся наша земля - велика екосистема. Таким чином, ми, люди, є частиною цього. На відміну від більшості тварин, ми не просто подорожуємо у визначених місцяхпроживання, таких як ліс або море, але в декількох екосистемах.

2. Заповніть таблицю.

екологічні спільноти

3. Які ознаки лежать в основі класифікації екосистем?
При класифікації наземних екосистем зазвичай використовують ознаки рослинних угруповань (складових основу екосистем) і кліматичні (зональні) ознаки. Так, виділяються певні типи екосистем, наприклад тундра лишайникова, тундра Мохова, ліс хвойний (ялиновий, сосновий), ліс листяний (березняк), ліс дощової (тропічний), степ, чагарники (верболіз), болото трав'яниста, болото сфагнове. Часто в основу класифікації природних екосистемкладуть характерні екологічні ознаки середовища існування, виділяючи спільноти морських узбереж або шельфу, озер або ставків, заплавні або суходільні луки, кам'янисті або піщані пустелі, гірські ліси, естуарії (гирла великих річок) і ін.

У всіх екосистемах існують матеріальні цикли через безліч живих істот. Щоб краще зрозуміти це, живі істоти в екосистемах згруповані за функціями в три класи. Виробники Продюсери формують початок циклу екосистеми. Зелені рослини проводять фотосинтез; тобто вони перетворюють вуглекислий газі воду в біомасу, використовуючи сонячне світло, виробляючи кисень.

Споживачі Споживачі - це екосистемні тварини, які споживають органічну речовину і кисень, і утилізують вуглекислий газ, воду, мінерали і мертву біомасу з їх виділеннями. Деструктори. Вступають в дію декомпозітори: гриби або бактерії розбивають мертві рослини, тварин і їх екскременти на вуглекислий газ, воду і мінерали. І саме тут цикл добігає кінця, тому що саме ці випущені речовини знову необхідні виробникам.

4. Заповніть таблицю.

Порівняльна характеристика природних і штучних екосистем

5. Яке значення агробіоценозів в житті людини?
Агробіоценози дають людству близько 90% харчової енергії.

6. Перерахуйте основні напрямки діяльності, що вживаються для поліпшення стану екологічних систем міст.
Озеленення міста: створення парків, скверів, зелених масивів, квітників, клумб, зелених масивів навколо промислових підприємств. Дотримання принципів рівномірності і безперервності в розміщенні зелених насаджень.

Загалом, така харчова ланцюг набагато складніше, тому що багато споживачів їдять різні інші істоти. Таким чином, термін «харчова мережа» більш точно відображає різноманітні відносини. Природа дуже складна. Порушення в рівновазі можуть мати фатальні наслідки. Екосистеми дуже чутливі до раптових змін або втручанню людини і можуть бути поза балансом: наприклад, надмірний промисел океанів, забруднення води нафтою або забруднення повітря вихлопними газами. Евтрофікація озера може бути фатальним наслідком.

Після незбалансованості всі живі істоти в циклі екосистеми можуть бути порушені. Наприклад, пластикові відходи в море подрібнюються в невеликі пластикові частинки, що містять токсичні хімікати. Вони зайняті планктоном і інший морський життям і тому «передаються» в харчовому ланцюгу навіть людям.

7. Що розуміють під структурою спільноти?
це співвідношення різних групорганізмів, що розрізняються за систематичним положенням, за роллю, яку вони відіграють у процесах перенесення енергії і речовини, за місцем, займаному в просторі, в харчовій, або трофічної мережі, або за іншою ознакою, істотного для розуміння закономірностей функціонування природних екосистем.

Екосистеми в природі заслуговують захисту. Головним спонсором була нафтова мільярдер Едвард Басс. Спочатку багатий теханец побудував оранжерею для унікального експерименту, який також зацікавив НАСА. Ахім Уолтер, фізик і біолог, говорив. Один хотів побачити, чи можна вісім чоловік вижити незалежно, незалежно від зовнішнього світу. Вони побудували середовище проживання якомога більше повітронепроникної і встановили найважливіші екосистеми світу: савану, океан, тропічний ліс, мангрові болота і пустелю.

Сільськогосподарські землі призначалися для харчування жителів, а також мали замкнутий водний цикл. Жителі мали залишитися там два роки, не отримуючи валик для зберігання, тому вони подбали про створення приємною навколишнього середовища. Ідея експерименту полягала також у створенні таких штучних екосистем на чужих планетах, наприклад на Марсі.

8. Заповніть таблицю.

структура співтовариств

Харчові зв'язку, круговорот речовин і перетворення енергії в екосистемах

1. Дайте визначення понять.
Харчова ланцюг - ряди видів рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, які пов'язані один з одним відносинами: їжа - споживач (послідовність організмів, в якій відбувається поетапний перенесення речовини і енергії від джерела до споживача).
Харчова мережа - схема всіх харчових (трофічних) зв'язків між видами співтовариства.
трофічний рівень- це сукупність організмів, які, в залежності від способу їх живлення і виду корму, складають певну ланку харчового ланцюга.

Які зв'язки були взагалі для зовнішнього світу? Канали зв'язку були відкриті, що означало, що жителі мали телефон, телебачення і радіо і могли спілкуватися по радіо. Це було зроблено кілька разів. Експеримент був зупинений на першій фазі? Страшний табірний ролик не винен, хоча справа дійшла до міжособистісного напруги. Але оскільки експеримент проводився протягом двох років, укладені жили з постійною швидкістю 14 відсотків, і відповідно вони виглядали виснаженими згодом.

Які були причини невдачі? Основною причиною цих змін в атмосфері було те, що грунт була збагачена великою кількістю органічного матеріалу для збільшення врожайності сільськогосподарських культур. Однак споживання кисню мікроорганізмами, що живуть в ньому, сильно недооцінювалася. Експеримент міг бути збережений лише до тих пір, поки був узятий рідкий кисень з вантажівкою, що, звичайно, суперечило первісної ідеї абсолютного усамітнення.

2. Чим пасовищні ланцюга відрізняються від детритной?
У пасовиську ланцюга потік енергії йде від рослин через травоїдних тварин до хижих тварин. Потік енергії, що йде від мертвого органічної речовиниі проходить через систему разлагателі, називається детритной ланцюгом.

3. Заповніть таблицю.

Трофічні рівні екосистеми

Чи було що-небудь ще? Було ясно, що не можна зберегти екологічне різноманітність. Однак види мурашок поширюються особливо різко. Цей так званий «Божевільний мураха» захопив всі продовольчі запаси і багато комах вимерли. Бджоли також швидко скоротилися, що було досить невдалим для екосистеми, і, перш за все, означало велику роботу для людей: їм довелося запилювати всі види врожаю вручну. У підсумку в ув'язнених була робочий тиждень 66 годин.

Які ідеї були доступні для досліджень з проекту? По-перше, стало ясно, що для тиражування нашої природної системи, що підходить для серйозних наукових досліджень, Будуть потрібні величезні фінансові витрати. Це повністю підірвало б проект. Тому політична зацікавленість в повторенні такого експерименту знову досить обмежена на даний момент, ймовірно, тому, що спроба перемістити нашу екосистему на іншу планету займе не менше 100 років розвитку, а не десять або двадцять.

4. В чому полягає сутність кругообігу речовин в екосистемі?
Енергія не може передаватися по замкнутому колу, вона витрачається, перетворюючись в енергію хімічних зв'язківі тепло. Речовина ж може передаватися по замкнутих циклів, багаторазово циркулюю між живими організмами і навколишнім середовищем.

То чи не буде «заміни землі»? Якби це був строгий науковий експеримент, з самого початку було б важче підходити до науковим організаціям. Початковий фон був дійсно більш духовним, ніж науковим, з метою « кращого життяна землі". Однак з цього першого етапу проекту нікого не було, жорсткий ядро було відсунуто з сайту щодо обмежувальним.

У пустелі ви відчули запах знову квітучих пустельних квітів, в тропічному лісіви занурилися в цю вологу вологість, і море оточило мене солоним повітрям. Однак в цих чудових ландшафтах ви могли бачити технології на кожному кроці. І, звичайно ж, мурахи і таргани, населення яких більше не контролювалося. Це прийшло від великих шанувальників, які перевернули повітря. Так що, якщо б дві людини перебували на відстані більше десяти метрів один від одного, вам потрібно було радіо або ручної сигнал для спілкування один з одним.

5. Виконайте практичну роботу.
1.Составленіе схем передачі речовин і енергії (ланцюжок харчування)
Назвіть організми, які повинні бути на припущеннях місцях в наступних харчових ланцюгах.

2.Із запропонованого списку організмів складіть детритной і пастбищную трофічні мережі: трава, ягідний чагарник, муха, синиця, вже, заєць, вовк, бактерії гниття, комар, коник.

Минулої осені проект був припинений Колумбійським університетом. Чи означає це кінцевий результат? На даний момент це всього лише туристична пам'ятка і працює на дуже маленькому полум'я. Будівля повернулося до свого будівельнику, нафтовому мільярдерові Едварду Бассу, який також відкритий для наукових цілей. Для вивчення екосистем існує лише невелика частина грошей, вкладених, наприклад, в фізику високих енергій.

Сандра Мюллер - випускниця Берлінської школи журналістики. Вона працює незалежним письменником для газет та інтернет-ЗМІ і живе недалеко від Франкфурта. найважливішими змінамистали перетворення лісів і лугів в сільськогосподарські угіддя, перекидання і зберігання прісної води в греблі, а також втрата мангрових лісів і коралових рифів. З початку промислового промислу загальна маса морських видів, що експлуатуються в комерційних цілях, знизилася приблизно на 90% в більшості країн світу. Створення гребель і захоплення води для використання людиною змінили прісноводні екосистеми, що призвело до змін в потоках багатьох великих річкових систем.

6. Що обмежує довжину кожної харчового ланцюга в екосистемі?
Живі організми, поїдаючи представників попереднього рівня, отримують накопичену в його клітинах і тканинах енергію. Значну частину цієї енергії (до 90%) він витрачає на рух, дихання, нагрівання тіла і т.д. і тільки 10% накопичує в своєму тілі вигляді білків (м'язи), жирів (жирова тканина). Таким чином, на наступний рівень передається тільки 10% енергії, накопиченої попереднім рівнем. Саме тому харчові ланцюги не можуть бути дуже довгими.

Це, в свою чергу, призвело до інших ефектів, таких як скорочення потоків опадів, які є основним джерелом поживних речовин для естуарних екосистем. Збільшення продуктивності сільського господарства також зменшує потребу в більшій кількостісільськогосподарських угідь.

У цьому сенсі деякі сільськогосподарські райони в помірних регіонах перетворюються в ліси або не вирощуються. Розподіл видів на Землі стає все більш однорідним. Це пов'язано зі зникненням видів або втратою конкретних популяцій конкретного регіону і вторгненням або введенням видів в нові райони. Наприклад, з місцевих видів Балтійського морязначна частина є рідною для Великих озер Північної Америки. Точно так же деякі з місцевих видів, виявлених в Великих озерах, можуть бути природним чином присутні в Балтійському морі.

7. Що розуміють під екологічними пірамідами? Які види їх розрізняють?
Це спосіб графічного відображення співвідношення різних трофічних рівнів в екосистемі. Може бути трьох типів:
1) піраміда чисельності - відображає чисельність організмів на кожному трофічному рівні;
2) піраміда біомаси - відображає біомасу кожного трофічного рівня;
3) піраміда енергії - показує кількість енергії, що пройшло через кожен трофічний рівень протягом певного проміжку часу.

Абіотичні фактори відносяться до неживим фізичним і хімічних елементівв екосистемі. Абіотичні ресурси зазвичай отримують з літосфери, атмосфери і гідросфери. Прикладами абіотичних факторів є вода, повітря, грунт, сонячне світло і мінерали. Біотичні фактори - це організми, які живуть або живуть в екосистемі. Вони отримані з біосфери і здатні до розмноження. Прикладами біотичних факторів є тварини, птахи, рослини, гриби і інші подібні організми.

Які біотичні і абіотичні чинники?

Біотичні компоненти - це живі організми в екосистемі. Биотический фактор - це живий організм, який впливає на інший організм в його екосистемі. Приклади включають рослини і тварин, які організм споживає в їжу, і тварини, які споживають організм.

8. Чи може екологічна піраміда бути перевернутої підставою вгору? Відповідь підкріпите конкретним прикладом.
Якщо швидкість відтворення популяції жертви висока, то навіть при низькій біомасі така популяція може бути достатнім джерелом їжі для хижаків, що мають більш високу біомасу, але низьку швидкість відтворення. З цієї причини піраміди чисельності або біомаси можуть бути перевернутими, т. Е. Низькі трофічні рівні можуть мати менше щільність і біомасу, ніж більш високі.
наприклад:
1) На одному дереві можуть жити і годуватися безліч комах.
2) Перевернута піраміда біомаси властива морським екосистемам, де первинні продуценти (фітопланктону водорості) дуже швидко діляться, а їх споживачі (зоопланктону ракоподібні) набагато більші, але розмножуються значно повільніше. Морські хребетні мають ще більшу масу і тривалий цикл відтворення.

Ступінь біотичних і абіотичних факторів поширюється по всій біосфері або на глобальну суму всіх екосистем. Такі фактори можуть мати відношення до людини в межах виду, його спільноти або всього населення. Наприклад, хвороба є біотичних фактором, який впливає на виживання людини і їх спільноти. Температура - це абиотический фактор з однаковою значимістю.

Деякі фактори мають велику актуальність для всієї екосистеми. Абіотичні та біотичні фактори об'єднуються для створення системи або, точніше, екосистеми, тобто спільноти живих і неживих речей, що розглядаються як єдине ціле. В цьому випадку абіотичні чинники включають в себе рН грунту і води, доступні види поживних речовин і навіть довжину дня. Біотичні фактори, такі як наявність аутотрофний організмів або самонавідна організмів, таких як рослини і різноманітність споживачів, також впливають на всю екосистему.

9. Вирішіть екологічні завдання.
Завдання 1. Розрахуйте кількість планктону (в кг), необхідне для того, щоб в море виріс дельфін масою 350 кг.

Рішення. Дельфін, харчуючись хижими рибами, накопичив у своєму тілі тільки 10% від загальної маси їжі, знаючи, що він важить 350 кг, складемо пропорцію.
350кг - 10%,
Х - 100%.
Знайдемо чому дорівнює Х. Х = 3500 кг. (Хижі риби). Ця вага становить лише 10% від маси нехижих риб, якій вони харчувалися. Знову складемо пропорцію.
3500кг - 10%
Х - 100%
Х = 35 000 кг (маса нехижих риб)
Скільки ж їм довелося з'їсти планктону, для того щоб мати таку вагу? Складемо пропорцію.
35 000 кг.- 10%
Х = 100%
Х = 350 000 кг
Відповідь: Для того що б виріс дельфін масою 350 кг, необхідно 350 000 кг планктону.

Абіотичні чинники впливають на здатність організмів виживати і відтворювати. Абіотичні обмежуючі фактори обмежують зростання популяцій. Вони допомагають визначити тип і кількість організмів, здатних до існування в навколишньому середовищу. Біотичні фактори - це речі, які прямо чи опосередковано впливають на організми в живому середовищі. Це включає в себе самі організми, інші організми, взаємодія між живими організмами і навіть їх залишками. Інші біотичні чинники включають паразитизм, хвороба і хижацтво.

Важливість біотичних і абіотичних факторів виникає в їх взаємодії з іншими. Щоб вижити в громаді або екосистемі, повинні бути правильні взаємодії. Простим прикладом може бути абиотическое взаємодія в рослинах. Вода, сонячне світло і вуглекислий газ необхідні для росту рослин. Биотическое взаємодія полягає в тому, що рослини використовують воду, сонячне світло і вуглекислий газ для створення власної їжі через процес, званий фотосинтезом.

Завдання 2. У результаті проведеного дослідження з'ясувалося, що після винищення хижих птахів чисельність пернатої дичини, знищуваної ними раніше, спочатку швидко зростає, але потім стрімко падає. Чим можна пояснити цю закономірність?

Відповідь: Для відповіді на це питання необхідно враховувати наступні положення: «безконтрольне» збільшення чисельності пернатої дичини призводить до виснаження кормової бази, ослаблення стійкості організмів птахів до хвороб, швидкому поширенню інфекції, виродження, зменшенню плодючості і масової загибелі птахів від хвороб.

Завдання 3. У посудину з планктонними водоростями посадили харчуються ними Дафна. Після цього чисельність водоростей знизилася, але продукція біомаси водоростей (виміряна за швидкістю поділу клітин) зросла. Які можливі пояснення цього явища?

Відповідь: дафнії в результаті метаболізму виділяють речовини, які прискорюють ріст водоростей (їх кормову базу), тим самим досягається еко-баланс.

Причини стійкості і зміни екосистем

1. Дайте визначення понять.
Сукцесія - закономірний і послідовний процес зміни спільнот на певній ділянці, викликаний взаємодією живих організмів між собою і навколишнім їх абіотичним середовищем
Загальна дихання спільноти- в екології сумарні енерговитрати, т. Е. Сумарна продукція автотрофов в енергетичному вираженні точно відповідає енерговитратам, що йде на забезпечення життєдіяльності складових його організмів.

2. Що розуміють під рівновагою в співтоваристві, і яке значення воно має для його існування в цілому?
Біомаса організмів в ідеальній сукцессии залишається постійною, а сама система рівноважної. Якщо «загальне дихання» менше первинної валової продукції, в екосистемі буде відбуватися накопичення органічної речовини, якщо більше - його зменшення. І те й інше буде приводити до змін спільноти. При надлишку ресурсу завжди знайдуться види, які зможуть його освоїти, при його нестачі - частина видів вимре. Такі зміни і становлять сутність екологічної сукцесії. Головна особливістьцього процесу полягає в тому, що зміни спільноти завжди відбуваються в напрямку до рівноважного стану. Кожна стадія сукцесії - це спільнота з переважанням тих чи інших видів і життєвих форм. Вони змінюють один одного, поки не настане стан стійкої рівноваги.

3. Заповніть таблицю.

види сукцесій

4. Від чого залежить тривалість сукцесії?
Тривалість сукцессии багато в чому визначається структурою спільноти.
Вторинні сукцесії протікають значно швидше. Це пояснюється тим, що первинне співтовариство залишає після себе достатню кількість поживних речовин, розвинену грунт, що створює умови для прискореного росту і розвитку нових поселенців.

5. Які переваги зрілого спільноти перед молодим спільнотою?
Зріле суспільство з його великою різноманітністю і великою кількістю організмів, розвиненою трофічної структурою і з врівноваженими потоками енергії здатне протистояти змінам фізичних факторів (наприклад, температури, вологості) і навіть деяким видам хімічних забруднень в набагато більшому ступені, ніж молоде співтовариство.

6. Яке значення має можливість управління процесами, що відбуваються в суспільстві?
Людина може збирати багатий урожай у вигляді чистої продукції, штучно підтримуючи на ранніх стадіях сукцесії співтовариство. З іншого боку, стійкість зрілого спільноти, його здатність протистояти впливу фізичних факторів (і навіть управляти ними) є дуже важливим і дуже бажаним властивістю. При цьому різні порушення екосистем зрілого типу можуть привести до різних екологічних порушень. Перетворення біосфери в один великий килим орних земель таїть в собі велику небезпеку. Тому необхідно навчитися правильно управляти процесами в суспільстві, щоб не допустити екологічну катастрофу.

Пропрацювавши ці теми, Ви повинні вміти:

Дати визначення: "екологія", "екологічний фактор", "фотопериодизм", "екологічна ніша", "середовище проживання", "популяція", "біоценоз", "екосистема", "продуцент", "консумент", "редуцентам", "сукцесія", "агроценоз".
Наводити приклади фотоперіодичних реакцій рослин і, по можливості, тварин.
Пояснити різницю між місцеперебуванням популяції і її нішею. Привести приклади на кожне з цих понять.
Прокоментувати закон Шелфорда і вміти будувати графік залежності організмів від абіотичних факторів середовища.
Описати приклад успішного біологічного методу боротьби з шкідниками.
Пояснити причини демографічного вибуху і можливі наслідки, А також значення зниження народжуваності, яке, як правило, слід за зниженням смертності.
Побудувати схему харчового ланцюга; правильно вказати трафіческій рівень кожного компонента даної екосистеми.
Побудувати схему простого кругообігу наступних елементів: кисню, азоту, вуглецю.
Описати події, що відбуваються при заростання озера; після вирубки лісу.
Вказати відмінності між агроценозів і біоценозів.
Розповісти про значення і структурі біосфери.
Пояснити, яким чином сільське господарство, Використання викопного палива і виробництво пластмас сприяють забрудненню середовища і запропонувати заходи для запобігання цьому.

Іванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова О.М. "Загальна біологія". Москва, "Просвітництво", 2000

Тема 18. "Навколишнє середовище. екологічні фактори. "Глава 1; стор. 10-58
Тема 19. "Популяції. Типи взаємовідносин організмів." глава 2 §8-14; стр. 60-99; глава 5 § 30-33
Тема 20. "Екосистеми." глава 2 §15-22; стр. 106-137
Тема 21. "Біосфера. Кругообіг речовин." глава 6 §34-42; стр. 217-290