Экосистема - гармония живого и неживого - РЕГУЛЯЦИЯ НА ПОПУЛЯЦИОННОМ И БИОСФЕРНОМ УРОВНЯХ

Постановка проблемы урока

Предположим, что мы собрали организмы необходимых “профессий” из разных частей света и поместили их в оптимальную среду.

• Будут ли они существовать самостоятельно? Сформулируйте проблему урока. (Сравните с авторским вариантом на с. 350.)

Необходимые базовые знания

• Что такое экосистема и из чего она состоит? (§ 25)

• Какие типы биотических взаимоотношений выделяют экологи? (§ 20)

• Приведите известные вам примеры экологической регуляции. (Жизненный опыт)

Решение проблемы

Из песни слов не выкинешь...

Морские ежи — излюбленный корм калана. Ежи препятствуют заселению морской капустой своих колоний. Запрет охотиться на каланов вызвал рост их численности и привёл к резкому сокращению колоний морских ежей. На их месте возникли заросли ламинарии, с которыми ежи не могут справиться. Таким образом, ежи потеряли пригодные для них места обитания. В итоге сократилась и численность калана (рис. 26.1).

26.1. Тонкое равновесие между каланом, морскими ежами и морской капустой-ламинарией на Командорских островах было нарушено в результате истребления морской коровы.

• Кто прежде расчищал от ламинарии место для морских ежей? Какой вывод об устойчивости экосистем позволяет сделать этот пример?

Другой пример нарушения равновесия - борщевик Сосновского (рис. 26.2). Стремясь увеличить заготовки растительной массы для скота, агрономы акклиматизировали в Южной и Средней России этот быстрорастущий кавказский вид растений.

Борщевик в отсутствие естественных врагов и конкурентов распространился по всей территории и превратился в злостный сорняк. Но особенно обидно, что борщевик вызывает аллергию не только у многих людей, но и у некоторых пород крупного рогатого скота. Иными словами, сорняк мы получили, а кормовое растение — нет.

26.2. Борщевик Сосновского.

Чтобы пояснить англичанам свою мысль о взаимосвязях между видами в природном сообществе, Ч. Дарвин привёл такой шуточный пример (рис. 26.3). Клевер нуждается в опылителях - шмелях. Урожай клевера влияет на поголовье домашних животных, а от него зависит могущество Британского флота. Но чем больше мужчин служит в Британском флоте, тем больше незамужних женщин в Соединённом Королевстве. Незамужним женщинам не остаётся других радостей, как разводить любимых кошек. Кошки охотятся на полевых мышей, которые, в свою очередь, являются врагами шмелей. Таким образом, чем больше незамужних женщин, тем больше кошек, тем меньше мышей, тем больше шмелей, тем выше урожай клевера, тем больше мяса для флота, тем выше могущество Британского флота.

26.3. Рассуждения Чарльза Дарвина и Томаса Гекели о вероятной связи между могуществом Британского флота и количеством незамужних женщин в Англии.

• Что означают знаки “+” и “-” на схеме?

26.4. Колебания численности леммингов.

• Чем данный природный случай отличается от приведённых выше? Происходят ли при этом необратимые изменения?

Растительность объединяет элементы экосистемы

Экосистема — понятие функциональное, объединяющее взаимосвязанные организмы и среду их обитания любого масштаба — от капли воды до океана, от отдельной кочки до всей биосферы. Но существуют ли у экосистем естественные границы? Есть ли у них структура, объединяющая все элементы одной экосистемы и отделяющая их от соседней?

Российский геоботаник В.Н. Сукачёв, изучая лесные экосистемы, пришёл к выводу, что наиболее важная роль в формировании облика экосистем на суше принадлежит высшим растениям. Они дают начало всем трофическим цепям, наиболее тесно связаны с почвенными и гидрологическими условиями, а также сами служат субстратом и создают среду обитания для многих животных.

Дуб — главный средообразующий элемент широколиственных и многих типов смешанных лесов. На рисунке 26.5 показано, скольким разнообразным видам насекомых дуб предоставляет пищу, кров и защиту. Тесно связана с дубом жизнь других животных и растений. Так же разнообразны сообщества видов, зависимых от ели, сосны, берёзы, ковыля.

26.5. Дуб даёт своим потребителям кислород, пищу, кров и защиту.

• Как вы думаете, в чём причина того, что разнообразие животных на Земле в 4-5 раз превосходит разнообразие растений?

Биогеоценоз - элементарный участок биосферы

В.Н. Сукачёв назвал биогеоценозом (от греческих слов “биос” — жизнь, “гео” — земля, “ценос” — общий) целостный природный комплекс с однородной растительностью и почвой, относительно отграниченный от других подобных комплексов. Сообщество организмов, населяющих биогеоценоз, образует биоценоз, а занятое ими местообитание, то есть совокупность всех экологических факторов и их местонахождения, — биотоп.

Таким образом, биогеоценоз - это однородная, пространственно ограниченная экосистема, обладающая наибольшей внутренней целостностью и самостоятельностью. Совокупность всех биогеоценозов образует биосферу, а отдельные биогеоценозы представляют собой элементарную структурную и функциональную единицу биосферы.

Как всякая экосистема, биогеоценоз состоит из живых и косных компонентов (рис. 26.6). Он также занимает определённую площадь и объём и имеет границы, определённые другими биоценозами.

26.6. Компоненты биогеоценоза.

Биогеоценоз пространственно ограничен

Устойчивость и относительную однородность биогеоценозу обеспечивают круговороты, замыкающиеся внутри него, а связь с другими биогеоценозами — круговороты, протекающие через данный биогеоценоз, но замыкающиеся в пределах более обширных территорий. Так, например, вода, испарившаяся над водоёмами, выпадает на суше. Перелётные птицы связывают экосистемы высоких и низких широт.

26.7. Схема взаимодействия в биогеоценозе.

• Какие связи показаны в изображённом биогеоценозе? Какие известные вам связи не показаны стрелками?

Биоценоз регулирует работу биогеоценоза

Возникновение совершённой регуляции потоков вещества и энергии в экосистеме обеспечивают организмы. Способность к размножению даёт возможность потреблять излишки, а гибель — высвобождать недостающие ресурсы. Размножение одних организмов и гибель других приводит к перераспределению ресурсов между членами биоценоза. Эффективность регуляции обусловливается взаимным приспособлением членов биоценоза друг к другу. Они — результат длительной сопряжённой эволюции.

Биоценоз создаёт микроклимат

26.8. Лесное сообщество обеспечивает постоянство условий среды.

• Чем отличается микроклимат леса летом от микроклимата зимой?

26.9. Снежный покров в лесу и на опушке (см).

• Как высокий снежный покров сохраняет тепло почвы?

Таким образом, биоценоз поддерживает благоприятную среду обитания своих членов.

Обобщение новых знаний

Элементы экосистемы связаны не только пищевыми, но и структурными связями, в которых определяющую роль играет растительность. Она позволяет выделить биогеоценозы - целостные, пространственно ограниченные экосистемы, элементарные участки биосферы. Главный регулятор в биогеоценозе - биоценоз, сообщество живых организмов, приспособленных друг к другу в результате длительной совместной эволюции. Биоценоз создаёт микроклимат, благоприятный для составляющих его организмов.

Биоценоз, биогеоценоз

Применение знаний

1. Как сообщество может регулировать экосистему?

2. Что такое биоценоз и чем он отличается от биогеоценоза?

3. Чем отличается биогеоценоз от экосистемы?

4. Как биотические регуляторы обеспечивают способность экосистемы реагировать на изменения внешних и внутренних параметров среды?

5. Какую часть биогеоценоза можно назвать биокосной системой?

Мои биологические исследования

Изучение экосистемы своей местности

Проведите экскурсию в одну из экосистем в окрестностях своего населённого пункта (зимой или весной).

Опишите:

- внешний вид и особенности данной экосистемы;

- видовой состав растений, животных и грибов;

- типы взаимодействия разных видов в экосистеме.

Приведите примеры пищевых цепей (на примере данной экосистемы).

Оцените последствия деятельности человека на данную экосистему.