Конспект урока на тему: «Саморазвитие экосистемы»

Конспект урока на тему: «Саморазвитие экосистемы»

Тема урока: «Саморазвитие экосистемы»

Тип урока: комбинированный

Цель урока: сформировать понятия о экосистеме; изучить понятие экологическая сукцессия; определить значение экологической сукцессии.

Задачи:

1.    Познакомиться с понятием «экологическая сукцессия», её видами, природой и механизмом.

2.    Получить представление о стадиях сукцессионных изменений.

3.    Определить характер воздействия человека на развитие экосистем.

4.    Выяснить каково значение знаний о сукцессиях для человека.

Методы урока:

Словесные: объяснение, рассказ с элементами беседы.

Наглядные: иллюстрации учебника.

Оборудование: учебник Биология. Введение в общую биологию и экологию.

Циклограмма:

Организационный момент (1 мин)

Проверка домашнего задания (7 мин)

Изучение нового материала. (25 мин)

Закрепление изученного (10 мин)

Домашнее задание (1 мин)

Ход урока:

1.    Организационный момент

Здравствуйте ребята!

2.            Проверка домашнего задания

Прежде чем мы начнем изучать новую тему, давайте вспомним, что является источником энергии на Земле? (Солнце). Объясните понятия пирамида численности и биомассы? (Чем выше уровень, тем ниже общая биомасса и численность составляющих ее организмов).

Сегодня на уроке мы рассмотрим понятия экосистема, экологическая сукцессия. Откройте тетради, запишите тему урока «Саморазвитие экосистемы».

3.            Изучение нового материала

Экосистема – любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое. Примерами экосистем служат: пруд, океан, тундра, сосновый лес, тропический лес, болото сфагновое, суходольный луг, каменистая пустыня, аквариум, лесопарк, пшеничное поле.

Экологическая сукцессия — последовательная смена одних сообществ другими на оп­ределенной территории и является законо­мерной. Сукцессия управляется самим сообществом и не за­висит от местоположения или видовой принадлежности составляющих его организмов.

Если прекратить возделывать когда-то отвоеванное у леса пахотное поле, то лес, ранее за­нимавший эту территорию, вновь вернется сюда. Однако прежде на этом месте возникнет ряд сообществ, которые, сменяя друг друга, подготовят дорогу лесу. Эти сменяющие друг друга сообщества можно уподобить стадиям развития, через которые проходят многие организмы, прежде чем до­стигнут зрелости.

Для того чтобы понять природу экологической сукцессии, представим себе сообщество, в котором общий прирост био­массы автотрофов за единицу времени в энергетическом вы­ражении точно соответствует количеству энергии, необхо­димому для поддержания жизни всех составляющих его ор­ганизмов. Биомасса организмов в такой системе остается постоянной, а сама система — неизменной, или равновес­ной. Весь прирост биомассы будет потрачен на поддержание жизнедеятельности организмов.

Можно представить себе различные типы равновесия.

Первый из них характерен для замкнутого сообщест­ва: сюда не поступает никакая дополнительная биомасса, а собственная продукция сообщества (суммарный прирост биомассы) целиком расходуется на поддержание его жиз­ни. Равновесие здесь подобно рассмотренному выше случаю.

Второй тип равновесия присущ некоторым экосистемам текучей воды, органическое вещество которых возникает не только в результате деятельности автотрофов, но и благода­ря притоку извне. Равновесие здесь означает, что расходы на поддержание жизни сообщества равны приросту биомас­сы собственных автотрофов плюс биомассе органического ве­щества, поступившего извне.

В сельскохозяйственных экосистемах (третий тип равно­весия), наоборот, имеет место постоянное изъятие части уро­жая. Поэтому в таких экосистемах равновесие достигается лишь в том случае, если общие энергозатраты организмов равны той величине прироста биомассы автотрофов, кото­рая остается в системе после изъятия урожая.

Если общий расход энергии на поддержание жизни сооб­щества меньше прироста биомассы продуцентов, в экосисте­ме будет происходить накопление органического вещества, если больше — его убыль.

И то и другое будет приводить к изменениям сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые смогут его освоить. При недостатке ресурса часть видов вымрет. Та­кие изменения и составляют сущность экологической сук­цессии.

Главная особенность экологической сукцессии состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию, т. е. каждая стадия сукцессии представляет собой определенное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние равновесия.

Развитие леса на оставленном поле является примером сукцессии, происходящей в ясно выраженном автотрофном состоянии, ибо в первый момент появляются автотрофные организмы.

Примером сукцессии другого рода являются процессы, происходящие в реке, загрязненной большим количеством органических веществ (например, с соседнего поля в реку дождями смыло внесенные органические удобрения). Избы­точное органическое вещество в этом случае начнут активно использовать гетеротрофы, они станут размножаться, уве­личивая свою численность. Обилие гетеротрофов приведет к тому, что органическое вещество будет потребляться быст­рее, чем оно создается в данной реке естественным путем. В конце концов, излишки органики будут использованы, и численность гетеротрофов вновь постепенно вернется к ес­тественному уровню (т. е. будет определяться продукцией автотрофов).

Каждая стадия сукцессий представляет собой определен­ное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жиз­ненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние равновесия.

Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте называется первичной сукцессией, т.е. происходит заселение осыпей, горных скал, искусственных водоемов, сыпучих песков и т.д.

Стадии заселения новых пространств при первичной сукцессии (скорость невелика, длительна по времени 200-300 лет и более):

Выветривание горных пород

↓

Разрушение горных пород лишайниками, накопление органических и минеральных веществ

↓

Появление травянистых растений

↓

Появление кустарников

↓

Формирование комплекса видов, характерных для данного типа экосистем

↓

Появление в экосистеме устойчивости и саморегуляции

Вторичная сукцессия – развивается на месте ранее существовавшего сообщества .

Нарушения экосистемы происходят после: лесного пожара, рубки леса, вспашки целины, раскорчевки  площадей, занятых лесом и т.д.

Скорость восстановления сообщества выше, чем при первичной сукцессии, т. к первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву. Продолжительность по времени меньше (150-200 лет), чем при первичной сукцессии.

Стадии развития вторичной (восстановительной) сукцессии:

Изменение территории

↓

Внесение новых видов животных и растений

↓

Адаптация организмов

↓

Формирование нового сообщества

 Значение сукцессий. В ходе сукцессии облик сообщества постоянно меняется. Меняется и функционирование эко­системы. Сукцессия — это закономерный и направленный процесс, свойственный любому сообществу и не зависящий от его видового состава или географического место­положения. В качестве главных можно назвать следующие четыре типа сукцессионных изменений.

Первое изменение состоит в том, что виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются.

Изменение видового состава часто определяется сопер­ничеством разных видов за одни и те же пищевые или иные ресурсы; ведь происходящие в ходе сукцессии изменения экосистемы создают благоприятные условия для колониза­ции сообщества новыми видами. По этой причине сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением ви­дового богатства, т. е. разнообразия организмов. Это — вто­рое важное сукцессионное изменение.

К третьему следует отнести увеличение биомассы орга­нического вещества. Население сообщества как бы уплот­няется по мере увеличения видового богатства. Вспомните, каким плотным ковром травы покрывают лесные поляны, каким густым бывает старый лес, как много там видов рас­тений, как тесно они уживаются.

Наконец, четвертое изменение состоит в снижении ско­рости прироста биомассы сообщества (продукции сообще­ства) и в увеличении количества энергии, требуемой для поддержания его жизни. Это наиболее важное явление сук­цессии. На ранних стадиях первичной сукцессии скорость прироста биомассы растениями высока, но на последую­щих стадиях она падает.

Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества. Изучение первичной сукцессии на таких местах, как песчаные дюны, свидетельствует о том, что в этих условиях для достижения равновесия требуются многие сотни лет. Вторичные сукцессии, например на вы­рубках, протекают гораздо быстрее. Все же требуется не менее 200 лет, чтобы в условиях умеренного влажного кли­мата смог восстановиться лесной массив.

Если климат особенно суров (как, например, в пустыне, тундре или в степи), продолжительность сукцессий невели­ка, так как сообщество не может существенно изменить не­благоприятное физическое окружение. Вторичная сукцес­сия в степи, например, продолжается около 50 лет. Продолжительность сукцессии определяется структурой сообщества, природными катаклизмами, видом сукцессии, возрастом сообщества, масштабом сукцессии, периодическими изменениями климата, физическим окружением.

Общая картина вторичной сукцессии на покинутом сельскохозяйственном участке

На рисунке  указана продолжительность основных ста­дий вторичной сукцессии в умеренном климате: первая — стадия травянистой растительности — длится около 10 лет; вторая — стадия кустарников — от 10 до 25 лет; третья — стадия лиственных деревьев — от 25 до 100 лет; четвер­тая — стадия хвойных деревьев — более 100 лет.

На ход сукцессии могут оказывать влияние периодические изменения климата, бури, засухи, пожары, часто случайные изменения. Так, например, пожар может не только прервать сукцессию, но и возвратить систему в начальное состояние.

Зрелые стадии сукцессии являются более стойкими по сравнению с ранними. Засуха может сильно влиять на ран­нюю стадию сукцессии, например на посевы ржи или пше­ницы. На лесной биоценоз в устойчивой фазе существова­ния она оказывает гораздо меньшее влияние (если, конечно, засуха не повторяется год от года).

   Значение экологической сукцессии. Зрелое, т. е. достиг­шее состояния равновесия, сообщество отличается от моло­дого (т. е. такого, где жизнь только начала развиваться) вы­сокой насыщенностью организмами, их разнообразием, бо­лее развитой трофической структурой, уравновешенностью между энергией, получаемой извне и используемой для под­держания жизни. Это позволяет ему противостоять измене­ниям многих физических факторов (например, температу­ры или влажности) и даже некоторым видам химических за­грязнений. Ведь организмы, воздействуя на свою среду, меняют ее свойства, делают ее более приспособленной для жизни. В то же время почти вся энергия, доступная орга­низмам, составляющим зрелое сообщество, тратится на под­держание их жизнедеятельности.

Молодые сообщества, наоборот, более уязвимы по отно­шению к внешним воздействиям. Однако молодое сообщест­во способно продуцировать новую биомассу в гораздо боль­ших количествах, чем зрелое. Прекрасный пример — поле, засеянное пшеницей. Если погодные условия благоприятны и в почве достаточно питательных веществ, урожай будет хо­роший. Но стоит появиться сорнякам (если оставить поле без обработки) — урожай снизится. Если дать сообществу раз­виваться естественным путем и дальше, то со временем на этом поле появятся не только новые травы, но и кустарники и даже деревья. Пшеницы будет все меньше, снизится и об­щий прирост массы растений.  Питательные вещества и энер­гия будут расходоваться в основном на поддержание жизни.

Человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая сообщество на ран­них стадиях сукцессии. Это требует больших затрат энер­гии. Ведя сельскохозяйственное производство, человек ис­пользует энергию машин и механизмов, собственного труда для поддержания сельскохозяйственного сообщества (на­пример, поля, засеянного пшеницей) на ранней стадии сук­цессии. Человек препятствует проникновению в это сооб­щество других видов, которые могут конкурировать с пше­ницей за питательные ресурсы или потреблять биомассу растений на свои нужды. Ведь в зрелом сообществе годовой прирост биомассы растений расходуется в основном на ды­хание растений и животных и может быть даже равен нулю.

С другой стороны, с точки зрения человека, устойчи­вость сообщества на стадии равновесия, его способность про­тивостоять воздействию физических факторов (и даже уп­равлять ими) является важным свойством.

Пахотные земли, например, являются Молодыми сукцессионными стадиями. Они поддерживаются в таком состоя­нии благодаря непрерывному труду земледельца. Леса же представляют собой более старые, более разнообразные и бо­лее стабильные сообщества.

Чрезвычайно важно, чтобы обоим типам экосистем че­ловек уделял одинаковое внимание. Если уничтожить лес в погоне за временным доходом от древесины, уменьшатся за­пасы воды и почва будет снесена со склонов. Это снизит про­дуктивность равнинных районов. Иными словами, леса представляют для человека ценность не только как постав­щики древесины или источник дополнительных площадей, которые могут быть заняты культурными растениями.

Люди все еще слабо осознают последствия экологических нарушений, совершаемых в погоне за экономической выго­дой. Даже тех знаний, которые накоплены экологией в на­стоящее время, достаточно для уверенности в том, что превращение нашей биосферы в один обширный ковер пахот­ных земель таит в себе огромную опасность. Для нашего соб­ственного выживания определенные ландшафты должны быть представлены естественными сообществами.

 Закрепление изученного

Теперь давайте закрепим изученный материал.

Что такое экосистема? Приведите примеры. (Любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое. Примерами экосистем служат: пруд, океан, тундра, сосновый лес, тропический лес, болото сфагновое, суходольный луг, каменистая пустыня, аквариум, лесопарк, пшеничное поле).

Что такое экологическая сукцессия?  (Последовательная смена одних сообществ другими на оп­ределенной территории и является законо­мерной).

Какова главная особенность экологической сукцессии? (Она состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию, т. е. каждая стадия сукцессии представляет собой определенное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние равновесия).

Что называется первичной и вторичной сукцессией? (Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте называется первичной сукцессией, т.е. происходит заселение осыпей, горных скал, искусственных водоемов, сыпучих песков и т.д. Вторичная сукцессия – развивается на месте ранее существовавшего сообщества . Нарушения экосистемы происходят после: лесного пожара, рубки леса, вспашки целины, раскорчевки  площадей, занятых лесом и т.д.).

2.            Домашнее задание

Пункт 5.5. на странице 164. Записи в тетради.

3.            Страничка из тетради ученика

   Экосистема – любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое. Примерами экосистем служат: пруд, океан, тундра, сосновый лес, тропический лес, болото сфагновое, суходольный луг, каменистая пустыня, аквариум, лесопарк, пшеничное поле.

Экологическая сукцессия — последовательная смена одних сообществ другими на оп­ределенной территории и является законо­мерной.

Главная особенность экологической сукцессии состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию, т. е. каждая стадия сукцессии представляет собой определенное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние равновесия.

Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте называется первичной сукцессией, т.е. происходит заселение осыпей, горных скал, искусственных водоемов, сыпучих песков и т.д.

Стадии заселения новых пространств при первичной сукцессии (скорость невелика, длительна по времени 200-300 лет и более):

Выветривание горных пород

↓

Разрушение горных пород лишайниками, накопление органических и минеральных веществ

↓

Появление травянистых растений

↓

Появление кустарников

↓

Формирование комплекса видов, характерных для данного типа экосистем

↓

Появление в экосистеме устойчивости и саморегуляции

Вторичная сукцессия – развивается на месте ранее существовавшего сообщества .

Нарушения экосистемы происходят после: лесного пожара, рубки леса, вспашки целины, раскорчевки  площадей, занятых лесом и т.д. Продолжительность по времени меньше (150-200 лет), чем при первичной сукцессии.

Стадии развития вторичной (восстановительной) сукцессии:

Изменение территории

↓

Внесение новых видов животных и растений

↓

Адаптация организмов

↓

Формирование нового сообщества

Сукцессия — это закономерный и направленный процесс, свойственный любому сообществу и не зависящий от его видового состава или географического место­положения. Четыре типа сукцессионных изменений.

Первое изменение — смена видов растений и животных в процессе сукцессии.

Вто­рое изменение определяется сопер­ничеством разных видов за одни и те же пищевые или иные ресурсы.

Третье изменение — увеличение биомассы орга­нического вещества. \

Четвертое изменение состоит в снижении ско­рости прироста биомассы сообщества (продукции сообще­ства) и в увеличении количества энергии, требуемой для поддержания его жизни.

Продолжительность сукцессии определяется структурой сообщества, природными катаклизмами, видом сукцессии, возрастом сообщества, масштабом сукцессии, периодическими изменениями климата, физическим окружением.

4.            Список использованной литературы

Каменский А.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию : учеб. для 9 кл. общеобразоват. учреждений / А.А.Каменский, Е.А. Криксунов, В.В.Пасечник. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2006. – 303, [1] с. : ил.

Общая биология. Учеб. для 10-11 кл. шк. с углубл. изуч. биологии / А.О. Рувинский, Л.В. Высоцкая, с.М. Глаголев и др.; под ред. А.О. Рувинского. – М.: Просвещение, 1993. – 544 с.: ил.

Уроки общей биологии. Пособие для учителей. Под ред. В.М. Корсунской. Изд. 2-е, перераб. М., «Просвещение», 1977. – 319 с.: ил.

Чернова Н.М. Основы экологии: Учеб. для 10 (11) кл. общеобразоват. учреждений / Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М. Константинов; Под ред. Н.М. Черновой. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2003. – 304 с.: ил.