Тема 2 Экологические системы. Потоки вещества и энергии Семинарское занятие 2 Изучение биологического разнообразия в экологических системах и механизмов его поддержания

Вопросы семинара

1. Биологический вид и популяция. Основные характеристики популяций.

2. Динамика популяций.

3. Биоценоз. Важнейшие особенности биоценозов. Структура биоценоза. Отношения организмов в биоценозе. Биотоп. Экологическая ниша.

4. Понятие экологической системы. Структура экосистем и их классификация.

5. Принципы функционирования экосистем. Основные характеристики экологических систем. Потоки вещества и энергии в экологической системе.

6. Типы питания. Трофические цепи. Передача биомассы и энергии по трофическим цепям. Экологические пирамиды.

7. Динамические процессы в экологических системах. Гомеостаз биогеоценозов.

8. Механизмы регулирования равновесия в экосистемах. Роль устойчивости экосистем.

9. Сукцессия. Первичная и вторичная сукцессия. Основные закономерности сукцессионного развития экосистем.

10. Искусственные экосистемы.

Основные понятия изучаемой темы

Биологический вид и популяция. Основные характеристики популяций: статические (численность, плотность) и динамические (рождаемость, смертность, прирост популяции, темп прироста популяции). Структура популяции: возрастная, половая, пространственная. Динамика популяций. Емкость среды, сопротивление среды. Виды популяций: стабильная, растущая, сокращающаяся.

Биоценоз и его компоненты: фитоценоз, зооценоз, микробоценоз, микоценоз. Биотоп и его компоненты: климатоп, эдафотоп, экотоп. Биогеоценоз и его живые компоненты: продуценты, консументы I,II,IIIпорядков, редуценты. Структура биоценоза: видовая, пространственная, экологическая. Типы межвидовых отношений: трофические, топические, форические, фабрические. Типы биотических отношений: конкуренция внутривидовая и межвидовая, паразитизм (эндопаразиты и эктопаразиты), нейтрализм, хищничество, мутуализм, комменсализм, аменсализм, аллелопатия.

Экологические системы и их классификация: микроэкосистемы, мезоэкосистемы, макроэкосистемы, глобальная экосистема. Принципы функционирования экосистем. Типы питания: авторофы, гетеротрофы, миксотрофы. Цепи питания: пастбищные и детритные. Экологические пирамиды численности, биомассы, энергии. Типы динамических процессов циклические и поступательные. Гомеостаз биогеоценозов.

Причины устойчивости природных систем различной сложности: правило внутренней непротиворечивости, принцип системной дополнительности, закон экологической корреляции. Свойства биоценозов: взаимная дополнительность частей биоценоза, взаимозаменяемость видов, регуляторные свойства, надежность обеспечения функций.

Сукцессия, этапы сукцессии. Виды сукцессии: первичная и вторичная. Климакс.

Особенности агроценозов. Эффект «экологического бумеранга».

Задание 1. Постройте пищевую цепь и обозначьте в ней продуцентов, консументов различных порядков и редуцентов.

Задание 2. Решите задачи.

1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, чтобы в море вырос дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон – нехищные рыбы – хищные рыбы – дельфин.

2. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы вырос один филин массой 3,5 кг, если цепь питания имеет вид: зерно злаков – мышь полевка – хорек – филин.

3. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно орлов при наличии 100 тонн злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки – кузнечики – лягушки – змеи – орел, а масса взрослого орла 5 кг. Каковы механизмы антропогенного фактора на биоценозы?

Задание 3. К каким типам питания относятся перечисленные ниже примеры? Найдите соответствие между типами питания и их примерами и характеристиками.

Таблица 2.1 – Классификация типов питания, их примеры и характеристики

Типы питания	Примеры
автотрофы гетеротрофы миксотрофы	хищничество; используют энергию, заключенную в пище; используют энергию, освобождающуюся при окислении неорганических веществ; консументы; мухомор; человек разумный; используют энергию солнечного света; продуценты; синтезируют органические вещества из неорганических на свету; редуценты; заяц-беляк; венерина мухоловка; способны к фотосинтезу; способны к хемосинтезу.

Задание 4. Ответьте на вопросы.

1. Почему сов в экосистеме леса относят к консументам второго порядка, а мышей – к консументам первого порядка?

2. К какому типу живых компонентов биогеоценоза относится вид Homo Sapiens?

3. Почему экосистему смешанного леса считают более устойчивой, чем экосистему елового леса?

4. В еловом лесу травянистых растений значительно меньше, чем в березовой роще. Объясните это явление.

5. Почему в сообществах, созданных человеком (посевы, лесные насаждения), чаще наблюдаются вспышки численности насекомых-вредителей, чем в природных экосистемах?

6. Длительное время у нас в стране поощрялась охота на волков и за каждого убитого животного выдавали премию. Затем отстрел волков полностью запретили. В настоящее время в ряде районов этот запрет вновь снят и часть волков разрешают уничтожать. Чем можно объяснить подобные отклонения в распоряжениях природоохранительных органов?

7. У какой популяции растений больше шансов на выживание: у той, которая состоит из одних проростков? Из проростков, молодых и взрослых особей? Ответ обоснуйте.

8. Можно ли цветочный горшок с цветущим растением считать экосистемой?

9. Вспомните основные принципы функционирования экосистем. Противоречат ли им основные тенденции развития человеческого общества? Каковы явные и возможные последствия этих противоречий? Что необходимо учитывать в первую очередь при выработке стратегии развития нашей цивилизации.

10. Вспомните основные типы биотических взаимоотношений. Приведите примеры.

11. Составьте пищевую цепь, используя названные ниже объекты: перегной, паук-крестовик, ястреб, большая синица, комнатная муха. Определите консумента третьего порядка.

Задание 5. Найдите ошибки в приведенном тексте.

1. Организм, строящий вещества своего тела за счет неорганических веществ, называется продуцентом.

2. Сообщество живых организмов и их среды обитания, составляющее единое целое на основе устойчивого взаимодействия между элементами живой и неживой природы, называется биоценозом.

3. Участок водоема или суши с однотипными условиями рельефа, климата и других абиотических факторов, занятый определенным биоценозом, называют биотопом.

4. Плодовый сад – это агроэкосистема.

5. Примером природной экосистемы служит лес.

6. Ряд организмов, в котором от предшествующего организма к последующему происходит передача вещества и энергии, называется сетью питания.

7. Смена одного сообщества организмов другим в определенной последовательности называют сукцессией.

8. Редуценты – это организмы, разлагающие органические вещества до минеральных.

9. Количество энергии, передаваемой с одного трофического уровня на другой, составляет 100 %.

10. Количество трофических уровней в пищевой цепи равно 2.

11. Согласно правилу пирамиды чисел общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном увеличивается.

12. Растения и грибы являются продуцентами.

13. Цепи разложения начинаются с мертвого растительного остатка.

14. Симбиоз – это тип биотических отношений, когда виды могут существовать изолированно, но совместная жизнь приносит пользу обоим видам.

15. Совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определенную территорию, называют биологическим видом.

16. Группа популяций видов, населяющих определенную территорию и связанных друг с другом трофическими связями, называют биоценозом.

17. Число особей вида на единицу площади или единицу объема жизненного пространства называют численностью популяции.

18. Самоизреживание у елей является примером внутривидовой конкуренции.

19. Хищники в природном сообществе оздоровляют популяцию жертв и регулируют ее численность.

20. Тип биотических взаимоотношений, при котором два вида мешают друг другу в извлечении ресурса, называют конкуренцией.

21. Львы и тигры находятся на одном трофическом уровне.

22. Термин комменсализм означает, что один вид получает выгоду при совместном обитании, а другой не испытывает отрицательного влияния.

23. Аменсализм относится к типу биотических взаимоотношений.

24. Представители вида Homo Sapiens являются консументами I порядка.

25. Биосфера – это глобальная экосистема.

Задание 6. К каким экологическим системам относятся перечисленные ниже примеры? Найдите соответствие между видами экологических систем и их примерами и характеристиками.

Таблица 2.2 – Виды экологических систем и их примеры и характеристиками

Виды экосистем	Примеры и характеристики
1	2
природная экосистема агроценоз	действует естественный отбор; разомкнутый круговорот веществ; упрощенность взаимоотношений между организмами; способность и устойчивость к длительному существованию; не устойчивая экосистема; лес; разнообразие видового состава; преобладание искусственного отбора; сложная сеть взаимосвязей между организмами; преобладание популяций немногих видов; положительное антропогенное воздействие; лесопосадка;

Продолжение таблицы 2.2

1	2
	поле пшеницы; пруд; море; огород; аквариум; озеро; луг; виноградник.

Задание 7. Сформулируйте определения: поток вещества, поток энергии, биомасса, биологическая продукция, первичная продукция сообщества, вторичная продукция сообщества.

Задание 8. Установите последовательность саморазвития и смены экосистем: березняк, смешанный лес, скала, лишайник и водоросли, мхи и папоротники. Определите тип сукцессии.

Вопросы для самопроверки

1. В чем различие понятий «биологический вид» и «популяция».

2. Перечислите важнейшие особенности биоценозов.

3. Дайте определение понятию экологическая система.

4. Перечислите основные характеристики экологических систем.

5. Назовите основные типы питания и приведите примеры.

6. Охарактеизуйте принципы функционирования экосистем.

7. Назовите принципы построения экологических пирамид.

8. Сколько процентов массы и энергии передается с одного трофического уровня на другой?

9. Определите этапы сукцессии.

10. Перечислите основные характеристики искусственных экосистем.