З А Н Я Т И Е 3

З А Н Я Т И Е № 3

ТЕМА: БИОЦЕНОЗ КАК СИНЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. БИОГЕОЦЕНОЗЫ. ЭКОСИСТЕМЫ.

Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и с положительными для себя последствиями. Группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов называют биоценозами.

Существование организмов в биоценозах невозможно без среды их обитания, поэтому на состав флоры и фауны данного сообщества организмов большое влияние оказывает климат, особенности рельефа данной конкретной местности и т.д. Все это вызвало необходимость введения в экологию нового понятия “биогеоценоз”.

Совокупность растительных и животных организмов на определенной географической территории обитания получило название биогеоценоз. Этот термин был предложен русским ученым Сукачёвым. Как и популяция, биогеоценоз имеет свои экологические характеристики: видовое разнообразие, пищевую и пространственную структуру, биомассу, биологическую продуктивность.

Биогеоценозы многообразны, они определенным образом взаимосвязаны друг с другом, длительное время могут быть устойчивыми, однако под влиянием изменяющихся условий внешней среды или под действием деятельности человека могут изменяться, погибать, заменяться на другие сообщества организмов.

I. Цель занятия:

1.Рассмотреть сущность понятий: «биоценоз», «биогеоценоз», «экосистема».

2.Изучить структуру биоценозов.

3.Ознакомиться со свойствами биоценозов.

4.Оценить типы взаимоотношений организмов в биоценозах.

II. Исходные знания:

1.Знать видовую и пространственную структуру биоценозов.

2.Уметь приводить примеры простых и сложных биоценозов.

3.Уметь определять трофические категории организмов в биоценозе.

III. План изучения темы:

1.Биоценоз и его структура.

2.Экологические ниши.

3.Отношения организмов в биоценозах.

4.Цепи и сети питания.

5.Экологические пирамиды.

6.Биологическая продуктивность биоценозов.

7.Учение Сукачева о биогеоценозах.

8.Экосистемы и их структура.

IV. Литература:

Основная литература

1.Иванов, В.П. Основы экологии: учеб. для студентов мед. вузов/В.П. Иванов, О. В. Васильева.- СПб.: СпецЛит, 2010.-270 с.: ил. Гриф УМО

2.Иванов, В.П. Общая и медицинская экология : учеб. для студентов мед. вузов/ В.П.Иванов, О.В.Васильева, Н.В.Иванова ; под общ. ред. В.П. Иванова. - Ростов н/Д: Феникс, 2010. - 508 с. : ил. - (Медицина). Гриф УМО

3.Шилов, И.А. Экология: учеб. для студентов биол. и мед. спец. вузов/ И.А. Шилов.- 5-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2006.-512 с.: ил. Гриф МО РФ

Дополнительная литература

1.Андреева, Т.А. Экология в вопросах и ответах : учеб. пособие/ Т.А. Андреева. – М.: Проспект, ТК Велби, 2006.

2.Экологический словарь-справочник/ ФГОУ ВПО "Курск. гос. с.-х. акад. им. И.И.Иванова". - Курск, 2009. - 427 с.

3.Коробкин, В.И. Экология : учеб. для студентов высш. учеб. заведений/В.И.Коробкин, Л.В.Передельский .-16-е изд., доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2010.-602 с.: ил.- (Высшее образование). Гриф МО РФ

4.Передельский, Л.В. Экология : учеб./Л.В. Передельский, В.И. Коробкин, О.Е. Приходченко.- М.: Проспект, 2009.-507 с.:ил.

V.Вопросы для самоконтроля:

1.Дать определение "биоценоза".

2.Экологические особенности и отличия "сообщества", "биоценоза",

"скопления".

3.Иерархичность жизни на биоценотическом уровне.

4.Стабильность биоценозов. Устойчивые и циклические биоценозы.

5.Структура биогеоценоза: биотоп и биота.

6.Общая характеристика экологической системы.

7.Структура экосистемы и ее отличия от биогеоценоза.

8.Пространственная структура биоценоза.

9.Трофическая структура биоценозов (продуценты, консументы, редуценты).

10.Биологическая продуктивность.

11.Цепи питания и их характеристика (цепи хищников, паразитов, детритные цепи).

12.Экологические пирамиды (пирамиды чисел, массы, энергии).

13.Формы межвидовых взаимоотношений в биоценозах:

а) взаимно-полезные, б) полезно-нейтральные, в) нейтральные, г) полезно-вредные,

д) взаимно-вредные.

14.Основные типы взаимодействия между живыми организмами (трофические, топические, форические, фабрические).

15.Понятие биома. Биологическая продуктивность различных экосистем.

16.Характеристика наземных биомов.

17.Типы водных экосистем.

18.Агроценозы и их отличия от природных синэкологических систем.

18.Развитие биоценозов. Первичные и вторичные сукцессии.

19.Охрана природных экосистем.

VI. Задания на самоподготовку.

Составить в тетради схему «Формы межвидовых взаимоотношений в биоценозах: взаимно-полезные, полезно-нейтральные, нейтральные, полезновредные, взаимно-вредные» с обязательным указанием примеров.

VII. Ориентировочные основы действий (ООД) для практической работы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3.

Экологические системы (биогеоценозы) и их структура. Задание №1. Решение биологических задач. Вариант задачи определяет преподаватель!

Используя материал учебника, и опираясь на собственные знания по теме, оформите в тетради решение предложенных биологических задач (по А.И. Никишову, 1997 г.) по вариантам. Запишите условие задачи и свой развернутый ответ на него.

Вариант № 1.

Условия в реке считаются нормальными, если в ней обитают многочисленные виды, относящиеся к различным систематическим группам. Однако численность каждого вида даже в благоприятных условиях не превышает определенного предела. Почему?

Вариант № 2.

В одном из районов Колумбии в борьбе с вредными насекомыми многократно применялись сильнейшие пестициды. Через некоторое время выяснилось, что в ближайших реках полностью исчезли лососи. Почему?

Вариант № 3.

Близкородственные виды нередко живут бок о бок, хотя, согласно бытующему среди дарвинистов мнению, между ними существует наиболее сильная конкуренция. Почему же один из видов не вытесняет другой?

Вариант № 4.

Ареалы (области распространения) двух близкородственных видов пересекаются. Как Вы думаете, в каких частях ареалов животные этих двух

видов будут сходными - в тех, где виды живут по отдельности, или в тех, где они сосуществуют, и почему?

Вариант № 5.

Различают несколько разных типов размещения животных или растений, относящихся к одному виду, в пространстве: А - групповое, Б - случайное, В - равномерное. Какими причинами может быть обусловлен тот или иной тип размещения? Чем он может быть выгоден для организма?

Вариант № 6.

Почему в наземных биоценозах биомасса потребителей обычно меньше биомассы фотосинтезирующих организмов, а в некоторых водных биоценозах наоборот?

Вариант № 7.

Почему акклиматизация (переселение животных и растений в районы, где они раньше не обитали) сейчас рассматривают как мероприятие в значительной мере опасное?

Вариант № 8.

Представьте себе биоценоз, состоящий только из растений. Возможно ли существование такого биоценоза и почему?

Вариант № 9.

Когда говорят о продуцентах, то имеют в виду зеленые растения. Могут ли представители других царств играть роль продуцентов? Если да, то, какие организмы и почему?

Вариант № 10.

При массовом отстреле хищных птиц (филинов, ястребов) численность куропаток и тетеревов снижается; при уничтожении волков снижается численность оленей; в результате уничтожения воробьев падает урожай зерновых. Как можно объяснить эти природные явления?

Вариант № 11.

В результате хозяйственной деятельности человек вырубает леса, осушает болота и т.д. Возможно ли самовосстановление разрушенного сообщества? Если да, то, какие процессы приведут к их самовосстановлению?

Вариант № 12.

С бурным развитием сельского хозяйства связан интенсивный выпас скота. К каким отрицательным последствиям это может привести? Какая

смена сообщества: естественная или искусственная является более быстрой и почему?

Вариант № 13.

В лесу пищевые цепи переплетены в сложную пищевую сеть. Объясните, что произойдет, если в дубраве исчезнут: а) все крупные растительноядные копытные: зубры, олени, лоси; б) растительноядные насекомые? В каком случае последствия будут наиболее серьезными и почему?

Вариант № 14.

В любом биогеоценозе совершаются превращения энергии, воды и других веществ. В чем заключаются основные различия в превращении энергии и веществ в водных и наземных биогеоценозах?

Задание № 2. Сравнительная характеристика биоценозов и агроценозов.

Используя учебник, и опираясь на собственные знания по теме, сравните биогеоценоз (естественную экосистему) и агроценоз (искусственную экосистему) между собой. Результаты сравнения оформите в тетради в виде таблицы:

Задание № 3. Оценка состояния видовой структуры сообществ.

Выполняется по вариантам. Номер варианта определяет преподаватель.

При изучении видовой структуры экосистем рассчитываются следующие показатели:

1.Видовое богатство S (число видов).

2.Индекс разнообразия Симпсона Д (чем больше Д приближается к S, тем разнообразнее сообщество):

Д= 1 /Spi2

где pi — доля i вида в суммарной численности особей всех видов (S — знак суммы).

3.Индекс выровненности Симпсона — Е (чем больше этот индекс приближается к 1, тем равномернее представлены все виды в сообществе):

Е=Д/ S

4.Выделение видов доминантов по численности и биомассе (рассчитать долю вида в процентах по числу особей или биомассе).

5.Выделение видов - эдификаторов сообщества.

6.Выделение редких и малочисленных видов сообщества.

7.Графическое определение зависимости числа видов в биоценозе от числа особей, приходящихся на один вид (рисунок), для выявления степени нарушенности биоценоза.

Рисунок. Зависимость числа видов сообщества от числа особей, приходящихся на один вид:

у - число видов в биоценозе; х — число особей, приходящихся на один вид; 1 — устойчивый биоценоз; 2 - нарушенный биоценоз

З ад ан ие. Сравните видовую структуру разных экосистем по вышеуказанным показателям, сделайте вывод о видовом разнообразии изучаемых сообществ.

Пример расчета индексов разнообразия и выровненности Симпсона.

На 1 м2 луга обнаружены следующие животные: стрекоза-коромысло

— 1, кузнечик зеленый — 25, улитка - янтарка — 6, травяной клоп — 18, тля гороховая — 112, клеверный долгоносик - 42, дождевой червь - 58.

Для расчета индекса разнообразия сообщества животных составляется таблица 1.

Вначале определяется pi каждого вида. Например, для получения pi стрекозы - коромысло надо число особей данного вида (1) разделить на суммарную численность особей всех видов (262). Полученное делимое 0,004 является числом pi стрекозы - коромысло.

Затем на основании данных таблицы рассчитываются индексы Д и Е.

Таблица расчета индекса разнообразия сообщества животных

Д= 1 /0,32 = 3,12,

где величина 3,12, указывает на то, что видовое разнообразие животных невелико. Видовой состав однообразен.

Е = Д / S = 3,12 / 7 = 0,44,

где величина 0,44 указывает на то, что распределение особей всех видов в данном сообществе неравномерно.

Вариант № 1. На 1 м2 болота обнаружены следующие растения:

Вариант № 2. На 1 м2 леса обнаружены следующие растения:

Вариант № 3. На 1 м2 обочины дороги обнаружены следующие растения:

Вариант № 4. На 1 м2 луга обнаружены следующие растения:

Вариант № 5. На 1 м2 берега обнаружены следующие растения:

Вариант № 6. В 1 м3 водоема обнаружены следующие растения:

Вариант № 7. На 1 м3 садовой почвы обнаружены следующие животные:

Вариант № 8. В 1 м3 водоема обнаружены следующие животные:

VIII. Перечень знаний, умений и навыков (ЗУН), которыми студенты должны овладеть в результате изучения темы.

В результате изучения темы «Биоценоз как синэкологическая система. Биогеоценозы. Экосистемы.» студент должен знать:

Особенности взаимодействия надорганизменных систем с окружающей средой; структуру синэкологических систем, экологические законы и правила, феномен паразитизма и биоэкологические заболевания.

Студент должен уметь:

1.Давать основные определения: биоценоз, биогеоценоз, экосистема.

2.Выявлять приспособленность организмов к совместному обитанию в природном сообществе, анализировать видовой состав биоценозов.

3.Выделять отдельные формы взаимоотношений в биоценозах, характеризовать пищевые цепи в конкретных условиях обитания.

4.Характеризовать организмы – продуценты, консументы, редуценты; круговорот веществ.

5.Применять знания об экологических закономерностях для обоснования мер по охране видов, биогеоценозов, оценки последствий деятельности человека на природу.

6.Определять причины изменения численности популяций, смены биогеоценозов, составлять схемы цепей питания, выявлять основные компоненты биогеоценоза.

7.Сравнивать биогеоценозы и агроценозы.

Студент должен владеть практическими навыками:

-пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой для профессиональной деятельности;

-составлять схемы цепей питания;

-проводить статистическую обработку экспериментальных данных.