Практическая работа: " Изучение взаимосвязи в искусственной экосистеме - аквариуме и составление цепей питания"

Предмет экология

• Экология – наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой обитания (греч. ойкос – жилище; логос – наука). Термин ввел в 1866 г. немецкий зоолог Э.Геккель.
• В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук:

аутэкология изучает взаимосвязи в сообществах;

популяционная экология изучает взаимосвязи особей одного вида в популяциях, влияние среды на популяции, взаимосвязи между популяциями;

глобальная экология изучает биосферу и вопросы ее охраны.

• Другой подход в подразделении экологии : экология микроорганизмов, экология грибов, экология растений, экология животных, экология человека, космическая экология .

Задачи экологии

- изучить взаимосвязи организмов;

- изучить взаимосвязи между организмами и окружающей средой;

- изучить действие среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов;

- проследить влияние факторов среды на расселение видов и смену сообществ;

- разработать систему мероприятий по охране природы.

Методы экологии

• наблюдение
• сравнение
• эксперимент
• математическое моделирование
• прогнозирование

Классификация организмов по характеру питания

1.Автотрофы: 2. Гетеротрфы:

А). Фототрофы а) сапрофиты

Б). Хемотрофы б) голозои:

- сапрофаги

- фитофаги

- зоофаги

- некрофаги

• Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.
• Фототрофы – автотрофные организмы, которые для синтеза органических веществ используют энергию солнечного света.
• Хемотрофы – автотрофные организмы, которые использует для синтеза органических веществ энергию химических; связей.
• Гетеротрофы – организмы, которые питаются готовыми органическими веществами.
• Сапрофиты - гетеротрофы, которые используют растворы простых органических соединений.
• Голозои – гетеротрофы, которые обладают комплексом ферментов и могут употреблять в пищу сложные органические соединения, разлагая их на простые:
• Сапрофаги питаются мертвыми растительными остатками;
• Фитофаги потребители живых растений;
• Зоофаги поедают живых животных;
• Некрофаги поедают мертвых животных.

Среда обитания

• Среда обитания – это все, что окружает особь и воздействует на нее.
• Факторы среды:

абиотические – факторы неживой природы; биотические – факторы живой природы; антропогенные – связанные с деятельностью человека.

• Можно выделить следующие основные среды обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная,организменная.

Водная среда

• В водной среде большое значение имеют такие факторы, как солевой режим, плотность воды, скорость течения, насыщенность кислородом, свойства грунта. Обитателей водоемов называют гидробионтами , среди них различают:

нейстон – организмы, обитающие у поверхностной пленки воды;

планктон (фитопланктон и зоопланктон) - взвешенные, "парящие" в воде организму;

нектон – хорошо плавающие обитатели толщи воды ;

бентос - донные организмы.

Почвенная среда

• Обитателей почв называют эдафобионтами , или геобионтами, для них большое значение имеют структура, химический состав и влажность почвы.

Наземно-воздушная среда

• Для обитателей наземно-воздушной среды особенно важны: температура, влажность, содержание кислорода, освещенность.

Живой организм

• Для жизнедеятельности паразитов важно обилие пищи и пребывание в организме определенного вида-хозяина.

• Каждый организм постоянно обменивается веществами с окружающей средой и сам изменяет среду.
• Многие организмы обитают в нескольких средах обитания.
• Способность организмов приспосабливаться к некоторым изменениям окружающей среды называют адаптацией.
• Но разные организмы обладают различной способностью выдерживать изменения условий жизни (например, колебания температуры, света и др.), т.е. обладают разной толерантностью – диапазоном устойчивости.
• Например, существуют: эврибионты – организмы с широким диапазоном толерантности, т.е. способные жить при различных условиях среды (например, карп); стенобионты – организмы с узким диапазоном толерантности, требующие строго определенных условий среды (например, форель).

Практическая работа №13 «Изучение взаимосвязей в искусственной экосистеме – аквариуме и составление цепей питания»

• Цель работы: изучить взаимосвязи в искусственных экосистемах, научиться составлять цепи питания в искусственных экосистемах, объяснять роль каждого звена.

Теоретическое обоснование: Аквариум — это прибор, представляющий действующую модель водоема, управляемую человеком. Аквариум — модель экосистемы. В аквариуме сосредоточены четыре характерных для водной экосистемы компонента: неживые, так называемые абиотические вещества (грунт, вода, свет и воздух) и три группы живых существ — продуценты (водоросли и высшие водные растения), консументы (животные всех видов, от инфузорий до рыб, растительноядные и хищные), наконец, редуценты (бактерии и грибы, существующие за счет мертвых тканей растений и животных. Они перерабатывают ткани до простых веществ, пригодных для усвоения растениями. Кроме того, в аквариуме происходит круговорот веществ, подобный круговороту веществ в природе. Система аквариума, до известных пределов, обладает определенной устойчивостью, способностью восстанавливать нарушенное равновесие. Цепи питания в аквариумах короткие по такой причине: для функционирования аквариума необходимо постоянное внесение кормов человеком. Так как известно, что с одного трофического уровня на другой передается только 10% энергии, то количество трофических уровней, которые могут обеспечиваться энергией, аккумулированной в кормах, ограниченное. И потому цепи в аквариумах характеризуются наличием 2-4-х звеньев.

• Ход работы:
• Из предложенных живых объектов составьте свой аквариум:
• водоросли и высшие водные растения (вольфия, ряски, гигрофила, кабомба каролинская, спирогира, ксенококкус, кладофора);
• простейшие (инфузории, жгутиковые, корненожки);
• рачки (дафнии, циклопы);
• моллюски (катушка красная, красная физелла , серая физа, ампулярии, тропические мелании, беззубки, перловицы);
• рыбы (к группе тепловодных относятся меченосцы, гамбузия, каллихт, гурами, гуппи, данио рерио, макропод, моллиенизия, цихлиды, к холодноводным аквариумным видам относят группу рыб, приспособленных к жизни и условиям комнатного не подогреваемого аквариума золотая рыбка, вуалехвост, вьюн, телескоп);
• бактерии.

• Составьте схему пищевых цепей аквариума, который вы смоделировали. Изобразите схемы цепей питания в данной экосистеме. Объясните, почему исключение из этой экосистемы моллюсков и простейших приводит к резкому нарушению ее равновесия.

Дополнительный вопрос:

•   Из перечисленных названий организмов выберите  продуцентов, консументов и редуцентов.
• Медведь, бык, дуб, белка, подосиновик, шиповник, скумбрия, жаба, ленточный червь, гнилостные бактерии, баобаб, капуста, кактус, пеницилл, дрожжи.