Состав и структура сообщества.

МП – Экосистемный уровень. 9 кл

МО – Комплексная дидактическая цель.

М1 – Сообщество, экосистема, биогеоценоз.

М2 – Состав и структура сообщества

М3 – Потоки веществ и энергии в экосистеме.

М4 - Продуктивность сообщества.

М5 – Саморазвитие экосистемы.

Комплексная дидактическая цель: овладение содержанием всех модулей должно обеспечить усвоение учащимися: характеристик биогеоценозов, биоценозов и экосистемы; особенностей и закономерностей перемещения потоков веществ и энергии в экосистеме; основных характеристик продуктивности сообщества; представлений о развитии и смене биогеоценозов; понятий о сукцессии и ее видов; особенностей морфологической, пространственной и трофической структур сообщества; решать элементарные биологические задачи - составлять схемы переноса веществ и энергии в экосистемах (цепи питания); находить информацию о биологических объектах в различных источниках (учебных текстах, справочниках, научно-популярных изданиях, компьютерных базах данных, Интернет-ресурсах) и критически ее оценивать; развитие умения самостоятельной работы.

Тема: Состав и структура сообщества.

Номер УЭ	Учебный материал с указанием заданий	Руководство по выполнению заданий, оценка
УЭ - 0	Цель урока: в ходе работы с учебными элементами вы узнаете особенности видового разнообразия, особенности морфологической, пространственной и трофической структур сообщества; научитесь составлять цепи питания; продолжите развивать умение находить информацию в различных источниках и развивать умение самостоятельной работы	Внимательно прочитайте цель урока и запишите тему урока (слайд 1)
УЭ - 1	Цель: подготовка к работе Выполни тест с выбором одного правильного ответа. Какой ученый обосновал учение о биоценозах? А) В. Иогансен Б) К.Мебиус В) Н.В.Сукачев Г) К.А.Тимирязев 2. Биоценоз – это совокупность организмов: А) одного вида, обитающего на определенной территории Б) разных видов, совместно живущих и связанных друг с другом В) одного вида, обитающих на разнородных участках ареала Г) обитающих в одной биогеографической области 3.Сообщество обитающих совместно организмов разных видов вместе с физической средой, функционирующее как единое целое, называется: А) биоценозом Б) биотопом В) экосистемой Г) биосферой 4. Исторически сложившаяся совокупность организмов разных видов и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности, являющаяся составной частью природного ландшафта, называется: А) биогеоценозом Б) биоценозом В) экосистемой Г) фитоценозом 5. Важнейшее свойство экологических систем, проявляющееся в том, что все разнообразные обитатели таких систем существуют совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем. – это – А) устойчивость Б) самообновление В) приспособленность Г) саморегуляция 6. Хищники в природном сообществе: А) уничтожают популяцию жертв Б) способствуют росту популяции жертв В) оздоровляют популяцию жертв и регулируют ее численность Г) не влияют на численность популяции жертв 7. Кто из перечисленных организмов относится к продуцентам? А) корова Б) белый гриб В) клевер Г) человек 8. Какова роль редуцентов в природе? А) уничтожают организмы Б) обеспечивают продуцентов минеральным питанием, тем самым поддерживают круговорот элементов В) обеспечивают продуцентов водой, тем самым поддерживают круговорот воды Г) поставляют в экосистему органические вещества и энергию 9. В экосистеме основной поток вещества и энергии передается: А) от редуцентов к консументам и далее прордуцентам Б) от консументов к продуцентам и далее редуцентам В) от продуцентов к консументам и далее редуцентам Ответы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9	Работайте индивидуально Взаимопроверка по ключу (слайд 2) За каждый правильный ответ – 1 балл, за работу – 9 баллов 8 – 9 баллов – оценка «5» 6-7 баллов – оценка «4» 4 -5 баллов – оценка «3»
УЭ - 2	Цель: узнать особенности видового разнообразия Ответьте на вопросы: П.5.2. с.149 - 151 Что такое видовое разнообразие? Какие факторы увеличивают видовое богатство сообщества? Какие свойства сообщества характеризуют разнообразие видов?	Фронтальная работа (беседа) Ответы обсудите вместе с учителем За активное участие в беседе – 1 балл
УЭ - 3	Цель: изучить особенности морфологической, пространственной и трофической структур сообщества. 1.Изучите текст параграфа 5.2 с. 152 и составьте схему «Структура сообщества» в тетради. Дайте характеристику структурам сообщества и определите их особенности. 1 группа: морфологическая структура 2 группа: пространственная структура 3 группа: трофическая структура 3.Задание для 1 группы: 1.Составьте схему, отражающую набор определенных жизненных форм организмов. 2.Дайте определение терминам «жизненная форма» и «морфологическая структура сообщества» и ответьте на вопрос: В каком случае два разных по происхождению вида будут иметь сходную жизненную форму? 4. Задание для 2 группы 1. Составьте таблицу «Пространственная структура биоценоза»; укажите в таблице ярусность и организмы, формирующие ярусность. 2.Укажите причины формирования различных ярусов в биоценозе и значение ярусности? 5. Задание для 3 группы: 1.Составьте схему «Трофическая структура сообщества» с указанием способов питания организмов и трофического уровня. 2. Ответьте на вопрос: Что такое пищевая цепь и пищевая сеть? В чем их значение?	Фронтальная работа (слайд 3) Работайте в группе Самостоятельная работа При изучении структуры сообщества используйте: 1. Текст параграфа 5.2. с. 152 – 157. Биологический словарь Реймерса Н.Ф. Дополнительную информацию (приложение 1) Оформите работу на бумаге А3. Выступления групп За активное участие в работе группы – 3 балла. За выступление – 1 балл
УЭ - 4	Цель: научиться составлять цепи питания. Задание 1. Назовите организмы, которые должны или могли быть на месте пропусков в пищевых цепях: А) древесина → ? → дятел; Б) семена → ? → гадюка → аист; В) трава → кузнечик →? → уж → ? Задание 2. Составьте цепь питания используя следующую последовательность: растение – растительноядное насекомое – хищное насекомое - - насекомоядная птица – хищная птица. При затруднении можете использовать приложение 2.	Фронтальная работа (слайд 4, 5) Индивидуальная работа (взаимопроверка) Задание 1 – 1 балл Задание 2. За правильно составленную цепь питания – 3 балла
УЭ - 5	Цель: определить качество усвоения изученного материала Выходной контроль Выполните тест. Цепи питания - это  1)  связь между видами, обеспечивающая извлечение вещества и энергии из среды  2)  генетическая связь между особями одного вида в популяции  3)  обмен веществ и энергии в клетках организма  4)  связь между родителями и их прямым потомством Установите последовательность организмов в пищевой цепи. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.    1)  паук 2)  скворец 3)  наездник 4)  растение 5)  тля 6)  ястреб 3. Грибы в природных сообществах играют роль 1) только производителей органического вещества 2) производителей органического вещества и симбионтов растений 3) потребителей и разрушителей органического вещества 4) производителей органического вещества и паразитов 4. Какая из приведённых пищевых цепей составлена правильно? 1) злаки → полевая мышь → степной хорёк → сокол балобан 2) полевая мышь → злаки → степной хорёк → сокол балобан 3) злаки → сокол балобан → полевая мышь → степной хорёк 4) сокол балобан → злаки → полевая мышь → степной хорёк 5.Распределите растения леса по ярусам: Ярусы леса Организмы Подстилка Травы Кустарники А. грибы – сапротрофы Б. Ясень В. Подосиновик Г. Ландыш Д. Шиповник Е. Корни трав Ж. Смородина З. Ежевика И. Лапчатка К. Опавшие листья 6.Прочитайте текст и выполните задание, данное ниже текста. ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ЖИВОТНЫХ Жизненная форма – это общий облик животного, связанный с его приспособлением к среде обитания и образу жизни. Среди обитателей водоёмов – гидробионтов – встречаются животные с торпедовидной формой тела. В связи с передвижением в воде у них возникли: обтекаемая форма тела, плавники, органы захвата добычи (щупальца, челюсти, клюв). Однако перечисленные органы имеют разное происхождение. Например, плавники могут быть образованы кожными складками (кальмар, дельфин), хвостовым отделом тела с позвоночником (рыбы) или видоизменившимися задними конечностями (пингвин). Среди обитателей почвы – геобионтов – встречаются животные с червеобразной формой тела. Несмотря на различия в строении, ряд геобионтов имеют сходные приспособления к роющему образу жизни. Так, у них, как правило, удлинённое тело с сильно развитой мускулатурой. У некоторых геобионтов на теле имеются опорные приспособления. Например, у дождевого червя на каждом кольце тела имеются парные щетинки. Летающие крылатые животные – аэробионты – обитатели наземно-воздушной среды, обладают также значительным внешним сходством, связанным с приспособлением к полёту. Наиболее характерная черта их строения – крылья. Однако эти органы могут иметь разное происхождение. У бабочки крылья являются выростами кожных покровов, у птицы – видоизменёнными передними конечностями, а у летучей мыши – складками кожи между удлинёнными костями пальцев кисти, боковыми сторонами тела, задними конечностями и хвостом. Задание: Используя содержание текста "Жизненные формы животных", ответьте на следующие вопросы. 1) Каковы особенности внешнего строения гидробионтов? 2) Какое животное по его особенностям относят к геобионтам? 3) Какое происхождение имеют крылья у бабочки	Индивидуальная работа (самоконтроль, самопроверка) (Слайд 6, 7) За правильное выполнение заданий 1, 3, 4 – 1 балл; За задания 2, 5 – 2 балла; За задание 6 – 3 балла. Итого – 10 баллов за тест. Критерии оценивания: Оценка «5» - 9 – 10баллов Оценка «4» - 7 – 8 баллов Оценка «3» - 5- 6 баллов
УЭ - 6	Самостоятельно оцените, достигли ли вы цели. Для этого вернитесь к началу модуля и прочтите какие перед вами стояли цели. Составьте синквейн по изученной теме одно существительное, выражающее главную тему cинквейна два прилагательных, выражающих главную мысль три глагола, описывающие действия в рамках темы фраза, несущая определенный смысл заключение в форме существительного (ассоциация с первым словом Пример: Питание Автотрофное, гетеротрофное Поддерживает. Обеспечивает. Передает. Происходит трансформация вещества и энергии. Связь. Домашнее задание. Если вы получили оценку «5» ­ - освобождаетесь от домашнего задания. 1.Представлен биоценоз. Покажите его морфологическую, пространственную и трофическую структуру (составьте сеть питания). Биоценоз «Водоем»: водоросли придонные, тина на поверхности, ряска, кувшинка, рак, карась, лягушка, клоп водомерка, улитка – катушка, щука, мальки леща, икра лягушки, уж. Стрекоза.	Парная работа (принимаются все варианты) (слайд 8, 9) За работу – 4 балла За работу на уроке. Если вы набрали: 28 – 32 балла – оценка «5» 22 – 27 – оценка «4» 14 – 21 баллов – оценка «3»

Структура биогеоценоза (экосистемы) Приложение 1

Видовая структура биогеоценоза. 

Формирование биогеоценоза осуществляется за счет межвидовых связей, которые определяют его структуру, т. е. упорядоченность строения и функционирования экосистемы. Различают видовую, пространственную и трофическую структуру биогеоценоза.

Под видовой структурой биогеоценоза понимают разнообразие в нем видов и соотношение численности или биомассы всех входящих в него популяций. Организмы разных видов обладают неодинаковыми требованиями к среде, поэтому в разных экологических условиях формируется неодинаковый видовой состав. Если биологические особенности какого-то вида резко отличаются в этом плане от других видов, то этот вид вследствие конкуренции выпадает из сообщества и входит в другой, соответствующий ему биогеоценоз. Другими словами, в каждом биогеоценозе происходит естественный отбор наиболее приспособленных к данным экологическим условиям организмов.Различают бедные и богатые видами биогеоценозы. В полярных ледяных пустынях и тундрах при крайнем дефиците тепла, в безводных жарких пустынях, сильно загрязненных сточными водами водоемах сообщества крайне бедны видами, поскольку лишь немногие из них могут адаптироваться к таким неблагоприятным условиям. В тех же биотопах, где условия абиотической среды близки к оптимальным, наоборот, возникают чрезвычайно богатые видами сообщества (общее число видов живых организмов в таких экосистемах составляет от нескольких сотен до многих тысяч). Примерами могут служить влажные тропические леса, сложные дубравы, пойменные луга. Видовой состав молодых, формирующихся сообществ (например, молодые посадки сосны) обычно беднее сложившихся, зрелых. Виды, преобладающие в биогеоценозе по численности особей или занимающие большую площадь, называют доминантами. Например, в еловых лесах среди деревьев доминирует ель, в травяном покрове — кислица, зеленый мох, среди мышевидных грызунов — полевки и т. д. Однако далеко не все доминантные виды одинаково влияют на биогеоценоз. Среди них выделяются те, которые играют главенствующую роль в определении состава, структуры и свойств экосистемы путем создания среды для всего сообщества. Такие средообразующие виды называются эдификаторами. Основными эдификаторами (созидателями, строителями сообщества) наземных биогеоценозов являются растения; в лесах это ель, дуб, на низинных болотах — осоки, на верховых болотах — сфагновый мох.

Каким же образом определенные виды растений создают среду для всего сообщества? В качестве примера рассмотрим хвойный лес. В ясные летние дни под пологом елового леса освещенность в 1,5—2 раза меньше, а температура воздуха на 0,2—0,8°С ниже, чем под широколиственными деревьями. Под густые кроны ели проникает в 2—2,5 раза меньше атмосферных осадков, чем под кроны березы, осины, дуба. При этом дождевые воды, стекающие с крон ели, имеют кислую реакцию (рН 3,5-4,0). И наконец, опад под елью состоит преимущественно из хвои, которая очень медленно разлагается, в результате чего под елью формируется мощная подстилка с низким содержанием необходимого для всех растений гумуса. Таким образом, ель в процессе своей жизнедеятельности настолько изменяет условия среды, что данный биотоп становится непригодным для существования многих видов живых организмов. Тут поселяются только те виды, которые приспособлены к жизни в таких условиях (например, кислица, майник, зеленый мох).

В некоторых случаях эдификаторами могут быть и животные. Например, на территориях, занятых колониями сурков, именно их деятельность определяет в основном характер ландшафта, микроклимат и условия произрастания травянистых растений. Кроме относительно небольшого числа видов-доминантов, в состав биогеоценоза входит обычно множество малочисленных и даже редких форм, которые создают его видовое богатство, увеличивают разнообразие биоценотических связей и служат резервом для пополнения и замещения доминантов. Эти виды придают биогеоценозу устойчивость и обеспечивают его функционирование в разных условиях. Следовательно, чем выше видовое разнообразие, тем полнее используются ресурсы среды обитания и тем стабильнее биогеоценоз. Кроме того, большое биоразнообразие является гарантом сложности пространственной структуры ценоза.

Пространственная структура. Приложение 1

Эта структура биогеоценоза определяется прежде всего сложением фитоценоза. Как правило, фитоценозы расчленены на достаточно хорошо отграниченные в пространстве (по вертикали и по горизонтали), а иногда и во времени элементы структуры, или ценоэлементы. К основным ценоэлементам относятся ярусы и микрогруппировки. Первые характеризуют вертикальное, вторые — горизонтальное расчленение фитоценозов.

Основной фактор, определяющий вертикальное распределение растений, — количество света, обусловливающее температурный режим и режим влажности на разных уровнях над поверхностью почвы в биогеоценозе. Растения верхних ярусов более светолюбивы, чем низкорослые, и лучше них приспособлены к колебаниям температуры и влажности воздуха; нижние ярусы образованы растениями менее требовательными к свету; травянистый покров леса в результате отмирания листьев, стеблей, корней участвует в процессе почвообразования и тем самым влияет на растения верхнего яруса.

Ярусы (I—V) особенно хорошо заметны в лесах умеренного пояса. В них можно выделить 5-6 ярусов: первый (верхний) ярус образуют деревья первой величины (дуб черешчатый, липа сердцевидная, вяз гладкий и др.); второй — деревья второй величины (рябина обыкновенная, дикие яблоня и груша, черемуха и др.); третий ярус составляет подлесок, образованный кустарниками (лещина обыкновенная, крушина ломкая, бересклет европейский и др.); четвертый ярус состоит из высоких трав (чистец лесной, крапива, сныть обыкновенная) и кустарничков (черника); пятый ярус сложен из низких трав (осока волосистая, копытень европейский); в шестом ярусе — мхи, лишайники.

Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности. Например, среди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (фазановые, тетеревиные, трясогузки, коньки, овсянки), другие — в кустарниковом ярусе (дрозды, славки, снегири) или в кронах деревьев (зяблики, щеглы, корольки, крупные хищники и др.).

Подземная ярусность фитоценозов, как правило, отсутствует. Установлено, что за очень редким исключением общая масса подземных органов закономерно снижается сверху вниз. Особенно существенно убывание количества мелких сосущих корней, основная масса которых приурочена к верхнему горизонту почвы, где сосредоточено более 90% всех корней. Такое распределение активной части корней связано с образованием в поверхностных горизонтах почвы наибольшего количества доступных для растений элементов минерального питания, в первую очередь азота. В ряде случаев играет роль ухудшение (сверху вниз) условий аэрации. Все это определяет даже для глубоко укореняющихся растений значимость использования поверхностного горизонта почвы, в которой они формируют постоянно или временно существующие корни. Доказательством этого служит, например, приуроченность к одному и тому же горизонту почвы поверхностно укореняющихся усваивающих корней кислицы обыкновенной и более глубоко укореняющейся ели.

Расчлененность (неоднородность) в горизонтальном направлении — мозаичность — свойственна практически всем биогеоценозам. Мозаичность выражается наличием в бигеоценозе различных микрогруппировок, которые различаются видовым составом, количественным соотношением разных видов, сомкнутостью, продуктивностью и другими признаками, и свойствами.

Неравномерность в распределении видов живых организмов в пределах биогеоценозов и связанная с этим мозаичность обусловлены рядом причин: особенностями биологии размножения и формы растений, неоднородностью почвенных условий (наличие понижений и повышений), средообразующим влиянием растений и др. Мозаичность может возникнуть в результате деятельности животных (образованием муравейников, вытаптыванием травостоя копытными и др.) или человека (выборочная рубка, кострища и т. д.).

Пищевые связи в экосистеме Приложение 1 Пищевые взаимоотношения, существующие между организмами, создают сложный комплекс, объединяющий все население биогеоценоза в единое целое. Благодаря пищевым взаимоотношениям в экосистеме осуществляются трансформация биогенных веществ и энергии и их распределение между популяциями разных видов. Пути, по которым в сообществе реализуется этот постоянный поток веществ и энергии, называют цепями питания или пищевыми (трофическими) цепями. Они объединяют в биогеоценозе прямо или косвенно все организмы в единый комплекс.

Пищевые взаимосвязи организмов в биогеоценозе.

Пищевой (трофической) цепью называют перенос вещества и энергии, заключенных в пище, через ряд организмов в процессе их поедания друг другом.

Термин «цепь питания» был предложен английским ученым — зоологом и экологом Ч. Элтоном в 1934 году. Каждая цепь состоит из нескольких звеньев. Первым звеном цепи обычно является зеленое растение, затем следует звено растительноядных организмов (различные позвоночные, беспозвоночные животные, растения-паразиты, грибы), за ним — звено хищников и паразитов. Они, в свою очередь, также могут иметь своих паразитов и хищников.

Цепь питания — ряд последовательных этапов, по которым происходит трансформация вещества и энергии в экосистеме (биогеоценозе). Все организмы связаны между собой энергетическими отношениями, будучи объектами питания друг друга. Растения (продуценты) являются объектами питания травоядных животных (консументов второго порядка), те, в свою очередь, - объектами питания плотоядных животных, хищников (консументов второго порядка), вторичные хищники (консументы третьего порядка) поедают более мелких хищников (плотоядных животных). При передаче энергии от звена к звену большая часть энергии (80-90 %) теряется в виде тепла, поэтому цепи питания обычно невелики и состоят из четырех-пяти звеньев.

Пищевые цепи: 1 — пастбищная; 2 — детритная

Примеры цепей выедания:
Крапива → гусеницы бабочки-крапивницы → большая синица → ястреб-перепелятник → пухоед.
Листья березы → майский хрущ → сорокопут-жулан → ястреб-перепелятник → пухоед.

Пример цепей разложения:
Корневые выделения зеленых растений → бактерии, питающиеся ими.

Трофическая сеть — это пищевые взаимоотношения между популяциями в экосистеме. В любом сообществе взаимоотношения между организмами не ограничиваются прямолинейной трофической цепью «продуценты — консументы первого порядка — консументы второго порядка — консументы третьего порядка» и так далее, поскольку обычно в состав пищи каждого вида входит не один, а много видов организмов. Именно поэтому в характеристике биогеоценоза (экосистемы) рассматриваются трофические сети (сети питания).

Обычно в биогеоценозах из цепей питания создаются циклы питания. Они представляют собой тесное переплетение разных цепей питания, возникающее на базе какого-то одного вида, обычно сильного средообразователя (эдификатора). Таких циклов питания в каждом биогеоценозе существует множество.

Взаимодействия между собой и переплетаясь, живые организмы образуют сеть питания, или пищевую сеть. В результате многие популяции, поселившиеся в экосистеме, оказываются вовлеченными в одну общую сеть питания. Поэтому любые изменения в одной цепи питания могут повлиять не только на один цикл питания, но и на весь биогеоценоз.

Пример пищевой сети в лесном биогеоценозе

Трофические уровни

По положению видов в пищевой цепи различают трофические уровни биогеоценозов (экосистем).

Трофическим уровнем называют совокупность видов, объединенных одинаковым положением в пищевой цепи.

Трофический уровень — совокупность всех живых организмов, принадлежащих к одному звену пищевой цепи. В трофический уровень включаются все организмы, объединяемые типом питания. Так, автотрофные организмы как продуценты являются поставщиками органических веществ для гетеротрофных организмов, поэтому они представляют первый трофический уровень. Растительноядные консументы (фитотрофы или фитофаги) относятся ко второму трофическому уровню (консументы первого порядка); плотоядные (хищники), живущие за счет фитотрофов, принадлежат к третьему трофическому уровню (это консументы второго порядка); потребляющие других плотоядных соответственно относятся к четвертому трофическому уровню (консументы третьего порядка) и т. д.

От многообразия видов трофических уровней зависит устойчивость и длительность существования биогеоценоза.

Приложение 2

Пищевые цепи, связанные с люцерной (Средняя Азия). Схема составлена упрощенно — показаны лишь некоторые связи на примере четырех цепей

.