Экологическая сукцессия. Значение сукцессии.
Цель: сформировать представление о развитии и смене биогеоценозов.
Задачи.
Познакомиться с понятием «экологическая сукцессия», её видами, природой и механизмом.
Получить представление о стадиях сукцессионных изменений.
Определить характер воздействия человека на развитие экосистем.
Выяснить каково значение знаний о сукцессиях для человека.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Методы: проблемное изложение знаний, беседа, частично-поисковый, наглядные.
Оборудование: презентация к уроку «Саморазвитие экосистемы», проектор, компьютер, учебник.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний учащихся.
Дайте определение экосистемы? Приведите примеры.
– Экосистема – любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.
– Пруд, океан, тундра лишайниковая, сосновый лес, дождевой (тропический) лес, болото сфагновое, суходольный луг, каменистая пустыня, аквариум, лесопарк, пшеничное поле.
Экосистема – понятие широкое и применимое как к естественным, так и к искусственным комплексам. Какое понятие применяется для обозначения элементарной природной экосистемы?
– Биогеоценоз – исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом).
Чем обеспечивается устойчивость сообщества?
Видовое разнообразие – чем больше видовое разнообразие, тем шире возможность адаптации сообщества к изменившимся условиям среды. Исчезновение одного вида будет компенсироваться за счёт других видов, близких к выбывшему по своей специализации.
Морфологическая структура – показатель разнообразия условий, богатства и полноты использования ресурсов среды, характеризует устойчивость сообщества, способность противостоять условиям внешней среды.
Пространственная структура – показатель устойчивости сообщества, разнообразия условий жизни организмов, полноты использования организмами ресурсов среды, способности противостоять внешним условиям.
Трофическая структура поддерживает целостность сообщества благодаря пищевым связям, которые осуществляют непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы.
Числом звеньев в цепи питания.
Саморегуляцией.
Самовозобновлением.
В сообществах постоянно происходят изменения. Изменяется их видовой состав, численность, тех или иных организмов, трофическая структура, пространственная структура, продуктивность и другие показатели. Сообщества меняются во времени.
III. Изучение нового материала.
Работа учащихся на инструкционных картах.
Наблюдая за каким-либо сообществом на протяжении многих лет, можно заметить, то в нем меняются условия жизни, появляются новые виды, что сказывается на взаимоотношениях видов, входящих в биоценоз, и на его структуре. Меняется морфологическая и пространственная структура биоценоза с течением времени. Такие изменения получили название сукцессии.
Сегодня мы поговорим о природе сукцессий, о причинах и закономерностях сукцессионных изменений.
Тема урока (Слайд 1)
Цели и задачи урока (слайд 2)
В природе существуют как стабильные, так и нестабильные экосистемы (Слайд 3)
К стабильные, т.е. длительно существующим устойчивым экосистемы можно отнести дубраву, ковыльную степь, ельники тёмнохвойной тайги.
К нестабильным – пустоши, сырые луга, мелкие водоёмы
Вопрос к классу: Как вы думаете, что произойдёт с пахотным полем, если его прекратить возделывать? (Слайд 4)
Что произойдёт с сообществом после пожара? (Слайд 5)
Что произойдёт с сообществом при постепенном зарастании озера? (Слайд 6)
Какие выводы мы можем сделать?
Вывод: Сообщества изменятся, на месте прежнего сообщества появится новое.
Последовательная смена последовательная смена одних сообществ – другими на определённой территории в результате действия природных факторов или воздействия человека получила название сукцессии. (Слайд 7)
Учение о сукцессии разработали американские ботаники Г. Коулес в 1899 г. и Ф. Клементс в 1916 г.
Возникает вопрос: Чем может быть вызвана смена сообщества? (Слайд 8)
– Естественный путь: изменение климата, изменение рельефа, почвообразование, природные катаклизмы, изменение гидрологического режима, деятельность самих организмов, суточные изменения, сезонные изменения, эволюционные процессы.
– Деятельностью человека. Может продлить жизнь сообщества (оазис в пустыне, рекультивация земель и т.д.) Может сократить жизнь сообщества (вырубка леса, осушение болот, загрязнение окружающей среды, распашка степей и т.д.)
Популяции одних видов вытесняются другими, для которых новые условия экологически более выгодны.
Биогеоценозы со сбалансированным круговоротом веществ могут существовать бесконечно долго, пока внешние силы не выведут их из состояния равновесия.
Равновесие в биоценозах бывает трёх типов (Слайд 9)
Общее дыхание сообщества – это суммарные энергозатраты.
В идеальном случае процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания. Биомасса организмов остаётся постоянной, а сама система неизменной, или равновесной. Создание веществ = расходу веществ (замкнутое сообщество)
Создание веществ + приток извне = расходу веществ (открытое сообщество)
Создание веществ + изъятие
Главная особенность сукцессии состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию. (Слайд 10,11)
Изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию. В экологических системах уравновешиваются процессы создания и разрушения органического вещества автотрофами и гетеротрофами за счёт деятельности множества видов. Каждая стадия сукцессии представляет собой сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние устойчивого равновесия.
Классификация сукцессий (Слайд 12,13)
По характеру биотопа
Первичные сукцессии. Сукцессии на территориях, впервые осваиваемых организмами.
Вторичные сукцессии. Сообщество развивается на месте, где ранее существовала хорошо развитая экосистема
По заключительной стадии
Прогрессивные - существовавшее на данном месте коренное биотическое сообщество, которое по каким либо причинам было удалено (вырубка) полностью восстанавливается
Регрессивные – не завершаются конечным климаксом, коренная экосистема полностью исчезает (напр. опустынивание)
По причинам, вызывающим сукцессию
Климатические
Почвенные.
Геологические
Антропогенные.
Первичная сукцессия. Где она может возникнуть первичная сукцессия? (Слайды 14,15)
– Происходит заселение голых скал, осыпей, отмелей, искусственных водоёмов, сыпучих песков, отвалов, созданных человеком.
Стадии заселения новых пространств при первичной сукцессии (скорость невелика, длительна по времени 200-300 лет и более) (Слайды 16,17)
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. (Слайд 18,19)
Нарушения экосистемы происходят после: лесного пожара, рубки леса, вспашки целины, раскорчевки площадей, занятых лесом, устройства пруда и т.д.
Скорость восстановления сообщества при вторичной сукцессии выше, чем при первичной сукцессии, т.к. первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву. Продолжительность вторичной сукцессии по времени меньше (150-200 лет), чем при первичной сукцессии.
При вторичной сукцессии будет происходить Изменение территории→ Внесение новых видов животных и растений → Адаптация организмов → Формирование нового сообщества (Слайды 20,21)
Значение сукцессии: (Слайд 22)
Сменяется видовой состав (соперничество за ресурсы)
Смена доминирующих видов
Повышение видового разнообразия
Увеличивается время жизнедеятельности видов
Увеличение биомассы органического вещества
Изменяется обилие тех или иных групп организмов
Изменяется трофическая структура
Изменяется пространственная структуры
Изменяется морфологическая структура
Изменяется продуктивность сообщества и все остальные показатели.
Снижение скорости прироста биомассы и увеличение количества энергии, требуемой для поддержания жизни.
Меняется облик сообщества и функционирование экосистемы
(Слайд 25)Продолжительность сукцессии определяется структурой сообщества, природными катаклизмами, видом сукцессии, возрастом сообщества, масштабом сукцессии, периодическими изменениями климата, физическим окружением.
Задание на закрепление: Перечислить признаки сообществ. Учащиеся самостоятельно выбирают признаки зрелого (лес) и молодого (пахотные поля) сообщества.
Сравним зрелое и молодое сообщество (Слайды 23,24)
Достигнуто состояние равновесия, стабильность (зрелое сообщество)
Не достигнуто состояние равновесия (молодое сообщество)
Высокая насыщенность организмами (зрелое сообщество)
Небольшая насыщенность организмами (молодое сообщество)
Разнообразная трофическая структура (зрелое сообщество)
Менее разнообразна трофическая структура (молодое сообщество)
Уравновешенность между энергией, получаемой извне и используемой для поддержания жизни (зрелое сообщество)
Противостоит изменениям физических факторов и некоторым видам химических загрязнений (зрелое сообщество)
Более уязвимы по отношению к внешним факторам (молодое сообщество)
Энергия, доступная организмам, тратится на поддержание жизни (зрелое сообщество)
Способно продуцировать новую биомассу в гораздо больших количествах (молодое сообщество)
Человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая на ранних стадиях сукцессии сообщество (молодое сообщество)
Самостоятельно сформулируйте выводы сегодняшнего урока
Биогеоценозы находятся в постоянном развитии.
Даже хорошо сложившееся коренное сообщество, хотя и довольно медленно, изменяется. Они происходят в связи с изменением климата на планете, рельефа и других свойств поверхности Земли. Развитие и смена живого покрова на нашей планете, многообразие видов и биогеоценозов тесно связаны с вековыми сменами, идущими на Земле с момента появления на ней живого вещества и биосферы. Важно осознавать последствия экологических нарушений, совершаемых в погоне за экономической выгодой
Нужно уделять одинаковое внимание зрелым и молодым сукцессионным стадиям.
Человек может сократить или продлить жизнь сообщества. Необходимо нормировать антропогенную нагрузку на сообщество.
IV. Домашнее задание.
§ 4.7, 4.8, материал для обсуждения.
Литература
Биология. Введение в общую биологию и экологию: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений/Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. – М., 2010.
Белова Н.И., Наумова Н.Н. Экология мастерских. Методическое пособие – СПб., 2004.
Интернет-ресурсы.
Инструкционная карта
__________________________________________________________
Сукцессия - ______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Причины смены сообществ
| Естественный путь | Деятельность человека |
|
|
|
Типы равновесного состояния:
Замкнутое сообщество - ____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Открытое сообщество - _____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Сельскохозяйственные экосистемы - _________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Классификация экологических сукцессий
По характеру биотопа
По заключительной стадии
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
По причинам, вызывающим сукцессию
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Продолжительность сукцессии определяется:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Д/з: § 4.7, 4.8, материал для обсуждения.
2 572
18 817 
