Что такое временная ярусность
Естественные и искусственные биоценозы
Разделы: Биология
Цели и задачи урока:
Формирование у учащихся знаний:
Тип урока. Дискуссионная лекция с использованием презентации.
Оборудование. Компьютеры, проектор, CD диск «Биология», электронные тесты.
Ход урока:
I. Актуализация знаний.
1. Каковы доказательства того, что естественный отбор – ведущая причина эволюции животных?
2. Почему возникновение ареалов в природе и их виды – результат приспособленности животных?
3. Каковы закономерности размещения животных в природе?
II. Изучение нового материала.
Дети, глядя на тему урока, формулируют цели и задачи урока.
Всех нас волнует серьезный вопрос:
Что же такое биоценоз?
Эту проблему решу я, друзья, –
Это такая большая семья:
Звери и птицы, жуки, пауки,
Лес, в нем березы, осины, дубки,
Черви и мыши, воздух, земля,
Листья опавшие, может, хвоя,
Даже тропа, где грибочки ты нес,
Вот, что такое биоценоз.
Как вы думаете, исходя из прочитанного стихотворения, какое определение можно дать понятию «биоценоз»?
! Биоценоз – это сообщество (совокупность) растений, животных и других организмов.
Итак, биоценоз – это…(см. слайд 2)
Различают 2 вида (типа) биоценоза: естественный и искусственный (см. слайд 3). Попробуйте определить, в чем разница этих биоценозов. Приведите примеры.
! Естественный биоценоз – это тот, который создала природа. Например, озеро, лес.
Искусственный биоценоз – это тот, который создал человек. Например, сад, огород.
Состав обитателей в каждом из них не случаен, он зависит от условий данной территории и приспособлен к ним. Биоценозы могут быть богатые видами и бедные, например: в тундре бедный видовой состав, а в тропических лесах – богатый (см. слайды 4-7)
Чем выше численность видов, тем устойчивее биоценоз к различным вмешательствам.
Устойчивость биоценозов определяется также их ярусностью – пространственной и временной (см. слайд 8).
Как вы считаете, что обозначают эти понятия?
Пространственная – располагается в пространстве (тройное измерение).
Временная – располагается во времени (меняется со временем)
Пространственная ярусность (см. слайд 9) характерна и для животных, и для растений. Каждый ярус освоен особями своего вида, но это не мешает различным животным находиться и в других ярусах. Однако, основные этапы жизни животных проходят в определенных ярусах. Например, гнезда птиц расположены в одних ярусах, а поиск корма может происходить в других.
Временная ярусность (см. слайд 10) происходит в связи с особенностями питания, строительством гнезд и домиков, размножением. Например, сроки прилета птиц зависят от наличия кормов. Кроме того, в случаях длительных холодов птицы долго не приступают к строительству гнезд и откладыванию яиц.
В естественных биоценозах долго сохраняется видовой состав, и между различными видами устанавливаются определенные отношения. Различают организмы продуценты, консументы и редуценты (см. слайд 11). Попробуйте дать определение понятию «продуценты»
! Продуценты – те, которые что-то производят (продуцируют).
Какие организмы на ваш взгляд могли бы быть продуцентами?
! Растения, т.к. они производят кислород и органические вещества.
Растения, производящие органические вещества из неорганических, называются продуцентами (см. слайд 12).
Если продуценты – организмы, производящие вещество, то тогда кто такие консументы?
! Консументы – это те организмы, которые потребляют вещество.
Растительноядные животные, создающие органические вещества, но уже животного происхождения, называются консументами I порядка (см. слайд 13).
Хищники и паразиты, тоже создающие органические вещества, поедая растительноядных животных, называются консументами II порядка и т.д.
Итак, мы выяснили, кто такие продуценты и консументы. Подумайте и скажите, кто такие редуценты и какую роль должны выполнять они?
! Редуценты – организмы, которые перерабатывают останки погибших животных и растений.
В естественном биоценозе происходит саморегулирование численности особей каждой группы.
Как вы думаете, какими особенностями будет обладать искусственный биоценоз?
! Там будет расти только то, что посадил человек, будут жить только несколько видов животных.
Земледелие привело к уничтожению естественных и созданию искусственных биоценозов (агробиоценозов). Выращивание на больших площадях растений одного вида, например, картофеля, пшеницы, повлекло за собой резкое сокращение связей между видами. Агробиоценоз отличается незначительной устойчивостью, т.к. отсутствует ярусность (и временная, и пространственная).
Культурные растения формируют специфичный состав обитателей животного мира с преобладанием растительноядных видов, в основном насекомых- вредителей. Все особи характеризуются хорошей приспособленностью к быстрой смене растительного покрова, всеядностью.
Для борьбы с ними человек использует различные методы, применяет ядохимикаты, загрязняя при этом среду обитания, уничтожая наряду с вредными и полезных животных. Для поддержания устойчивости искусственных биоценозов необходимы большие финансовые затраты.
Для примера рассмотрим биоценоз водоема (см. слайд 16).
Продуцентами здесь являются все виды растений, которые в большинстве случаев располагаются в верхних слоях. Микроскопические водоросли образуют фитопланктон.
Консументами I порядка являются микроскопические животные, образующие зоопланктон, которые питаются фитопланктоном и напрямую зависят от его развития.
Консументы II порядка – рыбы, питающиеся ракообразными и насекомыми.
Консументы II порядка – хищные рыбы.
Консументы могут обитать на различных глубинах, в том числе и на дне.
Остатки жизнедеятельности всех организмов опускаются на дно и становятся кормом для редуцентов, разлагающих их до неорганических веществ.
Раз, два, три, четыре.
Биосемьи изучили,
Много нового узнали
И немножечко устали.
Мы глазами повращаем,
Головою покачаем.
Руки, ноги потянули,
Хорошенечко вздохнули,
Наклонились раз и два.
Не кружится голова?
Ну, коль с вами все в порядке,
Поработаем в тетрадке.
IV. Закрепление нового материала.
1. Работа в тетради (закрепление понятий «биоценоз», «естественный биоценоз», «искусственный биоценоз»).
2. Самостоятельная работа (отработка понятий).
Сильные учащиеся рассматривают биоценоз водоема (работа на листах – шаблонах).
Слабые учащиеся просматривают фильм «Муравьи» и отвечают на вопросы (работа на листах – шаблонах).
На работу дается определенное время. По истечению времени учащиеся отвечают на поставленные вопросы (комментируют показ своего материала).
Листы (с разными сведениями) раздаются учащимся. Через 2–3 минуты предлагается зачитать 2 наиболее понравившихся факта.
Выполнение тестовых заданий в программе «Knowing». Учащиеся открывают на Рабочем столе папку «Knowing», выбирают тест «Биоценоз» и начинают тестирование.
1.Итак, сегодня мы проделали большую работу. Давайте подведем итоги. Что нового вы сегодня узнали и где это может пригодиться вам в жизни?
Выслушиваются варианты ответов.
2. Домашнее задание:
Вот и ответили мы на вопрос –
«Что же такое биоценоз?»
Здесь все семьею одною живут,
Дышат, питаются, даже растут.
Все приловчились, порядок везде,
Всё по закону «Ты – мне, я – тебе»
Если вдруг с кем-то случилась беда –
Нечего плакать, такая судьба.
В целом, у каждого доля своя,
В этой системе есть где-то и я.
Теперь не возникнет, надеюсь, вопрос
«Что же такое биоценоз?»
11. Биоценозы
11.3. Пространственная структура биоценоза
Пространственная структура биоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части — фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. Заселение организмами того или иного биотопа определяется его экологическими факторами, и в первую очередь особенностями атмосферы, горной породы, почвы и ее вод. В ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к определенным абиотическим и биотическим условиям, живые организмы так разместились в биоценозе, что практически не мешают друг другу, их распределение носит ярусный характер.
Ярусность — это вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части. Особенно четко она выражена в растительных сообществах (фитоценозах). Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нем растений, которые различаются по высоте. Растения, особенно их органы питания (листья, окончания корней), располагаясь на разной высоте или глубине, легко уживаются в сообществе, что —способствует увеличению числа организмов на единицу площади, ослаблению конкуренции между ними, более полному и разностороннему использованию условий среды. В лесу обычно выделяется пять—шесть ярусов (рис. 11.4).
Рис. 11.4. Ярусность в лесу:
I — большие деревья (береза, ель, сосна, дуб, осина); II — малые деревья (рябина, черемуха); III — кустарники (лещина, бересклет, шиповник); IV — травы и кустарники (багульник, голубика, вереск, иван-чай, клюква, кисличка и др.); V —мхи и лишайники ды. (по Д. И. Трайтаку и др., 1987)
Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но менее отчетливо и здесь меньше ярусов, чем в лесах (рис. 11.5).
Рис. 11.5. Ярусность растительности луговой степи
(по В. В. Алехину, А. А. Уранову, 1933)
Подземные части растений также располагаются ярусно. Как правило, корни у деревьев проникают на большую глубину, чем у кустарников. Ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — ри юиды мхов. В поверхностных слоях корней значительно больше, чем в глубинных. Ярусы определяют структуру и сложение фитоценоза. При малой ярусности растительное сообщество называют простым, большой — сложным. Растения каждого яруса и обусловленный ими микроклимат создают определенную среду для специфических животных, что приводит к возникновению группировок растений и животных — популяций, тесно связанных между собой организмов.
Отсюда ярусы в биоценозе различаются не только высотой, но и составом организмов, их экологией и той ролью, которую они играют в жизни всего сообщества. В одном сообществе одни и те же виды в силу возрастных различий особей или частичного угнетения могут находиться в определенный период в разных ярусах. Например, всходы сосны, березы, пока они маленькие, располагаются в нижних ярусах леса. По мере роста при благоприятных условиях они займут свое место в верхнем ярусе
В растительных сообществах животные также приурочены преимущественно к определенному ярусу. Среди насекомых, например, выделяются следующие группы: обитатели почвы — геобий, наземного поверхностного слоя — герпетобий, мохового яруса — бриобий, травостоя — филлобий, более высоких ярусов — аэробии. Среди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (куриные, тетеревиные, коньки, овсянки и т. д.), другие — в кустарниковом ярусе (певчие дрозды, снегири, славки) или в кронах деревьев (зяблики, корольки, щеглы, крупные хищники и т.п.). Однако следует отметить, что некоторые животные могут перемещаться из одного яруса в другой. Так, серая белка кормится на земле, а спит и выводит потомство на деревьях. Птицы могут отдыхать на одном ярусе, а питаться на других. Неясыть обыкновенная охотится на млекопитающих в травянистом и приземном ярусах, а гнездится в древесном пологе.
Виды растений и животных в большинстве случаев значительно различаются по своему отношению к условиям среды. Растения каждого нижележащего яруса теневыносливее, чем расположенные над ними. Это обусловлено тем, что освещение при переходе от верхних ярусов к нижним ослабевает и для световых растений становится недостаточным. Виды различных ярусов в биоценозе находятся в тесном взаимоотношении и взаимозависимости. Разрастание верхних ярусов сообщества уменьшает густоту нижних, зачастую до полного исчезновения слагающих их растений (рис. 11.6).
Вместе с тем разреживание верхнего яруса способствует усилению развития растений нижних ярусов из-за улучшения светового режима, влаги, тепла, а также повышению содержания минеральных веществ в почве. Разрастание нижних ярусов оказывает положительное влияние на животных и в количественном, и в качественном отношении.
Рис. 11.6. Самоизреживание в древесных насаждениях:
А — господствующие и угнетенные деревья в ельнике; Б — ход изреживания стволов с возрастом у сосны (1), березы (2) и ели (3) (по Г. Ф. Морозову, 1928)
Это особенно отчетливо выражено в лесных биоценозах, где при разреживании древостоя обильно разрастаются кустарники или светолюбивая травянистая растительность. При полном же слиянии древостоя, например в молодняках, может наблюдаться подавление даже теневыносливых трав и мхов. Следует заметить, что не всегда верхний ярус доминирует над нижним. Так, на верховом болоте господствующая роль принадлежит сфагновому покрову.
В биоценозе вертикальное распределение организмов обусловливает и определенную структуру в горизонтальном направлении. Расчлененность в горизонтальном направлении получила название мозаичности и свойственна практически всем фитоценозам (рис. 11.7).
Рис. 11.7. Мозаичное строение липо-елового леса:
Участки: 1 — елово-волосисто-осоковый; 2 — елово-мшистый: 3 — густые группы елового подроста; 4 — елово-липовый; 5 — подрост ели под осиной; 6 — осиново-снытевый; 7 — крупнопапоротниковый в окне; 8 — елово-щитовниковый; 9 — хвощевый в окне (по Н. В. Дылису, 1971)
В их пределах выделяют следующие структурные единицы: микрогруппировки, микроценозы, микрофитоценозы, парацеллы и т. д. Данные микрогруппировки различаются видовым составом, количественным соотношением разных видов, сомкнутостью, продуктивностью и другими свойствами.
Обусловлена мозаичность такими причинами, как неоднородность микрорельефа почв, средообразующее влияние растений и их биологические особенности. Мозаичность может возникнуть как результат деятельности человека (выборочная рубка, кострища и др.) или животных (выбросы почвы и их последующее зарастание, образование муравейников, вытаптывание стравливание травостоя копытными и т. д.), вывалов древостоя во время ураганов и т. д.
Под влиянием жизнедеятельности отдельных видов растений| изменения среды создают фитогенную мозаичность. Например, она хорошо выражена в смешанных хвойно-широколиственных лесах. По сравнению с лиственными породами ель сильнее притеняет поверхность почвы, задерживает кронами больше дождевой влаги и снега. Опад ели разлагается медленнее, способствует оподзоливанию почвы. Отметим, что в геоботанике структурная часть фитоценоза получила название синузии (рис. 11.8).
Рис. 11.8. Консорция, синузия и парацелла
(по Н. Ф. Реймерсу, 1990)
Она характеризуется определенным видовым составом и эколого-биологическим единством входящих в нее видов. Например, синузия сосны, синузия брусники, синузия зеленых мхов и другие синузии лесной зоны. В полынно-солянковой пустыне выделяют синузии летне-осенних кустарников (полыни, солянки), ранне-весенних эфемеров и эфемероидов.
Ярусность – это что? Как проявляется ярусность биоценоза?
Ярусность биоценоза
Ярусность – это результат длительных эволюционных процессов. Благодаря ей, на одном квадратном метре может жить большое количество различных существ. Если бы они занимали одну нишу, им просто не хватило бы места и пищи. Рассредоточившись на различных высотах и приспособившись к обитанию на них, они смогли значительно повысить свои шансы на выживание и уменьшили конкуренцию между собой.
Пространственная ярусность бывает наземной и подземной. В первом случае, к ней относят всех организмов, которые живут на земле и над ее поверхностью. Во втором – обитателей различных глубин грунта.
Чем отличается биоценоз от биогеоценоза
Многие путают значение биоценоза с биогеоценозом. Эти два понятия во многом схожи. Однако понятие «биогеоценоза» было разработано Сукачевым в 1942-м году.
Главным отличием между терминами является то, что биоценоз – это участок среды, охватывающий все живое
и взаимосвязь только между живыми организмами. В то время как биогеоценоз включает в себя и факторы неживой природы.
Т. е. есть в биогеоценозе присутствует взаимосвязь не только между живыми организмами
, но и живого с неживым (органические компоненты неразрывно связаны с неорганическими).
Однако стоит учесть, что самым важным сходством между биоценозом и биогеоценозом является устойчивая взаимосвязь между организмами и природой в целом. Следует это помнить и ценить природу, охранять ее и поддерживать экологию.
Ярусность растений
В растительном сообществе каждый уровень представляет группу видов, которые имеют примерно одинаковую высоту своих органов: стеблей, листьев, цветков, а также корней, клубней, корневищ. Выделяют около пяти ярусов, которые, как правило, образованы разными жизненными формами:
Деревья представляют самый высокий уровень. В лесу они побеждают в борьбе за солнечный свет, получая основную его часть. Выше всего поднимаются березы, дубы, буки, грабы, сосны и ели, а также секвойи, кедры, пальмы. Ниже размещаются кустарники и карликовые деревья, формируя подлесок. Они представлены орехом, рябиной, яблоней и т. д.
Следующий уровень занимают травянистые растения и низкие кустарники. Здесь могут быть различные ягодные виды, целебные травы и цветы. В наших лесах этот ярус представляют ландыши, крокусы, зверобой, брусника, черника и другие виды. Под ними, как правило, располагаются разнообразные мхи и лишайники.
Вне леса, на открытой местности, многие породы подлеска могут занимать наивысшие уровни, так как не испытывают конкуренции от других деревьев. В пустынях и тундрах самый высокий ярус часто представляют кустарниковые формы и травы, иногда – только мхи и лишайники.
Пространственная
Структура, характеризующая пространственное его наполнение, подразделяется на два вида.
Распределение по высоте – это вертикальная или ярусная структура. Распределение по ширине или в плоскости – горизонтальная или мозаичная.
Ярусы, наиболее ярко выражены у растений и представляют собой их видовое распределение по пластам, расположенным на разном расстоянии от земли. По этому признаку растения подразделяют на теневыносливые и светолюбивые. Если перечислять, начиная от земли и вверх, то есть мохово-лишайниковый, кустарничково-травяной, кустарниковый и древесный ярусы.
Можно говорить о ярусах обитания у насекомых. Здесь принцип распределения видов такой: обитатели почвы, поверхностного ее слоя, мхов, травостоя и последний – самый верхний.
Для животных и птиц ярусыпрактически не выражены.
Горизонтальная структура, то есть плоскостной срез на каждом из вертикальных уровней, характеризуется видовым многообразием или мозаичностью. Наполняемость живыми организмами каждого такого слоя зависит от нескольких факторов. Это влияние окружающей неживой природы или абиогенный фактор. Растительность этого горизонта. Совокупное влияние неживой природы и растительного мира. И последний фактор, присущий около почвенному уровню – это разнообразие, возникшее вследствие жизнедеятельности роющих животных.
Животный мир
В животном мире ярусность касается не роста организмов, а высот, на которых они обитают. Обычно выделяют:
Геобии – это все обитатели почв. К ним относятся как совсем мелкие животные вроде червей, мокриц и микроорганизмов, так и крупные землероющие виды – слепыши, кроты, цокоры, суслики, тушканчики.
Верхние слои почвы и лесной подстилки населяют герпетобии, а мхи – бриобии, и к тем и к другим могут относиться улитки, жуки, клещи, безногие земноводные.
Филлобии – это жители трав и кустарников. Они представлены всевозможными беспозвоночными, паукообразными, пресмыкающимися, различными млекопитающими и птицами, которые гнездятся в зарослях.
Самые высокие ярусы населяют аэробии. К ним относятся многие птицы, белки, летучие мыши, обезьяны, различные гусеницы и другие насекомые.
Ярусность относится не только к суше, проявляется она и в водной среде. Морские и речные организмы разделяют на поверхностные (планктон), пелагические (лососи, акулы, дельфины, медузы), донные или бентос (мидии, раки, крабы, скаты, камбалы).
Термин и определение
Впервые термин «биоценоз» применил в своей работе Карл Мебиус в 1877 году для описания всех организмов, населяющих территорию и взаимодействующих друг с другом. Он объединил греческие слова «βίος» – жизнь и «κοινός» – общий в одно, которое легло в основание понятий «пространственная структура биоценоза» и многих других.
Животные, растительность и микроорганизмы, во всем своем разнообразии, проживающие и произрастающие на определенной, обозначенной условными границами, территории называют биоценозом. Кроме того, все живое подвергается влиянию окружающее среды, то есть органическое взаимодействует с неорганическим. И это происходит и происходило на протяжении длительного промежутка времени.
Проблемы в классификации
Ярусность – это очень относительное понятие. Она проявляется по-разному, в зависимости от особенностей местности. Например, во влажных экваториальных лесах существует огромное количество видов организмов, поэтому разграничить их на уровни бывает довольно сложно.
Проще всего это сделать в лесах, которые созданы одним видом деревьев. Особенно хорошо ярусность прослеживается в дубравах, кедровых и березовых рощах, ельниках, борах. А вот на лугах все не так однозначно. Там травы и мхи могут создавать дополнительные уровни, границы между которыми тоже не слишком заметны.
Кроме того, существует понятие «внеярусности», благодаря растениям, которые нельзя причислить ни к одному уровню. Такими являются лианы, эпифиты и паразиты. Первые растут абсолютно в любом направлении, а их высота зависит от опоры, которая окажется рядом. Если поблизости будет дерево, лиана может достигнуть высокого яруса, если опоры не будет вообще, то она будет стелиться по земле, оказавшись на самом нижнем уровне. Похожая ситуация возникает с эпифитами и паразитами, которые обитают на других растениях и размещаются на различных высотах.
Виды и структура
Даже невнимательный наблюдатель заметит, что животные и растения, микроорганизмы, распространены или распределяются по территории, которую они занимают, по ширине и высоте. Такое распределение называется пространственным.
Кроме того, все живые организмы, существующие на этой площади, имеют видовое разнообразие. Все эти виды вместе или их совокупность и есть видовая структура биоценоза.
Не вызывает ни у кого сомнения, что в процессе совместной жизни на общей природной площадке, все ее жители между собой взаимодействуют. Самая распространенная форма такого взаимодействие – это поедание одних другими. Кошка – птичку или мышку. Мышка – зернышко.
Зернышко, во время роста потребляет полезные вещества из земли, а они получаются, когда червячки «перерабатывают» всех предыдущих, после их смерти. Червячка съедает птичка. И так по кругу. Такой круговорот и есть трофическая структура биоценоза. Кошка, мышка, птичка, зернышко и другие – это звенья, а все вместе трофическая цепь.
Таким образом, экологическая структура биоценоза имеет три вида.
Экологическая
Экологическая структура биоценоза, стоит несколько особняком, потому что в ее основу положен принцип адаптации видов к различным обстоятельствам. Например, к питанию, внешнему виду, окружающей среде, размерам и так далее. Особенностью является то, что эти обстоятельства или условия бывают природными, а могут быть созданы и сформированы человеком. Наличие естественных и искусственных факторов предопределяет количество и качество видов, занимающих определенную территорию или экологическую нишу.
Неорганическая или неживая среда, формирующая однородное пространство для живых организмов, называется биотоп, размеры которого могут быть очень разными. Экологический тип биоценоза рассматривается в неразрывной связи с биотопом.
Посмотрите видео:Экологическая структура биоценоза.
Трофическая
В основе трофической структуры лежат три группы организмов.
Первая – продуценты, то есть производящие. Это организмы, которые из воды и двуокиси углерода, то есть из неорганических веществ, вырабатывают или синтезируют органические. В качестве источника они используют солнечную энергию. Под термином «продуцента» понимают, как правило, зеленые растения, которые составляют около 99% всего живого на Земле. Зеленые растения – это основа экологической пирамиды и ее первое звено.
Следующие в этой цепи – консументы или потребители. Это организмы, которые питаются только органикой. При этом они производят белки и другие вещества, а также отходы. Консументы – животные, человек, и некоторые виды растений паразитов, которые не образовывают органические вещества из неорганических.
В биоценозе трофические связи между продуцентами, консументами и редуцентами должны быть постоянными и не прекращаемыми. Если они разорвутся или хотя бы затормозятся или приостановятся во времени, то это может повлечь гибель всего биоценоза.
Хвойные леса
Биоценоз сосновых лесов, например, в Беларуси, может включать всего до десяти видов деревьев на территории в 1 га, а в северных районах тайги на аналогичной территории может присутствовать всего 2–5 видов.
В хвойных лесах тайги обитают соболи (семейства куньих), лесная куница, из более крупных хищных животных: барсук, рысь, лиса росомаха, бурый медведь. Мелкие хищники питаются грызунами, для крупных хищных животных добычей служат лоси, олени, кабаны.
Из птиц часто встречаются куриные (рябчики, куропатки, глухари), некоторые виды воробьиных (корольки, синицы, клесты). Иногда встречаются филины, совы.
Какие организмы входят в состав биоценоза
Фитоценоз чаще всего представлен как высшими, так и низшими растениями. Видовое богатство обуславливают климатические условия. Общее количество организмов зависит от внешних условий и возраста самого биоценоза. Все участники фитоценоза действуют друг на друга, поэтому совместная жизнь накладывает отпечаток на внешний облик единства.