Разработка лекционного занятия по биологии на тему: "Пищевые цепи"

5.4.1 Пищевые цепи и экологические пирамиды

1. Пищевые цепи.

Цепь питания — последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника (предыдущего звена) к потребителю (последующему звену). Каждое предыдущее звено является пищей для следующего.

Типы пищевых цепей. В экосистемах часть первичной продукции потребляется животными (в том числе паразитами), поедающими живые растения. Всех первичных консументов считают растительноядными животными независимо от того, будут ли они крупными (коровы, овцы, олени), или мелкими животными (ракообразные живущие в толще воды (зоопланктон), или насекомые).

Поток энергии, идущий от растений через таких животных, обозначается как пастбищная пищевая цепь (рис. 1)

Рис. 1. Пастбищная цепь

Не использованный консументами остаток чистой продукции пополняет собой мертвое органическое вещество. Оно состоит из фекалий, содержащих часть неусвоенной пищи, а также трупов животных, остатков растительности (листьев, веток, водорослей) и называется детритом. Поток энергии, берущий начало от мертвого органического вещества и проходящий через систему разлагателей, называется детритной пищевой цепью (рис. 2).

Рис. 2. Детритная пищевая цепь

Рано или поздно энергия, заключенная в мертвом органическом веществе, будет полностью использована деструкторами и рассеяна в виде тепла при дыхании, даже если для этого ей потребуется несколько раз пройти через систему редуцентов. Исключением являются лишь случаи, когда местные абиотические условия неблагоприятны для процесса разложения (высокая влажность или сухость, мерзлота). В этих случаях накапливаются залежи не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества, превращающиеся со временем и при подходящих условиях в горючие ископаемые - нефть, уголь, торф.

Круговорот веществ. Вещества и энергия в сообществах передаются по пищевым цепям. Энергия не может передаваться по замкнутому кругу. Она доступна для живых организмов в форме солнечной радиации, которая может быть связана в процессе фотосинтеза. Расходуясь затем в виде химической энергии, она теряется, превращаясь в тепло. Вещество же может передаваться по замкнутым циклам, многократно циркулируя между организмами и окружающей средой. Это явление получило название круговорота веществ (рис. 3).

Рис. 3. Круговорот веществ в экосистеме

Необходимые для жизни элементы и растворенные соли условно называют биогенными, дающими жизнь элементами.

К ним относятся элементы, которые составляют химическую основу тканей живых организмов. Это углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера. А также элементы и их соединения, необходимые для существования живых систем, но в малых количествах: железо, марганец, медь, цинк, бор, натрий, молибден, хлор, ванадий и кобальт.

В отличие от энергии биогенные элементы могут использоваться неоднократно. В отличие от энергии, запасы биогенных элементов непостоянны. Процесс связывания некоторой их части в виде живой биомассы снижает количество, остающееся в среде экосистемы. И если бы растения и другие организмы в конечном счете не разлагались, запас биогенных элементов исчерпался бы и жизнь на Земле прекратилась. Вывод: активность гетеротрофов, и в первую очередь организмов, функционирующих в детритных цепях, - решающий фактор сохранения круговорота биогенных элементов и, следовательно, жизни на нашей планете.

Перенос энергии в сообществе. В любой трофической цепи не вся пища используется на рост, часть её уходит на: дыхание, движение, размножение, температуры тела и тд. Чем больше масса начального звена пищевой цепи, тем больше она в последующих звеньях.

Пищевая цепь – основной канал переноса энергии в сообществе. По мере удаления от первичного продуцента ее количество уменьшается. Перенос энергии с одного уровня на другой никогда не бывает полным. Часть энергии теряется в процессе переработки пищи, а часть не усваивается организмом и выводится в виде экскрементов, а затем разлагается деструкторами.

Часть энергии теряется в виде тепла в процессе дыхания. Любое животное, перемещаясь, охотясь, строя гнездо и тд. совершая любую работу, которая требует затрат энергии, в результате чего опять происходят выделение тепла.

1. Экологические пирамиды.

Экологическая пирамида — закономерность, отражающая соотношение по пищевым уровням продуцентов и консументов различного порядка.

Пирамида энергии - закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания.

Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на другой более высокий определяет число этих уровней и соотношение хищников и жертв. На любой трофический уровень поступает около 10% энергии предыдущего уровня. Общее число трофических уровней около четырех-шести.

Данное явление изображают в виде экологической пирамиды. Бывают пирамиды по численности особей, пирамида биомассы и пирамида энергии.

Основание пирамиды образуют продуценты - растения, над ними консументы первого порядка – травоядные. Затем консументы второго порядка – хищники. Далее крупные хищники.

Пирамида биомассы показывает соотношение биомассы организмов разных трофических уровней, площадь прямоугольника пропорциональна уровню биомассы.

Рис. 4. Пример экологической пирамиды биомассы

Пирамида численности отражает плотность населения организмов накаждом трофическом уровне. Она может быть перевернутой в зависимости от того как быстро возобновляется ряд особей.

Рис. 5. Пирамида численности

Саморегуляция экосистемы — способность к восстановлению иподдержанию внутреннего равновесия биологического круговорота веществ в биогеоценозе после какого-либо природного или антропогенного влияния (ураган, пожар, наводнение и др.).

Смена биогеоценозов (сукцессия) — преемственное естественное поступательное развитие экологической системы, при котором один биоценоз сменяется другим (на месте лесов образуются болота, на месте болот — луга). Это происходит потому, что жизнедеятельность видов постепенно изменяет их собственную среду обитания. В одних экосистемах этот процесс идёт быстро, в других — медленно. Смена экосистем может быть вызвана стихией или деятельностью человека.

Закон Эшби: стабильность и устойчивость экосистемы тем выше, чем больше видовое разнообразие. Для экосистемы с низкой устойчивостью характерны вспышки численности отдельных видов.

Агроценозы — биогеоценозы, созданные человеком. Они обладают определёнными видовым составом и взаимоотношениями с условиями среды (поля, лесные посадки, парки, сады). Агроценозы не способны к саморегуляции, так как число составляющих их видов ограничено. Обладают малой устойчивостью. Ведущая роль искусственного отбора. Нарушен круговорот элементов, так как часть их человек изымает с урожаем и для возмещения потерь вносит минеральные удобрения.

Вопросы для повторения и закрепления материала:

1. Какие вещества называются биогенными?

2. Какие типы организмов играют основную роль в поддержании круговорота биогенных элементов?

3. Какое значение имеет круговорот биогенных веществ в природе?

4. Как вы думаете какая пищевая цепь включает в себя больше звеньев водная или наземная?

5. Что входит в состав детрита?

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/612134-razrabotka-lekcionnogo-zanjatija-po-biologii-