Урок 22. Принципы организации экосистем
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Конспект на интерактивный видео-урок

по предмету «Естествознание» для «10» класса

Урок № 22. Принципы организации экосистем

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

- Что такое экосистема?

- Каковы особенности экосистемы, как саморегулирующейся системы, какие можно выделить ключевые компоненты экосистемы?

- Какие связи существуют в экосистеме, как организованы потоки вещества, энергии и информации в экосистеме?

- Почему об экосистемах говорят, как о структурных единицах биосферы? Почему биосферу можно назвать глобальной экосистемой?

- Как человек воздействует на экосистемы?

Глоссарий по теме:

Экосистема – это открытая система совместного развития и функционирования биоценоза (сообщества живых организмов) и биотопа (места обитания данного сообщества) за счёт потоков вещества, энергии и информации, которые проходят между биоценозом и биотопом.

Биоценоз представляет собой совокупность живых организмов, проживающих на определенной территории (биотопе) и взаимосвязанных между собой потоками вещества, энергии и информации. По способам получения энергии живых организмов в биоценозе разделяют на продуцентов, консументов и редуцентов.

Биотоп – это второй структурный компонент экосистемы, наряду с биоценозом, представляющий собой совокупность условий и ресурсов экосистемы. Именно основные факторы биотопа определяют границы экосистемы.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1.	Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 121-125.

2. Одум Ю. Экология / Одум Ю., М. Наука, 1986, Т.1. с. 45-78.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Образовательный портал «Экология – онлайн-спавочник» http://ru-ecology.info/post/102462600030006/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Экосистема – это открытая система совместного развития и функционирования биоценоза (сообщества живых организмов) и биотопа (места обитания данного сообщества) за счёт потоков вещества, энергии и информации, которые проходят между биоценозом и биотопом. Термин «экосистема» впервые предложен английским биологом А. Тенсли в 1935 году.

Поскольку экосистема – это единство биоценоза и биотопа, для наземных экосистем применим также термин биогеоценоз, обозначающий сообщество живых организмов, обитающих на определенной территории.

Биоценоз и биотоп являются ключевыми структурными компонентами экосистемы.

Биоценоз представляет собой совокупность живых организмов, проживающих на определенной территории (биотопе) и взаимосвязанных между собой потоками вещества, энергии и информации. По способам получения энергии живых организмов в биоценозе разделяют на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты (или автотрофы) – это живые организмы фототрофы и хемотрофы (главным образом, водоросли и высшие растения) синтезирующие из минеральных соединений и солнечного света (в случае хемотрофов – за счет химических реакций) органические вещества.

Консументы (гетеротрофы) – это живые организмы, которые потребляют органические вещества. Как правило, консументов подразделяют на порядки – по тому типу энергии, который они потребляют в экосистеме. К консументам I порядка относятся те организмы, которые поедают продуцентов (растительноядные: корова, заяц и т.д.). К консументам II порядка относят организмов, питающихся консументами I порядка (например, сова, которая питается мышами). К консументам III (также выделяются в отдельных экосистемах и консументы IVпорядка), соответственно относят организмов, питающихся консументами II порядка.

Редуценты (деструкторы) – это живые организмы – гетеротрофы, которые в экосистемах потребляют мёртвое органическое вещество, разлагая его до минеральных соединений.

Биотоп – это второй структурный компонент экосистемы, наряду с биоценозом, представляющий собой совокупность условий и ресурсов экосистемы. Именно основные факторы биотопа определяют границы экосистемы.

Любая экосистема не может быть статичной, она находится в непрерывном развитии и постоянно функционирует. Функционирование экосистемы – это процесс взаимодействия между компонентами экосистемы за счёт существующих в ней информационных связей, потоков вещества и энергии.

Информационные взаимосвязи в экосистеме имеют столь же важное значение, как и потоки вещества и энергии. Наиболее типичные примеры таких информационных связей это, например, длина светового дня, которая определяет период вегетации растений, сигнальные вещества растений и животных (репелленты, аттрактанты), которые формируют пищевые связи, связи в рамках процесса размножения; негативные факторы биотопа, которые «запускают» половое размножение растений и т.д.

Через потоки вещества, энергии и информации биоценоз и биотоп в экосистеме взаимосвязаны (рисунок 1).

Рисунок 1. Взаимосвязь биоценоза и биотопа в экосистеме через потоки вещества, энергии и информации

Энергия приходит в экосистему от солнечного света опосредованно через атмосферу, воду, субстраты или непосредственно (при усвоении ее зелеными растениями). Сквозной поток энергии, пронизывая трофические уровни экосистемы, постепенно уменьшается – с одного трофического уровня на другой переходит не более 10% энергии (закон 10%). Энергия, переходя по трофическим уровням: продуцент – консумент – редуцент, десятикратно теряется на каждом уровне, при этом накопление ряда веществ (в том числе токсичных), примерно в том же соотношении увеличивается. Однонаправленность потока энергии сочетается с ее одновременным рассеиванием. Это свойство позволяет использовать энергию в других, параллельных экосистемах, причем однонаправленность потока энергии формирует в них сравнительно замкнутый круговоборот веществ.

Этот процесс можно представить следующим образом (рисунок 2):

Рисунок 2. Потоки энергии в экосистеме

Удельная численность организмов в экосистеме – это число особей на единицу площади или объёма экосистемы. Чаще всего говорят об удельной численности живых организмов на каждом трофическом уровне экосистемы (например, удельная численность продуцентов, консументов I, II, III, IV порядков, редуцентов).

Достаточно важными параметрами, характеризующими состояние экосистемы, является биомасса экосистемы и продукция экосистемы.

Биомасса экосистемы – это суммарная масса живых организмов на единицу площади или объёма.

Продукция экосистемы – масса органического вещества, созданная экосистемой за единицу времени.

Для оценки состояния экосистемы составляют пирамиды численности, продукции и биомассы, иллюстрируя число особей (видов); массу органического вещества или массу живых организмов на каждом трофическом уровне.

Биомасса и продукция экосистемы отражают текущее состояние и процесс сукцессии (стадию сукцессии) экосистемы. Увеличение продуктивности экосистемы за счёт накопления биомассы экосистемы.

Выводы:

Экосистема – это открытая система совместного развития и функционирования биоценоза (сообщества живых организмов) и биотопа (места обитания данного сообщества) за счёт потоков вещества, энергии и информации, которые проходят между биоценозом и биотопом.

Поскольку экосистема – это единство биоценоза и биотопа, для наземных экосистем применим также термин биогеоценоз, обозначающий сообщество живых организмов, обитающих на определенной территории.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Узнайте по описанию, о каком трофическом уровне в экосистем идет речь: «Живые организмы, которые потребляют органические вещества. Как правило, их подразделяют на порядки – по тому типу энергии, который они потребляют в экосистеме».

Варианты ответов:

1. Консументы;

2. Продуценты;

3. Редуценты.

Пояснение: правильный ответ – 1. Консументы.

2. Установите соответствие между описанием и параметром экосистемы:

1. Биомасса;

2. Удельная численность организмов в экосистеме;

3. Продукция.

А. Число особей на единицу площади или объёма экосистемы. Чаще всего говорят о живых организмах на каждом трофическом уровне экосистемы (например, применительно к уровню продуцентов, консументов I, II, III, IV порядков, редуцентов).

Б. Суммарная масса живых организмов на единицу площади или объёма.

В. Масса органического вещества, созданная экосистемой за единицу времени.

Правильные ответы:

1Б; 2А; 3В.