Урок №31. Трофическая структура экосистемы

Методическое пособие уроков с видеоматериалами

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный.

Цель:

- осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные:

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

УУД

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание необходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных сообществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, преобразовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товарищей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать - понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь - определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Трофическая структура экосистемы

В результате взаимодействия в пищевых цепях при переносе энергии каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру.

В общем случае трофическую структуру можно определить количеством энергии, фиксируемой на единицу площади в единицу времени на последовательных трофических уровнях, и изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием

которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Данное явление было изучено Ч. Элтоном в 1927 г.

Различают три основных типа экологических пирамид.

Пирамида чисел (число особей/м2) отражает численность организмов на разных трофических уровнях. В случае пастбищных пищевых цепей леса, когда продуцентом служит дерево, а первичными консументами - насекомые, уровень первичных консументов численно богаче особями уровня продуцентов. В этом случае пирамиду чисел называют обращенной.

Пирамида биомасс характеризует общую сухую массу живого вещества на разных трофических уровнях (сухая масса органических веществ г/м2).

В экосистемах с очень мелкими продуцентами и крупными консументами общая масса последних может быть в любой момент выше общей массы продуцентов, т. е. пирамида биомасс тоже может быть обращенной.

Пирамида энергий (Дж/м2 год) показывает величину энергетического потока или «продуктивность» на последовательных трофических уровнях. Энергетическая пирамида всегда сужается кверху при условии, что учтены все источники энергии, поступающей в систему с пищей.

Из трех типов экологических пирамид пирамида энергий дает наиболее полное представление о функциональной организации сообщества. Число и масса организмов, которых может поддерживать какой-либо трофический уровень в тех или иных условиях, зависит не от количества фиксированной энергии, имеющейся в данное время на предыдущем уровне, а от скорости продуцирования пищи. В противоположность пирамидам чисел и биомасс, отражающим статику системы, пирамида энергий отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь.

На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма* особей, и, если учтены все источники энергии, пирамида всегда имеет правильную форму в соответствии со вторым законом термодинамики.

Построение пирамиды чисел и пирамиды биомасс без пирамиды энергий может привести к неверной оценке функциональной роли популяций, сильно различающихся интенсивностью метаболизма, т. е. размерами особей. Данные по численности приводят к переоценке значения мелких организмов, а данные по биомассе - к переоценке роли крупных организмов.

Размеры и сложность системы лимитируются затратами энергии на самоподдержание. Рост систем прекращается, если расход энергии на самоподдержание становится равным ее поступлению. Количество биомассы, которое может поддерживаться в условиях такого равновесия, называется максимальной поддерживающей емкостью среды. Считается, что оптимальная поддерживающая емкость, способная противостоять изменениям окружающей среды, ниже теоретически максимальной в 2 раза. Так, например, по мнению специалистов, оптимальная поддерживающая емкость Земли находится в пределах 8,5-13,5 млрд. человек. В настоящее время численность народонаселения нашей планеты составляет

Возвращаясь к пирамиде энергий, можно дать определение очень важному закону пирамиды энергий (уже упоминавшееся правило 10%), согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10% энергии .

Этот закон, сформулированный в 1942 г. Р. Линдеманом, называют иногда законом Линдемана. Его следствием является ограниченная длина пищевых цепей. Из закона вытекает очень важное правило, заключающееся в том, что максимальный переход с одного трофического уровня на другой порядка 10% энергии не ведет к пагубным для экосистемы последствиям.

Использование правила 10% позволяет определять возможный и безопасный объем промысла особей. Однако пока нет способов для прогнозирования динамического состояния популяций, поэтому в одних случаях нормы промысла завышены, в других - занижены.

Вопросы и задания

1.Что определяет трофическая структура экосистемы?

2.Приведите конкретные примеры вариантов прямой и обращенной экологических пирамид чисел.

3.Объясните экологический смысл закона Линдемана (правила 10%).

Трофические связи в биоценозе