Конспект та презентація "Біоценологія"

ТЕХНОЛОГІЧНА КАРТКА ЗАНЯТТЯ

(план-конспект)

Дисципліна: екологія

Дата:__________________

Група: ________________

Тема заняття: «Біоценологія»

Мета:  розглянути особливості угруповань жи­вих організмів та екосистем, проаналізу­вати склад і структуру угруповань; роз­вивати вміння використовувати раніше засвоєні знання; виховувати ініціатив­ність та вміння відстоювати свою точку зору

Тип заняття: повідомлення та засвоєння нових знань

Форма: комбінована лекція

Обладнання: опорний конспект,  рисунки, мультимедійна презентація

Біоценологія

Етапи заняття

I. Організаційний. Привітання. Перевірка готовності аудиторії та студентів до заняття. Виявлення відсутніх.

II. Підготовка студентів до вивчення нового матеріалу.

2.1. Актуалізація опорних знань та життєвого досвіду студентів.

      Усне опитування.

1. Що вам відомо про синекологію?
         2. Які бувають популяції?

3. Структура популяцій?

4.  Криві чисельності та виживання популяцій.

2.2. Повідомлення теми, мети, завдань заняття

Тема: біоценологія

План

1. Загальна характеристика біоценозу

2. Структура біоценозу

3. Властивості сукцесії

        IІІ. Вивчення нового матеріалу. Розкриття питань

1. Загальна характеристика біоценозу

Вперше термін біоценоз запропонував німецький вчений К.Мебіус у 1877 році. На основі проведених досліджень (устриць в банках) К.Мебіус дав йому таке визначення: біоценоз - це об’єднання живих організмів, яке відповідає за своїм складом, кількістю видів і особин деяким середнім умовам середовища, в якому організми взаємозалежні і зберігаються завдяки постійному розмноженню в певній місцевості.

Якщо хоча б одна із умов відхилилась на певний час від середньої величини, то змінився би увесь біоценоз. Зміна умов середовища може бути зумовлена і господарською діяльністю людини.

Внаслідок того, що вивчення всіх груп видів біоценозу неможливе, вивчають певні групи видів які є віддзеркаленням впливу умов місцевості на угрупування. В біоценозі види взаємопов’язані, що відрізняє його від скупчення і згуртування особин.

Р.Дажо відмітив, що хибність твердження К.Мебіуса полягає в тому, що він вважає біоценоз як угрупування, що перебуває у стабільній рівновазі та стійке в часі. Крім того, уявлення про те, що біоценоз є місцем розмноження особин являється застарілим.

Сучасні уявлення про біоценоз характеризують його як стійку систему, яка складається із популяцій всіх екологічних груп організмів, що склалась історично в межах певної території. Хоча тривалість життя представників різних екологічних груп організмів є різною, при своїй взаємодії вони утворюють стійку систему, що має відносно сталі параметри в часі.

М.Ф.Реймерс (1994) зазначив: «Биоценоз в классическом понимании - системно-функциональная совокупность продуцентов, консументов и редуцентов, т.е. экологически многокомпонентное образование ...».

Одним із завдань загальної екології є вивчення взаємозв’язків між властивостями і структурою біоценозу незалежно від того, які види організмів входять до нього.

Угрупування популяцій різних видів можна назвати біоценозом, якщо воно відповідає таким вимогам:

- Має характерний видовий склад . Існують дві характерні групи видів: домінантні, які створюють зовнішній вигляд біоценозу і субдомінантні, які не виділяються так виразно як перші, але віддзеркалюють своєю присутністю умови місцевості. Субдомінантні види часто називають біоіндикаторами.

- Має необхідний набір видів . Біоценоз є системою, в межах якої реалізується кругообіг речовини та обмін енергією. Тому біоценозом може бути така система, яка містить усі необхідні елементи для реалізації кругообігу речовини. Біоценоз завжди є повночленним, до його складу мають входити продуценти (автотрофи), консументи (гетеротрофи) та редуценти (деструктори). Відсутність окремих членів у системі не дає підстави називати угрупування біоценозом.

- Має певну тривалість існування в часі . Біоценоз з його видовим складом є системою стійкою і довговічною, хоча його мешканці мають різну тривалість життя. Отже біоценоз повинен сформуватись історично, щоб його представники були взаємопристосовані і доповнювали один одного.

- Займає певну територію . Простір, у якому функціонує біоценоз має займати певну площу, відрізняється однорідністю і особливістю умов середовища. Межі біоценозу найчастіше визначають з урахуванням характерних життєвих форм та міграції видів.

Розрізняють два основні типи біоценозів: насичений (природний) і ненасичений (антропогенний). Хоча за визначенням вони містять представників всіх екологічних груп організмів, вони відрізняються між собою біорізноманіттям.

Біоценоз насичений - це біоценоз з повним, максимальним, за даних умов, набором видів рослин, тварин та мікроорганізмів, в якому немає місця для мігрантів, наприклад, екваторіальні ліси, широколисті ліси помірної зони, тощо. Біоценоз насичений характеризується високим ступенем стійкості!

Біоценоз ненасичений - це біоценоз із збідненим набором популяцій видів, в який, як правило, можуть безперешкодно проникати чужі організми. Ненасиченість характерна для агроценозів, які є вразливими для шкідників і бур’янів. Ненасичені біоценози є вразливими до зовнішніх впливів. Без участі людини, ненасичені біоценози не можуть довго існувати.

Слід зазначити, що біоценози пустель відносять до насичених біоценозів, незважаючи на відносно невелику чисельність окремих видів. За умов пустелі більшого біорізноманіття досягти неможливо.

2. Структура біоценозу

Структура біоценозу – це закономірні зв’язки і визначений розподіл різних елементів системи. Розрізняють просторову, видову і трофічну структури.

Просторова структура біоценозу (ярусність)

Розподіл видів рослин, тварин і мікроорганізмів в біоценозі залежить від умов їх місця проживання і становить так звану просторову структуру (ярусність). Просторова структура – це вертикальний розподіл фітоценозу в наземній та підземній частинах на окремі горизонти.

Тому розрізняють наземну і підземну структури біоценозу.

Формування наземної структури залежить від вимогливості рослин до світла, тепла, вологи, вітру тощо. Кожен ярус біоценозу характеризується певними морфологічними, флористичними, екологічними та іншими ознаками. Найкраще просторова структура виражена у фітоценозі.

Добре виражена ярусність у лісах:

1) деревний ярус,

2) ярус чагарників і підліску

3) трав’яний покрив

4) мохів і лишайників

Слабше ярусність виражена у степових і лучних угрупованнях.

У фітоценозах існують також і позаярусні рослини: ліани та епіфіти.

Кількість ярусів залежить від екологічних умов, видового складу, віку угруповання. Навіть при незначному покращанні екологічних умов кількість ярусів зростає.

Підземна структура фітоценозу формується в залежності від вимогливості вищих рослин до родючості ґрунту. Тварини не пристосовані постійно до якого-небудь ярусу. В більшості випадків вони ведуть активний спосіб життя в кількох ярусах: птахи, окремі види ссавців.

Залежно від кількості ярусів біоценози ділять на:

• прості (сосняк лишайниковий)
• складні фітоценози (сосняк грабово-дубовий різнотравний)

Ярусний розподіл рослин не тільки підвищує загальну продуктивність біоценозів, а й пом’якшує взаємовідносини між рослинами, тваринами, оскільки ярусність розмежовує життєвий простір окремих рослин, тварин і мікроорганізмів, сприяє послабленню боротьби за існування між ними і одночасно сприяє повнішому використанню ресурсів зовнішнього середовища.

Ярусність – пристосування до раціонально використання зовнішнього середовища.

Горизонтальна структура біоценозу (мозаїчність)

Однорідність біотопу в межах біоценозу відносна. В межах біоценозу можуть існувати відмінності у зволоженні ґрунту, засоленості, а також відмінності щодо рослинного покриву. Навіть при повній однорідності біотопу можуть існувати відмінності у зв’язку з чергуванням крон, щодо неоднакової освітленості і вологості. 

Мозаїчність біоценозу проявляється в його поділі на окремі мікроценози, які відрізняються за видовим складом, кількісним співвідношенням особин.

Зв’язки в біоценозі

Між організмами в біоценозі існують постійні трофічні (харчові) зв’язки, на основі яких формуються так звані ланцюги живлення. Завдяки їм організми, що об’єднуються у великі групи, утворюють єдиний комплекс, цикл живлення. Цикли живлення визначають трофічну структуру біоценозу та її функціонування.
   Ланцюги живлення поділяють на:

• пасовищні – охоплюють зелені рослини, рослиноїдних тварин і хижаків, що поїдають травоїдних;
• детритні – охоплюють мертву органічну речовину, детритофагів та їх хижаків.

Здебільшого в біоценозі наявні і пасовищні і детритні ланцюги живлення.

Трофічні рівні в біоценозі представлені продуцентами, консументами І, ІІ, і ІІІ порядків, редуцентами.

Харчові ланцюги (ланцюги живлення) утворюють піраміди біомас, чисел, енергії.

За правилом піраміди загальна біомаса кожної наступної ланки в ланцюзі живлення зменшується в порівнянні з попередньою.

Таким чином, трофічні зв’язки – це зв’язки що виникають тоді коли організми одного виду живляться організмами іншого або продуктами життєдіяльності організмів цього виду. Вони можуть бути прямі, опосередковані.

Прямі зв’язки формуються тоді коли організми одних видів самі є їжею або постачають її іншим видам.

Опосередковані зв’язки формуються тоді коли особини двох видів конкурують лише між собою за їжу, або один з них створює доступні чи недоступні умови для живлення ін.
 

3. Властивості сукцесії

Сукце́сія (від лат. succesio — наступність, спадкування) — послідовна необоротна й закономірна зміна одного біоценозу (фітоценозу, мікробного угрупування, біогеоценозу й т.д.) іншим на певній ділянці середовища, як правило за періодів та процесів розвитку (ідеї проф. Ю. М. Дмитрієнка).

Теорію сукцесій спочатку розробляли геоботаніки, але потім стали широко використоувати й інші екологи. Одним з перших теорію сукцесій розробив Ф. Клементс і розвив В. Н. Сукачов, а потім С. М. Разумовський.

Термін було введено Ф. Клементсом для позначення змінюючих один одного в часі угрупувань, що утворюють сукцесійний ряд (серію) де кожна попередня стадія (серійне угрупування) формує умови для розвитку наступного. Якщо при цьому не відбувається подій, що спричиняють нову сукцесію, то ряд завершується відносно стійким угрупуванням, що має збалансований при даних факторах середовища обмін. Таке угрупуваня Ф. Клементс назвав клімаксом. Єдиною ознакою клімаксу в змісті Клементса-Разумовського є відсутність у нього внутрішніх причин для зміни. Час існування угрупування в жодному разі не може бути одною з ознак.

Хоча терміни, введені Клементсом широко використвуються, існує дві принципово різні парадигми, у рамках яких зміст цих термінів різний: континуалізм і структуралізм. Прибічники структуралізму розвивають теорію Клементса, прихильники континуалізма, натомість, принципово відкидають реальність угрупувань і сукцесій, вважаючи їх стохастичними явищами й процесами (поліклімакс, клімакс-континуум). Процеси, що відбуваються в екосистемі в цьому випадку спрощують до взаємодії видів, що зустрілися випадковим чином, і абіотичного середовища. Парадигма континуалізму була вперше сформульована радянським геоботаніком Л. Г. Раменським (1884–1953) і, незалежно від нього, американським геоботаніком Г. Глізоном (1882–1975).

Існує безліч класифікацій сукцесій, за показниками, що можуть змінюватися в ході сукцесії:

• за масштабом часу (швидкі, середні, повільні, дуже повільні),
• за оборотністю (оборотні й необоротні),
• за ступенем сталості процесу (постійні й непостійні),
• за походженням (первинні й вторинні),
• за тенденціями зміни продуктивності (прогресивні й регресивні),
• за тенденцією зміни видового багатства (прогресивні й регресивні),
• за антропогенністю (антропогенні й природні),
• за характером змін, що відбуваються під час сукцесії (автотрофні й гетеротрофні).

Залежно від цілей дослідника, подібні класифікації можна будувати на будь-якій логічній підставі, а число їх можна збільшувати нескінченно. Так, наприклад, П. Д. Ярошенко (1950) вказував на необхідність поділу антропогенних змін на зміни в соціалістичних країнах і зміни в капіталістичних країнах.

Якщо класифікувати сукцесії на основі процесів, що протікають, то можна виділити дві основні групи: ендогенні, що відбуваються в результаті функціонування угрупувань, і екзогенні, що відбуваються в результаті зовнішнього впливу. Рушійною силою ендогенних сукцесій є незбалансований обмін угрупувань.

За походженням сукцесії поділяють на первинні і вторинні

Первинні сукцесії — це поява і розвиток рослинних угрупувань у місцеіснуваннях, де рослинності раніше не було (оселення лишайників на скельних породах або вищих рослин на піщаних узбережжях тощо).

Вони відбуваються в декілька етапів:

• виникнення ділянок земної поверхні, незайнятої рослинністю;
• заселення цієї ділянки певними видами рослин;
• загострення конкретних взаємозв'язків між різними видами, внаслідок чого одні витискають інші;
• перетворення організмами середовища існування, зростання видового різноманіття, поступова стабілізація його умов і міжвидових взаємозв'язків.

Широко відомим прикладом первинної сукцесії є заселення застиглої лави після виверження вулкана або схилу після сходу лавини, що знищила весь профіль ґрунту. Зараз подібні явища рідкі, але кожна ділянка суші в якийсь час пройшла через первинну сукцесію.

Первинні сукцесії розвиваються паралельно із ґрунтоутворенням під впливом постійного потрапляння ззовні насіння, відмирання нестійких до екстремальних умов сіянців і лише з певного часу — під впливом міжвидової конкуренції. Розвиток того чи іншого серійного угруповання і його зміна обумовлені в основному вмістом азоту в ґрунті й ступенем руйнування його мінеральної частини.

Вторинні сукцесії - це відновлення природної рослинності після певних порушень, наприклад, відновлення лісів після пожеж. Як приклад вторинної сукцесії зазвичай наводять ялиновий ліс, знищений пожежею. На займаній ним раніше території зберігся ґрунт і насіння. Трав'яне угрупування утвориться вже на наступний рік. Далі можливі варіанти: у вологому кліматі домінує ситник, потім він змінюється малиною, вона — осикою; у сухому кліматі переважає війник, що змінюється шипшиною, а шипшина — березою.

Інший приклад: на місці болота виникає листяний ліс, потім на його місці - мішаний ліс, а кінцева стадія - тайга.

ІV. Узагальнення знань. Бесіда

1. Що таке біоценоз?
2. Чим відрізняється популяція від біоценозу?
3. Яким чином змінюються біоценози?
4. Що таке трофічні зв’язки в біоценозі?
5. Як називається відновлення природної рослинності після певних порушень?

V. Підсумок заняття. Виставлення оцінок. Висновки.

VI.  Домашнє завдання. Вивчити конспект лекції.