ТЕМА: «Биоценоз как биологическая система. Биогеоценозы»

Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и с положительными для себя последствиями. Группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов называют биоценозами.

Существование организмов в биоценозах невозможно без среды их обитания, поэтому на состав флоры и фауны данного сообщества организмов большое влияние оказывает климат, особенности рельефа данной конкретной местности и т.д. Все это вызвало необходимость введения в экологию нового понятия “биогеоценоз”.

Совокупность растительных и животных организмов на определенной географической территории обитания получило название биогеоценоз. Этот термин был предложен русским ученым Сукачёвым. Как и популяция, биогеоценоз имеет свои экологические характеристики: видовое разнообразие, пищевую и пространственную структуру, биомассу, биологическую продуктивность.

Биогеоценозы многообразны, они определенным образом взаимосвязаны друг с другом, длительное время могут быть устойчивыми, однако под влиянием изменяющихся условий внешней среды или под действием деятельности человека могут изменяться, погибать, заменяться на другие сообщества организмов.

I. Цель занятия:

1. Рассмотреть сущность понятий: «биоценоз», «биогеоценоз», «сообщества».

2. Изучить структуру биоценозов.

3. Ознакомиться со свойствами биоценозов.

4. Оценить типы взаимоотношений организмов в биоценозах.

II. Исходные знания:

1. Знать видовую и пространственную структуру биоценозов.

2. Уметь приводить примеры простых и сложных биоценозов.

3. Уметь определять трофические категории организмов в биоценозе.

III. План изучения темы:

1.Биоценоз и его структура.

2. Экологические ниши.

3. Отношения организмов в биоценозах.

4.Цепи и сети питания.

5. Экологические пирамиды.

6. Биологическая продуктивность биоценозов.

7. Учение Сукачева о биогеоценозах.

IV. Литература:

1.Лекции.

2.Иванов В.П., Васильева О.В. Основы экологии (учебник). –СПб: Спецлит, 2010 год. – 272 с.

3.Иванов В.П., Васильева О.В., Иванова Н.В. Общая и медицинская экология (учебник для студентов медицинских вузов). – Ростов-на-Дону: Феникс, 2010 год. – 508 с.

4.Шилов И.А., Экология. – М.: Высшая школа, 2010. – 512 с.

5.Биология/ Под. Ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2011. – Т. 2.

V. Вопросы для самоконтроля:

1. Определение «биоценоза».

2. Экологические особенности и отличия «сообщества», «биоценоза», «скопления».

3. Иерархичность жизни на биоценотическом уровне.

4. Биотический экологический фактор.

5. Определение биогеоценоза. Биотоп и биота. Структура биогеоценоза.

6. Стабильность биоценоза.

7. Видовая структура биоценоза: доминантные и второстепенные виды, эдификаторы.

7. Биоразнообразие (α и β). Количественное соотношение числа видов. Экотоп.

8. Внутренние структуры биоценоза – консорции.

9. Свойства биоценоза: обилие, частота, постоянство, разнообразие.

10. Пространственная структура биоценоза:

- вертикальная (ярусность, мозаичность);

- горизонтальная (микроценоз, парцелла, микрогруппировка).

11. Экологическая ниша.

12. Причина конкурентной борьбы за экологическую нишу. Суть принципа Гаузе.

13. Трофическая структура биоценозов (продуценты, консументы, редуценты).

14. Цепи питания и их характеристика (цепи хищников, паразитов, детритные цепи).

15. Экологические пирамиды (пирамиды чисел, массы, энергии).

16. Формы межвидовых взаимоотношений в биоценозах:

а) взаимно-полезные,

б) полезно-нейтральные,

в) нейтральные,

г) полезно-вредные,

д) взаимно-вредные.

17. Основные типы взаимодействия между живыми организмами (трофические, топические, форические, фабрические).

VI. Содержание занятия:

1. Тестирование по теме занятия (10 вопросов).

Устное собеседование по вопросам для самоконтроля.

Выполнение практической работы.

VII. Подведение итогов занятия.

VIII. Домашнее задание.

Тема: «Биосфера – глобальная экосистема»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

«Биогеоценозы и их структура»

Задание № 1. Оценка состояния видовой структуры сообществ.

Выполняется по вариантам. Номер варианта определяет преподаватель.

При изучении видовой структуры экосистем рассчи­тываются следующие показатели:

1. Видовое богатство S (число видов).

2. Индекс разнообразия Симпсона Д (чем больше Д приближается к S, тем разнообразнее сообщество):

Д = 1 /Spi²

где pi — доля i вида в суммарной численности особей всех видов (S — знак суммы).

3. Индекс выровненности Симпсона — Е (чем больше этот индекс приближается к 1, тем равномернее пред­ставлены все виды в сообществе):

Е =Д/ S

4. Выделение видов доминантов по численности и биомассе (рассчитать долю вида в процентах по числу особей или биомассе).

5. Выделение видов - эдификаторов сообщества.

6. Выделение редких и малочисленных видов сооб­щества.

7. Графическое определение зависимости числа видов в биоценозе от числа особей, приходящихся на один вид (рисунок), для выявления степени нарушенности биоценоза.

0 Х

Рисунок. Зависимость числа видов сообщества от числа особей, прихо­дящихся на один вид:

у - число видов в биоценозе; х — число особей, приходящихся на один вид; 1 — устойчивый биоценоз; 2 - нарушенный биоценоз

Задание. Сравните видовую структуру разных эко­систем по вышеуказанным показателям, сделайте вывод о видовом разнообразии изучаемых сообществ.

Пример расчета индексов разнообразия и выровненности Симпсона.

На 1 м² луга обнаружены следующие жи­вотные: стрекоза-коромысло — 1, кузнечик зеленый — 25, улитка - янтарка — 6, травяной клоп — 18, тля гороховая — 112, клеверный долгоносик - 42, дождевой червь - 58.

Для расчета индекса разнообразия сообщества живот­ных составляется таблица 1.

Вначале определяется pi каж­дого вида. Например, для получения pi стрекозы - коромысло надо число особей данного вида (1) разделить на суммар­ную численность особей всех видов (262). Полученное де­лимое 0,004 является числом pi стрекозы - коромысло.

Затем на основании данных таблицы рассчитывают­ся индексы Д и Е.

Таблица расчета индекса разнообразия сообщества животных   № п/п Вид pi pi2 Число особей Число видов Стрекоза-коромысло 0,004 0,000016 Кузнечик зеленый 0,09 0,0081 Улитка-янтарка 0,02 0,000529 Клоп травяной 0,07 0,00532 Тля гороховая 0,48 0,2304 Долгоносик клеверный 0,16 0,0256 Червь дождевой 0,22 0,0484       S = 0,318365 S =7

Д= 1 /0,32 = 3,12,

где величина 3,12, указывает на то, что видовое разнооб­разие животных невелико. Видовой состав однообразен.

Е =Д /S = 3,12 / 7 = 0,44,

где величина 0,44 указывает на то, что распределение особей всех видов в данном сообществе неравномерно.

В после выполнение практической работы необходимо отметить виды доминанты, эдификаторы, редкие. Определить степень нарушенности биоценоза.

Вариант № 1. На 1 м² болота обнаружены следующие растения:

№	виды	количество
	Ива ползучая
	Вороника черная
	Вереск обыкновенный
	Белоус торчащий
	Ситник членистый
	Горец змеиный
	Белозер болотный

Вариант № 2. На 1 м² леса обнаружены следующие растения:

№	виды	количество
	Коротконожка лесная
	Бор развесистый
	Ожика волосистая
	Купена многоцветковая
	Ландыш майский
	Молочай кипарисовый
	Пролесник многолетний

Вариант № 3. На 1 м² обочины дороги обнаружены следующие растения:

№	виды	количество
	Росичка кровяная
	Пырей ползучий
	Ячмень мышиный
	Щирица запрокинутая
	Резеда желтая
	Марь многосеменная
	Солянка калийная

Вариант № 4. На 1 м² луга обнаружены следующие растения:

№	виды	количество
	Плевел многолетний
	Полевица тонкая
	Ожика равнинная
	Щавель туполистный
	Сивец луговой
	Короставник полевой
	Валерианелла малая

Вариант № 5. На 1 м² берега обнаружены следующие растения:

№	виды	количество
	Двукисточник тросниковый
	Вейник наземный
	Хвостник обыкновенный
	Турча болотная
	Горец земноводный
	Ворсянка лесная
	Лютик ползучий

Вариант № 6. В 1 м³ водоема обнаружены следующие растения:

№	виды	количество
	Рдест курчавый
	Взморник морской
	Кувшинка белая
	Кубышка желтая
	Лютик водяной
	Роголистник темно-зеленый
	Уруть колосистая

Вариант № 7. На 1 м³ садовой почвы обнаружены следующие жи­вотные:

№	виды	количество
	Слизень полевой
	Дождевой червь зловонный
	Крестовик обыкновенный
	Геофил длинноусый
	Медведка обыкновенная
	Личинка майского жука
	Крот обыкновенный

Вариант № 8. В 1 м³ водоема обнаружены следующие жи­вотные:

№	виды	количество
	Планария черная
	Прудовик болотный
	Улитка родниковая
	Гребляк точечный
	Гладыш сизый
	Водяной скорпион
	Плавт клоповидный

Занятие № 7

ТЕМА: «Экология популяций»

«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на дан­ном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биоти­ческие структуры и круговорот веществ между живой и нежи­вой частями, представляют собой экологическую систему, или экосистему» (Ю. Одум, 1986).

Главным предметом исследования при экосистемном под­ходе в экологии становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, т. е. возникаю­щий биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в це­лом. Это позволяет дать обобщенную интегрирован­ную оценку результатов жизнедеятельности сразу многих от­дельных организмов многих видов, так как по биогеохимиче­ским функциям, т. е. по характеру осуществляемых в природе процессов превращения вещества и энергии, организмы более однообразны, чем по своим морфологическим признакам и строению. Например, все высшие растения потребляют одни и те же вещества, все они используют свет и благодаря фотосин­тезу, образуют близкие по составу органические вещества и вы­деляют кислород.

I. Цель занятия:

1. Рассмотреть сущность понятия «экосистема».

2. Изучить структуру экосистемы.

3. Ознакомиться с основными биомами.

4. Оценить особенности агроценозов.

II. Исходные знания:

1. Знать видовую и пространственную структуру биогеоценозов.

2. Уметь приводить примеры простых и сложных биогеоценозов.

3. Уметь составлять цепи питания.

III. План изучения темы:

1. Определение экосистемы

2. Структура экосистемы и ее отличия от биогеоценоза.

3. Трофическая структура экосистемы.

4. Биологическая продуктивность.

5. Характеристика наземных и водных биомов.

6. Агроценозы и их отличия от природных синэкологических систем.

IV. Литература:

1.Лекции.

2.Иванов В.П., Васильева О.В. Основы экологии (учебник). –СПб: Спецлит, 2010 год. – 272 с.

3.Иванов В.П., Васильева О.В., Иванова Н.В. Общая и медицинская экология (учебник для студентов медицинских вузов). – Ростов-на-Дону: Феникс, 2010 год. – 508 с.

4.Шилов И.А., Экология. – М.: Высшая школа, 2010. – 512 с.

5.Биология/ Под. Ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2011. – Т. 2.

V. Вопросы для самоконтроля:

1. Определение экосистемы

2. Микро-, мезо- и макросистемы. Глобальные экосистемы.

3. Структура экосистемы и ее отличия от биогеоценоза.

4.Функциональная структура экосистемы.

5. Трофическая структура экосистемы. Трофические уровни.

6. Понятие биома.

7. Биологическая продуктивность.

8. Характеристика наземных биомов.

9. Типы водных экосистем.

10. Агроценозы и их отличия от природных синэкологических систем.

11. Динамика экосистем:

- цикличность;

- сукцессия.

12. принципы биологического накопления.

13. Гомеостаз экосистемы.

14. Классификация природных экосистем биосферы на ландшафтной основе.

VI. Содержание занятия:

1. Тестирование по теме занятия (10 вопросов).