Конспект урока по теме Динамика сообществ: сукцессии и флюктуации

Тема: Динамика сообществ: сукцессии и флюктуации

Цель: выяснить сущность динамических процессов в биогеоценозах как открытых динамических системах

Задачи:

Образовательные:

• обеспечить в ходе урока усвоение нового материала о типах динамических процессов в сообществах;

• продолжить формирование умений работать с видеоматериалом; с текстом учебника, составлять таблицы, комментировать рисунки в учебнике и на таблице.

Развивающие:

• развивать умения сравнивать, обобщать, выделять главное в ходе беседы и при работе с текстом;

• формировать и развивать систему исходных абстракций «организм», «популяция», «сообщество»; конкретизировать ряд эколого-биологических понятий при изучении особенностей протекания кратко- и долговременных изменений в сообществах;

Воспитательные:

формировать у учащихся мировоззренческий вывод о эволюционных преобразованиях в биосфере.

Понятия: динамика, сукцессии, флюктуации, типы флюктуаций, типы сукцессий, модели сукцессий, дигрессия, климаксовое сообщество, пионерное сообщество, сериальная стадия (сукцессионная серия), серия.

Закон последовательности прохождения фаз развития, закон сукцессионного изменения, правило максимума энергии.

Тип урока: урок-лекция

План лекции

1. Представления о флюктуационных изменениях в сообществах.

2. Сукцессии - типы и краткая характеристика.

3. Модели сукцессий. Концепция клаймакса.

1. Динамика сообществ - это изменение сообществ во времени. Она делится на векторизированные направления и невекторизированные направления. Динамичность - одно из фундаментальных свойств экосистем, которое отражает зависимость от комплекса воздействующих на экосистему факторов, адаптивный ответ сообществ на подобные воздействия. По масштабу времени динамические процессы делят на кратковременные (суточные, сезонные и флюктуационные изменения) и долговременные (сукцессионные изменения). Все изменения могут принадлежать к трем основным классам динамики ценозов: нарушения сообществ, сукцессии, эволюцию сообществ.

Кратковременные изменения в сообществах связаны с динамикой активности, сезонными ритмами в жизни растений и животных, сменами видового состава. Характерной чертой такого типа динамики является сохранение принципиальных свойств данной экосистемы, поддержание ее целостности и функциональной устойчивости.

При закономерных ритмичных изменениях в масштабе суток и сезонов года не происходит принципиальных изменений и перестроек видового состава и основных форм взаимоотношений в биоценозе. Суточные и сезонные аспекты сообществ отражают их нишевую структуру. Разделение периодов активности во времени снижает уровень прямой конкуренции и открывает возможности существования видов со сходными биологическими потребностями. В целом расхождение в суточной и сезонной активности приводит усложнению ценоза, повышению биологического разнообразия и более полному использованию ресурсов среды.

Флюктуации - это ненаправленные (невекторизированные), обратимые, непродолжительные изменения в сообществах. Типология флюктуаций:

1. климатогенные флюктуации;

2. фитогенные флюктуации;

3. зоогенные;

4. антропогенные.

2. Сукцессии - это направленные (векторизированные), часто необратимые, достаточно длительные изменения в сообществах, начинающиеся пионерным и заканчивающиеся клаймаксовым сообществом.

Сукцессии происходят под действием сообщества, т.е. биоты. Физическая среда лишь определяет характер сукцессий, скорость и пределы развития сообщества.

Сукцессия - упорядоченное развитие экосистемы, связанное с изменением видовой структуры сообщества, и она всегда направлена, т.е предсказуема.

Апогеем сукцессии является возникновение стабильной экосистемы с максимальной биомассой, максимальными межвидовыми взаимодействиями. Результатом сукцессии является установление равновесия между биотическим сообществом и физической средой, т.е. появление клаймаксового сообщества.

Установлены следующие закономерности сукцессии:

1. С ходом сукцессии увеличивается видовое разнообразие, биомасса, продуктивность;

2. Сукцессионные процессы начинаются в пионерном сообществе - неустойчивом и нестабильном;

3. Упрочаются взаимосвязи между организмами в сообществе;

4. Уменьшается число свободных ЭН;

5. Возрастают процессы круговорота веществ и потока энергии.

Известны следующие типы сукцессий.

1. По масштабу времени: быстрые, средние, медленные, очень медленные.

2. По степени постоянства процесса: постоянные и прерывающиеся.

3. По происхождению: первичные и вторичные.

4. По характеру изменения структуры и видового состава: погрессивные, регрессивные.

5. По антропогенности процессов в сукцессиях: антропогенные и природные.

6. По причинам, вызывающим сукцессионные изменения: аллогенные (гейтогенез и гологенез), автогенные (сингенез и эндоэкогенез).

3. Все разнообразие сукцессий сводится к четырем принципиальным моделям сукцессии. Эти модели были предложены Дж. Кэнэлем и П. Слейтером (1977).

1.Модель благоприятствования - смена видов связана с постепенным улучшением условий среды.

2. Модель толерантности - сообщество заселяет места с исходно благоприятными условиями существования и происходит постепенное расходование ресурсов, ухудшение условий среды и усиление конкуренции.

3. Модель ингибирования - соответствует регрессивным сукцессиям, когда процесс приостанавливается в результате проявления видов, создающих условия, непригодные для проживания новых видов.

4. Модель нейтральности - ей соответствуют сукцессии, при которых изменения фитоценозов протекают как популяционный процесс, а роль взаимодействия популяций незначительна. Крайне редкие сукцессии.

Описанные модели сукцессий не охватывают всего разнообразия возможных механизмов процессов автогенных изменений ценозов. В ходе сукцессий может протекать смена моделей. Возможны и еще более сложные схемы сукцессий, когда параллельно идут сукцессии по разным моделям. По современным данным сукцессия понимается как стохастический процесс, при котором закономерность смены видов может прогнозироваться только в среднем на основании обобщения большого количества эмпирических сукцессионных рядов.

Американским экологом Ф. Клементсом в начале прошлого столетия разрабатывалась концепция клаймакса. По мнению ученого в пределах одной климатической зоны все сообщества в ходе сукцессии должны конвергировать к одному клаймаксовому сообществу. Клаймаксовый ценоз формируется очень медленно - тысячи лет, он допускал возможность различных отклонений от возможного клаймакса. Его концепция моноклаймакса были поддержаны немногими учеными.

Найкольсом и Тэнсли (1917, 1935) была поддержана теория поликлаймакса: в одной климатической зоне ценозы различных мест обитания изменяются в ходе сукцессии, но в один тип не конвергируют.

В 50-х годах прошлого века Уиттекер предложит третий вариант концепции клаймакса - клаймакс-континуум. Он считал, что между клаймаксовыми сообществами существуют переходы, поэтому количество клаймаксов в поликлаймаксе стремится к бесконечности. В настоящее время клаймакс не абсолютизируется, а понимается как тенденция формирования сообществ зонального типа.

Сукцессионные изменения могут изучаться путем прямого наблюдения, сравнения старых и новых картографических материалов, путем проведения микростратиграфических профилей.

Задания учащимся:

1. Составьте схему «Изменения в экосистемах».

2. В собственной искусственной экосистеме зафиксируйте состояние и число видов организмов. Если экосистема погибла, объясните, почему. Если количество видов в экосистеме длительное время не изменяется, дайте объяснение. Сделайте выводы.

3. В приготовленном сенном настое определите число видов организмов. По предложенным картам установите стадию сукцессионных изменений Сделайте выводы.

4. Сравните пионерное и климаксовое сообщество; флюктуационные и сукцессионные изменения в таблицах. Форму таблицы и признаки для сравнения предложите самостоятельно.

5. Составьте схему эвтрофикации водоема. К какому типу динамики сообществ относятся описанные вами наблюдения, ответ объясните.

Литература

1. Андерсон Дж. М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек: Пер.с англ. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 166 с.

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ, 1998. - 455 с.

3. Бигон М., Харпер Дж, Экология. Особи, популяции и сообщества: В 2-х томах. - М.: Мир, 1989.

4. Общая экология /Автор-составитель А.С. Степановских. Учебное пособие для студентов вузов. - М.: ЮНИТИ, 2000. - 510 с.

5. Одум Ю. Экология: Пер. с англ. В 2-х томах. - М.: Мир, 1986.

6. Общая экология. В 2-х частях/ Под ред. Н.И. Николайкина. - М.: МГТУ ГА, 2000 -2001.

7. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы. - СПб.: Химия, 1997. - 352 с.

8. Пианка Э. Эволюционная экология. - М.: Мир, 1981. - 399 с.

9. Радкевич В.А. Экология. - Минск: ВШ, 1998. - 348 с.

10. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, принципы, гипотезы). - М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.

11. Чернова Н.М. Лабораторный практикум по экологии: Учебное пособие для пединститутов. - М.: Просвещение, 1986. - 96 с.

12. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология: Учебное пособие для студентов вузов. - М.: Просвещение, 1981. - 255 с.

13. Шилов И.А. Экология: Учеб. пособие. - М.: Высшая школа, 1997.-512 с.

14. Хрестоматия по общей экологии (развитие идей) /Составитель Н.А. Кузнецова. - М.: Издат-во МНЭПУ, 2001. - 292 с.