Биология. Учебник для 11 классов средних общеобразовательных
 Скачать 5.71 Mb.
|
|
Тема. Решение экологических задач Цель работы: Освоить правило экологической пирамиды. Научиться определять положение живых организмов в трофических цепях, научиться ре- шать типовые экологические задачи, составить упрощенную математическую модель взаимоотношений в сообществе. 104 Ход работы. Задача 1. В луговом сообществе обитают: гусеница, жаворонок, люцер- на, коршун. Составьте пищевую цепь и назовите консумента второго порядка. Задача 2. Установите соответствие между организмом и трофическим уровнем экологической пирамиды, на котором он находится, и впишите в таблицу: растения, орел-змееяд, лягушка, микроскопический гриб, жук. Продуцент Консумент 1 порядка Консумент 2 порядка Консумент 3 порядка Редуцент Задача 3. Определите массу компонентов цепи питания, если известно, что масса консумента третьего порядка составляет 8 кг. Компоненты цепи питания Общая масса Фитопланктон Мелкие ракообразные Рыбы Выдра 8 кг Общая биомасса Задача 4. Биомасса травы (продуценты 1-го порядка) – 700000 кг, биомасса ястребов – 7 кг. Определите, консументами какого порядка являются ястребы. Задача 5. В пищевой цепи (растения заяц лисица) биомасса растений – 100 т. Определите численность популяции лисиц, если масса тела одной ли- сицы – 10 кг. Задания для самостоятельной работы. Задача 1. Биомасса консументов 2-го и 4-го порядка равна 1010 кг. Най- дите биомассу 1-го порядка. Задача 2. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, чтобы в море выросла одна особь тюлени массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: фитопланктон, нехищные рыбы, хищ- ные рыбы, тюлень. Задача 3. Какое количество чаек может прокормиться на акватории моря, на которой в течение года образуется 2000 кг сухой массы фитопланктона? Масса чайки составляет 1 кг (доля сухого вещества – 40%). Трофическая цепь имеет вид: фитопланктон→рыба→чайка. Задача 4. Используя правило экологической пирамиды, определите площадь (м 2 ) соответствующего биогеоценоза, на которой может про- кормиться волк массой 55 кг (цепь питания: травянистые растения→ парнокопытные→волк). 105 Задача 5. Вес каждого из двух новорожденных детенышей летучей мыши составляет 1 г. За месяц выкармливания детенышей молоком вес каждого из них достигает 4,5 г. Какую массу насекомых должна потребить самка за это время, чтобы выкормить свое потомство. Чему равна масса растений, сохра- няющаяся за счет истребления самкой растительноядных насекомых? § 19. ПРИРОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ Из каких компонентов состоят природные экосистемы? Какие организмы являются в них продуцентами, консументами и реду- центами? Экосистемы Земли очень разнообразны. По происхождение раз- личают следующие типы экосистем: 1) Естественные (природные) экосистемы – это экосистемы в которых биологический круговорот протекает без прямого участия человека. Например, озера, моря, леса. Естественные экосистемы формируются под влиянием природных факторов. 2) Искусственные (антропогенные) экосистемы – экосис- темы, созданные человеком, которые способны существовать только при поддержке человека. К ним относятся агроэкосистемы, урбано- экосистемы (городские экосистемы) и космические экосистемы. Естественные экосистемы.Природные экосистемы обладают большим видовым разнообразием по сравнению с антропогенными. Естественные экосистемы функционируют без всяких забот и затрат со стороны челове- ка на поддержание своей жизнеспособности и собственного развития. В зависимости от условий естественные экосистемы, подразделяются на три типа: 1) наземные; 2) пресноводные; 3) морские. Наземные экосистемы. Размещение по земной поверхности основ- ных наземных экосистем определяют два абиотических фактора – тем- пература и количество осадков. Климат в разных районах земного шара неодинаков. В наземных экосистемах лимитирующим фактором является нехватка влажности. Продуценты тратят много воды на транспирацию, поэтому количество влаги в экосистеме является определяющим факто- ром для ее существования. Температура также имеет значительные коле- бания и приводит к видовому разнообразию, но она играет меньшую ли- митирующую роль, чем влажность, потому что изменяется периодически. Температуры могут быть практически постоянными в течение всего года (у экватора) или меняться по сезонам. Все организмы в ходе эволюции уже приспособились к тому уровню температуры, который существует 106 в данных условиях. Наземные экосистемы разнообразны. Совокупность наземных экосистем, которые существуют в однородных ландшафтно- климатических условиях, называется биомом. Биомы имеются только на суше. Выделяют следующие типы биомов: арктическая и альпийская тундры; северные хвойные леса; листопадные леса умеренной зоны; степи умеренной зоны; пустыни; тропические леса. В северном полушарии к северу от тайги расположены тундры. Климат очень холодный с полярным днем и полярной ночью, средне- годовая температура ниже 0°С. За несколько недель короткого лета земля оттаивает не более чем на один метр в глубину. В тундрах отсутствуют деревья, господствуют медленно растущие лишайники, мхи, травы, стелющиеся или карликовые кустарнички. Животный мир небогат, встре- чаются из крупных травоядных копытных – северный олень (Евразия), из хищников – песец. Среди птиц преобладают – полярная сова и др. Хвойные леса (тайга) (северные районы Евразии и Северной Аме- рики). Зима долгая и холодная, много осадков выпадает в виде снега. Господствуют вечнозеленые хвойные деревья (ель, пихта, кедр, сосна обыкновенная). Животный мир состоит из крупных травоядных копыт- ных (лось, кабарга), мелких растительноядных млекопитающих (бобер, белка), хищников (медведь, рысь, соболь, лисица, волк, норка). Харак- терно множество болот и озер. Листопадные леса умеренной зоны (широколиственные леса). Кли- мат сезонный с зимними температурами ниже 0°С. Растут широко- лиственные листопадные деревья (дуб, бук, клен, липа, ясень), кустарники и травы. Животный мир представлен млекопитающими (лоси, медведи, рыси, лисицы, волки, белки, землеройки), птицами (дятлы, дрозды, совы, соколы). Живые организмы адаптированы к сезонному климату: спяч- ка, миграции, состояние покоя в зимние месяцы. Из замерзшей почвы зимой деревья не могут восполнять запасы воды, теряемой путем испа- рения, хотя они и замедляют испарение. Например, листопадные деревья к зиме сбрасывают листья. Степи умеренной зоны. Климат сезонный, лето от умеренного теплого до жаркого, зимние температуры ниже 0°С. Растут травы, редкие деревья и кустарники. Животный мир представляют круп- ные растительноядные млекопитающие – бизоны, антилопы, сайгаки, кенгуру, жирафы, зебры, белые носороги; мелкие роющие млекопита- ющие – суслики, сурки, мыши-полевки, кролики, хищники – волки, львы, леопарды, гепарды, гиены и разнообразные птицы. 107 Луга – это экосистемы, растительный компонент которых представ- лен сообществом трав, требующих достаточного увлажнения. Луга зани- мают низменные, хорошо увлажняемые территории, например в поймах рек, материковые низины. Бывают также горные луга – альпийские луга, джайлау. В этих биогеоценозах основу растительного покрова составляют многочисленные виды злаков и других цветковых растений, а животных – разнообразие насекомых. Луга – это главные сенокосные угодья и места выпаса скота. К сожалению, как степные, так и луговые экосистемы во многих регио- нах уничтожены – распаханы для выращивания культурных растений или заняты городами, поселками и промышленными предприятиями. В пустынях климат очень сухой, с жарким днем и холодными но- чами. Для них характерно выпадение малого количества осадков в течение года, высокие температуры и яркое освещение на протяжении длительного времени года. Растительность составляют ксерофитные травы, и редко встречаются кустарники, много эфемеров, быстро раз- вивающихся после непродолжительных дождей. Животный мир пред- ставляют разнообразные грызуны (тушканчики, суслики), копытные (куланы, джейран, антилопа), хищники (волк, корсак). Много пресмы- кающихся, насекомых и паукообразных. Животные проявляют актив- ность в ночное время. Некоторые пустыни используются человеком как сельскохозяйственные угодья – под посевы или пастбища. Для этого из других районов производится доставка воды для орошения полей и водопоя скота или используются подземные воды. Тропические леса отличаются наибольшим разнообразием видов. Эти леса встречаются там, где температура и количество осадков круг- лый год держится на высоком уровне, создавая идеальные условия для роста и развития растений (север Южной Америки, Центральная Америка, экваториальная Африка, Юго-Восточная Азия, острова Ин- дийского и Тихого океанов). Среднегодовое количество осадков превы- шает 2000–2500 мм в год. Видовое разнообразие растений огромно. Деревья образуют густой полог из многих ярусов. Здесь практически нет трав. На стволах и ветвях деревьев развиваются растения-эпифиты, корни которых не достигают почвы, и деревянистые лианы, укореняю- щиеся в почве и взбирающиеся по деревьям до их вершин. Животный мир по видовому составу очень богат: млекопитающие (обезьяны, ленивцы), птицы (попугаи, колибри). Встречаются многочисленные пресмыкающиеся, земноводные, насекомые. 108 В тропических лесах трудно найти рядом растущие два-три расте- ния одного вида. Обычно в них произрастают отдельные особи очень многих видов древесных растений. В настоящее время лесные биогео- ценозы подвергаются массовому сокращению в результате деятельно- сти людей. Это создает значительную угрозу устойчивости биосферы. Пресноводные экосистемы. Пресноводные экосистемы занимают наименьшую часть Земного шара по сравнению с другими экосистема- ми, однако их значение очень велико, потому что они являются един- ственным источником пресной воды, которая необходима не только для существования всего живого, но и для хозяйственной деятельности человека. Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому колебания температуры небольшие, и она не является лимитирующим фактором. Содержание кислорода и углекислого газа непостоянное и является лимитирующим фактором. Организмы, населяющие пресноводные экосистемы, представлены жизненными формами: бентос, планктон, нектон. Все пресноводные экосистемы по характеру структуры подразделяют на три группы: стоячие – озера, пруды; текучие – реки, ручьи, родники; болота. Морские экосистемы.К ним относятся открытое море (открытый океан), континентальные шельфы, бухты, проливы, устья рек (лиманы). Морские экосистемы занимают 70% поверхности Земли, имеют очень большие глубины и на самом глубоком дне существует жизнь. В морях и океанах происходит постоянная циркуляция воды. В морских эко- системах постоянно наблюдаются приливы и отливы, вызываемые при- тяжением Луны и Солнца. Вода в морских экосистемах имеет очень высокую соленость (до 35%), поэтому организмы имеют различные приспособления для борьбы с потерей воды. В морских экосистемах обитают планктоны, бентосы, нектоны. Ключевые слова: естественные экосистемы, искусственные экосистемы, биомы, пресноводные экосистемы, морские экосистемы. Вопросы и задания. 1. Из каких компонентов состоит экосистема озера? Почему биомасса проду- центов в ней меньше, чем биомасса консументов? Ответ поясните. 2. Какой фактор абиотической среды в наибольшей степени влияет на жизнь экосистемы озера? Каково его значение для жизни экосистемы? 3. Перечислите организмы, входящие в состав фитопланктона, зоопланктона и бентоса экосистемы озера. Какова их роль в жизни экосистемы озера? 4. Какие факторы среды определяют жизнь экосистемы леса? 109 Выскажите свое мнение. Какова ваша точка зрения на следующее высказывание: в настоящее вре- мя идет активное уничтожение тропических лесов. Вырубка тропических лесов ведет к уменьшению разнообразия мира растений и животных. Эти леса, не являются международным заповедником, поэтому должны служит источником экономического развития. Что бы вы предложили в создавшей- ся ситуации для преодоления возникшей проблемы? § 20. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ И УЗБЕКИСТАНА Вспомните, из курса ботаники, представители каких семейств, произрастающих в Узбекистане приспособлены к условиям пустыни. Физико-географические условия и ландшафт Центральной Азии очень многообразны. В Центральной Азии можно выделить четыре природно-географических комплекса: равнинно-степной, полупустын- ный, пустынный, горный. Экосистемы пустынь. Зона пустынь находится на 400–500м над уровнем моря и занимают более 60% территории нашей республики. Физико-географические условия и ландшафт этого региона характери- зуется разнообразием. Западную часть территории Средней Азии зани- мают пустыни, которые характеризуются сухим, жарким летом, очень холодной зимой и незначительным количеством осадков. Недостаток влаги является ограничивающим фактором биологической продуктив- ности. Летняя температура достигает +40+45°С, годовое количест- во осадков не превышает 200 мм, и выпадают они в основном в зимне-весенний сезон. Рис.28. Животные пустынь и полупустынь. Верблюд Тушканчик 110 По структуре почвы различают солончаковые, песчаные, гипсовые пустыни. Для каждого типа почвы характерен свой особый растительный покров. На солончаковых почвах с различной степенью засоленности растут мясистые и сочные растения: климокоптера шерстистая, солерос, сарсазан, соляноколосник каспийский. В песчаных пустынях растут саксаул, различные солончаковые растения – гиргенсония, джузгун, силен (аристида перистая), осока вздутая (илак). В гипсовых почвах встречаются солянка бояличевидная, буюргун солончаковый (анабазис), полынь. Животные пустыни, как и растения, хорошо приспособлены к жизни в условиях безводья. Пресмыкающиеся и мелкие грызуны пустыни имеют физиологические и этологические (поведенческие) приспособления к усло- виям безводья. Они не испытывают большой нужды в питьевой воде, так как в результате расщепления пищи в их организме образуется метабо- лическая вода. Благодаря высокой концентрации мочи их организм теряет мало воды. Беспозвоночные животные представлены в основном насекомы- ми. Большинство животных ведут ночной образ жизни. Из млекопитающих встречаются тушканчик, дикая кошка, джейран, сайгак, барсук, лиса, волк, шакал, суслик, полевая мышь, еж; из птиц – сойка, жаворонок, дрофа, сова, садовая славка, воробей, гриф, орел и другие. Из пресмыкающихся встречаются варан, песчаный удав, туркестанская кобра, полоз, стрелка, эфа, различные ящерицы и черепахи (рис.28–29). Тугаи – это густые заросли различных деревьев, кустарников, трав, растущих в долинах рек на пропитанных водой почвах. Жизнь тугайных лесов неразрывно связана с речными водами. Самые крупные тугаи в Узбекистане расположены в долинах рек Сырдарьи и Амударьи. В ту- гаях также произрастают различные растения. Широко распространены влаголюбивые травы: камыш, вейник наземный, солодка голая, рогоз, янтак; из деревьев и кустарников – туранга (тополь сизолистый), гре- бенщик, ива, лох и др. Нужно сказать следующее: из-за падения уровня Рис.29. Животные пустынь и полупустынь. Эфа Сайгак 111 воды в Сырдарье и Амударье постепенно сужаются площади под лесами и тугайными зарослями в поймах. Тугаи предохраняют берега от размы- вания во время половодий, являются источником питания для животных; заслоняют долины от горячих пустынных ветров и обогащают воздух кислородом. Кроме того, тугаи необходимы для сохранения и размноже- ния различных пушных и других зверей и птиц. Животный мир тугаев представлен млекопитающими: кабан, тугайская кошка, барсук, волк, шакал, кролик; птицами: кряква, гусь, чирок, ку- кушка, пеликан, фазан, ястреб и другие. Адыры представляют собой зону между горами и пустыней. Адыры, предгорья и нижние части гор, расположенные на высоте 500–1200 м над уровнем моря, отличаются от пустынь плодородием почвы, богатством и длительным вегетационным периодом растений (рис.30). На адырах в ос- новном возделывается поливное и богарное земледелие. Большинство адыр- ных растений растут образуя образует дерн, который защищает почву от различных эрозий (выветривания, смывов во время дождя и наводнений). В адырах растут тысячелистник, полынь горькая, девясил большой, эремурус, живокость, псоралея костянковая, шалфей, василек растопыренный и др. В адырах обитают из млекопитающих крыса, мышь, суслик, сай- гак, газель; из пресмыкающихся змеи. Некоторые пустынные животные встречаются в низовьях адыров (черепаха, ящерица, желтопузик, рыжий суслик, агама). Адыры богаты разными видами птиц: орел, пустельга, 3000 м Уровень моря Адыры Горные леса Горные ледники Джайлау Рис.30. Высотная поясность. 112 ястреб, орел-змееяд, филин, сова, перепел, куропатка, сойка). Кроме того, на адырах развито животноводство (рис.31). На возвышенностях, расположенные выше 1200–1600 м над уровнем моря и достигающие высоты 2700–2800 м, простираются горные леса. Здесь можно встретить однолетние, многолетние травы, кустарники, дере- вья. Наряду с деревьями (яблоня, алыча, боярышник, груша, грецкий орех, миндаль, каркас, можжевельник, тополь, береза и вишня магалебская) также растут кустарники (шиповник, жимолость, барбарис, таволга, кизильник). Среди многолетних трав растут виды нуждающиеся в охране (тюльпан, эремурус, ферула). В горных лесах встречаются лесная мышь, соболь, выдра, белка, бурый медведь, гиена, рысь, леопард, дикий баран, горная коза, кабан, волк, лиса, барсук. Из птиц обитают орел, сыч, гриф, куропатка, иволга. Джайлау расположены высоко в горах, на высоте 2700–2800 м над уровнем моря, к их чис- лу относятся широкие долины, расположенные высоко в горах. В этом поясе лето короткое и прохладное, зима суровая, снега выпадает много, Рис.32. Акантолимон. Заяц-толай Фазан Бухарский олень Барсук Рис.31. Животный мир адыров. 113 круглогодично дуют сильные ветры. Поэтому на джайлау не встречаются крупные деревья, как на низменностях. На джайлау из деревьев растет можжевельник, из кустарников кизильник, шиповник, жимолость и другие с низкими стволами, многолетние травы: горлец (таран), полынь, молочай, типчак (валезийский), василистник и другие, а также образующие подуш- ки акантолимон (красноватый) и копеечник (рис.32). Здесь из млекопитающих можно встретить бурого медведя, снежного барса (ирбис), архара, муфлона, леопарда, волка; из птиц встречаются бо- родач, горная галка и др. Интенсивное развитие сельского хозяйства, разви- тие горнодобывающей промышленности, вырубка арчовых лесов приводят к заметным нарушениям биомов в предгорных и горных регионах. Ключевые слова: пустыни, песчаные, солончаковые, гипсовые и каме- нистые, тугаи, адыры, ореховые и арчовые леса, джайлау. Вопросы и задания. 1. Какие природные экосистемы встречаются в Центральной Азии? 2. Какими особенностями обладают растительный и животный мир пустынь? 3. Какие приспособления выработались у растений и животных тугаев? 4. Какие растения и животные распространены в адырах? 5. Расскажите о климате, растениях и животных горных лесов и джайлау. Задания для самостоятельной работы. № Растения № Растения № Растения № Растения 1 рогоз 8 василек растопыренный 15 солянка бояличевидная 22 буюргун солончаковый 2 туранга 9 типчак 16 солерос 23 полынь 3 гиргенсония 10 девясил 17 камыш 24 жимолость 4 акантолимон 11 вейник 18 молочай 25 горлец 5 эремурус 12 сарсазан 19 живокость 26 джузгун 6 солодка голая 13 анабазис 20 илак 27 шалфей 7 климокоптера 14 копеечник 21 ива 28 гребенщик В песчаных пустынях растут: На солончаковых почвах растут: В тугаях произрастают: В адырах произрастают: На джайлау растут: |