Цель: расширить знания о биотических факторах среды.
Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты животных, иллюстрации различных растений и животных.
Ход работы:
1. Используйте оборудование и составьте две цепи питания. Помните, что цепь всегда начинается продуцентом и заканчивается редуцентом.
________________ →________________→_______________→_____________
2. Вспомните свои наблюдения в природе и составьте две цепи питания. Подпишите продуценты, консументы (1 и 2 порядков), редуценты.
________________ →________________→_______________→_____________
_______________ →________________→_______________→_____________
Что такое цепь питания и что лежит в её основе? Чем определяется устойчи-вость биоценоза? Сформулируйте вывод.
Вывод: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих пищевых цепей
| ЯСТРЕБ |
| ЛЯГУШКА |
| ЗМЕЕЯД |
| ВОРОБЕЙ |
| МЫШЬ |
| КОРОЕД |
| ПАУК |
1. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть:
2. трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик. Укажите количество энергии, которое переходит с одного уровня на другой.
3. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около10%), постройте пирамиду биомассы третьей пищевой цепи (задание 1). Биомасса растений составляет 40 тонн.
4. Вывод: что отражают правила экологических пирамид?
1. Пшеница → мышь → змея → сапрофитные бактерии
Водоросль → рыбы → чайка → бактерии
2. Трава (продуцент) – кузнечик (консумент I порядка) – птицы (консумент II порядка) – бактерии.
Трава (продуценты) - лось (консумент I порядка) - волк (консумент II порядка) – бактерии.
Вывод: Цепь питания – ряд последовательно питающихся друг другом организмов. Цепи питания начинаются с автотрофов – зеленых растений.
3. нектар цветка → муха → паук → синица → ястреб
древесина → короед → дятел
трава → кузнечик → лягушка → уж → змееяд
листья →мышь → кукушка
семена → воробей → гадюка →аист
4. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть:
трава→кузнечик→лягушка→уж→бактерии гниения
кустарник→заяц→волк→муха→бактерии гниения
Это цепочки, сеть состоит из взаимодействия цепочек, но их текстом не ука-зать ну примерно так, главное, что цепь начинается всегда с продуцентов (расте-ний), а заканчивается всегда редуцентами.
Количество энергии всегда переходит по правилам 10 % на каждый следую-щий уровень переходит лишь 10 % всей энергии.
Трофическая (пищевая) цепь – последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч.трофе – питание, пища.
Вывод: Следовательно, первая цепь питания – пастбищная, т.к. начинается с продуцентов, вторая – детритная, т.к. начинается с мертвой органики.
Все компоненты пищевых цепей распределяются на трофические уровни. Трофический уровень – это звено в цепи питания.
Колос, растения семейства злаки, однодольные.
Семейство КОРОЕДЫ (Scolytidae).
Очень близки к слоникам, отличающиеся главным образом формой головы, не вытянутой в головотрубку. Взрослый жук короед имеют удлиненное цилиндрическое тело, длиной 1-8 мм, коленчатые усики короеда с ясно отграниченной крупной булавой и короткие ноги с тонкими лапками, членики которых с нижней стороны, как правило, не несут подушечек. Личинки жука короеда белые, безногие, толстые и короткие, с С - образно изогнутым телом и большой коричневой головой.
В отличие от слоников самки короедов при откладке яиц вбуравливаются в ткани растений всем телом и прокладывают в них специальные маточные ходы. Если слоники очень редко развиваются под корой и в древесине отмирающих деревьев, то короеды, за редким исключением, ведут именно такой образ жизни. Лишь немногие жуки короеды живут в стеблях травянистых растений, внутри плодов и семян. В лесу нередко можно встретить стоящие на корню или сваленные деревья, кора которых покрыта мелкими кучками опилок. Если смести опилки, в коре открывается круглое входное отверстие, а вскоре появляется и сам хозяин - небольшой жук-короед, который, пятясь задом, выталкивает наружу очередную порцию перемолотой древесины или коры.
Биология короеда очень интересна. В период размножения они образуют семьи. Некоторые виды жука короеда образуют моногамную семью, состоящую из самца и самки, некоторые - полигамную, которая состоит из самца и нескольких самок. В первом случае маточный ход в коре выгрызает самка, к которой затем прилетает самец жука короеда. В полигамных семьях начало работы падает на долю самца, который выгрызает довольно обширную брачную камеру. Когда камера готова, туда проникает несколько самок короеда, каждая из которых после спаривания начинает прогрызать свой маточный ход. Надкрылья многих видов короедов специально приспособлены для выбрасывания опилок из ходов: их вершины вдавлены, образуют углубление, по краям которого имеются зубцы. Все приспособление в целом носит название «тачки». Когда от брачной камеры жука короеда отходит несколько ходов, то часть из них прокладывается вверх, а часть - вниз по стволу. Из верхних ходов нагрызенная буровая мука высыпается без особых усилий, тогда как из ходов, направленных вниз, ее надо специально выносить. Поэтому самка короеда, прокладывая ход, проталкивает нагрызенные опилки к заднему концу тела, где они попадают в «тачку». Пятясь назад, жук выносит эту порцию буровой муки из хода наружу. Иногда самке помогает самец.
Некоторые короеды не строят собственных маточных ходов, а забираются в ходы других короедов, используя их стенки для откладки яиц. Даже не сдирая кору, можно установить, где проходит ход короеда: если опилки бурые, жук грызет под корой; если же они белые, ход прокладывается в глубине древесины. Из яиц жука короеда, отложенных в стенки маточных ходов, отрождаются личинки, которые прокладывают собственные личиночные ходы. В результате возникает «короедное гнездо», система ходов которого характерна для отдельных видов короедов. Поэтому, зная породу дерева и имея перед собой образец гнезда, можно безошибочно назвать вид короеда-вредителя. Некоторые короеды, закладывая маточный ход, выгрызают вдоль него несколько отверстий - отдушин. При повышении влажности древесины число отдушин увеличивается. Если отдушины залепить, самка выгрызает их вновь. Эти отверстия нередко служат и для повторных спариваний жука короеда. Направление маточных ходов часто дает возможность определить, когда было заселено дерево - до или после того, как оно упало на землю. Короеды, нападающие на стоящие деревья, обычно прокладывают маточные ходы вверх, что облегчает выталкивание трухи. Ходы на поваленных деревьях прокладываются более беспорядочно.
В выборе пород короеды руководствуются обонянием. Именно по запаху они могут не только точно выбрать нужную им кормовую породу, но и отличить ослабленное дерево от здорового. Запах дерева, благоприятного для развития потомства, жуки короеды улавливают на расстоянии 500 - 1000 м. Способность воспринимать запахи у самцов выражена слабее, и обычно на заселяемый ствол самок слетается в несколько раз больше, чем самцов. Короедам нелегко заселить дерево. Едва успевает жук короед пробурить входное отверстие, как оттуда начинает течь сок, а у хвойных деревьев смола. Первые поселенцы нередко гибнут. Но ослабленное дерево, исчерпав свои небольшие запасы защитных средств, в конце концов перестает сопротивляться и становится добычей короедов. Первые удачно внедрившиеся жуки короеды начинают строить маточные ходы и выбрасывать наружу отработанную труху. Запах этой трухи, свидетельствующий о беззащитности дерева, особенно тонко воспринимается короедами.
Именно с этого момента начинается массовое заселение побежденного ствола целыми полчищами короедов. Но на всех прилетевших места не хватит. Повинуясь инстинкту, короеды закладывают ходы не ближе определенного расстояния друг от друга; скоро вся пригодная поверхность ствола оказывается поделенной, и опоздавшие самки улетают ни с чем. Когда же в периоды массовых размножения короедов ослабленных деревьев не хватает, многие самые обычные виды нападают и на здоровые деревья. Первые группы поселенцев гибнут, захлебнувшись в смоле или соке, но ослабляют дерево настолько, что следующие за ними короеды уже без труда заселяют ствол. Многие виды короеда ослабляют деревья еще раньше, когда молодые жуки короеды питаются, подгрызая веточки кроны. Эти короеды получили меткое название «лесных садовников» - ведь после их нападения кроны деревьев выглядят подстриженными. Такая «стрижка» деревьев сильно понижает их сопротивляемость заселению короедами.
Развиваются личинки короеда сравнительно быстро. Для большинства видов это закономерно, так как пища их - свежая кора - содержит достаточное количество Сахаров и белковых соединений. В толще древесины таких легкодоступных веществ нет, однако некоторые жуки короеды успешно развиваются именно здесь. Как же питаются эти личинки? На помощь им приходят симбиотические грибы. Оказалось, что самки короеда, а иногда и самцы таких короедов-древесинников имеют приспособления для хранения спор грибов в виде выемок в основании ног или мандибул или в виде кутикулярных трубочек в переднегруди. Когда жуки короеды покидают материнский ход, в эти карманы набиваются зародыши грибов. Выгрызая в древесине галерею для своего потомства, самки рассеивают споры грибов из своих карманов. Эти споры дают начало грибнице, которая покрывает стенки ходов. Ею и питаются личинки древесинников. Короеды - массовые вредители леса. Нападая на ослабленные деревья жуки короеды быстро вызывают их отмирание и подготавливают условия для поселения следующего комплекса вредителей, окончательно приводящих древесину в негодность.
Поэтому борьба с короедом - один из центральных вопросов службы защиты леса. Основное внимание при этом нужно обращать на меры предупредительного характера - своевременное удаление или уничтожение больных деревьев, порубочных остатков, валежника. Захламление леса всегда сопровождается размножением вредителей, чистый и здоровый лес может пострадать от вредителей только в исключительно редких случаях. Каждая древесная порода обладает своим характерным набором видов жука короеда. Очень разнообразен видовой состав короедов, повреждающих ель. Короеды-лесовики (Dryocoetes) - короткие жуки с широким массивным телом, желто- или темно-бурые, в густых длинных волосках. Эти жуки короеды не имеют типичной «тачки», но задний край их надкрылий скошен, уплощен и покрыт крепкими щетинками, так что может служить для выбрасывания трухи из ходов. Перечисленные виды далеко не исчерпывают всего многообразия комплекса еловых короедов..
Для меня природа представляет собой эдакий хорошо смазанный механизм, в котором предусмотрено все до мелочей. Удивительно, как все продумано, и вряд ли человек сможет создать когда-нибудь нечто подобное.
Что означает термин «цепь питания»
Согласно научному определению, в это понятие входит перенос энергии через ряд организмов, где первым звеном выступают продуценты. В эту группу включаются растения, которые поглощают неорганические вещества, из которых синтезируют питательные органические соединения. Ими питаются консументы - такие организмы, которые не способны к самостоятельному синтезу, а значит, вынуждены питаться уже готовой органикой. Это травоядные животные и насекомые, которые выступают в качестве «обеда» уже для других консументов - хищников. Как правило, цепь содержит около 4-6 уровней, где замыкающее звено представлено редуцентами - разлагающими органику организмами. В принципе, звеньев может быть гораздо больше, но есть природный «ограничитель»: в среднем, каждое звено получает мало энергии предыдущего - до 10%.
Примеры цепей питания в лесном сообществе
Для лесов существуют свои особенности, в зависимости от их типа. Хвойные леса не отличаются богатой травяной растительностью, а значит, и цепи питания будут иметь определенный набор животных. Например, олень с удовольствием лакомится бузиной, а сам становится добычей медведя или рыси. Для широколиственного леса будет свой набор. Например:
- кора - жучки-короеды - синица - сокол;
- муха - рептилия - хорек - лиса;
- семена и плоды - белка - сова;
- растение - жук - лягушка - уж - ястреб.
Стоит упомянуть падальщиков, которые «утилизируют» органические останки. В лесах их великое множество: от простейших одноклеточных до позвоночных. Их вклад в природу огромен, поскольку, в противном случае, планета покрылась бы останками животных. Они же преобразуют мертвые тела в неорганические соединения, которые необходимы растениям, и все начинается заново. В общем, природа - само совершенство!
На земле существует великое множество растений и животных. Все они вынуждены обеспечивать свою жизнедеятельность, питаясь и перерабатывая жизненную энергию. Таким образом, их взаимодействие всегда объединяет существа в по звеньям которых от одного к другому переходят и энергия.
Цепи питания
В эти последовательности, конечно же, имеют свои особенности. Но в целом поглощение и взаимодействие происходит по общим законам и правилам, характерным практически для любой среды обитания. Ведь что есть По большому счету, это ситуация, когда питательные вещества и энергия переходят от одного живого организма к другому последовательным образом. Звенья, как правило, формируются из продуцентов и консументов (различных уровней). Первые в цепочке питаются не органикой, добывая питание для своей жизнедеятельности прямо из почвы, воздуха и воды. К примеру, большинство растений использует явление фотосинтеза. А бактерии, проживающие практически в любой среде, питаются минералами и газами. Консументы продолжают последовательность. Первого уровня - питаются растительной пищей (продуцентами) и называются травоядными (растительноядными). Второй, третий, четвертый уровни консументов питаются животной пищей - это плотоядные, или хищники.
Крупный хищник замыкает цепочку питания, становясь во главе Обычно таких представителей не так уж и много в определенной среде. Особая роль природой отводится падальщикам, микроорганизмам, которые перерабатывают мертвую плоть, превращая ее в неживую материю. Ведь если бы не они, вся земля была бы устлана трупами растений и животных!
Цепи питания в широколиственных лесах. Примеры
После нескольких слов о теории перейдем к практике составления. Любая цепь питания для широколиственных лесов обеспечивается богатым видовым разнообразием растений и животных, обитающих здесь. Бурная растительность кормит таких растительноядных млекопитающих, как мелкие грызуны, зайцы, олени, лоси, косули. Они в основном питаются густыми травами на полянах, корой и ветками деревьев и кустарников, ягодами, грибами, орехами. Все эти виды пищи можно в изобилии найти - животным всегда будет чем поживиться, даже в холодную зиму. Здесь же проживают и хищники, служащие звеньями цепи питания в широколиственных лесах. Их образ жизни кардинально отличается от травоядных. Лисицы и волки, горностаи и ласки, рыси и куницы, хищные птицы. В основном, они охотятся на других животных. Характерны для обитателей леса и более мелкие хищники (земноводные, к примеру), которые тоже могут стать добычей крупных плотоядных. Соответственно, формируются и цепи питания в широколиственных лесах. Они порой многоуровневые и переплетаются друг с другом в серединных звеньях.
Вот некоторые из них:
- Кора березы - заяц - лисица.
- Дерево (кора) - жук-короед - синица - ястреб.
- Трава (семена) - мышь лесная - сова.
- Трава - насекомое - лягушка - уж - хищная птица.
- Насекомое - рептилия - хорек - рысь.
- Листья - дождевой червь - дрозд.
- Плоды и семена деревьев - белка - сова.
- Листья - гусеница - жук - синица - сокол.
Сохранение и потеря энергии
Существа предыдущего звена цепи питания в широколиственных лесах служат пищевой базой для последующего звена. Таким образом осуществляется переход энергии от одного организма к другому и круговорот веществ в природе. Но при этом огромная часть этой энергии теряется (до 90%). Наверное, поэтому численность звеньев цепи питания в широколиственных лесах, как правило, не более пяти или шести по максимуму.
Цепью питания называется перенос энергии от ее источника через ряд организмов. Все живые существа связаны, так как служат объектами питания для других организмов. Все цепи питания состоят из трех-пяти звеньев. Первым обычно являются продуценты - организмы, которые способны сами вырабатывать органические вещества из неорганических. Это растения, которые получают питательные вещества путем фотосинтеза. Далее идут консументы - это гетеротрофные организмы, которые получают уже готовые органические вещества. Такими будут являться животные: как травоядные, так и хищные. Замыкающим звеном пищевой цепи обычно являются редуценты - микроорганизмы, которые разлагают органические вещества.
Цепь питания не может состоять из шести и более звеньев, так как каждое новое звено получает только 10% энергии предыдущего звена, еще 90% теряется в виде теплоты.
Какими бывают пищевые цепи?
Существует два вида: пастбищные и детритные. Первые - более распространенные в природе. В таких цепях первым звеном всегда служат продуценты (растения). За ними идут консументы первого порядка - растительноядные животные. Далее - потребители второго порядка - мелкие хищники. За ними - консументы третьего порядка - крупные хищники. Далее также могут быть потребители четвертого порядка, такие длинные пищевые цепи обычно встречаются в океанах. Последним звеном являются редуценты.
Второй тип цепей питания - детритные - более распространены в лесах и саваннах. Они возникают вследствие того, что большая часть растительной энергии не потребляется травоядными организмами, а отмирает, подвергаясь затем разложению редуцентами и минерализации.
Цепи питания этого типа начинаются от детрита - органических остатков растительного и животного происхождения. Потребителями первого порядка в таких пищевых цепях являются, насекомые, к примеру, навозные жуки, или же животные-падальщики, например, гиены, волки, грифы. Кроме того, консументами первого порядка в таких цепях могут быть бактерии, питающиеся растительными остатками.
В биогеоценозах все связано таким образом, что большинство видов живых организмов могут стать участниками обоих типов цепей питания .
Цепи питания в лиственных и смешанных лесах
Лиственные леса в большинстве своем распространены в Северном полушарии планеты. Они встречаются Западной и Центральной Европе, в Южной Скандинавии, на Урале, в Западной Сибири, Восточной Азии, Северной Флориде.
Лиственные леса делятся на широколиственные и мелколиственные. Для первых характерны такие деревья, как дуб, липа, ясень, клен, вяз. Для вторых - береза, ольха, осина .
Смешанными называются леса, в которых растут и хвойные, и лиственные деревья. Смешанные леса характерны для умеренного климатического пояса. Они встречаются на юге Скандинавии, на Кавказе, В Карпатах, на Дальнем Востоке, в Сибири, в Калифорнии, в Аппалачах, у Великих озер.
Смешанные леса состоят из таких деревьев, как ель, сосна, дуб, липа, клен, вяз, яблоня, пихта, бук, граб.
В лиственных и смешанных лесах очень распространены пастбищные цепи питания
. Первым звеном цепи питания в лесах обычно служат многочисленные виды трав, ягоды, такие как малина, черника, земляника. бузина, кора деревьев, орехи, шишки.
Консументами первого порядка чаще всего будут такие травоядные животные, как косули, лоси, олени, грызуны, к примеру, белки, мыши, землеройки, а также зайцы.
Потребители второго порядка - хищники. Обычно это лиса, волк, ласка, горностай, рысь, сова и другие. Ярким примером того, что один и тот же вид участвует и в пастбищных, и в детритных цепях питания будет волк: он может как охотиться на мелких млекопитающих, так и поедать падаль.
Консументы второго порядка могут сами стать добычей более крупных хищников, особенно это касается птиц: например, мелкие совы могут быть съедены ястребами.
Замыкающим звеном будут редуценты (бактерии гниения).
Примеры цепей питания в лиственно-хвойном лесу:
- кора березы - заяц - волк - редуценты;
- древесина - личинка майского жука - дятел - ястреб - редуценты;
- листовой опад (детрит) - черви - землеройки - сова - редуценты.
Особенности цепей питания в хвойных лесах
Такие леса расположены на севере Евразии и Северной Америки. Они состоят из таких деревьев, как сосна, ель, пихта, кедр, лиственница и другие.
Здесь все значительно отличается от смешанных и лиственных лесов .
Первым звеном в этом случае будет не трава, а мох, кустарники или лишайники. Это связано с тем, что в хвойных лесах недостаточно света для того, чтобы мог существовать густой травяной покров.
Соответственно животные, которые станут консументами первого порядка, будут другими - они должны питаться не травой, а мхом, лишайниками или кустарниками. Это могут быть некоторые виды оленей .
Несмотря на то что более распространены кустарники и мхи, в хвойных лесах все же встречаются травянистые растения и кусты. Это крапива, чистотел, земляника, бузина. Такой пищей обычно и питаются зайцы, лоси, белки, которые тоже могут стать консументами первого порядка.
Потребителями второго порядка будут, как и смешанных лесах, хищники. Это норка, медведь, росомаха, рысь и другие.
Мелкие хищники, такие как норка, могут стать добычей для консументов третьего порядка .
Замыкающим звеном будут микроорганизмы гниения.
Кроме того, в хвойных лесах очень распространены детритные пищевые цепи . Здесь первым звеном будет чаще всего растительный перегной, которым питаются почвенные бактерии, становясь, в свою очередь, пищей для одноклеточных животных, которых едят грибы. Такие цепочки обычно длинные и могут состоять более, чем из пяти звеньев.
Примеры пищевых цепочек в хвойном лесу:
- кедровые орехи - белка - норка - редуценты;
- перегной растений (детрит) - бактерии - простейшие - грибы - медведь - редуценты.
