Решебник по биологии 11 класс Беляев | Страница 163

Цель: исследовать структуру и функционирование аквариумной экосистемы, выделить ее основные трофические уровни, определить основные источники энергии и выявить динамику распределения организмов в течение дня.

При наблюдении за аквариумом мы выяснили, что в роли продуцентов выступают водоросли, которые осуществляют фотосинтез и производят органическое вещество. Консументы первого порядка – это растительноядные рыбы, например гуппи, а также улитки, питающиеся водорослями. Консументы второго порядка – плотоядные рыбы, такие как меченосцы или цихлиды, которые питаются мелкими рыбами, ракообразными или личинками. В роли редуцентов выступают бактерии и грибы, разлагающие остатки органики и обеспечивающие круговорот веществ.

Трофическая сеть аквариума включает несколько взаимосвязанных звеньев. Водоросли как продуценты поглощают свет и углекислый газ, производя органические вещества. Растительноядные организмы (моллюски, некоторые виды рыб) потребляют эти водоросли. Хищные рыбы (консументы второго порядка) питаются мелкими рыбами и беспозвоночными. Разлагающие микроорганизмы (редуценты) перерабатывают отходы и расщепляют отмершие организмы, обеспечивая возврат питательных веществ в воду.

В течение дня можно заметить изменения в поведении обитателей аквариума. Утром рыбы становятся активными. В полдень активность может снижаться, особенно если температура воды повышается. Вечером снова наблюдается всплеск активности, особенно у хищников.

В аквариуме основными продуцентами являются водоросли, в то время как в поле — высшие растения. В аквариуме консументы первого порядка – это растительноядные рыбы и беспозвоночные, тогда как в пшеничном поле ими являются травоядные насекомые, мыши и другие животные. Хищники аквариума включают плотоядных рыб, а в пшеничном поле – насекомоядных птиц и млекопитающих.

Для аквариума основными источниками энергии являются свет и органические вещества. Свет необходим для фотосинтеза водорослей, которые являются продуцентами, вырабатывая органическое вещество и выделяя кислород. Органические вещества поступают в систему в виде корма для рыб и других обитателей, а также в результате разложения органики редуцентами. Также важен кислород, поступающий из атмосферы и выделяемый водными растениями.

Трофическая сеть аквариума отличается от трофической сети пшеничного поля по структуре и составу видов. Эти различия обусловлены условиями среды: аквариум — водная экосистема с ограниченным пространством, а пшеничное поле — наземная экосистема с более сложными связями между видами.

В течение дня поведение животных в аквариуме меняется. Утром рыбы и другие активные обитатели поднимаются к поверхности воды в поисках пищи. Днем их активность может снижаться, особенно если температура воды повышается. Вечером наблюдается новый всплеск активности, связанный с кормлением и охотой. Эти изменения связаны с освещением, температурой воды и циркуляцией кислорода.

Если аквариум изолировать от атмосферного кислорода, начнется снижение уровня кислорода в воде, что может привести к гибели рыб и других аэробных организмов. Без достаточного количества кислорода процессы разложения органики будут замедляться, что приведет к накоплению токсичных веществ и нарушению баланса экосистемы.

Рыжие лесные муравьи образуют сложные консорции с другими организмами. В их окружение входят симбионты, такие как тля, которую муравьи защищают и используют в качестве источника сладкой пади. Также в муравейниках могут обитать жуки-инокулы, клещи и мелкие пауки. Многие птицы (например, дятлы, дрозды) и млекопитающие (ежи, медведи) питаются муравьями.

Основные типы динамических изменений экосистем включают сукцессии, флуктуации и катастрофические изменения.

Флуктуации – это изменения, которые носят колебательный характер, когда через какой-то промежуток времени сообщество возвращается к ранее пройденному состоянию. Проявляются они в изменении численности организмов без радикального изменения экосистемы. Например, количество зайцев может увеличиваться в благоприятные годы и снижаться в периоды нехватки пищи. Также сезонные изменения, такие как весеннее увеличение численности насекомых или осенний листопад. Особенно хорошо они выражены во внетропических широтах, в том числе на всей территории России.

Флуктуации и сукцессии различаются по своей природе. Флуктуации представляют собой краткосрочные ненаправленные колебания, не приводящие к смене экосистемы. В отличие от них, сукцессии – это долгосрочные направленные процессы, ведущие к формированию новых сообществ и изменению структуры экосистемы.

Биологическая роль сукцессий заключается в постепенном восстановлении и развитии экосистем. В процессе сукцессии на месте разрушенной или новой среды формируется устойчивое сообщество, способное поддерживать биологическое равновесие.

Климакс – это конечная стадия сукцессии, при которой экосистема достигает стабильного состояния, характеризующегося устойчивым круговоротом веществ и сложной пищевой сетью.

Нарушения сукцессий, связанные с деятельностью человека

Нарушения сукцессий, связанные с деятельностью человека, представляют собой одну из ключевых экологических проблем в современной биологии и экологии. Сукцессия является процессом естественного изменения экосистемы, который происходит в результате последовательного заселения территории новыми видами организмов. Однако антропогенные факторы могут вмешиваться в этот процесс, ускоряя, замедляя или даже полностью разрушая естественный ход сукцессий.

В моей местности одним из самых значительных нарушений сукцессий является вырубка лесов, которая препятствует естественному восстановлению древесной растительности. Когда лес вырубается, почва подвергается эрозии, теряет плодородие и способность удерживать влагу. В таких условиях восстановление лесного биоценоза может занять десятки или даже сотни лет. Особенно это актуально для хвойных лесов, где процесс восстановления идет медленно из-за низкой скорости роста деревьев.

Еще одним примером нарушения сукцессии моего региона является зарастание заброшенных сельскохозяйственных угодий. В естественных условиях такие территории должны постепенно переходить в стадию луговой экосистемы, а затем – в лесную. Однако интенсивное пастбищное использование, применение гербицидов и загрязнение почвы могут задерживать этот процесс, приводя к формированию нестабильных сообществ с низким биоразнообразием.

Городская застройка и прокладка дорог также препятствуют естественным сукцессиям. Строительство приводит к уничтожению естественных биогеоценозов, создавая искусственные экосистемы, в которых естественные процессы не могут протекать полноценно. Например, в местах с плотной застройкой происходит уплотнение почвы, что делает невозможным рост многих видов растений, а изменение микроклимата влияет на животных, заставляя их мигрировать или адаптироваться к новым условиям.

Первичная сукцессия – это процесс закономерной и направленной смены одних состояний экосистемы другими, который начинается тогда, когда все компоненты существовавших ранее экосистем разрушены либо на этом участке земной поверхности вообще не было.

Вторичная сукцессия – это процесс закономерной и направленной смены одних состояний экосистемы другими, который происходит при повреждении уже существовавших сообществ результате воздействия антропогенных и стихийных факторов.

Экосистема – это биологическая система, обеспечивающая сообщество всех живых организмов и среду их обитания на каком-то участке поверхности Земли, в которой организмы и среда связаны друг с другом, прежде всего, потоками вещества и энергии.

Биомасса – это масса живых существ в какой-то момент времени на конкретном участке земной поверхности. Измеряется в единицах веса (тонна, килограмм и т.д.) на единице площади (квадратный километр, гектар и т.д.).

Продукция – это количество биомассы, произведенной на какой-либо единице площади за определенный промежуток времени (например, тонна на гектар за год). Может выражаться и через запасенную организмами энергию, например, в килоджоулях на гектар за год.