§ 12.2. ФУНКЦІОНУВАННЯ ЕКОСИСТЕМИ

• Назад до змісту

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які особливості функціональної організації екосистем? Опис з використанням схеми. ФУНКЦІОНУВАННЯ ЕКОСИСТЕМ

Р Формулює визначення поняття «ФУНКЦІОНУВАННЯ ЕКОСИСТЕМ»:
Функціонування екосистеми — це сукупність екологічних процесів, які завдяки внутрішнім і зовнішнім зв’язкам забезпечують існування та розвиток екосистеми в часі.

В Визначає сутність змістових елементів:

• Основна функція екосистем — засвоєння, перетворення й передавання речовин, енергії та інформації між живими організмами та навколишнім середовищем.
• Визначальні біотичні зв’язки — трофічні зв’язки (зв’язки живлення), які об’єднують популяції продуцентів, консументів і редуцентів у ланцюги та трофічні мережі.
• Основна умова функціонування екосистем — постійний циклічний кругообіг речовин і лінійний односпрямований потік енергії Сонця через біоценоз.
• Основні закономірності функціонування екосистем — правило екологічної піраміди (закон Ліндемана), закон односпрямованості потоку енергії та закон внутрішньої динамічної рівноваги екосистем (закон Реймерса).

К Конструює схему:

С Описує особливості функціонування екосистем з формулюванням висновку:
Екосистема функціонує як єдина відкрита саморегульована система завдяки узгодженій діяльності трьох функціональних груп — продуцентів, консументів і редуцентів. Життєдіяльність біоценозу підтримується безперервним сонячним випромінюванням, енергія якого перетворюється на хімічну та розсіюється, тоді як мінеральні елементи багаторазово циркулюють замкненим біологічним колообігом.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які зв’язки є визначальними для функціонування екосистем? ПРАКТИЧНА РОБОТА 12. Розв’язування вправ. Трофічна структура екосистем

Р Усвідомлює пізнавальну ситуацію (об’єкт, предмет, проблема):

• Об’єкт: відкриті природні водні екосистеми (Чорне море, прісна водойма).
• Предмет: трофічна структура біоценозу, кількісні співвідношення біомаси на різних трофічних рівнях.
• Проблема: визначення біомаси нижчих трофічних рівнів та мінімальної площі акваторії, необхідних для прогодування верхівкових хижаків.

В Формулює мету та гіпотезу діяльності:

• Мета: навчитися застосовувати правило екологічної піраміди для обчислення біомаси організмів на різних трофічних рівнях та розрахунку необхідної площі екосистеми.
• Гіпотеза: якщо перехід енергії та біомаси з одного трофічного рівня на інший підпорядковується правилу 10%, то біомаса кожного наступного рівня буде вдесятеро меншою за попередній, що дозволяє точно розрахувати первинну біомасу продуцентів за кінцевою біомасою консументів.

К Розв’язує вправи:

• Вправа 1:

  • Ланцюг живлення: фітопланктон $\rightarrow$ зоопланктон $\rightarrow$ риби $\rightarrow$ дельфін.
  • Маса дельфіна ($4$-й рівень): $m = 400\text{ кг}$.
  • За правилом екологічної піраміди біомаси на кожен попередній рівень передається вдесятеро більше маси:
    • Маса риб ($3$-й рівень): $400\text{ кг} \cdot 10 = 4000\text{ кг}$;
    • Маса зоопланктону ($2$-й рівень): $4000\text{ кг} \cdot 10 = 40\,000\text{ кг}$;
    • Маса фітопланктону ($1$-й рівень): $40\,000\text{ кг} \cdot 10 = 400\,000\text{ кг} = 400\text{ т}$.
  • Відповідь: для існування одного дельфіна масою $400\text{ кг}$ необхідно $400\,000\text{ кг}$ ($400\text{ т}$) фітопланктону.

• Вправа 2:

  • Ланцюг живлення: фітопланктон $\rightarrow$ риби $\rightarrow$ чайка.
  • Загальна маса чайки $1\text{ кг}$, суха речовина становить $40\%$:
    $m_{\text{сух. чайки}} = 1\text{ кг} \cdot 0{,}40 = 0{,}4\text{ кг} = 400\text{ г}$.
  • За правилом екологічної піраміди для сухої маси:
    • Суха маса риб: $400\text{ г} \cdot 10 = 4000\text{ г}$;
    • Суха маса фітопланктону: $4000\text{ г} \cdot 10 = 40\,000\text{ г}$.
  • Продуктивність фітопланктону становить $500\text{ г/м}^2$ сухої маси.
  • Необхідна площа акваторії:
    $S = \dfrac{40\,000\text{ г}}{500\text{ г/м}^2} = 80\text{ м}^2$.
  • Відповідь: для прогодування однієї чайки потрібна площа акваторії моря $80\text{ м}^2$.

• Вправа 3:

  • Ланцюг живлення: планктон $\rightarrow$ рослиноїдні риби $\rightarrow$ судак.
  • Загальна сира біомаса пари судаків: $2 \cdot 4\text{ кг} = 8\text{ кг}$.
  • Оскільки частка води в усіх ланках однакова ($60\%$, відповідно сухої речовини $40\%$), співвідношення біомас за правилом 10% залишається незмінним як для сухої, так і для сирої маси:
    • Біомаса рослиноїдних риб: $8\text{ кг} \cdot 10 = 80\text{ кг}$;
    • Біомаса планктону: $80\text{ кг} \cdot 10 = 800\text{ кг}$.
  • Продуктивність планктону становить $1\text{ кг/м}^2$.
  • Площа у квадратних метрах:
    $S = \dfrac{800\text{ кг}}{1\text{ кг/м}^2} = 800\text{ м}^2$.
  • Переведення у гектари ($1\text{ га} = 10\,000\text{ м}^2$):
    $S = \dfrac{800\text{ м}^2}{10\,000\text{ м}^2/\text{га}} = 0{,}08\text{ га}$.
  • Відповідь: пара судаків зможе прогодуватися на площі $800\text{ м}^2$ ($0{,}08\text{ га}$).

С Формулює очікувані результати: для РОЗВ’ЯЗАННЯ ПРОБЛЕМИ щодо визначального типу екологічних зв’язків у функціонуванні екосистем:
Визначальним типом екологічних зв’язків у функціонуванні екосистем є трофічні зв’язки. Вони регулюють чисельність популяцій і накладають жорстке обмеження на довжину ланцюгів живлення (зазвичай не більше 4–5 ланок), оскільки при переході з рівня на рівень близько 90% енергії втрачається у вигляді тепла та витрачається на дихання.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

Чи проявляються природні взаємодії у функціонуванні екосистем? Вправа для сприймання. Закономірності функціонування екосистем

Р Називає основні закономірності функціонування екосистем:

• Правило екологічної піраміди (закон піраміди енергії Р. Ліндемана).
• Закон односпрямованості потоку енергії.
• Закон внутрішньої динамічної рівноваги екосистем (закон М. Реймерса).

В Ілюструє прикладами взаємодії в екосистемах:

• Правило екологічної піраміди: для вигодовування одного яструба масою 1 кг лісова екосистема повинна утворити сотні кілограмів рослинної біомаси, яка прогодує комах і дрібних птахів.
• Закон односпрямованості потоку енергії: сонячне світло, засвоєне водоростями ставка, передається дафніям, карасям і щуці, необоротно перетворюючись у тепло без можливості повернення до Сонця.
• Закон внутрішньої динамічної рівноваги: надмірний вилов хижої риби у водоймі призводить до спалаху чисельності рослиноїдних видів, виснаження кормової бази та подальшого цвітіння води й замору.

К Конструює інфографіку:

С Виявляє ставлення на рівні сприймання та висловлює міркування щодо проявів ВЗАЄМОДІЇ У ПРИРОДІ у функціонуванні екосистеми:
Природні взаємодії в екосистемах демонструють глибоку взаємопов’язаність усього живого на Землі. Будь-яке грубе людське втручання в один із компонентів неминуче порушує екологічний баланс усієї біосфери, тому усвідомлення цих законів є основою збереження природи та виживання людства.

САМОРОЗВИТОК

САМОНАВЧАННЯ

Регуляційне завдання. Евристичний метод «Асоціативний кущ»

Вправа. Застосовую метод «Асоціативний кущ» та конструюю схему «Екосистеми»:

САМООЦІНЮВАННЯ

ТРЕНУВАЛЬНІ ТЕСТИ НА ТЕМУ «ТВАРИНИ БУДУЮТЬ»

1. Біологія +… «Хата» виноградного слимака. Називаю матеріал, з якого створюють свої «хатки» виноградні равлики (Helix pomatia):
А глина
Б вапняк ✅
В пісок
Г торф
Д слюда

Обґрунтування: Черепашка виноградного равлика формується клітинами мантії переважно з неорганічної речовини — карбонату кальцію (вапняку), що надає їй міцності та захищає тіло молюска від ворогів і висихання.

2. Біологія +… Дитсадки лабіринтових риб. Самець цього виду будує на поверхні води незвичне гніздо з … бульбашок. Він набирає порції атмосферного повітря до ротової порожнини, обволікає їх слизом й прикріплює до рослин. Яке ж призначення цього гнізда?
А для власного дихання у збідненій на кисень воді
Б забезпечення ікри та мальків киснем ✅
В захист мальків від хижих літаючих комах
Г прогрівання ділянки розвитку ікри
Д захисний екран від надлишку ультрафіолетових променів

Обґрунтування: Лабіринтові риби мешкають у теплих тропічних водоймах, бідних на розчинений кисень. Гніздо з бульбашок атмосферного повітря утримує ікринки біля самої поверхні та насичує їх необхідним для дихання і розвитку киснем.