Меню

Урок практикум 3 ярусная структура лесного биоценоза



Урок –практикум № 3. ярусная структура лесного биоценоза

Ярусность биоценоза

Все животные, растения, микроорганизмы и грибы, существующие на конкретной местности в воде или на суше, в совокупности представляют собой биоценоз. Это целостная и динамичная система, которая обладает строгой структурой. Один из принципов организации биоценоза это – ярусность. Проявляется она в закономерном расположении элементов природы по вертикали. Иными словами, это размещение всех растений и организмов на определенных уровнях.

Ярусность – это результат длительных эволюционных процессов. Благодаря ей, на одном квадратном метре может жить большое количество различных существ. Если бы они занимали одну нишу, им просто не хватило бы места и пищи. Рассредоточившись на различных высотах и приспособившись к обитанию на них, они смогли значительно повысить свои шансы на выживание и уменьшили конкуренцию между собой.

Пространственная ярусность бывает наземной и подземной. В первом случае, к ней относят всех организмов, которые живут на земле и над ее поверхностью. Во втором – обитателей различных глубин грунта.

Биоценоз различных видов леса

Лесом называют относительно компактное растительное образование, в котором преобладают деревья с определенным набором групп животных. Он представляет собой устойчивую сложную экосистему, существующую на земной поверхности, включающую подземные ярусы. Деревья играют важную роль в формировании кислородной составляющей атмосферы. Конкретный лесной биоценоз всегда имеет географическую привязку, характеризуется особенностями, свойственными определенной местности, например, широколиственный лес относится к влажным и умеренно-влажным районам умеренного климата с ослабленной континентальностью.

Виды лесов в рамках общей классификации:

  • Хвойный
  • Лиственный.
  • Смешанный.
  • Тропический.
  • Муссонный,
  • другие виды.

Лиственный лес

Лиственные леса состоят из лиственных деревьев, кустарников и делятся на две большие группы:

  • Широколиственные.
  • Мелколиственные.

Биоценоз лиственного биотопа характеризуется богатыми дерново-подзолистыми почвами, создающими питательную среду для разнообразных растений. Наиболее разнообразен биогеоценоз широколиственного леса, особенно дубрав. Не только видовое разнообразие отличает эти лесные пространства, но и сложная структура. Для них свойственно вертикальное деление пространственной структуры:

  • Нижний ярус заполнен травянистым покровом. Растения с крупными, широкими листьями, яркими соцветиями растут внизу.
  • Над ним располагается подлесок кустарникового происхождения, такие как лещина, калина, малина и другие.
  • Ярусом выше находятся клен, яблоня, груша.
  • На верхнем ярусе – высокие растения: дуб, липа, ясень.

Деревья верхнего яруса имеют мощную корневую систему. Растительные обитатели нижних уровней отличаются высокой теневыносливостью. В пищевой цепи они играют роль производителей органики.

Обитателями лиственных лесов являются также грибы, черви, насекомые. В нижних ярусах поселяются рептилии, амфибии, птицы, млекопитающие. Почва населена такими животными как кроты, землеройки, жуки и другие. Травоядные в пищевой цепи становятся добычей для хищных животных. Позвоночные – источник питания для паразитирующих на них клещей, насекомых, червей, бактерий. Это ‑ организмы-разрушители.

Все представители экосистемы попадают в сложные переплетения трофических цепей и структур.

Хвойный лес

В биогеоценозе хвойного леса нет такого мощного разнообразия растительных и животных обитателей, как это свойственно лиственным или тропическим. Это предопределено более суровыми условиями климата.

Тип почв в большинстве подзолистый, не отличающийся плодородностью. Верхний слой составлен из хвои и шишек. Это подходящая среда для роста грибов, а также животных, обитающих на земле. Мхи. лишайники заполняют пни, нижнюю часть высокорослых растений. Хвойные деревья, которые в видовом отношении не очень разнообразны, могут характеризоваться как вечнозеленые растения. Они имею твердую кору, отличаются тонким стволом.

  1. Ель, сосна, кедр, лиственница обитают в биоме Тайги. Термин «биом» означает тип среды обитания на определенной территории. Биоценоз тайги, которую также называют бореальным лесом, не отличаясь видовым разнообразием животных, известен большой населенностью насекомыми. Это привлекает на лето множество насекомоядных птиц. Они становятся сезонными обитателями тайги, улетая на зиму в более благоприятные места. Постоянные лесные жители-птицы: куриные, например, рябчики или глухари, воробьиные: синицы, корольки.
  2. Животные – обитатели бореального леса – в основном хищники и копытные. Рысь и представители семейства куньих охотятся на мелких травоядных: зайцев, мышей –полевок, белок. Более крупные хищники, например, медведь находят добычу среди копытных – лосей, оленей, кабанов.

Продуцентами в пищевых цепочках выступают хвойные, а иногда лиственные деревья.

Редуценты – разные виды земноводных, членистоногих, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.

Консументы – бактерии, черви, грибы.

Смешанный лес

Смешанные леса представляют собой наиболее сложную экосистему. Ее характерный признак – устойчивость во времени. Биогеоценоз смешанного леса насчитывает большое количество видов растительной и животной жизни. Виды растений измеряются сотнями, а животных – тысячами.

Растения – главный компонент биоценоза, из-за их значительного разнообразия возникает конкуренция за среду обитания: свет, воду, минеральные элементы. Вырабатывается приспособляемость к условиям, которая проявляется в ярусности – наиболее светолюбивые тянутся наверх, к солнцу, также, как это происходит в лиственных лесных массивах. Напочвенный покров состоит из мхов, лишайников, папоротников. Грибы – шляпочные и трутовики. Часто встречаются муравейники.

Пищевые связи смешанного леса очень разнообразные и сложные. Большое количество органического вещества порождает множество видов животных, способных его потреблять. Это могут быть простейшие, а могут быть высшие позвоночные – птицы и млекопитающие. Растительноядные становятся добычей хищников: волка, лисы, куньих. Позвоночные – основой питания для паразитов.

Ярусность растений

В растительном сообществе каждый уровень представляет группу видов, которые имеют примерно одинаковую высоту своих органов: стеблей, листьев, цветков, а также корней, клубней, корневищ. Выделяют около пяти ярусов, которые, как правило, образованы разными жизненными формами:

  • Древесный (иногда делится на верхний и нижний).
  • Кустарниковый.
  • Кустарниково-травяной.
  • Мхово-лишайниковый.

Деревья представляют самый высокий уровень. В лесу они побеждают в борьбе за солнечный свет, получая основную его часть. Выше всего поднимаются березы, дубы, буки, грабы, сосны и ели, а также секвойи, кедры, пальмы. Ниже размещаются кустарники и карликовые деревья, формируя подлесок. Они представлены орехом, рябиной, яблоней и т. д.

Следующий уровень занимают травянистые растения и низкие кустарники. Здесь могут быть различные ягодные виды, целебные травы и цветы. В наших лесах этот ярус представляют ландыши, крокусы, зверобой, брусника, черника и другие виды. Под ними, как правило, располагаются разнообразные мхи и лишайники.

Вне леса, на открытой местности, многие породы подлеска могут занимать наивысшие уровни, так как не испытывают конкуренции от других деревьев. В пустынях и тундрах самый высокий ярус часто представляют кустарниковые формы и травы, иногда – только мхи и лишайники.

Структура биоценоза

Видовая структура характеризует разнообразие и численность представителей разных групп в конкретном биологическом единстве. Различают богатые и бедные биоценозы. В любом из них есть доминанты, формирующие его внешний облик. Доминантные виды, без которых невозможно существование остальных организмов, называются эдификаторами. С их сокращением меняется сам биоценоз.

Пространственная структура

Пространственная структура характеризуется распределением растений. Ярусами называют вертикальную структуру сообщества, каждый из них обладает неповторимыми характеристиками. Древесный ярус представлен высокими деревьями. Их листва хорошо пропускает солнечные лучи, которые ловит второй ярус деревьев, подпологовый. В условиях затенения образуется ярус подлеска, представителями которого являются кустарники и низкорослые деревца. Ярус подроста представлен молодыми деревьями, которые в перспективе могут вырасти до первого яруса. Лесные травы и многолетние растения формируют травяно-кустарничковый ярус. Почву покрывает собой мохово-лишайниковй ярус. Пространственная структура растений влияет на видовой состав животных.

Экологическая структура

Экологическая структура выражена определенным соотношением экологических групп организмов, которые выполняют в биоценозе определенные функции. Количество всех живых существ зависит от неорганической среды.

Трофическая структура

Трофическая структура характеризуется пищевым взаимоотношением различных видов. Автотрофные организмы питаются органическими веществами, которые сами и создают. Гетеротрофы используют в качестве источника энергии готовые органические соединения животного и растительного происхождения.

Животный мир

В животном мире ярусность касается не роста организмов, а высот, на которых они обитают. Обычно выделяют:

  • Геобии.
  • Герпетобии.
  • Бриобии.
  • Филлобии.
  • Аэробии.

Геобии – это все обитатели почв. К ним относятся как совсем мелкие животные вроде червей, мокриц и микроорганизмов, так и крупные землероющие виды – слепыши, кроты, цокоры, суслики, тушканчики.

Верхние слои почвы и лесной подстилки населяют герпетобии, а мхи – бриобии, и к тем и к другим могут относиться улитки, жуки, клещи, безногие земноводные.

Филлобии – это жители трав и кустарников. Они представлены всевозможными беспозвоночными, паукообразными, пресмыкающимися, различными млекопитающими и птицами, которые гнездятся в зарослях.

Самые высокие ярусы населяют аэробии. К ним относятся многие птицы, белки, летучие мыши, обезьяны, различные гусеницы и другие насекомые.

Ярусность относится не только к суше, проявляется она и в водной среде. Морские и речные организмы разделяют на поверхностные (планктон), пелагические (лососи, акулы, дельфины, медузы), донные или бентос (мидии, раки, крабы, скаты, камбалы).

Проблемы в классификации

Ярусность – это очень относительное понятие. Она проявляется по-разному, в зависимости от особенностей местности. Например, во влажных экваториальных лесах существует огромное количество видов организмов, поэтому разграничить их на уровни бывает довольно сложно.

Проще всего это сделать в лесах, которые созданы одним видом деревьев. Особенно хорошо ярусность прослеживается в дубравах, кедровых и березовых рощах, ельниках, борах. А вот на лугах все не так однозначно. Там травы и мхи могут создавать дополнительные уровни, границы между которыми тоже не слишком заметны.

Читайте также:  Урок информатики на тему Построение графиков математических функций

Источник

Таблица видовой состав растений дубравы

Подготовка учителя к экскурсии. Благоприятные природные условия для успешного проведения экскурсии по изучению природных биогеоценозов в средней полосе складываются во второй половине мая. В зависимости от местных условий майская экскурсия может быть проведена в лес (смешанный, хвойный, дубовый), на водоем, на луг. Конечно, наиболее желательной была бы экскурсия в дубовый лес, так как именно на примере дубравы в учебнике «Общая биология» рассматриваются цепи питания, первичная продуктивность, биомасса и другие показатели функционирования биогеоценозов. Но в лесной зоне площадь дубрав сравнительно невелика, их вегетация начинается сравнительно поздно, поэтому данную экскурсию мы рекомендуем проводить в смешанный лес. Для сравнения естественного биогеоценоза с искусственным маршрут экскурсии проложите через лесные посадки, сад, поле с озимыми культурами.

Некоторые частные экскурсионные задачи школьники могут выполнить в процессе самостоятельной работы до экскурсии. Таким путем, например, с помощью люксметра можно установить различия в освещенности ярусов биогеоценоза; с помощью термометра и психрометра- охарактеризовать температуру и влажность воздуха. Пусть ученики посоветуются с учителем физики о том, как правильно выполнить измерения и оформить результаты наблюдений. На экскурсии учащиеся сообщают о результатах самостоятельной работы.

Подготовка учащихся к экскурсии. В процессе изучения раздела «Взаимоотношения организма и среды» покажите учащимся учебные кинофильмы: «Лес и его значение», «Природа смешанных лесов», «Растительные сообщества», «Охрана природы», «Насекомые — друзья и враги леса», «Муравьи», «Отряд жесткокрылые, или жуки» и кинофрагменты: «Плесневые грибы», «Грибы-паразиты» и др. Эти фильмы не посвящены специально биогеоценозам, поэтому перед демонстрацией поставьте вопросы, ориентирующие учащихся на восприятие биоценотических идей.

На уроке, предшествующем экскурсии, повторите содержание таблицы «Биоценоз дубравы» и просмотрите гербарий лесных растений, коллекции беспозвоночных животных, тушки птиц и млекопитающих.

Оборудование: рулетка и веревка для определения границ площади, пробирки с пробками для рассматривания беспозвоночных животных, сачок для энтомологического кошения, бумага, блокнот и карандаш.

Проведение экскурсии. Во вступительной беседе учитель называет основные задачи экскурсии: 1) рассмотреть строение конкретного биогеоценоза; 2) выяснить некоторые основные формы взаимодействия различных его компонентов; 3) установить различия естественных и искусственных биогеоценозов. Затем учитель предлагает учащимся дать определение биогеоценоза и уточняет его, подчеркивая, что основным свойством биогеоценоза является характер взаимоотношений между его компонентами * . Далее он показывает несколько конкретных биогеоценозов, обращая особое внимание на их границы.

* ( Академик В. Н. Сукачев дает такое определение биогеоценоза: «Биогеоценоз — это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий, растительности, животного мира и мира микроорганизмов), имеющих свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии». Сукачев В. Н. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Избранные труды, т. I. Л.: Наука, Ленингр. отд., 1972, с. 329.)

Перед вами участок смешанного леса, однородный по рельефу, составу древесных пород, кустарниковой и травянистой растительности. Здесь растут сосна обыкновенная, ель обыкновенная и березы бородавчатая и повислая. В подлеске встречаются рябина, крушина ломкая, жимолость лесная. Этот участок леса можно рассматривать как саморегулирующуюся экологическую систему-биогеоценоз. Обратите внимание на иной характер деревьев, кустарников и трав в овраге. Его края окаймлены густыми зарослями орешника, по склонам растут черемуха и черная ольха; их стволы перевиты лианой — хмелем. Под ними буйно разрослась черная смородина; крапива, папоротники, хвощи и осоки заселили сырое дно оврага. Это второй биогеоценоз. Границы биогеоценоза определяются границами растительного сообщества.

Растения составляют основу биогеоценоза, так как именно в них сосредоточена основная масса органического вещества; они определяют структуру и облик биогеоценоза, внутренний климат, состав, обилие и размещение животных, грибов и микроорганизмов.

Определенный участок старого смешанного леса существует более столетия (устойчивость биоценоза!), но он постоянно изменяется по сезонам года, по отдельным годам; существуют и вековые изменения. Почему изменяется любой биогеоценоз? Это связано с изменениями окружающей неорганической среды (климат, почва), с взаимодействием компонентов биоценоза между собой и с различными формами взаимоотношений данного биогеоценоза с соседними.

Проанализируйте в беседе растительные компоненты биогеоценоза и попытайтесь определить биоценотические связи растений. Обратите внимание учащихся на ярусность и наличие у растений различных жизненных форм (деревья, кустарники, травы, лишайники, мхи), на борьбу за существование и конкуренцию, паразитические, симбиотические и эпифитные отношения.

Ярусность характеризуется расположением органов ассимиляции растений на разной высоте над землей в зависимости от их потребности в свете. Посоветуйте выпускникам двигаться по лесу так, чтобы не повредить всходы и подрост деревьев.

Назовите и покажите на пробной площади количество выделенных ярусов растительного сообщества, определите вместе с учениками, какими видами образован каждый ярус.

В лесу наряду с вертикальной дифференциацией хорошо наблюдается горизонтальная расчлененность растительного покрова — мозаичность. Основные виды деревьев, подроста, кустарников и травяного покрова неравномерно распределены по площади. Есть еще одна форма ярусности — «ярусность во времени». Чтобы установить ее, выясните, все ли взрослые растения одновременно проходят одну и ту же фенологическую фазу или находятся в разных фазах развития (вегетация, бутонизация, цветение, созревание семян). Обратите особое внимание на эфемеры: гусиный лук, хохлатки, медуницу лекарственную, сон-траву. Объясните приспособительное значение неодновременного развития растений в биоценозе. Наблюдается ли подобное явление в мире животных?

Установите на небольшой площадке соотношение числа взрослых деревьев, подроста и всходов деревьев (высота последних не более 10 см). Какие выводы сделал Ч. Дарвин, анализируя подобные соотношения разновозрастных организмов одного вида у растений и животных?

С возрастом число деревьев на единицу площади уменьшается. На 1 га соснового леса в возрасте 10 лет находилось 11 750 сосен, до возраста 100 лет сохранилось 461 дерево. Это результат конкуренции между особями одного вида. Старых деревьев на нашей пробной площадке в несколько раз меньше, чем молодых. Какие изменения происходят в биоценозе в результате увеличения возраста основных лесообразующих пород? Сравните средневозрастные и старые участки смешанного леса.

Возрастные изменения основных лесообразующих пород оказывают мощное воздействие на все компоненты биоценоза. Под пологом леса меняется освещенность, температура, влажность почвы и воздуха: количество опада влияет на свойства почвы, видовой состав и обилие микроорганизмов, простейших, круглых и кольчатых червей и других беспозвоночных. Изменения микроклиматических условий и свойств почвы сказываются на состоянии подроста, подлеска и травяного яруса. Этот пример иллюстрирует тесную зависимость всех компонентов биоценоза друг от друга.

В лесном биогеоценозе ярко выражены эпифитные отношения — одни растения используют как субстрат другие. На коре деревьев живут мхи, лишайники, водоросли. Одноклеточные (протококк, хлорококк) и нитчатые водоросли живут на пнях и коре деревьев в виде ярко-зеленых порошкообразных налетов. Наиболее часто эти водоросли встречаются при основании стволов с северной стороны. На коре берез и елей можно увидеть налеты нитчатой водоросли трентеполии, которые в сухую погоду окрашены в оранжевый цвет. Этот цвет обусловлен маслом, накапливающимся в клетках водоросли. В сырую погоду водоросли интенсивно растут, масло исчезает, и клетки зеленеют. Иногда водоросли (разрастаются на поверхности почвы в виде зеленых или коричневых налетов, пятен.

На стволах деревьев легко найти плодовые тела грибов-трутовиков. Это пример паразитических отношений между растениями в биоценозе.

В итоге учитель может сделать следующее заключение. Совместное существование растений привело к формированию различных жизненных форм, к вертикальному и горизонтальному расчленению растительного покрова. Сложная структура фитоценоза определяет дифференциацию остальных элементов биогеоценоза. Чем сильнее выражена ярусность и мозаичность растений, тем больше в ней мест обитания для животных, грибов, бактерий. Все ярусы — «этажи» леса — взаимодействуют между собой. Отмершие ветви, листья и хвоя из первых двух древесных ярусов — яруса кустарников и яруса трав — попадают в напочвенный ярус, где происходит интенсивное разложение органического вещества. Вода и зольные элементы из подземных ярусов переходят во все надземные ярусы (не забудьте про атмосферную воду!).

Вертикальное и горизонтальное расчленение свойственно и подземной части биогеоценозов. В лесном биогеоценозе необычайно важна роль подземного яруса трав и яруса корней деревьев, чаще всего срастающихся в единую систему. Она населена водорослями, грибами, простейшими и другими беспозвоночными, микроорганизмами. Для этих ярусов характерна микориза— симбиотическое взаимоотношение между высшим растением и грибом. Так, белый гриб образует микоризу с корнями ели, березы, сосны, дуба; масленок — с корнями сосны и ели. В результате симбиоза улучшается рост деревьев. Другой пример симбиотических отношений — обитание клубеньковых бактерий на корнях ольхи.

Биоценотическая роль животных состоит в потреблении и разрушении органического вещества, синтезированного растениями, а также в создании органического вещества других трофических уровней. Основная часть биомассы животных лесного биоценоза представлена беспозвоночными.

Рис. 26. Беспозвоночные животные лесного биогеоценоза: 1 - красный клещик; 2 - личинка жука-щелкуна; 3 - личинка майского жука; 4 - жужелица; 5 - костянка (многоножка); 6 - короед-типограф и его ходы на коре ели; 7 - березовый трубковерт; 8 - личинка пилильщика; 9 - гусеница пяденицы
Рис. 26. Беспозвоночные животные лесного биогеоценоза: 1 — красный клещик; 2 — личинка жука-щелкуна; 3 — личинка майского жука; 4 — жужелица; 5 — костянка (многоножка); 6 — короед-типограф и его ходы на коре ели; 7 — березовый трубковерт; 8 — личинка пилильщика; 9 — гусеница пяденицы

Читайте также:  Как наследуется группа крови ребенком

Путем наблюдения установите связи с растениями активно летающих насекомых (комары, бабочки, шмели, журчалки). Изучите комплекс насекомых, связанных с древесными породами. Тщательно осмотрите ветви и листья березы, осины, рябины, черемухи и других растений, хвою сосны и ели. На побегах орешника найдите мелких и неподвижных кокцид, или щитовок. Весенние колонии тлей (и связанных с ними муравьев) можно обнаружить на побегах и листьях березы, черемухи, рябины. Кокциды и тли сосут соки из молодых побегов. Экскрементами тлей питаются рыжие лесные муравьи. На разворачивающихся листьях крушины найдите яйца лимонницы. На опушке леса или на вырубке на листьях осины найдите ярких тополевых и осиновых листогрызов, а на листьях ивы — других листоедов.

Биоценотические связи между животными и растениями, сформированные на основе питания, широко распространены. Их можно продемонстрировать на примере опыления некоторых растений насекомыми.

Отряхните с тонкоствольных деревьев насекомых на расстеленное под деревом полотнище брезента, мешковины или клеенки (лучше это делать в утренние часы). Так вы соберете долгоносиков, щелкунов, тополевого листоеда, майского жука. Потом на поверхности стволов, в трещинах коры и дуплах найдите прячущихся днем бабочек-пядениц (рис. 23), других чешуекрылых и жуков из семейства дровосеков (рис. 26).

Осмотрите листья березы и осины и по характеру повреждений определите обитание жуков-трубковертов (рис. 26, 7; 27, 3) и гусениц листоверток. На поверхности коры упавших деревьев и пней иногда попадаются длинноусые серые дровосеки и короткоусые дровосекирагии, а также хищный жук, истребляющий короедов, — пестряк. За отставшей корой можно обнаружить различных жуков, куколочные колыбельки рагиев, а в пнях — многоножек, муравьев, личинок бронзовок.

Рис. 27. Некоторые весенние насекомые и их
Рис. 27. Некоторые весенние насекомые и их ‘поделки’: 1 — листоед тополевый; 2 — зорька (самец); 3 — ‘кулек’ черного березового трубковерта

Для изучения видового состава и обилия насекомых травяного яруса необходимо осмотреть растения и провести энтомологическое кошение сачком. В траве найдите мохнатых гусениц медведиц, травяного коконопряда, связанного с вейниками, и божьих коровок. Проследите за питанием рыжих лесных муравьев. Они поедают личинок пилильщиков, совок, пядениц и других насекомых. После созревания семян муравьи питаются их маслянистыми и мучнистыми придатками и растаскивают семена (чистотел, фиалки, ситники), чем способствуют возобновлению растений. Распространение семян и плодов с помощью животных — еще один пример биоценотических отношений. Некоторые растения не могут жить без животных, в свою очередь животные также не могут существовать без растений.

Проверьте, наблюдается ли ярусность в распределении беспозвоночных животных. Разложите несколько горстей лесной подстилки на чистый лист бумаги и найдите беспозвоночных животных. Не забудьте потом выпустить рассмотренных животных и положить на место лесную подстилку. Расскажите ученикам содержание рассказа американского фантаста Р. Брэдбери «И грянул гром».

Многоярусность растительного покрова, обилие растительной пищи в виде семян и зеленых частей растений, а также беспозвоночных животных (насекомые и их личинки, черви) создают благоприятные кормовые гнездовые и защитные условия для обитания позвоночных животных. Попробуйте обнаружить на этом участке леса земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих или следы их жизнедеятельности. Это погрызы деревьев и кустарников зайцем-беляком и лосем, помет этих зверей, поверхностные ходы крота, отверстия нор мышевидных грызунов (рис. 13, 4, 5).

Оценивая роль позвоночных животных в жизни биогеоценоза леса, учитель обращает внимание на незаметную весной, но важную роль птиц и зверей в распространении растений. Большую часть созревших плодов и семян поедают рыжие полевки, лесные мыши, белки, дятлы, клесты, некоторые синицы, зяблики, обыкновенные овсянки и некоторые другие птицы. Сойка и белка прячут желуди в лесную подстилку, чем способствуют возобновлению дуба. Птицы и звери используют растительные материалы не только для питания, но и для строительства гнезд.

В заключение побеседуйте о различии естественных и искусственных биогеоценозов. Искусственные биогеоценозы (агробиогеоценозы) созданы человеком по заранее намеченному плану на месте уничтоженных естественных биогеоценозов. К агробиогеоценозам относятся сады, парки, посевы полевых культур, искусственные лесные насаждения и некоторые другие культурные сообщества.

Естественный биогеоценоз, благодаря видовому разнообразию, сложному характеру взаимодействия всех его компонентов и сложной структуре, способен к саморегуляции.

Искусственный биогеоценоз может существовать при условии постоянной заботы о нем человека: он обрабатывает почву, формирует видовой состав растений и животных, ограничивает численность сорняков и вредителей, создает оптимальные условия роста и развития культурных растений, убирает значительную часть биомассы из дальнейшего круговорота веществ и вносит в почву минеральные и органические соединения.

Почему в агробиогеоценозе Сохраняются сорняки? Почему некоторые насекомые (озимая совка, кoлоpaдский жук и др.) в условиях монокультур стали вредителями? Объясните эти факты с позиции искусственного и естественного отбора. Приведите примеры смены лесной растительности под влиянием деятельности человека. Существуют ли естественные биогеоценозы, совершенно не затронутые деятельностью человека?

Итоги экскурсии. Итак, в состав биогеоценоза входят следующие компоненты: атмосфера, горная порода, вода, животный и растительный мир, микроорганизмы. Совместно обитающие растения, животные, грибы и микроорганизмы и неживая природа связаны между собой в единый комплекс круговоротом веществ и потоком энергии.

Исследованный участок смешанного леса — мощная природная лаборатория, где из неорганических веществ синтезируется органическое вещество, идет его накопление, превращение и разрушение. Какими путями осуществляется воздействие лесного биоценоза на нежевую природу?

При фотосинтезе поглощаются солнечная энергия, углекислота, создается органическое вещество и выделяется кислород. Дыхание сопровождается потерей энергии в виде тепла, поглощением кислорода и выделением углекислоты. В атмосферу растения выделяют воду и различные фитонциды. Кроны деревьев задерживают осадки; в свою очередь вода осадков вымывает из растений различные химические соединения. Корни растений выделяют в почву большое количество веществ.

Мышевидные грызуны, землеройки, дождевые черви, перемешивая лесную подстилку с верхним слоем почвы, улучшают ее аэрацию и способствуют проникновению влаги. При разложении опада (листья, хвоя, ветви и др.) пополняются запасы ряда минеральных веществ в почве, которые служат пищей для растений. Опад определяет состав и обилие почвенных животных и микроорганизмов. Почему толщина лесной подстилки не увеличивается с каждым годом? Дело в том, что опад быстро разлагается, а продукты разложения включаются в круговорот веществ данного биоценоза. Огромная поверхность и объем фитомассы в лесах создают условия для существования большого числа фитофагов. Животные превращают растительную массу в своих телах в новые органические соединения. Конкуренция между фитофагами уменьшается за счет хорошо выраженной специализации: одни виды поедают листья, другие — кору и молодые побеги, третьи — корни, четвертые — плоды и семена. Живую древесину поедают личинки усачей, короедов и златок, а трухлявую — личинки бронзовок. Цепи питания продолжают хищные насекомые: божьи коровки поедают тлей и кокцид, жужелицы используют в пищу гусениц листоверток, шелкопрядов, пядениц. Заканчивают цепи питания хищные птицы и млекопитающие.

Отношения в цепях питания, территориальные (отношения по местам обитания) и другие связи между видами, приводят к укреплению их взаимозависимости. Примером служат насекомые — опылители растений, птицы и млекопитающие, распространяющие семена деревьев, кустарников и трав и тем самым способствующие возобновлению растительности и связи между различными биоценозами.

Методические рекомендации по изучению биогеоценоза луга и биогеоценоза водоема излагаются более кратко. В частности, не повторяются основные задачи экскурсии, сокращен объем материалов, используемых при подведении итогов экскурсии. Основное внимание уделяется особенностям структуры лугового и пресноводного биогеоценозов по сравнению с лесным.

Источник

Изучение видового состава дубрав

Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Ноября 2012 в 19:13, научная работа

Описание работы

Целью данной работы является изучение видового состава, структуры старовозрастной пойменной дубравы.
Задачи исследования:
Изучить флористический состав деревьев, кустарников, травостоя старовозрастной пойменной дубравы (возраст дуба 96, 101 и 106 лет).
Выявить систематическую принадлежность, жизненное состояние, экологические группы видов старовозрастной пойменной дубравы.
Выявить вертикальную и горизонтальную структуру изучаемых участков.
Определить для каждого вида напочвенного покрова встречаемость, обилие.
Сравнить видовое разнообразие изучаемых участков пойменной дубравы.
6. Оценить условия среды изучаемых дубрав с помощью экологических шкал.

Работа содержит 1 файл

Видовой состав старовозрастных дубрав (2).doc

Анализ встречаемости видов показал, что на всех пробных площадях по встречаемости доминирует ландыш майский (табл. 9). В 106 – летней дубраве велико участие ежевики, подмаренника вздутоплодного, ластовня Юзепчука, вейника наземного, осоки ранней.

В 96- летней дубраве кроме ландыша наиболее велико участие подмаренника вздутоплодного (32%), в 101 – летней дубраве — подмаренника цепкого (28%), ежевики (20%).

Диаграммы встречаемости видов травяного покрова показали, что на всех площадях большинство видов имели низкую встречаемость от 4до10%, и 11-20% с высокой встречаемостью (91 –100%) отмечался только 1 вид – ландыш майский (рис.5).

Попарное сравнение полных видовых списков показало довольно общность видовых составов в дубравах 96, 101 и 106– летнего возраста (табл.10). Наиболее высокий коэффициент сходства оказался между видовыми составами 1 и 2 пробных площадей (65,5%), наиболее низкий коэффициент общности, равный 53,1% обусловлен отсутствием ряда луговых и степных видов в сильно затенённой пробной площади №3.

Читайте также:  Самые закредитованные регионы России начала 2021 года

Проанализировав видовые наборы напочвенного покрова по шкалам Э. Ландольта (Landolt, 1977) можно определить экологические условия изучаемых дубрав (табл.11 -15).

На рисунках 6-9 показано распределение видов по экологическим характеристикам по присутствию видов без учета обилия или встречаемости. Большинство отмеченных видов избегает сильно сухих и очень влажных почв (рис.8). В таблицах №12-15 экологические характеристики просчитаны с учетом встречаемости видов. На всех площадях характерно увлажнение от средней сухости до влажного (балл 3, табл.12). Но на первой пробной площади отмечено наибольшее число видов, растущих на сухих почвах, на 2 и особенно на 3 пробных площадях больше видов влажных почв (рис.8).

На всех пробных площадях преобладают виды, растущие на почвах от среднебедных до среднебогатых (балл 3 шкалы богатства почв, рис. 6, табл.13).

Значительная часть видов всех пробных площадей предпочитает слабокислые или слабощелочные иногда нейтральные почвы (балл 3,5 шкалы кислотности почв, рис. 7, табл.14).

В целом все три площади имеют одинаковые условия освещения (балл 3, табл. 16). Большинство видов всех пробных площадей — полутеневые растения, которые могут расти при затенении и освещенности более 10%. Но на площади №1 (табл.12) произрастает самое значительное количество полусветовых растений, растущих часто на полном свету (кострец безостый, кровохлебка лекарственная, латук обыкновенный, пижма лекарственная, спаржа лекарственная и др., рис.9). В дубраве с пробной площадью №3 больше полутеневых и теневых растений (чесночница черешковая).

Изучение растительности старовозрастных участков пойменной дубравы, проведенное в июле 2009 года участниками летнего районного профильного лагеря «Радуга – 9», является начальным этапом в последующих аналогичных обследованиях. В дальнейшем у нас есть возможность сравнить результаты обследований 2009 и 2010 годов между собой и сделать выводы об изменении характера растительности и по видовому составу провести оценку экологических условий данных местообитаний. А также позволит судить о степени и характере антропогенной нагрузки на местность.

Мы надеемся, что в дальнейшем подобные обследования будут повторены, что, возможно, поможет создать систему мониторингового контроля состояния растительности в окрестностях поселка Варварино.

Выводы

Результаты проведённых исследований позволили получить сведения о видовом составе, структуре и состоянии старовозрастных дубовых насаждений.

Видовой состав растений старовозрастной пойменной дубравы оказался достаточно стабильным. Травостои разрежены и однообразны, на всех изучаемых участках дубравы произрастают: ландыш майский, ластовень Юзепчука, крапива двудомная, кирказон обыкновенный, подмаренник вздутоплодный и цепкий.

Несмотря на небольшие различия в возрасте, лучшее развитие дуба отмечено на пробной площади №3, в 101-летней дубраве, расположенной вблизи озера Большое Голое. Деревья отличаются высокими, ровными стволами, отсутствием сухостоя (хотя есть следы рубок – пни), высокой сомкнутостью крон. Но из-за сильного затенения на этой площади отмечено минимальное число семенных всходов. Пробные площади №1 (106- летняя дубрава) и №3 (96-летняя дубрава) более низкорослые, с большим числом сухих ветвей, сухостоя и валежа и большим числом всходов дуба.

Доминанты, систематическая принадлежность и соотношение основных экологических групп в составе травяного яруса на изучаемых участках старовозрастных дубрав малоразличимы.

На всех пробных площадях доминировал ландыш майский.

Ведущее положение занимали многолетние виды из семейства розоцветных, велика роль видов из семейств злаков, осоковых и мареновых.

В старовозрастных дубравах при распаде древостоев и снижении сомкнутости крон деревьев возрастает проективное покрытие и число видов напочвенного покрова. В 106 -дубраве (пр.пл.№1) отмечалось максимальное покрытие (15%) и отмечено 29 видов растений.

В изучаемых дубравах отмечены виды из 6 экологических групп: лесной, луговой, болотной, степной, сорной и культивируемой. Основу флоры изучаемых дубрав составляют виды лесной экологической группы, доля видов которой на площадях колебалась от 45 до 79%. Наиболее велика роль видов лесной группы на площади №3, где зафиксировано наибольшее количество деревьев и кустарников, создающих высокую сомкнутость крон. В напочвенном покрове этой дубравы, кроме лесных видов, отмечаются теневыносливые растения из луговой и болотной групп. В более разреженной дубраве (пр.пл.№,2) отмечены виды из луговой, болотной и степной групп. Наибольшее число экологических групп – 5, отмечено в дубраве с наименьшим количеством деревьев и кустарников и наименьшей сомкнутостью крон (пр.пл.№1, где значительно количество луговых видов (31%), проникающих с прилегающего луга.

Под сомкнутым пологом обильного подлеска также снижается проективное покрытие (ОПП) и видовое разнообразие. На площади №2 с высокой сомкнутостью подлеска и наименьшим числом деревьев (12) видовое разнообразие снижается до 19 видов, ОПП – до 3-5%.

Большинство видов травостоя имели низкую встречаемость от 4до10%, с высокой встречаемостью (91 –100%) отмечался только 1 вид – ландыш майский.

На изучаемых участках возобновление неудовлетворительное – 1-3 всхода на 25 площадок в 1 м 2 . Более интенсивное возобновление идёт в разреженной дубраве (пр.пл.№1). Сильное затенение в высокосомкнутых дубравах (пр.пл.№2,3) препятствует появлению и развитию всходов дуба.

Чем старше возраст пойменной дубравы, тем больше суховершинных, сухостойных и распадающихся деревьев. Возможно, после распада дубрав на их месте будет увеличение числа светолюбивых видов из луговой и степной групп. Вероятно формирование луга с отдельными молодыми деревцами.

В целом все пробные площади находятся в одинаковых условиях освещенности, богатства, влажности и кислотности почв, благоприятных для развития полутеневых видов, растущих на среднебогатых, средней сухости, слабокислых почвах. На пробных площадях №1 и №2 присутствуют полусветовые растения, которые могут расти на полном свету, но иногда при некотором затенении. В дубраве с пробной площадью №3 больше полутеневых и теневых растений.

Благодарности

Мы хотим выразить благодарность руководителям работы старшему научному сотруднику Хоперского заповедника Е.С. Нескрябиной и директору станции юных натуралистов О.С. Двуреченской за руководство работой, консультации по вопросам исследовательской работы и оказании помощи при написании отчета.

Источник

Экосистема дубравы

Рассмотрим в качестве примера дубраву — очень устойчивую наземную экосистему (рис. 77). Дубрава является типичным широколиственным лесом ярусной структуры, в котором совместно существуют многие сотни видов растений и несколько тысяч видов животных, микроорганизмов и грибов.

Верхний древесный ярус образуют крупные (до 20 м) многолетние дубы и липы. Эти светолюбивые растения, растущие достаточно свободно, создают благоприятные условия для формирования второго древесного яруса, представленного низкорослыми и менее светолюбивыми грушей, клёном, яблоней.

Под пологом двух ярусов формируется кустарниковая растительность. Лещина, бересклет, калина, боярышник, терновник, бузина, крушина — это далеко не полный перечень растений, которые образуют третий ярус до высоты 2-4 м.

Следующий, травянистый ярус составляют многочисленные кустарнички и полукустарнички, папоротники, всходы деревьев и разнообразные травы. Причём в течение года в дубраве происходит смена травянистого покрова. Весной, когда листвы на деревьях ещё нет и поверхность почвы ярко освещена, расцветают светолюбивые первоцветы: медуница, хохлатка, ветреница. Летом им на смену приходят теневыносливые растения.

В приземном ярусе, высота которого всего несколько сантиметров от поверхности почвы, растут лишайники, мхи, грибы, низкие травы.

Сотни видов растений (продуцентов), используя энергию солнца, создают зелёную биомассу дубравы. Дубравы очень продуктивны: в течение года на площади в 1 га они создают до 10 т прироста растительной массы.

Мёртвые корни и опавшие листья образуют подстилку в которой обитают многочисленные редуценты: дождевые черви, личинки мух и бабочек, жуки-навозники и мертвоеды, мокрицы и многоножки, ношхвостки, клещи, нематоды.

Рис. 77. Экосистема дубравы

Несмотря на то что ежегодно на 1 га поверхности почвы в дубраве поступает 3-4 т отмерших растений, почти вся эта масса разрушается в результате деятельности редуцентов. Особая роль в этой переработке принадлежит дождевым червям, которых в дубравах насчитывается огромное количество: несколько сот особей на 1 м2

Разнообразен животный мир верхних ярусов дубравы. В кронах деревьев гнездятся десятки видов птиц. Вьют гнёзда сорока и галка, певчий дрозд и зяблик, большая синица и лазоревка. В дуплах выводят птенцов филин и обыкновенная неясыть. Чеглок и перепелятник наводят страх на мелких певчих птиц. В кустарниках обитают зарянка и чёрный дрозд, мухоловка-пеструшка и поползень. Ещё ниже находятся гнёзда славки и крапивника. По всем ярусам перемещается в поисках пищи серая белка. Бабочки, пчёлы, осы, мухи, комары, жуки — более 1600 видов насекомых тесно связаны с дубом! В травяном ярусе делят место под солнцем кузнечики и жуки, пауки и сенокосцы, мыши, землеройки и ежи. Самыми крупными консументами этой экосистемы являются косули, лани и кабаны.

Устойчивость этой и любой другой экосистемы обеспечивает сложная система взаимоотношений всех организмов, входящих в её состав.

Вопросы для повторения и задания Что такое биогеоценоз? Расскажите о пространственной структуре экосистемы. Какие обязательные компоненты включает любая экосистема? В каких отношениях находятся друг с другом обитатели биоценозов? Охарактеризуйте эти связи. Опишите видовой состав и пространственную структуру экосистемы дубравы.

Подумайте! Выполните! Назовите общие черты биогеоценозов лиственного леса и пресноводного водоёма. Возможно ли существование биоценоза, состоящего только из растений? Обоснуйте свою точку зрения. Выполните исследование на тему «Моё жильё как пример экосистемы». Разработайте экскурсионный маршрут, позволяющий продемонстрировать видовую, пространственную и экологическую структуры типичной экосистемы вашего региона (групповой проект).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Источник