Биология · 7 класс · углублённый уровень

Биология · углублённый уровень · 7 класс · Урок 31

Фитоценоз, ярусность, биоразнообразие и смена сообществ

Научимся описывать лес, луг, болото, тундру или пустыню по наблюдаемым видам и ярусам и не будем считать смену сообщества обязательной «лестницей к лесу».

Архепластидные, или «растения»

Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс

Архепластидные, или «растения»

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

Растительное сообщество, биоценоз и экосистема
Видовой состав, доминирующие виды, ярусность и биоразнообразие
Леса, луга, болота, тундры и пустыни
Смена сообществ, растительность и флора
Экскурсия или видеоэкскурсия с оценкой состояния сообщества

Схема ярусов природного сообщества является условной моделью; реальная высота и состав ярусов зависят от биома и участка.

Как это устроено

Один и тот же лес можно описать как фитоценоз, когда интересуют растения, как биоценоз, когда учитывают все взаимодействующие организмы, или как экосистему, когда вместе с ними анализируют свет, воду, почву, энергию и вещества. Эти слова отражают фокус исследования, а не три разных леса. Границу участка и дату наблюдения необходимо указывать: виды и покрытие меняются по сезонам.

Ярусность возникает потому, что высокие и низкие растения занимают разные пространства и получают разные количества света. Лес может иметь древесный, кустарниковый, травяной и моховой ярусы, но на конкретном участке один ярус может отсутствовать. Доминант — вид, преобладающий по выбранному показателю; для честного сравнения нужно сказать, считали ли особей, измеряли покрытие или биомассу.

Слово «разнообразие» нужно привязывать к измерению. Участок А с десятью видами и участок Б с десятью видами имеют одинаковое подсчитанное видовое богатство, но если в А один вид занимает почти всю площадь, а в Б покрытия ближе друг к другу, их структура различается. Генетическое разнообразие внутри вида из такого подсчёта вообще не следует. Чтобы сравнить площадки, выбирают одинаковую площадь, сезон и способ определения видов, а неопознанные образцы отмечают отдельно.

Лес, луг, болото, тундра и пустыня различаются не только наличием деревьев: важны вода, почва, климат, история участка и характерные растения. Луг может поддерживаться сенокошением или выпасом, болото — водным режимом, тундра — сочетанием холода и короткого сезона. Если изменится один фактор, состав сообщества может измениться, но направление не определено заранее.

Сравните конкретные экологические ограничения, не превращая биомы в набор картинок. В болоте избыток воды может уменьшать доступ кислорода к корням; в тундре короткий тёплый сезон ограничивает рост многих деревьев; в пустыне доступ воды нерегулярен и ограничен; в лесу освещение под пологом отличается от открытого луга. При этом в каждом типе есть местное разнообразие, переходные зоны и влияние человека. Назвать биом по одной фотографии без места и данных о климате ненадёжно.

Сукцессия — изменение сообщества во времени, а не обязательное улучшение. После пожара, осушения болота или прекращения обработки поля могут меняться доминирующие виды и условия для новых видов. Для вывода о смене нужны серии наблюдений или надёжные исторические данные; две фотографии разных мест не доказывают последовательные стадии одного участка. Флора — список видов территории, растительность — распределение сообществ: обе характеристики полезны, но отвечают на разные вопросы.

Первичную и вторичную сукцессию различают по стартовым условиям: на новой поверхности обычно ещё нет развитой почвы, а после прекращения обработки поля почва и часть семян или корней могут сохраняться. Дальнейший ход зависит от доступности семян, воды, климата, травоядных и повторных нарушений. Пожар может привести к восстановлению прежнего типа сообщества, к иному составу или к длительному сохранению открытого участка; автоматической «последней ступени» нет.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Фитоценоз

Совокупность популяций растений, совместно существующих на определённом участке и связанных друг с другом и условиями среды.

Пример: Растения участка елового леса с подростом и травяным покровом образуют фитоценоз.

Биоценоз

Совокупность популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих выбранный участок и взаимодействующих между собой. Границы участка задают при исследовании; биоценоз описывает живую часть, а не воду, свет и почву отдельно.

Пример: В еловом лесу к биоценозу относят растения, грибы, животных и микроорганизмы.

Экосистема

Система организмов и неживой среды с потоками энергии и круговоротом веществ, рассматриваемая в выбранных пространственных границах.

Пример: Болотная экосистема включает растения, микроорганизмы, воду, торф, свет и обмен веществ.

Биоразнообразие

Разнообразие живых организмов на генетическом, видовом и экосистемном уровнях. На отдельной площадке для описания видового разнообразия учитывают как число видов, так и их относительное обилие; один список без площади и метода не позволяет сравнить разные участки.

Пример: Два луга с одинаковым числом видов могут различаться их численностью и генетическим разнообразием.

Видовое богатство

Число зарегистрированных видов в выбранном сообществе, площади и моменте наблюдения. Оно зависит от размера и числа обследованных площадок, сезона и умения определять организмы, поэтому сырые числа с разных маршрутов нельзя сравнивать без условий учёта.

Пример: Если на двух одинаковых по площади площадках по единому методу нашли 12 и 8 подтверждённых видов растений, первая имеет большее учтённое видовое богатство в этот день.

Относительное обилие

Доля особей или покрытия данного вида от соответствующей суммы для всех учитываемых видов на участке. Показатель дополняет число видов: сообщество с десятью видами, где один занимает почти всю площадь, отличается от участка с более ровным распределением.

Пример: При одинаковых пяти видах на двух площадках один вид может покрывать 80% первой, а на второй покрытия распределены примерно равномерно.

Доминант

Вид, преобладающий в выбранном сообществе по обилию, покрытию, биомассе или иному явно указанному показателю.

Пример: В ельнике ель может доминировать по покрытию верхнего древесного яруса.

Важно: Доминант по высоте не обязательно наиболее многочисленен по особям.

Ярусность

Вертикальное распределение организмов или частей растений в сообществе по высоте и условиям освещения.

Пример: В лесу выделяют древесный, кустарниковый, травяной и моховой ярусы, если они реально есть на участке.

Первичная и вторичная сукцессия

Первичная сукцессия начинается на новом или обнажённом субстрате без прежнего сформированного сообщества и почвы; вторичная следует после нарушения участка, на котором почва или часть живых структур сохранились. Скорость и возможные направления зависят от местных условий.

Пример: Заселение новой поверхности после отступания ледника и изменение растительности на заброшенном поле — разные начальные ситуации.

Важно: Эти слова не означают, что после каждого нарушения непременно сформируется лес.

Сукцессия

Изменение состава и структуры сообщества во времени вследствие внутренних процессов и внешних воздействий.

Пример: На заброшенном поле могут последовательно преобладать травы, кустарники и деревья при подходящих условиях.

Важно: Сукцессия не обязана завершаться лесом и может повторно изменяться после пожара, выпаса или изменения климата.

Флора

Совокупность видов растений определённой территории, рассматриваемая как список или исторически сложившийся состав.

Пример: Флора области включает виды лесов, лугов, болот, городских участков и других мест.

Растительность (растительный покров)

Совокупность растительных сообществ и их пространственное распределение на определённой территории. Она описывает, какие типы сообществ и в какой площади представлены, а не только полный список встреченных видов растений.

Пример: Карта растительности показывает, где преобладают лесные, луговые или болотные сообщества.

Важно: Флора — состав видов территории, растительность — сообщества и размещение; это не синонимы.

Биом

Крупный тип природных сообществ, определяемый сочетанием климата, характерной растительности и других экологических условий. Внутри одного биома бывают разные локальные участки; сходный климат в разных регионах не означает полного совпадения видов.

Пример: Тундра и пустыня — биомы с различными условиями и формами растительности.

Пример по шагам

На школьном участке посчитали десять берёз и сто трав. Можно ли назвать берёзу «не доминантом», потому что особей меньше?

Уточните показатель доминирования: число особей, покрытие или биомасса.
Десять берёз могут закрывать большую площадь кронами и преобладать в древесном ярусе.
Сравните показатели внутри соответствующего яруса и явно укажите метод.

Вывод: По одному числу особей нельзя решить доминирование по покрытию или биомассе; результат зависит от выбранного показателя и яруса.

Практическая работа

Безопасная экскурсия или видеоэкскурсия

Выберите разрешённый участок или документированную видеозапись с датой и местом; опишите погоду и площадь наблюдения.
Запишите видимые растения по ярусам и оцените покрытие по заранее согласованной шкале, отдельно отмечая виды, которые нельзя уверенно определить.
Сравните с повторным наблюдением или архивным фото того же участка и укажите, какие изменения подтверждены, а какие лишь предполагаются.

Что можно заключить: Описание сообщества требует границы участка, метода и времени; неопределённые виды и причины изменений нужно отмечать честно.

Безопасность: Не заходите на опасные болотные участки, не собирайте охраняемые виды и не повреждайте растения; экскурсия проходит только по безопасному маршруту с учителем.

Практическая работа

Изучение видового состава и экологического состояния растительного сообщества региона: экскурсия или видеоэкскурсия

Выберите разрешённый маршрут в одном сообществе или датированный видеоархив региона; заранее задайте одинаковые участки или кадры, сезон и способ учёта.
Зафиксируйте подтверждённые виды и жизненные формы растений, примерную ярусность, долю покрова и заметные признаки воздействия человека; неизвестные растения оставляйте на более широком уровне определения.
Сопоставьте данные с местным описанием климата и почвы, составьте два возможных объяснения состояния сообщества и укажите, почему один визит не доказывает направление сукцессии.

Что можно заключить: Состав и состояние сообщества оценивают по воспроизводимому учёту, а причины изменений требуют повторных наблюдений и контекста.

Безопасность: Не сходите с разрешённой тропы, не собирайте растения на ООПТ и не публикуйте точные места редких видов; при недоступности местности используйте видеоэкскурсию.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.