Гурняк І. А., учитель Михайлівської ЗОШ, Лебединський р-н, Сумська обл.

Мета: порівняти природні та штучні екосистеми, їх головні властивості.

Обладнання: опорні конспекти, таблиці «Біогеоценоз водойми», «Сукцесія», карта світу.

ХІД УРОКУ

І. Актуалізація опорних знань

1. Взаємоперевірка і взаємооцінювання знання опорного конспекту

2. Бесіда

На минулому уроці ми згадували оповідання Рея Бредбері «Метелик». Метелик цікавий ще й тим, що різні його життєві стадії по відношенню до певного виду рослин вступають у різні типии взаємодії. Назвіть їх. (Яйця і лялечка — коменсалізм (прикріпляються до рослини), гусінь — фітофагія (поїдання рослини), імаго — мутуалізм (запилює рослини))

Новини з Інтернету. «Дж. Буш молодший знайшов нових “ворогів нації”. Він оголосив війну… комарам. Боротьбу розпочали хімічними обробками лісів. Але досить швидко спостерігали різке зниження кількості риби в річках, птахів у лісі. Дерева почали масово пошкоджуватися шкідниками. З метою якнайшвидшого поліпшення становища гнус довелося завозити з інших екосистем.

II. Мотивація

«Не можна двічі ввійти в одну ріку», — сказав давньогрецький філософ Геракліт. «Усе тече, все змінюється», — погоджується з ним народна мудрість.

• Біогеоценоз, екосистема — це щось вічне, непорушне?

• Наведіть приклади, коли ви спостерігали зміну біогеоценозів не під впливом діяльності людини, а під дією інших, внутрішніх причин. (Розширення яра і перетворення його на балку, заростання лісової дороги, заболочування озера)

Від чого залежить, існуватиме екосистема довший час чи зникне, як привид на світанку? Які закони керують змінами екосистем? Чи є якась кінцева мета цих змін, чи існує екосистема, яка далі змінюватися не буде?

III. Вивчення нового матеріалу

План

1. Зміни в екосистемах — сукцесії.

2. Порівняльна характеристика природних та штучних екосистем.

Робота з опорним конспектом.

1. Розповідь, демонстрація таблиці «Сукцесія», бесіда

Занедбана ділянка у лісі спочатку заростає бур’яном, потім багаторічними травами, чагарником, а пізніше — деревами. Маленьке лісове озеро з часом стає болотом, де утворюється торф, а потім на торфовищі виростає ліс. Після пожежі у сосновому лісі на пожарищі виростають трави, потім листяний, найчастіше березовий ліс і вже після цього — хвойний ліс. Усі ці явища — типові приклади сукцесії.

• Користуючись опорним конспектом, дайте визначення сукцесії.

• Яка сукцесія називається первинною?

Розглянемо первинну сукцесію на прикладі острова Кракатау (Індонезія).

У 1883 році внаслідок вибуху вулкана (вибухова хвиля тричі обійшла навколо Землі й була зареєстрована всіма сейсмічними станціями світу!) острів розколовся надвоє, частина булла затоплена морем, залишок острова вкрився 60-метровим шаром гарячого вулканічного попелу. Через рік тут мешкало кілька видів рослин і один вид павуків; через 25 років — 140 видів рослин і 200 видів тварин; через 50 років — близько 400 видів рослин і 900 видів тварин.

• Як змінюється кількість видів у первинній сукцесії?

• Складіть графік залежності кількості видів від часу для цього острова.

Висновок 1. Сукцесія відбувається в напрямку збільшення видового біорозмаїття.

• Яка сукцесія називається вторинною? Наведіть приклади.

• Розгляньте схему «Сукцесія сибірської тайги після пожежі». Назвіть основні фази сукцесії. (Луг, чагарник, березовий ліс, мішаний сосново-березовий ліс, сосновий ліс, сосново-кедровий ліс, кедрово-ялицевий ліс)

• Як змінювалася біомаса екосистеми? (Збільшувалася, поки не зафіксувалася на певному рівні)

• Як змінювалася продуктивність екосистеми? (Спочатку збільшувалася, потім зупинилася на певному рівні з незначними коливаннями і, нарешті, різко знизилася)

• Складіть схему «Сукцесія ялинового лісу після пожежі» за такими даними (вказано час закінчення кожної фази):

2 роки — трав’яниста рослинність;

15–20 років — листяний (березовий, осиковий) ліс;

40–50 років — мішаний ліс (ялина + береза, осика);

60–80 років — ялиновий ліс.

• Як змінюватиметься біомаса та продуктивність у цій сукцесії? (Аналогічно сукцесії тайги)

Висновок 2. Сукцесія відбувається в напрямку максимально можливого за певних умов збільшення біомаси і мінімальної продуктивності.

Розглянемо сукцесію під дією внутрішніх факторів на покинутому полі в степовій зоні України.

2 роки — однорічні та дворічні бур’яни;

20 років — кореневищні злаки: пирій;

50–70 років — дернинні злаки: типчак, ковила;

150–200 років — типова степова рослинність («Михайлівська цілина» понад 500 видів рослин).

• Чому відбувалися ці зміни? (Залишалися більш конкурентноспроможні види)

Висновок 3. Сукцесія відбувається у напрямку збереження найбільш конкурентноздатних за даних умов видів.

Досить цікаво розглянути механізми сукцесії. Звернемося до складеної вами схеми «Сукцесія ялинового лісу після пожежі». Пірогенні бур’яни (типовий представник — іван-чай) ростуть на ґрунті, збагаченому мінеральними речовинами. Вони накопичують органічні речовини в ґрунті, покращують водний режим, затіняють і цим створюють умови для проростання насіння листяних дерев. Але під пологом березового лісу пірогенні рослини не зустрічаються — мало світла, мало мінеральних речовин. А от сходи ялини знаходять тут оптимальний світловий, тепловий, водний режим. Ялини піднімаються над кронами берез і витісняють їх.

Висновок 4. Життєдіяльність перших хвиль організмів готує умови для наступних хвиль і погіршує власні умови існування.

Отже, ми розглянули напрям, в якому відбувається сукцесія, механізми сукцесії. Якою ж має бути остання фаза сукцесії, чи буде далі змінюватися ковиловий степ або кедрова тайга?

Будь-яка сукцесія призводить до створення стабільної екосистеми.

• Які ознаки характеризують стабільну екосистему? (Див. висновки 1–3, опорний конспект.)

Для стабільної екосистеми характерне максимальне видове різноманіття, максимальна кількість взаємозв’язків між організмами, низька продуктивність і максимально можлива для цих умов біомаса.

• Чи однаковими будуть стабільні екосистеми для різних природних зон Землі?

• Яка з відомих вам екосистем є найбільш стабільною?

Довідка. Найстабільніші на Землі екосистеми — це екосистеми тропічного лісу. Вони залишаються «незмінними» протягом останніх 20 млн років. Екосистеми тундри, тайги, ялинового та букового лісу, ковилового степу існують, судячи з аналізу викопного пилку рослин, десятки тисяч років.

Вивести стабільну екосистему з рівноваги може лише стихійне природне явище (пожежа, землетрус, виверження вулкану), зміна клімату або вплив людини.

2. Бесіда

• Чому людина не може задовольнитися природними екосистемами і створює штучні? (Через низьку продуктивність природних екосистем)

• Порівняйте природну і штучну екосистеми. Зробіть висновки про переваги та недоліки кожної з них (використайте дані вашої домашньої роботи, опорний конспект).

Висновок 4. Стабільна екосистема стійка, в ній не розвивається ерозія ґрунту, підтримується екологічний баланс, але вона має низьку продуктивність. Агроценози нестабільні, але мають високу продуктивність.

IV. Узагальнення знань учнів

1. Бесіда

• Чи змінювались екосистеми Землі з часу її виникнення до наших днів? Які були причини цих змін? (Зміни абіотичних факторів, наприклад клімату)

• Розгляньте мал. 126 (с. 333) «Сукцесія озера». До якого типу належить ця сукцесія? Які її рушійні сили, механізми, кінцевий результат?

• Яка екосистема охарактеризована в наступному уривку: «Це провінційне містечко зі своїми порядками і традиціями, де всі знають один одного, уникають різних сутичок, скоса поглядають на чужинців, де всі синекури заповнені давно і надовго». (Стабільна екосистема)

• Спробуйте в такій же образній формі описати штучну екосистему.

2. Розв’язування задач з екології

Визначте, яка з екосистем, А чи Б, є стійкішою, на основі таких даних:

а) А — 10 видів рослин, 5 видів тварин; Б — 20 видів рослин, 10 видів тварин. (Б)

б) А — 20 видів, біомаса 15 т; Б — 20 видів, біомаса 10 т. (А)

в) А — 1 вид рослин, 0 видів тварин; Б — 20 видів рослин, 10 видів тварин. (Б)

• Де може зустрічатися екосистема А? (А — перша фаза первинної сукцесії, або А — штучна екосистема: поле, город, горщик з кімнатною рослиною)

г) А — тропічний ліс, 5000 видів; Б — мішаний ліс, 500 видів. (А)

• Чому тропічні ліси не вкривають усю поверхню планети? (Несприятливі абіотичні фактори)

• Де швидше заросте покинуте поле? (У джунглях поля заростають за кілька місяців, у помірних широтах — за кілька років)

д) А — степ, 700 видів; Б — тундра, 30 видів. (А)

• Чому в тундрі слід від гусеничного трактора не зникає кілька років? (Дуже низька стійкість екосистеми)

V. Домашнє завдання

Вивчити опорний конспект, повторити конспекти уроків 1–6.

*Дати відповідь на запитання: «Якою має бути господарська діяльність людини, що не порушує рівноваги в екосистемах?».

Прочитати § 66.

Біологія. – 2007. – № 4.