ГДЗ до підручника «Біологія» В.І. Соболь. 9 клас

§ 55. Екосистеми та їх функціонування

Пригадайте!

Екосистема - це жива та нежива складові, які взаємодіють між собою у межах певної території. Екосистема складається з живих організмів, таких як рослини, тварини, бактерії, та неживих компонентів, таких як повітря, вода, грунт, та мінерали. Усі ці складові взаємодіють між собою та залежать одне від одного, утворюючи складну систему, яка забезпечує життя та екологічну рівновагу на планеті.

Поміркуйте!

Організми в екосистемі пов'язані між собою взаємодією. Живі організми в екосистемі споживають інші організми, залежно від їхнього положення у харчовому ланцюжку. Наприклад, травоїдні тварини їдять траву, а хижі тварини їдять травоїдних тварин. Бактерії та гриби розкладають мертві організми та рослинні рештки, перетворюючи їх на поживні речовини, які знову стають доступними для інших організмів. Неживі складові екосистеми, такі як повітря, вода та мінерали, також грають важливу роль у взаємодії організмів, забезпечуючи необхідні умови для їхнього існування та розвитку. Таким чином, взаємодія різних організмів та неживих компонентів утворює складну мережу залежностей в екосистемі.

Завдання на застосування знань

1. продуцент; 2) консумент; 3) консумент; 4) консумент; 5) редуцент; 6) продуцент; 7) консумент; 8) продуцент; 9) консумент; 10) консумент; 11) продуцент; 12) редуцент.

Таблиця:

	Продуценти	Консументи	Редуценти
Роль	Виробляють органічні сполуки з неорганічних	Споживають органічні сполуки	Розкладають органічні сполуки на неорганічні
Приклади	Рослини, водорості	Тварини, гриби	Бактерії, гриби

Пасовищний ланцюг живлення: трава → зайці → лисиці.

Ще один приклад: водорості → креветки → риби → птахи хижаки.

І ще один: фітофаги (коники, олені) → хижаки (вовки, лисиці) → мікроорганізми, що розкладають трупи.

Практичні вправи «Побудова екологічних пірамід»

Вправа 1. За правилом екологічної піраміди, на кожному рівні енергія передається знижуючись на 10 разів. Таким чином, щоб забезпечити біомасу ведмедя масою 400 кг, необхідно, щоб на рівні фітопланктону було 10^12 кг біомаси (10 разів більше, ніж на рівні зоопланктону, 10^11 кг, і так далі). Отже, для одного білого ведмедя потрібно близько 10^12 кг фітопланктону.

Пряма екологічна піраміда біомаси для ланцюга живлення фітопланктон - зоопланктон - риби - тюлені - білий ведмідь буде мати такий вигляд:

• Білий ведмідь (400 кг)
• Тюлені (4000 кг)
• Риби (40 000 кг)
• Зоопланктон (400 000 кг)
• Фітопланктон (4 000 000 кг)

Вправа 2. Для побудови піраміди чисельності, потрібно розділити біомасу на кожному рівні на середню масу окремого організму, щоб отримати кількість окремих організмів на кожному рівні.

• Трав’янисті рослини (10 000 кг) = 10 000 окремих рослин
• Рослиноїдні ссавці (1 кг) = 10 окремих тварин
• Блохи (100 кг) = 1000 окремих блох
• Одноклітинні тварини-паразити (1000 кг) = 1000 окремих тварин-паразитів

Таким чином, піраміда чисельності матиме такий вигляд:

• Одноклітинні тварини-паразити (1000)
• Блохи (1000)
• Рослиноїдні ссавці (10)
• Трав’янисті рослини (10 000)

Обернена екологічна піраміда чисельності буде мати протилежний порядок розміщення ланок. Це означає, що на верхівці будуть розміщені організми з найменшою чисельністю, а на основі - з найбільшою. У цьому випадку обернена піраміда матиме такий вигляд:

• Одноклітинні тварини-паразити (1000)
• Блохи (100)
• Рослиноїдні ссавці (1)
• Трав’янисті рослини (10 000)

Це свідчить про те, що для забезпечення життя 1 паразита необхідно більше 100 блох, а для забезпечення життя 1 блохи - більше 1000 травоїдних тварин. Таким чином, обернена піраміда показує, що кількість організмів зменшується знизу вгору, але збільшується енергетична потреба для їх утримання.

Біологія + Геометрія

Площа піраміди визначається як сума площ прямокутників, які утворюють різні рівні піраміди в залежності від маси біомаси чи кількості енергії на кожному рівні харчового ланцюга. Зазвичай, у пірамідах екологічної біомаси або енергії, площа прямокутника на кожному рівні відповідає кількості біомаси чи енергії, яка є на тому рівні, і обчислюється як добуток кількості організмів на їх середню масу.

Екологічна закономірність, що пов’язана з передачею енергії в ланцюгах живлення, отримала назву правила екологічної піраміди, оскільки форма піраміди є найбільш підходящим способом відображення цієї закономірності. Це пояснюється тим, що на кожному рівні живлення кількість біомаси або енергії зменшується на порівняно значну величину порівняно з попереднім рівнем. Ця втрата енергії є наслідком різних процесів, таких як тепловтрати при диханні, руху, випаданні неузгоджених частинок тощо. Таким чином, форма піраміди є візуальним виразом цієї екологічної закономірності та нагадує, що енергія передається від продуцентів до консументів в постійно зменшуваній кількості. Форма трикутника не має цієї властивості та не є так само наочною, як піраміда.

Завдання для самоконтролю

1. Що таке ланцюги живлення?

Ланцюг живлення - це послідовність організмів, які живляться один одним у природній екосистемі.

2. Наведіть приклади ланцюгів живлення.

Приклади ланцюгів живлення: трава - заяць - лисиця, фітопланктон - зоопланктон - риба - рибожерка, водорості - молюски - раки - риби.

3. Що таке функціонування екосистеми?

Функціонування екосистеми - це взаємодія всіх її складових частин (організмів, середовища, ресурсів) з метою збереження рівноваги в природному середовищі.

4. Назвіть закономірності функціонування екосистем.

Закономірності функціонування екосистем: закон різноманітності, закон термодинаміки, закон конкуренції та закон симбіозу.

5. Що таке колообіг речовин і потік енергії?

Колообіг речовин - це процес, коли органічні речовини (вуглеводи, білки, жири) перетворюються на неорганічні речовини (кисень, вода, вуглекислий газ) та знову використовуються організмами для живлення. Потік енергії - це процес, коли енергія передається від одного організму до іншого через ланцюг живлення.

6. Яке значення колообігу речовин і потоку енергії в екосистемах?

Колообіг речовин і потік енергії в екосистемах допомагають зберігати рівновагу та ефективно використовувати ресурси в природному середовищі. Ці процеси є важливими для забезпечення життєдіяльності організмів та збереження природних екосистем.

7. Які зв'язки є визначальними у функціонуванні екосистем?

Функціонування екосистем залежить від багатьох зв'язків між її компонентами. Основними з них є:

• Зв'язки живлення: між продуцентами та консументами, які забезпечують передачу енергії та речовин між ланками живлення.
• Зв'язки біотичної та абіотичної складових: між живими організмами та неживою природою, що включають воду, ґрунт, кліматичні умови тощо.
• Зв'язки взаємодії між видами: включають конкуренцію за ресурси, хижацтво, симбіоз, паразитизм тощо.
• Зв'язки циркуляції речовин: які забезпечують повернення речовин в ґрунт та повторне їх використання продуцентами.
• Зв'язки енергетичного балансу: які забезпечують використання сонячної енергії продуцентами та передачу її до консументів.

8. Які закономірності функціонування екосистем?

У функціонуванні екосистем спостерігаються ряд закономірностей, серед яких:

• Закон Бергмана: теплолюбні тварини зазвичай більшого розміру, ніж тварини, які живуть в холодних районах.
• Закон Алена: тварини, які живуть в холодних районах, мають більшу товщину ізольовуючого покриву.
• Закон Гаусса: біорізноманіття екосистем зазвичай має форму дзвоноподібної кривої, де найбільша кількість видів зустрічається в середині діапазону, а менше - на краях.
• Закон Шелдона: тварини зазвичай діляться на три типи в залежності від розміру тіла - малих, середніх та великих.

9. Що є основною умовою функціонування екосистем?

Основною умовою функціонування будь-якої екосистеми є рівновага між компонентами цієї системи. Це означає, що кожен вид повинен бути присутнім у необхідній кількості, щоб забезпечити стабільне функціонування екосистеми. Крім того, важливо, щоб екосистема зберігала різноманітність видів, що дозволяє зберігати біологічну стійкість та здатність пристосування до змін у середовищі.

Основна умова функціонування екосистеми також полягає в тому, щоб взаємодія між всіма компонентами була взаємовигідною. Кожен вид повинен мати своє місце та роль в живленнєвих ланцюгах та мережах, дозволяючи екосистемі підтримувати стійкий баланс.

Крім того, екосистема повинна бути здатна до саморегулювання та ремонтів, щоб забезпечити продовження свого функціонування та відновлення після будь-яких змін у середовищі.

10. Застосуйте знання функціонування екосистем для обґрунтування заходів їх збереження.

Знання про функціонування екосистем дозволяє нам розуміти, як взаємодіють різні організми та їх середовище, і які процеси відбуваються в природних екосистемах. Ці знання можуть бути використані для розробки заходів щодо збереження та відновлення екосистем.

Одним з основних заходів є збереження біорізноманіття. Біорізноманіття включає в себе різноманітність видів, генетичну різноманітність та різноманітність екосистем. Збільшення біорізноманіття може бути досягнуте шляхом створення та збереження природних заповідників та національних парків, охорони різноманітних середовищ, забезпечення збалансованого використання природних ресурсів та запровадження заборон на вирубку лісів та іншу діяльність, яка може призвести до зниження біорізноманіття.

Інший захід - це збереження природних екосистем та запобігання їх руйнуванню. Для цього можуть бути запроваджені заходи контролю за викидами токсичних речовин та інших забруднювачів, використання енергоефективних технологій та відновлюваних джерел енергії, контроль за використанням хімічних речовин у сільському господарстві та промисловості, запровадження системи утилізації та переробки відходів та інші заходи.

Для збереження екосистем також можна застосовувати методи відновлення природних середовищ, таких як висадка лісів, створення водойм та рослинності, відновлення грунтів, збільшення площ дикорослих територій, тощо. Наприклад, якщо після вирубки лісу не проводити відновлення лісових масивів шляхом висадки молодих дерев, то це може призвести до деградації грунту та зменшення різноманітності видів у даній екосистемі. Також важливо відновлювати водні екосистеми, зокрема річки та озера, шляхом очищення води, боротьби зі забрудненням та відновленням природних умов для мешканців водойм.