Développement méthodologique d'un cours sur l'écologie « lois et conséquences des relations alimentaires ». Sujet de cours : Lois des relations concurrentielles dans la nature

Mutuellement bénéfique
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Cible: étudier les lois et les conséquences des relations alimentaires.

Tâches: souligner l'universalité, la diversité et le rôle extraordinaire des relations alimentaires dans la nature. Montrer que ce sont les liens alimentaires qui unissent tous les organismes vivants en un seul système et qui constituent également l'un des les facteurs les plus importants sélection naturelle.

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Sujet de cours : LOIS ET CONSÉQUENCES DES RELATIONS ALIMENTAIRES

Cible : étudier les lois et les conséquences des relations alimentaires.

Tâches: souligner l'universalité, la diversité et le rôle extraordinaire des relations alimentaires dans la nature. Montrer que ce sont les liens alimentaires qui unissent tous les organismes vivants dans système unifié et sont également l'un des facteurs les plus importants de la sélection naturelle.

Équipement : graphiques reflétant les fluctuations des effectifs dans la relation prédateur-proie ; spécimens d'herbier de plantes insectivores; préparations humides (ténias, douve du foie, sangsues); collections d'insectes ( coccinelle, fourmi, taon, taon); images de rongeurs herbivores, de mammifères (aigle, tigre, vache, zèbre, baleines à fanons).

I. Moment organisationnel.

P. Test de connaissances. Contrôle des tests.

1. Les herbes qui aiment la lumière et qui poussent sous les épicéas sont typiques
représentants des types d’interactions suivants :

a) le neutralisme ;

b) l'amensalisme ;

c) le commensalisme ;

d) proto-coopération.

2. Type de relation entre les représentants suivants
du nouveau monde peut être qualifié de « freeloading » :

a) bernard-l'ermite et anémone de mer ; b) crocodile et vacher ;

c) requin et poisson collant ;

d) le loup et le chevreuil.

3. Un animal qui attaque un autre animal, mais
ne mange qu'une partie de sa substance, causant rarement la mort, relativement
va au numéro :

a) les prédateurs ;

b) les carnivores ;

d) omnivores.

4. La coprophagie survient :
a) chez les lièvres ;

b) chez les hippopotames ;

c) chez les éléphants ;

d) chez les tigres.
5. L'allélopathie est une interaction à l'aide de substances biologiquement actives, caractéristiques des organismes suivants :

a) les plantes ;

b) les bactéries ;
c) champignons ;
d) les insectes.

6. N'entrez pas dans des relations symbiotiques :

a) les arbres et les fourmis ;

b) les légumineuses et les bactéries rhizobium ;

c) les arbres et les champignons mycorhiziens ;

d) les arbres et les papillons.

a) le mildiou ;

b) virus de la mosaïque du tabac ;

c) champignon, champignon du miel ;

d) cuscute, orobanche.

a) manger uniquement le tégument externe de la victime ;

b) occuper une niche économique similaire ;

c) attaquer principalement des individus affaiblis ;

d) avoir des méthodes similaires pour chasser leurs proies.

9. Les guêpes sont :

b) prédateurs présentant des caractéristiques de décomposeurs ;

a) les puces ;

b) les poux ;

c) les nématodes des tiges ;

d) champignons rouillés.

a) les champignons ; b) les vers ;

c) poisson ;

d) les oiseaux.

b) l'orobanche ;

c) gui blanc ;

d) le charbon.

a) amibe - opaline - grenouille ;

b) grenouille -> brûlure - amibe ;

c) champignons - * grenouille -> brûlure ;

d) grenouille - * amibe - brûlure.

III. Apprendre du nouveau matériel. 1.Histoire du professeur.

La vie sur Terre existe grâce à énergie solaire, qui se transmet par les plantes à tous les autres organismes qui créent la chaîne alimentaire, ou trophique : des producteurs aux consommateurs, et ainsi de suite 4 à 6 fois d'un niveau trophique à l'autre.

Le niveau trophique est la localisation de chaque maillon de la chaîne alimentaire. Le premier niveau trophique est celui des producteurs, tous les autres sont les consommateurs. Le deuxième niveau est celui des consommateurs herbivores ; le troisième - les consommateurs carnivores se nourrissant de formes herbivores ; les quatrièmes sont les consommateurs qui consomment d'autres carnivores, etc.

Par conséquent, les consommateurs peuvent être divisés en niveaux : consommateurs de premier, deuxième, troisième, etc.

Les coûts énergétiques sont principalement associés au maintien des processus métaboliques, appelés coûts respiratoires ; une plus petite partie des dépenses est consacrée à la croissance et le reste de la nourriture est excrété sous forme d'excréments. Finalement la plupart de l'énergie est convertie en chaleur et dissipée dans environnement, et pas plus de 10 % de l'énergie du précédent est transférée au niveau trophique suivant, supérieur.

Cependant, une image aussi stricte du transfert d'énergie d'un niveau à l'autre n'est pas tout à fait réaliste, car les chaînes trophiques des écosystèmes sont étroitement liées, formant des réseaux trophiques.

Par exemple, les loutres de mer mangent oursins qui mangent des algues brunes ; La destruction des loutres par les chasseurs a entraîné la destruction des algues en raison de la croissance de la population de hérissons. Lorsque la chasse à la loutre a été interdite, les algues ont commencé à retourner dans leurs habitats.

Une partie importante des hétérotrophes sont des saprophages et des sa-prophytes (champignons), qui utilisent l'énergie des détritus. On distingue donc deux types de chaînes trophiques : les chaînes de pâturage, ou chaînes de pâturage, qui commencent par la consommation d'organismes photosynthétiques, et les chaînes de décomposition détritique, qui commencent par la décomposition des restes de plantes mortes, de cadavres et d'excréments d'animaux. Ainsi, le flux d’énergie radiante dans un écosystème se répartit sur deux types de réseaux trophiques. Résultat final : dissipation et perte d’énergie, qui doit être renouvelée pour que la vie existe.

2. Travaillez avec le manuel en petits groupes.

Tâche 2. Indiquer les caractéristiques des relations alimentaires des prédateurs typiques. Donne des exemples.

Tâche 3. Indiquer les caractéristiques des relations alimentaires des cueilleurs d'animaux. Donne des exemples.

Tâche 4. Indiquer les caractéristiques des relations alimentaires des espèces broutantes. Donne des exemples.

Remarque : l'enseignant doit attirer l'attention des élèves sur le fait que dans la littérature en langue étrangère, le terme désignant des relations telles que

À cet égard, il faut garder à l’esprit que le terme « prédateur » est utilisé dans la littérature sur l’écologie dans un sens étroit et large.

Réponse à la tâche 1.

Réponse à la tâche 2.

Les prédateurs typiques dépensent beaucoup d’énergie à rechercher, suivre et capturer leurs proies ; Ils tuent la victime presque immédiatement après l'attaque. Les animaux ont développé un comportement de chasse particulier. Exemples - représentants de l'ordre des Carnivora, des Mustelidae, etc.

Réponse à la tâche 3.

Les animaux cueilleurs dépensent de l'énergie uniquement à rechercher et à collecter de petites proies. Les butineurs comprennent de nombreux rongeurs granivores, poulets, vautours charognards et fourmis. Collecteurs particuliers - filtreurs et mangeurs terrestres de plans d'eau et de sols.

Réponse à la tâche 4.

Les espèces brouteuses se nourrissent d’une nourriture abondante, qui ne nécessite pas de longues recherches et est facilement accessible. Il s'agit généralement d'organismes herbivores (pucerons, ongulés), ainsi que de certains carnivores (coccinelles sur colonies de pucerons).

3. D et s k u s s i .

Question. Dans quelle direction va l’évolution des espèces ?

avec des prédateurs typiques ? Exemple de réponse.

L'évolution progressive des prédateurs et de leurs proies vise à améliorer le système nerveux, y compris les organes sensoriels, et le système musculaire, puisque la sélection maintient chez les proies les propriétés qui les aident à échapper aux prédateurs, et chez les prédateurs celles qui les aident à se nourrir. .

Question. Dans quelle direction va l’évolution dans le cas du rassemblement ?

Exemple de réponse.

L'évolution des espèces suit le chemin de la spécialisation : la sélection des proies favorise des traits qui les rendent moins visibles et moins propices à la collecte, à savoir la coloration protectrice ou d'avertissement, ressemblance imitative, mimétisme.

Question Avec. Dans quelles situations une personne agit-elle comme un prédateur typique ?

Exemple de réponse.

• En utilisant espèces commerciales(poissons, gibiers, animaux à fourrure et ongulés) ;
• lors de la destruction des parasites.

Remarque : l'enseignant doit se concentrer sur le fait que dans un cas idéal, avec une utilisation compétente d'objets commerciaux (poissons dans la mer, sangliers et élans dans la forêt, bois), il est important de pouvoir prévoir les conséquences de cette activité afin de rester sur la frontière ténue entre une utilisation acceptable et une utilisation excessive de la ressource. Le but de l'activité humaine est de préserver et d'augmenter le nombre de « victimes » (ressource). IV. Consolidation nouveau matériel. Manuel, §9, questions 1-3. Réponse à la question 1.

Pas toujours. Le territoire de nidification ne peut accueillir qu'un certain nombre d'oiseaux. Les dimensions des parcelles individuelles déterminent le nombre de nids suspendus qui seront occupés. Le taux de reproduction du ravageur peut être si élevé que le nombre d'oiseaux disponibles ne pourra pas réduire considérablement son nombre.

Réponse à la question 2.

Une simplification du modèle est la suivante : ils n'ont pas pris en compte le fait que les proies peuvent courir et se cacher des prédateurs, et que les prédateurs peuvent se nourrir de différentes proies ; en réalité, la fertilité des prédateurs ne dépend pas seulement de l'approvisionnement alimentaire, etc., c'est-à-dire que les relations dans la nature sont beaucoup plus complexes.

Réponse à la question 3.

L'approvisionnement alimentaire de l'orignal s'est amélioré et la mortalité due aux prédateurs a diminué. L'autorisation de chasse modérée est accordée si un nombre élevé de wapitis commence à nuire à la restauration forestière.

Devoirs:§ 9, tâche 1 ; Informations Complémentaires.

Les relations nutritionnelles ne répondent pas seulement aux besoins énergétiques des organismes. Ils jouent un autre rôle important dans la nature : ils détiennent types V communautés, régulent leur nombre et influencent le cours de l’évolution. Les connexions alimentaires sont extrêmement diverses.

Riz. 1. Guépard à la poursuite d'une proie

Typique prédateurs consacrer beaucoup d'efforts pour traquer ses proies, les attraper et les attraper (Fig. 1). Ils ont développé un comportement de chasse particulier. Ils ont besoin de nombreux sacrifices tout au long de leur vie. Ce sont généralement des animaux forts et actifs.

Rassembleurs d'animaux dépenser de l'énergie à chercher des graines ou des insectes, c'est-à-dire de petites proies. Maîtriser la nourriture qu’ils trouvent n’est pas difficile pour eux. Ils ont développé une activité de recherche, mais aucun comportement de chasse.

pâturage les espèces ne consacrent pas beaucoup d'efforts à la recherche de nourriture ; il y en a généralement beaucoup et la plupart de leur temps est consacré à l'absorption et à la digestion de la nourriture.

DANS Environnement aquatique Cette méthode de maîtrise des aliments est très répandue, car filtration, et en bas - ingestion et passage du sol avec des particules de nourriture dans les intestins.

Riz. 2. Relations prédateurs-proies (loups et renne)

Les effets des liens alimentaires sont plus prononcés dans les relations. chasseur chassé(Fig.2).

Si un prédateur se nourrit de grandes proies actives capables de s'enfuir, de résister, de se cacher, alors ceux qui le font mieux que les autres survivent, c'est-à-dire ont des yeux plus perçants, des oreilles sensibles, des capacités développées. système nerveux, force musculaire. Ainsi, le prédateur sélectionne pour améliorer ses victimes, détruisant les malades et les faibles. Parmi les prédateurs, il existe également une sélection en fonction de la force, de l'agilité et de l'endurance. La conséquence évolutive de ces relations est le développement progressif des deux espèces en interaction : prédateur et proie.

G.F. Gauche
(1910 – 1986)

Scientifique russe, fondateur de l'écologie expérimentale

Si les prédateurs se nourrissent d'espèces inactives ou de petite taille qui ne sont pas capables de leur résister, cela conduit à un résultat évolutif différent. Les individus que le prédateur parvient à remarquer meurent. Les victimes qui sont moins visibles ou difficiles à capturer gagnent. Voilà comment cela fonctionne sélection naturelle sur connotation condescendante, des coquilles dures, des pointes et des aiguilles de protection et d'autres moyens d'échapper aux ennemis. L'évolution des espèces va vers une spécialisation pour ces caractéristiques.

Le résultat le plus significatif des relations trophiques est l’inhibition de la croissance des populations d’espèces. L'existence de relations alimentaires dans la nature s'oppose progression géométrique la reproduction.

Pour chaque couple d’espèces prédatrices et proies, le résultat de leur interaction dépend avant tout de leurs relations quantitatives. Si les prédateurs attrapent et détruisent leurs proies à peu près au même rythme que celui auquel leurs proies se reproduisent, alors ils peut se retenir croissance de leur nombre. Ce sont les résultats de ces relations qui sont le plus souvent caractéristiques d’un développement naturel durable. communautés. Si la vitesse à laquelle les proies se reproduisent est supérieure à la vitesse à laquelle elles sont mangées par les prédateurs, explosion démographique gentil. Les prédateurs ne peuvent plus contenir ses chiffres. Cela se produit aussi parfois dans la nature. Le résultat inverse - la destruction complète de la proie par un prédateur - est très rare dans la nature, mais dans les expériences et dans des conditions perturbées par l'homme, il se produit plus souvent. Cela est dû au fait qu'avec une diminution du nombre de tout type de proies dans la nature, les prédateurs se tournent vers d'autres proies plus accessibles. Chasse uniquement pour espèces rares consomme trop d’énergie et devient non rentable.

Dans le premier tiers de notre siècle, on a découvert que les relations prédateur-proie pouvaient causer régulier oscillations périodiques nombre chacune des espèces en interaction. Cette opinion a été particulièrement renforcée après les résultats des recherches du scientifique russe G. F. Gause. Dans ses expériences, G. F. Gause a étudié comment le nombre de deux types de ciliés, reliés par une relation prédateur-proie, évolue dans des éprouvettes (Fig. 3). La victime était l'une des espèces de ciliés de pantoufles qui se nourrissent de bactéries, et le prédateur était un cilié de didinium qui mange des pantoufles.

Riz. 3. Progression du nombre de pantoufles ciliées
et le cilié prédateur didinium

Au début, le nombre de pantoufles a augmenté plus rapidement que celui du prédateur, qui a rapidement reçu un bon approvisionnement en nourriture et a également commencé à se multiplier rapidement. Lorsque le taux de consommation de chaussures est devenu égal au taux de reproduction, la croissance de l’espèce s’est arrêtée. Et comme les didiniums ont continué à attraper des pantoufles et à se reproduire, la consommation des victimes a rapidement dépassé de loin leur réapprovisionnement et le nombre de pantoufles dans les éprouvettes a commencé à diminuer fortement. Après un certain temps, après avoir épuisé leurs réserves de nourriture, ils cessèrent de se diviser et les didiniums commencèrent à mourir. Avec quelques modifications de l’expérience, le cycle s’est répété depuis le début. La reproduction sans entrave des pantoufles survivantes a encore augmenté leur abondance, et après elles, la courbe de population du didinium a augmenté. Dans le graphique, la courbe d'abondance des prédateurs suit la courbe des proies avec un décalage vers la droite, de sorte que les changements dans leur abondance sont asynchrones.

Riz. 4. Déclin du nombre de poissons suite à la surpêche :
courbe rouge – pêcherie mondiale de cabillaud ; courbe bleue – idem pour le capelan

Ainsi, il a été prouvé que les interactions entre prédateurs et proies peuvent, sous certaines conditions, conduire à des fluctuations cycliques régulières des effectifs des deux espèces. Le déroulement de ces cycles peut être calculé et prédit, en connaissant certaines des caractéristiques quantitatives initiales de l'espèce. Les lois quantitatives d'interaction entre les espèces dans leurs relations alimentaires sont très importantes pour la pratique. En pêche, extraction d'invertébrés marins, pêche à la fourrure, chasse sportive, collecte d'ornements et plantes médicinales– partout où une personne réduit le nombre d'espèces dont elle a besoin dans la nature, d'un point de vue écologique, elle agit par rapport à ces espèces comme un prédateur. Il est donc important être capable de prévoir les conséquences leurs activités et les organiser de manière à ne pas porter atteinte aux ressources naturelles.

En matière de pêche et de récolte, il est nécessaire que lorsque le nombre d'espèces diminue, les taux de pêche diminuent également, comme cela se produit dans la nature lorsque les prédateurs se tournent vers des proies plus facilement accessibles (Fig. 4). Si, au contraire, nous nous efforçons de toutes nos forces d’obtenir une espèce en déclin, elle risque de ne pas reconstituer ses effectifs et de cesser d’exister. Ainsi, à cause d'une surpêche due à la faute de l'homme, un certain nombre d'espèces autrefois très nombreuses ont déjà disparu de la surface de la Terre : aurochs européens, tourtes voyageuses et autres.

Lorsqu'un prédateur d'une espèce est détruit accidentellement ou intentionnellement, le nombre de ses victimes augmente d'abord. Cela conduit également à catastrophe environnementale soit parce que l'espèce compromet son propre approvisionnement alimentaire, soit - par la propagation maladies infectieuses, qui sont souvent bien plus destructrices que les activités des prédateurs. Un phénomène se produit boomerang écologique, lorsque les résultats sont directement opposés à la direction d’influence initiale. Par conséquent, l'utilisation compétente des lois naturelles de l'environnement est le principal moyen d'interaction humaine avec la nature.

1) lièvre - trèfle ;

2) pic – scolyte ;

3) renard - lièvre ;

4) homme – ascaris ;

5) ours - wapiti ;

6) ours – larves d’abeilles ;

7) baleine bleue – plancton ;

8) vache – fléole des prés ;

9) champignon de l'amadou – bouleau ;

10) carpe – ver de vase ;

11) libellule - voler ;

12) mollusque édenté – protozoaires ;

13) puceron – oseille ;

14) chenille Ver à soie de Sibérie– le sapin ;

15) sauterelle - pâturin ;

16) éponge – protozoaires ;

17) virus de la grippe – humain ;

18) koala – eucalyptus ;

19) coccinelle - puceron.

138. Choisis la bonne réponse. Le résultat des relations alimentaires entre populations de renards et de lièvres sera :

a) une diminution des effectifs des deux populations ;

b) la régulation des effectifs des deux populations ;

c) une augmentation de la taille des deux populations.

139. Expliquer les faits suivants : a) lors du tir massif d'oiseaux de proie (faucons, hiboux grand-duc) se nourrissant de perdrix et de tétras-lyre, le nombre de ces derniers augmente d'abord puis diminue ; b) lorsque les loups sont exterminés, le nombre de cerfs dans les mêmes territoires diminue avec le temps.

140. Indiquez à quel groupe des organismes suivants appartiennent les organismes.

Liste des organismes :

3) droséra ;

4) tique ixodide ;

6) ténia bovin ;

7) daphnies ;

8) lapin ;

11) champignon de l'amadou ;

13) cèpes ;

14) La baguette de Koch ;

16) moustique femelle ;

17) ver de terre ;

18) larve de mouche du fumier ;

19) doryphore de la pomme de terre ;

21) bactéries nodulaires ;

22) scarabée.

141. Expliquez pourquoi en Chine, suite à la destruction des moineaux, la récolte de céréales a fortement diminué.

142. Les geais se nourrissent principalement de glands de chêne à l'automne. Ils enterrent beaucoup de glands dans le sol comme réserve pour l'hiver et début du printemps. Décrivez comment ces types de relations sont mutuellement bénéfiques.

143. Spécifier le type relations biotiques, ce qui correspond à un couple d'espèces en interaction dans la forêt (Fig.).

144. Au milieu de l'été, après l'incendie, un terrain fertile pour les scolytes est apparu dans la zone incendiée : tous les arbres vivants touchés par l'incendie ont été endommagés par des ravageurs. Expliquer pourquoi.

145. Comment exploiter les phénomènes de prédation et de parasitisme en agriculture ? Donnez des exemples précis.

146. On sait que de nombreux insectes se nourrissent de pins : tenthrèdes, charançons, scolytes, longicornes, etc. Pourquoi les ravageurs vivent-ils principalement sur les arbres malades et évitent-ils les jeunes pins en bonne santé ?

147. Un même organisme peut être soit un prédateur, soit une proie par rapport à des individus d'âges différents d'une autre espèce. Donne des exemples.

148. Essentiel ont des relations alimentaires entre individus au sein d’une espèce. Manger les siens - le cannibalisme - est un phénomène assez courant chez les poissons. Donne des exemples.

149. Création modèle mathématique changements dans le nombre de prédateurs et de proies, A. Lotka et V. Voltera ont supposé que le nombre de prédateurs ne dépend que de deux raisons : le nombre de proies (plus l'approvisionnement alimentaire est important, plus la reproduction est intense) et le taux de reproduction naturelle déclin des prédateurs. En même temps, ils comprirent qu'ils avaient grandement simplifié les relations existant dans la nature. Quelle est cette simplification ?

150. Les relations dans une biocénose, consistant en la création d'un habitat par une espèce pour une autre, sont appelées :

a) trophique ; b) topique ; c) phorique ; d) usine.

151. Un pollinisateur et une plante pollinisée sont un exemple de relation :

a) trophique ; b) topique ; c) phorique ; d) usine.

153. La compétition pour la nourriture est un exemple de relations : a) trophique ; b) topique ; c) phorique ; d) usine.

154. Les relations interspécifiques dans une biocénose, basées sur la participation d'une espèce à la répartition d'une autre, sont dites : a) topiques ; b) phorique ; c) usine ; d) trophique.

155. Les oiseaux construisent leurs nids à partir de divers matériaux naturels est un exemple de relations : a) trophique ; b) topique ; c) phorique ; d) usine.

156. Les relations interspécifiques dans une biocénose basée sur les relations alimentaires sont dites : a) topiques ; b) phorique ; c) usine ; d) trophique.