Екологічні сукцесії як процеси саморозвитку екосистем. Причини сукцесій та їхні типи. Закономірності сукцесій.

 

Біологія і екологія 

60 група

Урок 9

Тема: Екологічні сукцесії як процеси саморозвитку екосистем. Причини сукцесій та їхні типи. Закономірності сукцесій.

Завдання на урок:

1.      Ознайомитися з матеріалом уроку

1.1.Матеріали відео https://www.youtube.com/watch?v=EGulRyqt5OM

https://www.youtube.com/watch?v=hlrq_82HZFU

https://www.youtube.com/watch?v=4clyXXmRpD4

 

1.2.1.2.Теоретичні матеріали

ЕКОЛОГІЧНІ СУКЦЕСІЇ (від лат. succesio - наступність) - спрямовані послідовні зміни угруповань організмів на певній ділянці середовища, що призводять до відновлення або перетворення екосистем відповідно до природних умов. Послідовність екосистем, що змінюють одна одну в процесі сукцесії, називається сукцесійною серією, а окрема екосистема - стадією сукцесії (іл. 68).

Найзагальнішими етапами екологічних сукцесій є такі.

• Етап первинного заселення. Процес сукцесії починається із заселення лишайниками, нижчими грибами (первинні сукцесії) і рослинами (вторинні сукцесії). Згодом на цих ділянках формуються або відновлюються зооценози та мікробіоценози.
• Етап формування піонерних угруповань (угруповання організмів, які існують на початку сукцесій). Вони, як правило, нестійкі, із незначним видовим різноманіттям, нескладними ланцюгами живлення, слабкою мінералізацією решток тощо.
• Етап формування проміжних угруповань, які також є нестійкими, але в них збільшується видове різноманіття, розгалужуються трофічні мережі тощо.
• Етап формування зрілих (клімаксних) екосистем з високим ступенем стійкості, найбільшим біорізноманіттям, максимальною кількістю біомаси, збалансованістю процесів продукції й мінералізації.

Отже, постійні зміни середовища життя ведуть до сукцесій, кінцевою метою яких є досягнення стабільного стану.

Які причини й типи сукцесій?

Причинами сукцесій можуть бути: зміни клімату, природні катаклізми (вулкани, землетруси, повені), діяльність людини. Важливе значення в сучасній екології надається біотичним чинниками: види організмів сукцесійного угруповання здатні змінювати умови існування інших видів. У більшості випадків рушійними чинниками змін і розвитку нестійких екосистем є незбалансованість кругообігу речовин і зменшення видового біорізноманіття.

Сукцесії бувають повільними (тривають упродовж тисячоліть і десятків тисяч років), середніми (упродовж століть) і швидкими (упродовж десятиліть). Залежно від причини виникнення сукцесії поділяють на два типи: 1) ендогенні (автогенні) - відбуваються з внутрішніх причин (наприклад, утворення нових видів); 2) екзогенні (алогенні) - виникають під дією зовнішніх чинників (наприклад, засолення, підтоплення, вселення чужорідних видів). Сукцесії можуть бути: природними (наприклад, виникають внаслідок підняття або опускання суходолу) й антропогенними (наприклад, внаслідок вирубування лісу, розорювання степу).

За особливостями формування сукцесії поділяють на первинні та вторинні. Первинні сукцесії - це поява і розвиток угруповань у місцях, де їх раніше не було (наприклад, розвиток екосистем на скельних породах, зсувах, відмілинах річок, вулканічних островах). Вторинні сукцесії - це відновлення природних угруповань після певних порушень (наприклад, відновлення лісів після пожеж або вирубування, степів - після розорювання).

Отже, екологічні сукцесії є механізмами появи, розвитку, самоорганізації та самовідновлення екосистем.

Які закономірності сукцесій?

Знаючи динаміку змін основних параметрів екосистем, можна визначати їх стійкість до дії зовнішніх чинників, виявляти негативні тенденції у розвитку, визначати можливе антропогенне навантаження на екосистеми тощо.

Які ж основні закономірності сукцесій?

У 1884 р. французький хімік і фізик А. ле Шательє (1850-1936) сформулював закономірність (принцип Ле Шательє), згідно з якою будь-який зовнішній вплив, що виводить систему зі стану рівноваги, викликає в цій системі процеси, що намагаються послабити зовнішній вплив і повернути систему до початкового рівноважного стану.

Можливість переходу нестійкої екосистеми до сукцесійного стану визначається законом одного відсотка: зміна енергетики природної системи в межах 1 %, як правило, не виводить екосистему з рівноважного стану, і навпаки. Зміна потоку енергії у біогеоценозі більш ніж на 1 % як у бік його зменшення, так і в бік збільшення виводить екосистему з клімаксу й переводить її в сукцесійний стан. При цьому через велику кількість чинників, що взаємодіють, здебільшого не можна передбачене, якого характеру набуде сукцесія - прогресуючого або регресуючого.

Згідно з правилом максимуму потоку енергії сукцесія відбувається в напрямі фундаментального зміщення потоку енергії в бік зростання її кількості з метою підтримки системи. Сукцесії ведуть до зростання біорізноманіття, але лише до клімаксної стадії.

Отже, у зв'язку з тим, що екосистеми є динамічними, прогнозування їх стану й визначення закономірностей розвитку є важливим завданням екології.

 

2.Дати усну відповідь на питання уроку

 

1. Що таке екологічні сукцесії?

2. Наведіть приклади сукцесій.

3. Назвіть основні причини сукцесій.

 4. Які сукцесії називають первинними й вторинними?

3.         Ознайомитися з матеріалом § 40 підручника (стор.156-158)  https://uahistory.co/pidruchniki/sobol-biology-and-ecology-11-class-2019-standard-level/3.php

4.Виконати завдання (стор.157) 

Самостійна робота. Характеристика сукцесій

Класичним прикладом сукцесії є заростання озера й перетворення його на болото, згодом - на луки й ліс. Схарактеризуйте цю сукцесію за планом: 1) етапи розвитку; 2) причини виникнення; 3) тип; 4) значення.

5.Фотозвіт чекаю за посиланням nataalex088@gmail.com  

 

 

 

 

Хімія на 25.04.22

30 група

Урок 34

Тема: Принцип Ле Шательє.

 

Завдання на урок:

1.      Ознайомтесь з матеріалами відеоуроку за посиланням:

https://www.youtube.com/watch?v=QC-Z89xWoEY

та  § 11 підручника (стор.54-61)  https://uahistory.co/pidruchniki/grygorovich-chemistry-11-class-2019-standard-level/

2.      Ознайомтесь з матеріалами уроку

 

Хімічна рівновага — це стан системи, коли швидкість прямої реакції зрівноважується зі швидкістю зворотної реакції.

Умови зміщення хімічної рівноваги оборотних процесів. Стан хімічної рівноваги є збитковим у хімічному виробництві. Тому вчені розпочали пошук способів зміщення рівноваги в бік продуктів реакції. До чинників, що впливають на зміщення рівноваги, належать зміни температури, тиску та концентрації. Ознайомимося докладніше, як ці чинники діють на зміщення хімічної рівноваги.

Вплив зміни температури. Певну історію має промислове виробництво амоніаку з азоту та водню. Ця реакція екзотермічна, тому під час реакції виділяється теплота. Рівняння реакції:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃, ΔΗ = -92 кДж/моль.

Очевидно, що процес розкладу амоніаку (зворотна реакція) є ендотермічним. Тому з підвищенням температури рівновага реакції зміститься в бік розкладу амоніаку, оскільки процес супроводжується поглинанням теплоти. Це протидіє підвищенню температури. Тож для зміщення рівноваги в бік виходу амоніаку суміш реагентів необхідно охолоджувати.

Отже, підвищення температури зміщує хімічну рівновагу в бік ендотермічної реакції, зниження температури — у бік екзотермічної.

Вплив зміни тиску. На стан хімічної рівноваги газоподібних речовин впливає тиск. Розглядаючи в цьому аспекті реакцію добування амоніаку, бачимо, що з чотирьох об'ємів газів, що вступали в реакцію, утворюється два об'єми амоніаку. Підвищення тиску зміщує рівновагу в бік прямої реакції і, відповідно, відбувається зниження тиску в системі.

Отже, підвищення тиску зміщує хімічну рівновагу в бік, що зумовлює зменшення об'єму, а зниження тиску — у бік збільшення об'єму речовин, що реагують.

Вплив зміни концентрації. Зміна концентрації однієї з речовин, що перебувають у стані хімічної рівноваги, зумовлює зміщення рівноваги в бік зменшення концентрації. Наприклад, розглянемо реакцію естерифікації, що є оборотною:

Якщо збільшити концентрацію етанової кислоти або етанолу, то рівновага зміститься в бік утворення естеру. Другий спосіб зміщення рівноваги в бік утворення продукту — забрати із системи один з продуктів реакції (наприклад, воду).

Отже, додавання в систему, що перебуває в стані хімічної рівноваги, одного з реагентів зміщує рівновагу в бік утворення продуктів реакції. Такий самий ефект отримують, якщо вивести із системи один з продуктів реакції. Якщо ж збільшувати концентрацію одного з продуктів, то реакція зміщується в бік реагентів.

Вплив зовнішніх чинників на стан хімічної рівноваги визначають за правилом, яке було сформульоване в 1884 р. А. Л. Ле Шательє та дістало назву принцип Ле Шательє.

• Якщо на систему, що перебуває в стані хімічної рівноваги, подіяти ззовні (змінити температуру, тиск або концентрацію), то рівновага зміститься в бік, протилежний створеній умові.

Анрі Луї Ле Шательє (1850-1936) — французький фізик і хімік. Навчався в колежі Роллан у Парижі, Політехнічній школі та Вищій гірничій школі. Одночасно слухав лекції в Колеж де Франс. Після закінчення Вищої гірничої школи працював гірничим інженером в Алжирі. З 1877 по 1919 р. був професором Вищої гірничої школи в Парижі, у 1898-1907 рр. — професором кафедри загальної хімії в Колеж де Франс, у 1907-1925 рр. — професором Паризького університету. У 1907 р. був обраний членом Паризької академії наук.

Більшість робіт Ле Шательє присвячена прикладним проблемам. У 1884 р. сформулював принцип (названий його ім'ям), який використовується для моделювання різних виробничих процесів. У 1901 р. запропонував умови для промислового синтезу амоніаку. За активної участі вченого фізична хімія й хімічна технологія перетворилися на самостійні галузі науки. За свою наукову діяльність був удостоєний багатьох почесних нагород.

Використання каталізаторів не впливає на зміщення хімічної рівноваги, тому що вони однаково пришвидшують пряму й зворотну реакції.

Значення принципу Ле Шательє. Принцип Ле Шательє має вагоме значення в хімічному виробництві. Він дає змогу передбачити напрямок перебігу хімічної реакції за різних умов і, отже, керувати виробничими процесами.

Принцип Ле Шательє важливий для процесів, що відбуваються в біосфері. Вам уже відомо, що біологічно активні речовини постійно циркулюють у біосфері, тобто здійснюється її саморегуляція. Вона підтримується завдяки природним біологічним процесам живих організмів. Принцип Ле Шательє пояснює стійкість довкілля так: усі геофізичні й космічні зміни компенсуються змінами у функціонуванні живих організмів. Ці організми разом з довкіллям формують біосферу нашої планети. Зміни природних біологічних процесів, пов'язаних з живими організмами, призводять до порушення умов навколишнього середовища. Отже, кожна людина повинна пам'ятати, що втручання в природні процеси довкілля може спричинити відповідні екологічні незворотні наслідки на шкоду самій людині.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Хімічна рівновага — стан системи, коли швидкість прямої реакції зрівноважується зі швидкістю зворотної реакції.

• На стан хімічної рівноваги впливають зміни температури, тиску, концентрації.

• Підвищення температури зміщує хімічну рівновагу в бік ендотермічної реакції, зниження температури — у бік екзотермічної.

• Для газів підвищення тиску зміщує рівновагу в бік, що спричиняє зменшення об'єму, а зниження — у бік збільшення об'єму речовин, що реагують.

• Додавання в систему, що перебуває в стані хімічної рівноваги, одного з реагентів зміщує рівновагу в бік утворення продуктів реакції. Ефект буде такий самий, якщо вивести із системи один з продуктів реакції. Якщо ж збільшувати концентрацію одного з продуктів, то реакція зміститься в бік реагентів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

3.Дайте усну відповідь на питання:

3.1. Поясніть, що таке стан хімічної рівноваги.

3.2. Поясніть вплив на зміщення хімічної рівноваги: а) температури; б) тиску; в) концентрації речовин.

3.3. Охарактеризуйте суть принципу Ле Шательє.

3.4. Висловте судження про значення принципу Ле Шательє для керування: а) виробничими процесами; б) біосферними процесами.

 

4.Виконайте самостійну роботу

1. Поясніть, як вплине підвищення тиску на зміщення рівноваги в системі

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃, ΔΗ = -92 кДж/моль.

2. Поясніть, як у разі підвищення температури зміститься рівновага реакцій: а) розкладу кальцій карбонату СаСО₃ ⇄ СаО + СО₂, ΔΗ = 178 кДж/моль; б) розкладу нітроген(ІІ) оксиду 2NO ⇄ N₂ + O₂, ΔΗ = -181 кДж/моль.

3. Поясніть, як зміститься рівновага реакцій Н₂ + І₂ ⇄ 2НІ, якщо: а) увести в систему додаткову кількість водню; б) вивести із системи утворений продукт.

 

 

5.Скріншот самостійної роботи чекаю на пошту nataalex088@gmail.com