Уход за телом

Трофические связи организмов. Связи в биоценозе

Огромную роль в воспроизводстве жизни играет энергия Солнца. Количество этой энергии очень велико (примерно 55 ккал на 1 см 2 в год). Из этого количества продуценты — зеленые растения — в результате фотосинтеза фиксируют не более 1-2 % энергии, а пустыни и океан — сотые доли процента.

Число звеньев в пищевой цепи может быть различным, но обычно их 3-4 (реже 5). Дело в том, что к конечному звену пищевой цепи поступает так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

Рис. 1. Пищевые цепи в наземной экосистеме

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Простейшая пищевая цепь (или цепь питания) может состоять из фитопланктона, затем идут более крупные травоядные планктонные ракообразные (зоопланктон), а заканчивается цепь китом (или мелкими хищниками), которые фильтруют этих ракообразных из воды.

Природа сложна. Все ее элементы, живые и неживые, — одно целое, комплекс приспособленных друг к другу, взаимодействующих и взаимосвязанных явлений и существ. Это звенья одной цепи. И если удалить из общей цепочки хотя бы одно такое звено, результаты могут быть непредвиденными.

Особенно негативно разрыв цепей питания может сказаться на леса — будь то лесные биоценозы умеренной зоны либо отличающиеся богатым видовым разнообразием биоценозы тропического леса. Многие виды деревьев, кустарников или травянистых растений пользуются услугами определенного опылителя — пчелы, осы, бабочки или колибри, обитающих в пределах ареала данного растительного вида. Как только погибнет последнее цветущее дерево или травянистое растение, опылитель вынужден будет покинуть данное местообитание. В результате погибнут питающиеся этими растениями или плодами дерева фитофаги (травоядные). Без пиши останутся охотившиеся на фитофагов хищники, а далее изменения последовательно коснутся остальных звеньев пищевой цепи. В итоге они скажутся и на человеке, поскольку у него есть свое определенное место в пищевой цепи.

Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищную и детритную. Пищевые цени, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих организмов, называются пастбищными, или цепями выедания. На вершине пастбищной цепи стоят зеленые растения. На втором уровне пастбищной цепи обычно находятся фитофаги, т.е. животные, питающиеся растениями. Примером пастбищной пищевой цепи могут служить взаимоотношения между организмами на пойменном лугу. Начинается такая цепь с лугового цветкового растения. Следующее звено — бабочка, питающаяся нектаром цветка. Затем идет обитатель влажных местообитаний — лягушка. Ее покровительственная окраска позволяет ей подстеречь жертву, но не спасает от другого хищника — обыкновенного ужа. Цапля, поймав ужа, замыкает пищевую цепь на пойменном лугу.

Если пищевая цепь начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детрита, она называется детритной , или цепью разложения. Термин «детрит» означает продукт распада. Он позаимствован из геологии, где детритом называют продукты разрушения горных пород. В экологии детрит — это органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения. Такие цепи характерны для сообществ дна глубоких озер, океанов, где многие организмы питаются за счет оседания детрита, образованного отмершими организмами верхних освещенных слоев водоема.

В лесных биоценозах детритная цепь начинается с разложения мертвого органического вещества животными-сапрофагами. Наиболее активное участие в разложении органики здесь принимают почвенные беспозвоночные животные (членистоногие, черви) и микроорганизмы. Присутствуют и крупные сапрофаги — насекомые, которые готовят субстрат для организмов, осуществляющих процессы минерализации (для бактерий и грибов).

В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а, наоборот, уменьшаются. Так, на втором уровне могут стоять насекомые-могильщики. Но наиболее типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие процесс разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений на вершине пастбищной цепи, начиная тем самым новый круг движения вещества.

В одних экосистемах преобладают пастбищные, в других — детритные цепи. Например, лес считается экосистемой с преобладанием детритных цепей. В экосистеме гниющего пня пастбищная цепь вообще отсутствует. В то же время, например, в экосистемах поверхности моря практически все продуценты, представленные фитопланктоном, потребляются животными, а их трупы опускаются на дно, т.е. уходят изданной экосистемы. В таких экосистемах преобладают пастбищные пищевые цепи, или цепи выедания.

Общее правило , касающееся любой пищевой цепи, гласит: на каждом трофическом уровне сообщества большая часть поглощаемой с пищей энергии тратится на поддержание жизнедеятельности, рассеивается и больше не может быть использована другими организмами . Таким образом, потребленная пища на каждом трофическом уровне ассимилируется не полностью. Значительная ее часть расходуется на обмен веществ. При переходе к каждому последующему звену пищевой цепи общее количество пригодной для использования энергии, передаваемой на следующий, более высокий трофический уровень, уменьшается.

БИОТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ Пищевые (трофические) связи l От них зависит жизнь организмов, обеспеченность их энергией. Эти связи носят всеобщий характер, так как нет ни одного вида на Земле, который ни служил бы пищей другим или сам ни использовал бы для этих целей другие виды. l Трофические отношения образуют в сообществах сложную систему, которую называют сетью питания.

БИОТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ Пищевые (трофические) Пищевые связи: l обеспечивают передачу вещества и энергии от одного организма к другому. l служат механизмом регуляции численности популяций.

Передача энергии по пищевой цепи капуста (первый трофический уровень) – продуцент l коза (второй трофический уровень) - консумент первого порядка как растительноядное животное l волк (третий уровень) - консумент второго порядка Проследим, как расходуется в этой цепи солнечная энергия, связанная в кочане капусты. l

Передача энергии по пищевой цепи на рост идет около 10 процентов усвоенной энергии. в теле козы задержится даже менее десятой части энергии, заключенной в кочане капусты, так как часть вещества капусты не усваивается. Когда же козу съест волк, то на прирост его тела достанется не более одного процента энергии, связанной в капусте

Передача энергии по пищевой цепи передача вещества и энергии по цепям питания подчиняется так называемому "правилу десяти процентов". В каждом последующем звене цепей питания количество задерживаемой энергии уменьшается примерно в 10 раз, и уже через 4 -5 звеньев она практически полностью иссякает.

Передача энергии по пищевой цепи l На создание 1 кг массы растительноядных животных в природе затрачивается в 10 раз больше солнечной энергии, чем на 1 кг массы растений. Соответственно продукция плотоядных обходится в 10 раз дороже.

Передача энергии по пищевой цепи Правило 10 процентов можно выразить в виде пирамиды биологической продукции. Нижняя, широкая ступень пирамиды отражает скорость создания органического вещества на первом трофическом уровне, а каждая последующая ступень оказывается в 10 раз меньше предыдущей.

Поэтому проблема голода для населения разных стран начинается прежде всего с нехватки вторичной продукции - животных белков, необходимых в рационе человека.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ Пример биологического накопления пестицида ДДТ l l l l Содержание ДДТ млн-1 К Вода 0, 00005 Планктон 0, 04 800 Растительноядные рыбы 0, 94 18800 Хищные рыбы 1, 33 26600 Цапля 3, 57 71400 Серебристая чайка 6, 0 120000 Баклан 26, 4 528000

Экологические факторы l биотические - взаимные влияния организмов друг на друга. l абиотические - факторы неживой природы антропогенные - все формы воздействия на природу человека l

Межвидовая конкуренция Пока экосистема обладает достаточным количеством ресурсов общего пользования, разные виды потребляют их сообща. Если два или более видов в одной экосистеме начнут потреблять один и тот же дефицитный ресурс, они окажутся в отношениях межвидовой конкуренции.

Хищничество Форма взаимодействия видов в пищевых цепях и сетях, когда отдельная особь одного вида (хищник) питается организмами (или частями организмов) другого вида (жертвы). Причем хищник живет отдельно от жертвы. Эти два вида организмов вовлечены в отношения типа хищник – жертва.

МУТУАЛИЗМ Мутуали зм (англ. mutual - взаимный) - широко распространённая форма взаимополезного сожительства. Присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Более общим понятием является симбиоз, который представляет собой сосуществование различных биологических видов. Но в отличие от мутуализма, симбиоз может быть и не выгоден одному из партнёров.

Комменсализм l Комменсализм (от лат. com - «с» , «вместе» и mensa - «стол» , «трапеза» ; буквально «у стола» , «за одним столом» ; ранее - сотрапезничество) - способ совместного существования (симбиоза) двух разных видов живых организмов, при котором один из партнёров этой системы (комменсал) возлагает на другого (хозяина) регуляцию своих отношений с внешней средой, но не вступает с ним в тесные взаимоотношения. l При этом, популяция комменсалов извлекает пользу от взаимоотношения, а популяция хозяев не получает ни пользы, ни вреда (например, чешуйница обыкновенная и человек), т. е. метаболические взаимодействия и антагонизм между такими партнёрами чаще всего отсутствуют. Комменсализм - как бы переходная форма от нейтрализма к мутуализму.

Абиотические факторы среды имеют физико-химическую природу и определяют пределы устойчивости жизни на Земле l l l l l Температура Освещенность Влажность Давление Радиоактивное излучение Содержание кислорода Солевой состав воды и почвы Ветры Течения и т. п.

Гомеостаз – способность биологического объекта к саморегуляции при изменении условий окружающей среды; для организма сохранение постоянства внутренней среды организма и устойчивость основных физиологических функций при изменении внешних условий. Пороговый эффект – малое изменение или воздействие может оказаться критическим и вызвать негативные последствия (если система находится в предпороговой области). Например, массовая гибель деревьев после длительного воздействия загрязненного воздуха.

ДИАПАЗОНЫ ТОЛЕРАНТНОСТИ И ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ Диапазон толерантности – амплитуда колебаний различных факторов (температура, влажность, свет) при которой существует полноценный рост популяций. Закон толерантности – существование, распространенность и распределение видов живых организмов в экосистеме определяется тем, может ли уровень одного или нескольких физических или химических факторов быть выше или ниже уровней толерантности этих видов. Уровень толерантности отдельного организма зависит от его возраста, здоровья, физиологического состояния, генотипа (например, толерантность к спиртному). К постепенно изменяющимся условиям можно адаптироваться (привыкнуть).

Принцип лимитирующего фактора – избыток или недостаток одного абиотического фактора может повлечь за собой ограничение или остановку роста численности популяции в экосистеме, даже если значения других факторов оптимальны. Лимитирующий фактор – любой фактор, тормозящий рост популяции в экосистеме Лимитирующие факторы для наземных экосистем: - температура, - вода, - свет, - питательные вещества в почве. Лимитирующие факторы для водных экосистем: - температура, - солнечный свет, - содержание растворенного кислорода, - соленость.

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ ДЕЙСТВИЯ абиотических ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ Закон оптимума. l Закон оптимума отражает реакцию видов на изменение силы действия любого фактора. Нет всецело положительных или отрицательных факторов, все зависит от их дозировки. Правило экологической индивидуальности l В природе нет двух видов с полным совпадением оптимумов и критических точек по отношению к набору факторов среды. Если виды совпадают по устойчивости к одному фактору, то обязательно разойдутся по устойчивости к другому.

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ ДЕЙСТВИЯ абиотических ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора l На живые существа одновременно действует множество факторов, и к тому же большинство из них переменчиво. Но в каждый конкретный период времени можно выделить самый главный, от которого в наибольшей мере зависит их жизнь. Им оказывается тот фактор среды, который сильнее всего отклоняется от оптимума. Он и является ограничивающим жизнедеятельность организмов в данный период.

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ ДЕЙСТВИЯ абиотических ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ Принцип совместного действия факторов l Он заключается в том, что результат влияния любого экологического фактора на организмы во многом зависит от того, в какой комбинации и с какой силой действуют в данный момент и другие.

Биогенные вещества (биогены) химические элементы, постоянно входящие в состав живых организмов и выполняющие определенные биологические функции

Живые системы включают в себя около 20 элементов Главными из них являются углерод водород кислород, азот фосфор сера

Основные принципы: функционирования экосистем Получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов Экосистемы существуют за счет солнечной энергии Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень или на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

Устойчивость живой природы Принцип цикличности. l Циклическое использование ограниченных по запасам веществ делает их практически неисчерпаемыми.

Устойчивость живой природы Принцип отрицательной обратной связи. l Отрицательная обратная связь заключается в том, что возникшие в системе отклонения от ее нормального состояния вызывают в ней самой такие изменения, которые начинают противодействовать этим отклонениям. Происходит регуляция, т. е. возврат системы в прежнюю норму.

Устойчивость живой природы Принцип биологического разнообразия. l Взаимодополняемость видов. l Разнообразие видов позволило жизни освоить все уголки биосферы. l Биологический круговорот веществ требует участия видов с прямо противоположными функциями. l Взаимозаменяемость видов.

Биоразнообразие – множество всех живых форм на Земле l l l включает разновидности растений, животных, микроорганизмов, а также экологические системы и экологические процессы, генетическое разнообразие. Сейчас известно около 1, 8 млн видов (из них 250 тыс. растений). Предполагается, что всего может быть около 30 млн. видов.

Значение биоразнообразия l Экологическое (основа функционирования экосистем) l Экономическое (продовольствие, домашние животные) l Медицинское (лекарства, исследования) l Эстетическое и рекреационное (красота, отдых, туризм) l Научное (исследование эволюции, деятельности экосистем) l Этическое

Исчезновение видов l l l естественная часть эволюции «Фоновая» степень исчезновения – 1 -10 видов в год На Земле было 5 периодов массового уничтожения видов за 1, 5 млрд лет.

Исчезновение видов l l l Силурийское вымирание произошло около 440 млн. лет назад, тогда еще наземной жизни не было, но погибло около 65% существ, живших в море. Около 364 млн. лет назад произошло девонское вымирание, количество морских животных сократилось наполовину. Около 250 млн. лет назад произошло пермское вымирание. Его называют великим, потому что вымерло 95% видов всех живых существ.

l l Триасово вымирание, 200 млн. лет назад, погибла примерно половина всех существ, живших тогда на Земле. В качестве причины предполагается вулканическая активность. Мел-палеогеновое вымирание - произошло примерно 65 млн. лет назад. Тогда погибли динозавры.

Исчезновение видов Сейчас – 1 000 видов в год. l Каждый восьмой вид подвергается риску исчезновения l К 2015 г. биосфера может утратить 10 -15% видов l О снижении биоразнообразия впервые стали говорить в 1920 е годы Гарри Харлан (США) и Николай Вавилов (СССР) l Страны, растения которых наиболее подвержены риску исчезновения – США, Австралия, ЮАР, Турция, Мексика, Бразилия, Панама, Индия, Испания, Перу.

Сохранение биоразнообразия l l Ботанические сады (1 600 в мире) и зоопарки Красные книги Первое издание Красной книги России – 1995 г. – 247 видов Банки генов (с 1970 х) – в основном семена и предки культурных растений (более 6 млн) Особо охраняемые природные территории (ООПТ)

Сохранение биоразнообразия ЗАПОВЕДНИКИ Согласно Федеральному закону «Об особо охраняемых природных территориях» государственный природный заповедник - одна из категорий особо охраняемых природных территорий исключительно федерального значения, полностью изъятая из хозяйственного использования в целях сохранения природных процессов и явлений, редких и уникальных природных систем, видов растений и животных;

Сохранение биоразнообразия Заповедники – никакой хозяйственной деятельности В России 93 заповедника (30 млн га), в том числе 18 биосферных Старейший – Баргузинский (Бурятия) 1916 г. l

Сохранение биоразнообразия Всемирная сеть биосферных резерватов (англ. World Network of Biosphere Reserves) создана в рамках программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера» и объединяет в себя особо охраняемые природные территории, призванные демонстрировать сбалансированное взаимодействие природы и человека, концепцию устойчивого развития окружающей среды. Международная сеть является своеобразным двигателем для обмена знаниями и опытом, для образовательных и исследовательских программ, для мониторинга и для принятия совместных решений. В настоящее время существует 0 коло 600 биосферных резерватов в 109 странах по всему миру, в том числе есть ряд международных, или транснациональных, резерватов. Биосферные резерваты называют биосферными заповедниками.

Сохранение биоразнообразия Национальные парки l l территория, где в целях охраны окружающей среды ограничена деятельность человека. В отличие от заповедников, где деятельность человека практически полностью запрещена (запрещены охота, туризм и т. п.), на территорию национальных парков допускаются туристы, в ограниченных масштабах допускается хозяйственная деятельность.

Сохранение биоразнообразия l l Заказники охраняемая природная территория, на которой (в отличие от заповедников) под охраной находится не природный комплекс, а некоторые его части: только растения, только животные, либо их отдельные виды, либо отдельные историко-мемориальные или геологические объекты. 1. Государственными природными заказниками являются территории (акватории), имеющие особое значение для сохранения или восстановления природных комплексов или их компонентов и поддержания экологического баланса. 2. Объявление территории государственным природным заказником допускается как с изъятием, так и без изъятия у пользователей, владельцев и собственников земельных участков. 3. Государственные природные заказники могут быть федерального или регионального значения.

Сохранение биоразнообразия Памятник природы l l В качестве памятника природы может охраняться водопад, метеоритный кратер, уникальное геологическое обнажение, пещера или, например, редкое дерево. Иногда к памятникам природы относят территории значительных размеров - леса, горные хребты, участки побережий и долин. В таком случае они именуются урочищами или охраняемыми ландшафтами. Памятники природы подразделяются по типам на ботанические, геологические, гидрологические, гидрогеологические, зоологические и комплексные. Для бо льшей части памятников природы устанавливается режим заказников, но для особо ценных природных объектов может быть установлен режим заповедников.

ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ l - наука об общих закономерностях взаимоотношения природы и общества Выделяют: геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека и др.

Б. Коммонер 4 закона экологии: l l Всё связано со всем Ничто не исчезает в никуда Природа знает лучше Ничто не даётся даром

Пищевые сети

пищевой цепь сеть пирамида

В схемах пищевых цепей каждый организм бывает представлен как питающийся другими организмами какого-то одного типа. Однако реальные пищевые связи в экосистеме намного сложнее, т. к. животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или даже из разных пищевых цепей. Это в особенности относится к хищникам верхних трофических уровней. Некоторые животные питаются как другими животными, так и растениями; их называют всеядными (таков, в частности, и человек). В действительности пищевые цепи переплетаются таким образом, что образуется пищевая (трофическая) сеть. В схеме пищевой сети могут быть показаны только некоторые из многих возможных связей, и она обычно включает лишь одного или двух хищников каждого из верхних трофических уровней. Такие схемы иллюстрируют пищевые связи между организмами в экосистеме и служат основой для количественного изучения экологических пирамид и продуктивности экосистем.

Пищевые связи пресного водоема

Цепи питания пресного водоема состоят из нескольких последовательных звеньев. Например, растительными остатками и развивающимися на них бактериями питаются простейшие, которых поедают мелкие рачки. Рачки, в свою очередь, служат пищей рыбам, а последних могут поедать хищные рыбы. Почти все виды питаются не одним типом пищи, а используют разные пищевые объекты. Пищевые цепи сложно переплетены. Отсюда следует важный общий вывод: если какой-нибудь член биогеоценоза выпадает, то система не нарушается, так как используются другие источники пищи. Чем больше видовое разнообразие, тем система устойчивее.

Первичным источником энергии в водном биогеоценозе, как и в большинстве экологических систем, служит солнечный свет, благодаря которому растения синтезируют органическое вещество. Очевидно, биомасса всех существующих в водоеме животных полностью зависит от биологической продуктивности растений.

Часто причиной низкой продуктивности естественных водоемов бывает недостаток минеральных веществ (в особенности азота и фосфора), необходимых для роста автотрофных растений, или неблагоприятная кислотность воды. Внесение минеральных удобрений, а в случае кислой среды известкование водоемов способствуют размножению растительного планктона, которым питаются животные, служащие кормом для рыб. Таким путем повышают продуктивность рыбохозяйственных прудов.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, цианобактерии, некоторые бактерии) непосредственно используют энергию солнечного света. При этом из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в которых часть солнечной энергии накапливается в форме химической энергии. Органические вещества служат источником энергии не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания -- углекислый газ, вода и неорганические вещества -- могут вновь использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. При этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из экосистемы. Поэтому необходимым условием существования экосистемы является постоянный приток энергии извне.

Рис.

Таким образом, основу экосистемы составляют автотрофные организмы -- продуценты (производители, созидатели), которые в процессе фотосинтеза создают богатую энергией пищу -- первичное органическое вещество. В наземных экосистемах наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, образуя органические вещества, дают начало всем трофическим связям в экосистеме, служат субстратом для многих животных, грибов и микроорганизмов, активно влияют на микроклимат биотопа. В водных экосистемах главными производителями первичного органического вещества являются водоросли.

Готовые органические вещества используют для получения и накопление энергии гетеротрофы, или консументы (потребители). К гетеротрофам относятся растительноядные животные (консументы I Порядка), плотоядные, живущие за счет растительноядных форм (консументы II порядка), потребляющие других плотоядных (консументы Ш порядка) и т. д.

Особую группу консументов составляют редуценты (разрушители, или] деструкторы), разлагающие органические остатки продуцентов и консументов до простых неорганических соединений, которые зат-ем используются продуцентами. К редуцентам относятся главным образом микрорганизмы -- бактерии и грибы. В наземных экосистемах особенно важное значение имеют почвенные редуценты, вовлекающие в общий круговорот органические вещества отмерших растений (они потребляют до 90% первичной продукции леса). Таким образом, каждый живой организм в составе экосистемы занимает определенную экологическую нишу (место) в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и абиотическими условиями среды.

Пищевые цепи (сети) и трофические уровни . Основой любой экосистемы, ее фундаментом являются пищевые (трофические) и сопутствующие им энергетические связи. В них постоянно происходит перенос Вещества и энергии, которые заключены в пище, созданной преимущественно растениями.

Перенос потенциальной энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется цепью питания или пищевой цепью, а каждое ее звено -- трофическим уровнем.

Рис.

Существуют два основных типа пищевых цепей -- пастбищные (цепи выедания, или цепи потребления) и детритные (цепи разложения). Пастбищные цепи начинаются с продуцентов: клевер -->кролик --> волк; фитопланктон (водоросли) --> зоопланктон (простейшие) -->плотва --> щука --> скопа.

Детритные цепи начинаются от растительных и животных остатков, экскрементов животных -- детрита; идут к микроорганизмам, которые ими питаются, а затем к мелким животным (детритофагам) и к их потребителям -- хищникам. Детритные цепи наиболее распространены в лесах, где большая часть (более 90%) ежегодного прироста биомассы растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь разложению (сапротрофными организмами) и минерализации. Типичным примером детритной пищевой связи наших лесов является следующий: листовая подстилка --> дождевой червь --> черный дрозд--> ястреб-перепелятник. Кроме дождевых червей, детритофагами являются мокрицы, клеши, ногохвостки, нематоды и др.

Экологические пирамиды . Пищевые сети внутри каждого биогеоценоза имеют хорошо выраженную структуру. Она характеризуется количеством, размером и общей массой организмов -- биомассой -- на каждом уровне цепи питания. Для пастбищных пищевых цепей характерно увеличение плотности популяций, скорости размножения и продуктивности их биомасс. Снижение биомассы при переходе с одного пищевого уровня на другой обусловлено тем, что далеко не вся пища ассимилируется консументами. Так, например, у гусеницы, питающейся листьями, в кишечнике всасывается только половина растительного материала, остальное выделяется в виде экскрементов. Кроме того, большая часть питательных веществ, всасываемых кишечником, расходуется на дыхание и лишь 10--15% в конечном счете используется на построение новых клеток и тканей гусеницы. По этой причине продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше (в среднем в 10 раз) продукции предыдущего, т. е. масса каждого последующего звена в цепи питания прогрессивно уменьшается. Эта закономерность получила название правило экологической пирамиды.

Рис.

Различают три способа составления экологических пирамид:

1. Пирамида численностей отражает численное соотношение особей разных трофических уровней экосистемы. Если организмы в пределах одного или разных трофических уровней сильно различаются между собой по размерам, то пирамида численностей дает искаженные представления об истинныхсоотношениях трофических уровней. Например, в сообществе планктона численность продуцентов в десятки и сотни раз больше численности консументов, а в лесу сотни тысяч консумен-тов могут питаться органами одного дерева -- продуцента.
2. Пирамида биомасс показывает количество живого вещества, или биомассы, на каждом трофическом уровне. В большинстве наземных экосистем биомасса продуцентов, т. е. суммарная масса растений наибольшая, а биомасса организмов каждого последующего трофического уровня меньше предыдущего. Однако в некоторых сообществах биомасса консументов I порядка бывает больше биомассы продуцентов. Например, в океанах, где основными продуцентами являются одноклеточные водоросли с высокой скоростью размножения, их годовая продукция в десятки и даже сотни раз может превышать запас биомассы. Вместе с тем, вся образованная водорослями продукция так быстро вовлекается в цепи питания, что накопление биомассы водорослей мало, но вследствие высоких темпов размножения небольшой их запас оказывается достаточным для поддержания скорости воссоздания органического вещества. В связи с этим в океане пирамида биомасс имеет обратное соотношение, т. е. «перевернута». На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала, и в их теле задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.
3. Пирамида энергии отражает величину потока энергии в цепи питания. На форму этой пирамиды не влияют размеры особей, и она всегда будет иметь треугольную форму с широким основанием внизу, как это диктуется вторым законом термодинамики. Поэтому пирамида энергии дает наиболее полное и точное представление о функциональной организации сообщества, о всех обменных процессах в экосистеме. Если пирамиды чисел и биомасс отражают статику экосистемы (количество и биомассу организмов в данный момент), то пирамида энергии --динамику прохождения массы пищи через цепи питания. Таким образом, основание в пирамидах чисел и биомасс может быть больше или меньше, чем последующие трофические уровни (в зависимости от соотношения продуцентов и консументов в различных экосистемах). Пирамида энергии всегда суживается кверху. Это обусловлено тем, что энергия, затраченная на дыхание, не передается на следующий трофический уровень и уходит из экосистемы. Поэтому каждый последующий уровень всегда будет меньше предыдущего. В наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается снижением численности и биомассы особей на каждом трофическом уровне. Вследствие таких больших потерь энергии на построение новых тканей и дыхание организмов цепи питания не могут быть длинными; обычно они состоят из 3--5 звеньев (трофических уровней).

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют важное практическое значение, поскольку продукция природных и искусственных сообществ (агроиенозов) является основным источником запасов пищи для человечества. Точные расчеты потока энергии и масштабов продуктивности экосистем позволяют регулировать в них круговорот веществ таким образом, чтобы добиваться наибольшего выхода необходимой для человека продукции.

6. Загрязнение окружающей среды. Объекты, источники, типы и группы загрязнений. Понятия о ПДК (предельно-допустимых концентрациях) загрязняющих веществ

Загрязнение окружающей природной среды есть внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная система разрушается, или снижается ее продуктивность. Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации, предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время. Основным показателем, характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду, является предельно допустимая концентрация (ПДК). С позиции экологии предельно допустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды (в частности химических соединений), при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.

Ингредиенты загрязнения - это тысячи химических соединений, особенно металлы или их оксиды, токсичные вещества, аэрозоли. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в практике в настоящее время используется до 500 тыс. химических соединений. При этом около 40 тыс. соединений обладают весьма вредными для живых организмов свойствами, а 12 тыс. - токсичны. Наиболее распространенные загрязнители - зола и пыль различного состава, оксиды цветных и черных металлов, различные соединения серы, азота, фтора, хлора, радиоактивные газы, аэрозоли и т.п. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха приходится на долю оксидов углерода - около 200 млн. тонн в год, пыли - около 250 млн. тонн в год, золы - около 120 млн. тонн в год, углеводородов - около 50 млн. тонн в год. Прогрессирует насыщение биосферы тяжелыми металлами - ртуть, галлий, германий, цинк, свинец и т.д. При сжигании топлива, особенно угля, с золой и отходящими газами в окружающую среду поступает больше, чем добывается из недр: магния - в 1,5 раза, молибдена - в 3, мышьяка - в 7, урана и титана - в 10, алюминия, йода, кобальта - в 15, ртути - в 50, лития, ванадия, стронция, бериллия, циркония - в 100, галлия и германия - в 1000 раз, иттрия - в десятки тысяч раз.

Загрязнения окружающей среды подразделяются на:

1. природные - вызваны какими-либо естественными явлениями, обычно катастрофическими (наводнения, извержения вулканов, селевые потоки и т.п.);
2. антропогенные - возникают в результате деятельности людей.

Среди антропогенных выделяют следующие загрязнения:

а) биологическое - случайное или в результате деятельности человека;
б) микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микробов, связанное с массовым их распространением на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека;
в) механическое - засорение среды агентами, оказывающими механическое воздействие без физико-химических последствий;
г) химическое - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается или понижается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ за рассматриваемый период времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или находящихся в концентрациях, превышающих ПДК;
д) физическое - изменение естественного физического состояния среды.

Последнее подразделяется на:

а) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, воды, отходящих газов;
б) световое - нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных;
в) шумовое - образуется в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня;
г) электромагнитное - появляется в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио, телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах;
д) радиоактивное - связано с повышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами загрязняющих веществ) являются основные компоненты экотона: атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения являются составляющие биоценоза - растения, животные, микроорганизмы.

Антропогенные источники загрязнения весьма разнообразны. Среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуктов от вредителей, болезней, сорняков.

На промышленных предприятиях загрязняющие природную среду вещества подразделяются на четыре класса в зависимости от показателя токсичности (в данном случае от локальной концентрации - ЛК):

1. Чрезвычайно опасные (ЛК50
2. Высокоопасные (ЛК50
3. Умеренно опасные (ЛК50
4. Малоопасные (ЛК50>50 мг/л).

Загрязняющие природную среду вещества подразделяются также по их агрегатному состоянию на 4 класса: твердые, жидкие, газообразные, смешанные.

Промышленные выбросы в окружающую среду могут классифицироваться и по другим признакам:

1. По организации контроля и отвода - на организованные и неорганизованные:
- а) организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в окружающую среду (воздушный и водный бассейны) через специально сооруженные газоходы, водоводы и трубы;
- б) неорганизованный промышленный выброс - выброс в окружающую среду в виде неправильных самопроизвольных водных или газовых потоков, образующихся в результате несовершенства технологического оборудования или нарушения его герметичности, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газов или отводу загрязненной воды в местах загрузки и хранения сырья, материалов, отходов, готовой продукции (например, пыление отвалов пустой породы, нерегулируемый поверхностный сток промышленных предприятий).
2. По режиму отвода - на непрерывные и периодические. Так, отвод доменного газа считается непрерывным, а отвод конвертерного газа - периодическим.
3. По температуре - когда температура потока (газового, водяного, смешанного) выше, ниже или равна температуре окружающей среды.
4. По локализации - выбросы происходят в основном, вспомогательном, подсобном производствах, на транспорте и т.д.
5. По признакам очистки - на чистые, нормативно очищенные, частично очищенные, выбрасываемые без очистки.

При этом под очисткой понимается отделение, улавливание и превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.

Промышленные выбросы в окружающую среду подразделяют на первичные и вторичные.

Первичные - это выбросы, поступающие в окружающую среду от тех или иных источников, а вторичные, будучи продуктами образования первичных, могут быть более токсичными и опасными, чем первые. Типичное превращение некоторых веществ - их фотохимическое окисление.

Источники загрязнения окружающей природной среды промышленностью классифицируются в зависимости от объекта загрязнения: атмосферы, водного бассейна, литосферы.

Источники загрязнения воздушного бассейна:

1. По назначению:
- а) технологические - содержат хвостовые газы после улавливания на установках продувки аппаратов, воздушников и др. (для выбросов характерны высокие концентрации вредных веществ и очень малые объемы удаляемого воздуха);
- б) вентиляционные выбросы - местные отсосы от оборудования и общеобменная вытяжка;
2. По месту расположения;
а) незатененные, или высокие, находящиеся в зоне недеформированного ветрового потока (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза);
б) затемненные, или низкие, - расположены на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания;
в) наземные - вблизи земной поверхности (открыто расположенное технологическое оборудование, колодцы производственной канализации, пролитые токсичные вещества, разбросанные отходы производства).
3. По геометрической форме:
- а) точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы);
- б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и факелы);
4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные. В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух поступает большое количество вредных веществ; возможны при авариях или сжигании быстрогорящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения распространяются за доли секунды иногда на значительную высоту. Происходят при взрывных работах и аварийных ситуациях.
5. По дальности распространения:
- а) внутриплощадочные, когда выбрасываемые в атмосферу загрязнения образуют высокие концентрации только на территории промышленной площади, а в жилых районах ощутимых загрязнений не наблюдается (для таких выбросов предусматривается достаточных размеров санитарно-защитная зона);
- б) внеплощадочные, когда выбрасываемые загрязнения потенциально способны создавать высокие концентрации (порядка ПДК для воздуха населенных пунктов) на территории жилого района.

Источники загрязнения водного бассейна:

1. Атмосферные воды несут массы вымываемых из воздуха поллютантов (загрязнителей) промышленного происхождения. При стекании по склонам атмосферные и талые воды увлекают за собой массы веществ. Особенно опасны стоки с городских улиц, промышленных площадок, несущие массы нефтепродуктов, мусора, фенолов, кислот.
2. Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки, содержат фекалии, детергенты (поверхностно-активные моющие средства), микроорганизмы, в том числе патогенные. Ежегодно в целом в по стране образуется около 100 км3 таких вод.
3. Сельскохозяйственные воды. Загрязнение этими водами обусловлено, во-первых, тем, что повышение урожайности и продуктивности земель неизбежно связано с применением ядохимикатов, используемых для подавления вредителей, болезней растений, сорняков. Ядохимикаты попадают в почву или смываются на большие расстояния, оказываясь в водных объектах. Во-вторых, животноводство связано с образованием больших масс твердой органики и мочевины. Эти отходы не ядовиты, но их массы огромны и наличие их ведет к тяжелым последствиям для водных экологических систем. Кроме органических веществ, сточные сельскохозяйственные воды содержат массу биогенных элементов, в том числе азота и фосфора.
4. Промышленные сточные воды, образующиеся в самых различных отраслях производства, среди которых наиболее активно потребляют воду черная и цветная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая отрасли промышленности. При разработке пластовых месторождений в нашей стране каждый год образуется 2,5 млрд. км3 дренажных шахтных и шлаковых вод, загрязненных хлористыми и сульфатными соединениями, соединениями железа и меди, которые не годятся даже в качестве технической воды и перед сбросом должны быть очищены.

Загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы. Процессы генерации или самоочищения протекают в воде намного медленнее, чем в воздухе.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПО КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Томь-Усинский энерготранспортный техникум

Внеаудиторная самостоятельная работа № 15

по дисциплинеОДБ.06 Химия

Тема: «Пищевые связи»

Выполнил:

студент группы: ЭССС-1-13

Филиппов П.В.

Проверил:

преподаватель химии

Чудинова Л. Е.

Введение

2. Пищевые сети

4. Пищевые связи леса

6. Экологические пирамиды

6.1 Пирамиды численности

6.2 Пирамиды биомассы

Заключение

Список литературы

Введение

Организмы в природе связаны общностью энергии и питательных веществ. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов.

Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Типичный пример: животное поедает растения. Это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, поставляющим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем.

Цель реферата - дать характеристику пищевым связям в природе.

1. Пищевые цепи и трофические уровни

Биогеоценозы очень сложны. В них всегда имеется много параллельных и сложно переплетенных цепей питания, а общее число видов часто измеряется сотнями и даже тысячами. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей.

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Первичными продуцентами являются автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Некоторые прокариоты, а именно сине-зеленые водоросли и немногочисленные виды бактерий, тоже фотосинтезируют, но их вклад относительно невелик. Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, из которых построены ткани. Небольшой вклад в продукцию органического вещества вносят и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие энергию из неорганических соединений.

В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли - часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.

Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих - это грызуны и копытные. К последним относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

В водных экосистемах (пресноводных и морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов - ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) - питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах и озерах практически полностью зависит от планктона, так как с него начинаются почти все пищевые цепи.

Растительный материал (например, нектар) > муха > паук >

> землеройка > сова

Сок розового куста > тля > божья коровка > паук > насекомоядная птица > хищная птица

Существуют два главных типа пищевых цепей - пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй - пастбищные животные и третий - хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию и «строительный материал», так же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлозу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

Кусочки частично разложившегося материала называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя процесс разложения. Поскольку в этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.

Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа - цепь, цепь, начинающаяся с детрита: Детрит > детритофаг > хищник

К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:

Листовая подстилка > Дождевой червь > Черный дрозд > Ястреб-перепелятник

Мертвое животное > Личинки падальных мух > Травяная лягушка > Обыкновенный уж

Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

2. Пищевые сети

пищевой цепь сеть пирамида

3. Пищевые связи пресного водоема

4. Пищевые связи леса

Богатство и разнообразие растений, производящих громадное количество органического вещества, которое может быть использовано в качестве пищи, становятся причиной развития в дубравах многочисленных потребителей из мира животных, от простейших до высших позвоночных - птиц и млекопитающих.

Пищевые цепи в лесу переплетены в очень сложную пищевую сеть, поэтому выпадение какого-нибудь одного вида животных обычно не нарушает существенно всю систему. Значение разных групп животных в биогеоценозе неодинаково. Исчезновение, например, в большинстве наших дубрав всех крупных растительноядных копытных: зубров, оленей, косуль, лосей - слабо отразилось бы на общей экосистеме, так как их численность, а следовательно, биомасса никогда не была большой и не играла существенной роли в общем круговороте веществ. Но если бы исчезли растительноядные насекомые, то последствия были бы очень серьезными, так как насекомые выполняют важную в биогеоценозе функцию опылителей, участвуют в разрушении опада и служат основой существования многих последующих звеньев пищевых цепей.

Огромное значение в жизни леса имеют процессы разложения и минерализации массы отмирающих листьев, древесины, остатков животных и продуктов их жизнедеятельности. Из общего ежегодного прироста биомассы надземных частей растений около 3-4 т на 1 га естественно отмирает и опадает, образуя так называемую лесную подстилку. Значительную массу составляют также отмершие подземные части растений. С опадом возвращается в почву большая часть потребленных растениями минеральных веществ и азота.

Животные остатки очень быстро уничтожаются жуками-мертвоедами, кожеедами, личинками падальных мух и другими насекомыми, а также гнилостными бактериями. Труднее разлагается клетчатка и другие прочные вещества, составляющие значительную часть растительного опада. Но и они служат пищей для ряда организмов, например грибков и бактерий, имеющих специальные ферменты, которые расщепляют клетчатку и другие вещества до легкоусвояемых сахаров.

Как только растения погибают, их вещество полностью используется разрушителями. Значительную часть биомассы составляют дождевые черви, производящие огромную работу по разложению и перемещению органических веществ в почве. Общее число особей насекомых, панцирных клещей, червей и других беспозвоночных достигает многих десятков и даже сотен миллионов на гектар. В разложении опада особенно велика роль бактерий и низших, сапрофитных грибков.

5. Потери энергии в цепях питания

Все виды, образующие пищевую цепь, существуют за счет органического вещества, созданного зелеными растениями. При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем.

Суммарно лишь около 1% лучистой энергии Солнца, падающей на растение, превращается в потенциальную энергию химических связей синтезированных органических веществ и может быть использовано в дальнейшем гетеротрофными организмами при питании. Когда животное поедает растение, большая часть энергии, содержащейся в пище, расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Если хищник поедает травоядное животное, то снова теряется большая часть заключенной в пище энергии. Вследствие таких больших потерь полезной энергии пищевые цепи не могут быть очень длинными: обычно они состоят не более чем из 3-5 звеньев (пищевых уровней).

Всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого из последующих звеньев пищевой цепи также уменьшается. Эту очень важную закономерность называют правилом экологической пирамиды.

6. Экологические пирамиды

6.1 Пирамиды численности

Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и для графического представления этих взаимоотношений удобнее использовать не схемы пищевых сетей, а экологические пирамиды. При этом сначала подсчитывают число различных организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням. После таких подсчетов становится очевидным, что численность животных прогрессивно уменьшается при переходе от второго трофического уровня к последующим. Численность растений первого трофического уровня тоже нередко превосходит численность животных, составляющих второй уровень. Это можно отобразить в виде пирамиды численности.

Для удобства количество организмов на данном трофическом уровне может быть представлено в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема). На рисунке показана пирамида численности, отображающая реальную ситуацию в природе. Хищники, расположенные на высшем трофическом уровне, называются конечными хищниками.

6.2 Пирамиды биомассы

Неудобств, связанных с использованием пирамид численности, можно избежать путем построения пирамид биомассы, в которых учитывается суммарная масса организмов (биомассы) каждого трофического уровня. Определение биомассы включает не только учет численности, но и взвешивание отдельных особей, так что это более трудоемкий процесс, требующий больше времени и специального оборудования. Таким образом, прямоугольники в пирамидах биомассы отображают массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади или объема.

При отборе образцов - иными словами, в данный момент времени- всегда определяется так называемая биомасса на корню, или урожай на корню. Важно понимать, что эта величина не содержит никакой информации о скорости образования биомассы (продуктивности) или ее потребления; иначе могут возникнуть ошибки по двум причинам:

1. Если скорость потребления биомассы (потеря вследствие поедания) примерно соответствует скорости ее образования, то урожай на корню не обязательно свидетельствует о продуктивности, т.е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического уровня на другой за данный период времени, например за год. Например, на плодородном, интенсивно используемом пастбище урожай трав на корню может быть ниже, а продуктивность выше, чем на менее плодородном, но мало используемом для выпаса.

2. Продуцентом небольших размеров, таким, как водоросли, свойственна высокая скорость возобновления, т.е. высокая скорость роста и размножения, уравновешенная интенсивным потреблением их в пищу другими организмами и естественной гибелью. Таким образом, хотя биомасса на корню может быть малой по сравнению с крупными продуцентами (например, деревьями), продуктивность может быть не меньшей, так как деревья накапливают биомассу в течение длительного времени. Иными словами, фитопланктон с такой же продуктивностью, как у дерева, будет иметь намного меньшую биомассу, хотя он мог бы поддержать жизнь такой же массы животных. Вообще популяции крупных и долговечных растений и животных обладают меньшей скоростью обновления по сравнению с мелкими и короткоживущими и аккумулируют вещество и энергию в течение более длительного времени. Зоопланктон обладает большей биомассой, чем фитопланктон, которым он питается. Это характерно для планктонных сообществ озер и морей в определенное время года; биомасса фитопланктона превышает биомассу зоопланктона во время весеннего «цветения», но в другие периоды возможно обратное соотношение. Подобных кажущихся аномалий можно избежать, применяя пирамиды энергии.

Заключение

Завершая работу над рефератом, можно сделать следующие выводы. Функциональная система, включающая в себя сообщество живых существ и их среду обитания, называется экологической системой (или экосистемой). В такой системе связи между ее компонентами возникают прежде всего на пищевой основе. Пищевая цепь указывает путь движения органических веществ, а также содержащихся в ней энергии и неорганических питательных веществ.

В экологических системах в процессе эволюции сложились цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают организмы автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Последний уровень обычно занимают редуценты или детритофаги.

Пищевые связи в экосистеме не являются прямолинейными, так как компоненты экосистемы находятся между собой в сложных взаимодействиях.

Список литературы

1. Амос У.Х. Живой мир рек. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 240 с.

2. Биологический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - 832 с.

3. Риклефс Р. Основы общей экологии. - М.: Мир, 1979. - 424 с.

4. Спурр С.Г., Барнес Б.В. Лесная экология. - М.: Лесная промышленность, 1984. - 480с.

5. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. - М.: Высшая школа, 1988. - 272 с.

6. Яблоков А.В. Популяционная биология. - М.: Высшая школа, 1987. -304с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Поведение материи на атомном и субатомном уровнях. Принцип неопределенности Гейзенберга. Связь между точностями измерения сопряженных параметров. Пищевые цепи и экологические пирамиды, их виды. Энергетическая значимость организмов и пирамиды биомассы.

контрольная работа , добавлен 03.06.2009

Структура биогеоценозов и биоценозов. Показатели, характеризующие биоценоз. Пастбищные (выедания) и детритные пищевые цепи (разложения). Взаимоотношения организмов в биоценозе. Первичная и вторичная продуктивность биоценозов. Плотность видовых популяций.

презентация , добавлен 17.09.2012

Лес как природное собрание. Особенности его верхние и нижних ярусов. Растения под деревьями. Роль грибов в лесу, способы превращения опавших листьев в питательный субстрат подстилки. Животный мир лесного царства, цепи питания. Правила поведения в лесу.

презентация , добавлен 18.09.2013

Население зарослей морских макрофитов. Физико-географическая и гидрохимическая характеристика Новороссийской бухты. Трофические связи в сообществе мейобентоса. Описание таксономического состава, численности и биомассы мейобентоса в разных местах бухты.

дипломная работа , добавлен 06.01.2016

Аналитический обзор данных по видовому разнообразию представителей микромира водоема. Условия жизни морских микроорганизмов. Изучение путем микрокопирования. Скопления одноклеточных водорослей. Состав микрофлоры, характерный для пресного водоема.

научная работа , добавлен 03.05.2015

Продуценты как автотрофные организмы, производящие органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез. Классификация консументов: растительноядные животные, плотоядные животные, всеядные животные. Основные типы пищевых цепей.

презентация , добавлен 23.12.2011

Создание тематического гербария "Злаки". Этапы оформления результатов исследований в лесу. Коллекция листьев, поврежденных насекомыми. Наблюдения за обитателями водоема. Подготовка проведения экскурсии на тему "Особенности строения придорожных растений".

отчет по практике , добавлен 13.06.2010

Общая характеристика класса хрящевые рыбы, его отряды, особенности строения и пищевые потребности. Организация хрящевых рыб, отделы черепа и развитость челюстей, характерные особенности мускулатуры, органов пищеварения и питания, поведение и образ жизни.

курсовая работа , добавлен 26.08.2009

Макроэлементы – химические элементы, содержащиеся в живых организмах, их роль в гомеостазе. Функции, действие и свойства макроэлементов, пищевые источники, суточная потребность; заболевания, связанные с их избытком. Значение сбалансированного питания.

реферат , добавлен 01.12.2015

Морфология, классификация и физиология микроорганизмов, распространение в природе, влияние условий внешней среды на их развитие. Пищевые отравления бактериального и немикробного происхождения и их профилактика. Микробиология важнейших пищевых продуктов.