Ekološka piramida biomase. ekološka piramida

Ekološke piramide su grafički modeli koji odražavaju broj jedinki (piramida brojeva), količinu njihove biomase (piramida biomase) ili energiju sadržanu u njima (piramida energije) na svakom trofičkom nivou i ukazuju na smanjenje svih pokazatelja sa povećanje trofičkog nivoa.

Postoje tri vrste ekološke piramide: energija, biomasa i obilje. O piramidi energije smo govorili u prethodnom odeljku „Prenos energije u ekosistemima“. Odnos žive materije prema različitim nivoima općenito se pridržava istog pravila kao i omjer ulazne energije: što je viši nivo, to je niža ukupna biomasa i broj njenih sastavnih organizama.

piramida biomase

Piramide biomase, kao i brojevi, mogu biti ne samo ravne, već i obrnute, karakteristične za vodene ekosisteme.

Ekološka (trofička) piramida je grafički prikaz kvantitativnih odnosa između trofičkih nivoa biocenoze - proizvođača, potrošača (posebno za svaki nivo) i razlagača, izraženih njihovim brojevima (piramida brojeva), biomase (piramida biomase) ili stopa povećanja biomase (piramida energija).

Piramida biomase - odnos između proizvođača, potrošača i razlagača u ekosistemu, izražen u njihovoj masi i prikazan kao trofički model.

Piramide biomase, kao i brojevi, mogu biti ne samo ravne, već i obrnute (slika 12.38). Obrnute piramide biomase karakteristične su za vodene ekosisteme u kojima se primarni proizvođači, na primjer, fitoplanktonske alge, vrlo brzo dijele, a njihovi potrošači, zooplanktonski rakovi, mnogo su veći, ali imaju dug ciklus reprodukcije. To se posebno odnosi na slatkovodnu sredinu, gdje primarnu produktivnost pružaju mikroskopski organizmi, čija je brzina metabolizma povećana, odnosno biomasa je niska, a produktivnost visoka.

Piramide biomase su od fundamentalnijeg interesa, jer eliminišu "fizički" faktor i jasno pokazuju kvantitativne omjere biomase. Ako se organizmi ne razlikuju previše po veličini, tada se označavanjem ukupne mase jedinki na trofičkim razinama može dobiti stepenasta piramida. Ali ako su organizmi nižih nivoa, u proseku, manji od organizama viših nivoa, onda postoji obrnuta piramida biomase. Na primjer, u ekosistemima s vrlo malim proizvođačima i velikim potrošačima, ukupna masa ovih posljednjih može u svakom trenutku biti veća od ukupne mase proizvođača. Za piramide biomase može se napraviti nekoliko generalizacija.

Piramida biomase pokazuje promjenu biomase na svakom sljedećem trofičkom nivou: za kopnene ekosisteme, piramida biomase se sužava prema gore, za okeanski ekosistem ima obrnuti karakter (sužava se prema dolje), što je povezano sa brzom potrošnjom fitoplanktona od strane potrošača.

Piramida brojeva

Populaciona piramida je ekološka piramida koja odražava broj jedinki na svakom nivou hrane. Piramida brojeva ne daje uvijek jasnu predstavu o strukturi lanaca ishrane, jer ne uzima u obzir veličinu i težinu pojedinaca, očekivani životni vijek, brzinu metabolizma, već glavni trend - smanjenje broja pojedinaca od linka do linka - u većini slučajeva se može pratiti.

Dakle, u stepskom ekosistemu ustanovljen je sljedeći broj jedinki: proizvođači - 150.000, biljojedi potrošači - 20.000, konzumenti mesožderi - 9.000 ind./ar (Odum, 1075), što će po hektaru biti 100 puta veće. Livadsku biocenozu karakteriše sledeći broj jedinki na površini od 4 hiljade m2: proizvođači - 5.842.424, biljojedi konzumenti 1. reda - 708.024, konzumenti mesožderi 2. reda - 35.490, konzumenti mesožderi 3. reda - 3.

obrnute piramide

Ako je stopa reprodukcije populacije plijena visoka, onda čak i uz nisku biomasu takva populacija može biti dovoljan izvor hrane za grabežljivce s većom biomasom, ali niskom stopom reprodukcije. Iz tog razloga se populacione piramide mogu obrnuti, tj. gustina organizama u datom trenutku na niskom trofičkom nivou može biti niža od gustine organizama na visokom nivou. Na primjer, mnogi insekti mogu živjeti i hraniti se na jednom drvetu (obrnuta piramida brojeva).

Obrnuta piramida biomase je karakteristična za morske ekosisteme, gdje se primarni proizvođači (fitoplanktonske alge) vrlo brzo dijele (imaju veliki reproduktivni potencijal i brzu smjenu generacija). U okeanu se godišnje može promijeniti do 50 generacija fitoplanktona. Potrošači fitoplanktona su mnogo veći, ali se mnogo sporije razmnožavaju. Za vrijeme dok ribe grabežljivci (posebno morževi i kitovi) akumuliraju svoju biomasu, promijenit će se mnoge generacije fitoplanktona čija je ukupna biomasa mnogo veća.

Piramide biomase ne uzimaju u obzir trajanje postojanja generacija jedinki na različitim trofičkim nivoima i brzinu formiranja i potrošnje biomase. Zato su univerzalni način izražavanja trofičke strukture ekosistema piramide brzina formiranja žive materije, tj. produktivnost. Obično se nazivaju energetskim piramidama, što se odnosi na energetski izraz proizvodnje.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http:// www. allbest. en/

Uvod

2. Ekološka piramida

3. Vrste ekoloških piramida

Zaključak

Bibliografska lista

Uvod

Svi živi organizmi koji naseljavaju našu planetu ne postoje sami za sebe, oni zavise od okoline i doživljavaju njen uticaj. Ovaj precizno koordiniran kompleks mnogih faktora sredine i prilagođavanja živih organizama na njih određuje mogućnost postojanja svih mogućih oblika organizama najrazličitije organizacije. Proučavanjem uslova života organizama u njihovim međusobnim odnosima sa okolinom bavi se ekologija, nauka o odnosu živih organizama i njihovih zajednica sa životnom i neživom okolinom.

Ukupnost različitih organizama i neživih komponenti životne sredine, usko povezanih tokovima materije i energije, naziva se ekosistema (od grčki "oikos" - "stan", "lokacija" i "sistem" - "kombinacija", "asocijacija"). Primjeri ekosistema mogu biti jezero, ogromna šuma, dio stepe, jedan truli panj, pa čak i sadržaj želuca preživara. Proučavajući ih, naučnici se fokusiraju na procese transformacije materije i energije, a ne samo utvrđuju prisustvo nekih organizama ili otkrivaju karakteristike promjene njihovog broja. Ako se ekolozi bave samo ukupnom kohabitacijom populacija različite vrste, koriste termine kao što su zajednica, ili biocenoza (od grčki "bios" - "život" i "koi-nose" - "općenito").

Ovaj termin je prvi upotrebio njemački zoolog Ernst Haeckel 1886. godine, definirajući ekologiju kao polje znanja koje proučava ekonomiju prirode, proučavanje općih odnosa životinja sa živom i neživom prirodom, uključujući sve prijateljske i neprijateljske. odnose s kojima životinje i biljke direktno ili indirektno dolaze u kontakt. Ovo shvatanje ekologije postalo je opšteprihvaćeno, a danas je klasična ekologija nauka koja proučava odnos živih organizama sa njihovom okolinom.

1. Lanci ishrane i ekološke piramide

Unutar ekološkog sistema, organsku materiju proizvode autotrofni organizmi (npr. biljke). Biljke jedu životinje, koje zauzvrat jedu druge životinje. Ova sekvenca se naziva lanac ishrane; svaka karika u lancu ishrane naziva se trofičkim nivoom (grčki trofos "ishrana") (slika 1)

Fig.1. Protok energije kroz tipičan lanac ishrane.

Organizmi prvog trofičkog nivoa nazivaju se primarnim proizvođačima. Na kopnu, većina proizvođača su biljke šuma i livada; u vodi su uglavnom zelene alge. Osim toga, plavo-zelene alge i neke bakterije mogu proizvesti organsku tvar.

Postoji još jedna grupa organizama koja se nazivaju razlagači. To su saprofiti (obično bakterije i gljive) koji se hrane organskim ostacima mrtvih biljaka i životinja (detritus). Životinje - detritojedi se također mogu hraniti detritusom, ubrzavajući proces razgradnje ostataka. Detritofage, zauzvrat, mogu pojesti grabežljivci. Za razliku od mreža ishrane pašnjaka koje počinju primarnim proizvođačima (tj. žive organske tvari), detritalni lanci ishrane počinju s detritusom (tj. mrtve organske tvari).

U dijagramima lanca ishrane svaki organizam je predstavljen kako se hrani određenom vrstom organizma. Realnost je mnogo složenija, a organizmi (posebno grabežljivci) mogu se hraniti raznim organizmima, čak i iz različitih lanaca ishrane. Tako se lanci ishrane isprepliću i formiraju mreže hrane.

Mreže hrane služe kao osnova za izgradnju ekoloških piramida. Najjednostavnije od njih su piramide obilja, koje odražavaju broj organizama (pojedinaca) na svakom trofičkom nivou. Radi lakše analize, ovi brojevi su prikazani kao pravokutnici, čija je dužina proporcionalna broju organizama koji žive u ekosistemu koji se proučava, ili logaritmu ovog broja. Često se populacijske piramide grade po jedinici površine (u kopnenim ekosistemima) ili zapremini (u vodenim ekosistemima).

2. Ekološka piramida

Ekološka piramida je način grafičkog prikaza omjera različitih trofičkih nivoa u ekosistemu.

Može biti od tri vrste:

1) piramida brojeva - prikazuje broj organizama na svakom trofičkom nivou;

2) Piramida biomase - odražava biomasu svakog trofičkog nivoa;

3) Energetska piramida - pokazuje količinu energije koja je prošla kroz svaki trofički nivo tokom određenog vremenskog perioda

Progresivni pad asimilirane energije u nizu trofičkih nivoa odražava se u strukturi ekoloških piramida.

Smanjenje količine raspoložive energije na svakom sljedećem trofičkom nivou praćeno je smanjenjem biomase i broja jedinki. Piramide biomase i brojnost organizama za datu biocenozu ponavljaju općenito konfiguraciju piramide produktivnosti.

U većini kopnenih ekosistema, kao što je već pomenuto, važi i pravilo o biomasi, tj. ukupna masa biljaka je veća od biomase svih biljojeda, a masa biljojeda premašuje masu svih grabežljivaca.

Potrebno je kvantitativno razlikovati produktivnost – odnosno godišnji rast vegetacije – i biomasu. Razlika između primarne proizvodnje biocenoze i biomase određuje obim ispaše biljne mase. Čak i za zajednice u kojima prevladavaju zeljasti oblici, čija je stopa reprodukcije biomase prilično visoka, životinje koriste do 70% godišnjeg rasta biljaka.

Sva tri pravila piramide – produktivnost, biomasa i obilje – izražavaju energetske odnose u ekosistemima. Istovremeno, piramida produktivnosti ima univerzalni karakter, dok se piramide biomase i obilja pojavljuju u zajednicama sa određenom trofičkom strukturom.

3. Vrste ekoloških piramida

3.1 Piramide brojeva - na svakom nivou je ucrtan broj pojedinačnih organizama

Piramida brojeva odražava jasan obrazac koji je otkrio Elton: broj pojedinaca koji čine uzastopni niz veza od proizvođača do potrošača stalno se smanjuje (slika 2). organizam okolina ekološka piramida

Na primjer, da biste nahranili jednog vuka, potrebno vam je barem nekoliko zečeva koje bi mogao loviti; za hranjenje ovih zečeva potreban vam je prilično veliki broj raznih biljaka. U ovom slučaju, piramida će izgledati kao trokut sa širokom bazom koja se sužava prema gore.

Međutim, ovaj oblik piramide brojeva nije tipičan za sve ekosisteme. Ponekad se mogu obrnuti ili obrnuti. Ovo se odnosi na šumske prehrambene lance, kada drveće služi kao proizvođač, a insekti kao primarni potrošači. U ovom slučaju, nivo primarnih potrošača je brojčano bogatiji od nivoa proizvođača (veliki broj insekata se hrani na jednom stablu), pa su piramide brojeva najmanje informativne i najmanje indikativne, tj. broj organizama istog trofičkog nivoa uvelike zavisi od njihove veličine

Piramide biomase - karakterizira ukupnu suhu ili vlažnu masu organizama na datom trofičkom nivou, na primjer, u jedinicama mase po jedinici površine - g / m2, kg / ha, t / km2 ili po zapremini - g / m3 (Sl. 3)

Rice. 2. Pojednostavljena ekološka piramida brojeva

Obično je u kopnenim biocenozama ukupna masa proizvođača veća od svake sljedeće veze. Zauzvrat, ukupna masa potrošača prvog reda veća je od potrošača drugog reda, itd.

U ovom slučaju (ako se organizmi ne razlikuju previše po veličini), piramida će također izgledati kao trokut sa širokom bazom koja se sužava prema gore. Međutim, postoje značajni izuzeci od ovog pravila. Na primjer, u morima je biomasa zooplanktona biljojeda značajno (ponekad 2-3 puta) veća od biomase fitoplanktona, koji uglavnom predstavljaju jednoćelijske alge. To se objašnjava činjenicom da zooplankton vrlo brzo pojede alge, ali ih vrlo visoka stopa diobe njihovih stanica štiti od potpunog jedenja.

Generalno, kopnene biogeocenoze, gdje su proizvođači veliki i žive relativno dugo, karakteriziraju relativno stabilne piramide sa širokom bazom. U vodenim ekosistemima, gdje su proizvođači male veličine i imaju kratak životni ciklus, piramida biomase može biti obrnuta ili obrnuta (usmjerena prema dolje). Dakle, u jezerima i morima masa biljaka premašuje masu potrošača samo u periodu cvatnje (proljeće), au ostatku godine situacija može biti obrnuta.

Piramide brojeva i biomase odražavaju statiku sistema, odnosno karakterišu broj ili biomasu organizama u određenom vremenskom periodu. Oni ne daju potpune informacije o trofičkoj strukturi ekosistema, iako omogućavaju rješavanje niza praktičnih problema, posebno onih koji se odnose na održavanje stabilnosti ekosistema.

Piramida brojeva omogućava, na primjer, izračunavanje dozvoljene vrijednosti ulova ribe ili odstrela životinja u periodu lova bez posljedica za njihovu normalnu reprodukciju.

Fig.3. Ekološka piramida biomase.

3.2 Piramide energije - pokazuje količinu protoka energije ili produktivnost na uzastopnim nivoima

Za razliku od piramida brojeva i biomase, koje odražavaju statiku sistema (broj organizama u datom trenutku), piramida energije, koja odražava sliku brzine prolaska mase hrane (količina energije ) kroz svaki trofički nivo lanca ishrane, daje najpotpuniju sliku funkcionalne organizacije zajednica.

Na oblik ove piramide ne utiču promene u veličini i intenzitetu metabolizma pojedinaca, a ako se uzmu u obzir svi izvori energije, tada će piramida uvek imati tipičan izgled sa širokom bazom i vrhom koji se sužava. Kada se gradi piramida energije, njenoj osnovi se često dodaje pravougaonik, koji pokazuje priliv sunčeve energije.

Godine 1942. američki ekolog R. Lindeman formulirao je zakon piramide energija (zakon od 10 posto), prema kojem u prosjeku oko 10% energije koju je primio prethodni nivo ekološke piramide prelazi iz jednog trofičkog nivoa kroz lance ishrane do drugog trofičkog nivoa. Ostatak energije se gubi u obliku toplotnog zračenja, kretanja itd. Organizmi, kao rezultat metaboličkih procesa, gube oko 90% sve energije koja se troši na održavanje vitalne aktivnosti u svakoj karici lanca ishrane.

Ako bi zec pojeo 10 kg biljne tvari, tada bi se njegova vlastita težina mogla povećati za 1 kg. Lisica ili vuk, pojedu 1 kg zeca, povećava svoju masu za samo 100 g. U drvenastim biljkama taj je udio mnogo manji zbog činjenice da se drvo slabo apsorbira od strane organizama. Za trave i alge ova vrijednost je mnogo veća, jer nemaju teško probavljiva tkiva. Međutim, opća pravilnost procesa prijenosa energije ostaje: mnogo manje energije prolazi kroz gornje trofičke razine nego kroz niže.

Razmotrimo transformaciju energije u ekosistemu na primjeru jednostavnog trofičkog lanca pašnjaka, u kojem postoje samo tri trofička nivoa.

1. nivo - zeljaste biljke,

2. nivo - biljojedi sisari, na primjer, zečevi

3. nivo - grabežljivi sisari, na primjer, lisice

Hranjive tvari nastaju u procesu fotosinteze od strane biljaka koje su iz anorganskih tvari (voda, ugljični dioksid, mineralne soli, itd.) koristeći energiju sunčeva svetlost formiraju organsku materiju i kiseonik, kao i ATP. Dio elektromagnetne energije sunčevog zračenja tada se pretvara u energiju kemijskih veza sintetiziranih organskih tvari.

Sva organska materija nastala tokom fotosinteze naziva se bruto primarna proizvodnja (GPP). Dio energije bruto primarne proizvodnje troši se na disanje, što rezultira stvaranjem neto primarne proizvodnje (NPP), koja je upravo supstanca koja ulazi u drugi trofički nivo i koju koriste zečevi.

Neka pista bude 200 konvencionalnih jedinica energije, a troškovi biljaka za disanje (R) budu 50%, tj. 100 konvencionalnih jedinica energije. Tada će neto primarna proizvodnja biti jednaka: NPP = VE - R (100 = 200 - 100), tj. na drugom trofičkom nivou, zečevi će dobiti 100 konvencionalnih jedinica energije.

Međutim, iz različitih razloga, zečevi su u stanju da konzumiraju samo određeni deo NPP (u suprotnom bi nestali resursi za razvoj žive materije), ali značajan deo toga, u obliku mrtvih organskih ostataka (podzemni delovi biljaka). , tvrdo drvo stabljika, grana itd.) zečevi ne mogu jesti. Ulazi u lance ishrane detritusa i (ili) se razgrađuje pomoću razlagača (F). Drugi dio ide na izgradnju novih ćelija (veličina populacije, rast zečeva - P) i osiguravanje energetskog metabolizma ili disanja (R).

U ovom slučaju, prema balansnom pristupu, bilansna jednačina potrošnje energije (C) će izgledati ovako: C = P + R + F, tj. Energija primljena na drugom trofičkom nivou utrošit će se, prema Lindemannovom zakonu, za rast populacije - P - 10%, preostalih 90% će se potrošiti na disanje i uklanjanje nesvarene hrane.

Dakle, u ekosistemima s povećanjem trofičkog nivoa dolazi do brzog smanjenja energije akumulirane u tijelima živih organizama. Iz ovoga je jasno zašto će svaki sljedeći nivo uvijek biti manji od prethodnog i zašto lanci ishrane obično ne mogu imati više od 3-5 (rijetko 6) karika, a ekološke piramide se ne mogu sastojati od velikog broja spratova: konačna veza lanac ishrane, kao i gornji sprat ekološke piramide, dobiće toliko malo energije da neće biti dovoljno ako se broj organizama poveća.

Takav slijed i podređenost grupa organizama povezanih u obliku trofičkih nivoa je tok materije i energije u biogeocenozi, osnova njene funkcionalne organizacije.

Fig.4. ekološka energetska piramida

Pravilo ekološke piramide odražava sljedeći obrazac: na svakom prethodnom trofičkom nivou, količina biomase i energije koju organizmi pohranjuju u jedinici vremena mnogo je veća nego na sljedećim. Grafički, ovo pravilo se može prikazati kao piramida sastavljena od zasebnih blokova. Svaki od ovih blokova odgovara produktivnosti organizama na odgovarajućem trofičkom nivou lanca ishrane. U zavisnosti od toga na kom indikatoru se zasnivaju, postoje različite vrste ekoloških piramida.

Piramida biomase (30.4) odražava kvantitativne obrasce prijenosa mase organske tvari s jednog trofičkog nivoa lanca ishrane na drugi (produktivnost organizama izražava se u jedinicama mase suhe tvari). Dakle, piramida biomase pokazuje pravilnost da potrošači skladište 5-10 puta manje biomase od biomase proizvođača koju konzumiraju. I tako dalje: sa svakom sledećom karikom u lancu ishrane, biomasa koju čuvaju organizmi najvišeg trofičkog nivoa smanjuje se za 5-10 puta u odnosu na onu koju oni konzumiraju.

Energetska piramida pokazuje odgovarajuće obrasce prijenosa energije s jedne karike lanca ishrane na drugu. Svaki njegov blok odgovara količini hemijske energije koja je uskladištena na odgovarajućem trofičkom nivou. Pokazuje da se većina energije prilikom prelaska sa nižeg trofičkog nivoa na viši troši u obliku toplote, a samo 10-20% se pohranjuje u odnosu na prethodni.

Piramida brojeva odražava omjer broja jedinki na svakom od trofičkih nivoa lanca ishrane. Broj jedinki koje učestvuju u lancu ishrane obično se smanjuje sa svakim uzastopnim trofičkim nivoom: na primjer, grabežljivci su veći i samim tim manji u odnosu na plijen. Ali u nekim slučajevima se opaža suprotan fenomen, kada je broj jedinki na prethodnom trofičkom nivou manji nego na sljedećem. Dakle, čopor vukova može loviti veliki plijen (na primjer, losa), a desetine, stotine, pa čak i tisuće jedinki biljojeda i slično mogu se hraniti na jednom drvetu. Dakle, za razliku od piramida biomase i energije, u nekim slučajevima osnova piramide brojeva može biti uska izvan vrha.

Lanci ishrane su stabilni lanci međusobno povezanih vrsta koji dosljedno izvlače materijale i energiju iz izvorne prehrambene supstance koja se razvila tokom evolucije živih organizama i biosfere u cjelini. Oni čine trofičku strukturu bilo koje biocenoze, kroz koju se provode prijenos energije i kruženje tvari. Lanac ishrane sastoji se od niza trofičkih nivoa, čiji redosled odgovara protoku energije.

Primarni izvor energije u lancima ishrane je solarna energija. Prvi trofički nivo - proizvođači (zelene biljke) - koriste sunčevu energiju u procesu fotosinteze, stvarajući primarnu proizvodnju bilo koje biocenoze. Istovremeno, samo 0,1% sunčeve energije koristi se u procesu fotosinteze. Efikasnost kojom zelene biljke asimiliraju sunčevu energiju procjenjuju se vrijednošću primarne produktivnosti. Više od polovine energije povezane s fotosintezom biljke odmah potroše u procesu disanja, ostatak energije se dalje prenosi duž lanaca ishrane.

Istovremeno, postoji važna pravilnost vezana za efikasnost korišćenja i konverzije energije u procesu ishrane. Njegova suština je sljedeća: količina energije koja se troši na održavanje vlastite životne aktivnosti u lancima ishrane raste s jednog trofičkog nivoa na drugi, dok produktivnost opada.

Fitobiomasa se koristi kao izvor energije i materijala za stvaranje biomase organizama drugog trofičkog nivoa konzumenata prvog reda - biljojeda. Obično produktivnost drugog trofičkog nivoa nije veća od 5 - 20% (10%) od prethodnog nivoa. To se ogleda u odnosu biljne i životinjske biomase na planeti. Volumen energije potrebne za osiguranje vitalne aktivnosti organizma raste s povećanjem razine morfofunkcionalne organizacije. Shodno tome, količina biomase stvorene na višim trofičkim nivoima se smanjuje.

Ekosistemi su veoma varijabilni u relativnim stopama stvaranja i potrošnje i neto primarne proizvodnje i neto sekundarne proizvodnje na svakom trofičkom nivou. Međutim, sve ekosisteme, bez izuzetka, karakterišu određeni omjeri primarne i sekundarne proizvodnje. Količina biljne tvari koja služi kao osnova lanca ishrane uvijek je nekoliko puta (oko 10 puta) veća od ukupne mase biljojeda, pa se shodno tome proporcionalno mijenja i masa svake sljedeće karike u lancu ishrane.

Progresivni pad asimilirane energije u nizu trofičkih nivoa odražava se u strukturi ekoloških piramida. Smanjenje količine raspoložive energije na svakom sljedećem trofičkom nivou praćeno je smanjenjem biomase i broja jedinki. Piramide biomase i brojnost organizama za datu biocenozu ponavljaju općenito konfiguraciju piramide produktivnosti.

Grafički, ekološka piramida je prikazana kao nekoliko pravokutnika iste visine, ali različite dužine. Dužina pravokutnika se smanjuje od dna prema vrhu, što odgovara smanjenju produktivnosti na sljedećim trofičkim razinama. Donji trokut je najveći po dužini i odgovara prvom trofičkom nivou - proizvođači, drugi je otprilike 10 puta manji i odgovara drugom trofičkom nivou - biljojedi, konzumenti prvog reda itd.

Brzina stvaranja organske materije ne određuje njene ukupne rezerve, tj. ukupna masa organizama na svakom trofičkom nivou. Dostupna biomasa proizvođača i potrošača u određenim ekosustavima ovisi o tome kako stope akumulacije organske tvari na određenom trofičkom nivou i njenog prijenosa na viši, odnosno međusobno koreliraju. koliko je jaka potrošnja formiranih rezervi. Važnu ulogu igra brzina reprodukcije glavnih generacija proizvođača i potrošača.

U većini kopnenih ekosistema, kao što je već pomenuto, važi i pravilo o biomasi, tj. ukupna masa biljaka je veća od biomase svih biljojeda, a masa biljojeda premašuje masu svih grabežljivaca. Potrebno je kvantitativno razlikovati produktivnost – odnosno godišnji rast vegetacije – i biomasu. Razlika između primarne proizvodnje biocenoze i biomase određuje obim ispaše biljne mase. Čak i za zajednice u kojima prevladavaju zeljasti oblici, čija je stopa reprodukcije biomase prilično visoka, životinje koriste do 70% godišnjeg rasta biljaka.

U onim trofičkim lancima u kojima se prijenos energije provodi putem veza "predator-plijen", često se uočavaju piramide broja jedinki: ukupan broj jedinki koje sudjeluju u lancima ishrane smanjuje se sa svakom karikom. To je također zbog činjenice da su grabežljivci, u pravilu, veći od svojih žrtava. Izuzetak od pravila piramide brojeva su slučajevi kada mali grabežljivci žive grupnim lovom na velike životinje. Sva tri pravila piramide – produktivnost, biomasa i obilje – izražavaju energetske odnose u ekosistemima. Istovremeno, piramida produktivnosti ima univerzalni karakter, dok se piramide biomase i obilja pojavljuju u zajednicama sa određenom trofičkom strukturom.

Poznavanje zakona produktivnosti ekosistema, sposobnost kvantifikacije protoka energije su od velike praktične važnosti. Primarna proizvodnja agrocenoza i ljudsko iskorištavanje prirodnih zajednica je glavni izvor hrane za ljude. Sekundarna proizvodnja biocenoza, dobijenih od industrijskih i poljoprivrednih životinja, takođe je važna kao izvor životinjskih proteina. Poznavanje zakona distribucije energije, tokova energije i materije u biocenozama, zakona produktivnosti biljaka i životinja, razumevanje granica dozvoljenog povlačenja biljne i životinjske biomase iz prirodnih sistema omogućavaju nam da pravilno gradimo odnose u „društvu“. - sistem prirode.

Zaključak

Svaki organizam živi u okruženju mnogih drugih organizama, ulazi s njima u najrazličitije odnose, kako s negativnim tako i pozitivnim posljedicama za sebe, i, u konačnici, ne može postojati bez tog životnog okruženja. Komunikacija sa drugim organizmima neophodno stanje ishrana i reprodukcija, mogućnost zaštite, ublažavanje nepovoljnih uslova životne sredine, a sa druge strane, to je opasnost od oštećenja, a često i direktna pretnja egzistenciji jedinke.

Ukupna količina uticaja koje živa bića imaju jedno na drugo objedinjuje se pod nazivom "biotički faktori životne sredine". Najvažnija generalizacija ekologije je pojam ekološkog sistema (ekosistema), koji uključuje grupu međusobno povezanih živih organizama i onih elemenata spoljašnje sredine koji na njih imaju najjači uticaj i sami, u ovoj ili drugoj meri, zavise od aktivnost organizama.

Uz ekosistemski pristup proučavanju ekologije, fokus naučnika je protok energije i cirkulacija supstanci između biotičkih i abiotičkih komponenti biosfere. Ekosistemski pristup ističe zajedništvo organizacije svih zajednica, bez obzira na staništa i sistematski položaj organizama koji su u njih uključeni. Istovremeno, koncept homeostaze nalazi primjenu u ekosistemskom pristupu, iz kojeg postaje jasno da kršenje regulatornih mehanizama, na primjer, kao rezultat zagađenja okoliša, može dovesti do biološke neravnoteže.

Bibliografska lista

1. Reimers N.F. Ekologija. M., 1994.

2. Dazho R. Osnovi ekologije. M.; Progres, 2000

3. Riklefs R. Osnove opšte ekologije, M,; Mir, 2000

4. Kamensky A.A., Kriksunov E.V., Pasechnik V.V. Biologija 10 razred

5. Kormilitsyn V.I., Tsitskishvili M.S., Yalamov Yu.I. "osnove ekologije"

6. Gorelov A.A. Ekologija. - M., 1998.,

7. Green N., Stout W., Taylor F. Biology. U 3 toma. Tom 2. Uredio R. Soper. - M.: Mir, 1993.,

8. Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sivoglazov V.I. Biologija: opšti obrasci. - M.: Školska štampa, 1996.,

9. Chernova N.M. Osnove ekologije. - M., 1997.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Pojam i klasifikacija faktora sredine. Korelacija između proizvođača i potrošača na svim nivoima u ekosistemu. Biološko zagađenje životne sredine. Vrste pravne odgovornosti zvaničnici za ekološke prekršaje.

kontrolni rad, dodano 12.02.2015

Suština koncepta "ekosistema". Tokovi energije u ekosistemu. Vrste lanaca ishrane u ekološkom sistemu. Veze i odnosi organizama u ekosistemu. Racioniranje kvaliteta životne sredine. Antropogeni uticaj na biosferu.

kontrolni rad, dodano 11.02.2009

Koncept trofičke strukture kao ukupnosti svih ovisnosti o hrani u ekosistemu. Faktori aktivnosti zajednice. Vrste ishrane živih organizama. Distribucija raspona sunčevog spektra. Šema kruženja materije i toka energije u ekosistemu.

prezentacija, dodano 08.02.2016

Upoznavanje sa karakteristikama trofičkih nivoa u ekosistemu. Razmatranje osnova prenosa materije i energije duž lanca ishrane, jedenja i razgradnje. Analiza pravila piramide bioloških proizvoda - obrasci stvaranja biomase u lancima ishrane.

prezentacija, dodano 21.01.2015

Karakterizacija izvora opasnosti po životnu sredinu na globalnom, regionalnom i lokalnom nivou, njihova identifikacija u Rusiji. Sistematizacija načina usklađivanja ekoloških odnosa na različitim nivoima. Potreba da se osigura ekološka sigurnost.

sažetak, dodan 01.03.2010

Zaštita životne sredine i društveni pokret za mir. Glavna životna sredina živih organizama i njihove karakteristike. Biosferske funkcije stratosferskog ozona. Vrijednost šume u prirodi i životu čovjeka. Vodozaštitne zone i njihova uloga u zaštiti životne sredine.

kontrolni rad, dodano 14.07.2009

Opis zadataka i metoda ekologije kao nauke koja proučava uslove postojanja živih organizama i odnos između organizama i sredine u kojoj žive. Karakteristike savremenih ekoloških problema, pregled vrsta zagađenja životne sredine.

sažetak, dodan 21.02.2010

Efekti zagađenja životne sredine na biljke. Karakteristike bioindikacije i biotestiranja. Principi organizacije biološkog monitoringa. Glavni oblici odgovora živih organizama, područja primjene bioindikatora.

seminarski rad, dodan 20.04.2011

Proučavanje najopasnijih zagađivača životne sredine: teških metala, lekova, mineralnih đubriva i radionuklida. Osobine utjecaja različitih faktora na zdravlje ljudi. Opasnost od akumulacije zagađenja u ekosistemu.

sažetak, dodan 17.04.2015

Faktori životne sredine i njihov uticaj, koncept ekološke niše. Adaptacija živih organizama, populacije, njene strukture i dinamike. Industrijska proizvodnja i njen uticaj na okruženje, standardizacije i zaštite životne sredine.

Charles Elton je predložio način da se grafički izrazi odnos između trofičkih nivoa, koji je postao gotovo simbol ekologije kao nauke. Mi pričamo o tome ekološke piramide. Prilikom konstruisanja ekoloških piramida, mjere obilja predstavnika različitih trofičkih nivoa prikazane su kao pravokutnici koji leže jedan na drugom. Obično se ova metoda koristi za opisivanje lanaca ishrane pašnjaka. Postoje piramide obilja, biomase i produktivnosti.

Izgradićemo i nekoliko ekoloških piramida. Naši će primjeri biti prilično proizvoljni: pretpostavit ćemo da trofički lanci koje ćemo opisati nemaju "grane". Na primjer, prilikom modeliranja lanca djetelina – ovca – vukovi, pretpostavit ćemo da se ovce hrane samo djetelinom, a vukovi samo ovcama, dok će nas zanimati odnos između ovih trofičkih nivoa unutar ekosistema gdje je omjer brojeva od razmatranih nivoa dostigla ravnotežu. Naravno, ekološke piramide se mogu koristiti i za opisivanje prirodnih ekosistema, a pojednostavljenja koja smo usvojili potrebna su samo za veću jasnoću našeg rasuđivanja.

Vratimo se lancu djetelina – ovce – vukovi. Procjenom populacija u ovom lancu vidjet ćemo da ima mnogo više pojedinačnih biljaka djeteline nego ovaca, i više ovaca nego vukova. Takva piramida (sa osnovom širom od vrha) naziva se ispravan ili ravno. Međutim, neće svi lanci pašnjaka imati tačne piramide brojeva. Primjer bi bio lanac hrastova - hrastovih svilenih buba. Na malom broju velikih stabala mogu živjeti mnoge gusjenice. Piramida brojeva bit će za ovaj krug obrnuto(Slika 3.13.1).

Rice. 3.13.1. Piramide brojeva. A. ravno. B. Obrnuto. Obrnuta priroda druge piramide povezana je s razlikama u veličini pojedinaca.

Lako je shvatiti da je inverzija druge piramide povezana s razlikama u veličini proizvođača i potrošača. Na osnovu podataka o tome koliko su prosječni hrast i prosječna svilena buba teški, kao i piramide njihovog broja, možemo izgraditi piramida biomase. Naravno, biće ravna (slika 3.13.2).

Rice. 3.13.2. Piramide biomase. A. ravno. B. Obrnuto. Obrnuta priroda druge piramide povezana je s razlikama među pojedincima u "brzini života" - različitom intenzitetu protoka energije kroz njihovu biomasu.

Da li se piramide biomase mogu obrnuti? Prilično retko, ali mogu. Razmotrite lance ishrane na pašnjacima u stupcu vode okeana. Iznenađujuće, biomasa proizvođača (planktonskih algi) u takvim lancima često se ispostavi da je manja od biomase potrošača. Znači li to da potrošači u takvim lancima ne postoje na račun proizvođača? br.

Jednostavna analogija će pomoći da se razumije ono što je rečeno. Veliki ribnjak može postojati zahvaljujući malom potoku koji se ulijeva u njega, iako je u svakom trenutku masa vode u ribnjaku mnogo veća nego u potoku. Jasno je da je to moguće jer se voda u potoku mijenja mnogo brže nego u ribnjaku. Slično, u zajednicama u vodenom stupcu, energija teče kroz različite trofičke nivoe različitim brzinama. Vrijeme promjene biomase fitoplanktona mjeri se satima, zooplanktona - danima, riba i kitova - sedmicama i mjesecima. Da bismo objasnili ovu razliku, u ekološkim piramidama moramo odraziti intenzitet protoka energije kroz svaki nivo. Na osnovu podataka o biomasi karika u trofičkom lancu i brzini njene promjene možemo izgraditi piramida produktivnosti(ili tokovi energije; slika 3.13.3).

Rice. 3.13.3. Piramide produktivnosti su uvijek ravne

Takva piramida će uvijek biti ravna. Prvi zakon termodinamike (zakon održanja energije) "zabranjuje" da se takva piramida preokrene, a drugi - da ima "podove" iste širine, jer se pri svakoj konverziji energije dio toga mora raspršiti u oblik toplote. Usput, zato pravi trofički lanci nisu jako dugi, a ekološke piramide nisu visoke. U svakom stvarnom ekosistemu toliko malo energije bi dostiglo nivo X potrošača (nakon deset uzastopnih transformacija!), da ne bi bilo moguće prikupiti potrebnu količinu energije sa teritorije koja je dostupna jednoj jedinki.

Sada, nakon što smo se upoznali sa logikom po kojoj se grade ekološke piramide, razmotrimo još dva konkretna primjera. Eugene Odum je izračunao parametre uslovnog lanca ishrane u kojem je dvanaestogodišnji dječak jeo isključivo teletinu (napomena: jesti samo meso je neprirodno!), a telad samo lucernu (ovo je već više fiziološko, osim što je oboje dječak i telad trebaju započeti život, hraneći se mlijekom svojih majki). Karakteristike takve piramide date su u tabeli. 3.13.1.

Tabela 3.13.1. Primjer ekoloških piramida za uvjetni lanac ishrane

	stanovništva	Biomasa	Produktivnost



Korišćeno zračenje

I sljedeći primjer (slika 3.13.4) odnosi se na podatke o biomasi iz stvarnog svijeta za nekoliko vrsta sisara u sjevernoameričkoj listopadnoj šumi. Kao što možete vidjeti, sisari biljojedi imaju najveću biomasu, a mesožderi najnižu biomasu, što se i može očekivati iz razmatranja ovdje iznesenih.

Rice. 3.13.4. Biomasa nekoliko vrsta sisara sjevernoameričke listopadne šume

Kao što razumete, ekološke piramide ne mogu biti veoma visoke, jer se pri prelasku sa nivoa na nivo gubi deo energije. Međutim, različiti organizmi gube različit iznos energije. U različitim zajednicama, prosječni nivo ekološke efikasnosti se razlikuje i usko je povezan sa brojem trofičkih nivoa, kao što je prikazano u tabeli. 3.13.2.

Tabela 3.13.2. Prosječan broj trofičkih nivoa u različitim biomima (R. Ricklefs, 1977)

Biome	Prosječna ekološka efikasnost (omjer produktivnosti predatora i produktivnosti plijena)	Prosječan broj trofičkih nivoa
otvoreni ocean
morska obala

Tropska šuma

Naravno, ekološka efikasnost na različitim trofičkim nivoima je veoma različita, a posebno je niska u podnožju ekoloških piramida. Jedenje biljne hrane je složeniji biohemijski i fiziološki "zadatak" od jedenja životinjske hrane. U većini kopnenih ekosistema bilježi se višak biljne hrane. S druge strane, broj biljojeda (potrošači I nivoa) obično dobro kontrolišu mesožderi. Višak organizama na ovom nivou će efektivno "pojesti" organizmi na sljedećem nivou.

Prema hipotezi prirodne ravnoteže, glavni regulator omjera trofičkih razina je apex grabežljivac - potrošač najvišeg nivoa. To znači da u sistemu sa parnim brojem trofičkih nivoa potrošači efikasnije kontrolišu neparne nivoe (1., 3., 5. ...) i to parne sa neparnim brojem nivoa. Budući da je u kopnenim ekosistemima najteže kontrolisati prvi nivo, nivo proizvođača, može se očekivati da se u kopnenim sistemima češće posmatra neparan broj trofičkih nivoa. Zapažanja potvrđuju ovu pretpostavku.

Ekološka piramida je grafički prikaz odnosa između proizvođača i potrošača na svim nivoima (biljojedi, grabežljivci; vrste koje se hrane drugim grabežljivcima) u ekosistemu.

Američki zoolog Charles Elton predložio je 1927. godine šematski prikaz ovih odnosa.

U šematskom prikazu svaki nivo je prikazan kao pravougaonik, čija dužina ili površina odgovara brojčanim vrijednostima karike lanca ishrane (Eltonove piramide), njihovoj masi ili energiji. Pravokutnici raspoređeni u određenom nizu stvaraju piramide različitih oblika.

Osnova piramide je prvi trofički nivo - nivo proizvođača, naredni spratovi piramide formirani su od sledećih nivoa lanca ishrane - potrošača različitih redova. Visina svih blokova u piramidi je ista, a dužina je proporcionalna broju, biomasi ili energiji na odgovarajućem nivou.

Ekološke piramide se razlikuju u zavisnosti od pokazatelja na osnovu kojih se piramida gradi. Istovremeno, za sve piramide je uspostavljeno osnovno pravilo prema kojem u svakom ekosistemu ima više biljaka nego životinja, biljojeda nego mesoždera, insekata nego ptica.

Na osnovu pravila ekološke piramide moguće je odrediti ili izračunati kvantitativne omjere različitih biljnih i životinjskih vrsta u prirodnim i umjetno stvorenim ekološkim sistemima. Na primjer, za 1 kg mase morske životinje (tuljan, delfin) potrebno je 10 kg pojedene ribe, a ovih 10 kg već treba 100 kg svoje hrane - vodenih beskralježnjaka, koji zauzvrat trebaju pojesti 1000 kg alge i bakterije da formiraju takvu masu. U ovom slučaju, ekološka piramida će biti stabilna.

Međutim, kao što znate, postoje izuzeci od svakog pravila, koji će se uzeti u obzir u svakoj vrsti ekoloških piramida.

Vrste ekoloških piramida

Piramide brojeva - na svakom nivou, broj pojedinačnih organizama je odgođen

Piramida brojeva odražava jasan obrazac koji je otkrio Elton: broj pojedinaca koji čine uzastopni niz veza od proizvođača do potrošača stalno se smanjuje (slika 3).

Obično je u kopnenim biocenozama ukupna masa proizvođača veća od svake sljedeće veze. Zauzvrat, ukupna masa potrošača prvog reda veća je od potrošača drugog reda, itd.

Piramida brojeva omogućava, na primjer, izračunavanje dozvoljene vrijednosti ulova ribe ili odstrela životinja u periodu lova bez posljedica za njihovu normalnu reprodukciju.

Piramide energije - prikazuje količinu protoka energije ili produktivnost na uzastopnim nivoima (slika 5).

Razmotrimo transformaciju energije u ekosistemu na primjeru jednostavnog trofičkog lanca pašnjaka, u kojem postoje samo tri trofička nivoa.

nivo - zeljaste biljke,

nivo - biljojedi sisari, na primjer, zečevi

nivo - grabežljivi sisari, na primjer, lisice

Hranjive tvari nastaju u procesu fotosinteze od strane biljaka koje od neorganskih tvari (voda, ugljični dioksid, mineralne soli itd.) koristeći energiju sunčeve svjetlosti formiraju organske tvari i kisik, kao i ATP. Dio elektromagnetne energije sunčevog zračenja tada se pretvara u energiju kemijskih veza sintetiziranih organskih tvari.

Dakle, u ekosistemima s povećanjem trofičkog nivoa dolazi do brzog smanjenja energije akumulirane u tijelima živih organizama. Iz ovoga je jasno zašto će svaki sljedeći nivo uvijek biti manji od prethodnog i zašto lanci ishrane obično ne mogu imati više od 3-5 (rijetko 6) karika, a ekološke piramide se ne mogu sastojati od velikog broja spratova: do konačnog karika lanca ishrane na isti način kao i gornji sprat ekološke piramide će dobiti toliko malo energije da neće biti dovoljna u slučaju povećanja broja organizama.

Takav slijed i podređenost grupa organizama povezanih u obliku trofičkih nivoa je tok materije i energije u biogeocenozi, osnova njene funkcionalne organizacije.

Kao rezultat složenih nutritivnih odnosa između različitih organizama, trofičke (hranljive) karike ili lanci ishrane. Lanac ishrane obično se sastoji od nekoliko karika:

proizvođači - potrošači - razlagači.

ekološka piramida- količina biljne materije koja služi kao osnova za ishranu je nekoliko puta veća od ukupne mase biljojeda, a masa svake od narednih karika u lancu ishrane manja je od prethodne (Sl. 54).

Ekološka piramida je grafički prikaz odnosa između proizvođača, potrošača i razlagača u ekosistemu.

Rice. 54. Pojednostavljeni dijagram ekološke piramide

ili piramide brojeva (prema Korobkinu, 2006.)

Grafički model piramide razvio je 1927. godine američki zoolog Charles Elton. Osnova piramide je prvi trofički nivo - nivo proizvođača, a sledeće spratove piramide formiraju sledeći nivoi - potrošači različitih redova. Visina svih blokova je ista, a dužina je proporcionalna broju, biomasi ili energiji na odgovarajućem nivou. Postoje tri načina za izgradnju ekoloških piramida.

1. Piramida brojeva (brojevi) odražava broj pojedinačnih organizama na svakom nivou (vidi sliku 55). Na primjer, da biste nahranili jednog vuka, potrebno vam je barem nekoliko zečeva koje bi mogao loviti; za hranjenje ovih zečeva potreban vam je prilično veliki broj raznih biljaka. Ponekad se piramide brojeva mogu obrnuti ili obrnuti. Ovo se odnosi na šumske prehrambene lance, kada drveće služi kao proizvođač, a insekti kao primarni potrošači. U ovom slučaju, nivo primarnih potrošača je brojčano bogatiji od nivoa proizvođača (veliki broj insekata se hrani na jednom stablu).

2. Piramida biomase – odnos masa organizama različitih trofičkih nivoa. Obično je u kopnenim biocenozama ukupna masa proizvođača veća od svake sljedeće veze. Zauzvrat, ukupna masa potrošača prvog reda veća je od potrošača drugog reda, itd. Ako se organizmi ne razlikuju previše po veličini, onda grafikon obično prikazuje stepenastu piramidu sa suženim vrhom. Dakle, za formiranje 1 kg govedine potrebno je 70-90 kg svježe trave.

U vodenim ekosistemima moguće je dobiti i obrnutu ili obrnutu piramidu biomase, kada je biomasa proizvođača manja od biomase potrošača, a ponekad i razlagača. Na primjer, u oceanu, s prilično visokom produktivnošću fitoplanktona, njegova ukupna masa u datom trenutku može biti manja od mase potrošača (kitovi, velike ribe, mekušci) (Sl. 55).

Rice. 55. Piramide biomase nekih biocenoza (prema Korobkin, 2004):

P - proizvođači; RK - biljojedi konzumenti; PC - konzumenti mesožderi;

F, fitoplankton; 3 - zooplankton (krajnja desna piramida biomase ima obrnuti pogled)

Piramide brojeva i biomase odražavaju statički sistema, tj. karakterišu broj ili biomasu organizama u određenom vremenskom periodu. Oni ne daju potpune informacije o trofičkoj strukturi ekosistema, iako omogućavaju rješavanje niza praktičnih problema, posebno onih koji se odnose na održavanje stabilnosti ekosistema. Piramida brojeva omogućava, na primjer, izračunavanje dozvoljene vrijednosti ulova ribe ili odstrela životinja u periodu lova bez posljedica za njihovu normalnu reprodukciju.

3. energetska piramida odražava količinu protoka energije, brzinu prolaska mase hrane kroz lanac ishrane. Na strukturu biocenoze u velikoj mjeri ne utiče količina fiksne energije, već brzina proizvodnje hrane (Sl. 56).

Utvrđeno je da maksimalna količina energije koja se prenosi na sljedeći trofički nivo može u nekim slučajevima biti 30% od prethodnog, a to je u najboljem slučaju. U mnogim biocenozama, lancima ishrane, vrijednost prenesene energije može biti samo 1%.

Rice. 56. Piramida energije (zakon 10% ili 10:1),

(prema Tsvetkova, 1999.)

Američki ekolog R. Lindeman je 1942. godine formulisao zakon piramide energija (zakon 10 posto), prema kojem, u prosjeku, oko 10% energije koju je primio prethodni nivo ekološke piramide prelazi sa jednog trofičkog nivoa kroz lance ishrane do drugog trofičkog nivoa. Ostatak energije gubi se u obliku toplotnog zračenja, kretanja itd. Organizmi, kao rezultat metaboličkih procesa, gube oko 90% sve energije koja se troši na održavanje životne aktivnosti u svakoj karici lanca ishrane. .

Zato lanci ishrane obično ne mogu imati više od 3-5 (rijetko 6) karika, a ekološke piramide ne mogu se sastojati od velikog broja spratova. Do završne karike lanca ishrane, kao i do gornjeg sprata ekološke piramide, biće toliko malo energije da neće biti dovoljno ako se broj organizama poveća.

Takođe na temu

Razvoj eutireoze, metode njegovog liječenja i prevencije

Metode izvođenja operacije uklanjanja materice, adekvatna priprema i rehabilitacija

Simptomi i liječenje eutireoze štitnjače

Liječenje prehlade masažom: glavne točke

Kriptorhizam, operacija, postoperativni period