Cible:élargir les connaissances sur facteurs biotiques environnement.

Équipement: plantes d'herbier, cordés empaillés (poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux, mammifères), collections d'insectes, préparations humides d'animaux, illustrations diverses plantes et les animaux.

Progrès:

1. Utilisez l'équipement et réalisez deux circuits d'alimentation. N'oubliez pas que la chaîne commence toujours par un producteur et se termine par un réducteur.

Plantes → insectes→lézard → bactéries

Plantes → sauterelle→ grenouille → bactéries

Rappelez-vous vos observations dans la nature et créez deux chaînes alimentaires. Producteurs d'étiquettes, consommateurs (1er et 2ème ordres), décomposeurs.

Violet → Collemboles→acariens prédateurs→mille-pattes prédateurs→ bactéries

Producteur - consommateur1 - consommateur2 - consommateur2 - décomposeur

Chou→ limace→ grenouille →bactéries

Producteur – consommateur1 – consommateur2 – décomposeur

Qu’est-ce qu’une chaîne alimentaire et qu’est-ce qui la sous-tend ? Qu'est-ce qui détermine la stabilité d'une biocénose ? Énoncez votre conclusion.

Conclusion:

Nourriture (trophique) chaîne- une série d'espèces de plantes, d'animaux, de champignons et de micro-organismes qui sont reliés les uns aux autres par la relation : aliment - consommateur (une séquence d'organismes dans laquelle se produit un transfert progressif de matière et d'énergie de la source au consommateur). Les organismes du maillon suivant mangent les organismes du maillon précédent, et ainsi se produit un transfert en chaîne d'énergie et de matière, qui est à la base du cycle des substances dans la nature. A chaque transfert de lien en lien, il est perdu la plupart de(jusqu'à 80-90%) énergie potentielle dissipée sous forme de chaleur. Pour cette raison, le nombre de maillons (types) dans la chaîne alimentaire est limité et ne dépasse généralement pas 4 à 5. La stabilité d'une biocénose est déterminée par sa diversité composition des espèces. Producteurs- des organismes capables de synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques, c'est-à-dire tous autotrophes. Consommateurs- les hétérotrophes, organismes qui consomment des substances organiques toutes faites créées par les autotrophes (producteurs). Contrairement aux décomposeurs

Les consommateurs ne sont pas capables de décomposer les substances organiques en substances inorganiques. Décomposeurs- des micro-organismes (bactéries et champignons) qui détruisent les restes morts d'êtres vivants, les transformant en composés inorganiques et organiques simples.

3. Nommez les organismes qui devraient se trouver à l’endroit manquant dans les chaînes alimentaires suivantes.

1) Araignée, renard

2) chenille mangeuse d'arbres, faucon-serpent

3) chenille

4. A partir de la liste d'organismes vivants proposée, créez un réseau trophique :

herbe, buisson de baies, mouche, mésange, grenouille, couleuvre, lièvre, loup, bactéries en décomposition, moustique, sauterelle. Indiquez la quantité d’énergie qui passe d’un niveau à un autre.

1. Herbe (100 %) – sauterelle (10 %) – grenouille (1 %) – serpent (0,1 %) – bactéries pourrissantes (0,01 %).

2. Arbuste (100%) - lièvre (10%) - loup (1%) - bactéries pourrissantes (0,1%).

3. Herbe (100 %) - mouche (10 %) - mésange (1 %) - loup (0,1 %) - bactéries en décomposition (0,01 %).

4. Herbe (100 %) – moustique (10 %) – grenouille (1 %) – serpent (0,1 %) – bactéries pourrissantes (0,01 %).

5. Connaître la règle du transfert d'énergie d'un niveau trophique d'autre part (environ 10 %), construire une pyramide de biomasse pour la troisième chaîne alimentaire (tâche 1). La biomasse végétale est de 40 tonnes.

Herbe (40 tonnes) -- sauterelle (4 tonnes) -- moineau (0,4 tonne) -- renard (0,04).

6. Conclusion : ce que reflètent les règles pyramides écologiques?

La règle des pyramides écologiques traduit de manière très conditionnelle le modèle de transfert d'énergie d'un niveau de nutrition à l'autre, en chaîne alimentaire. Ces modèles graphiques ont été développés pour la première fois par Charles Elton en 1927. Selon ce modèle, la masse totale des plantes devrait être d'un ordre de grandeur supérieure à celle des animaux herbivores, et la masse totale des animaux herbivores devrait être d'un ordre de grandeur supérieure à celle des prédateurs de premier niveau, etc. jusqu'à l'extrémité de la chaîne alimentaire.

Travaux de laboratoire № 1

Dans la nature, toute espèce, population et même un individu ne vivent pas isolés les uns des autres et de leur habitat, mais connaissent au contraire de nombreux influences mutuelles. Communautés biotiques ou biocénoses - des communautés d'organismes vivants en interaction, représentant un système stable relié par de nombreux connexions internes, avec relativement structure permanente et un ensemble interdépendant d’espèces.

La biocénose est caractérisée par certains constructions: espèce, spatiale et trophique.

Les composants organiques de la biocénose sont inextricablement liés aux composants inorganiques - sol, humidité, atmosphère, formant avec eux un écosystème stable - biogéocénose .

Biogénocénose– un système écologique autorégulé formé de personnes vivant ensemble et interagissant entre elles et avec nature inanimée, populations différents types dans des conditions environnementales relativement homogènes.

Systèmes écologiques

Systèmes fonctionnels, y compris les communautés d'organismes vivants de différentes espèces et leur habitat. Les liens entre les composants de l'écosystème découlent principalement des relations alimentaires et des méthodes d'obtention d'énergie.

Écosystème

Ensemble d'espèces de plantes, d'animaux, de champignons, de micro-organismes qui interagissent entre eux et avec l'environnement de telle manière qu'une telle communauté puisse persister et fonctionner indéfiniment. longue durée. Communauté biotique (biocénose) se compose d'une communauté végétale ( phytocénose), animaux ( zoocénose), les micro-organismes ( microbiocénose).

Tous les organismes de la Terre et leur habitat représentent également un écosystème du plus haut rang - biosphère , possédant la stabilité et d'autres propriétés de l'écosystème.

L'existence d'un écosystème est possible grâce à un flux constant d'énergie provenant de l'extérieur - une telle source d'énergie est généralement le soleil, bien que cela ne soit pas vrai pour tous les écosystèmes. La durabilité des écosystèmes est assurée par des actions directes et retour entre ses composants, la circulation interne des substances et la participation aux cycles globaux.

La doctrine des biogéocénoses développé par V.N. Soukatchev. Le terme " écosystème"introduit en usage par le géobotaniste anglais A. Tansley en 1935, le terme" biogéocénose" - L'académicien V.N. Soukatchev en 1942 biogéocénose Il est nécessaire d'avoir comme maillon principal une communauté végétale (phytocénose), assurant l'immortalité potentielle de la biogéocénose grâce à l'énergie générée par les plantes. Écosystèmes ne peut pas contenir de phytocénose.

Phytocénose

Une communauté végétale s'est formée historiquement à la suite d'une combinaison de plantes en interaction dans une zone homogène du territoire.

Il est caractérisé:

- une certaine composition en espèces,

- Forme de vie,

- l'étagement (aérien et souterrain),

- abondance (fréquence d'apparition des espèces),

- hébergement,

- aspect ( apparence),

- la vitalité,

- les changements saisonniers,

- développement (changement de communautés).

Hiérarchisation (nombre d'étages)

Un des traits caractéristiques communauté végétale, qui consiste en quelque sorte en sa division étage par étage en espace aérien et souterrain.

Hiérarchisation hors sol permet une meilleure utilisation de la lumière, des eaux souterraines et minéraux. En règle générale, jusqu'à cinq niveaux peuvent être distingués dans une forêt : le supérieur (premier) - les grands arbres, le deuxième - les arbres courts, le troisième - les arbustes, le quatrième - les herbes, le cinquième - les mousses.

Hiérarchisation souterraine - reflet du miroir en surface : les racines des arbres sont les plus profondes ; les parties souterraines des mousses sont situées près de la surface du sol.

Par mode de réception et d'utilisation nutriments tous les organismes sont divisés en autotrophes et hétérotrophes. Dans la nature, il existe un cycle continu de nutriments nécessaires à la vie. Substances chimiques sont extraits de l'environnement par les autotrophes et y retournent par l'intermédiaire des hétérotrophes. Ce processus prend très formes complexes. Chaque espèce n'utilise qu'une partie de l'énergie contenue dans la matière organique, amenant sa décomposition à un certain stade. Ainsi, dans le processus d’évolution de systèmes écologiques a développé Chaînes Et réseau d'alimentation électrique .

La plupart des biogéocénoses ont des caractéristiques similaires structure trophique. Ils sont à base de plantes vertes - producteurs. Les herbivores et carnivores sont forcément présents : consommateurs de matière organique - consommateurs et destructeurs de résidus organiques - décomposeurs.

Le nombre d'individus dans la chaîne alimentaire est en diminution constante, le nombre de victimes plus de numéros leurs consommateurs, car à chaque maillon de la chaîne alimentaire, à chaque transfert d'énergie, 80 à 90 % de celle-ci est perdue, se dissipant sous forme de chaleur. Le nombre de maillons de la chaîne est donc limité (3-5).

Diversité des espèces de la biocénose représenté par tous les groupes d'organismes - producteurs, consommateurs et décomposeurs.

Violation de tout lien dans la chaîne alimentaire provoque une perturbation de la biocénose dans son ensemble. Par exemple, la déforestation entraîne une modification de la composition spécifique des insectes, des oiseaux et, par conséquent, des animaux. Dans une zone sans arbres, d’autres chaînes alimentaires se développeront et une biocénose différente se formera, qui prendra plusieurs décennies.

Chaîne alimentaire (trophique ou nourriture )

Vues interconnectées, extraction séquentielle matière organique et l'énergie de la substance alimentaire d'origine ; De plus, chaque maillon précédent de la chaîne est la nourriture du suivant.

Les chaînes alimentaires de chaque espace naturel aux conditions d'existence plus ou moins homogènes sont composées de complexes d'espèces interconnectées qui se nourrissent les unes des autres et forment un système autonome dans lequel s'effectue la circulation des substances et de l'énergie.

Composants de l'écosystème :

- Producteurs - les organismes autotrophes (principalement les plantes vertes) sont les seuls producteurs de matière organique sur Terre. La matière organique riche en énergie est synthétisée lors de la photosynthèse à partir de substances inorganiques pauvres en énergie (H 2 0 et C0 2).

- Consommateurs - les herbivores et carnivores, consommateurs de matière organique. Les consommateurs peuvent être herbivores, lorsqu'ils font directement appel aux producteurs, ou carnivores, lorsqu'ils se nourrissent d'autres animaux. Dans la chaîne alimentaire, ils peuvent le plus souvent avoir numéro de série de I à IV.

- Décomposeurs - micro-organismes hétérotrophes (bactéries) et champignons - destructeurs de résidus organiques, destructeurs. On les appelle aussi les aides-soignants de la Terre.

Niveau trophique (nutritionnel) - un ensemble d'organismes unis par un type de nutrition. La notion de niveau trophique permet de comprendre la dynamique des flux d'énergie dans un écosystème.

1. le premier niveau trophique est toujours occupé par les producteurs (plantes),
2. deuxièmement - les consommateurs de premier ordre (animaux herbivores),
3. troisième - consommateurs de deuxième ordre - prédateurs qui se nourrissent d'animaux herbivores),
4. quatrièmement - les consommateurs IIIe commande(prédateurs secondaires).

On distingue les types suivants : chaînes alimentaires:

DANS chaîne de pâturage (manger des chaînes) la principale source de nourriture est constituée de plantes vertes. Par exemple : herbe -> insectes -> amphibiens -> serpents -> oiseaux de proie.

- détritique les chaînes (chaînes de décomposition) commencent par des détritus - biomasse morte. Par exemple : litière de feuilles -> vers de terre-> bactéries. Une autre caractéristique des chaînes détritiques est que les produits végétaux qu'elles contiennent ne sont souvent pas consommés directement par les animaux herbivores, mais meurent et sont minéralisés par les saprophytes. Les chaînes de détritus sont également caractéristiques des écosystèmes océaniques profonds, dont les habitants se nourrissent d'organismes morts tombés du sol. couches supérieures eau.

Les relations entre les espèces dans les systèmes écologiques qui se sont développés au cours du processus d'évolution, dans lequel de nombreux composants se nourrissent différents objets et eux-mêmes servent de nourriture à divers membres de l'écosystème. En termes simples, un réseau alimentaire peut être représenté comme système de chaîne alimentaire entrelacée.

Organismes de différentes chaînes alimentaires qui obtiennent de la nourriture via nombre égal les maillons de ces chaînes sont situés sur même niveau trophique. Dans le même temps, différentes populations de la même espèce, incluses dans des chaînes alimentaires différentes, peuvent être localisées sur différents niveaux trophiques. La relation entre les différents niveaux trophiques dans un écosystème peut être représentée graphiquement comme pyramide écologique.

Pyramide écologique

Méthode d'affichage graphique de la relation entre les différents niveaux trophiques d'un écosystème. Il en existe trois types :

La pyramide des âges reflète le nombre d'organismes à chaque niveau trophique ;

La pyramide de la biomasse reflète la biomasse de chaque niveau trophique ;

La pyramide énergétique montre la quantité d'énergie traversant chaque niveau trophique sur une période de temps spécifiée.

Règle de la pyramide écologique

Une tendance reflétant une diminution progressive de la masse (énergie, nombre d’individus) de chaque maillon suivant de la chaîne alimentaire.

Pyramide des nombres

Une pyramide écologique montrant le nombre d'individus à chaque niveau nutritionnel. La pyramide des nombres ne prend pas en compte la taille et la masse des individus, l'espérance de vie, le taux métabolique, mais elle est toujours traçable tendance principale- réduction du nombre d'individus de maillon en maillon. Par exemple, dans un écosystème steppique, le nombre d'individus est réparti comme suit : producteurs - 150 000, consommateurs herbivores - 20 000, consommateurs carnivores - 9 000 individus/superficie. La biocénose de la prairie est caractérisée par le nombre d'individus suivant sur une superficie de 4000 m2 : producteurs - 5 842 424, consommateurs herbivores du premier ordre - 708 624, consommateurs carnivores du deuxième ordre - 35 490, consommateurs carnivores du troisième ordre - 3.

Pyramide de la biomasse

Le schéma selon lequel la quantité de matière végétale qui sert de base à la chaîne alimentaire (producteurs) est environ 10 fois supérieure à la masse des animaux herbivores (consommateurs de premier ordre), et la masse des animaux herbivores est 10 fois supérieur à celui des carnivores (consommateurs du second ordre), t . niveau nutritionnel a une masse 10 fois inférieure à la précédente. En moyenne, 1 000 kg de plantes produisent 100 kg de corps herbivore. Les prédateurs qui mangent des herbivores peuvent construire 10 kg de leur biomasse, les prédateurs secondaires - 1 kg.

Pyramide d'énergie

exprime un modèle selon lequel le flux d'énergie diminue et se déprécie progressivement lorsqu'on passe d'un maillon à l'autre de la chaîne alimentaire. Ainsi, dans la biocénose du lac, les plantes vertes - productrices - créent une biomasse contenant 295,3 kJ/cm 2, les consommatrices de premier ordre, consommant de la biomasse végétale, créent leur propre biomasse contenant 29,4 kJ/cm 2 ; Les consommateurs de second ordre, utilisant des consommateurs de premier ordre pour se nourrir, créent leur propre biomasse contenant 5,46 kJ/cm2. La perte d'énergie lors du passage des consommateurs du premier ordre aux consommateurs du second ordre, s'il s'agit d'animaux à sang chaud, augmente. Cela s'explique par le fait que ces animaux dépensent beaucoup d'énergie non seulement pour construire leur biomasse, mais aussi pour maintenir une température corporelle constante. Si nous comparons l'élevage d'un veau et d'une perche, alors la même quantité d'énergie alimentaire dépensée donnera 7 kg de bœuf et seulement 1 kg de poisson, puisque le veau mange de l'herbe et la perche prédatrice mange du poisson.

Ainsi, les deux premiers types de pyramides présentent un certain nombre d'inconvénients importants :

La pyramide de la biomasse reflète l'état de l'écosystème au moment de l'échantillonnage et montre donc le rapport de la biomasse dans ce moment et ne reflète pas la productivité de chaque niveau trophique (c'est-à-dire sa capacité à produire de la biomasse sur une période donnée). Ainsi, dans le cas où le nombre de producteurs comprend des espèces à croissance rapide, la pyramide de la biomasse peut s'avérer inversée.

La pyramide énergétique permet de comparer la productivité des différents niveaux trophiques car elle prend en compte le facteur temps. De plus, il prend en compte la différence de valeur énergétique diverses substances(par exemple, 1 g de graisse apporte presque deux fois plus d’énergie que 1 g de glucose). Par conséquent, la pyramide de l’énergie se rétrécit toujours vers le haut et ne s’inverse jamais.

Plasticité écologique

Le degré d'endurance des organismes ou de leurs communautés (biocénoses) à l'influence de facteurs environnementaux. Les espèces écologiquement plastiques ont une large gamme de norme de réaction , c'est-à-dire largement adapté à environnements différents habitat (poissons épinoches et anguilles, certains protozoaires vivent à la fois dans les eaux douces et salées). Des espèces hautement spécialisées ne peuvent exister que dans un certain environnement : les animaux marins et les algues - dans l'eau salée, les poissons de rivière et les lotus, les nénuphars, les lentilles d'eau ne vivent que dans l'eau douce.

En général écosystème (biogéocénose) caractérisé par les indicateurs suivants :

La diversité des espèces

Densité des populations d'espèces,

Biomasse.

Biomasse

La quantité totale de matière organique de tous les individus d'une biocénose ou d'une espèce avec l'énergie qu'elle contient. La biomasse est généralement exprimée en unités de masse en termes de matière sèche par unité de surface ou de volume. La biomasse peut être définie séparément pour les animaux, les plantes ou espèce individuelle. Ainsi, la biomasse des champignons dans le sol est de 0,05 à 0,35 t/ha, des algues de 0,06 à 0,5, des racines des plantes supérieures de 3,0 à 5,0, des vers de terre de 0,2 à 0,5, des animaux vertébrés de 0,001 à 0,015 t/ha.

Dans les biogéocénoses, il y a productivité biologique primaire et secondaire :

ü Primaire productivité biologique biocénoses- la productivité totale totale de la photosynthèse, qui est le résultat de l'activité des autotrophes - plantes vertes par exemple, forêt de pins Les 20-30 ans produisent 37,8 t/ha de biomasse par an.

ü Productivité biologique secondaire des biocénoses- la productivité totale totale des organismes hétérotrophes (consommateurs), qui se forme grâce à l'utilisation de substances et d'énergie accumulées par les producteurs.

Populations. Structure et dynamique des nombres.

Chaque espèce sur Terre occupe un espace spécifique gamme, puisqu'il ne peut exister que dans certaines conditions environnementales. Cependant, les conditions de vie au sein de l'aire de répartition d'une espèce peuvent différer considérablement, ce qui conduit à la désintégration de l'espèce en groupes élémentaires d'individus - populations.

Population

Un ensemble d'individus d'une même espèce, occupant un territoire distinct au sein de l'aire de répartition de l'espèce (avec des conditions de vie relativement homogènes), se croisant librement (ayant un pool génétique commun) et isolés des autres populations de cette espèce, possédant tous conditions nécessaires pour maintenir sa stabilité pendant une longue période dans des conditions environnementales changeantes. Le plus important caractéristiques les populations sont sa structure (âge, composition par sexe) et sa dynamique.

Sous la structure démographique les populations comprennent sa composition par sexe et par âge.

Structure spatiale Les populations sont les caractéristiques de la répartition des individus dans une population dans l'espace.

Pyramide des ages La population est associée au ratio d’individus d’âges différents dans la population. Les individus du même âge sont regroupés en cohortes – groupes d'âge.

DANS structure d'âge des populations végétales allouer périodes suivantes:

Latent – ​​état de la graine ;

Prégénératif (comprend les états de plantule, de plante juvénile, de plante immature et virginale) ;

Génératif (généralement divisé en trois sous-périodes - individus génératifs jeunes, matures et âgés) ;

Postgénératif (comprend les états des plantes subséniles, séniles et la phase mourante).

L'appartenance à un certain statut d'âge est déterminée par âge biologique- le degré d'expression de certaines caractéristiques morphologiques (par exemple, le degré de dissection d'une feuille complexe) et physiologiques (par exemple, la capacité à produire une progéniture).

Dans les populations animales, il est également possible de distinguer différents tranches d'âge. Par exemple, les insectes se développant avec une métamorphose complète passent par les étapes :

Les larves,

des poupées,

Imago (insecte adulte).

La nature de la structure par âge de la populationdépend du type de courbe de survie caractéristique d’une population donnée.

Courbe de surviereflète le taux de mortalité dans différents groupes d'âge et est une ligne décroissante :

1. Si le taux de mortalité ne dépend pas de l'âge des individus, la mort des individus survient en ce type uniformément, le taux de mortalité reste constant tout au long de la vie ( tapez je ). Une telle courbe de survie est caractéristique des espèces dont le développement se fait sans métamorphose avec une stabilité suffisante de la progéniture née. Ce type est généralement appelé type d'hydre- il se caractérise par une courbe de survie se rapprochant d'une droite.
2. Chez les espèces pour lesquelles le rôle des facteurs externes dans la mortalité est faible, la courbe de survie se caractérise par une légère diminution jusqu'à un certain âge, après quoi on observe une forte baisse due à la mortalité naturelle (physiologique) ( type II ). La nature de la courbe de survie proche de ce type est caractéristique des humains (bien que la courbe de survie humaine soit un peu plus plate et se situe entre les types I et II). Ce type est appelé Type de drosophile: c'est ce que démontrent les mouches des fruits conditions de laboratoire(non mangé par les prédateurs).
3. Caractéristique de nombreuses espèces taux de mortalité élevé aux premiers stades de l’ontogenèse. Chez ces espèces, la courbe de survie se caractérise par une forte baisse de la superficie plus jeunes. Les individus qui survivent à l’âge « critique » présentent une faible mortalité et vivent jusqu’à un âge plus avancé. Le type s'appelle type d'huître (type III ).

Structure sexuelle populations

Le sex-ratio a relation directeà la reproduction de la population et à sa durabilité.

Il existe des sex-ratios primaires, secondaires et tertiaires dans la population :

- Sex-ratio primaire déterminé mécanismes génétiques- divergence uniforme des chromosomes sexuels. Par exemple, chez l’homme, les chromosomes XY déterminent le développement du sexe masculin et les chromosomes XX déterminent le développement du sexe féminin. Dans ce cas, le sex-ratio primaire est de 1:1, c'est-à-dire également probable.

- Sex-ratio secondaire est le sex-ratio au moment de la naissance (chez les nouveau-nés). Il peut différer considérablement du primaire pour un certain nombre de raisons : la sélectivité des ovules envers les spermatozoïdes portant le chromosome X ou Y, la capacité inégale de ces spermatozoïdes à féconder, différentes facteurs externes. Par exemple, les zoologistes ont décrit l’effet de la température sur le sex-ratio secondaire chez les reptiles. Un schéma similaire est typique pour certains insectes. Ainsi, chez les fourmis, la fécondation est assurée à des températures supérieures à 20°C, et à plus basses températures des œufs non fécondés sont pondus. Ces derniers éclosent en mâles et ceux qui sont fécondés majoritairement en femelles.

- Sex-ratio dans le secteur tertiaire - sex-ratio chez les animaux adultes.

Structure spatiale populations reflète la nature de la répartition des individus dans l'espace.

Souligner trois grands types de répartition des individus dans l'espace:

- uniforme ou uniforme(les individus sont répartis uniformément dans l'espace, à égale distance les uns des autres) ; est rare dans la nature et est le plus souvent causé par une compétition intraspécifique aiguë (par exemple, chez les poissons prédateurs) ;

- congrégationaliste ou mosaïque(« repérés », les individus sont localisés en grappes isolées) ; se produit beaucoup plus souvent. Elle est associée aux caractéristiques du microenvironnement ou du comportement des animaux ;

- aléatoire ou diffuser(les individus sont répartis de manière aléatoire dans l'espace) - ne peut être observé que dans environnement homogène et seulement chez les espèces qui ne montrent aucune tendance à former des groupes (par exemple le triboptère de la farine).

Taille de la population désigné par la lettre N. Le rapport de l'augmentation de N à une unité de temps dN/dt exprimeVitesse instantanéechangements dans la taille de la population, c'est-à-dire changement de nombre au temps t.Croissance démographiquedépend de deux facteurs : la fécondité et la mortalité en l'absence d'émigration et d'immigration (une telle population est dite isolée). La différence entre le taux de natalité b et le taux de mortalité d esttaux de croissance de la population isolée:

Stabilité de la population

C'est sa capacité à être dans un état d'équilibre dynamique (c'est-à-dire mobile, changeant) avec l'environnement : les conditions environnementales changent, et la population change également. Un des les conditions les plus importantes la durabilité est la diversité interne. Par rapport à une population, ce sont des mécanismes permettant de maintenir une certaine densité de population.

Souligner trois types de dépendance de la taille de la population à sa densité .

Premier type (I) - le plus courant, caractérisé par une diminution de la croissance démographique avec une augmentation de sa densité, qui est assurée par divers mécanismes. Par exemple, de nombreuses espèces d'oiseaux se caractérisent par une diminution de la fertilité (fertilité) avec l'augmentation de la densité de population ; mortalité accrue, diminution de la résistance des organismes avec une densité de population accrue ; évolution de l’âge à la puberté en fonction de la densité de population.

Troisième type ( III ) caractéristique des populations dans lesquelles un « effet de groupe » est constaté, c'est-à-dire qu'une certaine densité de population optimale contribue à une meilleure survie, un meilleur développement et une meilleure activité vitale de tous les individus, ce qui est inhérent à la plupart des animaux de groupe et sociaux. Par exemple, pour renouveler les populations d'animaux hétérosexuels, il faut au minimum une densité offrant une probabilité suffisante de rencontrer un mâle et une femelle.

Missions thématiques

A1. Biogéocénose formée

1) plantes et animaux

2) animaux et bactéries

3) plantes, animaux, bactéries

4) territoire et organismes

A2. Les consommateurs de matière organique dans la biogéocénose forestière sont

1) épicéa et bouleau

2) champignons et vers

3) lièvres et écureuils

4) bactéries et virus

A3. Les producteurs du lac sont

2) les têtards

A4. Le processus d'autorégulation dans la biogéocénose affecte

1) sex-ratio dans les populations de différentes espèces

2) le nombre de mutations survenant dans les populations

3) rapport prédateur-proie

4) compétition intraspécifique

A5. L'une des conditions de la durabilité d'un écosystème peut être

1) sa capacité à changer

2) variété d'espèces

3) fluctuations du nombre d'espèces

4) stabilité du pool génétique dans les populations

A6. Les décomposeurs incluent

2) les lichens

4) fougères

A7. Si poids total reçu par un consommateur du 2ème ordre est égal à 10 kg, alors quelle était la masse totale des producteurs qui sont devenus une source de nourriture pour ce consommateur ?

A8. Indiquer la chaîne alimentaire détritique

1) mouche – araignée – moineau – bactérie

2) trèfle – faucon – bourdon – souris

3) seigle – mésange – chat – bactéries

4) moustique - moineau - faucon - vers

A9. La source d'énergie initiale dans une biocénose est l'énergie

1) composés organiques

2) composés inorganiques

4) chimiosynthèse

1) lièvres

2) les abeilles

3) grives des champs

4) les loups

A11. Dans un écosystème, vous pouvez trouver du chêne et

1) Gopher

3) alouette

4) bleuet bleu

R12. Les réseaux électriques sont :

1) liens entre parents et progéniture

2) liens familiaux (génétiques)

3) métabolisme dans les cellules du corps

4) les moyens de transférer des substances et de l'énergie dans l'écosystème

R13. La pyramide écologique des nombres reflète :

1) le rapport de la biomasse à chaque niveau trophique

2) le rapport des masses d'un organisme individuel à différents niveaux trophiques

3) structure de la chaîne alimentaire

4) diversité des espèces à différents niveaux trophiques

La condition principale de l'existence d'un écosystème est le maintien de la circulation des substances et la transformation de l'énergie. Il est fourni grâce à trophique (nourriture) liens entre des espèces appartenant à des groupes fonctionnels différents. C'est sur la base de ces connexions que les substances organiques synthétisées par les producteurs à partir de substances minérales à absorption énergie solaire, sont transmis aux consommateurs et subissent des transformations chimiques. En raison de l'activité vitale des décomposeurs principalement, les atomes des principaux éléments biogènes éléments chimiques passer des substances organiques aux substances inorganiques (CO 2, NH 3, H 2 S, H 2 O). Alors substances inorganiques utilisés par les producteurs pour créer de nouvelles substances organiques à partir d'eux. Et ils sont à nouveau entraînés dans le cycle avec l'aide des producteurs. Si ces substances n’étaient pas réutilisées, la vie sur Terre serait impossible. Après tout, les réserves de substances absorbées par les producteurs dans la nature ne sont pas illimitées. Pour réaliser un cycle complet de substances dans l’écosystème, les trois doivent être présentes. groupes fonctionnels organismes. Et entre eux, il doit y avoir une interaction constante sous la forme de connexions trophiques avec la formation de chaînes trophiques (alimentaires) ou de chaînes alimentaires.

Une chaîne alimentaire (chaîne alimentaire) est une séquence d'organismes dans laquelle un transfert progressif de matière et d'énergie se produit de la source (maillon précédent) au consommateur (maillon suivant).

Dans ce cas, un organisme peut en manger un autre, se nourrissant de ses restes morts ou de ses déchets. Selon le type de source initiale de matière et d'énergie, les chaînes alimentaires sont divisées en deux types : les pâturages (chaînes de pâturage) et les détritiques (chaînes de décomposition).

Chaînes de pâturage (chaînes de pâturage)- des chaînes alimentaires qui commencent par les producteurs et incluent des consommateurs de différents ordres. DANS vue générale La chaîne pastorale peut être représentée par le schéma suivant :

Producteurs -> Consommateurs de premier ordre -> Consommateurs de deuxième ordre -> Consommateurs de troisième ordre

Par exemple : 1) chaîne alimentaire d'une prairie : trèfle rouge - papillon - grenouille - serpent ; 2) chaîne alimentaire du réservoir : chlamydomonas - daphnies - goujon - sandre. Les flèches sur le diagramme montrent la direction du transfert de matière et d'énergie dans le circuit électrique.

Chaque organisme de la chaîne alimentaire appartient à un niveau trophique spécifique.

Le niveau trophique est un ensemble d'organismes qui, selon leur mode de nutrition et leur type d'alimentation, constituent un certain maillon de la chaîne alimentaire.

Les niveaux trophiques sont généralement numérotés. Le premier niveau trophique est constitué d'organismes autotrophes - plantes (producteurs), au deuxième niveau trophique il y a des animaux herbivores (consommateurs du 1er ordre), au troisième niveau et suivants - des carnivores (consommateurs des 2e, 3e, etc. ordres ).

Dans la nature, presque tous les organismes se nourrissent non pas d’un seul, mais de plusieurs types d’aliments. Par conséquent, tout organisme peut se trouver à différents niveaux trophiques dans la même chaîne alimentaire selon la nature de l’aliment. Par exemple, un faucon mangeant des souris occupe le troisième niveau trophique et mangeant des serpents le quatrième. De plus, le même organisme peut constituer un maillon de différentes chaînes alimentaires, les reliant les unes aux autres. Ainsi, un faucon peut manger un lézard, un lièvre ou un serpent, qui font partie de différentes chaînes alimentaires.

Dans la nature, les chaînes de pâturages n’existent pas sous leur forme pure. Ils sont interconnectés par des liens nutritionnels communs et forment nourriture Internet, ou réseau électrique. Sa présence dans l'écosystème contribue à la survie des organismes en l'absence de certain type nourrir en raison de la possibilité d’utiliser d’autres aliments. Et le plus large la diversité des espèces individus dans un écosystème, plus il y a de chaînes alimentaires dans le réseau alimentaire et plus l’écosystème est stable. La perte d’un maillon de la chaîne alimentaire ne perturbera pas l’ensemble de l’écosystème, puisque des sources alimentaires provenant d’autres chaînes alimentaires peuvent être utilisées.

Chaînes détritiques (chaînes de décomposition)- les chaînes alimentaires qui commencent par les détritus, incluent les détritivores et les décomposeurs, et se terminent par les minéraux. Dans les chaînes détritiques, la matière et l'énergie des détritus sont transférées entre détritivores et décomposeurs à travers les produits de leur activité vitale.

Par exemple : oiseau mort – larves de mouches – moisissures – bactéries – minéraux. Si les détritus ne nécessitent pas de destruction mécanique, ils se transforment immédiatement en humus suivi d'une minéralisation.

Grâce aux chaînes détritiques, le cycle des substances dans la nature est fermé. Les substances organiques mortes dans les chaînes détritiques sont transformées en minéraux qui pénètrent dans l'environnement et sont absorbés par les plantes (producteurs).

Les chaînes de pâturage sont principalement situées en surface et les chaînes de décomposition - dans les couches souterraines des écosystèmes. La relation entre les chaînes pastorales et les chaînes détritiques se produit grâce à l’entrée de détritus dans le sol. Les chaînes détritiques sont reliées aux chaînes pastorales grâce aux substances minérales extraites du sol par les producteurs. Grâce à l'interconnexion des chaînes de pâturage et de détritus, un réseau alimentaire complexe se forme dans l'écosystème, assurant la constance des processus de transformation de la matière et de l'énergie.

Pyramides écologiques

Le processus de conversion de la matière et de l'énergie en chaînes de pâturage a certains modèles. A chaque niveau trophique de la chaîne pastorale, la totalité de la biomasse consommée ne va pas à la formation de biomasse de consommation. ce niveau. Une partie importante est consacrée aux processus vitaux des organismes : mouvement, reproduction, maintien de la température corporelle, etc. De plus, une partie de l'alimentation n'est pas digérée et finit dans l'organisme sous forme de déchets. environnement. Autrement dit, l’essentiel de la matière et de l’énergie qu’elle contient est perdue lors du passage d’un niveau trophique à un autre. Le pourcentage de digestibilité varie considérablement et dépend de la composition de l'aliment et caractéristiques biologiques organismes. De nombreuses études ont montré qu'à chaque niveau trophique de la chaîne alimentaire, en moyenne, environ 90 % de l'énergie est perdue et seulement 10 % passent au niveau suivant. Écologiste américain R. Lindeman a formulé ce modèle en 1942 comme suit : Règle des 10 %. Grâce à cette règle, il est possible de calculer la quantité d'énergie à n'importe quel niveau trophique de la chaîne alimentaire, si son indicateur est connu à l'un d'eux. Avec un certain degré d'hypothèse, cette règle est également utilisée pour déterminer la transition de la biomasse entre les niveaux trophiques.

Si à chaque niveau trophique d’une chaîne alimentaire on détermine le nombre d’individus, ou leur biomasse, ou la quantité d’énergie qu’elle contient, alors une diminution de ces quantités deviendra évidente à mesure que l’on avance vers la fin de la chaîne alimentaire. Ce modèle a été établi pour la première fois par l'écologiste anglais C. Elton en 1927. Il l'a appelé règle de la pyramide écologique et a suggéré de l'exprimer graphiquement. Si l'une des caractéristiques ci-dessus des niveaux trophiques est représentée sous la forme de rectangles de même échelle et placés les uns sur les autres, alors le résultat sera pyramide écologique.

Il existe trois types de pyramides écologiques. Pyramide des nombres reflète le nombre d’individus dans chaque maillon de la chaîne alimentaire. Cependant, dans l'écosystème, le deuxième niveau trophique ( consommateurs de premier ordre) peut être numériquement plus riche que le premier niveau trophique ( producteurs). Dans ce cas, le résultat est une pyramide de nombres inversée. Cela s'explique par la participation à de telles pyramides d'individus de taille inégale. Un exemple est une pyramide de nombres composée d'un arbre à feuilles caduques, d'insectes mangeurs de feuilles, de petits insectivores et de grands oiseaux de proie. Pyramide de la biomasse reflète la quantité de matière organique accumulée à chaque niveau trophique de la chaîne alimentaire. Pyramide de la biomasse écosystèmes terrestres correct. Et dans la pyramide de la biomasse des écosystèmes aquatiques, la biomasse du deuxième niveau trophique est généralement supérieure à la biomasse du premier lorsqu'elle est déterminée à un moment précis. Mais comme les producteurs aquatiques (phytoplancton) ont grande vitesse formation de produits, alors finalement leur biomasse au cours de la saison sera encore supérieure à la biomasse des consommateurs de premier ordre. Et cela signifie que dans écosystèmes aquatiques La règle de la pyramide écologique est également respectée. Pyramide d'énergie reflète les modèles de dépense énergétique à différents niveaux trophiques.

Ainsi, l’apport de matière et d’énergie accumulé par les plantes dans les chaînes alimentaires des pâturages est rapidement consommé (rongé), de sorte que ces chaînes ne peuvent pas être longues. Ils comprennent généralement trois à cinq niveaux trophiques.

Dans un écosystème, producteurs, consommateurs et décomposeurs sont reliés par des liens trophiques et forment des chaînes alimentaires : pâturages et détritus. Dans les filières pastorales, la règle des 10 % et la règle de la pyramide écologique s'appliquent. Trois types de pyramides écologiques peuvent être construites : les nombres, la biomasse et l'énergie.

Structure de la chaîne alimentaire

chaîne alimentaire représente un connecté structure linéaire depuis liens, dont chacun est relié aux maillons voisins par la relation « alimentation-consommateur ». Des groupes d'organismes, par exemple des espèces biologiques spécifiques, agissent comme des maillons de la chaîne. Une connexion entre deux liens s'établit si un groupe d'organismes sert de nourriture à un autre groupe. Le premier maillon de la chaîne n'a pas de prédécesseur, c'est-à-dire que les organismes de ce groupe n'utilisent pas d'autres organismes comme nourriture, étant producteurs. Le plus souvent, on trouve à cet endroit des plantes, des champignons et des algues. Les organismes situés au dernier maillon de la chaîne ne servent pas de nourriture aux autres organismes.

Chaque organisme possède une certaine quantité d'énergie, c'est-à-dire que l'on peut dire que chaque maillon de la chaîne possède sa propre énergie potentielle. Au cours du processus d’alimentation, l’énergie potentielle de la nourriture est transférée à son consommateur. Lors du transfert d'énergie potentielle d'un lien à l'autre, jusqu'à 80 à 90 % sont perdus sous forme de chaleur. Ce fait limite la longueur de la chaîne alimentaire, qui dans la nature ne dépasse généralement pas 4 à 5 maillons. Plus la chaîne trophique est longue, plus la production de son dernier maillon est faible par rapport à la production du maillon initial.

Réseau trophique

Habituellement, pour chaque maillon de la chaîne, vous pouvez spécifier non pas un, mais plusieurs autres maillons qui lui sont reliés par la relation « alimentation-consommateur ». Ainsi, non seulement les vaches, mais aussi d'autres animaux mangent de l'herbe, et les vaches ne sont pas seulement de la nourriture pour les humains. L’établissement de tels liens transforme la chaîne alimentaire en un structure complexe - nourriture Internet.

Niveau trophique

Un niveau trophique est un ensemble d'organismes qui, selon leur mode de nutrition et leur type d'alimentation, constituent un certain maillon de la chaîne alimentaire.

Dans certains cas, dans un réseau trophique, il est possible de regrouper des liens individuels en niveaux de telle sorte que les liens d'un niveau servent uniquement de nourriture au niveau suivant. Ce groupe est appelé niveau trophique.

Types de chaînes alimentaires

Il existe 2 principaux types de chaînes trophiques : pâturage Et détritique.

Dans la chaîne trophique des pâturages (chaîne de pâturage), la base est constituée d'organismes autotrophes, puis il y a des animaux herbivores qui les consomment (consommateurs) (par exemple, le zooplancton se nourrissant de phytoplancton), puis des prédateurs de 1er ordre (par exemple, des poissons consommant du zooplancton). ), ordre des prédateurs de 2ème ordre (par exemple, brochet se nourrissant d'autres poissons). Les chaînes trophiques sont particulièrement longues dans l'océan, où de nombreuses espèces (par exemple le thon) occupent la place de consommateurs de quatrième ordre.

Dans les chaînes trophiques détritiques (chaînes de décomposition), plus courantes dans les forêts, l'essentiel de la production végétale n'est pas consommée directement par les herbivores, mais meurt, puis subit une décomposition par des organismes saprotrophes et une minéralisation. Ainsi, les chaînes trophiques détritiques partent des détritus (restes organiques), se dirigent vers les micro-organismes qui s'en nourrissent, puis vers les détritivores et leurs consommateurs - prédateurs. Dans les écosystèmes aquatiques (notamment dans les réservoirs eutrophes et aux grandes profondeurs océaniques), une partie de la production végétale et animale entre également dans les chaînes trophiques détritiques.

Les chaînes alimentaires détritiques terrestres sont plus gourmandes en énergie, puisque la majeure partie de la masse organique créée par les organismes autotrophes reste non réclamée et meurt, formant des détritus. À l'échelle planétaire, les chaînes de pâturage représentent environ 10 % de l'énergie et des substances stockées par les autotrophes, tandis que 90 % sont incluses dans le cycle via les chaînes de décomposition.

voir également

Littérature

• Chaîne trophique / Dictionnaire encyclopédique biologique / chapitre. éd. M. S. Gilyarov. - M. : Encyclopédie soviétique, 1986. - P. 648-649.

Fondation Wikimédia.

2010.

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- (chaîne alimentaire, chaîne trophique), une série d'organismes (plantes, animaux, micro-organismes), dans lesquels chaque maillon précédent sert de nourriture au suivant. Reliés les uns aux autres par des relations : consommateur de nourriture. La chaîne alimentaire comprend généralement de 2 à 5... ... Grand Dictionnaire encyclopédique

CHAÎNE ALIMENTAIRE, un système de transfert d'énergie d'un organisme à l'autre, dans lequel chaque organisme précédent est détruit par le suivant. DANS forme la plus simple le transfert d'énergie commence avec les plantes (PRODUCTEURS PRIMAIRES). Le prochain maillon de la chaîne est... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

Voir Chaîne trophique. Dictionnaire encyclopédique écologique. Chisinau : rédaction principale de Moldave Encyclopédie soviétique. I.I. Dédu. 1989... Dictionnaire écologique

chaîne alimentaire- — FR chaîne alimentaire Séquence d'organismes situés sur des niveaux trophiques successifs au sein d'une communauté, à travers lesquels l'énergie est transférée par l'alimentation ; l’énergie entre dans la chaîne alimentaire lors de la fixation… Guide du traducteur technique

- (chaîne alimentaire, chaîne trophique), une série d'organismes (plantes, animaux, micro-organismes), dans lesquels chaque maillon précédent sert de nourriture au suivant. Reliés les uns aux autres par des relations : consommateur de nourriture. La chaîne alimentaire comprend généralement de 2 à... ... Dictionnaire encyclopédique

chaîne alimentaire- Mitybos grandinė statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Augalų, gyvūnų ir microorganizmų mitybos ryšiai, del kurių pirminė augalų energija maisto pavidalu perduodama vartotojams ir skaidytojams. Vienam organizmui pasimaitinus kitu… Ecologie terminų aiškinamasis žodynas

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- (chaîne trophique, chaîne alimentaire), la relation des organismes à travers les relations alimentation-consommateur (certains servent de nourriture à d'autres). Dans ce cas, une transformation de la matière et de l'énergie se produit depuis les producteurs (producteurs primaires) jusqu'aux consommateurs... ... Dictionnaire encyclopédique biologique

Voir Circuit d'alimentation... Grand dictionnaire médical

Livres

• Le dilemme de l'omnivore. Une étude choquante sur l'alimentation moderne, Pollan Michael. Avez-vous déjà réfléchi à la façon dont la nourriture arrive à notre table ? Avez-vous fait vos courses au supermarché ou au marché de producteurs ? Ou peut-être avez-vous cultivé vos propres tomates ou amené une oie avec...

Le transfert d'énergie dans un écosystème s'effectue par ce que l'on appelle chaînes alimentaires. À son tour, une chaîne alimentaire est le transfert d'énergie de sa source d'origine (généralement autotrophe) à travers un certain nombre d'organismes, en mangeant certains par d'autres. Les chaînes alimentaires sont divisées en deux types :

Pin sylvestre => Pucerons => coccinelles=> Araignées => Insectivores

oiseaux => Oiseaux de proie.

Herbe => Mammifères herbivores => Puces => Flagellés.

2) Chaîne alimentaire détritique. Il provient de matière organique morte (appelée détritus), qui est soit consommé par de petits animaux, principalement des invertébrés, soit décomposé par des bactéries ou des champignons. Les organismes qui consomment de la matière organique morte sont appelés détritivores, en le décomposant - destructeurs.

Les chaînes alimentaires des prairies et des détritiques coexistent généralement dans les écosystèmes, mais un type de chaîne alimentaire domine presque toujours l’autre. Dans certains milieux spécifiques (sous terre par exemple), où l'activité vitale des plantes vertes est impossible en raison du manque de lumière, seules des chaînes alimentaires détritiques existent.

Dans les écosystèmes, les chaînes alimentaires ne sont pas isolées les unes des autres, mais sont étroitement liées. Ils constituent ce qu'on appelle réseaux alimentaires. Cela se produit parce que chaque producteur n’a pas un, mais plusieurs consommateurs, qui, à leur tour, peuvent avoir plusieurs sources de nourriture. Les relations au sein d’un réseau alimentaire sont clairement illustrées par le diagramme ci-dessous.

Diagramme du réseau alimentaire.

Dans les chaînes alimentaires, dites niveaux trophiques. Les niveaux trophiques classent les organismes de la chaîne alimentaire selon leurs types d'activités vitales ou leurs sources d'énergie. Les plantes occupent le premier niveau trophique (le niveau des producteurs), les herbivores (consommateurs de premier ordre) appartiennent au deuxième niveau trophique, les prédateurs qui se nourrissent d'herbivores forment le troisième niveau trophique, les prédateurs secondaires forment le quatrième, etc. Premier ordre.

Flux d'énergie dans un écosystème

Comme nous le savons, le transfert d’énergie dans un écosystème s’effectue via les chaînes alimentaires. Mais toute l’énergie du niveau trophique précédent n’est pas transférée au suivant. Un exemple est la situation suivante : la production primaire nette dans un écosystème (c'est-à-dire la quantité d'énergie accumulée par les producteurs) est de 200 kcal/m^2, la productivité secondaire (l'énergie accumulée par les consommateurs de premier ordre) est de 20 kcal/m^2. A 2 ou 10 % du niveau trophique précédent, l'énergie du niveau suivant est de 2 kcal/m^2, ce qui équivaut à 20 % de l'énergie du niveau précédent. Comme le montre cet exemple, à chaque transition vers un niveau supérieur, 80 à 90 % de l'énergie du maillon précédent de la chaîne alimentaire est perdue. De telles pertes sont dues au fait qu'une partie importante de l'énergie lors de la transition d'une étape à une autre n'est pas absorbée par les représentants du niveau trophique suivant ou est convertie en chaleur, indisponible pour les organismes vivants.

Modèle universel de flux d'énergie.

L'apport et les dépenses énergétiques peuvent être visualisés à l'aide de modèle de flux d'énergie universel. Elle s'applique à toute composante vivante d'un écosystème : plante, animal, micro-organisme, population ou groupe trophique. De tels modèles graphiques, connectés les uns aux autres, peuvent refléter les chaînes alimentaires (lorsque les modèles de flux d'énergie de plusieurs niveaux trophiques sont connectés en série, un diagramme du flux d'énergie dans la chaîne alimentaire est formé) ou la bioénergétique en général. L'énergie entrant dans la biomasse dans le diagramme est désignée je. Cependant, une partie de l'énergie entrante ne subit pas de transformation (dans la figure indiquée par NU). Par exemple, cela se produit lorsqu’une partie de la lumière qui traverse les plantes n’est pas absorbée par celles-ci, ou lorsqu’une partie de la nourriture qui traverse le tube digestif d’un animal n’est pas absorbée par son corps. Assimilé (ou assimilé) énergie (notée UN) est utilisé à diverses fins. Il est consacré à la respiration (dans le schéma - R.) c'est à dire. maintenir l’activité vitale de la biomasse et produire de la matière organique ( P.). Les produits, quant à eux, prennent différentes formes. Il est exprimé en coûts énergétiques pour la croissance de la biomasse ( g), dans diverses sécrétions de matière organique environnement externe (E), dans les réserves énergétiques du corps ( S) (un exemple d'une telle réserve est l'accumulation de graisse). L'énergie stockée forme ce qu'on appelle boucle de travail, puisque cette partie de la production sert à fournir de l'énergie dans le futur (par exemple, un prédateur utilise sa réserve d'énergie pour rechercher de nouvelles victimes). La partie restante de la production est constituée de biomasse ( B).

Le modèle de flux d’énergie universel peut être interprété de deux manières. Premièrement, il peut représenter une population d’une espèce. Dans ce cas, les canaux de flux énergétique et les connexions de l’espèce en question avec d’autres espèces représentent un schéma de la chaîne alimentaire. Une autre interprétation traite le modèle de flux d'énergie comme une image d'un certain niveau d'énergie. Le rectangle de biomasse et les canaux de flux d'énergie représentent alors toutes les populations soutenues par la même source d'énergie.

Afin de montrer clairement la différence dans les approches d'interprétation du modèle universel de flux d'énergie, nous pouvons considérer un exemple avec une population de renards. Une partie de l'alimentation des renards est constituée de végétation (fruits, etc.), tandis que l'autre partie est constituée d'herbivores. Pour souligner l'aspect énergétique intrapopulation (la première interprétation du modèle énergétique), la population entière de renards devrait être représentée comme un seul rectangle, si le métabolisme doit être distribué ( métabolisme- métabolisme, taux métabolique) les populations de renards en deux niveaux trophiques, c'est-à-dire que pour afficher la relation entre les rôles de l'alimentation végétale et animale dans le métabolisme, il est nécessaire de construire deux ou plusieurs rectangles.

Connaissant le modèle universel du flux d'énergie, il est possible de déterminer le rapport des valeurs du flux d'énergie à différents points de la chaîne alimentaire. Exprimés en pourcentage, ces rapports sont appelés. efficacité environnementale. Il existe plusieurs groupes d'efficacités environnementales. Le premier groupe de relations énergétiques : B/R Et P/R. La proportion d’énergie dépensée pour la respiration est importante dans les populations de grands organismes. Lorsqu'il est exposé au stress de l'environnement extérieur R. augmente. Ordre de grandeur P. significatif dans les populations actives de petits organismes (par exemple les algues), ainsi que dans les systèmes qui reçoivent de l'énergie de l'extérieur.

Le groupe de relations suivant : A/I Et PENNSYLVANIE. Le premier d'entre eux s'appelle efficacité de l'assimilation(c'est-à-dire l'efficacité de l'utilisation de l'énergie fournie), le second - efficacité de la croissance des tissus. L'efficacité de l'assimilation peut varier de 10 à 50 % ou plus. Elle peut soit atteindre une faible valeur (avec assimilation de l'énergie lumineuse par les plantes), soit avoir grandes valeurs(lors de l'assimilation de l'énergie alimentaire par les animaux). En règle générale, l'efficacité de l'assimilation chez les animaux dépend de leur alimentation. Chez les animaux herbivores, il atteint 80 % en mangeant des graines, 60 % en mangeant de jeunes feuillages, 30 à 40 % en mangeant des feuilles plus âgées, 10 à 20 % en mangeant du bois. Chez les animaux carnivores, l'efficacité d'assimilation est de 60 à 90 %, car la nourriture animale est beaucoup plus facilement absorbée par l'organisme que la nourriture végétale.

L’efficacité de la croissance tissulaire varie également considérablement. Il atteint ses plus grandes valeurs dans les cas où les organismes sont de petite taille et les conditions de leur habitat ne nécessitent pas de grandes dépenses énergétiques pour maintenir la température optimale pour la croissance des organismes.

Le troisième groupe de relations énergétiques : P/B. Si l’on considère P comme le taux d’augmentation de la production, P/B représente le rapport entre la production à un moment donné et la biomasse. Si les produits sont calculés pour une certaine période de temps, la valeur du ratio P/B est déterminé sur la base de la biomasse moyenne sur cette période. DANS dans ce cas P/B est une quantité sans dimension et montre combien de fois la production est supérieure ou inférieure à la biomasse.

Il convient de noter que les caractéristiques énergétiques d'un écosystème sont influencées par la taille des organismes qui l'habitent. Une relation a été établie entre la taille de l'organisme et son métabolisme spécifique (métabolisme pour 1 g de biomasse). Plus l'organisme est petit, plus son métabolisme spécifique est élevé et, par conséquent, plus la biomasse pouvant être supportée à un niveau trophique donné de l'écosystème est faible. Avec la même quantité d’énergie utilisée, les organismes grandes tailles accumulent plus de biomasse que les petites. Par exemple, quand valeur égale En énergie consommée, la biomasse accumulée par les bactéries sera bien inférieure à la biomasse accumulée par les grands organismes (par exemple les mammifères). Une image différente apparaît lorsqu’on considère la productivité. Puisque la productivité est le taux de croissance de la biomasse, elle est plus élevée chez les petits animaux, qui ont des taux de reproduction et de renouvellement de la biomasse plus élevés.

En raison de la perte d'énergie au sein des chaînes alimentaires et de la dépendance du métabolisme à l'égard de la taille des individus, chaque communauté biologique acquiert une certaine structure trophique, qui peut servir de caractéristique à l'écosystème. La structure trophique est caractérisée soit par la culture sur pied, soit par la quantité d'énergie fixée par unité de surface par unité de temps par chaque niveau trophique ultérieur. La structure trophique peut être représentée graphiquement sous la forme de pyramides dont la base est le premier niveau trophique (le niveau des producteurs), et les niveaux trophiques suivants forment les « étages » de la pyramide. Il existe trois types de pyramides écologiques.

1) Pyramide numérique (indiquée par le chiffre 1 dans le diagramme) Elle affiche le nombre d'organismes individuels à chaque niveau trophique. Le nombre d'individus aux différents niveaux trophiques dépend de deux facteurs principaux. Le premier est plus haut niveau métabolisme spécifique chez les petits animaux par rapport aux grands, ce qui leur permet d'avoir une supériorité numérique sur les grandes espèces et des taux de reproduction plus élevés. Un autre des facteurs ci-dessus est l’existence de limites supérieures et inférieures quant à la taille de leurs proies parmi les animaux prédateurs. Si la proie est beaucoup plus grande que le prédateur, elle ne pourra pas la vaincre. Les petites proies ne pourront pas satisfaire les besoins énergétiques du prédateur. Par conséquent, pour chaque espèce prédatrice, il existe une taille optimale de proie. de cette règle il existe des exceptions (par exemple, les serpents utilisent du venin pour tuer des animaux plus gros qu'eux). Les pyramides de nombres peuvent être pointées vers le bas si les producteurs sont beaucoup plus grands que les consommateurs primaires (un exemple est un écosystème forestier, où les producteurs sont des arbres et les principaux consommateurs sont des insectes).

2) Pyramide de la biomasse (2 sur le schéma). Avec son aide, vous pouvez afficher clairement les ratios de biomasse à chacun des niveaux trophiques. Elle peut être directe si la taille et la durée de vie des producteurs atteignent des valeurs relativement importantes (écosystèmes terrestres et d'eau peu profonde), et inversée lorsque les producteurs sont de petite taille et ont un cycle de vie court (plans d'eau ouverts et profonds).

3) Pyramide d'énergie (3 sur le schéma). Reflète la quantité de flux d’énergie et de productivité à chaque niveau trophique. Contrairement aux pyramides des nombres et de la biomasse, la pyramide de l'énergie ne peut être inversée, car la transition de l'énergie alimentaire vers des niveaux trophiques supérieurs se produit avec d'importantes pertes d'énergie. Par conséquent, l’énergie totale de chaque niveau trophique précédent ne peut pas être supérieure à l’énergie du suivant. Le raisonnement ci-dessus est basé sur l’utilisation de la deuxième loi de la thermodynamique, la pyramide d’énergie d’un écosystème en est donc une illustration claire.

De toutes les caractéristiques trophiques d’un écosystème évoquées ci-dessus, seule la pyramide énergétique donne l’image la plus complète de l’organisation des communautés biologiques. Dans la pyramide des âges, le rôle des petits organismes est grandement exagéré, et dans la pyramide de la biomasse, l'importance des grands est surestimée. Dans ce cas, ces critères ne conviennent pas pour comparer le rôle fonctionnel de populations très différentes dans le rapport entre l'intensité métabolique et la taille des individus. Pour cette raison, c'est le flux d'énergie qui constitue le critère le plus approprié pour comparer les composants individuels d'un écosystème entre eux, ainsi que pour comparer deux écosystèmes entre eux.

La connaissance des lois fondamentales de la transformation énergétique dans un écosystème contribue à une meilleure compréhension des processus de fonctionnement de l'écosystème. Ceci est particulièrement important car l’intervention humaine dans son « travail » naturel peut conduire à la destruction du système écologique. À cet égard, il doit être capable de prédire à l'avance les résultats de ses activités, et une compréhension des flux d'énergie dans l'écosystème peut fournir une plus grande précision à ces prédictions.