Target: memperluas pengetahuan tentang faktor biotik lingkungan.

Peralatan: tanaman herbarium, boneka chordata (ikan, amfibi, reptil, burung, mamalia), koleksi serangga, olahan hewan basah, ilustrasi berbagai tanaman dan binatang.

Kemajuan pekerjaan:

1. Gunakan peralatan dan buat dua rangkaian daya. Ingatlah bahwa rantai selalu dimulai dengan produsen dan diakhiri dengan peredam.

Tanaman → serangga→kadal → bakteri

Tanaman → belalang→ katak → bakteri

Ingat pengamatan Anda di alam dan buatlah dua rantai makanan. Label produsen, konsumen (urutan ke-1 dan ke-2), pengurai.

Ungu → ekor pegas→tungau predator→kelabang predator→ bakteri

Produsen - konsumen1 - konsumen2 - konsumen2 - pengurai

Kubis→ siput→ katak →bakteri

Produsen – konsumen1 - konsumen2 - pengurai

Apa yang dimaksud dengan rantai makanan dan apa yang mendasarinya? Apa yang menentukan stabilitas biocenosis? Nyatakan kesimpulan Anda.

Kesimpulan:

Makanan (trofik) rantai- rangkaian spesies tumbuhan, hewan, jamur dan mikroorganisme yang saling berhubungan melalui hubungan: makanan - konsumen (urutan organisme di mana terjadi perpindahan materi dan energi secara bertahap dari sumber ke konsumen). Organisme dari mata rantai berikutnya memakan organisme dari mata rantai sebelumnya, dan dengan demikian terjadi transfer rantai energi dan materi, yang mendasari siklus zat di alam. Dengan setiap transfer dari satu tautan ke tautan lainnya, tautan itu hilang paling(hingga 80-90%) energi potensial hilang sebagai panas. Oleh karena itu, jumlah mata rantai (jenis) dalam rantai makanan terbatas dan biasanya tidak melebihi 4-5. Stabilitas suatu biocenosis ditentukan oleh keanekaragamannya komposisi spesies. Produser- organisme yang mampu mensintesis zat organik dari zat anorganik, yaitu semua autotrof. Konsumen- heterotrof, organisme yang mengonsumsi zat organik siap pakai yang dibuat oleh autotrof (produsen). Berbeda dengan pengurai

Konsumen tidak mampu menguraikan zat organik menjadi anorganik. Pengurai- mikroorganisme (bakteri dan jamur) yang memusnahkan sisa-sisa makhluk hidup yang mati, mengubahnya menjadi senyawa anorganik dan organik sederhana.

3. Sebutkan organisme yang tidak termasuk dalam rantai makanan berikut.

1) Laba-laba, rubah

2) ulat pemakan pohon, elang ular

3) ulat

4. Dari daftar organisme hidup yang diusulkan, buatlah jaringan trofik:

rumput, semak berry, terbang, dada, katak, ular, kelinci, serigala, bakteri pembusuk, nyamuk, belalang. Tunjukkan jumlah energi yang berpindah dari satu tingkat ke tingkat lainnya.

1. Rumput (100%) - belalang (10%) - katak (1%) - ular (0,1%) - bakteri pembusuk (0,01%).

2. Semak (100%) - kelinci (10%) - serigala (1%) - bakteri pembusuk (0,1%).

3. Rumput (100%) - lalat (10%) - tit (1%) - serigala (0,1%) - bakteri pembusuk (0,01%).

4. Rumput (100%) - nyamuk (10%) - katak (1%) - ular (0,1%) - bakteri pembusuk (0,01%).

5. Mengetahui aturan perpindahan energi dari suatu benda tingkat trofik di sisi lain (sekitar 10%), membangun piramida biomassa untuk rantai makanan ketiga (tugas 1). Biomassa tanaman 40 ton.

Rumput (40 ton) -- belalang (4 ton) -- burung gereja (0,4 ton) -- rubah (0,04).

6. Kesimpulan: apa yang dicerminkan oleh peraturan piramida ekologi?

Aturan piramida ekologi dengan sangat kondisional menyampaikan pola perpindahan energi dari satu tingkat nutrisi ke tingkat nutrisi berikutnya, di rantai makanan. Model grafis ini pertama kali dikembangkan oleh Charles Elton pada tahun 1927. Menurut pola ini, massa total tumbuhan harus lebih besar daripada hewan herbivora, dan massa total hewan herbivora harus lebih besar daripada predator tingkat pertama, dll. sampai ke ujung rantai makanan.

Pekerjaan laboratorium № 1

Di alam, setiap spesies, populasi, dan bahkan individu tidak hidup terisolasi satu sama lain dan habitatnya, tetapi sebaliknya mengalami banyak hal. saling mempengaruhi. Komunitas biotik atau biocenosis - komunitas organisme hidup yang berinteraksi, mewakili sistem stabil yang dihubungkan oleh banyak hal koneksi internal, dengan relatif struktur permanen dan sekumpulan spesies yang saling bergantung.

Biocenosis ditandai dengan hal-hal tertentu struktur: spesies, spasial dan trofik.

Komponen organik biocenosis terkait erat dengan komponen anorganik - tanah, kelembaban, atmosfer, yang bersama-sama membentuk ekosistem yang stabil - biogeocenosis .

Biogenocenosis– sistem ekologi yang mengatur dirinya sendiri yang dibentuk oleh orang-orang yang hidup bersama dan berinteraksi satu sama lain dan dengan alam mati, populasi jenis yang berbeda dalam kondisi lingkungan yang relatif homogen.

Sistem ekologi

Sistem fungsional, termasuk komunitas organisme hidup dari berbagai spesies dan habitatnya. Hubungan antar komponen ekosistem muncul terutama atas dasar hubungan pangan dan metode memperoleh energi.

Ekosistem

Sekumpulan spesies tumbuhan, hewan, jamur, mikroorganisme yang berinteraksi satu sama lain dan dengan lingkungan sedemikian rupa sehingga komunitas tersebut dapat bertahan dan berfungsi tanpa batas. waktu yang lama. Komunitas biotik (biocenosis) terdiri dari komunitas tumbuhan ( fitocenosis), binatang ( zoocenosis), mikroorganisme ( mikrobiocenosis).

Semua organisme di Bumi dan habitatnya juga mewakili ekosistem dengan peringkat tertinggi - lingkungan , memiliki stabilitas dan sifat-sifat ekosistem lainnya.

Keberadaan suatu ekosistem dimungkinkan berkat aliran energi yang konstan dari luar - sumber energi tersebut biasanya adalah matahari, meskipun hal ini tidak berlaku untuk semua ekosistem. Kelestarian ekosistem dijamin melalui tindakan langsung dan masukan antara komponen-komponennya, sirkulasi internal zat dan partisipasi dalam siklus global.

Doktrin biogeocenosis dikembangkan oleh V.N. Sukachev. Istilah " ekosistem"diperkenalkan ke dalam penggunaan oleh ahli geobotani Inggris A. Tansley pada tahun 1935, istilah " biogeocenosis" - Akademisi V.N. Sukachev pada tahun 1942 biogeocenosis Perlu adanya komunitas tumbuhan (phytocenosis) sebagai mata rantai utama yang menjamin potensi keabadian biogeocenosis akibat energi yang dihasilkan oleh tumbuhan. Ekosistem mungkin tidak mengandung fitocenosis.

fitocenosis

Komunitas tumbuhan yang terbentuk secara historis sebagai hasil perpaduan tumbuhan yang saling berinteraksi dalam suatu wilayah wilayah yang homogen.

Dia dicirikan:

- komposisi spesies tertentu,

- bentuk kehidupan,

- tiering (di atas tanah dan bawah tanah),

- kelimpahan (frekuensi kemunculan spesies),

- akomodasi,

- aspek ( penampilan),

- vitalitas,

- perubahan musim,

- pembangunan (perubahan komunitas).

Berjenjang (jumlah lantai)

Salah satu ciri ciri komunitas tumbuhan, yang seolah-olah terdiri dari pembagian lantai demi lantai baik di ruang atas maupun bawah tanah.

Tingkatan di atas tanah memungkinkan penggunaan cahaya, dan air bawah tanah yang lebih baik dan mineral. Biasanya, hingga lima tingkatan dapat dibedakan di hutan: yang atas (pertama) - pohon tinggi, yang kedua - pohon pendek, yang ketiga - semak, yang keempat - rumput, yang kelima - lumut.

Tingkatan bawah tanah - bayangan cermin di atas permukaan tanah: akar pohon berada paling dalam; bagian bawah tanah lumut terletak di dekat permukaan tanah.

Berdasarkan cara penerimaan dan penggunaan nutrisi semua organisme dibagi menjadi autotrof dan heterotrof. Di alam terdapat siklus berkelanjutan nutrisi yang diperlukan untuk kehidupan. Bahan kimia diekstraksi oleh autotrof dari lingkungan dan dikembalikan lagi melalui heterotrof. Proses ini memakan waktu yang sangat lama bentuk yang kompleks. Setiap spesies hanya menggunakan sebagian energi yang terkandung dalam bahan organik, sehingga dekomposisinya mencapai tahap tertentu. Jadi, dalam proses evolusi di sistem ekologi telah berkembang rantai Dan jaringan catu daya .

Kebanyakan biogeocenosis memiliki hal serupa struktur trofik. Dasarnya adalah tanaman hijau - produsen. Herbivora dan karnivora tentu ada: konsumen bahan organik - konsumen dan perusak residu organik - pengurai.

Jumlah individu dalam rantai makanan terus menurun, jumlah korban lebih banyak angka konsumennya, karena di setiap mata rantai makanan, dengan setiap perpindahan energi, 80-90% energinya hilang, hilang dalam bentuk panas. Oleh karena itu, jumlah mata rantai dalam rantai tersebut terbatas (3-5).

Keanekaragaman spesies biocenosis diwakili oleh semua kelompok organisme - produsen, konsumen dan pengurai.

Pelanggaran tautan apa pun dalam rantai makanan menyebabkan terganggunya biocenosis secara keseluruhan. Misalnya, penggundulan hutan menyebabkan perubahan komposisi spesies serangga, burung, dan akibatnya, hewan. Di kawasan tanpa pohon, rantai makanan lain akan berkembang dan biocenosis berbeda akan terbentuk, yang akan memakan waktu beberapa dekade.

Rantai makanan (trofik atau makanan )

Tampilan yang saling berhubungan, mengekstraksi secara berurutan bahan organik dan energi dari bahan pangan asal; Terlebih lagi, setiap mata rantai sebelumnya adalah makanan bagi mata rantai berikutnya.

Rantai makanan di setiap wilayah alami dengan kondisi keberadaan yang kurang lebih homogen terdiri dari kompleks spesies yang saling berhubungan yang saling memakan dan membentuk sistem mandiri di mana terjadi sirkulasi zat dan energi.

Komponen ekosistem:

- Produser - organisme autotrofik (kebanyakan tumbuhan hijau) adalah satu-satunya penghasil bahan organik di Bumi. Bahan organik yang kaya energi disintesis selama fotosintesis dari zat anorganik yang miskin energi (H 2 0 dan C0 2).

- Konsumen - herbivora dan karnivora, konsumen bahan organik. Konsumen dapat menjadi herbivora jika mereka langsung memanfaatkan produsen, atau karnivora jika memakan hewan lain. Dalam rantai makanan, mereka paling sering memilikinya nomor seri dari I sampai IV.

- Pengurai - mikroorganisme heterotrofik (bakteri) dan jamur - perusak residu organik, penghancur. Mereka juga disebut petugas bumi.

Tingkat trofik (gizi). - sekumpulan organisme yang disatukan oleh suatu jenis nutrisi. Konsep tingkat trofik memungkinkan kita memahami dinamika aliran energi dalam suatu ekosistem.

1. tingkat trofik pertama selalu ditempati oleh produsen (tumbuhan),
2. yang kedua - konsumen tingkat pertama (hewan herbivora),
3. ketiga - konsumen urutan kedua - predator yang memakan hewan herbivora),
4. keempat - konsumen urutan III(predator sekunder).

Jenis-jenis berikut ini dibedakan: rantai makanan:

DI DALAM rantai padang rumput (rantai makan) sumber makanan utama adalah tumbuhan hijau. Contoh: rumput -> serangga -> amfibi -> ular -> burung pemangsa.

- merusak rantai (rantai dekomposisi) dimulai dengan detritus – biomassa mati. Contoh: serasah daun -> cacing tanah-> bakteri. Ciri lain dari rantai detrital adalah produk tumbuhan di dalamnya seringkali tidak dikonsumsi langsung oleh hewan herbivora, tetapi mati dan termineralisasi oleh saprofit. Rantai detritus juga merupakan karakteristik ekosistem laut dalam, yang penghuninya memakan organisme mati yang tenggelam lapisan atas air.

Hubungan antar spesies dalam sistem ekologi yang berkembang selama proses evolusi, di mana banyak komponen mencari makan objek yang berbeda dan mereka sendiri berfungsi sebagai makanan bagi berbagai anggota ekosistem. Secara sederhana, jaring-jaring makanan dapat direpresentasikan sebagai sistem rantai makanan yang saling terkait.

Organisme dari rantai makanan berbeda yang memperoleh makanan melalui jumlah yang sama tautan rantai ini terletak di tingkat trofik yang sama. Pada saat yang sama, populasi berbeda dari spesies yang sama, yang termasuk dalam rantai makanan berbeda, mungkin berada tingkat trofik yang berbeda. Hubungan antara tingkat trofik yang berbeda dalam suatu ekosistem dapat digambarkan secara grafis sebagai piramida ekologi.

Piramida ekologi

Sebuah metode yang menampilkan secara grafis hubungan antara tingkat trofik yang berbeda dalam suatu ekosistem - ada tiga jenis:

Piramida populasi mencerminkan jumlah organisme pada setiap tingkat trofik;

Piramida biomassa mencerminkan biomassa pada setiap tingkat trofik;

Piramida energi menunjukkan jumlah energi yang melewati setiap tingkat trofik selama periode waktu tertentu.

Aturan piramida ekologi

Suatu pola yang mencerminkan penurunan massa (energi, jumlah individu) secara progresif di setiap mata rantai berikutnya dalam rantai makanan.

Piramida angka

Piramida ekologi yang menunjukkan jumlah individu pada setiap tingkat gizi. Piramida angka tidak memperhitungkan ukuran dan massa individu, harapan hidup, laju metabolisme, tetapi selalu dapat dilacak tren utama- pengurangan jumlah individu dari tautan ke tautan. Misalnya, dalam ekosistem stepa, jumlah individu tersebar sebagai berikut: produsen - 150.000, konsumen herbivora - 20.000, konsumen karnivora - 9.000 individu/area. Biocenosis padang rumput dicirikan oleh jumlah individu berikut pada area seluas 4000 m2: produsen - 5.842.424, konsumen herbivora orde pertama - 708.624, konsumen karnivora orde kedua - 35.490, konsumen karnivora orde ketiga - 3 .

Piramida biomassa

Pola yang menyatakan jumlah bahan tumbuhan yang menjadi dasar rantai makanan (produsen) kira-kira 10 kali lebih besar dibandingkan massa hewan herbivora (konsumen tingkat pertama), dan massa hewan herbivora 10 kali lipat. lebih besar dari karnivora (konsumen urutan kedua), yaitu masing-masing berikutnya tingkat gizi memiliki massa 10 kali lebih kecil dari yang sebelumnya. Rata-rata 1000 kg tanaman menghasilkan 100 kg tubuh herbivora. Predator yang memakan herbivora dapat menghasilkan 10 kg biomassa, predator sekunder - 1 kg.

Piramida Energi

mengungkapkan suatu pola yang menurutnya aliran energi secara bertahap berkurang dan terdepresiasi ketika berpindah dari satu mata rantai ke mata rantai lainnya dalam rantai makanan. Jadi, dalam biocenosis danau, tumbuhan hijau - produsen - menghasilkan biomassa yang mengandung 295,3 kJ/cm 2, konsumen tingkat pertama, yang mengonsumsi biomassa tanaman, menghasilkan biomassa sendiri yang mengandung 29,4 kJ/cm 2; Konsumen urutan kedua, dengan memanfaatkan konsumen urutan pertama untuk makanannya, menghasilkan biomassa sendiri yang mengandung 5,46 kJ/cm2. Hilangnya energi selama peralihan dari konsumen tingkat pertama ke konsumen tingkat kedua, jika ini adalah hewan berdarah panas, meningkat. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa hewan-hewan ini menghabiskan banyak energi tidak hanya untuk membangun biomassanya, tetapi juga untuk menjaga suhu tubuh tetap konstan. Jika kita membandingkan beternak anak sapi dan ikan tenggeran, maka jumlah energi makanan yang dikeluarkan sama akan menghasilkan 7 kg daging sapi dan hanya 1 kg ikan, karena anak sapi memakan rumput, dan ikan predator hinggap memakan ikan.

Jadi, dua jenis piramida pertama memiliki sejumlah kelemahan signifikan:

Piramida biomassa mencerminkan keadaan ekosistem pada saat pengambilan sampel dan, oleh karena itu, menunjukkan rasio biomassa di dalamnya saat ini dan tidak mencerminkan produktivitas setiap tingkat trofik (yaitu kemampuannya menghasilkan biomassa selama periode waktu tertentu). Oleh karena itu, jika jumlah produsen mencakup spesies yang tumbuh cepat, piramida biomassa mungkin akan terbalik.

Piramida energi memungkinkan Anda membandingkan produktivitas tingkat trofik yang berbeda karena memperhitungkan faktor waktu. Selain itu, perbedaan nilai energi juga diperhitungkan berbagai zat(misalnya, 1 g lemak menyediakan energi hampir dua kali lebih banyak dibandingkan 1 g glukosa). Oleh karena itu, piramida energi selalu menyempit ke atas dan tidak pernah terbalik.

Plastisitas ekologis

Derajat ketahanan organisme atau komunitasnya (biocenosis) terhadap pengaruh faktor lingkungan. Spesies plastik secara ekologis mempunyai keanekaragaman yang luas norma reaksi , yaitu diadaptasi secara luas lingkungan yang berbeda habitat (ikan stickleback dan belut, beberapa protozoa hidup di perairan tawar dan air asin). Spesies yang sangat terspesialisasi hanya dapat hidup di lingkungan tertentu: hewan laut dan ganggang - di air asin, ikan sungai dan tanaman teratai, lili air, duckweed hanya hidup di air tawar.

Umumnya ekosistem (biogeocenosis) ditandai dengan indikator berikut:

Keanekaragaman spesies

Kepadatan populasi spesies,

Biomassa.

Biomassa

Jumlah total bahan organik seluruh individu suatu biocenosis atau spesies dengan energi yang terkandung di dalamnya. Biomassa biasanya dinyatakan dalam satuan massa dalam bentuk bahan kering per satuan luas atau volume. Biomassa dapat didefinisikan secara terpisah untuk hewan, tumbuhan atau spesies individu. Jadi, biomassa jamur di dalam tanah adalah 0,05-0,35 t/ha, alga - 0,06-0,5, akar tanaman tingkat tinggi - 3,0-5,0, cacing tanah - 0,2-0,5 , hewan vertebrata - 0,001-0,015 t/ha.

Dalam biogeocenosis ada produktivitas biologis primer dan sekunder :

ü Utama produktivitas biologis biocenosis- total produktivitas fotosintesis, yang merupakan hasil aktivitas autotrof - tumbuhan hijau, misalnya, hutan pinus Umur 20-30 tahun menghasilkan 37,8 t/ha biomassa per tahun.

ü Produktivitas biologis sekunder dari biocenosis- total produktivitas organisme heterotrofik (konsumen), yang terbentuk melalui penggunaan zat dan energi yang dikumpulkan oleh produsen.

Populasi. Struktur dan dinamika bilangan.

Setiap spesies di Bumi menempati tempat tertentu jangkauan, karena hanya dapat hidup pada kondisi lingkungan tertentu. Namun, kondisi kehidupan dalam kisaran satu spesies dapat berbeda secara signifikan, yang menyebabkan disintegrasi spesies menjadi kelompok-kelompok dasar individu – populasi.

Populasi

Sekumpulan individu dari spesies yang sama, menempati wilayah terpisah dalam jangkauan spesies (dengan kondisi kehidupan yang relatif homogen), kawin secara bebas satu sama lain (memiliki kumpulan gen yang sama) dan terisolasi dari populasi lain dari spesies ini, memiliki semua kondisi yang diperlukan untuk menjaga stabilitasnya dalam waktu yang lama dalam perubahan kondisi lingkungan. Yang paling penting karakteristik populasi adalah strukturnya (usia, komposisi jenis kelamin) dan dinamika populasi.

Di bawah struktur demografi populasi memahami komposisi jenis kelamin dan usianya.

Struktur spasial Populasi adalah ciri-ciri sebaran individu suatu populasi dalam ruang.

Struktur usia populasi dikaitkan dengan rasio individu dari berbagai usia dalam populasi. Individu dengan usia yang sama dikelompokkan ke dalam kelompok – kelompok umur.

DI DALAM struktur umur populasi tumbuhan mengalokasikan periode-periode berikutnya:

Laten - keadaan benih;

Pregeneratif (mencakup keadaan semai, tanaman remaja, tanaman belum menghasilkan dan tanaman perawan);

Generatif (biasanya dibagi menjadi tiga subperiode - individu generatif muda, dewasa dan tua);

Pascageneratif (termasuk keadaan tanaman subsenil, pikun, dan fase sekarat).

Milik status usia tertentu ditentukan oleh usia biologis- derajat ekspresi ciri-ciri morfologi tertentu (misalnya, derajat pembedahan daun kompleks) dan fisiologis (misalnya, kemampuan menghasilkan keturunan).

Pada populasi hewan juga dimungkinkan untuk membedakan perbedaan tahapan usia. Misalnya serangga yang berkembang dengan metamorfosis sempurna melewati tahapan:

Larva,

boneka,

Imago (serangga dewasa).

Sifat struktur umur penduduktergantung pada jenis karakteristik kurva kelangsungan hidup suatu populasi tertentu.

Kurva kelangsungan hidupmencerminkan angka kematian pada kelompok umur yang berbeda dan merupakan garis menurun:

1. Jika angka kematian tidak bergantung pada umur individu, maka kematian individu terjadi pada tipe ini secara seragam, angka kematian tetap konstan sepanjang hidup ( tipe I ). Kurva kelangsungan hidup seperti itu merupakan ciri spesies yang perkembangannya terjadi tanpa metamorfosis dengan stabilitas yang cukup pada keturunan yang dilahirkan. Tipe ini biasa disebut jenis hidra- ditandai dengan kurva kelangsungan hidup yang mendekati garis lurus.
2. Pada spesies yang peran faktor eksternalnya terhadap kematian kecil, kurva kelangsungan hidupnya ditandai dengan sedikit penurunan sampai umur tertentu, setelah itu terjadi penurunan tajam akibat kematian alami (fisiologis) ( tipe II ). Sifat kurva kelangsungan hidup yang mendekati tipe ini merupakan ciri khas manusia (walaupun kurva kelangsungan hidup manusia agak datar dan merupakan persilangan antara tipe I dan II). Tipe ini disebut Tipe Drosophila: inilah yang ditunjukkan oleh lalat buah kondisi laboratorium(tidak dimakan predator).
3. Karakteristik banyak spesies angka kematian yang tinggi pada tahap awal entogenesis. Pada spesies seperti itu, kurva kelangsungan hidup ditandai dengan penurunan tajam di wilayah tersebut usia yang lebih muda. Individu yang bertahan pada usia “kritis” menunjukkan angka kematian yang rendah dan hidup hingga usia yang lebih tua. Tipenya disebut jenis tiram (tipe III ).

Struktur seksual populasi

Rasio jenis kelamin memiliki hubungan langsung untuk reproduksi populasi dan keberlanjutannya.

Ada rasio jenis kelamin primer, sekunder dan tersier dalam populasi:

- Rasio jenis kelamin primer bertekad mekanisme genetik- Divergensi seragam kromosom seks. Misalnya pada manusia, kromosom XY menentukan perkembangan jenis kelamin laki-laki, dan kromosom XX menentukan perkembangan jenis kelamin perempuan. Dalam hal ini, rasio jenis kelamin primer adalah 1:1, yaitu kemungkinan yang sama.

- Rasio jenis kelamin sekunder adalah rasio jenis kelamin pada saat kelahiran (di antara bayi baru lahir). Ini mungkin berbeda secara signifikan dari yang utama karena beberapa alasan: selektivitas sel telur terhadap sperma yang membawa kromosom X atau Y, kemampuan sperma untuk membuahi yang tidak setara, perbedaan faktor eksternal. Misalnya, ahli zoologi telah menjelaskan pengaruh suhu terhadap rasio jenis kelamin sekunder pada reptil. Pola serupa juga terjadi pada beberapa serangga. Jadi, pada semut, pembuahan dipastikan pada suhu di atas 20°C, atau lebih suhu rendah telur yang tidak dibuahi diletakkan. Yang terakhir menetas menjadi jantan, dan yang dibuahi sebagian besar menjadi betina.

- Rasio jenis kelamin tersier - rasio jenis kelamin pada hewan dewasa.

Struktur spasial populasi mencerminkan sifat distribusi individu dalam ruang.

Menyorot tiga jenis utama distribusi individu di luar angkasa:

- seragam atau seragam(individu-individu tersebar secara merata dalam ruang, pada jarak yang sama satu sama lain); jarang terjadi di alam dan paling sering disebabkan oleh persaingan intraspesifik yang akut (misalnya, pada ikan predator);

- jamaah atau mosaik(“berbintik”, individu berada dalam kelompok yang terisolasi); terjadi jauh lebih sering. Hal ini terkait dengan karakteristik lingkungan mikro atau perilaku hewan;

- acak atau membaur(individu didistribusikan secara acak dalam ruang) - hanya dapat diamati di lingkungan yang homogen dan hanya pada spesies yang tidak menunjukkan kecenderungan untuk membentuk kelompok (misalnya kumbang tepung).

Ukuran populasi dilambangkan dengan huruf N. Rasio kenaikan N per satuan waktu dN/dt dinyatakankecepatan sesaatperubahan jumlah penduduk, yaitu perubahan jumlah pada waktu t.Pertumbuhan populasitergantung pada dua faktor - kesuburan dan kematian tanpa adanya emigrasi dan imigrasi (populasi seperti itu disebut terisolasi). Selisih antara angka kelahiran b dan angka kematian d adalahtingkat pertumbuhan penduduk yang terisolasi:

Stabilitas populasi

Ini adalah kemampuannya untuk berada dalam keadaan keseimbangan dinamis (yaitu bergerak, berubah) dengan lingkungan: kondisi lingkungan berubah, dan populasi juga berubah. Salah satu kondisi yang paling penting keberlanjutan adalah keragaman internal. Dalam kaitannya dengan suatu populasi, ini adalah mekanisme untuk mempertahankan kepadatan penduduk tertentu.

Menyorot tiga jenis ketergantungan ukuran populasi pada kepadatannya .

Tipe pertama (I) - yang paling umum, ditandai dengan penurunan pertumbuhan penduduk seiring dengan peningkatan kepadatannya, yang dicapai melalui berbagai mekanisme. Misalnya, banyak jenis burung yang dicirikan oleh penurunan kesuburan (fertilitas) seiring dengan meningkatnya kepadatan populasi; peningkatan angka kematian, penurunan resistensi organisme dengan peningkatan kepadatan populasi; perubahan usia saat pubertas tergantung pada kepadatan penduduk.

Tipe ketiga ( AKU AKU AKU ) adalah karakteristik populasi di mana “efek kelompok” dicatat, yaitu kepadatan populasi optimal tertentu berkontribusi pada kelangsungan hidup, perkembangan, dan aktivitas vital semua individu yang lebih baik, yang melekat pada sebagian besar hewan kelompok dan sosial. Misalnya, untuk memperbaharui populasi hewan heteroseksual, minimal diperlukan kepadatan yang memberikan kemungkinan yang cukup untuk bertemunya jantan dan betina.

Tugas tematik

A1. Biogeocenosis terbentuk

1) tumbuhan dan hewan

2) hewan dan bakteri

3) tumbuhan, hewan, bakteri

4) wilayah dan organisme

A2. Konsumen bahan organik dalam biogeocenosis hutan adalah

1) pohon cemara dan birch

2) jamur dan cacing

3) kelinci dan tupai

4) bakteri dan virus

A3. Produsen di danau tersebut adalah

2) berudu

A4. Proses pengaturan diri dalam biogeocenosis mempengaruhi

1) rasio jenis kelamin pada populasi spesies yang berbeda

2) jumlah mutasi yang terjadi pada populasi

3) rasio predator-mangsa

4) kompetisi intraspesifik

A5. Salah satu syarat keberlangsungan suatu ekosistem dapat berupa

1) kemampuannya untuk berubah

2) keanekaragaman spesies

3) fluktuasi jumlah spesies

4) stabilitas kumpulan gen dalam populasi

A6. Termasuk pengurai

2) lumut

4) pakis

A7. Jika massa total diterima konsumen urutan ke 2 sama dengan 10 kg, maka berapakah jumlah massa produsen yang menjadi sumber pangan konsumen tersebut?

A8. Tunjukkan rantai makanan detrital

1) lalat – laba-laba – burung pipit – bakteri

2) semanggi – elang – lebah – tikus

3) gandum hitam – tit – kucing – bakteri

4) nyamuk - burung pipit - elang - cacing

A9. Sumber energi awal dalam biocenosis adalah energi

1) senyawa organik

2) senyawa anorganik

4) kemosintesis

1) kelinci

2) lebah

3) sariawan lapangan

4) serigala

A11. Dalam satu ekosistem Anda dapat menemukan pohon ek dan

1) gopher

3) burung

4) bunga jagung biru

A12. Jaringan listrik adalah:

1) hubungan antara orang tua dan keturunan

2) hubungan keluarga (genetik).

3) metabolisme dalam sel-sel tubuh

4) cara perpindahan zat dan energi dalam ekosistem

A13. Piramida angka ekologi mencerminkan:

1) rasio biomassa pada setiap tingkat trofik

2) rasio massa suatu organisme individu pada tingkat trofik yang berbeda

3) struktur rantai makanan

4) keanekaragaman spesies pada tingkat trofik yang berbeda

Syarat utama keberadaan suatu ekosistem adalah terpeliharanya peredaran zat dan transformasi energi. Ini disediakan berkat trofik (makanan) hubungan antar spesies yang termasuk dalam kelompok fungsional yang berbeda. Atas dasar ikatan inilah zat organik disintesis oleh produsen dari zat mineral melalui penyerapan energi matahari, ditransmisikan ke konsumen dan mengalami transformasi kimia. Sebagai hasil dari aktivitas kehidupan yang didominasi pengurai, atom-atom biogenik utama unsur kimia berpindah dari zat organik ke zat anorganik (CO 2, NH 3, H 2 S, H 2 O). Kemudian zat anorganik digunakan oleh produsen untuk membuat zat organik baru darinya. Dan mereka kembali ditarik ke dalam siklus tersebut dengan bantuan produsen. Jika zat-zat ini tidak digunakan kembali, kehidupan di Bumi tidak mungkin terjadi. Memang, cadangan zat yang diserap produsen di alam tidak terbatas. Untuk melaksanakan siklus penuh zat dalam ekosistem, ketiganya harus ada. kelompok fungsional organisme. Dan di antara mereka harus ada interaksi yang konstan dalam bentuk hubungan trofik dengan pembentukan rantai trofik (makanan), atau rantai makanan.

Rantai makanan (food chain) adalah rangkaian organisme di mana terjadi perpindahan materi dan energi secara bertahap dari sumber (mata rantai sebelumnya) ke konsumen (mata rantai selanjutnya).

Dalam hal ini, satu organisme dapat memakan organisme lain, memakan sisa-sisa organisme yang mati atau produk limbahnya. Tergantung pada jenis sumber materi dan energi awal, rantai makanan dibagi menjadi dua jenis: padang rumput (rantai penggembalaan) dan detrital (rantai penguraian).

Rantai penggembalaan (rantai penggembalaan)- rantai makanan yang dimulai dari produsen dan mencakup konsumen dari berbagai ordo. DI DALAM pandangan umum Rantai padang rumput dapat ditunjukkan dengan diagram berikut:

Produsen -> Konsumen urutan pertama -> Konsumen urutan kedua -> Konsumen urutan ketiga

Contoh: 1) rantai makanan di padang rumput: semanggi merah - kupu-kupu - katak - ular; 2) rantai makanan reservoir: chlamydomonas - daphnia - gudgeon - pike perch. Panah pada diagram menunjukkan arah perpindahan materi dan energi pada rangkaian daya.

Setiap organisme dalam rantai makanan termasuk dalam tingkat trofik tertentu.

Tingkat trofik adalah sekumpulan organisme yang, bergantung pada metode nutrisi dan jenis makanannya, merupakan mata rantai tertentu dalam rantai makanan.

Tingkat trofik biasanya diberi nomor. Tingkat trofik pertama terdiri dari organisme autotrofik - tumbuhan (produsen), pada tingkat trofik kedua terdapat hewan herbivora (konsumen orde 1), pada tingkat ketiga dan selanjutnya - karnivora (konsumen ordo ke-2, ke-3, dst. ).

Di alam, hampir semua organisme memakan tidak hanya satu, tetapi beberapa jenis makanan. Oleh karena itu, setiap organisme dapat berada pada tingkat trofik yang berbeda dalam rantai makanan yang sama tergantung pada sifat makanannya. Misalnya, elang yang memakan tikus menempati tingkat trofik ketiga, dan memakan ular menempati tingkat trofik keempat. Selain itu, organisme yang sama dapat menjadi penghubung dalam rantai makanan yang berbeda, menghubungkannya satu sama lain. Jadi, elang bisa memakan kadal, kelinci, atau ular, yang merupakan bagian dari rantai makanan berbeda.

Di alam, rantai padang rumput tidak terjadi dalam bentuk murni. Mereka saling berhubungan melalui hubungan dan bentuk nutrisi yang sama jaring makanan, atau jaringan listrik. Kehadirannya dalam ekosistem berkontribusi terhadap kelangsungan hidup organisme dalam ketiadaan tipe tertentu pakan karena kemampuan menggunakan pakan lain. Dan semakin luas keanekaragaman spesies individu dalam suatu ekosistem, semakin banyak rantai makanan dalam jaring makanan dan semakin stabil ekosistem tersebut. Hilangnya salah satu mata rantai dalam rantai makanan tidak akan mengganggu keseluruhan ekosistem, karena sumber makanan dari rantai makanan lain dapat dimanfaatkan.

Rantai detrital (rantai dekomposisi)- rantai makanan yang dimulai dengan detritus, termasuk detritivora dan pengurai, dan diakhiri dengan mineral. Dalam rantai detrital, materi dan energi detritus ditransfer antara detritivora dan pengurai melalui produk aktivitas vital mereka.

Contoh : burung mati - larva lalat - jamur kapang - bakteri - mineral. Jika detritus tidak memerlukan penghancuran mekanis, maka detritus segera berubah menjadi humus dengan mineralisasi berikutnya.

Berkat rantai detrital, siklus zat di alam ditutup. Zat organik mati dalam rantai detrital diubah menjadi mineral, yang masuk ke lingkungan dan diserap oleh tanaman (produsen).

Rantai padang rumput sebagian besar terletak di lapisan atas tanah, dan rantai dekomposisi - di lapisan ekosistem bawah tanah. Hubungan antara rantai padang rumput dan rantai detrital terjadi melalui detritus yang masuk ke dalam tanah. Rantai detrital terhubung dengan rantai padang rumput melalui zat mineral yang diekstraksi dari tanah oleh produsen. Berkat interkoneksi rantai padang rumput dan detritus, jaringan makanan yang kompleks terbentuk di ekosistem, memastikan keteguhan proses transformasi materi dan energi.

Piramida ekologi

Proses mengubah materi dan energi menjadi rantai padang rumput mempunyai pola tertentu. Pada setiap tingkat trofik rantai padang rumput, tidak semua biomassa yang dimakan digunakan untuk membentuk biomassa konsumen tingkat ini. Sebagian besarnya dihabiskan untuk proses vital organisme: pergerakan, reproduksi, menjaga suhu tubuh, dll. Selain itu, sebagian makanan tidak dicerna dan berakhir di dalam tubuh dalam bentuk produk limbah. lingkungan. Dengan kata lain, sebagian besar materi dan energi yang dikandungnya hilang selama transisi dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik lainnya. Persentase kecernaan sangat bervariasi dan bergantung pada komposisi makanan dan fitur biologis organisme. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa pada setiap tingkat trofik rantai makanan, rata-rata sekitar 90% energi hilang, dan hanya 10% yang berpindah ke tingkat berikutnya. aktivis lingkungan Amerika R. Lindeman pada tahun 1942 merumuskan pola ini sebagai aturan 10%.. Dengan menggunakan aturan ini, dimungkinkan untuk menghitung jumlah energi pada tingkat trofik mana pun dalam rantai makanan, jika indikatornya diketahui pada salah satu tingkat trofik tersebut. Dengan beberapa asumsi, aturan ini juga digunakan untuk menentukan transisi biomassa antar tingkat trofik.

Jika pada setiap tingkat trofik suatu rantai makanan kita menentukan jumlah individu, atau biomassanya, atau jumlah energi yang dikandungnya, maka penurunan jumlah ini akan terlihat jelas saat kita mendekati akhir rantai makanan. Pola ini pertama kali ditemukan oleh ahli ekologi Inggris C. Elton pada tahun 1927. Ia menyebutnya aturan piramida ekologi dan menyarankan untuk mengungkapkannya secara grafis. Jika salah satu ciri tingkat trofik di atas digambarkan dalam bentuk persegi panjang dengan skala yang sama dan diletakkan di atas satu sama lain, maka hasilnya adalah piramida ekologi.

Ada tiga jenis piramida ekologi. Piramida angka mencerminkan jumlah individu di setiap mata rantai rantai makanan. Namun, dalam ekosistem tingkat trofik kedua ( konsumen urutan pertama) mungkin secara numerik lebih kaya daripada tingkat trofik pertama ( produsen). Dalam hal ini, Anda mendapatkan piramida angka terbalik. Hal ini dijelaskan oleh partisipasi individu-individu yang ukurannya tidak sama dalam piramida tersebut. Contohnya adalah piramida angka yang terdiri dari pohon meranggas, serangga pemakan daun, pemakan serangga kecil dan besar burung pemangsa. Piramida biomassa mencerminkan jumlah bahan organik yang terakumulasi pada setiap tingkat trofik rantai makanan. Piramida biomassa ekosistem darat benar. Dan dalam piramida biomassa ekosistem perairan, biomassa tingkat trofik kedua biasanya lebih besar daripada biomassa tingkat trofik pertama bila ditentukan pada saat tertentu. Tapi karena produsen perairan (fitoplankton) punya kecepatan tinggi pembentukan produk, maka pada akhirnya biomassanya selama musim akan tetap lebih besar dibandingkan biomassa konsumen urutan pertama. Dan ini berarti di ekosistem perairan Aturan piramida ekologi juga dipatuhi. Piramida Energi mencerminkan pola pengeluaran energi pada tingkat trofik yang berbeda.

Dengan demikian, pasokan materi dan energi yang dikumpulkan tanaman dalam rantai makanan padang rumput cepat dikonsumsi (dimakan), sehingga rantai tersebut tidak dapat bertahan lama. Mereka biasanya mencakup tiga sampai lima tingkat trofik.

Dalam suatu ekosistem, produsen, konsumen, dan pengurai dihubungkan oleh hubungan trofik dan membentuk rantai makanan: penggembalaan dan detritus. Dalam rantai penggembalaan, aturan 10% dan aturan piramida ekologi berlaku. Tiga jenis piramida ekologi dapat dibangun: jumlah, biomassa, dan energi.

Struktur rantai makanan

rantai makanan mewakili terhubung struktur linier dari tautan, yang masing-masing terhubung dengan mata rantai tetangga melalui hubungan “konsumen makanan”. Kelompok organisme, misalnya spesies biologis tertentu, bertindak sebagai penghubung dalam rantai. Hubungan antara dua mata rantai terjalin jika satu kelompok organisme bertindak sebagai makanan bagi kelompok lain. Mata rantai pertama dalam rantai tersebut tidak memiliki pendahulunya, yaitu organisme dari kelompok ini tidak memanfaatkan organisme lain sebagai makanan, sebagai produsen. Tumbuhan, jamur, dan alga paling sering ditemukan di tempat ini. Organisme yang berada pada mata rantai terakhir dalam rantai tersebut tidak bertindak sebagai makanan bagi organisme lain.

Setiap organisme mempunyai sejumlah energi tertentu, artinya setiap mata rantai dalam suatu rantai mempunyai energi potensialnya masing-masing. Selama proses pemberian pakan, energi potensial makanan ditransfer ke konsumennya. Saat mentransfer energi potensial dari satu tautan ke tautan lainnya, hingga 80-90% hilang dalam bentuk panas. Fakta ini membatasi panjang rantai makanan, yang di alam biasanya tidak melebihi 4-5 mata rantai. Semakin panjang rantai trofik, semakin rendah produksi mata rantai terakhir dibandingkan dengan produksi mata rantai awal.

Jaringan trofik

Biasanya, untuk setiap mata rantai dalam suatu rantai, Anda dapat menentukan bukan hanya satu, tetapi beberapa mata rantai lain yang terhubung dengannya melalui hubungan “konsumen makanan”. Jadi, tidak hanya sapi saja, hewan lain juga memakan rumput, dan sapi bukan hanya makanan manusia. Membangun hubungan seperti itu mengubah rantai makanan menjadi lebih rumit struktur yang kompleks - jaring makanan.

Tingkat trofik

Tingkat trofik adalah sekumpulan organisme yang, bergantung pada metode nutrisi dan jenis makanannya, merupakan mata rantai tertentu dalam rantai makanan.

Dalam beberapa kasus, dalam jaringan trofik, dimungkinkan untuk mengelompokkan tautan individu ke dalam tingkatan sedemikian rupa sehingga tautan di satu tingkat hanya bertindak sebagai makanan untuk tingkat berikutnya. Pengelompokan ini disebut tingkat trofik.

Jenis rantai makanan

Ada 2 jenis utama rantai trofik - padang rumput Dan merusak.

Pada rantai trofik padang rumput (grazing chain), basisnya terdiri dari organisme autotrofik, kemudian ada hewan herbivora yang memakannya (konsumen) (misalnya zooplankton yang memakan fitoplankton), kemudian predator tingkat 1 (misalnya ikan yang memakan zooplankton). ), ordo predator tingkat 2 (misalnya tombak memakan ikan lain). Rantai trofik sangat panjang terutama di lautan, di mana banyak spesies (misalnya tuna) menempati posisi konsumen tingkat keempat.

Dalam rantai trofik detrital (rantai dekomposisi), yang paling umum terjadi di hutan, sebagian besar produksi tanaman tidak dikonsumsi langsung oleh herbivora, tetapi mati, kemudian mengalami dekomposisi oleh organisme saprotrofik dan mineralisasi. Jadi, rantai trofik detrital dimulai dari detritus (sisa-sisa organik), menuju ke mikroorganisme yang memakannya, dan kemudian ke detritivora dan konsumennya - predator. Dalam ekosistem perairan (terutama di perairan eutrofik dan lautan yang sangat dalam), sebagian produksi tumbuhan dan hewan juga memasuki rantai makanan detrital.

Rantai makanan detrital terestrial lebih intensif energi, karena sebagian besar massa organik yang dihasilkan oleh organisme autotrofik tetap tidak diklaim dan mati, membentuk detritus. Pada skala planet, rantai penggembalaan menyumbang sekitar 10% energi dan zat yang disimpan oleh autotrof, sementara 90% dimasukkan dalam siklus melalui rantai dekomposisi.

Lihat juga

Literatur

• Rantai trofik / Kamus ensiklopedis biologi / bab. ed. M. S. Gilyarov. - M.: Ensiklopedia Soviet, 1986. - Hal.648-649.

Yayasan Wikimedia.

2010.

Lihat apa itu “Rantai makanan” di kamus lain: - (rantai makanan, rantai trofik), hubungan antar organisme dimana kelompok individu (bakteri, jamur, tumbuhan, hewan) saling berhubungan melalui hubungan: konsumen makanan. Rantai makanan biasanya mencakup 2 hingga 5 tautan: foto dan... ...

- (rantai makanan, rantai trofik), serangkaian organisme (tumbuhan, hewan, mikroorganisme), di mana setiap mata rantai sebelumnya berfungsi sebagai makanan bagi mata rantai berikutnya. Terhubung satu sama lain melalui hubungan: konsumen makanan. Rantai makanan biasanya mencakup 2 sampai 5... ... Besar Kamus Ensiklopedis

RANTAI MAKANAN, suatu sistem perpindahan energi dari organisme ke organisme, di mana setiap organisme sebelumnya dimusnahkan oleh organisme berikutnya. DI DALAM bentuk paling sederhana perpindahan energi dimulai dari tumbuhan (PRODUSEN UTAMA). Mata rantai selanjutnya dalam rantai tersebut adalah... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

Lihat Rantai trofik. Kamus ensiklopedis ekologi. Chisinau: Kantor redaksi utama Moldova Ensiklopedia Soviet. aku. Dedu. 1989 ... Kamus ekologi

rantai makanan- — Rantai makanan EN Urutan organisme pada tingkat trofik berturut-turut dalam suatu komunitas, yang melaluinya energi ditransfer melalui makanan; energi memasuki rantai makanan selama fiksasi… Panduan Penerjemah Teknis

- (rantai makanan, rantai trofik), serangkaian organisme (tumbuhan, hewan, mikroorganisme), di mana setiap mata rantai sebelumnya berfungsi sebagai makanan bagi mata rantai berikutnya. Terhubung satu sama lain melalui hubungan: konsumen makanan. Rantai makanan biasanya mencakup dari 2 hingga... ... Kamus Ensiklopedis

rantai makanan- mitybos grandinė statusas T sritis ekologija dan aplinkotyra apibrėžtis Augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų mitybos ryšiai, dėl kurių pirminė augalų energija maisto pavidalu perduodama vartotojams dan skaidytojams. Vienam organizmui pasimaitinus kitu… Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

- (rantai makanan, rantai trofik), sejumlah organisme (tumbuhan, hewan, mikroorganisme), yang setiap mata rantai sebelumnya berfungsi sebagai makanan bagi mata rantai berikutnya. Terhubung satu sama lain melalui hubungan: konsumen makanan. hal.c. biasanya mencakup 2 hingga 5 tautan: foto dan... ... Ilmu pengetahuan alam. Kamus Ensiklopedis

- (rantai trofik, rantai makanan), hubungan organisme melalui hubungan makanan-konsumen (beberapa berfungsi sebagai makanan bagi yang lain). Dalam hal ini terjadi transformasi materi dan energi dari produsen (produsen primer) melalui konsumen... ... Kamus ensiklopedis biologi

Lihat Sirkuit Daya... Kamus kedokteran besar

Buku

• Dilema omnivora. Sebuah studi mengejutkan tentang diet modern, Pollan Michael. Pernahkah Anda memikirkan bagaimana makanan sampai ke meja kita? Apakah Anda membeli bahan makanan di supermarket atau pasar petani? Atau mungkin Anda menanam tomat sendiri atau membawa angsa bersama...

Perpindahan energi dalam suatu ekosistem terjadi melalui apa yang disebut rantai makanan. Pada gilirannya, rantai makanan adalah transfer energi dari sumber aslinya (biasanya autotrof) melalui sejumlah organisme, dengan memakan sebagian organisme lain. Rantai makanan dibagi menjadi dua jenis:

Pinus Skotlandia => Kutu daun => Kepik=> Laba-laba => Pemakan serangga

burung => Burung pemangsa.

Rumput => Mamalia herbivora => Kutu => Flagellata.

2) Rantai makanan detrital. Itu berasal dari bahan organik mati (yang disebut sisa-sisa), yang dikonsumsi oleh hewan kecil, terutama invertebrata, atau diurai oleh bakteri atau jamur. Makhluk hidup yang memakan bahan organik mati disebut detritivora, menguraikannya - destruktor.

Rantai makanan padang rumput dan sisa-sisa makanan biasanya ada bersama-sama dalam suatu ekosistem, namun satu jenis rantai makanan hampir selalu mendominasi jenis rantai makanan lainnya. Di beberapa lingkungan tertentu (misalnya, di bawah tanah), di mana aktivitas vital tumbuhan hijau tidak mungkin dilakukan karena kurangnya cahaya, yang ada hanya rantai makanan detrital.

Dalam ekosistem, rantai makanan tidak terisolasi satu sama lain, namun saling terkait erat. Mereka membentuk apa yang disebut jaring makanan. Hal ini terjadi karena setiap produsen tidak hanya memiliki satu, tetapi beberapa konsumen, yang pada gilirannya dapat memiliki beberapa sumber pangan. Hubungan dalam jaring-jaring makanan diilustrasikan dengan jelas oleh diagram di bawah ini.

Diagram jaring makanan.

Dalam rantai makanan, disebut tingkat trofik. Tingkat trofik mengklasifikasikan organisme dalam rantai makanan menurut jenis aktivitas hidup atau sumber energinya. Tumbuhan menempati tingkat trofik pertama (tingkat produsen), herbivora (konsumen tingkat pertama) termasuk dalam tingkat trofik kedua, predator yang memakan herbivora membentuk tingkat trofik ketiga, predator sekunder menempati tingkat trofik keempat, dan seterusnya. pesanan pertama.

Aliran energi dalam suatu ekosistem

Seperti kita ketahui, perpindahan energi dalam suatu ekosistem terjadi melalui rantai makanan. Namun tidak semua energi dari tingkat trofik sebelumnya dipindahkan ke tingkat trofik berikutnya. Contohnya adalah situasi berikut: produksi primer bersih dalam suatu ekosistem (yaitu, jumlah energi yang dikumpulkan oleh produsen) adalah 200 kkal/m^2, produktivitas sekunder (energi yang dikumpulkan oleh konsumen tingkat pertama) adalah 20 kkal/m^ 2 atau 10% dari tingkat trofik sebelumnya, energi tingkat berikutnya adalah 2 kkal/m^2, yaitu sama dengan 20% energi tingkat sebelumnya. Seperti dapat dilihat dari contoh ini, dengan setiap transisi ke tingkat yang lebih tinggi, 80-90% energi dari mata rantai sebelumnya dalam rantai makanan hilang. Kehilangan tersebut disebabkan oleh fakta bahwa sebagian besar energi selama transisi dari satu tahap ke tahap lainnya tidak diserap oleh perwakilan tingkat trofik berikutnya atau diubah menjadi panas, tidak dapat diakses untuk digunakan oleh organisme hidup.

Model universal aliran energi.

Asupan dan pengeluaran energi dapat dilihat menggunakan model aliran energi universal. Ini berlaku untuk semua komponen hidup suatu ekosistem: tumbuhan, hewan, mikroorganisme, populasi atau kelompok trofik. Model grafis tersebut, yang dihubungkan satu sama lain, dapat mencerminkan rantai makanan (ketika pola aliran energi beberapa tingkat trofik dihubungkan secara seri, maka terbentuklah diagram aliran energi dalam rantai makanan) atau bioenergi secara umum. Energi yang masuk ke biomassa ditunjukkan pada diagram SAYA. Namun sebagian energi yang masuk tidak mengalami transformasi (pada gambar ditunjukkan sebagai NU). Misalnya, hal ini terjadi ketika sebagian cahaya yang melewati tumbuhan tidak diserap olehnya, atau ketika sebagian makanan yang melewati saluran pencernaan hewan tidak diserap oleh tubuhnya. Diasimilasi (atau berasimilasi) energi (dilambangkan dengan A) digunakan untuk berbagai tujuan. Itu dihabiskan untuk bernafas (dalam diagram - R) yaitu untuk mempertahankan aktivitas vital biomassa dan menghasilkan bahan organik ( P). Produk, pada gilirannya, mempunyai bentuk yang berbeda-beda. Hal ini dinyatakan dalam biaya energi untuk pertumbuhan biomassa ( G), dalam berbagai sekresi bahan organik di lingkungan eksternal (E), dalam cadangan energi tubuh ( S) (contoh cadangan tersebut adalah akumulasi lemak). Energi yang tersimpan membentuk apa yang disebut lingkaran kerja, karena bagian produksi ini digunakan untuk menyediakan energi di masa depan (misalnya, predator menggunakan cadangan energinya untuk mencari korban baru). Sisa produksinya adalah biomassa ( B).

Model aliran energi universal dapat diartikan dalam dua cara. Pertama, ia dapat mewakili populasi suatu spesies. Dalam hal ini, saluran aliran energi dan hubungan spesies tersebut dengan spesies lain mewakili diagram rantai makanan. Penafsiran lain memperlakukan model aliran energi sebagai gambaran tingkat energi tertentu. Persegi panjang biomassa dan saluran aliran energi mewakili seluruh populasi yang didukung oleh sumber energi yang sama.

Untuk menunjukkan dengan jelas perbedaan pendekatan dalam menafsirkan model universal aliran energi, kita dapat mempertimbangkan contoh populasi rubah. Makanan rubah sebagian terdiri dari tumbuh-tumbuhan (buah-buahan, dll), sedangkan sebagian lagi terdiri dari herbivora. Untuk menekankan aspek energi intrapopulasi (interpretasi pertama dari model energik), seluruh populasi rubah harus digambarkan sebagai satu persegi panjang, jika metabolisme ingin didistribusikan ( metabolisme- metabolisme, laju metabolisme) populasi rubah menjadi dua tingkat trofik, yaitu untuk menampilkan hubungan antara peran makanan nabati dan hewani dalam metabolisme, perlu dibuat dua atau lebih persegi panjang.

Mengetahui model aliran energi universal, adalah mungkin untuk menentukan rasio nilai aliran energi di berbagai titik dalam rantai makanan, Dinyatakan dalam persentase, rasio ini disebut efisiensi lingkungan. Ada beberapa kelompok efisiensi lingkungan. Kelompok pertama hubungan energi: B/R Dan P/R. Proporsi energi yang dihabiskan untuk respirasi besar pada populasi organisme besar. Saat terkena stres dari lingkungan luar R meningkat. Besarnya P signifikan dalam populasi aktif organisme kecil (misalnya alga), serta dalam sistem yang menerima energi dari luar.

Kelompok hubungan berikut: A/saya Dan P/A. Yang pertama disebut efisiensi asimilasi(yaitu, efisiensi penggunaan energi yang disuplai), yang kedua - efisiensi pertumbuhan jaringan. Efisiensi asimilasi dapat bervariasi dari 10 hingga 50% atau lebih tinggi. Itu bisa mencapai nilai kecil (dengan asimilasi energi cahaya oleh tanaman), atau bisa saja nilai-nilai besar(ketika asimilasi energi makanan oleh hewan). Biasanya, efisiensi asimilasi pada hewan bergantung pada makanannya. Pada hewan herbivora mencapai 80% bila memakan biji, 60% bila memakan dedaunan muda, 30-40% bila memakan daun tua, 10-20% bila memakan kayu. Pada hewan karnivora, efisiensi asimilasinya adalah 60-90%, karena makanan hewani jauh lebih mudah diserap tubuh dibandingkan makanan nabati.

Efisiensi pertumbuhan jaringan juga sangat bervariasi. Ini mencapai nilai terbesarnya ketika organisme berukuran kecil dan kondisi habitatnya tidak memerlukan pengeluaran energi yang besar untuk menjaga suhu optimal untuk pertumbuhan organisme.

Kelompok ketiga hubungan energi: P/B. Jika kita menganggap P sebagai laju kenaikan produksi, P/B mewakili rasio produksi pada titik waktu tertentu terhadap biomassa. Jika produk dihitung untuk jangka waktu tertentu, nilai rasionya P/B ditentukan berdasarkan biomassa rata-rata selama periode waktu tertentu. DI DALAM dalam hal ini P/B adalah besaran tak berdimensi dan menunjukkan berapa kali produksi lebih besar atau lebih kecil dari biomassa.

Perlu diperhatikan bahwa karakteristik energi suatu ekosistem dipengaruhi oleh ukuran organisme yang menghuni ekosistem tersebut. Hubungan telah terjalin antara ukuran suatu organisme dan metabolisme spesifiknya (metabolisme per 1 g biomassa). Semakin kecil suatu organisme, semakin tinggi metabolisme spesifiknya dan, oleh karena itu, semakin rendah biomassa yang dapat didukung pada tingkat trofik ekosistem tertentu. Dengan jumlah energi yang sama yang digunakan, organisme ukuran besar mengakumulasi lebih banyak biomassa dibandingkan yang berukuran kecil. Misalnya kapan nilai yang sama energi yang dikonsumsi, biomassa yang dikumpulkan oleh bakteri akan jauh lebih rendah dibandingkan biomassa yang dikumpulkan oleh organisme besar (misalnya mamalia). Gambaran berbeda muncul ketika mempertimbangkan produktivitas. Karena produktivitas adalah laju pertumbuhan biomassa, maka produktivitas lebih besar pada hewan kecil, yang memiliki laju reproduksi dan pembaharuan biomassa lebih tinggi.

Karena hilangnya energi dalam rantai makanan dan ketergantungan metabolisme pada ukuran individu, setiap komunitas biologis memperoleh struktur trofik tertentu, yang dapat menjadi ciri ekosistem. Struktur trofik dicirikan oleh tegakan tanaman atau jumlah energi yang ditetapkan per satuan luas per satuan waktu pada setiap tingkat trofik berikutnya. Struktur trofik dapat digambarkan secara grafis dalam bentuk piramida, yang dasarnya adalah tingkat trofik pertama (tingkat produsen), dan tingkat trofik berikutnya membentuk “lantai” piramida. Ada tiga jenis piramida ekologi.

1) Piramida angka (ditunjukkan dengan angka 1 pada diagram) Menampilkan jumlah individu organisme pada setiap tingkat trofik. Jumlah individu pada tingkat trofik yang berbeda bergantung pada dua faktor utama. Yang pertama lebih banyak tingkat tinggi metabolisme spesifik pada hewan kecil dibandingkan dengan hewan besar, yang memungkinkan mereka memiliki keunggulan numerik dibandingkan spesies besar dan tingkat reproduksi yang lebih tinggi. Faktor lain di atas adalah adanya batas atas dan bawah ukuran mangsanya di antara hewan predator. Jika mangsanya berukuran jauh lebih besar dari pemangsanya, maka ia tidak akan mampu mengalahkannya. Mangsa kecil tidak akan mampu memenuhi kebutuhan energi predatornya. Oleh karena itu, untuk setiap spesies predator, terdapat ukuran mangsa yang optimal aturan ini ada pengecualian (misalnya, ular menggunakan racun untuk membunuh hewan yang lebih besar dari dirinya). Piramida jumlah dapat mengarah ke bawah jika jumlah produsen jauh lebih besar dibandingkan konsumen primer (contohnya adalah ekosistem hutan, yang produsennya adalah pepohonan dan konsumen utamanya adalah serangga).

2) Piramida biomassa (2 pada diagram). Dengan bantuannya, Anda dapat dengan jelas menunjukkan rasio biomassa di setiap tingkat trofik. Bisa bersifat langsung jika ukuran dan umur produsen mencapai nilai yang relatif besar (ekosistem darat dan perairan dangkal), dan sebaliknya ketika produsen berukuran kecil dan memiliki siklus hidup yang pendek (perairan terbuka dan dalam).

3) Piramida energi (3 pada diagram). Mencerminkan jumlah aliran energi dan produktivitas pada setiap tingkat trofik. Berbeda dengan piramida jumlah dan biomassa, piramida energi tidak dapat dibalik, karena transisi energi makanan ke tingkat trofik yang lebih tinggi terjadi dengan kehilangan energi yang besar. Akibatnya, energi total setiap tingkat trofik sebelumnya tidak boleh lebih tinggi dari energi tingkat trofik berikutnya. Alasan di atas didasarkan pada penggunaan hukum kedua termodinamika, sehingga piramida energi dalam suatu ekosistem dapat memberikan gambaran yang jelas tentang hal tersebut.

Dari semua ciri trofik suatu ekosistem yang disebutkan di atas, hanya piramida energi yang memberikan gambaran paling lengkap tentang organisasi komunitas biologis. Dalam piramida populasi, peran organisme kecil sangat dibesar-besarkan, dan dalam piramida biomassa, peran organisme besar dilebih-lebihkan. Dalam hal ini, kriteria ini tidak cocok untuk membandingkan peran fungsional populasi yang sangat berbeda dalam rasio intensitas metabolisme terhadap ukuran individu. Oleh karena itu, aliran energilah yang menjadi kriteria yang paling sesuai untuk membandingkan masing-masing komponen ekosistem satu sama lain, serta untuk membandingkan dua ekosistem satu sama lain.

Pengetahuan tentang hukum dasar transformasi energi dalam suatu ekosistem berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang proses fungsi ekosistem. Hal ini sangat penting karena campur tangan manusia dalam “pekerjaan” alaminya dapat mengakibatkan rusaknya sistem ekologi. Dalam hal ini, ia harus mampu memprediksi terlebih dahulu hasil aktivitasnya, dan pemahaman tentang aliran energi dalam ekosistem dapat memberikan akurasi yang lebih besar terhadap prediksi tersebut.