Gamta man yra savotiška gerai sutepta mašina, kurioje pateikiama kiekviena smulkmena. Nuostabu, kaip gerai viskas apgalvota, ir vargu ar žmogus kada nors sugebės sukurti kažką panašaus.
Ką reiškia žodis „elektros grandinė“?
Pagal mokslinis apibrėžimas, ši sąvoka apima energijos perdavimą per daugybę organizmų, kur gamintojai yra pirmoji grandis. Šiai grupei priklauso augalai, kurie sugeria neorganinių medžiagų, iš kurių sintetinamos maistinės medžiagos organiniai junginiai. Jie minta vartotojais – organizmais, kurie nesugeba savarankiškai sintezuotis, todėl yra priversti valgyti paruoštas organines medžiagas. Tai yra žolėdžiai ir vabzdžiai, kurie veikia kaip „pietūs“ kitiems vartotojams - plėšrūnams. Paprastai grandinėje yra apie 4-6 lygiai, kur uždaromąją grandį sudaro skaidytojai – organizmai, skaidantys organines medžiagas. Iš esmės nuorodų gali būti daug daugiau, tačiau yra natūralus „ribotuvas“: vidutiniškai kiekviena nuoroda gauna mažai energijos iš ankstesnės - iki 10%.
Miško bendrijos mitybos grandinių pavyzdžiai
Miškai turi savo ypatybes, priklausomai nuo jų rūšies. Spygliuočių miškai nepasižymi turtinga žoline augmenija, o tai reiškia, kad mitybos grandinėje bus tam tikras gyvūnų rinkinys. Pavyzdžiui, elnias mielai valgo šeivamedžio uogą, tačiau pats tampa meškos ar lūšies grobiu. Plačialapis miškas turės savo komplektą. Pavyzdžiui:
- žievė - žievės vabalai - zylė - sakalas;
- musė – roplys – šeškas – lapė;
- sėklos ir vaisiai - voverė - pelėda;
- augalas - vabalas - varlė - gyvatė - vanagas.
Verta paminėti šiukšlintojus, kurie „perdirba“ organines liekanas. Miškuose jų gausu įvairiausių: nuo paprasčiausių vienaląsčių organizmų iki stuburinių. Jų indėlis į gamtą yra didžiulis, nes kitaip planeta būtų padengta gyvūnų palaikais. Jie transformuojasi Mirę kūnai V neorganiniai junginiai, ko reikia augalams, ir viskas prasideda iš naujo. Apskritai gamta yra pati tobulybė!
Įvadas
1. Maisto grandinės ir trofiniai lygiai
2. Maisto tinklai
3. Gėlo vandens maisto jungtys
4. Miško maisto jungtys
5. Energijos nuostoliai galios grandinėse
6. Ekologinės piramidės
6.1 Skaičių piramidės
6.2 Biomasės piramidės
Išvada
Bibliografija
Įvadas
Gamtoje esančius organizmus sieja energijos bendrumas ir maistinių medžiagų. Visą ekosistemą galima palyginti su vienu mechanizmu, kuris darbui sunaudoja energiją ir maistines medžiagas. Maistinių medžiagų iš pradžių kilę iš abiotinio sistemos komponento, į kurį galiausiai grąžinami arba kaip atliekos, arba po organizmų mirties ir sunaikinimo.
Ekosistemoje energijos turinčias organines medžiagas sukuria autotrofiniai organizmai ir jos yra heterotrofų maistas (medžiagos ir energijos šaltinis). Tipiškas pavyzdys: Gyvūnas valgo augalus. Šį gyvūną savo ruožtu gali suėsti kitas gyvūnas, ir tokiu būdu energija gali būti perduodama per daugybę organizmų – kiekvienas paskesnis minta ankstesniuoju, aprūpindamas jį žaliavomis ir energija. Ši seka vadinama maisto grandine, o kiekviena grandis vadinama trofiniu lygiu.
Rašinio tikslas – apibūdinti maisto ryšius gamtoje.
1. Maisto grandinės ir trofiniai lygiai
Biogeocenozės yra labai sudėtingos. Jie visada turi daug lygiagrečių ir sudėtingai susipynusių maitinimo grandinių ir iš viso rūšys dažnai matuojamos šimtais ir net tūkstančiais. Beveik visada skirtingi tipai maitinasi keliais skirtingi objektai ir patys tarnauja kaip maistas keliems ekosistemos nariams. Rezultatas yra sudėtingas maisto jungčių tinklas.
Kiekviena maisto grandinės grandis vadinama trofiniu lygiu. Pirmas trofinis lygis yra užimti autotrofų, arba vadinamųjų pirminių gamintojų. Antrojo trofinio lygio organizmai vadinami pirminiais vartotojais, trečiojo – antriniais vartotojais ir tt Dažniausiai būna keturi ar penki trofiniai lygiai ir retai daugiau nei šeši.
Pirminiai gamintojai yra autotrofiniai organizmai, daugiausia žalieji augalai. Kai kurie prokariotai, būtent melsvadumbliai ir keletas bakterijų rūšių, taip pat fotosintezuoja, tačiau jų indėlis yra palyginti mažas. Fotosintetika konvertuoja saulės energija(šviesos energija) virsta chemine energija, esančia organinės molekulės, iš kurių konstruojami audiniai. Chemosintetinės bakterijos, išgaunančios energiją iš neorganinių junginių, taip pat šiek tiek prisideda prie organinių medžiagų gamybos.
IN vandens ekosistemoms pagrindiniai gamintojai yra dumbliai – dažnai smulkūs vienaląsčiai organizmai, sudarantis vandenynų ir ežerų paviršinių sluoksnių fitoplanktoną. Ant žemės dauguma pirminės gamybos tiekti labiau organizuotas formas, susijusias su gimnasėkliais ir gaubtasėkliais. Jie formuoja miškus ir pievas.
Pirminiai vartotojai minta pirminiais gamintojais, ty jie yra žolėdžiai. Sausumoje tipiški žolėdžiai gyvūnai yra daug vabzdžių, roplių, paukščių ir žinduolių. Svarbiausios žolėdžių žinduolių grupės yra graužikai ir kanopiniai gyvūnai. Pastariesiems priskiriami ganomi gyvūnai, tokie kaip arkliai, avys ir galvijai, kurie yra pritaikyti bėgioti ant kojų pirštų.
Vandens ekosistemose (gėlavandenėse ir jūrinėse) žolėdžių formas dažniausiai atstovauja moliuskai ir maži vėžiagyviai. Dauguma šių organizmų yra kladoceranai ir ropliai, krabų lervos, dygliakrūviai ir dvigeldžiai(pavyzdžiui, midijos ir austrės) – šerti filtruojant iš vandens mažiausius pirminius gamintojus. Kartu su pirmuoniais daugelis jų sudaro didžiąją zooplanktono, maitinančio fitoplanktoną, dalį. Gyvenimas vandenynuose ir ežeruose beveik visiškai priklauso nuo planktono, nes beveik viskas nuo jo prasideda maisto grandinės.
Augalinė medžiaga (pvz., nektaras) → musė → voras →
→ žiobris → pelėda
Erškėtuogių sula → amarai → Boružė→ voras → vabzdžiaėdis paukštis → plėšrus paukštis
Yra du pagrindiniai mitybos grandinių tipai – ganyklinis ir detritinis. Pavyzdžiai buvo pateikti aukščiau ganyklų grandinės, kuriame pirmąjį trofinį lygį užima žalieji augalai, antrąjį – ganomi gyvūnai, o trečiąjį – plėšrūnai. Negyvų augalų ir gyvūnų kūnuose vis dar yra energijos ir „statybinių medžiagų“, taip pat intravitalinių išskyrų, tokių kaip šlapimas ir išmatos. Šie organinės medžiagos skaidomi mikroorganizmų, būtent grybų ir bakterijų, gyvenančių kaip saprofitai ant organinių liekanų. Tokie organizmai vadinami skaidytojais. Jie išskiria virškinimo fermentus į negyvus kūnus ar atliekas ir absorbuoja jų virškinimo produktus. Skilimo greitis gali skirtis. Organinės medžiagosšlapimas, išmatos ir gyvūnų gaišenos sunaudojamos per kelias savaites, o nuvirtusiems medžiams ir šakoms suirti gali prireikti daug metų. Labai didelį vaidmenį skaidant medieną (ir kitas augalų liekanas) atlieka grybai, kurie išskiria fermentą celiuliozę, kuri suminkština medieną, o tai leidžia smulkiems gyvūnams prasiskverbti ir suminkštėjusią medžiagą pasisavinti.
Dalinai suirusios medžiagos gabalėliai vadinami detritu, jais minta daug smulkių gyvūnų (detritivorių), kurie pagreitina skilimo procesą. Kadangi šiame procese dalyvauja ir tikrieji skaidytojai (grybai ir bakterijos), ir detritivorai (gyvūnai), abu kartais vadinami skaidytojais, nors iš tikrųjų šis terminas reiškia tik saprofitinius organizmus.
Didesni organizmai savo ruožtu gali maitintis detritivoriais, tada susidaro kitokio tipo maisto grandinė – grandinė, grandinė, prasidedanti nuo detrito:
Detritas → detritivore → plėšrūnas
Miško ir pakrančių bendrijų detritivorai yra sliekai, utėlės, sliekų lervos (miškas), daugiašakės, raudonosios musės, holoturijos (pakrančių zona).
Štai dvi tipiškos detrito maisto grandinės mūsų miškuose:
Lapų kraikas → Sliekas → Juodvarnis → Žvirblis
Negyvas gyvūnas → Musių lervos → Žolinė varlė → Paprastoji žolinė gyvatė
Kai kurie tipiški detritivoriai yra sliekų, medžio utėlių, dvikojų ir mažesnių (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.
2. Maisto tinklai
Maisto grandinės diagramose kiekvienas organizmas vaizduojamas kaip maitinantis kitais tos pačios rūšies organizmais. Tačiau faktiniai maisto santykiai ekosistemoje yra daug sudėtingesni, nes gyvūnas gali maitintis skirtingų tipų organizmais iš tos pačios mitybos grandinės ar net iš skirtingų maisto grandinių. Tai ypač pasakytina apie viršutinio trofinio lygio plėšrūnus. Kai kurie gyvūnai valgo ir kitus gyvūnus, ir augalus; jie vadinami visaėdžiais (ypač tai būdinga žmonėms). Realiai maisto grandinės yra susipynusios taip, kad susidaro maisto (trofinis) tinklas. Maisto tinklo diagrama gali parodyti tik keletą iš daugelio galimų ryšių ir paprastai apima tik vieną ar du plėšrūnus iš kiekvieno viršutinio trofinio lygio. Tokios diagramos iliustruoja mitybos ryšius tarp organizmų ekosistemoje ir sudaro pagrindą kiekybiniams ekologinių piramidžių ir ekosistemos produktyvumo tyrimams.
3. Gėlo vandens maisto jungtys
Gėlo vandens telkinio maisto grandinės susideda iš kelių nuoseklių grandžių. Pavyzdžiui, pirmuonys, kuriuos minta maži vėžiagyviai, minta augalų liekanomis ir ant jų besivystančiomis bakterijomis. Savo ruožtu vėžiagyviai yra žuvų maistas, o pastarąsias gali valgyti plėšriosios žuvys. Beveik visos rūšys minta ne vienos rūšies maistu, o naudoja skirtingus maisto objektus. Maisto grandinės yra sudėtingai susipynusios. Iš to išplaukia svarbi bendra išvada: jei kuris nors biogeocenozės narys iškrenta, sistema nėra sutrikdyta, nes naudojami kiti maisto šaltiniai. Kuo didesnė rūšių įvairovė, tuo stabilesnė sistema.
Pagrindinis vandens biogeocenozės energijos šaltinis, kaip ir daugumoje ekologinių sistemų, yra saulės šviesa, kurios dėka augalai sintetina organines medžiagas. Akivaizdu, kad visų rezervuare esančių gyvūnų biomasė visiškai priklauso nuo augalų biologinio produktyvumo.
Dažnai mažo natūralių telkinių produktyvumo priežastis yra mineralinių medžiagų (ypač azoto ir fosforo), reikalingų autotrofiniams augalams augti, trūkumas arba nepalankus vandens rūgštingumas. Mineralinių trąšų įterpimas, o esant rūgštinei aplinkai – rezervuarų kalkinimas, prisideda prie augalų planktono, kuris maitina gyvūnus, kurie yra žuvų maistas, dauginimąsi. Tokiu būdu didinamas žuvininkystės tvenkinių produktyvumas.
4. Miško maisto jungtys
Augalų, gaminančių didžiulį kiekį organinių medžiagų, kurios gali būti naudojamos kaip maistas, turtingumas ir įvairovė skatina ąžuolų miškuose daugintis gyvūnų iš pirmuonių iki aukštesniųjų stuburinių gyvūnų – paukščių ir žinduolių.
Maisto grandinės miške yra susipynusios į labai sudėtingą maisto tinklą, todėl vienos rūšies gyvūnų praradimas paprastai labai nesuardo visos sistemos. Skirtingų gyvūnų grupių svarba biogeocenozei nėra vienoda. Pavyzdžiui, daugumoje mūsų ąžuolynų išnykę visi dideli žolėdžiai kanopiniai gyvūnai: stumbrai, elniai, stirnos, briedžiai turėtų mažai įtakos bendrai ekosistemai, nes jų skaičius, taigi ir biomasė, niekada nebuvo didelis. nevaidina reikšmingo vaidmens bendrame medžiagų cikle . Bet jei žolėdžiai vabzdžiai išnyktų, pasekmės būtų labai rimtos, nes vabzdžiai atlieka svarbią apdulkintojų funkciją biogeocenozėje, dalyvauja naikinant kraiką ir yra daugelio tolesnių maisto grandinių grandžių egzistavimo pagrindas.
Didelę reikšmę miško gyvenime turi mirštančių lapų masės, medienos, gyvūnų liekanų ir jų gyvybinės veiklos produktų irimo bei mineralizacijos procesai. Iš viso metinio antžeminių augalų dalių biomasės prieaugio natūraliai žūva ir nukrenta apie 3-4 tonos 1 hektarui, suformuodamos vadinamąją miško paklotę. Didelę masę taip pat sudaro negyvos požeminės augalų dalys. Su kraiku dauguma augalų suvartojamų mineralų ir azoto grįžta į dirvą.
Gyvūnų likučius labai greitai sunaikina dribsniai, odiniai vabalai, medžių musių lervos ir kiti vabzdžiai, taip pat puvimo bakterijos. Sunkiau suyra skaidulos ir kitos patvarios medžiagos, kurios sudaro didelę augalų kraiko dalį. Tačiau jie taip pat tarnauja kaip maistas daugeliui organizmų, tokių kaip grybai ir bakterijos, turinčios specialių fermentų, skaidančių skaidulas ir kitas medžiagas į lengvai virškinamą cukrų.
Kai tik augalai žūva, jų medžiagą visiškai sunaudoja naikintojai. Didelę biomasės dalį sudaro sliekai, kurie atlieka didžiulį darbą skaidydami ir perkeldami organines medžiagas dirvožemyje. Bendras vabzdžių, oribatidžių erkių, kirmėlių ir kitų bestuburių skaičius siekia keliasdešimt ir net šimtus milijonų hektare. Bakterijų ir žemesniųjų, saprofitinių grybų vaidmuo ypač svarbus kraiko skaidymui.
5. Energijos nuostoliai galios grandinėse
Visos rūšys, sudarančios mitybos grandinę, egzistuoja ant žalių augalų sukurtų organinių medžiagų. Šiuo atveju yra svarbus modelis, susijęs su energijos panaudojimo ir konversijos efektyvumu mitybos procese. Jo esmė yra tokia.
Iš viso tik apie 1% saulės spinduliuotės energijos, krintančios ant augalo, paverčiama sintetinių organinių medžiagų cheminių ryšių potencialia energija ir heterotrofinių organizmų gali būti toliau naudojama mitybai. Kai gyvūnas ėda augalą, didžioji dalis maiste esančios energijos išeikvojama įvairiems gyvybiniams procesams, virsta šiluma ir išsisklaido. Tik 5-20% maisto energijos patenka į naujai sukurtą gyvūno kūno medžiagą. Jei plėšrūnas valgo žolėdį, vėl prarandama didžioji dalis maiste esančios energijos. Dėl tokių didelių naudingos energijos nuostolių mitybos grandinės negali būti labai ilgos: dažniausiai jos susideda iš ne daugiau kaip 3-5 grandžių (maisto lygių).
Augalinės medžiagos, kuri yra maisto grandinės pagrindas, kiekis visada yra kelis kartus didesnis už bendrą žolėdžių gyvūnų masę, taip pat mažėja kiekvienos tolesnės maisto grandinės grandies masė. Šis labai svarbus modelis vadinamas ekologinės piramidės taisykle.
6. Ekologinės piramidės
6.1 Skaičių piramidės
Norint ištirti ryšius tarp organizmų ekosistemoje ir grafiškai pavaizduoti šiuos ryšius, patogiau naudoti ekologines piramides, o ne maisto tinklo diagramas. Šiuo atveju pirmiausia suskaičiuojamas skirtingų organizmų skaičius tam tikroje teritorijoje, sugrupuojant juos pagal trofinius lygius. Atlikus tokius skaičiavimus, tampa akivaizdu, kad gyvūnų skaičius palaipsniui mažėja pereinant iš antrojo trofinio lygio į vėlesnius. Pirmojo trofinio lygio augalų skaičius taip pat dažnai viršija antrąjį lygį sudarančių gyvūnų skaičių. Tai galima pavaizduoti kaip skaičių piramidę.
Patogumo dėlei organizmų skaičius tam tikrame trofiniame lygyje gali būti pavaizduotas kaip stačiakampis, kurio ilgis (arba plotas) yra proporcingas organizmų, gyvenančių tam tikroje srityje (arba tam tikrame tūryje, jei tai yra vandens ekosistema). Paveiksle pavaizduota gyventojų piramidė, atspindinti realią situaciją gamtoje. Plėšrūnai, esantys aukščiausiame trofiniame lygyje, vadinami galutiniais plėšrūnais.
Atliekant mėginių ėmimą – kitaip tariant, tam tikru momentu – visada nustatoma vadinamoji stovinti biomasė arba pastovioji išeiga. Svarbu suprasti, kad šioje reikšmėje nėra jokios informacijos apie biomasės gamybos (produktyvumo) ar jos suvartojimo greitį; kitu atveju klaidos gali atsirasti dėl dviejų priežasčių:
1. Jei biomasės sunaudojimo (nuostolių dėl vartojimo) norma apytiksliai atitinka jos susidarymo greitį, tai stovintis pasėlis nebūtinai rodo produktyvumą, t.y. apie energijos ir medžiagos kiekį, pereinantį iš vieno trofinio lygio į kitą per tam tikrą laikotarpį, pavyzdžiui, per metus. Pavyzdžiui, derlingoje, intensyviai naudojamoje ganykloje gali būti mažesnis stovinčios žolės derlius ir didesnis produktyvumas nei mažiau derlingoje, bet prastai naudojamoje ganykloje.
2. Smulkieji gamintojai, tokie kaip dumbliai, pasižymi dideliu atsinaujinimo tempu, t.y. didelis augimo ir dauginimosi greitis, subalansuotas dėl intensyvaus kitų organizmų vartojimo kaip maisto ir natūralios mirties. Taigi, nors stovinti biomasė gali būti nedidelė, palyginti su stambiais gamintojais (pavyzdžiui, medžiais), produktyvumas gali būti ne mažesnis, nes medžiai biomasę kaupia ilgą laiką. Kitaip tariant, fitoplanktonas, kurio produktyvumas toks pat kaip medis, turės daug mažiau biomasės, nors galėtų išlaikyti tokią pat gyvūnų masę. Apskritai didelių ir ilgaamžių augalų ir gyvūnų populiacijos atsinaujina rečiau nei mažos ir trumpaamžės, o medžiagos ir energija kaupiasi per ilgesnį laiką. Zooplanktonas turi didesnę biomasę nei fitoplanktonas, kuriuo jie maitinasi. Tai būdinga planktoninėms ežerų ir jūrų bendrijoms tam tikru metų laiku; pavasario „žydėjimo“ metu fitoplanktono biomasė viršija zooplanktono biomasę, tačiau kitais laikotarpiais galimas ir priešingas santykis. Tokių akivaizdžių anomalijų galima išvengti naudojant energijos piramides.
Išvada
Užbaigę darbą prie abstrakčios, galime padaryti tokias išvadas. Funkcinė sistema, apimanti gyvų būtybių bendruomenę ir jų buveinę, vadinama ekologine sistema (arba ekosistema). Tokioje sistemoje ryšiai tarp jos komponentų pirmiausia atsiranda dėl maisto. Maisto grandinė nurodo organinių medžiagų judėjimo kelią, taip pat joje esančią energiją ir neorganines maistines medžiagas.
Ekologinėse sistemose evoliucijos procese susiformavo tarpusavyje susijusių rūšių grandinės, kurios paeiliui išgauna medžiagas ir energiją iš pirminės maistinės medžiagos. Ši seka vadinama maisto grandine, o kiekviena grandis vadinama trofiniu lygiu. Pirmąjį trofinį lygį užima autotrofiniai organizmai arba vadinamieji pirminiai gamintojai. Antrojo trofinio lygio organizmai vadinami pirminiais vartotojais, trečiojo – antriniais vartotojais ir tt Paskutinį lygį dažniausiai užima skaidytojai arba detritivoriai.
Maisto ryšiai ekosistemoje nėra paprasti, nes ekosistemos komponentai tarpusavyje sudėtingai sąveikauja.
Bibliografija
1. Amos W.H. Gyvasis upių pasaulis. - L.: Gidrometeoizdat, 1986. - 240 p.
2. Biologinis enciklopedinis žodynas. - M.: Tarybinė enciklopedija, 1986. - 832 p.
3. Ricklefsas R. Bendrosios ekologijos pagrindai. - M.: Mir, 1979. - 424 p.
4. Spurr S.G., Barnes B.V. Miško ekologija. - M.: Medienos pramonė, 1984. - 480 p.
5. Stadnitsky G.V., Rodionovas A.I. Ekologija. - M.: Aukštoji mokykla, 1988. - 272 p.
6. Jablokovas A.V. Populiacijos biologija. - M.: Aukštoji mokykla, 1987. -304 p.
Kiekvienas organizmas turi gauti energijos gyventi. Pavyzdžiui, augalai sunaudoja saulės energiją, gyvūnai valgo augalus, o kai kurie gyvūnai valgo kitus gyvūnus.
Maisto (trofinė) grandinė yra seka, kas ką valgo biologinėje bendruomenėje (), kad gautų maistinių medžiagų ir energijos, palaikančios gyvybę.
Autotrofai (gamintojai)
Autotrofai- gyvi organizmai, kurie iš paprastų molekulių, tokių kaip anglies dioksidas, gamina maistą, tai yra, savo organinius junginius. Yra du pagrindiniai autotrofų tipai:
- Fotoautotrofai (fotosintetiniai organizmai), tokie kaip augalai, apdoroja saulės šviesos energiją, kad iš anglies dioksido pagamintų organinius junginius – cukrų. Kiti fotoautotrofų pavyzdžiai yra dumbliai ir cianobakterijos.
- Chemoautotrofai organines medžiagas gauna dėl cheminių reakcijų, kuriose dalyvauja neorganiniai junginiai (vandenilis, vandenilio sulfidas, amoniakas ir kt.). Šis procesas vadinamas chemosinteze.
Autotrofai yra kiekvienos planetos ekosistemos pagrindas. Jie sudaro daugumą maisto grandinių ir tinklų, o fotosintezės arba chemosintezės metu gaunama energija palaiko visus kitus organizmus ekologinėse sistemose. Kalbant apie jų vaidmenį maisto grandinėse, autotrofus galima vadinti gamintojais arba gamintojais.
Heterotrofai (vartotojai)
Heterotrofai, dar žinomi kaip vartotojai, negali naudoti saulės ar cheminės energijos gamindami maistą iš anglies dioksido. Vietoj to, heterotrofai energiją gauna vartodami kitus organizmus ar jų šalutinius produktus. Žmonės, gyvūnai, grybai ir daugelis bakterijų yra heterotrofai. Jų vaidmuo maisto grandinėse yra vartoti kitus gyvus organizmus. Yra daug skirtingų ekologinių vaidmenų turinčių heterotrofų rūšių – nuo vabzdžių ir augalų iki plėšrūnų ir grybų.
Destruktoriai (reduktoriai)
Paminėtina ir dar viena vartotojų grupė, nors ji ne visada figūruoja maisto grandinės diagramose. Šią grupę sudaro skaidytojai, organizmai, kurie apdoroja negyvas organines medžiagas ir atliekas, paverčiant jas neorganiniais junginiais.
Skaidytojai kartais laikomi atskiru trofiniu lygiu. Kaip grupė jie minta negyvais organizmais iš skirtingų trofinių lygių. (Pavyzdžiui, jie sugeba apdoroti pūvančias augalines medžiagas, plėšrūnų netinkamai maitinamos voverės kūną arba mirusio erelio liekanas.) Tam tikra prasme skaidytojų trofinis lygis eina lygiagrečiai su standartine pirminės ir antrinės hierarchija. , ir tretiniams vartotojams. Grybai ir bakterijos yra pagrindiniai daugelio ekosistemų skaidytojai.
Skaidytojai, kaip maisto grandinės dalis, atlieka svarbų vaidmenį palaikant sveiką ekosistemą, nes jie grąžina į dirvą maistines medžiagas ir drėgmę, kurias vėliau naudoja gamintojai.
Maisto (trofinės) grandinės lygiai
Maisto (trofinės) grandinės lygių diagrama
Maisto grandinė yra linijinė organizmų seka, perduodanti maistines medžiagas ir energiją iš gamintojų geriausiems plėšrūnams.
Organizmo trofinis lygis yra vieta, kurią jis užima maisto grandinėje.
Pirmasis trofinis lygis
Maisto grandinė prasideda nuo autotrofinis organizmas arba gamintojas, gaminanti maistą iš pirminio energijos šaltinio, dažniausiai saulės, arba energijos iš hidroterminių angų vidurio vandenyno kalnagūbriuose. Pavyzdžiui, fotosintetiniai augalai, chemosintetiniai augalai ir kt.
Antrasis trofinis lygis
Toliau ateina organizmai, mintantys autotrofais. Šie organizmai vadinami žolėdžiai arba pirminiai vartotojai ir vartoti žalius augalus. Pavyzdžiui, vabzdžiai, kiškiai, avys, vikšrai ir net karvės.
Trečiasis trofinis lygis
Kita maisto grandinės grandis yra gyvūnai, mintantys žolėdžiais gyvūnais – jie vadinami antriniai vartotojai arba mėsėdžiai (plėšrieji) gyvūnai(pavyzdžiui, gyvatė, mintanti kiškiais ar graužikais).
Ketvirtasis trofinis lygis
Savo ruožtu šiuos gyvūnus valgo didesni plėšrūnai - tretiniai vartotojai(pavyzdžiui, pelėda valgo gyvates).
Penktasis trofinis lygis
Tretiniai vartotojai yra valgomi ketvirčio vartotojai(pavyzdžiui, vanagas ėda pelėdas).
Kiekviena mitybos grandinė baigiasi viršūniniu plėšrūnu arba superplėšrūnu – gyvūnu, neturinčiu natūralių priešų (pavyzdžiui, krokodilu, baltuoju lokiu, rykliu ir kt.). Jie yra savo ekosistemų „šeimininkai“.
Kai kuris nors organizmas miršta, galiausiai jį suėda detritivorai (pvz., hienos, grifai, kirminai, krabai ir kt.), o likusią dalį suskaido skaidytojai (daugiausia bakterijos ir grybai), o energijos mainai tęsiasi.
Rodyklės maisto grandinėje rodo energijos srautą nuo saulės ar hidroterminių angų iki didžiausių plėšrūnų. Kai energija teka iš kūno į kūną, ji prarandama kiekvienoje grandinės grandyje. Daugelio maisto grandinių kolekcija vadinama maisto tinklas.
Kai kurių organizmų padėtis maisto grandinėje gali skirtis, nes skiriasi jų mityba. Pavyzdžiui, kai lokys valgo uogas, jis elgiasi kaip žolėdis. Kai jis valgo augalus mintantį graužiką, jis tampa pirminiu plėšrūnu. Kai lokys ėda lašišą, jis veikia kaip superplėšrūnas (taip yra dėl to, kad lašiša yra pagrindinis plėšrūnas, nes minta silke, kuri minta zooplanktonu, kuris minta fitoplanktonu, kuris iš saulės spindulių gamina savo energiją). Pagalvokite apie tai, kaip keičiasi žmonių vieta maisto grandinėje, net dažnai per vieną valgį.
Maisto grandinių tipai
Gamtoje, kaip taisyklė, yra dviejų tipų mitybos grandinės: ganyklos ir detritas.
Pievų mitybos grandinė
Pievų maisto grandinės diagrama
Šio tipo maisto grandinė prasideda nuo gyvų žalių augalų, skirtų maitinti žolėdžius, kuriais maitinasi mėsėdžiai. Ekosistemos su tokio tipo grandinėmis yra tiesiogiai priklausomos nuo saulės energijos.
Taigi, maisto grandinės ganymo tipas priklauso nuo autotrofinio energijos gaudymo ir jos judėjimo grandinės grandimis. Dauguma gamtos ekosistemų seka tokia mitybos grandine.
Ganymo maisto grandinių pavyzdžiai:
- Žolė → Žiogas → Paukštis → Vanagas;
- Augalai → Kiškis → Lapė → Liūtas.
Detrita maisto grandinė
Detrito maisto grandinės diagrama
Šio tipo maisto grandinė prasideda pūvančia organine medžiaga – detritu, kurį sunaudoja detritivoriai. Tada plėšrūnai minta detritivoriais. Taigi tokios mitybos grandinės yra mažiau priklausomos nuo tiesioginės saulės energijos nei ganomos. Svarbiausia jiems yra organinių medžiagų, pagamintų kitoje sistemoje, antplūdis.
Pavyzdžiui, tokio tipo maisto grandinė randama irstančiame kraike.
Energija maisto grandinėje
Energija perduodama tarp trofinių lygių, kai vienas organizmas maitinasi ir gauna maistines medžiagas iš kito. Tačiau šis energijos judėjimas yra neefektyvus, ir šis neefektyvumas riboja maisto grandinių ilgį.
Kai energija patenka į trofinį lygį, dalis jos kaupiama kaip biomasė, kaip organizmų kūno dalis. Ši energija yra prieinama kitam trofiniam lygiui. Paprastai tik apie 10 % energijos, kuri viename trofiniame lygmenyje saugoma kaip biomasė, kitame lygyje saugoma kaip biomasė.
Šis dalinio energijos perdavimo principas riboja maisto grandinių ilgį, kuris paprastai turi 3–6 lygius.
Kiekviename lygyje energija prarandama šilumos pavidalu, taip pat atliekų ir negyvų medžiagų, kurias naudoja skaidytojai, pavidalu.
Kodėl tiek daug energijos palieka maisto tinklą tarp vieno ir kito trofinio lygio? Štai keletas pagrindinių neefektyvaus energijos perdavimo priežasčių:
- Kiekviename trofiniame lygmenyje, organizmams atliekant ląstelių kvėpavimą ir judant kasdieniame gyvenime, didelė energijos dalis išsklaido šilumos pavidalu.
- Kai kurios organinės molekulės, kuriomis minta organizmai, negali būti virškinamos ir išsiskiria su išmatomis.
- Ne visus atskirus trofinio lygio organizmus suvalgys kito lygio organizmai. Vietoj to, jie miršta nesuvalgę.
- Išmatos ir nesuvalgyti negyvi organizmai tampa maistu skaidytojams, kurie juos metabolizuoja ir paverčia savo energija.
Taigi, jokia energija iš tikrųjų nedingsta – visa tai gamina šilumą.
Maisto grandinės reikšmė
1. Maisto grandinės tyrimai padeda suprasti maitinimosi ryšius ir organizmų sąveiką bet kurioje ekosistemoje.
2. Jų dėka galima įvertinti energijos tekėjimo mechanizmą ir medžiagų cirkuliaciją ekosistemoje, taip pat suprasti toksinių medžiagų judėjimą ekosistemoje.
3. Maisto grandinės tyrimas leidžia suprasti biologinio didinimo problemas.
Bet kurioje mitybos grandinėje energija prarandama kiekvieną kartą, kai vieną organizmą suvartoja kitas. Dėl šios priežasties augalų turėtų būti daug daugiau nei žolėdžių. Autotrofų yra daugiau nei heterotrofų, todėl dauguma jų yra žolėdžiai, o ne mėsėdžiai. Nors tarp gyvūnų vyksta intensyvi konkurencija, jie visi yra tarpusavyje susiję. Kai viena rūšis išnyksta, ji gali paveikti daugelį kitų rūšių ir turėti nenuspėjamų pasekmių.
Ekosistemose gamintojus, vartotojus ir skaidytojus vienija sudėtingi medžiagų ir energijos, esančios daugiausia augalų sukurtame maiste, perdavimo procesai.
Potencialios maisto energijos, kurią sukuria augalai, pernešimas per daugybę organizmų, kitiems valgant kai kurias rūšis, vadinamas trofine (maisto) grandine, o kiekviena grandis – trofiniu lygiu.
Visi organizmai, vartojantys tą patį maistą, priklauso tam pačiam trofiniam lygiui.
4 pav. pateikiama trofinės grandinės schema.
4 pav. Maisto grandinės diagrama.
4 pav. Maisto grandinės diagrama.
Pirmasis trofinis lygis formuoja gamintojus (žaliuosius augalus), kurie fotosintezės procese kaupia saulės energiją ir sukuria organines medžiagas.
Tokiu atveju daugiau nei pusė energijos, sukauptos organinėse medžiagose, sunaudojama augalų gyvenimo procesuose, virsta šiluma ir išsisklaido erdvėje, o likusi dalis patenka į mitybos grandinę ir gali būti panaudota vėlesnio trofinio lygio heterotrofiniams organizmams. mityba.
Antrasis trofinis lygis 1-osios eilės vartotojai - tai žolėdžiai organizmai (fitofagai), mintantys gamintojais.
Pirmosios eilės vartotojai didžiąją dalį maiste esančios energijos išleidžia gyvybės procesų palaikymui, o likusią energijos dalį naudoja savo kūno kūrimui, tokiu būdu augalinius audinius paversdami gyvūniniais.
Taigi , 1 eilės vartotojai vykdyti pirmasis, esminis gamintojų sintezuojamų organinių medžiagų transformacijos etapas.
Pirminiai vartotojai gali būti maitinimo šaltinis antros eilės vartotojams.
Trečiasis trofinis lygis 2-osios eilės vartotojai - tai mėsėdžiai organizmai (zoofagai), mintantys tik žolėdžiais organizmais (fitofagais).
Antrosios eilės vartotojai atlieka antrąjį organinių medžiagų virsmo maisto grandinėse etapą.
Tačiau cheminės medžiagos, iš kurių gaminami gyvūnų organizmų audiniai, yra gana vienalytės, todėl organinių medžiagų transformacija pereinant iš antrojo vartotojų trofinio lygio į trečią nėra tokia esminė kaip pereinant iš pirmojo trofinio lygio. į antrąjį, kur augalų audiniai paverčiami gyvūnais.
Antriniai vartotojai gali būti mitybos šaltinis trečiosios eilės vartotojams.
Ketvirtasis trofinis lygis 3 eilės vartotojai – tai mėsėdžiai, mintantys tik mėsėdžiais organizmais.
Paskutinis maisto grandinės lygis užima skaidytojai (destruktoriai ir detritivoriai).
Reduktoriai-destruktoriai (bakterijos, grybai, pirmuonys) savo gyvybės procese suskaido visų gamintojų ir vartotojų trofinių lygių organines liekanas į mineralines medžiagas, kurios grąžinamos gamintojams.
Visos maisto grandinės grandys yra tarpusavyje susijusios ir viena nuo kitos priklausomos.
Tarp jų, nuo pirmos iki paskutinės grandies, vyksta medžiagų ir energijos perdavimas. Tačiau reikia pažymėti, kad kai energija perkeliama iš vieno trofinio lygio į kitą, ji prarandama. Dėl to maitinimo grandinė negali būti ilga ir dažniausiai susideda iš 4-6 grandžių.
Tačiau gryno pavidalo tokių mitybos grandinių gamtoje dažniausiai neaptinkama, nes kiekvienas organizmas turi keletą maisto šaltinių, t.y. naudoja kelių rūšių maistą, o jį kaip maisto produktą naudoja daugybė kitų organizmų iš tos pačios maisto grandinės ar net iš skirtingų maisto grandinių.
Pavyzdžiui:
Visaėdžiai organizmai kaip maistą vartoja ir gamintojus, ir vartotojus, t.y. tuo pačiu metu yra pirmos, antros, o kartais ir trečios eilės vartotojai;
uodas, mintantis žmonių ir plėšriųjų gyvūnų krauju, yra labai aukšto trofinio lygio. Tačiau pelkinis saulėgrąžos augalas minta uodais, todėl jis yra ir gamintojas, ir vartotojas.
Todėl beveik bet kuris organizmas, kuris yra vienos trofinės grandinės dalis, gali vienu metu būti ir kitų trofinių grandinių dalimi.
Taigi trofinės grandinės gali daug kartų šakotis ir persipinti, sudarydamos kompleksą maisto tinklai arba trofiniai (maisto) tinklai , kurioje maisto jungčių gausa ir įvairovė veikia kaip svarbus mechanizmas, padedantis palaikyti ekosistemų vientisumą ir funkcinį stabilumą.
5 pav. parodyta supaprastinta antžeminės ekosistemos elektros tinklo schema.
Žmogaus įsikišimas į natūralias organizmų bendrijas tyčia ar netyčia pašalinant rūšį dažnai turi nenuspėjamų neigiamų pasekmių ir sutrikdo ekosistemų stabilumą.
5 pav. Trofinio tinklo schema.
Yra du pagrindiniai trofinių grandinių tipai:
ganyklų grandinės (ganymo grandinės arba vartojimo grandinės);
detritalinės grandinės (skilimo grandinės).
Ganyklų grandinės (ganymo grandinės arba vartojimo grandinės) yra organinių medžiagų sintezės ir transformacijos trofinėse grandinėse procesai.
Ganyklų grandinės prasideda nuo gamintojų. Gyvus augalus minta fitofagai (pirmos eilės vartotojai), o patys fitofagai yra maistas mėsėdžiams (antros eilės vartotojams), kuriuo gali valgyti trečios eilės vartotojai ir kt.
Ganyklų grandinių, skirtų sausumos ekosistemoms, pavyzdžiai:
3 nuorodos: drebulė → kiškis → lapė; augalas → avis → žmogus.
4 nuorodos: augalai → žiogai → driežai → vanagas;
augalų žiedų nektaras → musė → vabzdžiaėdis paukštis →
plėšrus paukštis.
5 nuorodos: augalai → žiogai → varlės → gyvatės → erelis.
Vandens ekosistemų ganymo grandinių pavyzdžiai:→
3 nuorodos: fitoplanktonas → zooplanktonas → žuvis;
5 nuorodos: fitoplanktonas → zooplanktonas → žuvys → plėšriosios žuvys →
plėšrieji paukščiai.
Detritalinės grandinės (skilimo grandinės) – tai organinių medžiagų laipsniško naikinimo ir mineralizacijos procesai trofinėse grandinėse.
Detritų grandinės prasideda nuo laipsniško negyvų organinių medžiagų sunaikinimo detritivorių, kurie paeiliui pakeičia vienas kitą pagal tam tikrą mitybos tipą.
Paskutiniuose naikinimo procesų etapuose veikia reduktoriai-destruktoriai, mineralizuojantys organinių junginių likučius į paprastas neorganines medžiagas, kurias vėl naudoja gamintojai.
Pavyzdžiui, skaidydami negyvą medieną, jie paeiliui pakeičia vienas kitą: vabalai → geniai → skruzdėlės ir termitai → naikinamieji grybai.
Nuolaužų grandinės dažniausiai pasitaiko miškuose, kur didžioji dalis (apie 90 proc.) metinio augalų biomasės prieaugio žolėdžių sunaudoja ne tiesiogiai, o žūva ir patenka į šias grandines lapų paklotės pavidalu, vėliau suyra ir mineralizuojasi.
Vandens ekosistemose didžioji dalis medžiagų ir energijos patenka į ganyklų grandines, o sausumos ekosistemose svarbiausios yra nuolaužų grandinės.
Taigi vartotojų lygmeniu organinių medžiagų srautas skirstomas į skirtingas vartotojų grupes:
gyvos organinės medžiagos seka ganymo grandines;
negyvos organinės medžiagos eina nuolaužų grandinėmis.
Saulės energija vaidina didžiulį vaidmenį gyvybės atkūrime. Šios energijos kiekis yra labai didelis (maždaug 55 kcal 1 cm 2 per metus). Iš šio kiekio gamintojai – žalieji augalai – fotosintezės būdu užfiksuoja ne daugiau kaip 1–2 % energijos, o dykumos ir vandenynas – šimtąsias procento dalis.
Maisto grandinės grandžių skaičius gali būti įvairus, tačiau dažniausiai jų būna 3-4 (rečiau – 5). Faktas yra tas, kad tiek mažai energijos pasiekia galutinę maisto grandinės grandį, kad jos nepakaks, jei organizmų skaičius padidės.
Ryžiai. 1. Maisto grandinės sausumos ekosistemoje
Organizmų, kuriuos vienija viena mitybos rūšis ir kurie užima tam tikrą vietą maisto grandinėje, rinkinys vadinamas trofinis lygis. Organizmai, kurie energiją gauna iš Saulės per tą patį žingsnių skaičių, priklauso tam pačiam trofiniam lygiui.
Paprasčiausią mitybos grandinę (arba maisto grandinę) gali sudaryti fitoplanktonas, po kurio seka didesni žolėdžiai planktoniniai vėžiagyviai (zooplanktonas) ir baigiasi banginiu (arba mažais plėšrūnais), kurie filtruoja šiuos vėžiagyvius iš vandens.
Gamta sudėtinga. Visi jo elementai, gyvieji ir negyvieji, yra viena visuma, sąveikaujančių ir tarpusavyje susijusių reiškinių ir vienas prie kito prisitaikančių būtybių kompleksas. Tai yra vienos grandinės grandys. Ir jei pašalinsite bent vieną tokią grandį iš visos grandinės, rezultatai gali būti netikėti.
Nutrūkusios mitybos grandinės gali turėti ypač neigiamą poveikį miškams – nesvarbu, ar tai būtų vidutinio klimato miškų biocenozės, ar atogrąžų miškų biocenozės, kuriose gausu rūšių įvairovės. Daugelis medžių, krūmų ar žolinių augalų rūšių priklauso nuo konkretaus apdulkintojo - bičių, vapsvų, drugelių ar kolibrių - kurie gyvena augalų rūšių diapazone. Kai tik paskutinis žydintis medis ar žolinis augalas miršta, apdulkintojas bus priverstas palikti šią buveinę. Dėl to šiais augalais ar medžių vaisiais mintantys fitofagai (žolėdžiai gyvūnai) mirs. Fitofagus sumedžioję plėšrūnai liks be maisto, o tada pokyčiai paeiliui paveiks likusias mitybos grandinės grandis. Dėl to jie turės įtakos žmonėms, nes jie turi savo specifinę vietą maisto grandinėje.
Maisto grandines galima suskirstyti į du pagrindinius tipus: ganymo ir detrito. Maisto kainos, kurios prasideda autotrofiniais fotosintetiniais organizmais, vadinamos ganykla, arba valgymo grandinės. Ganyklų grandinės viršuje yra žali augalai. Antrame ganyklų grandinės lygyje dažniausiai yra fitofagai, t.y. gyvūnai, valgantys augalus. Pievų mitybos grandinės pavyzdys – ryšiai tarp organizmų užliejamoje pievoje. Tokia grandinė prasideda nuo pievos žydinčio augalo. Kita nuoroda – drugelis, mintantis gėlių nektaru. Tada ateina šlapių buveinių gyventoja – varlė. Apsauginė jo spalva leidžia užpulti savo grobį, bet neapsaugo nuo kito plėšrūno – paprastosios žolinės gyvatės. Garnys, pagavęs gyvatę, užliejančioje pievoje užtraukia mitybos grandinę.
Jei mitybos grandinė prasideda nuo negyvų augalų liekanų, skerdenų ir gyvūnų ekskrementų – detrito, tai vadinama detritas, arba skilimo grandinė. Terminas „detritas“ reiškia skilimo produktą. Jis pasiskolintas iš geologijos, kur detritas reiškia uolienų naikinimo produktus. Ekologijoje detritas yra organinė medžiaga, dalyvaujanti skilimo procese. Tokios grandinės būdingos gilių ežerų ir vandenynų dugne esančioms bendruomenėms, kur daugelis organizmų minta iš viršutinių apšviestų rezervuaro sluoksnių susidariusiais negyvų organizmų nuosėdomis.
Miško biocenozėse nuolaužų grandinė prasideda nuo negyvų organinių medžiagų skaidymo saprofaginiams gyvūnams. Aktyviausiai organinių medžiagų skaidyme čia dalyvauja dirvožemio bestuburiai gyvūnai (nariuotakojai, kirmėlės) ir mikroorganizmai. Taip pat yra didelių saprofagų – vabzdžių, kurie paruošia substratą mineralizacijos procesus vykdantiems organizmams (bakterijoms ir grybeliams).
Skirtingai nei ganyklų grandinėje, organizmų dydis judant išilgai nuolaužų grandinės nedidėja, o, priešingai, mažėja. Taigi antrame lygyje gali būti kapų vabzdžių. Tačiau tipiškiausi detritalinės grandinės atstovai yra grybai ir mikroorganizmai, kurie minta negyva medžiaga ir užbaigia bioorganinių medžiagų skilimo procesą iki paprastų mineralinių ir organinių medžiagų būsenos, kurias vėliau ištirpusios žaliųjų augalų šaknys suvartoja. ganyklų grandinės viršūnę, taip pradėdamas naują materijos judėjimo ratą.
Kai kuriose ekosistemose vyrauja ganyklos, o kitose – nuolaužų grandinės. Pavyzdžiui, miškas laikomas ekosistema, kurioje vyrauja nuolaužų grandinės. Pūvančio kelmo ekosistemoje ganyklų grandinės visai nėra. Tuo pačiu metu, pavyzdžiui, jūros paviršiaus ekosistemose beveik visus fitoplanktono atstovaujamus gamintojus suvalgo gyvūnai, o jų lavonai grimzta į dugną, t.y. palikti paskelbtą ekosistemą. Tokiose ekosistemose vyrauja ganymo arba ganymo mitybos grandinės.
Pagrindinė taisyklė apie bet kurį maisto grandinė, teigia: kiekviename bendruomenės trofiniame lygmenyje didžioji dalis su maistu pasisavintos energijos išleidžiama gyvybės palaikymui, išsisklaido ir nebegali jos panaudoti kiti organizmai. Taigi, kiekviename trofiniame lygyje suvartotas maistas nėra visiškai pasisavinamas. Nemaža jo dalis skiriama medžiagų apykaitai. Kai pereiname prie kiekvienos kitos maisto grandinės grandies, bendras naudojamos energijos kiekis, perkeliamas į kitą aukštesnį trofinį lygį, mažėja.
