Cilj: razširiti znanje o biotski dejavniki okolju.

Oprema: herbarijske rastline, nagačeni hordati (ribe, dvoživke, plazilci, ptice, sesalci), zbirke žuželk, mokri preparati živali, ilustracije razne rastline in živali.

Napredek dela:

1. Uporabite opremo in naredite dva napajalna kroga. Ne pozabite, da se veriga vedno začne s proizvajalcem in konča z reduktorjem.

Rastline → žuželke→kuščar → bakterije

Rastline → kobilica→ žaba → bakterije

Spomni se svojih opazovanj v naravi in ​​sestavi dve prehranski verigi. Proizvajalci etiket, potrošniki (1. in 2. reda), razgrajevalci.

Vijolična → Springtails→plenilske pršice→grabežljive stonoge→ bakterije

Proizvajalec - potrošnik1 - potrošnik2 - potrošnik2 - razkrojevalnik

Zelje→ polž→ žaba →bakterije

Proizvajalec – potrošnik1 - potrošnik2 - razkrojevalnik

Kaj je prehranjevalna veriga in na čem temelji? Kaj določa stabilnost biocenoze? Povejte svojo ugotovitev.

Zaključek:

hrana (trofični) veriga- niz vrst rastlin, živali, gliv in mikroorganizmov, ki so med seboj povezani z razmerjem: hrana - potrošnik (zaporedje organizmov, v katerem poteka postopen prenos snovi in ​​energije od vira do potrošnika). Organizmi naslednjega člena pojedo organizme prejšnjega člena in tako pride do verižnega prenosa energije in snovi, ki je osnova kroženja snovi v naravi. Z vsakim prenosom iz povezave v povezavo se izgubi večina(do 80-90%) potencialna energija razprši kot toplota. Zaradi tega je število členov (vrst) v prehranski verigi omejeno in običajno ne presega 4-5. Stabilnost biocenoze določa njena raznolikost vrstna sestava. Proizvajalci- organizmi, ki so sposobni sintetizirati organske snovi iz anorganskih, to so vsi avtotrofi. Potrošniki- heterotrofi, organizmi, ki uživajo že pripravljene organske snovi, ki jih ustvarijo avtotrofi (proizvajalci). Za razliko od razgrajevalcev

Potrošniki ne morejo razgraditi organskih snovi v anorganske. Razkrojevalci- mikroorganizmi (bakterije in glive), ki uničujejo mrtve ostanke živih bitij in jih spreminjajo v anorganske in enostavne organske spojine.

3. Poimenuj organizme, ki bi morali biti na manjkajočem mestu v naslednjih prehranjevalnih verigah.

1) Pajek, lisica

2) gosenica drevesnica, kačji jastreb

3) gosenica

4. Iz predlaganega seznama živih organizmov ustvarite trofično mrežo:

trava, jagodičja, muha, sinica, žaba, kača, zajec, volk, bakterije gnilobe, komar, kobilica. Označite količino energije, ki se premika z ene ravni na drugo.

1. Trava (100%) - kobilica (10%) - žaba (1%) - kača (0,1%) - gnijoče bakterije (0,01%).

2. Grm (100%) - zajec (10%) - volk (1%) - bakterije gnilobe (0,1%).

3. Trava (100%) - muha (10%) - sinica (1%) - volk (0,1%) - gnilobne bakterije (0,01%).

4. Trava (100%) - komar (10%) - žaba (1%) - kača (0,1%) - gnilobne bakterije (0,01%).

5. Poznavanje pravila prenosa energije iz enega trofični nivo na drugi strani (približno 10 %) zgradite piramido biomase za tretjo prehranjevalno verigo (1. naloga). Rastlinska biomasa je 40 ton.

Trava (40 ton) -- kobilica (4 tone) -- vrabec (0,4 tone) -- lisica (0,04).

6. Zaključek: kaj odražajo pravila ekološke piramide?

Pravilo ekoloških piramid zelo pogojno prenaša vzorec prenosa energije iz ene prehranske ravni v drugo, v prehranjevalna veriga. Te grafične modele je prvi razvil Charles Elton leta 1927. Po tem vzorcu naj bi bila skupna masa rastlin za red velikosti večja od mase rastlinojedih živali, skupna masa rastlinojedih živali pa za red velikosti večja od mase plenilcev prve stopnje itd. do samega konca prehranjevalne verige.

Laboratorijsko delo № 1

V naravi nobena vrsta, populacija in celo posameznik ne živijo ločeno drug od drugega in svojega habitata, ampak nasprotno, doživljajo številne medsebojni vplivi. Biotske združbe oz biocenoze - skupnosti medsebojno delujočih živih organizmov, ki predstavljajo stabilen sistem, povezan s številnimi notranje povezave, z relativno trajna struktura in soodvisen nabor vrst.

Za biocenozo so značilni določeni strukture: vrstni, prostorski in trofični.

Organske sestavine biocenoze so neločljivo povezane z anorganskimi - tlemi, vlago, ozračjem, ki skupaj z njimi tvorijo stabilen ekosistem - biogeocenoza .

Biogenocenoza– samoregulativni ekološki sistem, ki ga tvorijo ljudje, ki živijo skupaj in so v interakciji drug z drugim in z nežive narave, populacije različne vrste v razmeroma homogenih okoljskih razmerah.

Ekološki sistemi

Funkcionalni sistemi, vključno z združbami živih organizmov različnih vrst in njihovim življenjskim prostorom. Povezave med komponentami ekosistema nastajajo predvsem na podlagi prehranskih razmerij in načinov pridobivanja energije.

Ekosistem

Skupek vrst rastlin, živali, gliv, mikroorganizmov, ki med seboj in z okoljem delujejo tako, da lahko takšna združba vztraja in deluje neomejeno dolgo. dolgo časa. Biotska skupnost (biocenoza) sestoji iz rastlinske združbe ( fitocenoza), živali ( zoocenoza), mikroorganizmi ( mikrobiocenoza).

Vsi organizmi na Zemlji in njihov habitat predstavljajo tudi ekosistem najvišjega ranga - biosfera , ki ima stabilnost in druge lastnosti ekosistema.

Obstoj ekosistema je mogoč zaradi stalnega dotoka energije od zunaj – tak vir energije je običajno sonce, čeprav to ne velja za vse ekosisteme. Trajnost ekosistema zagotavljajo neposredni in povratne informacije med njenimi komponentami, notranje kroženje snovi in ​​sodelovanje v globalnih ciklih.

Nauk o biogeocenozah razvil V.N. Sukačev. Izraz " ekosistem"izraz, ki ga je leta 1935 uvedel angleški geobotanik A. Tansley," biogeocenoza" - Akademik V.N. Sukačev leta 1942 biogeocenoza Kot glavni člen je potrebna rastlinska združba (fitocenoza), ki zagotavlja potencialno nesmrtnost biogeocenoze zaradi energije, ki jo proizvajajo rastline. Ekosistemi ne sme vsebovati fitocenoz.

Fitocenoza

Rastlinska skupnost je nastala zgodovinsko kot posledica kombinacije medsebojno delujočih rastlin na homogenem območju ozemlja.

Karakteriziran je:

- določeno vrstno sestavo,

- življenjske oblike,

- etažnost (nadzemno in podzemno),

- številčnost (pogostost pojavljanja vrste),

- namestitev,

- vidik ( videz),

- vitalnost,

- sezonske spremembe,

- razvoj (sprememba skupnosti).

Stopnjevanje (število nadstropij)

Eden od značilne lastnosti rastlinska združba, ki je tako rekoč sestavljena po nadstropju v nadzemnem in podzemnem prostoru.

Nadzemna stopnja omogoča boljši izkoristek svetlobe, podzemne vode in minerali. Običajno je v gozdu mogoče razlikovati do pet stopenj: zgornja (prva) - visoka drevesa, druga - nizka drevesa, tretja - grmičevje, četrta - trave, peta - mahovi.

Podzemni sloj - zrcalna slika nadzemni: korenine dreves segajo najgloblje; podzemni deli mahov se nahajajo blizu površine zemlje.

Po načinu prejema in uporabe hranila vse organizme delimo na avtotrofi in heterotrofi. V naravi obstaja neprekinjen cikel hranil, potrebnih za življenje. Kemikalije jih avtotrofi črpajo iz okolja in se vanj ponovno vračajo preko heterotrofov. Ta postopek traja zelo kompleksne oblike. Vsaka vrsta porabi le del energije, ki jo vsebuje organska snov, s čimer privede njeno razgradnjo do določene stopnje. Tako je v procesu evolucije v ekološki sistemi razvili verige in napajalno omrežje .

Večina biogeocenoz ima podobne trofična struktura. Temeljijo na zelenih rastlinah - proizvajalci. Rastlinojedci in mesojedi so nujno prisotni: porabniki organske snovi – potrošniki in uničevalci organskih ostankov - razkrojevalci.

Število posameznikov v prehranjevalni verigi se vztrajno zmanjšuje, število žrtev več številk njihovih porabnikov, saj se v vsakem členu prehranjevalne verige z vsakim prenosom energije izgubi 80-90% le-te, ki se razprši v obliki toplote. Zato je število členov v verigi omejeno (3-5).

Vrstna pestrost biocenoze predstavljajo vse skupine organizmov – proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci.

Kršitev katere koli povezave v prehranjevalni verigi povzroča motnje v biocenozi kot celoti. Na primer, krčenje gozdov povzroči spremembo vrstne sestave žuželk, ptic in posledično živali. Na brezlesnem območju se bodo razvile druge prehranjevalne verige in oblikovala se bo drugačna biocenoza, kar bo trajalo več desetletij.

Prehranjevalna veriga (trofična oz hrano )

Med seboj povezani pogledi, zaporedno ekstrahiranje organske snovi in energijo iz izvorne živilske snovi; Poleg tega je vsak prejšnji člen v verigi hrana za naslednjega.

Prehranjevalne verige v vsakem naravnem območju z bolj ali manj homogenimi pogoji obstoja so sestavljene iz kompleksov med seboj povezanih vrst, ki se prehranjujejo druga z drugo in tvorijo samozadostni sistem, v katerem poteka kroženje snovi in ​​energije.

Sestavine ekosistema:

- Proizvajalci - avtotrofni organizmi (večinoma zelene rastline) so edini proizvajalci organske snovi na Zemlji. Energijsko bogata organska snov se sintetizira med fotosintezo iz energetsko revnih anorganskih snovi (H 2 0 in C0 2).

- Potrošniki - rastlinojede in mesojede živali, porabniki organske snovi. Potrošniki so lahko rastlinojedci, kadar neposredno uporabljajo proizvajalce, ali mesojedci, ko se hranijo z drugimi živalmi. V prehranjevalni verigi imajo največkrat lahko serijsko številko od I do IV.

- Razkrojevalci - heterotrofni mikroorganizmi (bakterije) in glive - uničevalci organskih ostankov, destruktorji. Imenujejo jih tudi zemeljski redarji.

Trofična (prehranska) raven - niz organizmov, ki jih združuje vrsta prehrane. Koncept trofične ravni nam omogoča razumevanje dinamike pretoka energije v ekosistemu.

1. prvo trofično raven vedno zasedajo proizvajalci (rastline),
2. drugi - potrošniki prvega reda (rastlinojede živali),
3. tretji - potrošniki drugega reda - plenilci, ki se hranijo z rastlinojedimi živalmi),
4. četrti - potrošniki III red(sekundarni plenilci).

Razlikujejo se naslednje vrste: prehranjevalne verige:

IN pašna veriga (prehranjevalne verige) glavni vir hrane so zelene rastline. Na primer: trava -> žuželke -> dvoživke -> kače -> ptice ujede.

- detritalno verige (verige razgradnje) se začnejo z detritusom – odmrlo biomaso. Na primer: listje -> deževniki-> bakterije. Druga značilnost detritičnih verig je, da rastlinojede živali pogosto ne zaužijejo rastlinskih proizvodov v njih, ampak odmrejo in jih mineralizirajo saprofiti. Verige detritusa so značilne tudi za globokomorske ekosisteme, katerih prebivalci se hranijo z mrtvimi organizmi, ki so potonili iz zgornje plasti vodo.

Odnosi med vrstami v ekoloških sistemih, ki so se razvili v procesu evolucije, v katerih se prehranjujejo številne komponente različne predmete in sami služijo kot hrana za različne člane ekosistema. Preprosto povedano, lahko prehranjevalno mrežo predstavimo kot prepleten sistem prehranjevalne verige.

Organizmi različnih prehranjevalnih verig, ki pridobivajo hrano s enako številočleni teh verig se nahajajo na isti trofični nivo. Hkrati se lahko nahajajo različne populacije iste vrste, vključene v različne prehranjevalne verige različne trofične ravni. Razmerje med različnimi trofičnimi nivoji v ekosistemu lahko grafično prikažemo kot ekološka piramida.

Ekološka piramida

Metoda grafičnega prikaza razmerja med različnimi trofičnimi nivoji v ekosistemu – obstajajo tri vrste:

Populacijska piramida odraža število organizmov na vsaki trofični ravni;

Piramida biomase odraža biomaso vsake trofične ravni;

Energijska piramida prikazuje količino energije, ki prehaja skozi vsako trofično raven v določenem časovnem obdobju.

Pravilo ekološke piramide

Vzorec, ki odraža postopno zmanjševanje mase (energije, števila osebkov) vsakega naslednjega člena v prehranjevalni verigi.

Številčna piramida

Ekološka piramida, ki prikazuje število posameznikov na vsaki ravni prehranjevanja. Piramida števil ne upošteva velikosti in mase posameznikov, pričakovane življenjske dobe, metabolizma, je pa vedno sledljiva. glavni trend- zmanjšanje števila posameznikov od povezave do povezave. Na primer, v stepskem ekosistemu je število osebkov porazdeljeno na naslednji način: proizvajalci - 150.000, rastlinojedi potrošniki - 20.000, mesojedi potrošniki - 9.000 posameznikov/območje. Za biocenozo travnika je značilno naslednje število osebkov na površini 4000 m2: proizvajalci - 5.842.424, rastlinojedi potrošniki prvega reda - 708.624, mesojedi potrošniki drugega reda - 35.490, mesojedi potrošniki tretjega reda - 3.

Piramida biomase

Vzorec, po katerem je količina rastlinske snovi, ki služi kot osnova prehranjevalne verige (proizvajalci), približno 10-krat večja od mase rastlinojedih živali (konzumentov prvega reda), masa rastlinojedih živali pa je 10-krat večji kot pri mesojedih (konzumentih drugega reda), t.j prehranska raven ima 10-krat manjšo maso od prejšnjega. V povprečju 1000 kg rastlin proizvede 100 kg telesa rastlinojedcev. Plenilci, ki jedo rastlinojede živali, lahko ustvarijo 10 kg svoje biomase, sekundarni plenilci - 1 kg.

Piramida energije

izraža vzorec, po katerem se pretok energije postopoma zmanjšuje in zmanjšuje, ko se premika od člena do člena v prehranski verigi. Tako v biocenozi jezera zelene rastline proizvajalke ustvarijo biomaso, ki vsebuje 295,3 kJ/cm 2, porabniki I. reda, ki porabljajo rastlinsko biomaso, ustvarijo lastno biomaso, ki vsebuje 29,4 kJ/cm 2; Porabniki drugega reda, ki uporabljajo porabnike prvega reda za hrano, ustvarijo lastno biomaso, ki vsebuje 5,46 kJ/cm2. Izguba energije pri prehodu iz konzumentov prvega reda v konzumente drugega reda, če so to toplokrvne živali, se poveča. To je razloženo z dejstvom, da te živali porabijo veliko energije ne le za gradnjo svoje biomase, temveč tudi za vzdrževanje stalne telesne temperature. Če primerjamo vzrejo teleta in ostriža, potem bo enaka količina porabljene energije hrane dala 7 kg govedine in samo 1 kg rib, saj tele jedo travo, plenilski ostriž pa ribe.

Tako imata prvi dve vrsti piramid številne pomembne pomanjkljivosti:

Piramida biomase odraža stanje ekosistema v času vzorčenja in torej prikazuje razmerje biomase v v tem trenutku in ne odraža produktivnosti vsake trofične ravni (tj. njene sposobnosti za proizvodnjo biomase v določenem časovnem obdobju). Zato se lahko v primeru, ko število proizvajalcev vključuje hitro rastoče vrste, piramida biomase izkaže za obrnjeno.

Energijska piramida vam omogoča primerjavo produktivnosti različnih trofičnih ravni, ker upošteva časovni dejavnik. Poleg tega upošteva razliko v energijski vrednosti različne snovi(npr. 1 g maščobe zagotavlja skoraj dvakrat več energije kot 1 g glukoze). Zato se piramida energije vedno oži navzgor in ni nikoli obrnjena.

Ekološka plastičnost

Stopnja vzdržljivosti organizmov ali njihovih skupnosti (biocenoz) na vpliv okoljskih dejavnikov. Ekološko plastične vrste imajo širok razpon norma reakcije , torej široko prilagojene različna okoljaživljenjski prostor (ribe paličnjaki in jegulje, nekatere praživali živijo v sladkih in slanih vodah). Visoko specializirane vrste lahko obstajajo samo v določenem okolju: morske živali in alge - v slani vodi, rečne ribe in rastline lotosa, vodne lilije, vodna leča živijo samo v sladki vodi.

Na splošno ekosistem (biogeocenoza) označen z naslednjimi kazalniki:

Raznolikost vrst

Gostota populacij vrst,

Biomasa.

Biomasa

Skupna količina organske snovi vseh osebkov biocenoze ali vrste z energijo, ki jo vsebuje. Biomasa je običajno izražena v enotah mase glede na suho snov na enoto površine ali prostornine. Biomaso lahko definiramo ločeno za živali, rastline oz posamezne vrste. Tako je biomasa gliv v tleh 0,05-0,35 t / ha, alg - 0,06-0,5, korenin višjih rastlin - 3,0-5,0, deževnikov - 0,2-0,5 , vretenčarjev - 0,001-0,015 t / ha.

V biogeocenozah obstajajo primarna in sekundarna biološka produktivnost :

ü Primarni biološka produktivnost biocenoze- skupna skupna produktivnost fotosinteze, ki je posledica delovanja avtotrofov - zelenih rastlin, npr. borov gozd 20-30 let proizvede 37,8 t/ha biomase letno.

ü Sekundarna biološka produktivnost biocenoz- skupna skupna produktivnost heterotrofnih organizmov (potrošnikov), ki nastane z uporabo snovi in ​​energije, ki jih kopičijo proizvajalci.

Populacije. Struktura in dinamika števil.

Vsaka vrsta na Zemlji zaseda določeno obseg, saj lahko obstaja le v določenih okoljskih pogojih. Življenjske razmere znotraj območja ene vrste pa se lahko bistveno razlikujejo, kar vodi do razpada vrste na osnovne skupine posameznikov - populacije.

Prebivalstvo

Niz osebkov iste vrste, ki zasedajo ločeno ozemlje znotraj območja razširjenosti vrste (z razmeroma homogenimi življenjskimi razmerami), se prosto križajo med seboj (imajo skupni genski sklad) in so izolirani od drugih populacij te vrste, imajo vse potrebne pogoje da ohrani svojo stabilnost dolgo časa v spreminjajočih se okoljskih razmerah. Najpomembnejši značilnosti populacije so njena struktura (starost, spolna sestava) in populacijska dinamika.

Pod demografsko strukturo populacije razumejo njegovo spolno in starostno sestavo.

Prostorska struktura Populacije so značilnosti razporeditve osebkov v populaciji v prostoru.

Starostna struktura Populacija je povezana z razmerjem osebkov različnih starosti v populaciji. Posamezniki iste starosti so združeni v kohorte – starostne skupine.

IN starostna struktura rastlinskih populacij dodeliti naslednjih obdobjih:

Latentno - stanje semena;

Pregenerativno (vključuje stanja sejancev, mladic, nezrelih in deviških rastlin);

Generativno (običajno razdeljeno na tri podobdobja - mladi, zreli in stari generativni posamezniki);

Postgenerativno (vključuje stanja subsenilnih, senilnih rastlin in fazo odmiranja).

Pripadnost določenemu starostnemu statusu določa biološka starost- stopnja izraženosti določenih morfoloških (na primer stopnja disekcije kompleksnega lista) in fizioloških (na primer sposobnost ustvarjanja potomcev) značilnosti.

V živalskih populacijah je mogoče ločiti tudi različne starostne stopnje. Na primer, žuželke, ki se razvijejo s popolno metamorfozo, gredo skozi stopnje:

ličinke,

punčke,

Imago (odrasla žuželka).

Narava starostne strukture prebivalstvaodvisno od vrste krivulje preživetja, značilne za določeno populacijo.

Krivulja preživetjaodraža stopnjo umrljivosti v različnih starostnih skupinah in je padajoča črta:

1. Če umrljivost ni odvisna od starosti osebkov, pride do pogina osebkov v ta tip enakomerno ostaja stopnja umrljivosti konstantna vse življenje ( tip I ). Takšna krivulja preživetja je značilna za vrste, katerih razvoj poteka brez metamorfoze z zadostno stabilnostjo rojenih potomcev. Ta vrsta se običajno imenuje vrsta hidre- zanj je značilna krivulja preživetja, ki se približuje ravni liniji.
2. Pri vrstah, pri katerih je vloga zunanjih dejavnikov pri umrljivosti majhna, je za krivuljo preživetja značilno rahlo zniževanje do določene starosti, nato pa sledi strm padec zaradi naravne (fiziološke) umrljivosti ( tip II ). Narava krivulje preživetja, ki je blizu temu tipu, je značilna za ljudi (čeprav je krivulja preživetja pri ljudeh nekoliko bolj položna in je nekaj med tipoma I in II). Ta vrsta se imenuje Vrsta Drosophila: to dokazujejo vinske mušice laboratorijske razmere(ne jedo plenilci).
3. Značilen za mnoge vrste visoka stopnja smrtnosti v zgodnjih fazah ontogeneze. Pri takih vrstah je za krivuljo preživetja značilen oster padec v regiji mlajše starosti. Posamezniki, ki preživijo »kritično« starost, izkazujejo nizko smrtnost in živijo do visoke starosti. Vrsta se imenuje vrsta ostrige (tip III ).

Spolna struktura populacije

Razmerje med spoloma ima neposredno razmerje na reprodukcijo prebivalstva in njegovo vzdržnost.

V populaciji ločimo primarno, sekundarno in terciarno razmerje spolov:

- Primarno razmerje spolov odločen genetski mehanizmi- enakomerna divergenca spolnih kromosomov. Na primer, pri ljudeh kromosomi XY določajo razvoj moškega spola, kromosomi XX pa razvoj ženskega spola. V tem primeru je primarno razmerje med spoloma 1:1, torej enako verjetno.

- Sekundarno razmerje spolov je razmerje med spoloma ob rojstvu (med novorojenčki). Lahko se bistveno razlikuje od primarnega zaradi več razlogov: selektivnosti jajčec za semenčice, ki nosijo X- ali Y-kromosom, neenake sposobnosti oploditve teh semenčic, različnih zunanji dejavniki. Na primer, zoologi so opisali vpliv temperature na sekundarno spolno razmerje pri plazilcih. Podoben vzorec je značilen za nekatere žuželke. Tako je pri mravljah oploditev zagotovljena pri temperaturah nad 20 ° C in pri več nizke temperature izležejo neoplojena jajčeca. Iz slednjih se izležejo samci, iz oplojenih pa pretežno samice.

- Terciarno razmerje med spoloma - razmerje med spoloma med odraslimi živalmi.

Prostorska struktura populacije odraža naravo porazdelitve osebkov v prostoru.

Označite tri glavne vrste porazdelitve posameznikov v vesolju:

- uniforma oz uniforma(posamezniki se nahajajo enakomerno v prostoru, na enaki razdalji drug od drugega); je v naravi redka in je najpogosteje posledica akutne intraspecifične konkurence (na primer pri plenilskih ribah);

- občestveno oz mozaik("pikasti", posamezniki se nahajajo v izoliranih skupinah); pojavlja veliko pogosteje. Povezana je z značilnostmi mikrookolja ali vedenja živali;

- naključno oz difuzno(posamezniki so naključno razporejeni v prostoru) – opazujemo jih lahko samo v homogeno okolje in le pri vrstah, ki ne kažejo nagnjenosti k oblikovanju skupin (npr. mokasti hrošč).

Velikost prebivalstva označeno s črko N. Razmerje povečanja N na časovno enoto dN / dt izražatrenutna hitrostspremembe velikosti populacije, to je sprememba števila v času t.Rast prebivalstvaodvisna od dveh dejavnikov - rodnosti in umrljivosti v odsotnosti izseljevanja in priseljevanja (tako populacijo imenujemo izolirana). Razlika med rodnostjo b in smrtnostjo d jeizolirana stopnja rasti prebivalstva:

Stabilnost prebivalstva

To je njegova sposobnost, da je v stanju dinamičnega (tj. mobilnega, spreminjajočega se) ravnovesja z okoljem: spreminjajo se okoljski pogoji in spreminja se tudi populacija. Eden od najpomembnejši pogoji trajnost je notranja raznolikost. V odnosu do populacije so to mehanizmi za ohranjanje določene gostote prebivalstva.

Označite tri vrste odvisnosti velikosti populacije od njene gostote .

Prva vrsta (I) - najpogostejši, za katerega je značilno zmanjšanje rasti prebivalstva s povečanjem njegove gostote, kar zagotavljajo različni mehanizmi. Na primer, za številne vrste ptic je značilno zmanjšanje plodnosti (plodnosti) z naraščajočo gostoto prebivalstva; povečana smrtnost, zmanjšana odpornost organizmov s povečano gostoto populacije; sprememba starosti v puberteti glede na gostoto prebivalstva.

Tretja vrsta ( III ) je značilen za populacije, v katerih je opazen "skupinski učinek", tj. določena optimalna gostota populacije prispeva k boljšemu preživetju, razvoju in življenjski aktivnosti vseh posameznikov, kar je značilno za večino skupinskih in družbenih živali. Na primer, za obnovitev populacij heteroseksualnih živali je potrebna najmanj gostota, ki zagotavlja zadostno verjetnost srečanja samca in samice.

Tematske naloge

A1. Nastala biogeocenoza

1) rastline in živali

2) živali in bakterije

3) rastline, živali, bakterije

4) ozemlje in organizmi

A2. Porabniki organske snovi v gozdni biogeocenozi so

1) smreka in breza

2) gobe in črvi

3) zajci in veverice

4) bakterije in virusi

A3. Proizvajalci v jezeru so

2) paglavci

A4. Proces samoregulacije v biogeocenozi vpliva

1) razmerje med spoloma v populacijah različnih vrst

2) število mutacij, ki se pojavljajo v populacijah

3) razmerje med plenilci in pleni

4) intraspecifična konkurenca

A5. Eden od pogojev za trajnost ekosistema je lahko

1) njena sposobnost spreminjanja

2) raznolikost vrst

3) nihanje števila vrst

4) stabilnost genskega sklada v populacijah

A6. Razkrojevalci vključujejo

2) lišaji

4) praproti

A7. če skupna masa ki jo je prejel potrošnik 2. reda, je enaka 10 kg, kakšna je bila potem skupna masa proizvajalcev, ki so postali vir hrane za tega potrošnika?

A8. Navedite detritno prehranjevalno verigo

1) muha – pajek – vrabec – bakterija

2) detelja – jastreb – čmrlj – miš

3) rž – sinica – mačka – bakterija

4) komar - vrabec - jastreb - črvi

A9. Začetni vir energije v biocenozi je energija

1) organske spojine

2) anorganske spojine

4) kemosinteza

1) zajci

2) čebele

3) poljski drozgi

4) volkovi

A11. V enem ekosistemu lahko najdete hrast in

1) gopher

3) škrjanec

4) modra koruznica

A12. Električna omrežja so:

1) povezave med starši in potomci

2) družinske (genetske) povezave

3) metabolizem v telesnih celicah

4) načini prenosa snovi in ​​energije v ekosistemu

A13. Ekološka piramida številk odraža:

1) razmerje biomase na vsaki trofični ravni

2) razmerje mas posameznega organizma na različnih trofičnih ravneh

3) struktura prehranjevalne verige

4) raznolikost vrst na različnih trofičnih ravneh

Glavni pogoj za obstoj ekosistema je vzdrževanje kroženja snovi in ​​preoblikovanje energije. Zagotovljena je zahvaljujoč trofični (hrana) povezave med vrstami, ki pripadajo različnim funkcionalnim skupinam. Na podlagi teh povezav nastanejo organske snovi, ki jih proizvajalci sintetizirajo iz mineralnih snovi z absorpcijo. sončna energija, se prenašajo do potrošnikov in so podvržene kemičnim transformacijam. Kot rezultat življenjske aktivnosti pretežno razkrojevalcev, atomov glavnega biogenega kemični elementi prehajajo iz organskih snovi v anorganske (CO 2, NH 3, H 2 S, H 2 O). Potem anorganske snovi proizvajalci uporabljajo za ustvarjanje novih organskih snovi iz njih. In spet so vlečeni v krog s pomočjo producentov. Če teh snovi ne bi ponovno uporabili, bi bilo življenje na Zemlji nemogoče. Navsezadnje zaloge snovi, ki jih absorbirajo proizvajalci v naravi, niso neomejene. Za izvedbo celotnega cikla snovi v ekosistemu morajo biti prisotne vse tri. funkcionalne skupine organizmi. In med njimi mora obstajati stalna interakcija v obliki trofičnih povezav z nastankom trofičnih (prehranjevalnih) verig ali prehranjevalnih verig.

Prehranjevalna veriga (prehranjevalna veriga) je zaporedje organizmov, v katerem poteka postopen prenos snovi in ​​energije od vira (prejšnji člen) do potrošnika (naslednji člen).

V tem primeru lahko en organizem poje drugega in se hrani z njegovimi mrtvimi ostanki ali odpadki. Glede na vrsto začetnega vira snovi in ​​energije delimo prehranjevalne verige na dve vrsti: pašne (verige porabe) in detritalne (verige razgradnje).

Pašne verige (pašne verige)- prehranjevalne verige, ki se začnejo pri proizvajalcih in vključujejo potrošnike različnih vrst. IN splošni pogled Pašno verigo lahko prikažemo z naslednjim diagramom:

Proizvajalci -> Porabniki 1. reda -> Porabniki 2. reda -> Porabniki 3. reda

Na primer: 1) prehranjevalna veriga travnika: rdeča detelja - metulj - žaba - kača; 2) prehranjevalna veriga rezervoarja: klamidomonas - vodna bolha - ribica - ščuka. Puščice na diagramu kažejo smer prenosa snovi in ​​energije v napajalnem krogu.

Vsak organizem v prehranjevalni verigi pripada določeni trofični ravni.

Trofična raven je skupek organizmov, ki glede na način prehranjevanja in vrsto hrane tvorijo določen člen v prehranjevalni verigi.

Trofične ravni so običajno oštevilčene. Prvo trofično raven sestavljajo avtotrofni organizmi - rastline (proizvajalci), na drugi trofični ravni so rastlinojede živali (potrošniki 1. reda), na tretji in naslednjih ravneh - mesojedi (potrošniki 2., 3. itd. reda). ).

V naravi se skoraj vsi organizmi ne prehranjujejo z eno, ampak z več vrstami hrane. Zato je lahko vsak organizem na različnih trofičnih ravneh v isti prehranski verigi, odvisno od narave hrane. Na primer, jastreb, ki jedo miši, zaseda tretjo trofično raven, kače pa četrto. Poleg tega je lahko isti organizem člen v različnih prehranjevalnih verigah, ki jih povezujejo med seboj. Tako lahko jastreb poje kuščarja, zajca ali kačo, ki so del različnih prehranjevalnih verig.

V naravi se pašne verige ne pojavljajo v čisti obliki. Med seboj jih povezujejo skupne prehranske povezave in oblika prehranjevalni splet, oz električno omrežje. Njegova prisotnost v ekosistemu prispeva k preživetju organizmov v odsotnosti določene vrste krmo zaradi možnosti uporabe druge krme. In čim širši vrstna pestrost posameznikov v ekosistemu, več prehranjevalnih verig je v prehranjevalnem spletu in bolj stabilen je ekosistem. Izguba enega člena iz prehranjevalne verige ne bo porušila celotnega ekosistema, saj je mogoče uporabiti vire hrane iz drugih prehranjevalnih verig.

Detritske verige (verige razgradnje)- prehranjevalne verige, ki se začnejo z detritusom, vključujejo detritivore in razkrojnike ter končajo z minerali. V detritnih verigah se snov in energija detritusa prenašata med detritivori in razkrojevalci s produkti njihove vitalne dejavnosti.

Na primer: mrtva ptica - ličinke muhe - plesni - bakterije - minerali. Če detritus ne zahteva mehanskega uničenja, se takoj spremeni v humus z naknadno mineralizacijo.

Zahvaljujoč detritalnim verigam je krogotok snovi v naravi zaprt. Odmrle organske snovi v detritičnih verigah se pretvorijo v minerale, ki pridejo v okolje in jih iz njega absorbirajo rastline (proizvajalci).

Pašne verige se nahajajo pretežno v nadzemnih, razgradne verige pa v podzemnih plasteh ekosistemov. Razmerje med pašnimi verigami in detritalnimi verigami nastane zaradi vstopa detritusa v tla. Detritalne verige so povezane s pašnimi verigami preko mineralnih snovi, ki jih proizvajalci pridobivajo iz zemlje. Zahvaljujoč medsebojni povezanosti pašnih in detritusnih verig se v ekosistemu oblikuje kompleksna prehranjevalna mreža, ki zagotavlja stalnost procesov preoblikovanja snovi in ​​energije.

Ekološke piramide

Proces pretvorbe snovi in ​​energije v pašne verige ima določene vzorce. Na vsaki trofični ravni pašne verige ne gre vsa zaužita biomasa za tvorbo potrošne biomase tej ravni. Pomemben del se porabi za vitalne procese organizmov: gibanje, razmnoževanje, vzdrževanje telesne temperature itd. Poleg tega se del krme ne prebavi in ​​konča v telesu v obliki odpadkov. okolju. Z drugimi besedami, večina snovi in ​​energije, ki jo vsebuje, se izgubi med prehodom iz ene trofične ravni v drugo. Odstotek prebavljivosti je zelo različen in je odvisen od sestave hrane in biološke lastnosti organizmi. Številne študije so pokazale, da se na vsaki trofični ravni prehranjevalne verige v povprečju izgubi približno 90 % energije, le 10 % pa preide na naslednjo raven. ameriški okoljevarstvenik R. Lindeman je leta 1942 ta vzorec formuliral kot 10% pravilo. S tem pravilom je mogoče izračunati količino energije na kateri koli trofični ravni prehranjevalne verige, če je njen indikator znan na eni od njih. Z določeno stopnjo predpostavke se to pravilo uporablja tudi za določanje prehoda biomase med trofičnimi nivoji.

Če na vsaki trofični ravni prehranjevalne verige določimo število osebkov ali njihovo biomaso ali količino energije, ki jo vsebuje, potem bo zmanjševanje teh količin postalo očitno, ko se pomikamo proti koncu prehranjevalne verige. Ta vzorec je prvi vzpostavil angleški ekolog C. Elton leta 1927. Imenoval ga je pravilo ekološke piramide in predlagal, da to izrazimo grafično. Če katero koli od zgornjih značilnosti trofičnih nivojev upodobimo v obliki pravokotnikov z enakim merilom in jih postavimo drug na drugega, potem dobimo ekološka piramida.

Obstajajo tri vrste ekoloških piramid. Piramida števil odraža število posameznikov v vsakem členu prehranjevalne verige. Vendar pa je v ekosistemu druga trofična raven ( potrošniki prvega reda) je lahko številčno bogatejši od prve trofične ravni ( proizvajalci). V tem primeru je rezultat obrnjena piramida števil. To je razloženo s sodelovanjem v takšnih piramidah posameznikov, ki niso enake velikosti. Primer je piramida števil, ki jo sestavljajo listopadno drevo, žuželke, ki jedo listje, majhni žužkojedi in veliki ptice ujede. Piramida biomase odraža količino organske snovi, akumulirane na vsaki trofični ravni prehranjevalne verige. Piramida biomase kopenski ekosistemi pravilno. In v piramidi biomase za vodne ekosisteme je biomasa druge trofične ravni praviloma večja od biomase prve, ko je določena v določenem trenutku. Ker pa imajo vodni proizvajalci (fitoplankton). visoka hitrost nastajanja produktov, potem bo na koncu njihova biomasa med sezono še vedno večja od biomase potrošnikov prvega reda. In to pomeni, da v vodnih ekosistemov Upošteva se tudi pravilo ekološke piramide. Piramida energije odraža vzorce porabe energije na različnih trofičnih ravneh.

Tako se zaloga snovi in ​​energije, ki jo rastline akumulirajo v pašniških prehranjevalnih verigah, hitro porabi (pojede), zato te verige ne morejo biti dolge. Običajno vključujejo tri do pet trofičnih ravni.

V ekosistemu so proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci povezani s trofičnimi vezmi in tvorijo prehranjevalne verige: paša in detritus. V pašnih verigah velja pravilo 10 % in pravilo ekološke piramide. Zgradimo lahko tri vrste ekoloških piramid: številčno, biomasno in energijsko.

Struktura prehranjevalne verige

prehranjevalna veriga predstavlja povezano linearna struktura od povezave, od katerih je vsak povezan s sosednjimi členi z odnosom "hrana-potrošnik". Skupine organizmov, na primer določene biološke vrste, delujejo kot členi v verigi. Povezava med dvema členoma se vzpostavi, če ena skupina organizmov deluje kot hrana drugi skupini. Prvi člen v verigi nima predhodnika, to pomeni, da organizmi iz te skupine ne uporabljajo drugih organizmov kot hrano, saj so proizvajalci. Najpogosteje na tem mestu najdemo rastline, gobe in alge. Organizmi v zadnjem členu v verigi ne delujejo kot hrana za druge organizme.

Vsak organizem ima določeno količino energije, se pravi lahko rečemo, da ima vsak člen v verigi svojo potencialno energijo. V procesu hranjenja se potencialna energija hrane prenese na njenega porabnika. Pri prenosu potencialne energije od povezave do povezave se do 80-90% izgubi v obliki toplote. To dejstvo omejuje dolžino prehranjevalne verige, ki v naravi običajno ne presega 4-5 členov. Daljša kot je trofična veriga, manjša je proizvodnja njenega zadnjega člena glede na proizvodnjo začetnega.

Trofična mreža

Običajno lahko za vsako povezavo v verigi določite ne eno, ampak več drugih povezav, ki so z njo povezane v razmerju "hrana-potrošnik". Torej ne le krave, tudi druge živali jedo travo in krave niso hrana samo za ljudi. Vzpostavitev takšnih povezav spremeni prehranjevalno verigo v več kompleksna struktura - prehranjevalni splet.

Trofična raven

Trofična raven je skupek organizmov, ki glede na način prehranjevanja in vrsto hrane tvorijo določen člen v prehranjevalni verigi.

V nekaterih primerih je v trofičnem omrežju mogoče posamezne povezave združiti v ravni tako, da povezave na eni ravni delujejo le kot hrana za naslednjo raven. Ta skupina se imenuje trofična raven.

Vrste prehranjevalnih verig

Obstajata dve glavni vrsti trofičnih verig - pašnik in detritalno.

V pašni trofični verigi (pašni verigi) osnovo tvorijo avtotrofni organizmi, sledijo rastlinojede živali, ki jih uživajo (konzumenti) (na primer zooplankton, ki se prehranjuje s fitoplanktonom), nato plenilci 1. reda (na primer ribe, ki se prehranjujejo z zooplanktonom). ), red plenilcev 2. reda (na primer ščuke, ki se hranijo z drugimi ribami). Trofične verige so še posebej dolge v oceanu, kjer številne vrste (na primer tun) zasedajo mesto potrošnikov četrtega reda.

V detritičnih trofičnih verigah (verigah razgradnje), ki so najpogostejše v gozdovih, večino rastlinske proizvodnje rastlinojede živali ne porabijo neposredno, ampak odmrejo, nato pa je podvržena razgradnji s strani saprotrofnih organizmov in mineralizaciji. Tako se detritne trofične verige začnejo od detritusa (organskih ostankov), gredo do mikroorganizmov, ki se z njim hranijo, nato pa do detritivorov in njihovih potrošnikov - plenilcev. V vodnih ekosistemih (zlasti v evtrofnih rezervoarjih in na velikih globinah oceana) del proizvodnje rastlin in živali vstopi tudi v detritne trofične verige.

Kopenske detritne prehranjevalne verige so bolj energetsko intenzivne, saj večina organske mase, ki so jo ustvarili avtotrofni organizmi, ostane neprivzeta in odmre ter tvori detritus. V planetarnem merilu predstavljajo pašne verige približno 10 % energije in snovi, ki jih shranijo avtotrofi, medtem ko se jih 90 % vključi v kroženje skozi verige razgradnje.

Glej tudi

Literatura

• Trofična veriga / Biološki enciklopedični slovar / poglavje. izd. M. S. Gilyarov. - M.: Sovjetska enciklopedija, 1986. - Str. 648-649.

Fundacija Wikimedia.

2010.

Oglejte si, kaj je "prehranjevalna veriga" v drugih slovarjih: - (prehranjevalna veriga, trofična veriga), odnosi med organizmi, v katerih so skupine osebkov (bakterije, glive, rastline, živali) med seboj povezane z odnosi: porabnik hrane. Prehranjevalna veriga običajno vključuje od 2 do 5 členov: fotografije in... ...

- (prehranjevalna veriga, trofična veriga), niz organizmov (rastlin, živali, mikroorganizmov), v katerih vsaka prejšnja povezava služi kot hrana za naslednjo. Med seboj povezani z odnosi: potrošnik hrane. Prehranjevalna veriga običajno vključuje od 2 do 5... ... Velik Enciklopedični slovar

PREHRANEVALNA VERIGA, sistem prenosa energije iz organizma v organizem, v katerem vsak prejšnji organizem uniči naslednji. IN najpreprostejša oblika prenos energije se začne z rastlinami (PRIMARNI PRODUCENTI). Naslednji člen v verigi je..... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

Glej Trofična veriga. Ekološki enciklopedični slovar. Kišinjev: Glavno uredništvo moldavščine Sovjetska enciklopedija. I.I. Dedu. 1989 ... Ekološki slovar

prehranjevalna veriga- — EN prehranjevalna veriga Zaporedje organizmov na zaporednih trofičnih ravneh znotraj skupnosti, skozi katere se s prehranjevanjem prenaša energija; energija vstopi v prehranjevalno verigo med fiksacijo... Priročnik za tehnične prevajalce

- (prehranjevalna veriga, trofična veriga), niz organizmov (rastlin, živali, mikroorganizmov), v katerih vsaka prejšnja povezava služi kot hrana za naslednjo. Med seboj povezani z odnosi: potrošnik hrane. Prehranjevalna veriga običajno vključuje od 2 do... ... Enciklopedični slovar

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

- (prehranjevalna veriga, trofična veriga), številni organizmi (rastline, živali, mikroorganizmi), v katerih vsaka prejšnja povezava služi kot hrana za naslednjo. Med seboj povezani z odnosi: potrošnik hrane. P. c. običajno vključuje od 2 do 5 povezav: fotografije in... ... Naravoslovje. Enciklopedični slovar

- (trofična veriga, prehranjevalna veriga), odnos organizmov skozi razmerja hrana-potrošnik (eni služijo kot hrana drugim). V tem primeru pride do pretvorbe snovi in ​​energije od proizvajalcev (primarnih proizvajalcev) preko potrošnikov... ... Biološki enciklopedični slovar

Glej napajalni krog ... Velik medicinski slovar

knjige

• Dilema vsejedca. Šokantna študija sodobne prehrane, Pollan Michael. Ste kdaj pomislili, kako hrana pride na našo mizo? Ali ste kupili živila v supermarketu ali na tržnici? Morda pa ste sami pridelali paradižnik ali prinesli gos s...

Prenos energije v ekosistemu poteka preko t.i prehranjevalne verige. Po drugi strani je prehranjevalna veriga prenos energije iz njenega prvotnega vira (običajno avtotrofov) skozi številne organizme, tako da nekatere pojedo drugi. Prehranske verige delimo na dve vrsti:

navadni bor => listne uši => Pikapolonice=> Pajki => Žužkojedi

ptice => Ptice ujede.

Trava => Rastlinojedi sesalci => Bolhe => Flagelati.

2) Detritalna prehranjevalna veriga. Izvira iz odmrle organske snovi (t.i detritus), ki ga zaužijejo majhne, ​​predvsem nevretenčarji, ali pa ga razgradijo bakterije ali glive. Organizmi, ki uživajo odmrlo organsko snov, se imenujejo detritivore, razgrajevanje - destruktorji.

Travniške in detritalne prehranjevalne verige običajno obstajajo skupaj v ekosistemih, vendar ena vrsta prehranjevalne verige skoraj vedno prevladuje nad drugo. V nekaterih specifičnih okoljih (na primer pod zemljo), kjer je vitalna aktivnost zelenih rastlin nemogoča zaradi pomanjkanja svetlobe, obstajajo le detritne prehranjevalne verige.

V ekosistemih prehranjevalne verige niso ločene druga od druge, ampak so tesno prepletene. Sestavljajo t.i prehranjevalne mreže. To se zgodi zato, ker ima vsak proizvajalec ne enega, ampak več potrošnikov, ki imajo lahko več virov hrane. Odnosi znotraj prehranjevalne mreže so jasno prikazani v spodnjem diagramu.

Diagram živilskega spleta.

V prehranjevalnih verigah t.i trofične ravni. Trofične ravni razvrščajo organizme v prehranjevalni verigi glede na njihove vrste življenjske dejavnosti ali vire energije. Rastline zavzemajo prvo trofično raven (raven proizvajalcev), rastlinojede živali (potrošniki prvega reda) pripadajo drugi trofični ravni, plenilci, ki jedo rastlinojede živali, tvorijo tretjo trofično raven, sekundarni plenilci tvorijo četrto itd. prvo naročilo.

Pretok energije v ekosistemu

Kot vemo, poteka prenos energije v ekosistemu skozi prehranjevalne verige. Vendar se vsa energija s prejšnje trofične ravni ne prenese na naslednjo. Primer je naslednja situacija: neto primarna proizvodnja v ekosistemu (to je količina energije, ki jo akumulirajo proizvajalci) je 200 kcal/m^2, sekundarna produktivnost (energija, ki jo akumulirajo porabniki prvega reda) je 20 kcal/m^ 2 ali 10 % od prejšnje trofične ravni je energija naslednje stopnje 2 kcal/m^2, kar je enako 20 % energije prejšnje ravni. Kot je razvidno iz tega primera, se z vsakim prehodom na višjo raven izgubi 80-90% energije prejšnjega člena v prehranski verigi. Takšne izgube so posledica dejstva, da pomemben del energije med prehodom iz ene stopnje v drugo ne absorbirajo predstavniki naslednje trofične ravni ali pa se pretvori v toploto, nedostopno za uporabo živim organizmom.

Univerzalni model pretoka energije.

Vnos in porabo energije si lahko ogledate z uporabo univerzalni model pretoka energije. Velja za katero koli živo komponento ekosistema: rastlino, žival, mikroorganizem, populacijo ali trofično skupino. Takšni grafični modeli, povezani med seboj, lahko odražajo prehranjevalne verige (ko se vzorci energijskih tokov več trofičnih ravni povežejo zaporedno, nastane diagram energijskih tokov v prehranjevalni verigi) ali bioenergetiko na splošno. Energija, ki vstopa v biomaso v diagramu je označena jaz. Vendar se del vhodne energije ne transformira (na sliki označeno kot NU). To se na primer zgodi, ko rastline ne absorbirajo nekaj svetlobe, ki prehaja skozi prebavni trakt živali, ali ko telo živali ne absorbira nekaj hrane, ki gre skozi prebavni trakt. Asimilirano (oz asimilirano) energija (označena z A) se uporablja za različne namene. Porabi se za dihanje (v diagramu - R) tj. ohranjati vitalno aktivnost biomase in proizvajati organske snovi ( p). Izdelki pa imajo različne oblike. Izraža se v stroških energije za rast biomase ( G), v različnih izločkih organske snovi v zunanje okolje (E), v energetskih rezervah telesa ( S) (primer takšne rezerve je kopičenje maščobe). Shranjena energija tvori t.i delovna zanka, saj se ta del proizvodnje porabi za zagotavljanje energije v prihodnosti (plenilec na primer porabi svojo zalogo energije za iskanje novih žrtev). Preostali del proizvodnje predstavlja biomasa ( B).

Univerzalni model pretoka energije je mogoče interpretirati na dva načina. Prvič, lahko predstavlja populacijo vrste. V tem primeru kanali pretoka energije in povezave obravnavane vrste z drugimi vrstami predstavljajo diagram prehranjevalne verige. Druga interpretacija obravnava model energijskega toka kot sliko neke energetske ravni. Pravokotnik biomase in kanali pretoka energije nato predstavljajo vse populacije, ki jih podpira isti vir energije.

Da bi jasno prikazali razliko v pristopih k razlagi univerzalnega modela pretoka energije, si lahko ogledamo primer s populacijo lisic. Del prehrane lisic predstavlja rastlinje (sadje itd.), drugi del pa rastlinojede živali. Da bi poudarili vidik intrapopulacijske energetike (prva interpretacija energijskega modela), je treba celotno populacijo lisic prikazati kot en sam pravokotnik, če želimo presnovo porazdeliti ( metabolizem- metabolizem, hitrost presnove) populacije lisic na dve trofični ravni, to je za prikaz razmerja med vlogami rastlinske in živalske hrane v presnovi je treba sestaviti dva ali več pravokotnikov.

Poznavanje univerzalnega modela pretoka energije je mogoče določiti razmerje vrednosti pretoka energije na različnih točkah prehranjevalne verige, izraženo v odstotkih, se imenujejo ta razmerja okoljska učinkovitost. Obstaja več skupin okoljske učinkovitosti. Prva skupina energetskih odnosov: B/R in P/R. Delež energije, ki se porabi za dihanje, je v populacijah velikih organizmov velik. Pri izpostavljenosti stresu iz zunanjega okolja R poveča. Magnituda p pomemben v aktivnih populacijah majhnih organizmov (na primer alg), pa tudi v sistemih, ki prejemajo energijo od zunaj.

Naslednja skupina odnosov: A/I in P/A. Prvi izmed njih se imenuje učinkovitost asimilacije(tj. učinkovitost izrabe dovedene energije), drugi - učinkovitost rasti tkiva. Učinkovitost asimilacije se lahko spreminja od 10 do 50 % ali več. Lahko doseže majhno vrednost (z asimilacijo svetlobne energije s strani rastlin) ali ima velike vrednosti(pri asimilaciji hrane s strani živali). Običajno je učinkovitost asimilacije pri živalih odvisna od njihove hrane. Pri rastlinojedih živalih doseže 80% pri uživanju semen, 60% pri uživanju mladega listja, 30-40% pri uživanju starejših listov, 10-20% pri uživanju lesa. Pri mesojedih živalih je učinkovitost asimilacije 60-90%, saj živalsko hrano telo veliko lažje absorbira kot rastlinsko.

Tudi učinkovitost rasti tkiva je zelo različna. Največje vrednosti doseže v primerih, ko so organizmi majhni in pogoji njihovega habitata ne zahtevajo velikih izdatkov energije za vzdrževanje temperature, ki je optimalna za rast organizmov.

Tretja skupina energetskih odnosov: P/B. Če upoštevamo P kot stopnjo povečanja proizvodnje, P/B predstavlja razmerje med proizvodnjo in biomaso v določenem trenutku. Če so izdelki izračunani za določeno časovno obdobje, je vrednost razmerja P/B se določi na podlagi povprečne biomase v tem časovnem obdobju. IN v tem primeru P/B je brezdimenzijska količina in kaže, kolikokrat je proizvodnja večja ali manjša od biomase.

Upoštevati je treba, da na energetske značilnosti ekosistema vpliva velikost organizmov, ki naseljujejo ekosistem. Ugotovljena je povezava med velikostjo organizma in njegovim specifičnim metabolizmom (metabolizem na 1 g biomase). Manjši kot je organizem, višji je njegov specifični metabolizem in zato nižja biomasa, ki jo je mogoče vzdrževati na določeni trofični ravni ekosistema. Z enako količino porabljene energije organizmi velike velikosti kopičijo več biomase kot majhne. Na primer, kdaj enaka vrednost porabljene energije, bo biomasa, ki jo kopičijo bakterije, veliko manjša od biomase, ki jo kopičijo veliki organizmi (na primer sesalci). Drugačna slika se pojavi, ko upoštevamo produktivnost. Ker je produktivnost stopnja rasti biomase, je večja pri majhnih živalih, ki imajo višje stopnje razmnoževanja in obnavljanja biomase.

Zaradi izgube energije v prehranjevalnih verigah in odvisnosti metabolizma od velikosti osebkov vsaka biološka skupnost pridobi določeno trofično strukturo, ki lahko služi kot značilnost ekosistema. Trofična struktura je označena bodisi s stoječim posevkom bodisi s količino energije, ki je določena na enoto površine na enoto časa na vsaki naslednji trofični ravni. Trofično strukturo lahko grafično prikažemo v obliki piramid, katerih osnova je prvi trofični nivo (raven proizvajalcev), naslednji trofični nivoji pa tvorijo »nadstropja« piramide. Obstajajo tri vrste ekoloških piramid.

1) Številčna piramida (na diagramu označena s številko 1) Prikazuje število posameznih organizmov na vsaki trofični ravni. Število osebkov na različnih trofičnih ravneh je odvisno od dveh glavnih dejavnikov. Prvi izmed njih je več visoki ravni specifičen metabolizem pri majhnih živalih v primerjavi z velikimi, kar jim omogoča številčno premoč nad velikimi vrstami in višje stopnje razmnoževanja. Drug od zgoraj navedenih dejavnikov je obstoj zgornje in spodnje meje velikosti njihovega plena med plenilskimi živalmi. Če je plen veliko večji od plenilca, ga ne bo mogel premagati. Majhen plen ne bo mogel zadovoljiti energetskih potreb plenilca. Zato za vsako plenilsko vrsto obstaja optimalna velikost plena tega pravila obstajajo izjeme (na primer, kače uporabljajo strup za ubijanje živali, ki so večje od njih samih). Piramide števil so lahko obrnjene navzdol, če so proizvajalci po velikosti veliko večji od primarnih potrošnikov (primer je gozdni ekosistem, kjer so proizvajalci drevesa, primarni potrošniki pa žuželke).

2) Piramida biomase (2 na diagramu). Z njegovo pomočjo lahko jasno prikažete razmerja biomase na vsaki od trofičnih ravni. Lahko je neposreden, če velikost in življenjska doba proizvajalcev doseže relativno velike vrednosti (kopenski in plitkovodni ekosistemi), in obrnjen, ko so proizvajalci majhni in imajo kratek življenjski cikel (odprta in globoka vodna telesa).

3) Piramida energije (3 v diagramu). Odraža količino pretoka energije in produktivnost na vsaki trofični ravni. Za razliko od piramid števil in biomase piramide energije ni mogoče obrniti, saj pride do prehoda energije hrane na višje trofične nivoje z velikimi izgubami energije. Posledično skupna energija vsake prejšnje trofične ravni ne more biti večja od energije naslednje. Zgornje razmišljanje temelji na uporabi drugega zakona termodinamike, zato je piramida energije v ekosistemu le-ta nazorna ilustracija.

Od vseh zgoraj omenjenih trofičnih značilnosti ekosistema le energetska piramida zagotavlja najpopolnejšo sliko organizacije bioloških skupnosti. V populacijski piramidi je vloga majhnih organizmov močno precenjena, v piramidi biomase pa precenjen pomen velikih. V tem primeru so ti kriteriji neprimerni za primerjavo funkcionalne vloge populacij, ki se močno razlikujejo v razmerju med intenzivnostjo metabolizma in velikostjo posameznikov. Zaradi tega je prav pretok energije najprimernejši kriterij za medsebojno primerjavo posameznih komponent ekosistema, pa tudi za medsebojno primerjavo dveh ekosistemov.

Poznavanje osnovnih zakonitosti transformacije energije v ekosistemu prispeva k boljšemu razumevanju procesov delovanja ekosistema. To je še posebej pomembno zaradi dejstva, da lahko človeški poseg v njegovo naravno "delo" povzroči uničenje ekološkega sistema. V zvezi s tem mora biti sposoben vnaprej predvideti rezultate svojih dejavnosti, razumevanje energetskih tokov v ekosistemu pa lahko zagotovi večjo natančnost teh napovedi.