Huvudvillkoret för existensen av ett ekosystem är upprätthållandet av cirkulationen av ämnen och omvandlingen av energi. Den tillhandahålls tack vare trofisk (mat) samband mellan arter som tillhör olika funktionella grupper. Det är på grundval av dessa kopplingar som organiska ämnen, syntetiserade av producenter från mineralämnen med absorption av solenergi, överförs till konsumenterna och genomgår kemiska omvandlingar. Som ett resultat av livsaktiviteten hos huvudsakligen nedbrytare, atomerna i den huvudsakliga biogena kemiska grundämnen gå från organiska ämnen till oorganiska (CO 2, NH 3, H 2 S, H 2 O). Oorganiska ämnen används sedan av producenter för att skapa nya organiska ämnen av dem. Och de dras åter in i kretsloppet med hjälp av producenter. Om dessa ämnen inte återanvändes skulle livet på jorden vara omöjligt. När allt kommer omkring är reserverna av ämnen som absorberas av producenter i naturen inte obegränsade. För att genomföra en hel cykel av ämnen i ekosystemet måste alla tre funktionella grupper av organismer finnas. Och mellan dem måste det finnas ständig interaktion i form av trofiska kopplingar med bildandet av trofiska (mat)kedjor, eller näringskedjor.
En näringskedja (näringskedja) är en sekvens av organismer där en gradvis överföring av materia och energi sker från källan (föregående länk) till konsumenten (efterföljande länk).
I det här fallet kan en organism äta en annan och livnära sig på sina döda rester eller avfallsprodukter. Beroende på typen av ursprunglig materia- och energikälla delas näringskedjor in i två typer: betesmark (konsumtionskedjor) och detrital (nedbrytningskedjor).
Beteskedjor (beteskedjor)- livsmedelskedjor som börjar med producenter och inkluderar konsumenter av olika beställningar. I allmän syn Beteskedjan kan visas med följande diagram:
Producenter -> Första ordningens konsumenter -> Andra ordningens konsumenter -> Tredje ordningens konsumenter
Till exempel: 1) näringskedjan för en äng: rödklöver - fjäril - groda - orm; 2) reservoarens näringskedja: chlamydomonas - daphnia - gudgeon - gös. Pilarna i diagrammet visar riktningen för överföring av materia och energi i kraftkretsen.
Varje organism i näringskedjan tillhör en viss trofisk nivå.
Trofisk nivå är en uppsättning organismer som, beroende på deras näringsmetod och typ av föda, utgör en viss länk i näringskedjan.
Trofiska nivåer är vanligtvis numrerade. Den första trofiska nivån består av autotrofa organismer - växter (producenter), på den andra trofiska nivån finns det växtätande djur (konsumenter av 1:a ordningen), på den tredje och efterföljande nivåerna - köttätare (konsumenter av 2:a, 3:e, osv. ).
I naturen livnär sig nästan alla organismer inte på en, utan på flera typer av mat. Därför kan vilken organism som helst vara på olika trofiska nivåer i samma näringskedja beroende på matens natur. Till exempel, en hök, som äter möss, upptar den tredje trofiska nivån och äter ormar, den fjärde. Dessutom kan samma organism vara en länk i olika näringskedjor och förbinda dem med varandra. Så, en hök kan äta en ödla, hare eller orm, som ingår i olika kretsar näring.
I naturen förekommer inte beteskedjor i sin rena form. De är sammanlänkade genom gemensamma näringslänkar och form näringsväv, eller kraftnät. Dess närvaro i ekosystemet bidrar till organismers överlevnad när det råder brist på en viss typ av föda på grund av förmågan att använda annan föda. Och ju bredare artmångfalden är av individer i ett ekosystem, desto fler näringskedjor finns i näringsväven och desto stabilare är ekosystemet. Förlusten av en länk från näringskedjan kommer inte att störa hela ekosystemet, eftersom matkällor från andra näringskedjor kan användas.
Detritala kedjor (nedbrytningskedjor)- näringskedjor som börjar med detritus, inkluderar detritivorer och nedbrytare, och slutar med mineraler. I detritalkedjor överförs materia och energi från detritus mellan detritivorer och nedbrytare genom produkterna av deras vitala aktivitet.
Till exempel: död fågel - fluglarver - mögel - bakterier - mineraler. Om detritus inte kräver mekanisk destruktion, förvandlas det omedelbart till humus med efterföljande mineralisering.
Tack vare detritala kedjor är kretsloppet av ämnen i naturen sluten. Döda organiska ämnen i detritala kedjor omvandlas till mineraler, som kommer ut i miljön och tas upp från den av växter (producenter).
Betesmarkskedjor är övervägande belägna i ovanjorden, och nedbrytningskedjor - i de underjordiska lagren av ekosystem. Förhållandet mellan betesmarkskedjor och detritalkedjor uppstår genom att det kommer in i marken. Detritalkedjor är förbundna med betesmarkskedjor genom mineralämnen som utvinns ur marken av producenter. Tack vare sammankopplingen av betesmark och detrituskedjor bildas ett komplext matnätverk i ekosystemet, vilket säkerställer konstanta processer för omvandling av materia och energi.
Ekologiska pyramider
Processen med omvandling av materia och energi i betesmarkskedjor har vissa mönster. På varje trofisk nivå i beteskedjan används inte all konsumerad biomassa för att bilda konsumenternas biomassa på den nivån. En betydande del av det spenderas på organismers vitala processer: rörelse, reproduktion, bibehållande av kroppstemperatur etc. Dessutom smälts en del av fodret inte och hamnar i kroppen i form av slaggprodukter. miljö. Med andra ord, det mesta av materien och den energi den innehåller går förlorad under övergången från en trofisk nivå till en annan. Den procentuella smältbarheten varierar mycket och beror på sammansättningen av maten och biologiska egenskaper organismer. Många studier har visat att på varje trofisk nivå i näringskedjan går i genomsnitt cirka 90 % av energin förlorad, och endast 10 % går till nästa nivå. Den amerikanske ekologen R. Lindeman formulerade detta mönster 1942 som 10 % regel. Med hjälp av denna regel är det möjligt att beräkna mängden energi på vilken trofisk nivå som helst i näringskedjan, om dess indikator är känd vid en av dem. Med en viss grad av antagande används denna regel också för att bestämma övergången av biomassa mellan trofiska nivåer.
Om vi på varje trofisk nivå i en näringskedja bestämmer antalet individer, eller deras biomassa, eller mängden energi som finns i den, så kommer en minskning av dessa kvantiteter att bli uppenbar när vi går mot slutet av näringskedjan. Detta mönster etablerades först av den engelske ekologen C. Elton 1927. Han kallade det den ekologiska pyramidens regel och föreslog att det skulle uttryckas grafiskt. Om någon av ovanstående egenskaper hos trofiska nivåer avbildas i form av rektanglar med samma skala och placeras ovanpå varandra, får vi ekologisk pyramid.
Det finns tre typer av ekologiska pyramider. Pyramid av siffror speglar antalet individer i varje länk i näringskedjan. Men i ekosystemet den andra trofiska nivån ( konsumenter av första ordningen) kan vara numeriskt rikare än den första trofiska nivån ( producenter). I det här fallet är resultatet en inverterad pyramid av siffror. Detta förklaras av deltagandet i sådana pyramider av individer som inte är lika stora. Ett exempel skulle vara en pyramid av tal som består av lövträd, lövätande insekter, små insektsätare och stora rovfåglar. Biomassa pyramidåterspeglar mängden organiskt material som ackumuleras på varje trofisk nivå i näringskedjan. Biomassapyramiden i terrestra ekosystem är korrekt. Och i biomassapyramiden för akvatiska ekosystem är biomassan på den andra trofiska nivån som regel större än biomassan för den första när den bestäms vid ett visst ögonblick. Men eftersom vattenlevande producenter (fytoplankton) har en hög produktionstakt, kommer deras biomassa i slutändan fortfarande att vara större än biomassan hos första ordningens konsumenter. Detta innebär att i akvatiska ekosystem även regeln om den ekologiska pyramiden observeras. Energipyramidåterspeglar mönster för energiförbrukning på olika trofiska nivåer.
Tillförseln av materia och energi ackumulerat av växter i betesmatkedjor förbrukas således snabbt (äts bort), så dessa kedjor kan inte vara långa. De inkluderar vanligtvis tre till fem trofiska nivåer.
I ett ekosystem är producenter, konsumenter och nedbrytare sammankopplade med trofiska länkar och bildar näringskedjor: bete och skräp. I beteskedjor gäller 10%-regeln och den ekologiska pyramidregeln. Tre typer av ekologiska pyramider kan byggas: antal, biomassa och energi.
Introduktion
1. Näringskedjor och trofiska nivåer
2. Matnät
3. Sötvattensmatanslutningar
4. Skogsmatförbindelser
5. Energiförluster i kraftkretsar
6. Ekologiska pyramider
6.1 Pyramider av siffror
6.2 Biomassapyramider
Slutsats
Referenser
Introduktion
Organismer i naturen är sammankopplade genom en gemensamhet av energi och näringsämnen. Hela ekosystemet kan liknas vid en enda mekanism som förbrukar energi och näringsämnen för att utföra arbete. Näringsämnen härstammar initialt från den abiotiska komponenten i systemet, till vilken de i slutändan återförs antingen som avfallsprodukter eller efter organismers död och förstörelse.
Inom ett ekosystem skapas energiinnehållande organiska ämnen av autotrofa organismer och fungerar som mat (en källa till materia och energi) för heterotrofer. Typiskt exempel: Ett djur äter växter. Detta djur kan i sin tur ätas av ett annat djur, och på så sätt kan energi överföras genom ett antal organismer - var och en av dem livnär sig på den föregående och förser den med råvaror och energi. Denna sekvens kallas en näringskedja, och varje länk kallas en trofisk nivå.
Syftet med uppsatsen är att karakterisera matkopplingar i naturen.
1. Näringskedjor och trofiska nivåer
Biogeocenoser är mycket komplexa. De har alltid många parallella och komplext sammanflätade kraftkretsar, och totalt antal arter mäts ofta i hundratals och till och med tusentals. Nästan alltid olika typer De livnär sig på flera olika föremål och själva tjänar de som föda för flera medlemmar i ekosystemet. Resultatet är ett komplext nätverk av matförbindelser.
Varje länk i näringskedjan kallas en trofisk nivå. Den första trofiska nivån upptas av autotrofer, eller de så kallade primärproducenterna. Organismer på den andra trofiska nivån kallas primära konsumenter, den tredje - sekundära konsumenter, etc. Det finns vanligtvis fyra eller fem trofiska nivåer och sällan fler än sex.
De primära producenterna är autotrofa organismer, främst gröna växter. Vissa prokaryoter, nämligen blågröna alger och några få arter av bakterier, fotosyntetiserar också, men deras bidrag är relativt litet. Fotosyntetik omvandlar solenergi (ljusenergi) till kemisk energi som finns i organiska molekyler, av vilka tyger är konstruerade. Kemosyntetiska bakterier, som utvinner energi från oorganiska föreningar, ger också ett litet bidrag till produktionen av organiskt material.
I akvatiska ekosystem är de huvudsakliga producenterna alger - ofta små encelliga organismer som utgör växtplankton ytskikt hav och sjöar. På land levereras det mesta av primärproduktionen av mer välorganiserade former relaterade till gymnospermer och angiospermer. De bildar skogar och ängar.
Primärkonsumenter livnär sig på primärproducenter, det vill säga de är växtätare. På land inkluderar typiska växtätare många insekter, reptiler, fåglar och däggdjur. Mest viktiga grupper växtätande däggdjur är gnagare och klövdjur. De senare inkluderar betande djur som hästar, får och nötkreatur, som är anpassade att springa på tårna.
I akvatiska ekosystem (sötvatten och marina) representeras växtätande former vanligtvis av blötdjur och små kräftdjur. De flesta av dessa organismer - cladocerans, copepoder, krabblarver, havstulpaner och musslor (som musslor och ostron) - äter genom att filtrera små primärproducenter från vattnet. Tillsammans med protozoer utgör många av dem huvuddelen av djurplanktonet som livnär sig på växtplankton. Livet i hav och sjöar beror nästan helt på plankton, eftersom nästan alla näringskedjor börjar med dem.
Växtmaterial (t.ex. nektar) → fluga → spindel →
→ spismus → uggla
Juice rosenbuske→ bladlöss → nyckelpiga→ spindel → insektsätande fågel → rovfågel
Det finns två huvudtyper av näringskedjor – bete och detrital. Ovan var exempel på betesmarkskedjor där den första trofiska nivån är upptagen av gröna växter, den andra av betesdjur och den tredje av rovdjur. Kroppen av döda växter och djur innehåller fortfarande energi och " byggmaterial”, samt intravitala utsöndringar, såsom urin och avföring. Dessa organiska material bryts ned av mikroorganismer, nämligen svampar och bakterier, som lever som saprofyter på organiska rester. Sådana organismer kallas nedbrytare. De frigör matsmältningsenzymer på döda kroppar eller slaggprodukter och absorberar produkterna från matsmältningen. Nedbrytningshastigheten kan variera. Organiskt material från urin, avföring och djurkadaver förbrukas inom några veckor, medan nedfallna träd och grenar kan ta många år att bryta ner. En mycket betydande roll i nedbrytningen av trä (och annat växtskräp) spelas av svampar, som utsöndrar enzymet cellulosa, som mjukar upp träet, och detta gör att små djur kan penetrera och absorbera det uppmjukade materialet.
Bitar av delvis nedbrutet material kallas detritus, och många små djur (detritivorer) livnär sig på dem, vilket påskyndar nedbrytningsprocessen. Eftersom både verkliga nedbrytare (svampar och bakterier) och detritivorer (djur) är involverade i denna process, kallas båda ibland för nedbrytare, även om denna term i själva verket endast hänvisar till saprofytiska organismer.
Större organismer kan i sin tur livnära sig på detritivorer, och då skapas en annan typ av näringskedja - en kedja, en kedja som börjar med detritus:
Detritus → detritivore → rovdjur
Detritivorer av skogs- och kustsamhällen inkluderar daggmask, skogslöss, kadaverflugelarver (skog), polychaete, scharlakansröd fluga, holothurian (kustzon).
Här är två typiska detritala näringskedjor i våra skogar:
Lövströ → Daggmask → Koltrast → Sparvhök
Dött djur → Carrion fluglarver → Gräsgroda → Vanlig gräsorm
Några typiska detritivorer är daggmaskar, vedlöss, tvåbenta och mindre (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.
2. Matnät
I näringskedjans diagram representeras varje organism som livnär sig på andra organismer av en typ. Men faktiska födoförhållanden i ett ekosystem är mycket mer komplexa eftersom ett djur kan livnära sig på olika typer av organismer från samma näringskedja eller till och med från olika näringskedjor. Detta gäller särskilt för rovdjur på de övre trofiska nivåerna. Vissa djur äter både andra djur och växter; de kallas allätare (detta är särskilt fallet med människor). I verkligheten är näringskedjor sammanflätade på ett sådant sätt att ett (trofisk) näringsnät bildas. Ett näringsnätsdiagram kan bara visa ett fåtal av de många möjliga sambanden, och det inkluderar vanligtvis bara en eller två rovdjur från var och en av de övre trofiska nivåerna. Sådana diagram illustrerar näringsförhållanden mellan organismer i ett ekosystem och ger grunden för kvantitativa studier av ekologiska pyramider och ekosystems produktivitet.
3. Sötvattensmatanslutningar
Sötvattenförekomsternas näringskedjor består av flera på varandra följande länkar. Till exempel protozoer, som äts av små kräftdjur, livnär sig på växtrester och de bakterier som utvecklas på dem. Kräftdjuren tjänar i sin tur som föda för fisk, och den senare kan ätas av rovfiskar. Nästan alla arter livnär sig inte på en typ av föda, utan använder olika födoämnen. Livsmedelskedjor är intrikat sammanflätade. En viktig allmän slutsats följer av detta: om någon medlem av biogeocenosen faller ut, störs inte systemet, eftersom andra matkällor används. Ju större artmångfald desto stabilare är systemet.
Den primära energikällan i akvatisk biogeocenos, som i de flesta ekologiska system, är solljus, tack vare vilka växter syntetiserar organiskt material. Naturligtvis beror biomassan för alla djur som finns i en reservoar helt på växternas biologiska produktivitet.
Ofta är orsaken till den låga produktiviteten hos naturliga reservoarer brist på mineraler (särskilt kväve och fosfor) som är nödvändiga för tillväxten av autotrofa växter, eller ogynnsam surhet i vattnet. Tillämpningen av mineralgödsel, och i fallet med en sur miljö, kalkning av reservoarer, bidrar till spridningen av växtplankton, som matar djur som tjänar som mat för fiskar. På så sätt höjs produktiviteten i fiskedammar.
4. Skogsmatförbindelser
Växternas rikedom och mångfald, som producerar enorma mängder organiskt material som kan användas som föda, orsakar utvecklingen i ekskogar av många konsumenter från djurvärlden, från protozoer till högre ryggradsdjur - fåglar och däggdjur.
Näringskedjor i skogen är sammanflätade till ett mycket komplext näringsnät, så förlusten av en djurart stör vanligtvis inte hela systemet nämnvärt. Betydelsen av olika grupper av djur i biogeocenos är inte densamma. Försvinnandet, till exempel i de flesta av våra ekskogar av alla stora växtätande hovdjur: bison, rådjur, rådjur, älg - skulle ha liten effekt på det övergripande ekosystemet, eftersom deras antal, och därmed biomassa, aldrig har varit stort och gjorde inte spelar någon betydande roll i den allmänna kretsloppet av ämnen. Men om växtätande insekter försvann skulle konsekvenserna bli mycket allvarliga, eftersom insekter utför pollinatörernas viktiga funktion i biogeocenos, deltar i förstörelsen av skräp och tjänar som grund för förekomsten av många efterföljande länkar i näringskedjorna.
Av stor betydelse i skogens liv är processerna för nedbrytning och mineralisering av massan av döende löv, trä, djurrester och produkter av deras vitala aktivitet. Av den totala årliga ökningen av biomassa av ovanjordiska delar av växter dör och faller naturligt cirka 3-4 ton per 1 hektar och bildar så kallad skogsskräp. En betydande massa består också av döda underjordiska delar av växter. Med nedskräpning återgår de flesta mineraler och kväve som förbrukas av växter till jorden.
Djurrester förstörs mycket snabbt av kadaver, läderbaggar, kadaverflugelarver och andra insekter, samt förruttnande bakterier. Fiber och andra hållbara ämnen, som utgör en betydande del av växtskräpet, är svårare att bryta ner. Men de fungerar också som föda för en rad organismer, som svampar och bakterier, som har speciella enzymer som bryter ner fibrer och andra ämnen till lättsmälta sockerarter.
Så snart växter dör, används deras ämne helt av förstörare. En betydande del av biomassan utgörs av daggmaskar, som gör ett enormt jobb med att bryta ner och flytta organiskt material i marken. Det totala antalet insekter, oribatidkvalster, maskar och andra ryggradslösa djur når många tiotals och till och med hundratals miljoner per hektar. Bakteriernas och lägre saprofytiska svampars roll är särskilt viktig vid nedbrytningen av strö.
5. Energiförluster i kraftkretsar
Alla arter som bildar näringskedjan existerar på organiskt material skapat av gröna växter. I det här fallet finns det ett viktigt mönster förknippat med effektiviteten av användning och omvandling av energi i näringsprocessen. Dess väsen är som följer.
Totalt omvandlas endast cirka 1 % av solens strålningsenergi som faller på en växt till potentiell energi av kemiska bindningar av syntetiserade organiska ämnen och kan vidare användas av heterotrofa organismer för näring. När ett djur äter en växt går det mesta av energin i maten åt till olika livsviktiga processer, förvandlas till värme och försvinner. Endast 5-20% av matenergin går in i den nybyggda substansen i djurets kropp. Om ett rovdjur äter en växtätare, förloras återigen det mesta av energin som finns i maten. På grund av så stora förluster av användbar energi kan livsmedelskedjor inte vara särskilt långa: de består vanligtvis av högst 3-5 länkar (matnivåer).
Mängden växtmaterial som tjänar som bas för näringskedjan är alltid flera gånger större än den totala massan av växtätande djur, och massan av var och en av de efterföljande länkarna i näringskedjan minskar också. Detta mycket viktiga mönster kallas den ekologiska pyramidens regel.
6. Ekologiska pyramider
6.1 Pyramider av siffror
För att studera sambanden mellan organismer i ett ekosystem och för att grafiskt representera dessa samband är det mer praktiskt att använda ekologiska pyramider snarare än matnätsdiagram. I det här fallet räknas först antalet olika organismer i ett givet territorium, och grupperar dem efter trofiska nivåer. Efter sådana beräkningar blir det uppenbart att antalet djur gradvis minskar under övergången från den andra trofiska nivån till efterföljande. Antalet växter på den första trofiska nivån överstiger också ofta antalet djur som utgör den andra nivån. Detta kan avbildas som en pyramid av siffror.
För enkelhetens skull kan antalet organismer på en given trofisk nivå representeras som en rektangel, vars längd (eller area) är proportionell mot antalet organismer som lever i ett givet område (eller i en given volym, om det är en akvatiska ekosystem). Figuren visar en befolkningspyramid som speglar den verkliga situationen i naturen. Predatorer som ligger på den högsta trofiska nivån kallas slutrovdjur.
När du väljer prover - med andra ord i just nu tid - den så kallade stående biomassan, eller stående skörd, bestäms alltid. Det är viktigt att förstå att detta värde inte innehåller någon information om graden av biomassaproduktion (produktivitet) eller dess konsumtion; annars kan fel uppstå av två anledningar:
1. Om graden av biomassaförbrukning (förlust på grund av konsumtion) ungefär motsvarar hastigheten för dess bildning, så indikerar den stående grödan inte nödvändigtvis produktivitet, d.v.s. om mängden energi och materia som rör sig från en trofisk nivå till en annan under en given tidsperiod, till exempel ett år. Till exempel kan en bördig, intensivt använd bete ha lägre stående gräsavkastning och högre produktivitet än en mindre bördig men lite använd bete.
2. Små producenter, såsom alger, kännetecknas av en hög förnyelsehastighet, d.v.s. höga tillväxt- och reproduktionshastigheter, balanserad av deras intensiva konsumtion som föda av andra organismer och naturlig död. Även om stående biomassa kan vara liten jämfört med stora producenter (t.ex. träd), kanske produktiviteten inte blir mindre eftersom träd samlar biomassa under en lång tidsperiod. Med andra ord kommer växtplankton med samma produktivitet som ett träd att ha mycket mindre biomassa, även om det skulle kunna bära samma massa djur. Generellt sett har populationer av stora och långlivade växter och djur en lägre förnyelsehastighet jämfört med små och kortlivade och ackumulerar materia och energi under en längre tid. Zooplankton har större biomassa än det växtplankton som de livnär sig på. Detta är typiskt för planktonsamhällen i sjöar och hav under vissa tider på året; Växtplanktonets biomassa överstiger djurplanktonets biomassa under vårens "blomning", men i andra perioder är det motsatta förhållandet möjligt. Sådana uppenbara anomalier kan undvikas genom att använda energipyramider.
Slutsats
Genom att slutföra arbetet med abstraktet kan vi dra följande slutsatser. Ett funktionellt system som inkluderar en gemenskap av levande varelser och deras livsmiljö kallas ett ekologiskt system (eller ekosystem). I ett sådant system uppstår kopplingar mellan dess komponenter främst på livsmedelsbasis. En näringskedja indikerar vägen för rörelse av organiskt material, såväl som energin och oorganiska näringsämnen den innehåller.
I ekologiska system, i evolutionsprocessen, har kedjor av sammankopplade arter utvecklats som successivt utvinner material och energi från det ursprungliga livsmedelsämnet. Denna sekvens kallas en näringskedja, och varje länk kallas en trofisk nivå. Den första trofiska nivån upptas av autotrofa organismer, eller så kallade primära producenter. Organismer av den andra trofiska nivån kallas primära konsumenter, den tredje - sekundära konsumenter, etc. Den sista nivån är vanligtvis upptagen av nedbrytare eller detritivorer.
Matkopplingar i ett ekosystem är inte okomplicerade, eftersom ekosystemets komponenter är i komplexa interaktioner med varandra.
Referenser
1. Amos W.H. Flodernas levande värld. - L.: Gidrometeoizdat, 1986. - 240 sid.
2. Biologisk encyklopedisk ordbok. - M.: Soviet Encyclopedia, 1986. - 832 s.
3. Ricklefs R. Fundamentals of General Ecology. - M.: Mir, 1979. - 424 sid.
4. Spurr S.G., Barnes B.V. Skogens ekologi. - M.: Träindustri, 1984. - 480 sid.
5. Stadnitsky G.V., Rodionov A.I. Ekologi. - M.: Högre skola, 1988. - 272 sid.
6. Yablokov A.V. Populationsbiologi. - M.: Högre skola, 1987. -304 sid.
I naturen lever alla arter, populationer och till och med individer inte isolerade från varandra och deras livsmiljö, utan upplever tvärtom många ömsesidiga influenser. Biotiska samhällen eller biocenoser - samhällen av interagerande levande organismer, som är ett stabilt system som är sammankopplat med många interna kopplingar, med en relativt konstant struktur och en ömsesidigt beroende uppsättning arter.
Biocenos kännetecknas av vissa strukturer: art, rumslig och trofisk.
De organiska komponenterna i biocenosen är oupplösligt förbundna med de oorganiska - jord, fukt, atmosfär och bildar tillsammans med dem ett stabilt ekosystem - biogeocenos .
Biogenocenos– ett självreglerande ekologiskt system bildat av populationer av olika arter som lever tillsammans och interagerar med varandra och med livlös natur under relativt homogena miljöförhållanden.
Ekologiska system
Funktionella system, inklusive samhällen av levande organismer av olika arter och deras livsmiljö. Samband mellan ekosystemkomponenter uppstår i första hand utifrån födoförhållanden och metoder för att få energi.
Ekosystem
En uppsättning arter av växter, djur, svampar, mikroorganismer som interagerar med varandra och med miljön på ett sådant sätt att ett sådant samhälle kan överleva och fungera under obestämd lång tid. Biotisk gemenskap (biocenos) består av ett växtsamhälle ( fytokenos), djur ( zoocenos), mikroorganismer ( mikrobiocenos).
Alla organismer på jorden och deras livsmiljöer representerar också ett ekosystem av högsta rang - biosfär , som har stabilitet och andra egenskaper hos ekosystemet.
Existensen av ett ekosystem är möjligt tack vare ett konstant flöde av energi utifrån - en sådan energikälla är vanligtvis solen, även om detta inte är sant för alla ekosystem. Ett ekosystems stabilitet säkerställs genom direkta och återkopplade kopplingar mellan dess komponenter, ämnens interna kretslopp och deltagande i globala kretslopp.
Läran om biogeocenoser utvecklad av V.N. Sukachev. Termen " ekosystem"infördes i bruk av den engelske geobotanisten A. Tansley 1935, termen" biogeocenos" - Akademiker V.N. Sukachev 1942 biogeocenos Det är nödvändigt att ha en växtgemenskap (fytocenos) som huvudlänk, vilket säkerställer biogeocenos potentiella odödlighet på grund av den energi som genereras av växter. Ekosystem får inte innehålla fytokenos.
Fytocenos
Ett växtsamhälle bildades historiskt som ett resultat av en kombination av interagerande växter i ett homogent territorium.
Han är karakteriserad:
- en viss artsammansättning,
- livsformer,
- skiktning (ovan och under jord),
- överflöd (frekvens av förekomst av arter),
- boende,
- aspekt (utseende),
- vitalitet,
- säsongsmässiga förändringar,
- utveckling (förändring av samhällen).
Tiering (antal våningar)
En av de utmärkande egenskaperna hos ett växtsamhälle består så att säga i dess våning-för-våningsindelning i både ovan- och underjordsutrymmen.
Ovanjordiska nivåer möjliggör bättre användning av ljus, och underjordiska - vatten och mineraler. Vanligtvis kan upp till fem nivåer särskiljas i en skog: de övre (första) - höga träd, den andra - korta träd, den tredje - buskar, den fjärde - gräs, den femte - mossor.
Underjordisk nivåsättning - en spegelbild av ovanjorden: trädens rötter går djupast, de underjordiska delarna av mossor ligger nära markytan.
Enligt metoden för att erhålla och använda näringsämnen alla organismer är indelade i autotrofer och heterotrofer. I naturen finns det en kontinuerlig cykel av näringsämnen som är nödvändiga för livet. Kemikalier utvinns av autotrofer från miljö och genom heterotrofer återvänder de till det igen. Denna process tar mycket komplexa former. Varje art använder bara en del av energin som finns i organiskt material, vilket leder till att dess nedbrytning kommer till ett visst stadium. I evolutionsprocessen har således ekologiska system utvecklats kedjor Och strömförsörjningsnät .
De flesta biogeocenoser har liknande trofisk struktur. De är baserade på gröna växter - producenter. Växtätare och köttätare är nödvändigtvis närvarande: konsumenter av organiskt material - konsumenter och förstörare av organiska rester - nedbrytare.
Antalet individer i livsmedelskedjan minskar konsekvent, antalet offer är större än antalet konsumenter, eftersom i varje länk i livsmedelskedjan, med varje överföring av energi, 80-90% av den går förlorad, försvinner i formen av värme. Därför är antalet länkar i kedjan begränsat (3-5).
Artmångfald av biocenos representeras av alla grupper av organismer - producenter, konsumenter och nedbrytare.
Brott mot någon länk i näringskedjan orsakar störningar av biocenosen som helhet. Till exempel leder avskogning till en förändring i artsammansättningen av insekter, fåglar och följaktligen djur. I ett trädlöst område kommer andra näringskedjor att utvecklas och en annan biocenos bildas, vilket kommer att ta flera decennier.
Näringskedja (trofisk eller mat )
Inbördes besläktade arter som sekventiellt extraherar organiskt material och energi från den ursprungliga livsmedelssubstansen; Dessutom är varje föregående länk i kedjan mat för nästa.
Näringskedjorna i varje naturområde med mer eller mindre homogena existensvillkor är sammansatta av komplex av sammanlänkade arter som livnär sig på varandra och bildar ett självförsörjande system där cirkulationen av ämnen och energi sker.
Ekosystemkomponenter:
– Producenter - autotrofa organismer (mest gröna växter) är de enda producenterna av organiskt material på jorden. Energirikt organiskt material syntetiseras under fotosyntesen från energifattiga oorganiska ämnen (H 2 0 och C0 2).
- Konsumenter - växtätare och köttätare, konsumenter av organiskt material. Konsumenter kan vara växtätare, när de direkt använder producenter, eller köttätare, när de livnär sig på andra djur. I näringskedjan kan de oftast ha serienummer från I till IV.
- Nedbrytare - heterotrofa mikroorganismer (bakterier) och svampar - förstörare av organiska rester, förstörare. De kallas också för jordens ordnare.
Trofisk (näringsmässig) nivå - en uppsättning organismer förenade av en typ av näring. Konceptet med den trofiska nivån tillåter oss att förstå dynamiken i energiflödet i ett ekosystem.
- den första trofiska nivån är alltid upptagen av producenter (växter),
- andra - konsumenter av första ordningen (växtätande djur),
- tredje - konsumenter av andra ordningen - rovdjur som livnär sig på växtätande djur),
- fjärde - konsumenter av tredje ordningen (sekundära rovdjur).
Följande typer särskiljs: livsmedelskedjor:
I beteskedja (ätkedjor) den huvudsakliga matkällan är gröna växter. Till exempel: gräs -> insekter -> groddjur -> ormar -> rovfåglar.
- detrital kedjor (nedbrytningskedjor) börjar med detritus - död biomassa. Till exempel: lövströ-> daggmaskar -> bakterier. En annan egenskap hos detritala kedjor är att växtprodukter i dem ofta inte konsumeras direkt av växtätande djur, utan dör av och mineraliseras av saprofyter. Detrituskedjor är också karakteristiska för djuphavsekosystem, vars invånare livnär sig på döda organismer som har sjunkit ner från övre skikten vatten.
Relationerna mellan arter i ekologiska system som har utvecklats under evolutionsprocessen, där många komponenter livnär sig på olika föremål och själva tjänar som föda för olika medlemmar av ekosystemet. Enkelt uttryckt kan ett näringsnät representeras som sammanflätade livsmedelskedjesystem.
Organismer från olika näringskedjor som får mat genom lika många länkar i dessa kedjor är på samma trofiska nivå. Samtidigt kan olika populationer av samma art, som ingår i olika näringskedjor, finnas på olika trofiska nivåer. Förhållandet mellan olika trofiska nivåer i ett ekosystem kan avbildas grafiskt som ekologisk pyramid.
Ekologisk pyramid
En metod för att grafiskt visa förhållandet mellan olika trofiska nivåer i ett ekosystem - det finns tre typer:
Befolkningspyramiden speglar antalet organismer på varje trofisk nivå;
Biomassapyramiden återspeglar biomassan för varje trofisk nivå;
Energipyramiden visar mängden energi som passerar genom varje trofisk nivå under en viss tidsperiod.
Ekologisk pyramidregel
Ett mönster som återspeglar en progressiv minskning av massan (energi, antal individer) för varje efterföljande länk i näringskedjan.
Nummerpyramid
En ekologisk pyramid som visar antalet individer på varje näringsnivå. Siffrornas pyramiden tar inte hänsyn till individers storlek och massa, förväntad livslängd och ämnesomsättning, men huvudtrenden är alltid synlig - en minskning av antalet individer från länk till länk. Till exempel, i ett stäppekosystem är antalet individer fördelat enligt följande: producenter - 150 000, växtätande konsumenter - 20 000, köttätande konsumenter - 9 000 individer/område. Ängens biocenos kännetecknas av följande antal individer på en yta av 4000 m2: producenter - 5 842 424, växtätande konsumenter av första ordningen - 708 624, köttätande konsumenter av andra ordningen - 35 490, köttätande konsumenter av tredje ordningen - 3.
Biomassa pyramid
Mönstret enligt vilket mängden växtmaterial som utgör grunden för näringskedjan (producenter) är ungefär 10 gånger större än massan av växtätande djur (konsumenter av första ordningen), och massan av växtätande djur är 10 gånger större än köttätarnas (konsumenter av andra ordningen), d.v.s. varje efterföljande näringsnivå har en massa 10 gånger mindre än den föregående. I genomsnitt producerar 1000 kg växter 100 kg växtätare. Predatorer som äter växtätare kan bygga 10 kg av sin biomassa, sekundära rovdjur - 1 kg.
Energipyramid
uttrycker ett mönster enligt vilket energiflödet gradvis minskar och försämras när man går från länk till länk i näringskedjan. Sålunda, i sjöns biocenos, skapar gröna växter - producenter - biomassa som innehåller 295,3 kJ/cm 2, konsumenter av första ordningen, som konsumerar växtbiomassa, skapar sin egen biomassa som innehåller 29,4 kJ/cm 2; Andra ordningens konsumenter, som använder första ordningens konsumenter för livsmedel, skapar sin egen biomassa som innehåller 5,46 kJ/cm2. Förlusten av energi under övergången från konsumenter av första ordningen till konsumenter av andra ordningen, om dessa är varmblodiga djur, ökar. Detta förklaras av det faktum att dessa djur spenderar mycket energi inte bara på att bygga sin biomassa, utan också på att upprätthålla en konstant kroppstemperatur. Om vi jämför uppfödningen av en kalv och en abborre, kommer samma mängd matenergi som förbrukas att ge 7 kg nötkött och endast 1 kg fisk, eftersom kalven äter gräs och rovabborren äter fisk.
Således har de två första typerna av pyramider ett antal betydande nackdelar:
Biomassapyramiden speglar ekosystemets tillstånd vid tidpunkten för provtagningen och visar därför förhållandet mellan biomassa vid ett givet ögonblick och reflekterar inte produktiviteten för varje trofisk nivå (dvs dess förmåga att producera biomassa under en viss tidsperiod). Därför, i det fall då antalet producenter inkluderar snabbväxande arter, kan biomassapyramiden visa sig vara inverterad.
Energipyramiden låter dig jämföra produktiviteten för olika trofiska nivåer eftersom den tar hänsyn till tidsfaktorn. Dessutom tar den hänsyn till skillnaden i energivärde olika ämnen(till exempel ger 1 g fett nästan dubbelt så mycket energi som 1 g glukos). Därför smalnar energipyramiden alltid uppåt och är aldrig inverterad.
Ekologisk plasticitet
Graden av uthållighet hos organismer eller deras samhällen (biocenoser) för påverkan av miljöfaktorer. Ekologiskt plastiska arter har ett brett utbud av reaktionsnorm , d.v.s. de är allmänt anpassade till olika livsmiljöer (fiskstickel och ål, vissa protozoer lever i både söt- och saltvatten). Högt specialiserade arter kan endast existera i en viss miljö: marina djur och alger - i saltvatten, flodfiskar och lotusväxter, näckrosor, andmat lever bara i sötvatten.
I allmänhet ekosystem (biogeocenos) kännetecknas av följande indikatorer:
Artmångfald
Täthet av artpopulationer,
Biomassa.
Biomassa
Den totala mängden organiskt material för alla individer av en biocenos eller art med den energi som finns i den. Biomassa uttrycks vanligtvis i massenheter i termer av torrsubstans per ytenhet eller volymenhet. Biomassa kan bestämmas separat för djur, växter eller enskilda arter. Således är biomassan av svampar i jorden 0,05-0,35 t/ha, alger - 0,06-0,5, rötter högre växter- 3,0-5,0, daggmaskar - 0,2-0,5, ryggradsdjur - 0,001-0,015 t/ha.
I biogeocenoser finns det primär och sekundär biologisk produktivitet :
ü Primär biologisk produktivitet av biocenoser- den totala totala produktiviteten av fotosyntes, som är resultatet av aktiviteten hos autotrofer - gröna växter, till exempel, tallskog 20-30 års ålder producerar 37,8 t/ha biomassa per år.
ü Sekundär biologisk produktivitet av biocenoser- Den totala totala produktiviteten för heterotrofa organismer (konsumenter), som bildas genom användning av ämnen och energi som ackumuleras av producenter.
Populationer. Talens struktur och dynamik.
Varje art på jorden upptar en specifik räckvidd, eftersom det bara kan existera i vissa villkor miljö. Men levnadsförhållandena inom en arts räckvidd kan skilja sig markant, vilket leder till att arten sönderfaller i elementära grupper av individer - populationer.
Befolkning
En uppsättning individer av samma art, som ockuperar ett separat territorium inom artens räckvidd (med relativt homogena levnadsförhållanden), fritt förökar sig med varandra (har en gemensam genpool) och isolerade från andra populationer av denna art, med alla de nödvändiga förutsättningarna för att bibehålla sin stabilitet under lång tid i föränderliga miljöförhållanden. Det viktigaste egenskaper populationer är dess struktur (ålder, könssammansättning) och populationsdynamik.
Under den demografiska strukturen befolkningen förstår dess köns- och ålderssammansättning.
Rumslig struktur Populationer är egenskaperna för fördelningen av individer i en population i rymden.
Åldersstruktur befolkning är associerad med förhållandet mellan individer i olika åldrar i befolkningen. Individer i samma ålder grupperas i kohorter – åldersgrupper.
I åldersstruktur för växtpopulationer fördela följande perioder:
Latent - tillstånd av fröet;
Pregenerativ (inkluderar tillstånden för plantor, unga växter, omogna och jungfruliga växter);
Generativ (vanligtvis uppdelad i tre delperioder - unga, mogna och gamla generativa individer);
Postgenerativ (inkluderar tillstånden för subsenila, senila växter och den döende fasen).
Tillhörighet till en viss ålder status bestäms av biologisk ålder - graden av uttryck av vissa morfologiska (till exempel graden av dissektion av ett komplext blad) och fysiologiska (till exempel förmågan att producera avkomma) egenskaper.
I djurpopulationer är det också möjligt att särskilja olika åldersstadier. Till exempel går insekter som utvecklas med fullständig metamorfos igenom stadierna:
Larver,
dockor,
Imago (vuxen insekt).
Arten av befolkningens åldersstrukturberor på vilken typ av överlevnadskurva som är karakteristisk för en given population.
Överlevnadskurvaspeglar dödligheten i olika åldersgrupper och är en fallande linje:
- Om dödligheten inte beror på individernas ålder, inträffar individers död jämnt i en given typ, dödligheten förblir konstant under hela livet ( typ I ). En sådan överlevnadskurva är karakteristisk för arter vars utveckling sker utan metamorfos med tillräcklig stabilitet hos den födda avkomman. Denna typ brukar kallas typ av hydra- den kännetecknas av en överlevnadskurva som närmar sig en rak linje.
- Hos arter för vilka externa faktorers roll i dödligheten är liten kännetecknas överlevnadskurvan av en liten minskning fram till en viss ålder, varefter det sker en kraftig nedgång på grund av naturlig (fysiologisk) dödlighet ( typ II ). Naturen hos överlevnadskurvan nära denna typ är karakteristisk för människor (även om den mänskliga överlevnadskurvan är något plattare och ligger mellan typ I och II). Denna typ kallas Drosophila typ: Detta är vad fruktflugor visar i laboratorieförhållanden (inte ätit av rovdjur).
- Många arter kännetecknas av hög dödlighet tidiga stadier ontogeni. Hos sådana arter kännetecknas överlevnadskurvan av en kraftig nedgång i regionen yngre åldrar. Individer som överlever den "kritiska" åldern uppvisar låg dödlighet och lever till högre åldrar. Typen kallas typ av ostron (typ III ).
Sexuell struktur befolkningar
Könskvoten har direkt betydelse för befolkningens reproduktion och hållbarhet.
Det finns primära, sekundära och tertiära könsförhållanden i befolkningen:
- Primärt könsförhållande bestäms av genetiska mekanismer - enhetligheten i divergensen av könskromosomer. Till exempel, hos människor bestämmer XY-kromosomer utvecklingen av det manliga könet, och XX-kromosomerna bestämmer utvecklingen av det kvinnliga könet. I det här fallet är det primära könsförhållandet 1:1, dvs lika troligt.
- Sekundär könskvot är könskvoten vid födseln (bland nyfödda). Den kan skilja sig markant från den primära av ett antal anledningar: selektiviteten hos ägg till spermier som bär X- eller Y-kromosomen, den ojämlika förmågan hos sådana spermier att befrukta och olika yttre faktorer. Till exempel har zoologer beskrivit effekten av temperatur på det sekundära könsförhållandet hos reptiler. Ett liknande mönster är typiskt för vissa insekter. Således säkerställs befruktning hos myror vid temperaturer över 20 ° C och mer låga temperaturer obefruktade ägg läggs. De senare kläcks till hanar, och de som befruktas övervägande till honor.
- Tertiär könskvot - könsförhållandet bland vuxna djur.
Rumslig struktur befolkningar speglar arten av fördelningen av individer i rymden.
Markera tre huvudtyper av fördelning av individer i rymden:
- enhetlig eller enhetlig(individer är jämnt fördelade i rymden, på lika avstånd från varandra); är sällsynt till sin natur och orsakas oftast av akut intraspecifik konkurrens (till exempel hos rovfiskar);
- församlings- eller mosaik("fläckiga", individer finns i isolerade kluster); förekommer mycket oftare. Det är förknippat med egenskaperna hos mikromiljön eller djurens beteende;
- slumpmässig eller diffus(individer är slumpmässigt fördelade i rymden) - kan endast observeras i en homogen miljö och endast hos arter som inte visar någon tendens att bilda grupper (till exempel en skalbagge i mjöl).
Befolkningsstorlek betecknas med bokstaven N. Förhållandet mellan ökningen i N och en tidsenhet dN / dt uttryckermomentan hastighetförändringar i befolkningsstorlek, d.v.s. förändring i antal vid tidpunkten t.Befolkningstillväxtberor på två faktorer - fertilitet och dödlighet i frånvaro av emigration och immigration (en sådan befolkning kallas isolerad). Skillnaden mellan födelsetalet b och dödstalet d ärisolerad befolkningstillväxt:
Befolkningsstabilitet
Detta är dess förmåga att vara i ett tillstånd av dynamisk (d.v.s. mobil, föränderlig) jämvikt med miljön: miljöförhållandena förändras och befolkningen förändras också. En av de viktigaste förutsättningarna för hållbarhet är den inre mångfalden. I förhållande till en befolkning är detta mekanismer för att upprätthålla en viss befolkningstäthet.
Markera tre typer av beroende av befolkningsstorlek på dess täthet .
Första typen (I) - den vanligaste, kännetecknad av en minskning av befolkningstillväxten med en ökning av dess täthet, vilket säkerställs av olika mekanismer. Till exempel kännetecknas många fågelarter av en minskning av fertiliteten (fertiliteten) med ökande befolkningstäthet; ökad dödlighet, minskad resistens hos organismer med ökad befolkningstäthet; förändring i ålder vid puberteten beroende på befolkningstäthet.
Tredje typen ( III ) kännetecknande för populationer där en "gruppeffekt" noteras, det vill säga en viss optimal befolkningstäthet bidrar till bättre överlevnad, utveckling och vital aktivitet för alla individer, vilket är inneboende i de flesta grupp- och sociala djur. Till exempel, för att förnya populationer av heterosexuella djur, krävs som ett minimum en täthet som ger tillräcklig sannolikhet att träffa en hane och en hona.
Tematiska uppdrag
A1. Biogeocenos bildades
1) växter och djur
2) djur och bakterier
3) växter, djur, bakterier
4) territorium och organismer
A2. Konsumenter av organiskt material i skogsbiogeocenos är
1) gran och björk
2) svamp och maskar
3) harar och ekorrar
4) bakterier och virus
A3. Producenter i sjön är
2) grodyngel
A4. Självregleringsprocessen i biogeocenos påverkar
1) könskvot i populationer av olika arter
2) antalet mutationer som förekommer i populationer
3) förhållande mellan rovdjur och bytesdjur
4) intraspecifik konkurrens
A5. En av förutsättningarna för ett ekosystems hållbarhet kan vara
1) hennes förmåga att förändras
2) olika arter
3) fluktuationer i antalet arter
4) stabilitet hos genpoolen i populationer
A6. Nedbrytare inkluderar
2) lavar
4) ormbunkar
A7. Om den totala massan som en 2:a ordningens konsument tar emot är 10 kg, vad var då den totala massan för producenterna som blev källan till mat för denna konsument?
A8. Ange den skadliga näringskedjan
1) fluga – spindel – sparv – bakterier
2) klöver – hök – humla – mus
3) råg – mes – katt – bakterier
4) mygga - sparv - hök - maskar
A9. Den ursprungliga energikällan i en biocenos är energi
1) organiska föreningar
2) oorganiska föreningar
4) kemosyntes
1) harar
2) bin
3) fälttrast
4) vargar
A11. I ett ekosystem kan du hitta ek och
1) gopher
3) lärka
4) blå blåklint
A12. Kraftnät är:
1) kopplingar mellan föräldrar och avkomma
2) familje (genetiska) kopplingar
3) metabolism i kroppens celler
4) sätt att överföra ämnen och energi i ekosystemet
A13. Den ekologiska sifferpyramiden speglar:
1) förhållandet mellan biomassa på varje trofisk nivå
2) förhållandet mellan massorna av en enskild organism vid olika trofiska nivåer
3) näringskedjans struktur
4) mångfald av arter på olika trofiska nivåer
Naturen är utformad på ett sådant sätt att vissa organismer är en energikälla, eller snarare föda, för andra. Växtätare äter växter, köttätare jagar växtätare eller andra rovdjur, och asätare livnär sig på rester av levande varelser. Alla dessa relationer är slutna i kedjor, i första hand är producenterna, och sedan kommer konsumenter - konsumenter av olika beställningar. De flesta kedjor är begränsade till 3-5 länkar. Exempel på näringskedja: – hare – tiger.
Faktum är att många näringskedjor är mycket mer komplexa de förgrenar sig, stänger och bildar komplexa nätverk som kallas trofiska nätverk.
De flesta näringskedjor börjar med växter - dessa kallas betesmarker. Men det finns andra kedjor: de är från de nedbrutna resterna av djur och växter, exkrementer och annat avfall, och sedan följer mikroorganismer och andra varelser som äter sådan mat.
Växter i början av näringskedjan
Genom näringskedjan överför alla organismer energi, som finns i maten. Det finns två typer av näring: autotrofisk och heterotrofisk. Den första är att få näringsämnen från oorganiska råvaror, och heterotrofer använder organiskt material för livet.
Det finns ingen tydlig gräns mellan de två typerna av näring: vissa organismer kan få energi på båda sätten.
Det är logiskt att anta att det i början av näringskedjan bör finnas autotrofer, som omvandlar oorganiska ämnen till organiskt material och kan vara föda för andra organismer. Heterotrofer kan inte starta näringskedjor, eftersom de behöver få energi från organiska föreningar - det vill säga de måste föregås av minst en länk. De vanligaste autotroferna är växter, men det finns andra organismer som livnär sig på samma sätt, till exempel vissa bakterier eller. Därför börjar inte alla näringskedjor med växter, men de flesta av dem är fortfarande baserade på växtorganismer: på land är dessa representanter för högre växter, i haven - alger.
I näringskedjan kan det inte finnas andra länkar före autotrofa växter: de får energi från jord, vatten, luft och ljus. Men det finns också heterotrofa växter, de har inte klorofyll, de lever av eller jagar djur (främst insekter). Sådana organismer kan kombinera två typer av näring och stå både i början och i mitten av näringskedjan.
Näringskedjor är många grenar som skär varandra och bildar trofiska nivåer. I naturen finns bete och skadliga näringskedjor. De förra kallas annars "konsumtionskedjor", och de senare "nedbrytningskedjor".
Trofiska kedjor i naturen
Ett av nyckelbegreppen som är nödvändiga för att förstå naturligt liv är begreppet "mat (trofisk) kedja." Det kan betraktas i en förenklad, generaliserad form: växter - växtätare - rovdjur, men näringskedjorna är mycket mer grenade och komplexa.
Energi och materia överförs längs länkarna i näringskedjan, varav upp till 90% går förlorad under övergången från en nivå till en annan. Av denna anledning har kedjan vanligtvis 3 till 5 länkar.
Trofiska kedjor ingår i det allmänna kretsloppet av ämnen i naturen. Eftersom verkliga kopplingar är ganska grenade, till exempel, många, inklusive människor, livnär sig på växter, växtätare och rovdjur, skär näringskedjorna alltid med varandra och bildar matnätverk.
Typer av näringskedjor
Traditionellt är trofiska kedjor indelade i betesmark och detritus. Båda fungerar lika samtidigt i naturen.
Betesmarkskedjor är släktskap mellan grupper av organismer som skiljer sig åt i sina utfodringsmetoder, vars individuella länkar förenas av släktskap av typen "ät-ätare".
Det enklaste exemplet näringskedja: spannmålsväxt - mus - räv; eller gräs - rådjur - varg.
Detritala näringskedjorna är samspelet mellan döda växtätare, köttätare och döda organiskt material från växter med detritus. Detritus är för olika grupper av mikroorganismer och produkter av deras aktivitet som deltar i nedbrytningen av resterna av växter och djur. Dessa är bakterier (nedbrytare).
Det finns också en näringskedja som förbinder nedbrytare och rovdjur: detritus - detritivore (daggmask) - () - rovdjur ().
Ekologisk pyramid
I naturen är näringskedjorna inte stationära de förgrenar sig starkt och skär varandra och bildar så kallade trofiska nivåer. Till exempel, i ett gräs-växtätande system inkluderar den trofiska nivån många arter av växter som konsumeras av det djuret, och växtätande nivån innehåller många arter av växtätare.
Levande organismer lever inte på jorden separat, utan interagerar ständigt med varandra, inklusive jägare-mat-relationer. Dessa förhållanden, som successivt sluts mellan serier av djur, kallas näringskedjor eller näringskedjor. De kan inkludera ett obegränsat antal varelser av olika arter, släkten, klasser, typer och så vidare.
Strömkrets
De flesta organismer på planeten livnär sig på ekologisk mat, inklusive kroppar av andra varelser eller deras avfallsprodukter. Näringsämnen flyttas sekventiellt från ett djur till ett annat och bildar näringskedjor. Den organism som börjar denna kedja kallas en producent. Som logiken säger kan producenter inte livnära sig på organiska ämnen – de tar energi från oorganiska material, det vill säga de är autotrofa. Dessa är mest gröna växter och olika typer bakterier. De producerar sina kroppar och näringsämnen för sin funktion från mineralsalter, gaser och strålning. Till exempel får växter mat genom fotosyntes i ljus.
Näst i näringskedjan är konsumenterna, som redan är heterotrofa organismer. Första ordningens konsumenter är de som livnär sig på producenter – eller bakterier. De flesta av dem är . Den andra ordningen består av rovdjur - organismer som livnär sig på andra djur. Detta följs av konsumenter av tredje, fjärde, femte ordningen och så vidare - tills livsmedelskedjan stängs.
Livsmedelskedjor är inte så enkla som de kan verka vid första anblicken. En viktig del av kedjorna är detritivorer, som livnär sig på ruttnande organismer från döda djur. Å ena sidan kan de äta kroppar av rovdjur som dött i jakten eller från ålderdom, och å andra sidan blir de själva ofta deras byte. Som ett resultat uppstår slutna strömkretsar. Dessutom förgrenar sig kedjorna på sina nivåer, det finns inte en, utan många arter som bildar komplexa strukturer.
Ekologisk pyramid
Nära besläktat med begreppet en livsmedelskedja är termen ekologisk pyramid: detta är en struktur som visar relationerna mellan producenter och konsumenter i naturen. År 1927 kallade vetenskapsmannen Charles Elton effekten för den ekologiska pyramidens regel. Det ligger i det faktum att när man överför näringsämnen från en organism till en annan, till nästa nivå i pyramiden, går en del av energin förlorad. Som ett resultat rör sig pyramiden gradvis från foten till toppen: till exempel per tusen kilo växter finns det bara hundra kilo, som i sin tur blir mat för tio kilo rovdjur. Större rovdjur kommer bara att utvinna en från dem för att bygga upp sin biomassa. Det är godtyckliga siffror, men de ger ett bra exempel på hur livsmedelskedjor fungerar i naturen. De visar också att vad längre kedja, desto mindre energi når sitt slut.
Video om ämnet
De flesta levande organismer äter ekologisk mat, detta är specificiteten för deras livsaktivitet på vår planet. Bland denna mat finns växter, kött från andra djur, deras produkter och död materia redo för nedbrytning. Själva näringsprocessen hos olika arter av växter och djur sker på olika sätt, men de så kallade De bildas alltid. De omvandlar materia och energi, och näringsämnen kan på så sätt passera från en varelse till en annan och utföra kretsloppet av ämnen. i naturen.
i skogen
Skogar av olika slag täcker ganska mycket landyta. Dessa är lungor och ett verktyg för att rena vår planet. Det är inte för inte som många progressiva moderna vetenskapsmän och aktivister idag motsätter sig massavskogning. Näringskedjan i skogen kan vara ganska varierad, men som regel innehåller den inte mer än 3-5 länkar. För att förstå kärnan i problemet, låt oss vända oss till de möjliga komponenterna i denna kedja.
Producenter och konsumenter
- Den första är autotrofa organismer som livnär sig på oorganisk mat. De tar energi och materia för att skapa sina egna kroppar med hjälp av gaser och salter från sin miljö. Ett exempel är gröna växter som får sin mat från solljus genom fotosyntes. Eller många typer av mikroorganismer som lever överallt: i luften, i jorden, i vattnet. Det är producenterna som till största delen utgör den första länken i nästan vilken näringskedja som helst i skogen (exempel ges nedan).
- Den andra är heterotrofa organismer som livnär sig på organiskt material. Bland dem finns de av första ordningen som direkt ger näring genom växter och bakterieproducenter. Andra ordningen - de som äter animalisk mat (rovdjur eller köttätare).
Växter
Som regel börjar näringskedjan i skogen med dem. De fungerar som den första länken i denna cykel. Träd och buskar, gräs och mossor utvinner mat från oorganiska ämnen med hjälp av solljus, gaser och mineraler. En näringskedja i en skog kan till exempel börja med en björk, vars bark äts av en hare, som i sin tur dödas och äts av en varg.
Växtätare
Djur som livnär sig på växtföda finns i överflöd i olika skogar. Naturligtvis är det till exempel väldigt annorlunda till sitt innehåll från landet mittzon. Djungeln är hem för olika arter av djur, av vilka många är växtätare, vilket innebär att de utgör den andra länken i näringskedjan och livnär sig på växtföda. Från elefanter och noshörningar till knappt synliga insekter, från groddjur och fåglar till däggdjur. Så i Brasilien, till exempel, finns det mer än 700 arter av fjärilar, nästan alla är växtätare.
Faunan är naturligtvis fattigare i skogsbältet i centrala Ryssland. Följaktligen finns det mycket färre strömförsörjningsalternativ. Ekorrar och harar, andra gnagare, rådjur och älgar, harar - detta är grunden för sådana kedjor.
Rovdjur eller köttätare
De kallas så eftersom de äter kött och livnär sig på kött från andra djur. De har en dominerande ställning i näringskedjan och är ofta den sista länken. I våra skogar är det rävar och vargar, ugglor och örnar, ibland björnar (men i allmänhet tillhör de gruppen som kan äta både växt- och djurföda). En näringskedja kan involvera antingen en eller flera rovdjur som äter varandra. Den sista länken är som regel den största och mest kraftfulla köttätaren. I mellanskogen kan denna roll utföras av till exempel en varg. Det finns inte för många sådana rovdjur, och deras population är begränsad av näringsbasen och energireserverna. Eftersom, enligt lagen om bevarande av energi, under övergången av näringsämnen från en länk till nästa, kan upp till 90% av resursen gå förlorad. Det är förmodligen därför antalet länkar i de flesta livsmedelskedjor inte kan överstiga fem.
Asätare
De livnär sig på rester av andra organismer. Märkligt nog finns det också ganska många av dem i naturskogen: från mikroorganismer och insekter till fåglar och däggdjur. Många skalbaggar använder till exempel lik av andra insekter och till och med ryggradsdjur som mat. Och bakterier är kapabla att sönderdela däggdjurens döda kroppar på ganska kort tid. Ådselorganismer spelar en stor roll i naturen. De förstör materia, omvandlar den till oorganiska ämnen, frigör energi, använder den för sina livsaktiviteter. Om det inte vore för asätare, så skulle förmodligen hela det jordiska utrymmet vara täckt med kroppar av djur och växter som har dött genom tiden.
i skogen
För att skapa en näringskedja i en skog behöver man känna till invånarna som bor där. Och även om vad dessa djur kan äta.
- Björkbark - insektslarver - småfåglar - rovfåglar.
- Nedfallna löv är bakterier.
- Fjärilslarv - mus - orm - igelkott - räv.
- Ekollon - mus - räv.
- Spannmål - mus - örnuggla.
Det finns också en mer autentisk: nedfallna löv - bakterier - daggmaskar - möss - mullvad - igelkott - räv - varg. Men som regel är antalet länkar inte mer än fem. Näringskedjan i en granskog skiljer sig något från den i en lövskog.
- Spannmålsfrön - sparv - vildkatt.
- Blommor (nektar) - fjäril - groda - orm.
- Grankotte - hackspett - örn.
Livsmedelskedjor ibland kan de flätas samman med varandra och bilda mer komplexa strukturer på flera nivåer som förenas till ett enda skogsekosystem. Räven föraktar till exempel inte att äta både insekter och deras larver, och däggdjur, så flera näringskedjor skär varandra.