Kohde: laajentaa tietämystä bioottisista ympäristötekijöistä.

Laitteet: herbaariokasvit, täytetyt chordaatit (kalat, sammakkoeläimet, matelijat, linnut, nisäkkäät), hyönteiskokoelmat, eläinten märkävalmisteet, kuvitukset erilaisista kasveista ja eläimistä.

Edistyminen:

1. Käytä laitetta ja muodosta kaksi virtapiiriä. Muista, että ketju alkaa aina tuottajasta ja päättyy hajottajaan.

Kasveja → ötökät→lisko → bakteerit

Kasveja → heinäsirkka→ sammakko → bakteerit

Muista havaintosi luonnossa ja tee kaksi ravintoketjua. Kylttien valmistajat, kuluttajat (1. ja 2. tilaus), hajoittajat.

Violetti → Springtails→saalistuspunkit→lihansyöjä tuhatjalkaiset→ bakteerit

Tuottaja - kuluttaja1 - kuluttaja2 - kuluttaja2 - hajottaja

Kaali→ etana→ sammakko →bakteerit

Tuottaja - kuluttaja1 - kuluttaja2 - hajottaja

Mikä on ravintoketju ja mikä sen taustalla on? Mikä määrittää biokenoosin vakauden? Muotoile johtopäätös.

Johtopäätös:

ruokaa (troofinen) ketju- rivit kasvi-, eläin-, sieni- ja mikro-organismilajeja, jotka liittyvät toisiinsa suhteilla: ruoka - kuluttaja (eliösarja, jossa tapahtuu vaiheittainen aineen ja energian siirto lähteestä kuluttajalle). Seuraavan lenkin organismit syövät edellisen lenkin eliöt ja näin tapahtuu energian ja aineen ketjun siirto, joka on luonnon ainekierron taustalla. Jokaisella siirrolla linkistä linkkiin suurin osa(jopa 80-90 %) potentiaalisesta energiasta haihtui lämmön muodossa. Tästä syystä linkkien (lajien) määrä ravintoketjussa on rajoitettu eikä yleensä ylitä 4-5. Biokenoosin stabiilisuuden määrää sen lajikoostumuksen monimuotoisuus. Tuottajat- organismit, jotka pystyvät syntetisoimaan orgaanisia aineita epäorgaanisista eli kaikista autotrofeista. Kuluttajat- heterotrofit, eliöt, jotka kuluttavat autotrofien (tuottajien) luomia valmiita orgaanisia aineita. Toisin kuin supistimet

Kuluttajat eivät pysty hajottamaan orgaanisia aineita epäorgaanisiksi. Hajottajat- mikro-organismit (bakteerit ja sienet), jotka tuhoavat elävien olentojen kuolleita jäänteitä muuttaen ne epäorgaanisiksi ja yksinkertaisiksi orgaanisiksi yhdisteiksi.

3. Nimeä organismit, joiden pitäisi olla seuraavien ravintoketjujen puuttuvalla paikalla.

1) Hämähäkki, kettu

2) toukkapuun syöjä, käärmehaukka

3) toukka

4. Tee ravintoverkko ehdotetusta elävien organismien luettelosta:

ruoho, marjapensas, kärpänen, tiainen, sammakko, käärme, jänis, susi, lahobakteeri, hyttynen, heinäsirkka. Määritä energiamäärä, joka siirtyy tasolta toiselle.

1. Ruoho (100%) - heinäsirkka (10%) - sammakko (1%) - jo (0,1%) - lahobakteeri (0,01%).

2. Pensas (100%) - jänis (10%) - susi (1%) - lahobakteeri (0,1%).

3. Ruoho (100 %) - kärpäs (10 %) - tiainen (1 %) - susi (0,1 %) - lahobakteeri (0,01 %).

4. Ruoho (100 %) - hyttynen (10 %) - sammakko (1 %) - jo (0,1 %) - lahobakteerit (0,01 %).

5. Energiansiirron säännön tunteminen yhdestä trofinen taso toisaalta (noin 10 %) rakentaa kolmannen ravintoketjun biomassapyramidi (tehtävä 1). Kasvibiomassa on 40 tonnia.

Ruoho (40 tonnia) - heinäsirkka (4 tonnia) - varpunen (0,4 tonnia) - kettu (0,04).

6. Johtopäätös: mitä ekologisten pyramidien säännöt heijastavat?

Ekologisten pyramidien sääntö välittää hyvin ehdollisesti energian siirtymistä ravintoketjun tasolta toiselle. Ensimmäisen kerran nämä graafiset mallit kehitti C. Elton vuonna 1927. Tämän mallin mukaan kasvien kokonaismassan tulisi olla suuruusluokkaa suurempi kuin kasvinsyöjäeläinten, ja kasvinsyöjien kokonaismassan tulisi olla suuruusluokkaa suurempi kuin ensimmäisen tason petoeläinten ja niin edelleen. ravintoketjun loppuun asti.

Laboratoriotyöt № 1

Mikä tahansa elävä olento planeetallamme normaalia kehitystä ruokaa tarvitaan. Ravitsemus on prosessi, jossa saadaan energiaa ja tarpeellista kemiallisia alkuaineita eläväksi organismiksi. Joidenkin eläinten ravinnon lähteenä ovat muut kasvit ja eläimet. Energian ja ravintoaineiden siirtyminen elävästä organismista toiseen tapahtuu syömällä toisiaan. Jotkut eläimet ja kasvit toimivat ravinnoksi toisille. Siten energiaa voidaan siirtää useiden linkkien kautta.

Kaikkien linkkien kokonaisuutta tässä prosessissa kutsutaan virtapiiri. Esimerkki ravintoketjusta voidaan nähdä metsässä, kun lintu syö madon ja tulee sitten itse ilvekselle ravinnoksi.

Kaiken tyyppiset elävät organismit, riippuen siitä, missä paikassa ne ovat, jaetaan kolmeen tyyppiin:

• tuottajat;
• kuluttajat;
• hajottajat.

Tuottajat ovat eläviä organismeja jotka tuottavat itsenäisesti ravinteita. Esimerkiksi kasvit tai levät. Orgaanisten aineiden tuotantoon tuottajat voivat käyttää auringonvaloa tai yksinkertaista epäorgaaniset yhdisteet kuten hiilidioksidi tai rikkivety. Tällaisia ​​organismeja kutsutaan myös autotrofeiksi. Autotrofit ovat ensimmäinen lenkki missä tahansa ravintoketjussa ja muodostavat sen perustan, ja näiden organismien vastaanottama energia tukee jokaista seuraavaa lenkkiä.

Kuluttajat

Kuluttajat ovat seuraava linkki. Kuluttajien roolia hoitavat heterotrofiset eliöt eli sellaiset, jotka eivät itse tuota orgaanisia aineita, vaan käyttävät muita eliöitä ravintona. Kuluttajat voidaan jakaa useille tasoille. Esimerkiksi ensimmäinen taso sisältää kaikki kasvinsyöjät, tietyntyyppiset mikro-organismit sekä planktonin. Jyrsijät, jänikset, hirvi, villisikoja, antilooppeja ja jopa virtahepoja kuuluvat kaikki ensimmäiseen tasoon.

Toinen taso sisältää pieniä petoeläimiä, kuten: villikissat, minkit, fretit, planktonkalat, pöllöt, käärmeet. Nämä eläimet toimivat ravinnoksi kolmannen tason kuluttajille - suuremmille petoeläimille. Nämä ovat sellaisia ​​​​eläimiä kuin: kettu, ilves, leijona, haukka, hauki jne. Tällaisia ​​petoeläimiä kutsutaan myös korkeammiksi. Apex-petoeläimet eivät välttämättä syö vain edellisellä tasolla olevia. Esimerkiksi pieni kettu voi tulla haukan saaliiksi, ja ilves voi metsästää sekä jyrsijöitä että pöllöjä.

hajottajat

Nämä ovat organismeja, jotka prosessoivat eläinten jätetuotteet ja niiden kuolleet lihat epäorgaanisiksi yhdisteiksi. Näitä ovat tietyntyyppiset sienet, rappeumabakteerit. Hajottajien tehtävänä on sulkea aineiden kierto luonnossa. Ne palauttavat vettä ja yksinkertaisimpia epäorgaanisia yhdisteitä maaperään ja ilmaan, joita tuottajat käyttävät elintoimintoihinsa. Pelkistimet eivät käsittele vain kuolleita eläimiä, vaan myös esimerkiksi pudonneita lehtiä, jotka alkavat mätää metsässä tai kuivaa ruohoa aroilla.

ruokaverkkoja

Kaikki ravintoketjut ovat jatkuvassa suhteessa toisiinsa. Useiden ravintoketjujen yhdistelmä muodostaa ravintoverkoston.. Tämä on eräänlainen pyramidi, joka koostuu useista tasoista, jotka muodostuvat ravintoketjun tietyistä lenkeistä. Esimerkiksi ketjuissa:

• lentää - sammakko - haikaroita;
• heinäsirkka - käärme - haukka;

Kärpäs ja heinäsirkka kuuluisivat ensimmäiselle trofiatasolle, käärme ja sammakko toiselle ja haikara ja haukka kolmanteen.

Ravintoketjujen tyypit: esimerkkejä luonnosta

Ne on jaettu laitumelle ja jätteelle. laidun ravintoketjut levinnyt aroilla ja valtamerissä. Näiden ketjujen alussa ovat tuottajat. Esimerkiksi ruoho tai levä. Seuraavaksi tulevat ensiluokkaiset kuluttajat, esimerkiksi kasvinsyöjät tai malut ja pienet äyriäiset, jotka ruokkivat leviä. Edelleen ketjussa ovat pieniä petoeläimiä, kuten ketut, minkit, fretit, ahvenet, pöllöt. Sulje superpetoeläinten, kuten leijonien, karhujen, krokotiilien, ketju. Superpetoeläimet eivät ole muiden eläinten saalista, mutta kuolemansa jälkeen ne toimivat ravintoaineena hajottajille. Hajottajat ovat mukana näiden eläinten jäänteiden hajoamisprosessissa.

Haitalliset ravintoketjut ovat peräisin hajoavasta orgaanisesta aineesta. Esimerkiksi lahoavista lehdistä ja jäljellä olevasta ruohosta tai pudonneista marjoista. Tällaiset ketjut ovat yleisiä lehti- ja sekametsissä. Pudonneet mätänevät lehdet - puutäitä - korppi. Tässä on esimerkki tällaisesta ravintoketjusta. Useimmat eläimet ja mikro-organismit voivat olla samanaikaisesti molempien lajien linkkejä. ruokaketjut. Esimerkki tästä on tikka, joka ruokkii kuollutta puuta hajottavia hyönteisiä. Nämä ovat rapautuneen ravintoketjun edustajia, ja tikka itse voi joutua saaliiksi pienelle saalistajalle, esimerkiksi ilvekselle. Ilves voi myös saalistaa jyrsijöitä - laitumien ravintoketjun edustajia.

Mikään ravintoketju ei voi olla kovin pitkä. Tämä johtuu siitä, että vain 10% edellisen tason energiasta siirtyy jokaiselle seuraavalle tasolle. Suurin osa niistä koostuu 3–6 linkistä.

Auringon energialla on valtava rooli elämän lisääntymisessä. Tämän energian määrä on erittäin suuri (noin 55 kcal per 1 cm2 vuodessa). Tästä määrästä tuottajat - vihreät kasvit - kiinnittävät fotosynteesin seurauksena enintään 1-2% energiasta ja aavikot ja valtameret - prosentin sadasosia.

Linkkien lukumäärä ravintoketjussa voi olla erilainen, mutta yleensä niitä on 3-4 (harvemmin 5). Tosiasia on, että ravintoketjun viimeiseen lenkkiin syötetään niin vähän energiaa, että se ei riitä, jos organismien määrä kasvaa.

Riisi. 1. Ravintoketjut maan ekosysteemissä

Joukko organismeja, joita yhdistää yhdentyyppinen ruoka ja jotka ovat tietyssä asemassa ravintoketjussa, on ns. trofinen taso. Organismit, jotka saavat energiansa Auringosta saman askelmäärän kautta, kuuluvat samalle trofiatasolle.

Yksinkertaisin ravintoketju (tai ravintoketju) voi koostua kasviplanktonista, jota seuraavat suuremmat kasvissyöjäplanktoniset äyriäiset (eläinplankton), ja ketju päättyy valaaseen (tai pieniin petoeläimiin), jotka suodattavat nämä äyriäiset vedestä.

Luonto on monimutkainen. Kaikki sen elementit, elävät ja ei-elävät, ovat yksi kokonaisuus, vuorovaikutteisten ja toisiinsa liittyvien ilmiöiden ja toisiinsa sopeutuneiden olentojen kompleksi. Nämä ovat saman ketjun linkkejä. Ja jos ainakin yksi tällainen linkki poistetaan yleisestä ketjusta, tulokset voivat olla odottamattomia.

Ravintoketjujen katkeaminen voi vaikuttaa erityisen kielteisesti metsiin, olipa kyseessä lauhkean vyöhykkeen metsäbiosenoosi tai trooppisen metsän biokenoosit, joissa on runsaslajinen monimuotoisuus. Monet puu-, pensas- tai ruohomaiset kasvilajit käyttävät tietyn pölyttäjän palveluita - mehiläisiä, ampiaisia, perhosia tai kolibrit, jotka elävät tämän kasvilajin alueella. Heti kun viimeinen kukkiva puu tai ruohokasvi kuolee, pölyttäjä pakotetaan jättämään tämä elinympäristö. Tämän seurauksena kasvifaagit (kasvinsyöjät), jotka syövät näitä kasveja tai puun hedelmiä, kuolevat. Fytofageja metsästävät petoeläimet jäävät ilman ruokaa, ja sitten muutokset vaikuttavat peräkkäin muuhun ravintoketjuun. Tämän seurauksena ne vaikuttavat myös ihmiseen, sillä hänellä on oma paikkansa ravintoketjussa.

Ravintoketjut voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: laiduntamiseen ja jäteketjuun. Autotrofisilla fotosynteettisillä organismeilla alkavia elintarvikkeiden hintoja kutsutaan laidun, tai syömisketjut. Laitumien huipulla on vihreitä kasveja. Fytofagit löytyvät yleensä laidunketjun toisesta tasosta; eläimet, jotka syövät kasveja. Esimerkki laidunravintoketjusta on eliöiden välinen suhde tulvaniityllä. Tällainen ketju alkaa niittykukkivasta kasvista. Seuraava linkki on perhonen, joka ruokkii kukan nektaria. Sitten tulee kosteiden elinympäristöjen asukas - sammakko. Sen suojaava väri antaa sen väijyä uhria, mutta se ei pelasta sitä toiselta saalistajalta - ruohokäärmeeltä. Haikara, saatuaan käärmeen, sulkee ravintoketjun tulvaniityllä.

Jos ravintoketju alkaa kuolleista kasvien jäännöksistä, ruumiista ja eläinten ulosteista – roskasta, sitä kutsutaan ns. detritus, tai hajoamisketju. Termi "detritus" tarkoittaa hajoamistuotetta. Se on lainattu geologiasta, jossa kivien tuhoutumistuotteita kutsutaan detrituksiksi. Ekologiassa detritus on eloperäinen aine mukana hajoamisprosessissa. Tällaiset ketjut ovat tyypillisiä syvien järvien ja valtamerten pohjan yhteisöille, joissa monet organismit ruokkivat kuolleiden organismien muodostamaa jätettä säiliön ylemmistä valaistuista kerroksista.

Metsän biokenoosissa jätteen ketju alkaa kuolleiden orgaanisten aineiden hajoamisesta saprofaagieläinten toimesta. Suurin osa Aktiivinen osallistuminen orgaanisten aineiden hajoamisessa maaperän selkärangattomat (niveljalkaiset, madot) ja mikro-organismit valtaavat täällä. On myös suuria saprofageja - hyönteisiä, jotka valmistavat substraatin organismeille, jotka suorittavat mineralisaatioprosesseja (bakteereille ja sienille).

Toisin kuin laidunketjussa, eliöiden koko ei kasva, kun ne liikkuvat jätteen ketjua pitkin, vaan päinvastoin pienenevät. Joten haudankaivajahyönteiset voivat seistä toisella tasolla. Mutta tyypillisimpiä detritusketjun edustajia ovat sienet ja mikro-organismit, jotka ruokkivat kuollutta ainetta ja suorittavat bioorgaanisen hajoamisprosessin yksinkertaisimpien mineraali- ja orgaanisten aineiden tilaan, jotka sitten kulutetaan liuenneessa muodossa vihreiden kasvien juurten kautta. laidunketjun huipulle, mikä käynnistää uuden aineen liikekierron.

Joissakin ekosysteemeissä laidunketjut ovat vallitsevia, toisissa likaketjut. Esimerkiksi metsää pidetään ekosysteeminä, jota hallitsevat murtoketjut. Mätänevässä kantoekosysteemissä laidunketjua ei ole ollenkaan. Samaan aikaan esimerkiksi merenpinnan ekosysteemeissä lähes kaikki kasviplanktonin edustamat tuottajat ovat eläinten kuluttamia ja heidän ruumiinsa uppoavat pohjaan, ts. poistua julkaistusta ekosysteemistä. Näitä ekosysteemejä hallitsevat laiduntaminen tai laiduntamisen ravintoketjut.

Yleissääntö mitä tahansa koskien ravintoketju, toteaa: Yhteisön jokaisella troofisella tasolla suurin osa ruuan mukana imeytyneestä energiasta kuluu elämän ylläpitämiseen, hajoaa, eivätkä muut organismit voi enää käyttää sitä. Siten kullakin troofisella tasolla kulutettu ruoka ei ole täysin assimiloitunut. Merkittävä osa siitä kuluu aineenvaihduntaan. Kun siirrytään jokaiseen ruokaketjun seuraavaan lenkkiin kaikki yhteensä seuraavalle korkeammalle trofiselle tasolle siirretty käyttöenergia vähenee.

TROOFIKETJUT

Työn tarkoitus: valmiuksien hankkiminen elintarvikeketjujen (trofia) kokoamiseen ja analysointiin.

Yleistä tietoa

Ekosysteemien elävien organismien välillä on erilaisia ​​yhteyksiä. Yksi keskeisistä siteistä, joka ikään kuin sementoi eniten erilaisia ​​organismeja yhdessä ekosysteemissä, on ruokaa tai trofiaa. Ruokalinkit yhdistävät organismeja ruoka-kuluttaja -periaatteen pohjalta. Tämä johtaa ruoan tai troofisten ketjujen syntymiseen. Ekosysteemissä autotrofiset organismit tuottavat energiaa sisältäviä aineita, jotka toimivat heterotrofien ravinnoksi. Ruokasidokset ovat mekanismeja energian siirtämiseksi organismista toiseen. Tyypillinen esimerkki on eläin syö kasveja. Toinen eläin voi puolestaan ​​syödä tämän eläimen. Tällä tavalla energiaa voidaan siirtää useiden organismien läpi.

Jokainen seuraava ruokkii edellistä ja toimittaa sille raaka-aineita ja energiaa.

Tällaista sekvenssiä, jossa ruokaenergia siirtyy ravitsemusprosessissa sen lähteestä peräkkäisten elävien organismien sarjan kautta, kutsutaan ravintoketju (trofinen) tai virtapiiriin. Trofiset ketjut- tämä on aurinkoenergian yksisuuntaisen virtauksen polku, joka imeytyy fotosynteesiprosessissa ekosysteemin elävien organismien läpi ympäristöön, jossa sen käyttämätön osa hajoaa matalan lämpötilan lämpöenergian muodossa.

hiiret, varpuset, kyyhkyset. Joskus ekologisessa kirjallisuudessa mitä tahansa ruokayhteyttä kutsutaan "saalis-saalis" -yhteydeksi, mikä tarkoittaa, että saalistaja on syöjä. Peto-saalisjärjestelmän vakauden varmistavat seuraavat tekijät:

- saalistajan tehottomuus, saaliin lento;

- ulkoisen ympäristön asettamat ekologiset rajoitukset väestömäärälle;

- vaihtoehtoisten ravintoresurssien saatavuus petoeläimille;

- vähentää saalistajan reaktion viivettä.

Jokaisen lenkin paikka ravintoketjussa on trofinen taso. Ensimmäisellä troofisella tasolla ovat autotrofit eli ns alkutuottajia. Toisen troofisen tason organismeja kutsutaan per-

ensisijaiset kuluttajat, kolmas - toissijaiset kuluttajat jne.

Ravintoketjut jaetaan kahteen päätyyppiin: laitumet (laidunketjut, kulutusketjut) ja istrittiset (hajoamisketjut).

Kasvi → jänis → susi Tuottaja → kasvinsyöjä → lihansyöjä

Myös seuraavat ravintoketjut ovat yleisiä:

Kasvimateriaali (esim. nektari) → kärpäs → hämähäkki → pöllö.

Mehu ruusupuska→ kirvoja → leppäkerttu → hämähäkki → hyönteissyöjälintu → petolintu.

Etenkin vesiekosysteemeissä petoeläinten ravintoketjut ovat pidempiä kuin maanpäällisissä.

Rikkiketju alkaa kuolleesta orgaanisesta aineesta - detrituksesta, jonka pienpetoeläinten syömät detritiivorit tuhoavat, ja päättyy orgaanisia jäämiä mineralisoivien hajottajien työhön. Lehtimetsillä on tärkeä rooli maaekosysteemien haitallisissa ravintoketjuissa, joiden lehdistä suurinta osaa kasvissyöjäeläimet eivät syö ja ne ovat osa metsien kuivikkeita. Lukuisat detritofagit (sienet, bakteerit, hyönteiset) murskaavat lehdet, minkä jälkeen lierot nielevät ne, jotka jakavat humuksen tasaisesti pintakerros maaperän muodostaen mulle. Hajoamassa

ketjun täydentävät mikro-organismit tuottavat kuolleiden orgaanisten jäämien lopullisen mineralisaation (kuva 1).

Yleisesti ottaen metsiemme tyypilliset rikkiketjut voidaan esittää seuraavasti:

lehtipeite → kastemato → mustarastas → varpushaukka;

kuollut eläin → kärpäsen toukat → sammakko → käärme.

Riisi. 1. Detritus-ravintoketju (Nebelin, 1993 mukaan)

Puuta voidaan pitää esimerkkinä alkuperäisenä orgaanisena materiaalina, jota maaperässä elävät organismit käsittelevät maaperässä biologisesti. Maan pinnalle putoavaa puuta käsittelevät ensisijaisesti pitkäsarvikuoriaisten hyönteisten toukat, kaivot, porat, jotka käyttävät sitä ravinnoksi. Ne korvataan sienillä, joiden rihmasto asettuu ensisijaisesti hyönteisten puuhun tekemiin kulkuväyliin. Sienet löystyvät ja tuhoavat puuta entisestään. Tällainen irtonainen puu ja itse rihmasto osoittautuvat tulikukan toukkien ravinnoksi. Seuraavassa vaiheessa jo pahasti vaurioituneeseen puuhun asettuvat muurahaiset, jotka tuhoavat lähes kaikki toukat ja luovat edellytykset uuden sukupolven sienille asettua puuhun. Etanat alkavat ruokkia tällaisia ​​sieniä. Puun tuhoutumisen ja kostutuksen täydentävät hajottavat mikrobit.

Maaperään joutuvien luonnonvaraisten ja kotieläinten lannan humifikaatio ja mineralisaatio etenevät samalla tavalla.

Pääsääntöisesti jokaisen elävän olennon ruoka on enemmän tai vähemmän vaihtelevaa. Vain kaikki vihreät kasvit "syövät" samalla tavalla: hiilidioksidi ja mineraali-ioneja. Eläimillä tapaukset, joissa ruokinta on erikoistunut, ovat melko harvinaisia. Eläinten ravinnon mahdollisen muutoksen seurauksena kaikki ekosysteemien organismit ovat mukana monimutkaisessa ravintosuhteiden verkostossa. Ravintoketjut ovat tiiviisti kietoutuneet toisiinsa, muodostavat ruokaa tai ravintoverkkoja. Ruokaverkossa jokainen laji liittyy suoraan tai epäsuorasti moniin. Esimerkki ravintoverkosta, jossa organismit jakautuvat troofisten tasojen mukaan, on esitetty kuvassa. 2.

Ekosysteemien ravintoverkostot ovat hyvin monimutkaisia, ja voidaan päätellä, että niihin tuleva energia kulkeutuu organismista toiseen pitkään.

Riisi. 2. Ruokaverkko

Ruokayhteyksillä on kaksinkertainen rooli biokenoosissa. Ensinnäkin he

tarjota aineen ja energian siirtoa organismista toiseen.

Yhdessä siis esiintyy rinnakkain lajeja, jotka tukevat toistensa elämää. Toiseksi ruokasiteet toimivat numeerisen säätelymekanismina

Ravintoverkkojen esitys voi olla perinteistä (kuva 2) tai suunnattuja kaavioita (digraafia) käyttäen.

Geometrisesti orientoitu graafi voidaan esittää joukona pisteitä, joita merkitään ympyröillä, joissa on kärkinumerot, ja näitä pisteitä yhdistävillä kaarilla. Kaari määrittää suunnan kärjestä toiseen.Kävijän polku on äärellinen kaarien sarja, jossa jokaisen seuraavan kaaren alku on sama kuin edellisen kaari. Kaari voidaan merkitä sen yhdistämällä pisteparilla. Polku kirjoitetaan kärkijonoksi, jonka kautta se kulkee Polku on polku, jonka alkupiste osuu yhteen loppupisteen kanssa.

ESIMERKIKSI:

AT 3;

1, 2 tai 1, 3, 2 - polut ylhäältä

Sähköverkossa kaavion yläosassa näkyvät simulaatioobjektit; nuolilla merkityt kaaret johtavat uhrilta saalistajaan.

Mikä tahansa elävä organismi miehittää tietyn ekologinen markkinarako. Ekologinen markkinarako on joukko alueellisia ja toiminnalliset ominaisuudet lajin vaatimukset täyttäviä elinympäristöjä. Kahdella lajilla ei ole identtisiä markkinarakoja ekologisessa vaihetilassa. Gausen kilpailusyrjäytymisperiaatteen mukaan kaksi lajia, joilla on samanlaiset ekologiset vaatimukset pitkä aika ei voi olla yhtä ekologista markkinarakoa. Nämä lajit kilpailevat, ja yksi niistä syrjäyttää toisen. Sähköverkkojen perusteella voit rakentaa kilpailukaavio. Kilpakaavion elävät organismit esitetään graafin kärkipisteinä, kärkien väliin piirretään reuna (yhteys ilman suuntaa), jos on olemassa elävä organismi, joka toimii ravinnoksi yllä olevien pisteiden esittämille organismeille.

Kilpailukaavion kehittämisen avulla voit tunnistaa kilpailevia organismilajeja ja analysoida ekosysteemin toimintaa ja sen haavoittuvuutta.

Periaate ekosysteemin monimutkaisuuden kasvun ja sen vakauden kasvun yhteensovittamisesta on laajalle levinnyt. Jos ekosysteemiä edustaa ravintoverkko, voit käyttää eri tavoilla vaikeusmittaukset:

- määrittää kaarien lukumäärä;

- löytää kaarien lukumäärän suhde kärkien lukumäärään;

Ravintoverkon monimutkaisuuden ja monimuotoisuuden mittaamiseen käytetään myös troofista tasoa, ts. organismin paikka ravintoketjussa. Troofinen taso voidaan määrittää sekä lyhimmällä että suurimmalla pitkä ketju ravitsemus tarkastelusta huipusta, jonka troofinen taso on yhtä suuri kuin "1".

TYÖMENETTELY

Harjoitus 1

Luo verkosto viidelle osallistujalle: ruohoa, lintuja, hyönteisiä, jäniksiä, kettuja.

Tehtävä 2

Aseta ravintoketjut ja trofiataso elintarvikeverkoston lyhimmän ja pisimmän polun mukaan tehtävästä "1".

4. Ötökät

Huomautus: Laitumien ravintoketju alkaa tuottajista. Sarakkeessa 1 lueteltu organismi on ylempi troofinen taso. Ensimmäisen asteen kuluttajille pitkät ja lyhyet polut ravintoketju täsmätä.

Tehtävä 3

Ehdota ravintoverkkoa tehtävävaihtoehdon mukaan (taulukko 1P) ja tee taulukko trofiatasoista pisimpään ja eniten pikakuvake. Kuluttajien ruokamieltymykset on esitetty taulukossa. 2P.

Tehtävä 4

Tee ruokaverkko kuvan 1 mukaan. 3 ja sijoittaa sen osallistujat troofisille tasoille

RAPORTIN YHTEENVETO

1. Teoksen tarkoitus.

2. Ruokaverkkokaavio ja kilpailukaavio harjoitusesimerkin perusteella (tehtävät 1, 2).

3. Taulukko trofiatasoista harjoitusesimerkin mukaan (tehtävä 3).

4. Ruokaverkostokaavio, kilpailukaavio, trofiatasojen taulukko tehtävävaihtoehdon mukaan.

5. Troofisen verkon kaavio, jossa organismit sijoittuvat troofisten tasojen mukaan (kuvan 3 mukaan).

Riisi. 3. Tundra-biosenoosi.

Ensimmäinen rivi: pienet passerit, erilaisia ​​kaksisiipisiä hyönteisiä, karkeajalkainen hiirihaukka. Toinen rivi: naali, lemmingit, lumipöllö. Kolmas rivi: valkoinen pelto, valkojänikset. Neljäs rivi: hanhi, susi, poro.

Kirjallisuus

1. Reimers N.F. Luonnonhallinta: Sanakirjan viittaus. - M.: Ajatus, 1990. 637 s.

2. Eläinelämä sisällä 7 osaa. Moskova: Koulutus, 1983-1989.

3. Zlobin Yu.A. Yleinen ekologia. Kiova: Naukova Dumka, 1998. - 430 s.

4. Stepanovskikh A.S. Ekologia: Oppikirja yliopistoille. – M.: UNITIDANA,

5. Nebel B. Tiede ympäristöön: miten maailma toimii. – M.: Mir, 1993.

– v.1 – 424 s.

6. Ekologia: Oppikirja teknisille yliopistoille / L.I. Tsvetkova, M.I. Alekseev ja muut; Ed. L.I. Tsvetkova.–M.: ASV; Pietari: Himizdat, 2001.-552s.

7. Girusov E.V. ym. Ympäristöhallinnon ekologia ja taloustiede: Oppikirja yliopistoille / Toim. Prof. E.V. Girusova. - M .: Laki ja laki, UNITI,

Energian siirto ekosysteemissä tapahtuu ns ruokaketjut. Ravintoketju puolestaan ​​on energian siirtoa sen alkuperäisestä lähteestä (yleensä autotrofeista) useiden organismien kautta syömällä osan toisten toimesta. Ruokaketjut jaetaan kahteen tyyppiin:

mänty => Kirvoja => leppäkerttuja=> Hämähäkit => Hyönteissyöjät

linnut => petolinnut.

Ruoho => Kasvinsyöjänisäkkäät => Kirput => Flagellates.

2) Detrital ravintoketju. Se on peräisin kuolleesta orgaanisesta aineesta (ns. detritus), jota joko pienet, enimmäkseen selkärangattomat eläimet kuluttavat, tai bakteerit tai sienet hajottavat. Kuolleita orgaanisia aineita kuluttavia organismeja kutsutaan detritivores, hajottaa sen - tuhoajia.

Ekosysteemeissä esiintyy tavallisesti ruoho- ja rikkaravintoverkkoja rinnakkain, mutta yksi ravintoverkkotyyppi hallitsee lähes aina toista. Joissakin erityisissä ympäristöissä (esimerkiksi maan alla), joissa viherkasvien elintärkeä toiminta on mahdotonta valon puutteen vuoksi, on olemassa vain haitallisia ravintoketjuja.

Ekosysteemeissä ravintoketjut eivät ole eristettyjä toisistaan, vaan ne ovat tiiviisti kietoutuneet toisiinsa. Ne muodostavat ns ruokaverkkoja. Tämä johtuu siitä, että kullakin tuottajalla ei ole yksi, vaan useita kuluttajia, joilla puolestaan ​​voi olla useita ruokalähteitä. Ruokaverkon väliset suhteet on kuvattu selkeästi alla olevassa kaaviossa.

Ruokaverkkokaavio.

Ravintoketjuissa ns troofiset tasot. Troofiset tasot luokittelevat ravintoketjun organismit niiden toimintatyypin tai energialähteen mukaan. Kasvit ovat ensimmäisen trofitason (tuottajatason), kasvinsyöjät (ensimmäisen asteen kuluttajat) kuuluvat toiseen trofiatasoon, kasvinsyöjiä syövät saalistajat muodostavat kolmannen trofitason, toissijaiset petoeläimet muodostavat neljännen jne. ensimmäinen tilaus.

Energian virtaus ekosysteemissä

Kuten tiedämme, energian siirto ekosysteemissä tapahtuu ravintoketjujen kautta. Mutta kaikki edellisen troofisen tason energia ei mene seuraavalle. Esimerkkinä voidaan antaa seuraava tilanne: nettoprimäärituotanto ekosysteemissä (eli tuottajien keräämän energian määrä) on 200 kcal/m^2, toissijainen tuottavuus (ensimmäisen asteen kuluttajien keräämä energia ) on 20 kcal/m^2 eli 10 % edellisestä trofiatasosta, seuraavan tason energia on 2 kcal/m ^ 2, mikä vastaa 20 % edellisen tason energiasta. Kuten tästä esimerkistä voidaan nähdä, jokaisen siirtymisen yhteydessä korkeammalle tasolle menetetään 80-90% ravintoketjun edellisen lenkin energiasta. Tällaiset häviöt johtuvat siitä, että merkittävää osaa energiasta siirtymisen aikana vaiheesta toiseen eivät absorboi seuraavan troofisen tason edustajat tai se muuttuu lämmöksi, joka ei ole elävien organismien käytettävissä.

Universaali energiavirran malli.

Energian syöttö ja lähtö voidaan harkita käyttämällä universaali energiavirtausmalli. Se koskee kaikkia ekosysteemin eläviä komponentteja: kasveja, eläimiä, mikro-organismeja, populaatioita tai troofisia ryhmiä. Tällaiset graafiset mallit toisiinsa kytkettyinä voivat heijastaa ravintoketjuja (kun useiden troofisten tasojen energiavirtauskaaviot kytketään sarjaan, muodostuu ravintoketjun energiavirtauskaavio) tai bioenergetiikkaa yleensä. Biomassaan syötetty energia kaaviossa on merkitty minä. Osa saapuvasta energiasta ei kuitenkaan muutu (kuvassa on osoitettu nimellä N.U.). Näin tapahtuu esimerkiksi silloin, kun osa kasvien läpi kulkevasta valosta ei imeydy niihin tai kun osa eläimen ruoansulatuskanavan läpi kulkevasta ruoasta ei imeydy sen kehoon. oppinut (tai assimiloitua) energia (merkitty A) käytetään eri tarkoituksiin. Se kuluu hengittämiseen (kaaviossa- R) eli ylläpitää biomassan elintärkeää toimintaa ja tuottaa orgaanista ainesta ( P). Tuotteet puolestaan ​​ovat eri muodoissa. Se ilmaistaan ​​biomassan kasvun energiakustannuksina ( G), V erilaisia ​​eritteitä orgaanista ainetta sisään ulkoinen ympäristö (E), kehon energiavarastossa ( S) (esimerkki tällaisesta varannosta on rasvan kerääntyminen). Varastoitu energia muodostaa ns työsilmukka, koska tämä osa tuotannosta käytetään energian tuottamiseen tulevaisuudessa (esimerkiksi saalistaja käyttää energiansa etsiäkseen uutta saalista). Loppuosa tuotannosta on biomassaa ( B).

Universaali energiavirran malli voidaan tulkita kahdella tavalla. Ensinnäkin se voi edustaa lajin populaatiota. Tässä tapauksessa tarkasteltavien lajien energiavirtauskanavat ja yhteydet muihin lajeihin edustavat kaaviota ravintoketjusta. Toinen tulkinta käsittelee energiavirtausmallia kuvana jostain energiatasosta. Sitten biomassan suorakulmio ja energian virtauskanavat edustavat kaikkia saman energialähteen tukemia populaatioita.

Voidaksemme näyttää visuaalisesti erot lähestymistavoissa energiavirran universaalin mallin tulkinnassa, voimme tarkastella esimerkkiä kettujen populaatiosta. Osa kettujen ruokavaliosta on kasvillisuutta (hedelmät jne.), kun taas toinen osa on kasvinsyöjiä. Intrapopulaatioenergian (energiamallin ensimmäinen tulkinta) korostamiseksi koko kettujen populaatio tulisi kuvata yhtenä suorakulmiona, jos aineenvaihdunta halutaan jakaa ( aineenvaihduntaa- aineenvaihdunta, aineenvaihduntanopeus) kettupopulaatiosta kahdeksi trofiatasolle, eli kasvi- ja eläinravinnon roolien suhteen näyttämiseksi aineenvaihdunnassa on tarpeen rakentaa kaksi tai useampi suorakulmio.

Energiavirran universaalin mallin tuntemalla on mahdollista määrittää energian virtausarvojen suhde ravintoketjun eri kohdissa. Prosentteina ilmaistut suhteet ovat ns. ympäristötehokkuus. Ekologisen tehokkuuden ryhmiä on useita. Ensimmäinen energiasuhteiden ryhmä: B/R Ja PR. Hengitykseen kuluvan energian osuus on suuri suurten organismien populaatioissa. Kun ulkoinen ympäristö stressaa R lisääntyy. Arvo P merkittävä pienten organismien (esimerkiksi levien) aktiivisissa populaatioissa sekä järjestelmissä, jotka saavat energiaa ulkopuolelta.

Seuraava ihmissuhderyhmä: A/I Ja P/A. Ensimmäinen näistä on ns assimilaation tehokkuus(eli vastaanotetun energian käytön tehokkuus), toinen - kudosten kasvun tehokkuus. Assimilaatiotehokkuus voi vaihdella 10 - 50 % tai enemmän. Se voi joko saavuttaa pienen arvon (kasvien valoenergian assimiloinnin aikana) tai olla suuria arvoja(eläinten ruokaenergian assimiloitumisen aikana). Yleensä eläinten assimilaation tehokkuus riippuu niiden ruoasta. Kasvinsyöjäeläimillä se saavuttaa 80 % siemeniä syödessään, 60 % nuoria lehtiä syödessä, 30-40 % vanhoja lehtiä, 10-20 % puuta syödessään. Petoeläimissä assimilaation tehokkuus on 60-90%, koska eläinruoka on paljon helpompi sulattaa elimistössä kuin kasviruoka.

Myös kudoskasvun tehokkuus vaihtelee suuresti. Se saavuttaa korkeimmat arvonsa niissä tapauksissa, joissa organismit ovat pieniä ja niiden elinympäristön olosuhteet eivät vaadi suuria energiakuluja organismien kasvulle optimaalisen lämpötilan ylläpitämiseksi.

Kolmas energiasuhteiden ryhmä: P/B. Jos tarkastelemme P:tä tuotannon kasvunopeudena, P/B on tuotannon suhde biomassaan tietyllä hetkellä. Jos tuotanto lasketaan tietylle ajanjaksolle, suhdeluku P/B määritetään tämän ajanjakson keskimääräisen biomassan perusteella. Tässä tapauksessa P/B on dimensioton suure ja näyttää kuinka monta kertaa tuotanto on enemmän tai vähemmän kuin biomassa.

On huomattava, että ekosysteemissä asuvien organismien koko vaikuttaa ekosysteemin energiaominaisuuksiin. Organismin koon ja sen spesifisen aineenvaihdunnan (aineenvaihdunta per 1 g biomassaa) välillä on havaittu yhteys. Mitä pienempi organismi, sitä korkeampi on sen spesifinen aineenvaihdunta ja näin ollen sitä pienempi biomassa, joka voidaan säilyttää tietyllä ekosysteemin trofisella tasolla. Samalla energiamäärällä eliöt suuret koot keräävät enemmän biomassaa kuin pienet. Esimerkiksi milloin sama arvo bakteerien keräämä biomassa on paljon pienempi kuin suurten organismien (esim. nisäkkäiden) keräämä biomassa. Tuottavuutta tarkasteltaessa syntyy erilainen kuva. Koska tuottavuus on biomassan kasvunopeus, se on suurempi pienillä eläimillä, joilla on suurempi lisääntymis- ja biomassan uusiutumisnopeus.

Ruokaketjujen energiahäviön ja aineenvaihdunnan riippuvuuden vuoksi yksilöiden koosta jokainen biologinen yhteisö saa tietyn trofisen rakenteen, joka voi toimia ekosysteemin ominaisuutena. Troofista rakennetta luonnehtii joko seisova sato tai kullakin peräkkäisellä trofiatasolla pinta-alayksikköä ja aikayksikköä kohti kiinteä energiamäärä. Troofinen rakenne voidaan kuvata graafisesti pyramidien muodossa, joiden perustana on ensimmäinen troofinen taso (tuottajien taso), ja sitä seuraavat trofiset tasot muodostavat pyramidin "lattiat". Ekologisia pyramideja on kolmenlaisia.

1) Runsauspyramidi (merkitty numerolla 1 kaaviossa) Se näyttää yksittäisten organismien lukumäärän kullakin troofisella tasolla. Eri troofisilla tasoilla olevien yksilöiden lukumäärä riippuu kahdesta päätekijästä. Ensimmäinen on enemmän korkeatasoinen spesifinen aineenvaihdunta pienissä eläimissä suuriin eläimiin verrattuna, mikä mahdollistaa niiden numeerisen paremman suuriin lajeihin verrattuna ja korkeamman lisääntymisnopeuden. Toinen edellä mainituista tekijöistä on petoeläinten saaliin koon ylä- ja alarajat. Jos saalis on kooltaan paljon suurempi kuin saalistaja, hän ei pysty voittamaan sitä. Pienen kokoinen saalis ei pysty tyydyttämään saalistajan energiantarpeita. Siksi jokaiselle petolajille on olemassa optimaalinen koko uhrit kuitenkin tämä sääntö on poikkeuksia (esimerkiksi käärmeet käyttävät myrkkyä tappaakseen kokonsa suurempia eläimiä). Numeroiden pyramidit voidaan kääntää "osoitti" alaspäin, jos tuottajat ovat paljon suurempia kuin ensisijaiset kuluttajat (esimerkiksi metsäekosysteemi, jossa tuottajat ovat puita ja pääkuluttajat ovat hyönteisiä).

2) Biomassapyramidi (kaaviossa - 2). Sitä voidaan käyttää visuaalisesti näyttämään biomassan suhde kullakin troofisella tasolla. Se voi olla suora, jos tuottajien koko ja elinikä saavuttavat suhteellisen suuret arvot (maan- ja matalan veden ekosysteemit), ja päinvastainen, kun tuottajat ovat kooltaan pieniä ja niillä on lyhyt elinkaari (avo- ja syvävesimuodostumat). ).

3) Energiapyramidi (kaaviossa - 3). Heijastaa energiavirran määrää ja tuottavuutta kullakin troofisella tasolla. Toisin kuin runsauden ja biomassan pyramidit, energiapyramidia ei voida kääntää, koska ruokaenergian siirtyminen korkeammalle troofiselle tasolle tapahtuu suurilla energiahäviöillä. Näin ollen kunkin edellisen troofisen tason kokonaisenergia ei voi olla suurempi kuin seuraavan. Yllä oleva päättely perustuu termodynamiikan toisen pääsäännön käyttöön, joten ekosysteemin energiapyramidi toimii selkeänä esimerkkinä siitä.

Kaikista edellä mainituista ekosysteemin troofisista ominaisuuksista vain energiapyramidi antaa täydellisimmän kuvan biologisten yhteisöjen järjestäytymisestä. Väestöpyramidissa pienten organismien roolia on liioiteltu suuresti ja biomassapyramidissa suurten merkitys on yliarvioitu. Tässä tapauksessa nämä kriteerit eivät sovellu vertailemaan sellaisten populaatioiden toiminnallista roolia, jotka eroavat suuresti metabolisen intensiteetin suhteen yksilöiden kokoon. Tästä syystä juuri energiavirta toimii sopivimpana kriteerinä ekosysteemin yksittäisten komponenttien vertailussa keskenään sekä kahden ekosysteemin vertailussa keskenään.

Ekosysteemin energian muuntumisen peruslakien tuntemus auttaa ymmärtämään paremmin ekosysteemin toimintaprosesseja. Tämä on erityisen tärkeää johtuen siitä, että ihmisen puuttuminen sen luonnolliseen "työhön" voi johtaa ekologisen järjestelmän kuolemaan. Tässä suhteessa hänen on kyettävä ennustamaan toimintansa tulokset etukäteen, ja ajatus energiavirroista ekosysteemissä voi tarjota suuremman tarkkuuden näihin ennusteisiin.