Bersaglio: ampliare la conoscenza dei fattori biotici ambientali.

Attrezzatura: piante d'erbario, cordati impagliati (pesci, anfibi, rettili, uccelli, mammiferi), collezioni di insetti, preparazioni umide di animali, illustrazioni di piante e animali vari.

Progresso:

1. Utilizzare l'apparecchiatura e realizzare due circuiti di alimentazione. Ricordatevi che la filiera inizia sempre con un produttore e termina con un riduttore.

Impianti → insetti→lucertola → batteri

Impianti → cavalletta→ rana → batteri

Ricorda le tue osservazioni in natura e crea due catene alimentari. Produttori di etichette, consumatori (1° e 2° ordine), decompositori.

Viola → Collemboli→acari predatori→millepiedi predatori→ batteri

Produttore - consumatore1 - consumatore2 - consumatore2 - decompositore

Cavolo→ lumaca→ rana →batteri

Produttore – consumatore1 - consumatore2 - decompositore

Cos’è una catena alimentare e cosa è alla base? Cosa determina la stabilità di una biocenosi? Esprimi la tua conclusione.

Conclusione:

Cibo (trofico) catena- una serie di specie di piante, animali, funghi e microrganismi che sono collegati tra loro dalla relazione: cibo - consumatore (una sequenza di organismi in cui avviene un trasferimento graduale di materia ed energia dalla fonte al consumatore). Gli organismi del collegamento successivo mangiano gli organismi del collegamento precedente e quindi avviene un trasferimento a catena di energia e materia, che è alla base del ciclo delle sostanze in natura. Ad ogni trasferimento da un collegamento all'altro, viene perso la maggior parte(fino all'80-90%) dell'energia potenziale dissipata sotto forma di calore. Per questo motivo il numero di anelli (tipologie) nella catena alimentare è limitato e solitamente non supera i 4-5. La stabilità di una biocenosi è determinata dalla diversità della sua composizione in specie. Produttori- organismi capaci di sintetizzare sostanze organiche da quelle inorganiche, cioè tutti gli autotrofi. Consumatori- eterotrofi, organismi che consumano sostanze organiche già pronte create da autotrofi (produttori). A differenza dei decompositori

I consumatori non sono in grado di decomporre le sostanze organiche in sostanze inorganiche. Decompositori- microrganismi (batteri e funghi) che distruggono i resti morti degli esseri viventi, trasformandoli in composti organici inorganici e semplici.

3. Nomina gli organismi che dovrebbero occupare il posto mancante nelle seguenti catene alimentari.

1) Ragno, volpe

2) bruco mangiatore di alberi, falco-serpente

3) bruco

4. Dall'elenco proposto di organismi viventi, creare una rete trofica:

erba, cespuglio di bacche, mosca, cincia, rana, biscia, lepre, lupo, batteri in decomposizione, zanzara, cavalletta. Indica la quantità di energia che si sposta da un livello all'altro.

1. Erba (100%) - cavalletta (10%) - rana (1%) - serpente (0,1%) - batteri in decomposizione (0,01%).

2. Arbusto (100%) - lepre (10%) - lupo (1%) - batteri in decomposizione (0,1%).

3. Erba (100%) - mosca (10%) - cincia (1%) - lupo (0,1%) - batteri in decomposizione (0,01%).

4. Erba (100%) - zanzara (10%) - rana (1%) - serpente (0,1%) - batteri in decomposizione (0,01%).

5. Conoscere la regola del trasferimento di energia da uno livello trofico dall'altro (circa il 10%) costruire una piramide di biomassa per la terza catena alimentare (task 1). La biomassa vegetale è di 40 tonnellate.

Erba (40 tonnellate) -- cavalletta (4 tonnellate) -- passero (0,4 tonnellate) -- volpe (0,04).

6. Conclusione: cosa riflettono le regole delle piramidi ecologiche?

La regola delle piramidi ecologiche trasmette in modo molto condizionato il modello di trasferimento di energia da un livello di nutrizione a quello successivo nella catena alimentare. Questi modelli grafici furono sviluppati per la prima volta da Charles Elton nel 1927. Secondo questo modello, la massa totale delle piante dovrebbe essere un ordine di grandezza maggiore di quella degli animali erbivori e la massa totale degli animali erbivori dovrebbe essere un ordine di grandezza maggiore di quella dei predatori di primo livello, ecc. fino alla fine della catena alimentare.

Lavoro di laboratorio № 1

A qualsiasi creatura vivente sul nostro pianeta per sviluppo normale il cibo è necessario. La nutrizione è il processo di ricezione di energia e necessaria elementi chimici in un organismo vivente. La fonte di cibo per alcuni animali sono altre piante e animali. Il processo di trasferimento di energia e sostanze nutritive da un organismo vivente a un altro avviene mangiandosi l'uno dall'altro. Alcuni animali e piante servono da cibo per altri. Pertanto, l'energia può essere trasferita attraverso diversi collegamenti.

Viene chiamato l'insieme di tutti i collegamenti in questo processo circuito di potenza. Un esempio di catena alimentare può essere visto nella foresta, quando un uccello mangia un verme e poi diventa esso stesso cibo per una lince.

Tutti i tipi di organismi viventi, a seconda del luogo che occupano, sono divisi in tre tipi:

• produttori;
• consumatori;
• decompositori.

I produttori sono organismi viventi, che producono autonomamente nutrienti. Ad esempio, piante o alghe. Per produrre sostanze organiche, i produttori possono utilizzare la luce solare o semplice composti inorganici, come l'anidride carbonica o l'idrogeno solforato. Tali organismi sono anche chiamati autotrofi. Gli autotrofi sono il primo anello di qualsiasi catena alimentare e ne costituiscono la base, e l'energia ricevuta da questi organismi supporta ogni anello successivo.

Consumatori

I consumatori sono il prossimo anello. Il ruolo dei consumatori è svolto dagli organismi eterotrofi, cioè quelli che non producono autonomamente sostanze organiche, ma utilizzano altri organismi come cibo. I consumatori possono essere suddivisi in diversi livelli. Ad esempio, il primo livello comprende tutti gli erbivori, alcuni tipi di microrganismi e anche il plancton. Roditori, lepri, alci, cinghiali, antilopi e persino ippopotami appartengono tutti al primo livello.

Il secondo livello comprende piccoli predatori, come: gatti selvatici, visoni, furetti, pesci planctonici, gufi, serpenti. Questi animali servono da cibo per i consumatori di terzo livello: predatori più grandi. Questi sono animali come la volpe, la lince, il leone, il falco, il luccio, ecc. Tali predatori sono anche chiamati predatori all'apice. I migliori predatori non mangiano necessariamente solo quelli del livello precedente. Ad esempio, una piccola volpe può diventare preda di un falco e una lince può cacciare sia roditori che gufi.

Decompositori

Questi sono organismi che trasformano i prodotti dei rifiuti animali e la loro carne morta in composti inorganici. Questi includono alcuni tipi di funghi, batteri della decomposizione. Il ruolo dei decompositori è chiudere il ciclo delle sostanze in natura. Restituiscono al suolo e all'aria acqua e composti inorganici semplici, che i produttori utilizzano per le loro attività vitali. I decompositori trattano non solo gli animali morti, ma anche, ad esempio, le foglie cadute che iniziano a marcire nella foresta o l'erba secca nella steppa.

Reti trofiche

Tutte le catene alimentari esistono in costante relazione tra loro. L'insieme di diverse catene alimentari costituisce una rete trofica. Si tratta di una sorta di piramide composta da più livelli, ciascuno dei quali è formato da determinati anelli della catena alimentare. Ad esempio, nelle catene:

• mosca - rana - airone;
• cavalletta - serpente - falco;

La mosca e la cavalletta apparterranno al primo livello trofico, il serpente e la rana al secondo, l'airone e il falco al terzo.

Tipologie di catene alimentari: esempi in natura

Si dividono in pascolo e detriti. Filiere alimentari pastorali distribuito nelle steppe e negli oceani del mondo. L'inizio di queste catene sono i produttori. Ad esempio, erba o alghe. Poi vengono i consumatori di primo ordine, ad esempio gli erbivori o i pesciolini e i piccoli crostacei che si nutrono di alghe. Poi nella catena ci sono i piccoli predatori, come volpi, visoni, furetti, trespoli e gufi. I superpredatori, come leoni, orsi e coccodrilli, completano la catena. I superpredatori non sono prede per altri animali, ma dopo la loro morte servono come materiale alimentare per i decompositori. I decompositori partecipano al processo di decomposizione dei resti di questi animali.

Catene alimentari detritiche provengono da materia organica in decomposizione. Ad esempio, dalle foglie in decomposizione e dall'erba rimasta o dalle bacche cadute. Tali catene sono comuni nelle foreste decidue e miste. Foglie marce cadute - onischi - corvo. Ecco un esempio di tale catena alimentare. La maggior parte degli animali e dei microrganismi possono far parte contemporaneamente di entrambe le specie catene alimentari. Un esempio di ciò è il picchio che si nutre di insetti che decompongono il legno morto. Questi sono rappresentanti catena alimentare detritica... E il picchio stesso può diventare preda di un piccolo predatore, ad esempio una lince. La lince può anche cacciare i roditori, rappresentanti della catena alimentare del pascolo.

Qualsiasi catena alimentare non può essere molto lunga. Ciò è dovuto al fatto che solo il 10% dell'energia del livello precedente viene trasferita a ciascun livello successivo. La maggior parte di essi è composta da 3 a 6 collegamenti.

L'energia del Sole gioca un ruolo enorme nella riproduzione della vita. La quantità di questa energia è molto elevata (circa 55 kcal per 1 cm 2 all'anno). Di questa quantità, i produttori - piante verdi - registrano non più dell'1-2% dell'energia derivante dalla fotosintesi, mentre i deserti e l'oceano - centesimi di punto percentuale.

Il numero di anelli della catena alimentare può variare, ma solitamente sono 3-4 (meno spesso 5). Il fatto è che all'anello finale della catena alimentare arriva così poca energia che non sarebbe sufficiente se il numero degli organismi aumentasse.

Riso. 1. Catene alimentari in un ecosistema terrestre

Viene chiamato un insieme di organismi uniti da un tipo di nutrizione e che occupano una certa posizione nella catena alimentare livello trofico. Allo stesso livello trofico appartengono gli organismi che ricevono la loro energia dal Sole attraverso lo stesso numero di passi.

La catena alimentare (o catena alimentare) più semplice può essere costituita dal fitoplancton, seguito da crostacei planctonici erbivori più grandi (zooplancton) e termina con una balena (o piccoli predatori) che filtrano questi crostacei dall'acqua.

La natura è complessa. Tutti i suoi elementi, viventi e non viventi, sono un tutt'uno, un complesso di fenomeni e creature interagenti e interconnessi adattati l'uno all'altro. Questi sono collegamenti di una catena. E se rimuovi almeno uno di questi collegamenti dalla catena complessiva, i risultati potrebbero essere inaspettati.

La rottura delle catene alimentari può avere un impatto particolarmente negativo sulle foreste, siano esse biocenosi di foreste temperate o biocenosi di foreste tropicali ricche di diversità di specie. Molte specie di alberi, arbusti o piante erbacee fanno affidamento su uno specifico impollinatore (api, vespe, farfalle o colibrì) che vivono nell'area di distribuzione delle specie vegetali. Non appena muore l’ultimo albero in fiore o pianta erbacea, l’impollinatore sarà costretto a lasciare questo habitat. Di conseguenza, i fitofagi (erbivori) che si nutrono di queste piante o dei frutti degli alberi moriranno. I predatori che cacciavano i fitofagi rimarranno senza cibo, e quindi i cambiamenti influenzeranno successivamente i rimanenti anelli della catena alimentare. Di conseguenza, influenzeranno gli esseri umani, poiché occupano un posto specifico nella catena alimentare.

Le catene alimentari possono essere suddivise in due tipologie principali: pascolo e detriti. Vengono chiamati i prezzi dei prodotti alimentari che iniziano con gli organismi fotosintetici autotrofi pascolo, O catene del mangiare. In cima alla catena dei pascoli ci sono piante verdi. Al secondo livello della catena del pascolo si trovano solitamente i fitofagi, cioè animali che mangiano piante. Un esempio di catena alimentare di prateria sono le relazioni tra gli organismi in una prateria alluvionale. Una tale catena inizia con una pianta da fiore di prato. Il collegamento successivo è una farfalla che si nutre del nettare di un fiore. Poi arriva l'abitante degli habitat umidi: la rana. La sua colorazione protettiva gli consente di tendere un'imboscata alla sua preda, ma non la salva da un altro predatore: la comune biscia. L'airone, dopo aver catturato il serpente, chiude la catena alimentare nel prato della pianura alluvionale.

Se una catena alimentare inizia con resti di piante morte, carcasse ed escrementi di animali, si chiama detriti detritico, O catena di decomposizione. Il termine "detrito" significa un prodotto di decomposizione. È preso in prestito dalla geologia, dove i detriti si riferiscono ai prodotti della distruzione delle rocce. In ecologia, i detriti lo sono materia organica, coinvolti nel processo di decomposizione. Tali catene sono tipiche delle comunità sul fondo dei laghi profondi e degli oceani, dove molti organismi si nutrono della sedimentazione dei detriti formati da organismi morti provenienti dagli strati illuminati superiori del bacino.

Nelle biocenosi forestali la catena detritica inizia con la decomposizione della materia organica morta da parte di animali saprofagi. Maggior parte Partecipazione attiva Qui gli animali invertebrati del suolo (artropodi, vermi) e i microrganismi partecipano alla decomposizione della materia organica. Esistono anche grandi saprofagi, insetti che preparano un substrato per gli organismi che eseguono processi di mineralizzazione (per batteri e funghi).

A differenza della catena del pascolo, la dimensione degli organismi quando si muovono lungo la catena dei detriti non aumenta, ma, al contrario, diminuisce. Quindi, al secondo livello potrebbero esserci insetti scavatori di tombe. Ma i rappresentanti più tipici della catena detritica sono funghi e microrganismi che si nutrono di materia morta e completano il processo di decomposizione delle sostanze bioorganiche allo stato delle sostanze minerali e organiche più semplici, che vengono poi consumate in forma disciolta dalle radici delle piante verdi al vertice della catena dei pascoli, dando così inizio ad un nuovo circolo di movimento della materia.

Alcuni ecosistemi sono dominati da pascoli, mentre altri sono dominati da catene di detriti. Ad esempio, una foresta è considerata un ecosistema dominato da catene di detriti. Nell'ecosistema di un ceppo in decomposizione non esiste alcuna catena di pascolo. Allo stesso tempo, ad esempio, negli ecosistemi della superficie marina, quasi tutti i produttori rappresentati dal fitoplancton vengono consumati dagli animali e i loro cadaveri affondano sul fondo, ad es. lasciare l'ecosistema pubblicato. Tali ecosistemi sono dominati dal pascolo o da catene alimentari da pascolo.

Regola generale riguardante qualsiasi la catena alimentare, afferma: ad ogni livello trofico di una comunità, la maggior parte dell'energia assorbita dal cibo viene spesa per il mantenimento della vita, viene dissipata e non può più essere utilizzata da altri organismi. Pertanto, il cibo consumato ad ogni livello trofico non viene completamente assimilato. Una parte significativa viene spesa per il metabolismo. Quando si passa a ciascun anello successivo della catena alimentare totale l'energia utilizzabile trasferita al livello trofico immediatamente superiore diminuisce.

CATENE TROFICHE

Scopo del lavoro: acquisire competenze nella compilazione e nell'analisi delle catene alimentari (trofiche).

informazioni generali

Esistono varie connessioni tra gli organismi viventi negli ecosistemi. Uno dei collegamenti centrali, che, per così dire, cementa di più organismi diversi in un ecosistema c'è il cibo, o trofico. Le connessioni alimentari uniscono gli organismi tra loro secondo il principio del consumatore di cibo. Ciò porta all'emergere di catene alimentari o trofiche. All'interno di un ecosistema, le sostanze contenenti energia vengono create da organismi autotrofi e servono da cibo per gli eterotrofi. Le connessioni alimentari sono meccanismi per il trasferimento di energia da un organismo all'altro. Un tipico esempio è un animale che mangia piante. Questo animale, a sua volta, può essere mangiato da un altro animale. Il trasferimento di energia può avvenire in questo modo attraverso un numero di organismi.

Ciascuno successivo si nutre del precedente, che gli fornisce materie prime ed energia.

Viene chiamata questa sequenza di trasferimento dell'energia alimentare nel processo di nutrizione dalla sua fonte attraverso una serie successiva di organismi viventi catena alimentare (trofica), o circuito di alimentazione. Catene trofiche- questo è il percorso del flusso unidirezionale dell'energia solare assorbita durante il processo di fotosintesi attraverso gli organismi viventi dell'ecosistema nell'ambiente, dove la parte inutilizzata di essa viene dissipata sotto forma di energia termica a bassa temperatura.

topi, passeri, piccioni. A volte nella letteratura ecologica qualsiasi connessione alimentare è chiamata connessione “predatore-preda”, nel senso che un predatore è un mangiatore. La stabilità del sistema predatore-preda è assicurata dai seguenti fattori:

- inefficacia del predatore, fuga della preda;

- restrizioni ambientali imposte dall'ambiente esterno sulla dimensione della popolazione;

- disponibilità di risorse alimentari alternative per i predatori;

- riducendo il ritardo nella reazione del predatore.

La posizione di ciascun anello della catena alimentare è livello trofico. Il primo livello trofico è occupato dagli autotrofi, o cosiddetti produttori primari. Gli organismi del secondo livello trofico sono chiamati primo

consumatori primari, i terzi consumatori secondari, ecc.

Le catene trofiche si dividono in due tipologie principali: pascolo (catene di pascolo, catene di consumo) ed editrite (catene di decomposizione).

Pianta → lepre → lupo Produttore → erbivoro → carnivoro

Sono diffuse anche le seguenti catene alimentari:

Materiale vegetale (ad esempio nettare) → mosca → ragno → toporagno → gufo.

Succo cespuglio di rose→ afide → coccinella → ragno → uccello insettivoro → rapace.

Negli ecosistemi acquatici, in particolare marini, le catene alimentari dei predatori sono più lunghe che in quelli terrestri.

La catena detritica inizia con la materia organica morta - i detriti, che vengono distrutti dai detritivori mangiati dai piccoli predatori, e termina con il lavoro dei decompositori che mineralizzano i resti organici. Le foreste decidue svolgono un ruolo importante nelle catene alimentari detritiche degli ecosistemi terrestri, la maggior parte del fogliame delle quali non viene consumato dagli erbivori e fa parte dei rifiuti forestali. Le foglie vengono schiacciate da numerosi detritivori (funghi, batteri, insetti), poi ingerite dai lombrichi, che distribuiscono uniformemente l'humus in strato superficiale terreno, formando un mulo. Decomposizione

i microrganismi che completano la catena producono la mineralizzazione finale dei residui organici morti (Fig. 1).

In generale, le catene detritiche tipiche dei nostri boschi possono essere così rappresentate:

lettiera → lombrico → merlo → sparviero;

animale morto → larve di mosca carogna → rana d'erba → biscia.

Riso. 1. Catena alimentare detritica (secondo Nebel, 1993)

Ad esempio, possiamo considerare il legno come una fonte di materiale organico che viene sottoposto a lavorazione biologica nel suolo da parte degli organismi che popolano il suolo. Il legno che cade sulla superficie del suolo viene lavorato principalmente dalle larve di coleotteri, trivellatori e trivellatori, che lo utilizzano come cibo. Vengono sostituiti dai funghi, il cui micelio si deposita prevalentemente nei passaggi praticati nel legno dagli insetti. I funghi si allentano ulteriormente e distruggono il legno. Tale legno sciolto e il micelio stesso risultano essere cibo per le larve di fiori di fuoco. Nella fase successiva, le formiche si insediano nel legno già gravemente danneggiato, distruggendo quasi tutte le larve e creando le condizioni affinché una nuova generazione di funghi possa stabilirsi nel legno. Le lumache iniziano a nutrirsi di tali funghi. I microbi decompositori completano la distruzione e l'umificazione del legno.

Allo stesso modo, c'è l'umificazione e la mineralizzazione del letame degli animali selvatici e domestici che entrano nel suolo.

Di norma, il cibo di ogni essere vivente è più o meno vario. Solo che tutte le piante verdi si “nutrono” allo stesso modo: diossido di carbonio e ioni di sali minerali. Negli animali, i casi di ristretta specializzazione della nutrizione sono piuttosto rari. Come risultato di un possibile cambiamento nell’alimentazione animale, tutti gli organismi dell’ecosistema sono coinvolti in una complessa rete di relazioni alimentari. Le catene alimentari sono strettamente intrecciate tra loro formare reti alimentari o trofiche. In una rete alimentare, ogni specie è direttamente o indirettamente collegata a molte altre. Un esempio di rete trofica con la disposizione degli organismi per livelli trofici è mostrato in Fig. 2.

Le reti alimentari negli ecosistemi sono molto complesse e possiamo concludere che l'energia che vi entra migra per lungo tempo da un organismo all'altro.

Riso. 2. Rete trofica

Nelle biocenosi, le connessioni alimentari svolgono un duplice ruolo. In primo luogo, loro

fornire il trasferimento di materia ed energia da un organismo all'altro.

Pertanto, le specie coesistono insieme e si sostengono a vicenda. In secondo luogo, le connessioni alimentari servire come meccanismo di regolazione numerica

La rappresentazione delle reti trofiche può essere tradizionale (Fig. 2) o utilizzando grafi diretti (digrafi).

Un grafico orientato geometricamente può essere rappresentato come un insieme di vertici, indicati da cerchi con numeri di vertice e archi che collegano questi vertici. Un arco specifica la direzione da un vertice all'altro. Un percorso in un grafico è una sequenza finita di archi in cui l'inizio di ogni arco successivo coincide con la fine di quello precedente. Un arco può essere designato dalla coppia di vertici che collega. Un cammino si scrive come una sequenza di vertici attraverso i quali passa e si dice cammino il cui vertice iniziale coincide con il vertice finale.

PER ESEMPIO:

ALLE 3;

1, 2 oppure 1, 3, 2 – percorsi dall'alto

Nella rete elettrica, la parte superiore del grafico mostra gli oggetti di modellazione; gli archi, indicati dalle frecce, conducono dalla preda al predatore.

Qualsiasi organismo vivente occupa un certo nicchia ecologica. Una nicchia ecologica è un insieme di territorialità e caratteristiche funzionali habitat che soddisfano le esigenze di questa specie. Non esistono due specie che abbiano nicchie identiche nello spazio delle fasi ecologiche. Secondo il principio di esclusione competitiva di Gause, due specie con requisiti ecologici simili a lungo non possono occupare una nicchia ecologica. Queste specie competono e una di loro sostituisce l'altra. Sulla base delle reti elettriche, puoi costruire grafico della concorrenza. Gli organismi viventi nel grafico della competizione vengono visualizzati come vertici del grafico; un bordo (una connessione senza direzione) viene disegnato tra i vertici se c'è un organismo vivente che serve da cibo per gli organismi visualizzati dai vertici sopra.

Lo sviluppo di un grafico di concorrenza consente di identificare specie di organismi concorrenti e analizzare il funzionamento dell'ecosistema e la sua vulnerabilità.

Il principio di abbinare la crescita della complessità di un ecosistema all’aumento della sua stabilità è ampiamente accettato. Se l'ecosistema è rappresentato da una rete alimentare, puoi utilizzare diversi modi Dimensioni della difficoltà:

- determinare il numero di archi;

- trova il rapporto tra il numero di archi e il numero di vertici;

Il livello trofico viene utilizzato anche per misurare la complessità e la diversità della rete alimentare, ad es. il posto dell’organismo nella catena alimentare. Il livello trofico può essere determinato sia dal più breve che dal più lungo catena lunga nutrizione dal vertice in questione, che ha livello trofico pari a “1”.

PROCEDURA PER L'ESECUZIONE DELL'OPERA

Esercizio 1

Realizza una rete per 5 partecipanti: erba, uccelli, insetti, lepri, volpi.

Compito 2

Stabilire le catene alimentari e il livello trofico lungo il percorso più breve e più lungo della rete alimentare dall'attività "1".

4 . insetti

Nota: la catena alimentare del pascolo inizia con i produttori. L'organismo elencato nella colonna 1 è il livello trofico superiore. Per consumatori di prim'ordine, percorsi lunghi e brevi catena trofica abbinare.

Compito 3

Proporre una rete trofica in base all'opzione del compito (Tabella 1P) e creare una tabella dei livelli trofici in base al più lungo e al più lungo scorciatoia. Le preferenze alimentari dei consumatori sono riportate nella tabella. 2P.

Compito 4

Costruisci una rete trofica secondo la Fig. 3 e collocare i suoi membri in base ai livelli trofici

PIANO DI RAPPORTO

1. Scopo del lavoro.

2. Grafico della rete alimentare e grafico della concorrenza basati sull'esempio di formazione (compiti 1, 2).

3. Tabella dei livelli trofici basata sull'esempio educativo (compito 3).

4. Grafico della rete alimentare, grafico della concorrenza, tabella dei livelli trofici in base all'opzione di assegnazione.

5. Schema della rete trofica con la disposizione degli organismi per livelli trofici (secondo la Fig. 3).

Riso. 3. Biocenosi della tundra.

Prima fila: piccoli passeriformi, vari insetti ditteri, poiana dalle zampe ruvide. Seconda fila: volpe artica, lemming, gufo polare. Terza fila: pernice bianca, lepri bianche. Quarta fila: oca, lupo, renna.

Letteratura

1. Reimers N.F. Gestione della natura: Libro di consultazione del dizionario. – M.: Mysl, 1990. 637 p.

2. Vita animale dentro 7 volumi. M.: Educazione, 1983-1989.

3. Zlobin Yu.A. Ecologia generale. Kiev: Naukova Dumka, 1998. – 430 pag.

4. Stepanovskikh A.S. Ecologia: libro di testo per le università. – M.: UNITIDAN,

5. Nebel B. Scienza di ambiente: come funziona il mondo. – M.: Mir, 1993.

–t.1 – 424 pag.

6. Ecologia: libro di testo per università tecniche / L.I. Tsvetkova, M.I. Alekseev, ecc.; Ed. L.I. Tsvetkova.–M.: ASV; San Pietroburgo: Khimizdat, 2001.-552 p.

7. Girosov E.V. e altri Ecologia ed economia della gestione ambientale: libro di testo per le università / Ed. il prof. E.V. Girusova. – M.: Legge e Legge, UNITÀ,

Il trasferimento di energia in un ecosistema avviene attraverso il cosiddetto catene alimentari. A sua volta, una catena alimentare è il trasferimento di energia dalla sua fonte originale (di solito autotrofi) attraverso un numero di organismi, mangiandone alcuni da altri. Le catene alimentari si dividono in due tipologie:

Pino silvestre => Afidi => coccinelle=> Ragni => Insettivori

uccelli => Uccelli rapaci.

Erba => Mammiferi erbivori => Pulci => Flagellati.

2) Catena alimentare detritica. Ha origine da materia organica morta (la cosiddetta detriti), che viene consumato da piccoli animali, principalmente invertebrati, oppure decomposto da batteri o funghi. Vengono chiamati gli organismi che consumano materia organica morta detritivori, decomponendolo - distruttori.

Le praterie e le catene alimentari detritiche di solito coesistono negli ecosistemi, ma un tipo di catena alimentare quasi sempre domina l’altro. In alcuni ambienti specifici (ad esempio il sottosuolo), dove l'attività vitale delle piante verdi è impossibile a causa della mancanza di luce, esistono solo catene alimentari detritiche.

Negli ecosistemi, le catene alimentari non sono isolate le une dalle altre, ma sono strettamente intrecciate. Costituiscono il cosiddetto catene alimentari. Ciò accade perché ogni produttore non ha uno, ma diversi consumatori, i quali, a loro volta, possono disporre di diverse fonti alimentari. Le relazioni all'interno di una rete alimentare sono chiaramente illustrate dal diagramma seguente.

Diagramma della rete alimentare.

Nelle catene alimentari, le cosiddette livelli trofici. I livelli trofici classificano gli organismi nella catena alimentare in base al tipo di attività vitale o alle fonti di energia. Le piante occupano il primo livello trofico (il livello dei produttori), gli erbivori (consumatori del primo ordine) appartengono al secondo livello trofico, i predatori che mangiano gli erbivori appartengono al terzo livello trofico, i predatori secondari al quarto, ecc. primo ordine.

Flusso di energia in un ecosistema

Come sappiamo, il trasferimento di energia in un ecosistema avviene attraverso le catene alimentari. Ma non tutta l'energia del livello trofico precedente viene trasferita a quello successivo. Un esempio è la seguente situazione: la produzione primaria netta di un ecosistema (ovvero la quantità di energia accumulata dai produttori) è di 200 kcal/m^2, la produttività secondaria (l'energia accumulata dai consumatori di primo ordine) è di 20 kcal/m^ 2 o 10% dal livello trofico precedente, l'energia del livello successivo è di 2 kcal/m^2, che equivale al 20% dell'energia del livello precedente. Come si può vedere da questo esempio, ad ogni passaggio ad un livello superiore, si perde l'80-90% dell'energia dell'anello precedente della catena alimentare. Tali perdite sono dovute al fatto che una parte significativa dell'energia durante la transizione da uno stadio all'altro non viene assorbita dai rappresentanti del livello trofico successivo o viene convertita in calore, non disponibile per l'uso da parte degli organismi viventi.

Modello universale del flusso energetico.

L'apporto e il dispendio energetico possono essere visualizzati utilizzando modello universale del flusso energetico. Si applica a qualsiasi componente vivente di un ecosistema: pianta, animale, microrganismo, popolazione o gruppo trofico. Tali modelli grafici, collegati tra loro, possono riflettere le catene alimentari (quando i modelli di flusso energetico di diversi livelli trofici sono collegati in serie, si forma un diagramma del flusso energetico nella catena alimentare) o la bioenergetica in generale. Nel diagramma è indicata l'energia che entra nella biomassa IO. Parte dell’energia in ingresso però non subisce trasformazione (in figura è indicata come NU). Ciò si verifica, ad esempio, quando parte della luce che passa attraverso le piante non viene assorbita da queste ultime, o quando parte del cibo che passa attraverso il tratto digestivo di un animale non viene assorbito dal suo corpo. Assimilato (o assimilato) energia (indicata con UN) viene utilizzato per vari scopi. Viene speso per respirare (nel diagramma - R) cioè. mantenere l’attività vitale della biomassa e produrre materia organica ( P). I prodotti, a loro volta, assumono forme diverse. È espresso in costi energetici per la crescita della biomassa ( G), v varie secrezioni materia organica dentro ambiente esterno (E), nelle riserve energetiche dell'organismo ( S) (un esempio di tale riserva è l'accumulo di grasso). L'energia immagazzinata costituisce il cosiddetto ciclo di lavoro, poiché questa parte della produzione viene utilizzata per fornire energia in futuro (ad esempio, un predatore utilizza la sua riserva di energia per cercare nuove vittime). La restante parte della produzione è biomassa ( B).

Il modello del flusso energetico universale può essere interpretato in due modi. Innanzitutto, può rappresentare una popolazione di una specie. In questo caso, i canali del flusso energetico e le connessioni della specie in questione con le altre specie rappresentano uno schema della catena alimentare. Un'altra interpretazione tratta il modello del flusso energetico come l'immagine di un certo livello energetico. Il rettangolo della biomassa e i canali del flusso di energia rappresentano quindi tutte le popolazioni sostenute dalla stessa fonte di energia.

Per mostrare chiaramente la differenza negli approcci all'interpretazione del modello universale del flusso energetico, possiamo considerare un esempio con una popolazione di volpi. Una parte della dieta delle volpi è costituita da vegetali (frutti, ecc.), mentre l'altra parte è costituita da erbivori. Per enfatizzare l’aspetto energetico intrapopolazione (la prima interpretazione del modello energetico), l’intera popolazione di volpi dovrebbe essere rappresentata come un unico rettangolo, se si vuole distribuire il metabolismo ( metabolismo- metabolismo, tasso metabolico) popolazioni di volpi in due livelli trofici, cioè per visualizzare la relazione tra i ruoli del cibo vegetale e animale nel metabolismo, è necessario costruire due o più rettangoli.

Conoscendo il modello universale del flusso energetico, è possibile determinare il rapporto tra i valori del flusso energetico nei diversi punti della catena alimentare. Espressi in percentuale, questi rapporti sono chiamati efficienza ambientale. Esistono diversi gruppi di efficienza ambientale. Il primo gruppo di relazioni energetiche: B/R E P/R. La percentuale di energia spesa per la respirazione è elevata nelle popolazioni di grandi organismi. Quando esposto allo stress dell'ambiente esterno R aumenta. Grandezza P significativo nelle popolazioni attive di piccoli organismi (ad esempio le alghe), nonché nei sistemi che ricevono energia dall'esterno.

Il seguente gruppo di relazioni: A/I E PAPÀ. Il primo di loro si chiama efficienza di assimilazione(ovvero l'efficienza nell'utilizzo dell'energia fornita), il secondo - efficienza della crescita dei tessuti. L'efficienza di assimilazione può variare dal 10 al 50% o superiore. Può raggiungere un valore piccolo (con l'assimilazione dell'energia luminosa da parte delle piante) oppure avere grandi valori(quando l'assimilazione dell'energia alimentare da parte degli animali). In genere, l'efficienza dell'assimilazione negli animali dipende dal loro cibo. Negli animali erbivori raggiunge l'80% quando si mangiano i semi, il 60% quando si mangiano le foglie giovani, il 30-40% quando si mangiano le foglie più vecchie, il 10-20% quando si mangia il legno. Negli animali carnivori, l'efficienza di assimilazione è del 60-90%, poiché il cibo animale viene assorbito dall'organismo molto più facilmente rispetto al cibo vegetale.

Anche l’efficienza della crescita dei tessuti varia ampiamente. Raggiunge i suoi valori maggiori nei casi in cui gli organismi sono di piccole dimensioni e le condizioni del loro habitat non richiedono grandi dispendi energetici per mantenere la temperatura ottimale per la crescita degli organismi.

Il terzo gruppo di relazioni energetiche: P/B. Se consideriamo P come il tasso di aumento della produzione, P/B rappresenta il rapporto tra la produzione in un particolare momento e la biomassa. Se i prodotti vengono calcolati per un determinato periodo di tempo, il valore del rapporto P/Bè determinato in base alla biomassa media in questo periodo di tempo. In questo caso P/Bè una quantità adimensionale e mostra quante volte la produzione è maggiore o minore della biomassa.

Va notato che le caratteristiche energetiche di un ecosistema sono influenzate dalle dimensioni degli organismi che popolano l'ecosistema. È stata stabilita una relazione tra le dimensioni di un organismo e il suo metabolismo specifico (metabolismo per 1 g di biomassa). Più piccolo è l'organismo, maggiore è il suo metabolismo specifico e, quindi, minore è la biomassa che può essere sostenuta ad un dato livello trofico dell'ecosistema. Con la stessa quantità di energia utilizzata, gli organismi grandi formati accumulano più biomassa rispetto a quelli piccoli. Ad esempio, quando valore uguale energia consumata, la biomassa accumulata dai batteri sarà molto inferiore alla biomassa accumulata dai grandi organismi (ad esempio i mammiferi). Un quadro diverso emerge quando si considera la produttività. Poiché la produttività è il tasso di crescita della biomassa, è maggiore nei piccoli animali, che hanno tassi di riproduzione e rinnovamento della biomassa più elevati.

A causa della perdita di energia all'interno delle catene alimentari e della dipendenza del metabolismo dalle dimensioni degli individui, ogni comunità biologica acquisisce una certa struttura trofica, che può servire come caratteristica dell'ecosistema. La struttura trofica è caratterizzata o dalla coltura in piedi o dalla quantità di energia fissata per unità di area per unità di tempo da ciascun successivo livello trofico. La struttura trofica può essere rappresentata graficamente sotto forma di piramidi, la cui base è il primo livello trofico (il livello dei produttori), e i successivi livelli trofici formano i “pavimenti” della piramide. Esistono tre tipi di piramidi ecologiche.

1) Piramide dei numeri (indicata con il numero 1 nel diagramma) Visualizza il numero dei singoli organismi ad ogni livello trofico. Il numero di individui a diversi livelli trofici dipende da due fattori principali. Il primo è di più alto livello metabolismo specifico negli animali piccoli rispetto a quelli grandi, che consente loro di avere una superiorità numerica rispetto alle specie di grandi dimensioni e tassi di riproduzione più elevati. Un altro dei fattori di cui sopra è l'esistenza di limiti superiori e inferiori alla dimensione delle prede tra gli animali predatori. Se la preda è di dimensioni molto più grandi del predatore, non sarà in grado di sconfiggerlo. Le piccole prede non saranno in grado di soddisfare il fabbisogno energetico del predatore. Pertanto, per ogni specie predatrice esiste dimensione ottimale vittime Tuttavia, per di questa regola ci sono delle eccezioni (ad esempio, i serpenti usano il veleno per uccidere animali più grandi di loro). Le piramidi di numeri possono essere rivolte verso il basso se i produttori sono molto più grandi dei consumatori primari in termini di dimensioni (un esempio è un ecosistema forestale, dove i produttori sono alberi e i consumatori primari sono insetti).

2) Piramide della biomassa (2 nello schema). Con il suo aiuto, puoi mostrare chiaramente i rapporti di biomassa a ciascuno dei livelli trofici. Può essere diretto se le dimensioni e la durata della vita dei produttori raggiungono valori relativamente grandi (ecosistemi terrestri e di acque poco profonde), e invertito quando i produttori sono di piccole dimensioni e hanno un ciclo di vita breve (corpi idrici aperti e profondi).

3) Piramide di energia (3 nel diagramma). Riflette la quantità di flusso energetico e produttività a ciascun livello trofico. A differenza delle piramidi dei numeri e della biomassa, la piramide dell’energia non può essere invertita, poiché la transizione dell’energia alimentare a livelli trofici più elevati avviene con grandi perdite di energia. Di conseguenza, l'energia totale di ciascun livello trofico precedente non può essere superiore all'energia di quello successivo. Il ragionamento di cui sopra si basa sull'uso della seconda legge della termodinamica, quindi la piramide dell'energia in un ecosistema ne serve una chiara illustrazione.

Di tutte le caratteristiche trofiche di un ecosistema sopra menzionate, solo la piramide energetica fornisce il quadro più completo dell'organizzazione delle comunità biologiche. Nella piramide della popolazione, il ruolo dei piccoli organismi è notevolmente esagerato, mentre nella piramide della biomassa, l'importanza di quelli grandi è sovrastimata. In questo caso, questi criteri non sono adatti per confrontare il ruolo funzionale di popolazioni che differiscono notevolmente nel rapporto tra intensità metabolica e dimensione degli individui. Per questo motivo è il flusso energetico il criterio più adatto per confrontare tra loro i singoli componenti di un ecosistema e per confrontare due ecosistemi tra loro.

La conoscenza delle leggi fondamentali della trasformazione energetica in un ecosistema contribuisce a una migliore comprensione dei processi di funzionamento dell'ecosistema. Ciò è particolarmente importante perché l’intervento umano nel suo “lavoro” naturale può portare alla distruzione del sistema ecologico. A questo proposito, deve essere in grado di prevedere in anticipo i risultati delle sue attività, e la comprensione dei flussi di energia nell'ecosistema può fornire una maggiore precisione di queste previsioni.