יַעַד:להרחיב את הידע על גורמים סביבתיים ביוטיים.

צִיוּד:צמחי עשב, כורדיטים ממולאים (דגים, דו-חיים, זוחלים, ציפורים, יונקים), אוספי חרקים, תכשירים רטובים של בעלי חיים, איורים של צמחים ובעלי חיים שונים.

התקדמות:

1. השתמש בציוד וצור שני מעגלי חשמל. זכרו שהרשת תמיד מתחילה ביצרן ומסתיימת במפחית.

צמחים → חרקים→לְטָאָה → בַּקטֶרִיָה

צמחים → חָגָב→ צְפַרְדֵעַ → בַּקטֶרִיָה

זכור את התצפיות שלך בטבע וצור שתי שרשראות מזון. יצרני תוויות, צרכנים (סדר 1 ו-2), מפרקים.

סָגוֹל → זנב קפיצים→קרדית טורפת→מרבה רגליים טורף→ בַּקטֶרִיָה

מפיק - צרכן1 - צרכן2 - צרכן2 - מפרק

כרוב→ שבלול→ צְפַרְדֵעַ →בַּקטֶרִיָה

מפיק – צרכן1 – צרכן2 – מפרק

מהי שרשרת מזון ומה עומד בבסיסה? מה קובע את יציבות הביוקנוזה? ציין את מסקנתך.

סיכום:

מזון (תזונתי) שַׁרשֶׁרֶת- סדרה של מינים של צמחים, בעלי חיים, פטריות ומיקרואורגניזמים המחוברים זה לזה בקשר: מזון - צרכן (רצף של אורגניזמים שבהם מתרחשת העברה הדרגתית של חומר ואנרגיה ממקור לצרכן). אורגניזמים של החוליה הבאה אוכלים את האורגניזמים של החוליה הקודמת, וכך מתרחשת העברת שרשרת של אנרגיה וחומר, העומדת בבסיס מחזור החומרים בטבע. עם כל העברה מקישור לקישור, היא אובדת רוב(עד 80-90%) של אנרגיה פוטנציאלית מתפזרת בצורה של חום. מסיבה זו, מספר החוליות (הסוגים) בשרשרת המזון מוגבל ולרוב אינו עולה על 4-5. היציבות של ביוקנוזה נקבעת על ידי מגוון הרכב המינים שלה. מפיקים- אורגניזמים המסוגלים לסנתז חומרים אורגניים מחומרים אנאורגניים, כלומר כל האוטוטרופים. צרכנים- הטרוטרופים, אורגניזמים הצורכים חומרים אורגניים מוכנים שנוצרו על ידי אוטוטרופים (יצרנים). בניגוד למפרקים

צרכנים אינם מסוגלים לפרק חומרים אורגניים לחומרים לא אורגניים. מפרקים- מיקרואורגניזמים (חיידקים ופטריות) המשמידים שרידים מתים של יצורים חיים, והופכים אותם לתרכובות אורגניות אורגניות פשוטות.

3. ציינו את האורגניזמים שצריכים להיות במקום החסר בשרשרות המזון הבאות.

1) עכביש, שועל

2) אוכל עצים-זחל, נחש-נץ

3) זחל

4. מהרשימה המוצעת של אורגניזמים חיים, צור רשת טרופית:

דשא, שיח פירות יער, זבוב, ציצי, צפרדע, נחש דשא, ארנבת, זאב, חיידקים נרקבים, יתוש, חגב.ציין את כמות האנרגיה שעוברת מרמה אחת לאחרת.

1. דשא (100%) - חגב (10%) - צפרדע (1%) - נחש (0.1%) - חיידקים נרקבים (0.01%).

2. שיח (100%) - ארנבת (10%) - זאב (1%) - חיידקים נרקבים (0.1%).

3. דשא (100%) - זבוב (10%) - ציצי (1%) - זאב (0.1%) - חיידקים נרקבים (0.01%).

4. דשא (100%) - יתוש (10%) - צפרדע (1%) - נחש (0.1%) - חיידקים נרקבים (0.01%).

5. הכרת כלל העברת האנרגיה מאחד רמה טרופיתמצד שני (כ-10%), בנה פירמידה של ביומסה עבור שרשרת המזון השלישית (משימה 1). ביומסה צמחית היא 40 טון.

דשא (40 טון) -- חגב (4 טון) -- דרור (0.4 טון) -- שועל (0.04).

6. מסקנה: מה משקפים כללי הפירמידות האקולוגיות?

כלל הפירמידות האקולוגיות מעביר בצורה מאוד מותנית את דפוס העברת האנרגיה מרמת תזונה אחת לאחרת בשרשרת המזון. מודלים גרפיים אלה פותחו לראשונה על ידי צ'ארלס אלטון ב-1927. לפי תבנית זו, המסה הכוללת של הצמחים צריכה להיות בסדר גודל יותר מזו של בעלי חיים אוכלי עשב, והמסה הכוללת של בעלי חיים אוכלי עשב צריכה להיות בסדר גודל גדולה מזו של טורפים מדרגה ראשונה וכו'. עד סוף שרשרת המזון.

עבודת מעבדה № 1

לכל יצור חי על הפלנטה שלנו עבור התפתחות תקינהיש צורך באוכל. תזונה היא תהליך של קבלת אנרגיה והכרחי יסודות כימייםלתוך אורגניזם חי. מקור המזון לבעלי חיים מסוימים הוא צמחים ובעלי חיים אחרים. תהליך העברת אנרגיה וחומרי מזון מאורגניזם חי אחד לאחר מתרחש על ידי אכילה אחד אחר. כמה בעלי חיים וצמחים משמשים מזון לאחרים. לפיכך, ניתן להעביר אנרגיה דרך מספר קישורים.

הסט של כל הקישורים בתהליך זה נקרא מעגל חשמלי. דוגמה לשרשרת מזון ניתן לראות ביער, כאשר ציפור אוכלת תולעת ואז בעצמה הופכת למזון ללינקס.

כל סוגי האורגניזמים החיים, בהתאם למקום שהם תופסים, מחולקים לשלושה סוגים:

• מפיקים;
• צרכנים;
• מפרקים.

היצרנים הם יצורים חיים, שמייצרים באופן עצמאי חומרים מזינים. למשל, צמחים או אצות. כדי לייצר חומרים אורגניים, היצרנים יכולים להשתמש באור שמש או פשוט תרכובות אנאורגניות, כגון פחמן דו חמצני או מימן גופרתי. אורגניזמים כאלה נקראים גם אוטוטרופיים. אוטוטרופים הם החוליה הראשונה של כל שרשרת מזון ומהווים את הבסיס שלה, והאנרגיה המתקבלת על ידי האורגניזמים הללו תומכת בכל חוליה שלאחר מכן.

צרכנים

הצרכנים הם הקישור הבא. את תפקיד הצרכנים ממלאים אורגניזמים הטרוטרופיים, כלומר אלו שאינם מייצרים חומרים אורגניים בעצמם, אלא משתמשים באורגניזמים אחרים כמזון. ניתן לחלק את הצרכנים למספר רמות. לדוגמה, הרמה הראשונה כוללת את כל אוכלי העשב, כמה סוגים של מיקרואורגניזמים, כמו גם פלנקטון. מכרסמים, ארנבות, איילים, חזירי בר, ​​אנטילופות ואפילו היפופוטמים - כולם שייכים לרמה הראשונה.

הרמה השנייה כוללת טורפים קטנים, כגון: חתולי בר, מינקים, חמוסים, דגים אוכלי פלנקטון, ינשופים, נחשים. בעלי חיים אלו משמשים מזון לצרכנים ברמה השלישית - טורפים גדולים יותר. אלו הם בעלי חיים כמו שועל, לינקס, אריה, נץ, פייק וכו'. טורפים כאלה נקראים גם טורפי קודקוד. טורפים מובילים לא בהכרח אוכלים רק את אלו שברמה הקודמת. לדוגמה, שועל קטן יכול להפוך לטרף של נץ, ולינקס יכול לצוד גם מכרסמים וגם ינשופים.

מפרקים

אלו אורגניזמים המעבדים פסולת מן החי ובשרם המת לתרכובות אנאורגניות. אלה כוללים כמה סוגים של פטריות, חיידקי ריקבון. תפקידם של המפרקים הוא לסגור את מעגל החומרים בטבע. הם מחזירים מים ותרכובות אנאורגניות פשוטות לאדמה ולאוויר, שהיצרנים משתמשים בהם לפעילות חייהם. מפרקים מעבדים לא רק חיות מתות, אלא גם, למשל, עלים שנשרו שמתחילים להירקב ביער או עשב יבש בערבות.

רשתות טרופיות

כל שרשראות המזון קיימות בקשר מתמיד זו עם זו. האוסף של מספר רשתות מזון מהווה רשת טרופית. זוהי מעין פירמידה המורכבת מכמה רמות, כל רמה נוצרת על ידי חוליות מסוימות בשרשרת המזון. למשל, ברשתות:

• זבוב - צפרדע - אנפה;
• חגב - נחש - בז;

הזבוב והחרגול יהיו שייכים לרמה הטרופית הראשונה, הנחש והצפרדע לשני, והאנפה והבז לשלישית.

סוגי שרשראות מזון: דוגמאות בטבע

הם מחולקים למרעה ודטריטוס. רשתות מזון פסטורליותמופץ בערבות ובאוקיינוסים בעולם. תחילתן של רשתות אלו הם יצרנים. למשל, דשא או אצות. בהמשך מגיעים צרכנים מסדר ראשון, למשל אוכלי עשב או דגים תינוקות וסרטנים קטנים שניזונים מאצות. הבאים בשרשרת הם טורפים קטנים, כמו שועלים, מינקים, חמוסים, מוטות וינשופים. טורפי-על, כמו אריות, דובים ותנינים, משלימים את השרשרת. טורפי העל אינם טרף לבעלי חיים אחרים, אך לאחר מותם הם משמשים כחומר מזון למפרקים. מפרקים משתתפים בתהליך הפירוק של שרידי החיות הללו.

רשתות מזון דטריטליותמקורם בחומר אורגני נרקב. למשל, מעלים נרקבים ועשב שנותר או מפירות יער שנשרו. שרשראות כאלה נפוצות ביערות נשירים וביערות מעורבים. עלים נרקבים שלכת - כיני עץ - עורב. הנה דוגמה לשרשרת מזון כזו. רוב בעלי החיים והמיקרואורגניזמים יכולים להיות חלקים משני המינים בו זמנית רשתות מזון. דוגמה לכך היא הנקר הניזון מחרקים שמפרקים עצים מתים. אלה הם נציגים של שרשרת המזון המזון, והנקר עצמו יכול להפוך לטרף של טורף קטן, למשל, לינקס. Lynx יכול גם לצוד מכרסמים - נציגי שרשרת המזון של מרעה.

כל שרשרת מזון לא יכולה להיות ארוכה מאוד. זה נובע מהעובדה שרק 10% מהאנרגיה של הרמה הקודמת מועברת לכל רמה שלאחר מכן. רובם מורכבים מ-3 עד 6 קישורים.

האנרגיה של השמש ממלאת תפקיד עצום בהתרבות החיים. כמות האנרגיה הזו גדולה מאוד (כ-55 קק"ל ל-1 ס"מ 2 בשנה). מתוך כמות זו, יצרנים - צמחים ירוקים - רושמים לא יותר מ-1-2% מהאנרגיה כתוצאה מפוטוסינתזה, ומדבריות ואוקיינוס ​​- מאיות האחוז.

מספר החוליות בשרשרת המזון עשוי להשתנות, אך בדרך כלל יש 3-4 (לפחות 5). העובדה היא שכל כך מעט אנרגיה מגיעה לחוליה הסופית של שרשרת המזון, שלא יספיק אם מספר האורגניזמים יגדל.

אורז. 1. שרשראות מזון במערכת אקולוגית יבשתית

קבוצה של אורגניזמים המאוחדים על ידי סוג אחד של תזונה ותופסים מיקום מסוים בשרשרת המזון נקראת רמה טרופית.אורגניזמים המקבלים את האנרגיה שלהם מהשמש דרך אותו מספר שלבים שייכים לאותה רמה טרופית.

שרשרת המזון (או שרשרת המזון) הפשוטה ביותר עשויה להיות מורכבת מפיטופלנקטון, ואחריהם סרטנים פלנקטוניים אוכלי עשב גדולים יותר (זואפלנקטון), וכלה בלווייתן (או טורפים קטנים) המסננים סרטנים אלו מהמים.

הטבע מורכב. כל המרכיבים שלו, חיים ולא חיים, הם שלם אחד, קומפלקס של תופעות ויצורים המקיימים אינטראקציה ויצורים המותאמים זה לזה. אלו הם חוליות של שרשרת אחת. ואם תסיר לפחות חוליה אחת כזו מהשרשרת הכוללת, התוצאות עשויות להיות בלתי צפויות.

לשבירת שרשראות מזון עלולה להיות השפעה שלילית במיוחד על יערות - בין אם הם ביו-צנוזות של יערות ממוזגים או ביוקנוזים של יער טרופי שעשירים במגוון מינים. מינים רבים של עצים, שיחים או צמחים עשבוניים מסתמכים על מאביק מסוים - דבורים, צרעות, פרפרים או יונקי דבש - שחיים בטווח של מיני הצמחים. ברגע שהעץ הפורח האחרון או הצמח העשבוני ימות, המאביק ייאלץ לעזוב את בית הגידול הזה. כתוצאה מכך, פיטופאג'ים (אוכלי עשב) הניזונים מצמחים אלה או מפירות עצים ימותו. הטורפים שצדו פיטופאגים יישארו ללא מזון, ואז השינויים ישפיעו ברציפות על החוליות הנותרות של שרשרת המזון. כתוצאה מכך, הם ישפיעו על בני אדם, מכיוון שיש להם מקום ספציפי משלהם בשרשרת המזון.

ניתן לחלק את שרשראות המזון לשני סוגים עיקריים: מרעה ודטריטל. מחירי מזון שמתחילים באורגניזמים פוטוסינתטיים אוטוטרופיים נקראים מִסְפּוֹא,אוֹ שרשרות של אכילה.בראש שרשרת המרעה יש צמחים ירוקים. ברמה השנייה של שרשרת המרעה יש בדרך כלל פיטופאג'ים, כלומר. בעלי חיים שאוכלים צמחים. דוגמה לשרשרת מזון בשטחי עשב היא היחסים בין אורגניזמים באחו במישור הצפה. שרשרת כזו מתחילה בצמח פורח באחו. החוליה הבאה היא פרפר שניזון מצוף של פרח. ואז מגיעה תושבת בתי הגידול הרטובים - הצפרדע. צבעו המגן מאפשר לו לארוב לטרפו, אך אינו מציל אותו מטורף אחר - נחש העשב המצוי. האנפה, לאחר שתפסה את הנחש, סוגרת את שרשרת המזון באחו השטפונות.

אם שרשרת מזון מתחילה בשרידי צמחים מתים, פגרים וצואה של בעלי חיים - דטריטוס, זה נקרא פגיעה, או שרשרת של פירוק.המונח "דטריטוס" פירושו תוצר של ריקבון. הוא מושאל מגיאולוגיה, שם דטריטוס מתייחס לתוצרים של הרס סלעים. באקולוגיה, דטריטוס הוא חומר אורגני, מעורב בתהליך הפירוק. שרשראות כאלה אופייניות לקהילות בקרקעית אגמים עמוקים ואוקיינוסים, שם אורגניזמים רבים ניזונים משקיעת דטריטוס שנוצרו על ידי אורגניזמים מתים מהשכבות המוארות העליונות של המאגר.

ב-biocenoses של יער, השרשרת הדטריטלית מתחילה בפירוק של חומר אורגני מת על ידי בעלי חיים ספרופגיים. רוב השתתפות פעילהבעלי חיים חסרי חוליות בקרקע (פרוקי רגליים, תולעים) ומיקרואורגניזמים לוקחים חלק בפירוק החומר האורגני כאן. ישנם גם ספרופגים גדולים - חרקים המכינים מצע לאורגניזמים המבצעים תהליכי מינרליזציה (לחיידקים ופטריות).

בניגוד לשרשרת המרעה, גודלם של אורגניזמים כאשר הם נעים לאורך שרשרת הדטריטוס אינו גדל, אלא להיפך, פוחת. אז, במפלס השני עשויים להיות חרקים חופרים. אבל הנציגים האופייניים ביותר לשרשרת הדטריטלית הם פטריות ומיקרואורגניזמים הניזונים מחומר מת ומשלימים את תהליך הפירוק של חומרים ביו-אורגניים למצב של החומרים המינרליים והאורגניים הפשוטים ביותר, הנצרכים לאחר מכן בצורה מומסת על ידי שורשי הצמחים הירוקים. בראש שרשרת המרעה, ובכך מתחיל מעגל חדש של תנועה של החומר.

חלק מהמערכות האקולוגיות נשלטות על ידי שטחי מרעה, בעוד שאחרות נשלטות על ידי שרשראות דטריטוס. לדוגמה, יער נחשב למערכת אקולוגית הנשלטת על ידי שרשראות דטריטוס. במערכת האקולוגית של גדם נרקב, אין שרשרת מרעה כלל. במקביל, למשל, במערכות אקולוגיות של פני הים, כמעט כל היצרנים המיוצגים על ידי פיטופלנקטון נצרכים על ידי בעלי חיים, וגופותיהם שוקעות לקרקעית, כלומר. לעזוב את המערכת האקולוגית שפורסמה. מערכות אקולוגיות כאלה נשלטות על ידי שרשרות מזון מרעה או מרעה.

חוק כללילגבי כל שרשרת המזון,קובע: בכל רמה טרופית של קהילה, רוב האנרגיה הנספגת מהמזון מושקעת בשמירה על חיים, מתפזרת ואינה יכולה לשמש עוד אורגניזמים אחרים. לפיכך, המזון הנצרך בכל רמה טרופית אינו נטמע לחלוטין. חלק ניכר ממנו מושקע על חילוף חומרים. כאשר עוברים לכל חוליה עוקבת בשרשרת המזון סה"כאנרגיה שמיש המועברת לרמה הטרופית הגבוהה הבאה יורדת.

שרשראות טרופיות

מטרת העבודה: השגת מיומנויות בהידור וניתוח שרשראות מזון (טרופיות).

מידע כללי

ישנם קשרים שונים בין אורגניזמים חיים במערכות אקולוגיות. אחד הקשרים המרכזיים, שכביכול מלט הכי הרבה אורגניזמים שוניםלתוך מערכת אקולוגית אחת נמצא מזון, או טרופי. קשרי מזון מאחדים אורגניזמים זה עם זה על פי עקרון המזון-צרכן. זה מוביל להופעת מזון או שרשראות טרופיות. בתוך מערכת אקולוגית, חומרים המכילים אנרגיה נוצרים על ידי אורגניזמים אוטוטרופיים ומשמשים מזון להטרוטרופים. קשרי מזון הם מנגנונים להעברת אנרגיה מאורגניזם אחד לאחר. דוגמה טיפוסית היא חיה שאוכלת צמחים. חיה זו, בתורה, יכולה להיאכל על ידי חיה אחרת. העברת אנרגיה יכולה להתרחש בדרך זו דרך מספר אורגניזמים.

כל אחד עוקב ניזון מהקודם, המספק לו חומרי גלם ואנרגיה.

רצף זה של העברת אנרגיית מזון בתהליך התזונה ממקורה דרך סדרה רצופה של אורגניזמים חיים נקרא שרשרת מזון (טרופית),או מעגל חשמל. שרשראות טרופיות- זהו הנתיב של זרימה חד כיוונית של אנרגיית השמש הנספגת במהלך תהליך הפוטוסינתזה דרך אורגניזמים חיים של המערכת האקולוגית אל הסביבה, שם החלק הלא בשימוש שלה מתפזר בצורה של אנרגיה תרמית בטמפרטורה נמוכה.

עכברים, דרורים, יונים. לפעמים בספרות האקולוגית כל קשר מזון נקרא קשר "טורף-טרף", כלומר טורף הוא אוכל. היציבות של מערכת הטורף-טרף מובטחת על ידי הגורמים הבאים:

- חוסר יעילות של הטורף, מעוף הטרף;

- הגבלות סביבתיות שמטילה הסביבה החיצונית על גודל האוכלוסייה;

- זמינות של משאבי מזון חלופיים לטורפים;

- הפחתת העיכוב בתגובת הטורף.

מיקומה של כל חוליה בשרשרת המזון הוא רמה טרופית.הרמה הטרופית הראשונה תפוסה על ידי אוטוטרופים, או מה שנקרא יצרנים ראשוניים.אורגניזמים מהרמה הטרופית השנייה נקראים תחילה-

צרכנים ראשוניים, השלישי - צרכנים משניים וכו'.

שרשראות טרופיות מתחלקות לשני סוגים עיקריים: מרעה (רשתות מרעה, שרשראות צריכה) ואדיטריט (שרשרות פירוק).

צמח → ארנבת → מפיק זאב → אוכל עשב → טורף

גם רשתות המזון הבאות נפוצות:

חומר צמחי (למשל צוף) ← זבוב ← עכביש ← שרוול ← ינשוף.

מיץ שיח ורדים→ כנימה → פרת משה רבנו → עכביש → ציפור אוכלת חרקים → ציפור דורס.

במערכות אקולוגיות מימיות, במיוחד ימיות, שרשראות המזון של טורפים ארוכות יותר מאשר במערכות יבשות.

שרשרת הדטריטלית מתחילה בחומר אורגני מת - דטריטוס, אשר מושמד על ידי דטריטיבורים הנאכלים על ידי טורפים קטנים, ומסתיימת בעבודה של מפרקים הממחזרים שרידים אורגניים. יערות נשירים ממלאים תפקיד חשוב בשרשרות המזון המזיקות של מערכות אקולוגיות יבשתיות, שרוב העלווה שלהן אינה נצרכת על ידי אוכלי עשב והיא חלק מהמלטת היער. העלים נכתשים על ידי דטריטיבורים רבים (פטריות, חיידקים, חרקים), ואז נבלעים על ידי תולעי אדמה, המפיצות חומוס באופן אחיד ב שכבת פני השטחאדמה, ויוצרים בור. מתפרק

מיקרואורגניזמים המשלימים את השרשרת מייצרים את המינרליזציה הסופית של שאריות אורגניות מתות (איור 1).

באופן כללי, שרשראות דטריטוס טיפוסיות של היערות שלנו יכולות להיות מיוצגות באופן הבא:

פסולת עלים → תולעת אדמה → ציפור שחור → דרור;

חיה מתה → זחלי זבוב נבלות → צפרדע דשא → נחש.

אורז. 1. שרשרת מזון דטריטלי (לפי נבל, 1993)

כדוגמה, אנו יכולים להתייחס לעץ כמקור לחומר אורגני הנתון לעיבוד ביולוגי בקרקע על ידי אורגניזמים המאכלסים את הקרקע. עץ הנופל על פני האדמה מעובד בעיקר על ידי הזחלים של חיפושיות ארוכות קרניים, קודמים וקודמים, המשתמשים בו למאכל. את מקומן מחליפות פטריות, שהתפטיר שלהן שוקע בעיקר במעברים שנעשו בעץ על ידי חרקים. פטריות עוד יותר מתרופפות והורסות את העץ. עץ רופף כזה והתפטיר עצמו מתגלים כמזון לזחלי אש. בשלב הבא, נמלים מתיישבות בעץ הפגוע ממילא, משמידות כמעט את כל הזחלים ויוצרות תנאים לדור חדש של פטריות להתיישב ביער. חלזונות מתחילים להאכיל מפטריות כאלה. חיידקים מפרקים משלימים את ההרס וההפלה של העץ.

באופן דומה, יש האישה ומינרליזציה של זבל מחיות בר וביתים הנכנסים לאדמה.

ככלל, האוכל של כל יצור חי מגוון יותר או פחות. רק כל הצמחים הירוקים "מאכילים" אותו הדבר: פחמן דו חמצניויונים של מלחים מינרלים. בבעלי חיים, מקרים של התמחות צרה של תזונה הם די נדירים. כתוצאה משינוי אפשרי בתזונת בעלי חיים, כל אורגניזמי המערכת האקולוגית מעורבים ברשת מורכבת של קשרי מזון. שרשראות המזון שלובות זו בזו באופן הדוק יצירת מזון או רשתות טרופיות.ברשת מזון, כל מין קשור במישרין או בעקיפין לרבים. דוגמה לרשת טרופית עם מיקום אורגניזמים לפי רמות טרופיות מוצגת באיור. 2.

קורי מזון במערכות אקולוגיות מורכבות מאוד, ואנחנו יכולים להסיק שהאנרגיה הנכנסת אליהם נודדת במשך זמן רב מאורגניזם אחד לאחר.

אורז. 2. רשת טרופית

בביוצנוזות, קשרי מזון ממלאים תפקיד כפול. ראשית, הם

לספק העברת חומר ואנרגיה מאורגניזם אחד לאחר.

לפיכך, מינים מתקיימים יחד ותומכים זה בחייו של זה. שנית, קשרי מזון משמשים כמנגנון לוויסות מספרי

ייצוג רשתות טרופיות יכול להיות מסורתי (איור 2) או באמצעות גרפים מכוונים (דיגרפים).

גרף בעל אוריינטציה גיאומטרית יכול להיות מיוצג כקבוצה של קודקודים, המסומנים על ידי עיגולים עם מספרי קודקודים, וקשתות המקשרות את הקודקודים הללו. קשת מציינת את הכיוון מקודקוד אחד למשנהו נתיב בגרף הוא רצף סופי של קשתות שבהן תחילתה של כל קשת עוקבת חופפת לסוף הקודמת. קשת יכולה להיות מסומנת על ידי זוג הקודקודים שהיא מחברת. נתיב כתוב כרצף של קודקודים דרכם הוא עובר נתיב נקרא נתיב שקודקוד ההתחלה שלו חופף לקודקוד הסופי.

לדוגמה:

ב 3;

1, 2 או 1, 3, 2 - שבילים מלמעלה

ברשת החשמל, החלק העליון של הגרף מציג אובייקטים לדוגמנות; קשתות, המסומנות בחצים, מובילות מהטרף אל הטורף.

כל אורגניזם חי תופס משהו מסוים נישה אקולוגית. נישה אקולוגית היא קבוצה של טריטוריאלית ו מאפיינים פונקציונלייםבתי גידול העונים על הדרישות של מין זה. אין לשני מינים נישות זהות בחלל הפאזה האקולוגית. על פי עקרון ההדרה התחרותית של גאוס, שני מינים בעלי דרישות אקולוגיות דומות הרבה זמןלא יכול לכבוש נישה אקולוגית אחת. מינים אלה מתחרים, ואחד מהם עוקר את השני. בהתבסס על רשתות חשמל, אתה יכול לבנות גרף תחרות.אורגניזמים חיים בגרף התחרות מוצגים כקודקודים של הגרף; קצה (חיבור ללא כיוון) נמשך בין הקודקודים אם יש אורגניזם חי המשמש מזון לאורגניזמים המוצגים על ידי הקודקודים הנ"ל.

פיתוח גרף תחרות מאפשר לזהות מינים מתחרים של אורגניזמים ולנתח את תפקוד המערכת האקולוגית ואת פגיעותה.

העיקרון של התאמת הגידול במורכבות של מערכת אקולוגית עם הגברת היציבות שלה מקובל באופן נרחב. אם המערכת האקולוגית מיוצגת על ידי רשת מזון, אתה יכול להשתמש דרכים שונותמידות קושי:

- לקבוע את מספר הקשתות;

- מצא את היחס בין מספר הקשתות למספר הקודקודים;

רמה טרופית משמשת גם למדידת המורכבות והמגוון של מארג המזון, כלומר. מקומו של האורגניזם בשרשרת המזון. הרמה הטרופית יכולה להיקבע הן על ידי הקצר והארוך ביותר שרשרת ארוכהתזונה מהקודקוד המדובר, שרמה טרופית שווה ל-"1".

נוהל לביצוע העבודה

תרגיל 1

הכינו רשת ל-5 משתתפים: דשא, ציפורים, חרקים, ארנבות, שועלים.

משימה 2

קבע את שרשראות המזון והרמה הטרופית לאורך הנתיב הקצר והארוך ביותר של רשת המזון ממשימה "1".

4 . חרקים

הערה: שרשרת המזון המרעה מתחילה עם היצרנים. האורגניזם הרשום בעמודה 1 הוא הרמה הטרופית העליונה. לצרכנים מהסדר הראשון, מסלולים ארוכים וקצרים שרשרת טרופיתלהתאים.

משימה 3

הצע רשת טרופית לפי אפשרות המשימה (טבלה 1P) וערוך טבלת רמות טרופית לפי הארוך והארוך ביותר קיצור. העדפות המזון של הצרכנים מוצגות בטבלה. 2P.

משימה 4

צור רשת טרופית לפי איור. 3 ולמקם את חבריו לפי רמות טרופיות

דווח על תוכנית

1. מטרת העבודה.

2. גרף רשת מזון וגרף תחרות על בסיס דוגמא האימון (משימות 1, 2).

3. טבלת רמות טרופיות המבוססת על הדוגמה החינוכית (משימה 3).

4. גרף רשת מזון, גרף תחרות, טבלת רמות טרופיות לפי אפשרות ההקצאה.

5. סכימה של הרשת הטרופית עם מיקום אורגניזמים לפי רמות טרופיות (לפי איור 3).

אורז. 3. ביוצנוזיס של טונדרה.

שורה ראשונה: עשבונים קטנים, חרקים שונים, זמזום מחוספס. שורה שנייה: שועל ארקטי, למינגים, ינשוף קוטב. שורה שלישית: חוגלה לבנה, ארנבות לבנות. שורה רביעית: אווז, זאב, אייל.

סִפְרוּת

1. ריימרס נ.פ. ניהול טבע:ספר עזר-מילון. – M.: Mysl, 1990. 637 p.

2. חיי בעלי חיים ב 7 כרכים. מ': חינוך, 1983-1989.

3. זלובין יו.א. אקולוגיה כללית. קייב: Naukova Dumka, 1998. – 430 עמ'.

4. סטפנובסקיך א.ס. אקולוגיה: ספר לימוד לאוניברסיטאות. – מ.: UNITIDAN,

5. נבל ב. מדע של סביבה: איך העולם עובד. – מ.: מיר, 1993.

–ת.1 – 424 עמ'.

6. אקולוגיה: ספר לימוד לאוניברסיטאות טכניות / L.I. צווטקובה, מ.י. אלכסייב וכו'; אד. L.I. צווטקובה.–M.: ASV; סנט פטרסבורג: חימיזדאת, 2001.-552 עמ'.

7. Girusov E.V. ועוד. אקולוגיה וכלכלה של ניהול סביבתי: ספר לימוד לאוניברסיטאות / אד. פרופ. E.V. גירוסובה. – מ.: משפט ומשפט, UNITY,

העברת אנרגיה במערכת אקולוגית מתרחשת דרך מה שנקרא רשתות מזון. בתורה, שרשרת מזון היא העברת אנרגיה מהמקור המקורי שלה (בדרך כלל אוטוטרופים) דרך מספר אורגניזמים, על ידי אכילת חלקם על ידי אחרים. רשתות המזון מתחלקות לשני סוגים:

אורן כולי => כנימות => פרת משה רבנו=> עכבישים => אוכלי חרקים

ציפורים => עופות דורסים.

דשא => יונקים אוכלי עשב => פרעושים => דגניים.

2) שרשרת מזון דטריטלי. מקורו בחומר אורגני מת (מה שנקרא בְּלִית), שנאכל על ידי בעלי חיים קטנים, בעיקר חסרי חוליות, או מפורק על ידי חיידקים או פטריות. אורגניזמים הצורכים חומר אורגני מת נקראים מזיקים, מפרק אותו - הורסים.

שרשראות מזון מרעה ושרשראות מזון מזיקים מתקיימות בדרך כלל במערכות אקולוגיות, אך סוג אחד של שרשרת מזון שולט כמעט תמיד באחר. בכמה סביבות ספציפיות (לדוגמה, תת-קרקעיות), שבהן הפעילות החיונית של צמחים ירוקים בלתי אפשרית בגלל המחסור באור, קיימות רק שרשראות מזון מזיקות.

במערכות אקולוגיות, שרשראות המזון אינן מבודדות זו מזו, אלא שזורות זו בזו באופן הדוק. הם מרכיבים את מה שנקרא אתרי אוכל. זה קורה מכיוון שלכל יצרן אין אחד, אלא מספר צרכנים, אשר, בתורם, יכולים להיות מספר מקורות מזון. היחסים בתוך מארג מזון מומחשים בבירור על ידי התרשים שלהלן.

דיאגרמת רשת מזון.

ברשתות מזון, מה שנקרא רמות טרופיות. רמות טרופיות מסווגות אורגניזמים בשרשרת המזון לפי סוגי פעילות החיים או מקורות האנרגיה שלהם. צמחים תופסים את הרמה הטרופית הראשונה (רמת היצרנים), אוכלי עשב (צרכנים מהמעלה הראשונה) שייכים לרמה הטרופית השנייה, טורפים שאוכלים אוכלי עשב יוצרים את הרמה הטרופית השלישית, טורפים משניים יוצרים את הרביעית וכו'. הזמנה ראשונה.

זרימת אנרגיה במערכת אקולוגית

כידוע, העברת אנרגיה במערכת אקולוגית מתרחשת דרך שרשראות מזון. אבל לא כל האנרגיה מהרמה הטרופית הקודמת מועברת לרמה הבאה. דוגמה לכך היא המצב הבא: ייצור ראשוני נטו במערכת אקולוגית (כלומר, כמות האנרגיה שנצברת על ידי היצרנים) הוא 200 קק"ל/מ"ר, פריון שניוני (אנרגיה שנצברת על ידי צרכנים מסדר ראשון) הוא 20 קק"ל/מ"ר 2 או 10% מהרמה הטרופית הקודמת, האנרגיה של הרמה הבאה היא 2 kcal/m^2, השווה ל-20% מהאנרגיה של הרמה הקודמת. כפי שניתן לראות מדוגמה זו, בכל מעבר לרמה גבוהה יותר, 80-90% מהאנרגיה של החוליה הקודמת בשרשרת המזון אובדת. הפסדים כאלה נובעים מהעובדה שחלק משמעותי מהאנרגיה במהלך המעבר משלב אחד לאחר אינו נקלט על ידי נציגי הרמה הטרופית הבאה או מומר לחום, שאינו זמין לשימוש על ידי אורגניזמים חיים.

מודל אוניברסלי של זרימת אנרגיה.

ניתן לראות את צריכת האנרגיה וההוצאה באמצעות מודל זרימת אנרגיה אוניברסלי. זה חל על כל מרכיב חי של מערכת אקולוגית: צמח, בעל חיים, מיקרואורגניזם, אוכלוסייה או קבוצה טרופית. מודלים גרפיים כאלה, המחוברים זה לזה, יכולים לשקף שרשראות מזון (כאשר דפוסי זרימת האנרגיה של מספר רמות טרופיות מחוברות בסדרה, נוצרת תרשים של זרימת האנרגיה בשרשרת המזון) או ביו-אנרגטיות באופן כללי. האנרגיה הנכנסת לביומסה בתרשים מיועדת אני. עם זאת, חלק מהאנרגיה הנכנסת אינו עובר טרנספורמציה (באיור זה מצוין כ NU). כך למשל, זה קורה כאשר חלק מהאור העובר בצמחים אינו נספג על ידם, או כאשר חלק מהמזון העובר דרך מערכת העיכול של בעל חיים אינו נספג בגופו. נטמע (או נטמע) אנרגיה (מסומן ב א) משמש למטרות שונות. זה מושקע בנשימה (בתרשים - ר) כלומר. לשמור על הפעילות החיונית של ביומסה ולייצר חומר אורגני ( פ). מוצרים, בתורם, מקבלים צורות שונות. זה מתבטא בעלויות אנרגיה לגידול ביומסה ( G), ו הפרשות שונותחומר אורגני ב סביבה חיצונית (ה), במאגרי האנרגיה של הגוף ( ס) (דוגמה לרזרבה כזו היא הצטברות שומן). האנרגיה האצורה יוצרת את מה שנקרא לולאת עבודה, מכיוון שחלק זה של הייצור משמש לספק אנרגיה בעתיד (לדוגמה, טורף משתמש במאגר האנרגיה שלו כדי לחפש קורבנות חדשים). החלק הנותר של הייצור הוא ביומסה ( ב).

ניתן לפרש את מודל זרימת האנרגיה האוניברסלי בשתי דרכים. ראשית, זה יכול לייצג אוכלוסייה של מין. במקרה זה, ערוצי זרימת האנרגיה והקשרים של המין המדובר עם מינים אחרים מייצגים דיאגרמה של שרשרת המזון. פרשנות אחרת מתייחסת למודל זרימת האנרגיה כאל תמונה של רמת אנרגיה כלשהי. מלבן הביומסה ותעלות זרימת האנרגיה מייצגים אז את כל האוכלוסיות הנתמכות על ידי אותו מקור אנרגיה.

על מנת להראות בבירור את ההבדל בגישות לפירוש המודל האוניברסלי של זרימת אנרגיה, אנו יכולים לשקול דוגמה עם אוכלוסיית שועלים. חלק מתזונת השועלים מורכבת מצמחייה (פירות וכדומה), ואילו החלק השני מורכב מאוכלי עשב. כדי להדגיש את ההיבט של אנרגטיקה תוך-אוכלוסית (הפירוש הראשון של המודל האנרגטי), יש לתאר את כל אוכלוסיית השועלים כמלבן בודד, אם יש להפיץ את חילוף החומרים ( חילוף חומרים- חילוף חומרים, קצב חילוף החומרים) אוכלוסיות שועלים לשתי רמות טרופיות, כלומר, כדי להציג את הקשר בין התפקידים של מזון צמחי ובעלי חיים בחילוף החומרים, יש צורך לבנות שני מלבנים או יותר.

בהכרת המודל האוניברסלי של זרימת אנרגיה, ניתן לקבוע את היחס בין ערכי זרימת האנרגיה בנקודות שונות של שרשרת המזון. במבטאים באחוזים, יחסים אלו נקראים יעילות סביבתית. ישנן מספר קבוצות של יעילות סביבתית. הקבוצה הראשונה של יחסי אנרגיה: B/Rו יחסי ציבור. שיעור האנרגיה המושקע בנשימה גדול באוכלוסיות של אורגניזמים גדולים. כאשר נחשפים ללחץ מהסביבה החיצונית רעולה. עוצמה פמשמעותי באוכלוסיות פעילות של אורגניזמים קטנים (למשל אצות), וכן במערכות שמקבלות אנרגיה מבחוץ.

קבוצת היחסים הבאה: A/Iו P/A. הראשון שבהם נקרא יעילות הטמעה(כלומר, היעילות של השימוש באנרגיה המסופקת), השני - יעילות צמיחת רקמות. יעילות הטמעה יכולה לנוע בין 10 ל-50% ומעלה. זה יכול להגיע לערך קטן (עם הטמעה של אנרגיית אור על ידי צמחים), או שיש לו ערכים גדולים(כאשר הטמעה של אנרגיית מזון על ידי בעלי חיים). בדרך כלל, יעילות ההטמעה בבעלי חיים תלויה במזון שלהם. בבעלי חיים אוכלי עשב הוא מגיע ל-80% באכילת זרעים, ל-60% באכילת עלווה צעירה, 30-40% באכילת עלים מבוגרים, 10-20% באכילת עצים. בבעלי חיים טורפים יעילות ההטמעה היא 60-90%, שכן מזון מהחי נספג הרבה יותר בקלות בגוף מאשר מזון צמחי.

גם היעילות של צמיחת רקמות משתנה מאוד. הוא מגיע לערכיו הגדולים ביותר במקרים בהם אורגניזמים קטנים בגודלם ותנאי בית הגידול שלהם אינם דורשים הוצאות אנרגיה גדולות כדי לשמור על הטמפרטורה האופטימלית לגידול אורגניזמים.

הקבוצה השלישית של יחסי אנרגיה: P/B. אם ניקח בחשבון את P כקצב הגידול בייצור, P/Bמייצג את היחס בין הייצור בנקודת זמן מסוימת לביומסה. אם מוצרים מחושבים לפרק זמן מסוים, ערך היחס P/Bנקבע על סמך הביומסה הממוצעת בפרק זמן זה. במקרה הזה P/Bהיא כמות חסרת מימד ומראה כמה פעמים הייצור הוא יותר או פחות מביומסה.

יש לציין כי מאפייני האנרגיה של מערכת אקולוגית מושפעים מגודל האורגניזמים המאכלסים את המערכת האקולוגית. נוצר קשר בין גודל האורגניזם לבין חילוף החומרים הספציפי שלו (מטבוליזם ל-1 גרם ביומסה). ככל שהאורגניזם קטן יותר, כך חילוף החומרים הספציפי שלו גבוה יותר, ולכן, הביומסה שניתן לתמוך בה נמוכה יותר ברמה טרופית נתונה של המערכת האקולוגית. עם אותה כמות אנרגיה בשימוש, אורגניזמים מידות גדולותלצבור יותר ביומסה מאשר קטנות. למשל, מתי ערך שווההנצרכת באנרגיה, הביומסה שנצברת על ידי חיידקים תהיה נמוכה בהרבה מהביומסה שנצבר על ידי אורגניזמים גדולים (לדוגמה, יונקים). תמונה שונה מצטיירת כאשר בוחנים פרודוקטיביות. מכיוון שהפרודוקטיביות היא קצב הגידול של ביומסה, הוא גדול יותר בבעלי חיים קטנים, בעלי שיעורי רבייה וחידוש ביומסה גבוהים יותר.

עקב איבוד האנרגיה בתוך שרשראות המזון והתלות של חילוף החומרים בגודל הפרטים, כל קהילה ביולוגית רוכשת מבנה טרופי מסוים, שיכול לשמש מאפיין של המערכת האקולוגית. המבנה הטרופי מאופיין על ידי היבול העומד או על ידי כמות האנרגיה הקבועה ליחידת שטח ליחידת זמן על ידי כל רמה טרופית שלאחר מכן. ניתן לתאר את המבנה הטרופי בצורה גרפית בצורת פירמידות, שבסיסן הוא הרמה הטרופית הראשונה (רמת היצרנים), והרמות הטרופיות הבאות יוצרות את ה"רצפות" של הפירמידה. ישנם שלושה סוגים של פירמידות אקולוגיות.

1) פירמידת המספרים (מסומנת על ידי מספר 1 בתרשים) היא מציגה את מספר האורגניזמים הבודדים בכל רמה טרופית. מספר הפרטים ברמות טרופיות שונות תלוי בשני גורמים עיקריים. הראשון שבהם הוא יותר רמה גבוההחילוף חומרים ספציפי בבעלי חיים קטנים בהשוואה לגדולים, מה שמאפשר להם עדיפות מספרית על פני מינים גדולים ושיעורי רבייה גבוהים יותר. עוד מהגורמים לעיל הוא קיומם של גבולות עליונים ותחתונים על גודל הטרף שלהם בקרב חיות טורפות. אם הטרף גדול בהרבה מהטורף, אז הוא לא יוכל להביס אותו. טרף קטן לא יוכל לספק את צורכי האנרגיה של הטורף. לכן, עבור כל מין טורף יש גודל אופטימליקורבנות עם זאת, עבור של כלל זהיש יוצאים מן הכלל (לדוגמה, נחשים משתמשים בארס כדי להרוג בעלי חיים גדולים מהם). ניתן להפנות פירמידות של מספרים כלפי מטה אם היצרנים גדולים בהרבה מהצרכנים העיקריים בגודלם (דוגמה לכך היא מערכת אקולוגית של יער, שבה היצרנים הם עצים והצרכנים העיקריים הם חרקים).

2) פירמידת ביומסה (2 בתרשים). בעזרתו, אתה יכול להראות בבירור את היחסים של ביומסה בכל אחת מהרמות הטרופיות. זה יכול להיות ישיר אם הגודל ותוחלת החיים של היצרנים מגיעים לערכים גדולים יחסית (מערכות אקולוגיות יבשתיות ומים רדודים), והיפוך כאשר היצרנים קטנים בגודלם ובעלי מחזור חיים קצר (קווי מים פתוחים ועמוקים).

3) פירמידת אנרגיה (3 בתרשים). משקף את כמות זרימת האנרגיה והפרודוקטיביות בכל רמה טרופית. בניגוד לפירמידות של מספרים וביומסה, לא ניתן להפוך את פירמידת האנרגיה, שכן המעבר של אנרגיית המזון לרמות טרופיות גבוהות יותר מתרחש עם הפסדי אנרגיה גדולים. כתוצאה מכך, האנרגיה הכוללת של כל רמה טרופית קודמת לא יכולה להיות גבוהה מהאנרגיה של הרמה הבאה. ההיגיון לעיל מבוסס על השימוש בחוק השני של התרמודינמיקה, ולכן פירמידת האנרגיה במערכת אקולוגית משמשת להמחשה ברורה.

מכל המאפיינים הטרופיים של מערכת אקולוגית שהוזכרו לעיל, רק פירמידת האנרגיה מספקת את התמונה השלמה ביותר של ארגון הקהילות הביולוגיות. בפירמידת האוכלוסין, תפקידם של אורגניזמים קטנים מוגזם מאוד, ובפירמידת הביומסה מעריכים יתר על המידה את חשיבותם של הגדולים. במקרה זה, קריטריונים אלו אינם מתאימים להשוואת התפקיד התפקודי של אוכלוסיות השונות מאוד ביחס בין עוצמת חילוף החומרים לגודל הפרטים. מסיבה זו, זרימת האנרגיה היא זו המשמשת כקריטריון המתאים ביותר להשוואת מרכיבים בודדים של מערכת אקולוגית זה עם זה, כמו גם להשוואה בין שתי מערכות אקולוגיות.

הכרת החוקים הבסיסיים של שינוי אנרגיה במערכת אקולוגית תורמת להבנה טובה יותר של תהליכי התפקוד של המערכת האקולוגית. הדבר חשוב במיוחד בשל העובדה שהתערבות האדם ב"עבודתו" הטבעית עלולה להוביל להרס של המערכת האקולוגית. בהקשר זה, עליו להיות מסוגל לחזות מראש את תוצאות פעילותו, והבנה של זרימות האנרגיה במערכת האקולוגית יכולה לספק דיוק רב יותר של התחזיות הללו.