Mērķis: paplašināt zināšanas par biotiskajiem vides faktoriem.

Aprīkojums: herbārija augi, pildīti hordati (zivis, abinieki, rāpuļi, putni, zīdītāji), kukaiņu kolekcijas, dzīvnieku mitrie preparāti, dažādu augu un dzīvnieku ilustrācijas.

Progress:

1. Izmantojiet aprīkojumu un izveidojiet divas strāvas ķēdes. Atcerieties, ka ķēde vienmēr sākas ar ražotāju un beidzas ar reduktoru.

Augi → kukaiņi→ķirzaka → baktērijas

Augi → sienāzis→ varde → baktērijas

Atcerieties savus novērojumus dabā un izveidojiet divas barības ķēdes. Etiķešu ražotāji, patērētāji (1. un 2. pasūtījums), sadalītāji.

violets → Springtails→plēsīgās ērces→plēsīgie simtkāji→ baktērijas

Ražotājs - patērētājs1 - patērētājs2 - patērētājs2 - sadalītājs

Kāposti→ gliemeža→ varde →baktērijas

Ražotājs – patērētājs1 – patērētājs2 – sadalītājs

Kas ir barības ķēde un kas ir tās pamatā? Kas nosaka biocenozes stabilitāti? Izsakiet savu secinājumu.

Secinājums:

Ēdiens (trofisks) ķēde- virkne augu, dzīvnieku, sēņu un mikroorganismu sugu, kas ir savstarpēji saistītas ar attiecībām: pārtika - patērētājs (organismu virkne, kurā notiek pakāpeniska vielas un enerģijas pārnešana no avota uz patērētāju). Nākamās saites organismi apēd iepriekšējās saites organismus, un tādējādi notiek enerģijas un vielas ķēdes pārnešana, kas ir vielu cikla pamatā dabā. Ar katru pārsūtīšanu no saites uz saiti tas tiek zaudēts Lielākā daļa(līdz 80-90%) potenciālās enerģijas izkliedējas siltuma veidā. Šī iemesla dēļ saišu (tipu) skaits pārtikas ķēdē ir ierobežots un parasti nepārsniedz 4-5. Biocenozes stabilitāti nosaka tās sugu sastāva daudzveidība. Ražotāji- organismi, kas spēj sintezēt organiskās vielas no neorganiskām, tas ir, visi autotrofi. Patērētāji- heterotrofi, organismi, kas patērē gatavas organiskās vielas, ko radījuši autotrofi (ražotāji). Atšķirībā no sadalītājiem

Patērētāji nespēj organiskās vielas sadalīt neorganiskās. Sadalītāji- mikroorganismi (baktērijas un sēnītes), kas iznīcina dzīvo būtņu mirušās atliekas, pārvēršot tās par neorganiskiem un vienkāršiem organiskiem savienojumiem.

3. Nosauciet organismus, kuriem vajadzētu atrasties trūkstošajās vietās šādās barības ķēdēs.

1) Zirneklis, lapsa

2) koku ēdājs-kāpurs, čūska-vanags

3) kāpurs

4. No piedāvātā dzīvo organismu saraksta izveidojiet trofisko tīklu:

zāle, ogu krūms, muša, zīle, varde, zāles čūska, zaķis, vilks, trūdošās baktērijas, odi, sienāzis. Norādiet enerģijas daudzumu, kas pārvietojas no viena līmeņa uz otru.

1. Zāle (100%) - sienāzis (10%) - varde (1%) - čūska (0,1%) - pūšanas baktērijas (0,01%).

2. Krūms (100%) - zaķis (10%) - vilks (1%) - puves baktērijas (0,1%).

3. Zāle (100%) - muša (10%) - zīle (1%) - vilks (0,1%) - pūšanas baktērijas (0,01%).

4. Zāle (100%) - odi (10%) - varde (1%) - čūska (0,1%) - pūšanas baktērijas (0,01%).

5. Zinot noteikumu par enerģijas pārnesi no viena trofiskais līmenis no otras puses (apmēram 10%), izveidojiet biomasas piramīdu trešajai barības ķēdei (1. uzdevums). Augu biomasa ir 40 tonnas.

Zāle (40 tonnas) -- sienāzis (4 tonnas) -- zvirbulis (0,4 tonnas) -- lapsa (0,04).

6. Secinājums: ko atspoguļo ekoloģisko piramīdu noteikumi?

Ekoloģisko piramīdu noteikums ļoti nosacīti nodod enerģijas pārneses modeli no viena uztura līmeņa uz nākamo pārtikas ķēdē. Šos grafiskos modeļus pirmo reizi izstrādāja Čārlzs Eltons 1927. gadā. Saskaņā ar šo modeli augu kopējai masai vajadzētu būt par vienu pakāpi lielākai nekā zālēdāju dzīvnieku masai, un zālēdāju dzīvnieku kopējai masai jābūt par kārtu lielākai nekā pirmā līmeņa plēsēju utt. līdz pašam barības ķēdes beigām.

Laboratorijas darbi № 1

Jebkurai dzīvai radībai uz mūsu planētas par normāla attīstība pārtika ir vajadzīga. Uzturs ir enerģijas saņemšanas process un nepieciešams ķīmiskie elementi dzīvā organismā. Dažu dzīvnieku barības avots ir citi augi un dzīvnieki. Enerģijas un barības vielu pārnešanas process no viena dzīvā organisma uz otru notiek, ēdot vienu pēc otra. Daži dzīvnieki un augi kalpo kā barība citiem. Tādējādi enerģiju var pārnest caur vairākām saitēm.

Tiek izsaukta visu saišu kopa šajā procesā strāvas ķēde. Barības ķēdes piemēru var redzēt mežā, kad putns apēd tārpu un tad pats kļūst par barību lūsim.

Visu veidu dzīvos organismus atkarībā no vietas, kur tie ieņem, iedala trīs veidos:

• ražotājiem;
• patērētājiem;
• sadalītāji.

Ražotāji ir dzīvi organismi, kas patstāvīgi ražo barības vielas. Piemēram, augi vai aļģes. Lai ražotu organiskās vielas, ražotāji var izmantot saules gaismu vai vienkāršu neorganiskie savienojumi, piemēram, oglekļa dioksīds vai sērūdeņradis. Šādus organismus sauc arī par autotrofiskiem. Autotrofi ir jebkuras barības ķēdes pirmais posms un veido tās pamatu, un šo organismu saņemtā enerģija atbalsta katru nākamo posmu.

Patērētāji

Patērētāji ir nākamā saite. Patērētāju lomu spēlē heterotrofiski organismi, tas ir, tie, kas paši neražo organiskās vielas, bet izmanto citus organismus kā pārtiku. Patērētājus var iedalīt vairākos līmeņos. Piemēram, pirmajā līmenī ietilpst visi zālēdāji, daži mikroorganismu veidi, kā arī planktons. Grauzēji, zaķi, aļņi, mežacūkas, antilopes un pat nīlzirgi - visi pieder pirmajam līmenim.

Otrajā līmenī ietilpst mazi plēsēji, piemēram: savvaļas kaķi, ūdeles, seski, planktonēdājas zivis, pūces, čūskas. Šie dzīvnieki kalpo par barību trešā līmeņa patērētājiem – lielākiem plēsējiem. Tie ir tādi dzīvnieki kā lapsa, lūsis, lauva, vanags, līdaka uc Šādus plēsējus sauc arī par virsotnes plēsējiem. Top plēsēji ne vienmēr ēd tikai tos, kas ir iepriekšējā līmenī. Piemēram, maza lapsa var kļūt par laupījumu vanagam, bet lūsis var medīt gan grauzējus, gan pūces.

Sadalītāji

Tie ir organismi, kas pārstrādā dzīvnieku izcelsmes atkritumus un to mirušo mīkstumu neorganiskos savienojumos. Tie ietver dažus sēnīšu veidus, pūšanas baktērijas. Sadalītāju uzdevums ir slēgt vielu ciklu dabā. Tie atgriež augsnē un gaisā ūdeni un vienkāršus neorganiskus savienojumus, ko ražotāji izmanto savām dzīves aktivitātēm. Sadalītāji pārstrādā ne tikai beigtos dzīvniekus, bet arī, piemēram, nokritušās lapas, kas sāk pūt mežā vai sausu zāli stepē.

Trofiskie tīkli

Visas barības ķēdes pastāv pastāvīgās attiecībās viena ar otru. Vairāku pārtikas ķēžu kolekcija veido trofisko tīklu. Šī ir sava veida piramīda, kas sastāv no vairākiem līmeņiem.Katru līmeni veido noteiktas saites pārtikas ķēdē. Piemēram, ķēdēs:

• muša - varde - gārnis;
• sienāzis - čūska - piekūns;

Muša un sienāzis piederēs pirmajam trofikas līmenim, čūska un varde - otrajam, bet gārnis un piekūns - trešajā.

Barības ķēžu veidi: piemēri dabā

Tos iedala ganībās un detrītā. Pastorālās barības ķēdes Izplatīts stepēs un pasaules okeānos. Šo ķēžu sākums ir ražotāji. Piemēram, zāle vai aļģes. Tālāk nāk pirmās kārtas patērētāji, piemēram, zālēdāji vai zivju mazuļi un mazi vēžveidīgie, kas barojas ar aļģēm. Tālāk ķēdē ir mazie plēsēji, piemēram, lapsas, ūdeles, seski, laktas un pūces. Superplēsēji, piemēram, lauvas, lāči un krokodili, noslēdz ķēdi. Superplēsēji nav citu dzīvnieku laupījums, bet pēc nāves kalpo kā barības materiāls sadalītājiem. Sadalītāji piedalās šo dzīvnieku atlieku sadalīšanās procesā.

Detritālas barības ķēdes rodas no trūdošām organiskām vielām. Piemēram, no trūdošām lapām un atlikušās zāles vai no kritušām ogām. Šādas ķēdes ir izplatītas lapu koku un jauktos mežos. Nokritušas trūdošas lapas – meža utis – krauklis. Šeit ir šādas pārtikas ķēdes piemērs. Lielākā daļa dzīvnieku un mikroorganismu vienlaikus var būt abu sugu daļas pārtikas ķēdes. Piemērs tam ir dzenis, kas barojas ar kukaiņiem, kas sadala atmirušo koksni. Tie ir detrītu barības ķēdes pārstāvji.Un pats dzenis var kļūt par laupījumu mazam plēsējam, piemēram, lūsim. Lūši var medīt arī grauzējus - ganību barības ķēdes pārstāvjus.

Jebkura barības ķēde nevar būt ļoti gara. Tas ir saistīts ar faktu, ka tikai 10% no iepriekšējā līmeņa enerģijas tiek pārnesti uz katru nākamo līmeni. Lielākā daļa no tām sastāv no 3 līdz 6 saitēm.

Saules enerģijai ir milzīga loma dzīvības atražošanā. Šīs enerģijas daudzums ir ļoti liels (apmēram 55 kcal uz 1 cm 2 gadā). No šī daudzuma ražotāji - zaļie augi - fotosintēzes rezultātā fiksē ne vairāk kā 1-2% enerģijas, bet tuksneši un okeāns - procentu simtdaļas.

Pārtikas ķēdes posmu skaits var atšķirties, bet parasti tie ir 3-4 (retāk 5). Fakts ir tāds, ka tik maz enerģijas sasniedz pārtikas ķēdes pēdējo posmu, ka ar to nepietiks, ja palielināsies organismu skaits.

Rīsi. 1. Pārtikas ķēdes sauszemes ekosistēmā

Tiek saukts organismu kopums, ko vieno viens uztura veids un kas ieņem noteiktu vietu barības ķēdē. trofiskais līmenis. Organismi, kas saņem enerģiju no Saules, veicot tādu pašu soļu skaitu, pieder vienam un tam pašam trofiskajam līmenim.

Vienkāršākā barības ķēde (vai barības ķēde) var sastāvēt no fitoplanktona, kam seko lielāki zālēdāji planktona vēžveidīgie (zooplanktons) un beidzot ar vali (vai maziem plēsējiem), kas filtrē šos vēžveidīgos no ūdens.

Daba ir sarežģīta. Visi tā elementi, dzīvie un nedzīvie, ir viens veselums, mijiedarbojošu un savstarpēji saistītu parādību un radījumu komplekss, kas pielāgoti viens otram. Tie ir vienas ķēdes posmi. Un, ja jūs noņemat vismaz vienu šādu saiti no kopējās ķēdes, rezultāti var būt negaidīti.

Barības ķēžu pārraušana var īpaši negatīvi ietekmēt mežus — neatkarīgi no tā, vai tās ir mērenās joslas mežu biocenozes vai tropu mežu biocenozes, kurās ir daudz sugu daudzveidības. Daudzas koku, krūmu vai zālaugu sugas paļaujas uz īpašu apputeksnētāju - bitēm, lapsenēm, tauriņiem vai kolibri -, kas dzīvo augu sugu diapazonā. Tiklīdz nomirst pēdējais ziedošais koks vai zālaugu augs, apputeksnētājs būs spiests pamest šo dzīvotni. Tā rezultātā nomirs fitofāgi (zālēdāji), kas barojas ar šiem augiem vai koku augļiem. Plēsēji, kas medīja fitofāgus, paliks bez barības, un tad izmaiņas secīgi ietekmēs atlikušos barības ķēdes posmus. Rezultātā tie ietekmēs cilvēkus, jo tiem ir sava īpaša vieta pārtikas ķēdē.

Pārtikas ķēdes var iedalīt divos galvenajos veidos: ganībās un detritālajās. Tiek sauktas pārtikas cenas, kas sākas ar autotrofiskiem fotosintēzes organismiem ganības, vai ēšanas ķēdes. Ganību ķēdes augšdaļā aug zaļie augi. Ganību ķēdes otrajā līmenī parasti atrodas fitofāgi, t.i. dzīvnieki, kas ēd augus. Zālāju barības ķēdes piemērs ir attiecības starp organismiem palieņu pļavā. Šāda ķēde sākas ar pļavas ziedošu augu. Nākamā saite ir tauriņš, kas barojas ar ziedu nektāru. Tad nāk mitro biotopu iemītnieks - varde. Tās aizsargājošais krāsojums ļauj tai uzbrukt upurim, bet neglābj to no cita plēsēja - parastās zāles čūskas. Gārnis, noķēris čūsku, palienes pļavā noslēdz barības ķēdi.

Ja barības ķēde sākas ar mirušām augu atliekām, līķiem un dzīvnieku ekskrementiem – detrītu, to sauc detritāls, vai sadalīšanās ķēde. Termins "detrīts" nozīmē sabrukšanas produktu. Tas ir aizgūts no ģeoloģijas, kur detrīts attiecas uz iežu iznīcināšanas produktiem. Ekoloģijā detrīts ir organisko vielu, iesaistīts sadalīšanās procesā. Šādas ķēdes ir raksturīgas kopienām dziļu ezeru un okeānu dibenā, kur daudzi organismi barojas ar detrīta sedimentāciju, ko veido mirušie organismi no rezervuāra augšējiem apgaismotajiem slāņiem.

Meža biocenozēs detritālā ķēde sākas ar mirušo organisko vielu sadalīšanos, ko veic saprofāgi. Lielākā daļa Aktīva līdzdalībaŠeit organisko vielu sadalīšanā piedalās augsnes bezmugurkaulnieki (posmkāji, tārpi) un mikroorganismi. Ir arī lieli saprofāgi - kukaiņi, kas sagatavo substrātu organismiem, kas veic mineralizācijas procesus (baktērijām un sēnītēm).

Atšķirībā no ganību ķēdes, organismu izmērs, pārvietojoties pa detrīta ķēdi, nepalielinās, bet, gluži pretēji, samazinās. Tātad otrajā līmenī var atrasties kapu rakšanas kukaiņi. Bet tipiskākie detrītu ķēdes pārstāvji ir sēnītes un mikroorganismi, kas barojas ar atmirušajām vielām un pabeidz bioorganisko vielu sadalīšanās procesu līdz vienkāršāko minerālu un organisko vielu stāvoklim, ko pēc tam izšķīdinātā veidā patērē zaļo augu saknes. ganību ķēdes augšpusē, tādējādi uzsākot jaunu matērijas kustības loku.

Dažās ekosistēmās dominē ganības, savukārt citās dominē detrītu ķēdes. Piemēram, mežs tiek uzskatīts par ekosistēmu, kurā dominē detrīta ķēdes. Tūdoša celma ekosistēmā ganību ķēdes nav vispār. Tajā pašā laikā, piemēram, jūras virsmas ekosistēmās gandrīz visus fitoplanktona pārstāvētos ražotājus patērē dzīvnieki, un viņu līķi nogrimst dibenā, t.i. atstāt publicēto ekosistēmu. Šādās ekosistēmās dominē ganību vai ganību barības ķēdes.

Vispārējs noteikums par jebkuru pārtikas ķēde, nosaka: katrā kopienas trofiskajā līmenī lielākā daļa no pārtikas uzņemtās enerģijas tiek tērēta dzīvības uzturēšanai, tiek izkliedēta un vairs nevar tikt izmantota citiem organismiem. Tādējādi katrā trofiskajā līmenī patērētā pārtika nav pilnībā asimilēta. Ievērojama tā daļa tiek tērēta vielmaiņai. Pārejot uz katru nākamo posmu barības ķēdē Kopā samazinās izmantojamā enerģija, kas pārnesta uz nākamo augstāko trofisko līmeni.

TROFISKĀS ĶĒDES

Darba mērķis: iegūt iemaņas pārtikas (trofisko) ķēžu sastādīšanā un analīzē.

Galvenā informācija

Starp dzīviem organismiem ekosistēmās pastāv dažādas saiknes. Viens no centrālajiem savienojumiem, kas it kā cementē visvairāk dažādi organismi vienā ekosistēmā ir pārtika vai trofika. Pārtikas savienojumi vieno organismus savā starpā pēc pārtikas patērētāja principa. Tas noved pie pārtikas vai trofisko ķēžu rašanās. Ekosistēmā enerģiju saturošas vielas rada autotrofiski organismi un kalpo par barību heterotrofiem. Pārtikas savienojumi ir mehānismi enerģijas pārnešanai no viena organisma uz otru. Tipisks piemērs ir dzīvnieks, kas ēd augus. Šo dzīvnieku savukārt var apēst kāds cits dzīvnieks. Enerģijas pārnešana šādā veidā var notikt caur vairākiem organismiem.

Katrs nākamais barojas ar iepriekšējo, kas to apgādā ar izejvielām un enerģiju.

Šo pārtikas enerģijas pārnešanas secību uztura procesā no tās avota, izmantojot secīgu dzīvo organismu sēriju, sauc pārtikas (trofiskā) ķēde, vai strāvas ķēde. Trofiskās ķēdes- tas ir fotosintēzes procesā absorbētās saules enerģijas vienvirziena plūsmas ceļš caur ekosistēmas dzīviem organismiem vidē, kur tās neizmantotā daļa tiek izkliedēta zemas temperatūras siltumenerģijas veidā.

peles, zvirbuļi, baloži. Dažkārt ekoloģiskajā literatūrā jebkuru pārtikas savienojumu sauc par “plēsoņa-laupījuma” saikni, kas nozīmē, ka plēsējs ir ēdājs. Plēsoņu un upuru sistēmas stabilitāti nodrošina šādi faktori:

- plēsoņa neefektivitāte, laupījuma lidojums;

- ārējās vides noteiktie vides ierobežojumi iedzīvotāju skaitam;

- alternatīvu barības resursu pieejamība plēsējiem;

- samazinot plēsoņa reakcijas aizkavēšanos.

Katras pārtikas ķēdes posma atrašanās vieta ir trofiskais līmenis. Pirmo trofisko līmeni aizņem autotrofi jeb t.s primārie ražotāji. Otrā trofiskā līmeņa organismus sauc par pirmajiem

primārie patērētāji, trešie - sekundārie patērētāji utt.

Trofiskās ķēdes tiek iedalītas divos galvenajos veidos: ganībās (ganību ķēdes, patēriņa ķēdes) un editrītas (sadalīšanās ķēdes).

Augs → zaķis → vilks Ražotājs → zālēdājs → plēsējs

Plaši izplatītas ir arī šādas pārtikas ķēdes:

Augu materiāls (piem., nektārs) → muša → zirneklis → cirtiens → pūce.

Sula rožu krūms→ laputis → mārīte → zirneklis → kukaiņēdājs putns → plēsīgais putns.

Ūdens, īpaši jūras, ekosistēmās plēsēju barības ķēdes ir garākas nekā sauszemes.

Detritālu ķēde sākas ar mirušo organisko vielu - detrītu, ko iznīcina sīko plēsēju apēstie detrītēdāji, un beidzas ar sadalītāju darbu, kas mineralizē organiskās atliekas. Lapu koku mežiem ir svarīga loma sauszemes ekosistēmu detritālajās barības ķēdēs, kuru lapotnes lielāko daļu neēd zālēdāji un tie ir daļa no meža pakaišiem. Lapas sasmalcina daudzi detrītēdāji (sēnītes, baktērijas, kukaiņi), pēc tam tās norij sliekas, kas vienmērīgi sadala humusu virsmas slānis augsne, veidojot mullu. Sadalās

Mikroorganismi, kas noslēdz ķēdi, rada mirušo organisko atlieku galīgo mineralizāciju (1. att.).

Kopumā mūsu mežu tipiskās detrītu ķēdes var attēlot šādi:

lapu pakaiši → slieka → rubenis → zvirbuļvanags;

beigts dzīvnieks → mušas kāpuri → zāles varde → čūska.

Rīsi. 1. Detrital barības ķēde (saskaņā ar Nebel, 1993)

Piemēram, koksni var uzskatīt par organisko materiālu avotu, kas tiek pakļauts bioloģiskai apstrādei augsnē, ko veic augsnē mītošie organismi. Koksni, kas nokrīt uz augsnes virsmas, galvenokārt apstrādā garragu vaboļu, urbju un urbju kāpuri, kas to izmanto pārtikā. To vietā nāk sēnes, kuru micēlijs galvenokārt nosēžas kukaiņu koka veidotajās ejās. Sēnes vēl vairāk atraisa un iznīcina koksni. Šāda irdena koksne un pats micēlijs izrādās ugunspuķu kāpuru barība. Nākamajā posmā skudras apmetas jau tā stipri bojātajā koksnē, iznīcinot gandrīz visus kāpurus un radot apstākļus jaunas sēņu paaudzes apmešanās kokā. Gliemeži sāk baroties ar šādām sēnēm. Sadalītāji mikrobi pabeidz koksnes iznīcināšanu un humifikāciju.

Tāpat notiek savvaļas un mājdzīvnieku kūtsmēslu humifikācija un mineralizācija, kas nonāk augsnē.

Parasti katras dzīvās radības ēdiens ir vairāk vai mazāk daudzveidīgs. Tikai visi zaļie augi “barojas” vienādi: oglekļa dioksīds un minerālsāļu joni. Dzīvniekiem šauras uztura specializācijas gadījumi ir diezgan reti. Iespējamo dzīvnieku uztura izmaiņu rezultātā visi ekosistēmu organismi ir iesaistīti kompleksā barības attiecību tīklā. Pārtikas ķēdes ir cieši saistītas viena ar otru veidojot pārtikas vai trofiskos tīklus. Barības tīklā katra suga ir tieši vai netieši saistīta ar daudzām. Trofiskā tīkla piemērs ar organismu izvietojumu pēc trofiskajiem līmeņiem ir parādīts attēlā. 2.

Pārtikas tīkli ekosistēmās ir ļoti sarežģīti, un varam secināt, ka tajās ienākošā enerģija ilgstoši migrē no viena organisma uz otru.

Rīsi. 2. Trofiskais tīkls

Biocenozēs pārtikas savienojumiem ir divējāda loma. Pirmkārt, viņi

nodrošina vielas un enerģijas pārnesi no viena organisma uz otru.

Tādējādi sugas pastāv līdzās un atbalsta viena otras dzīvi. Otrkārt, pārtikas savienojumi kalpo kā skaitlisko regulēšanas mehānisms

Trofisko tīklu attēlojums var būt tradicionāls (2. att.) vai izmantojot virzītus grafikus (digrāfus).

Ģeometriski orientētu grafiku var attēlot kā virsotņu kopu, ko apzīmē ar apļiem ar virsotņu numuriem un lokiem, kas savieno šīs virsotnes. Loka norāda virzienu no vienas virsotnes uz otru.Ceļš grafikā ir ierobežota loku secība, kurā katra nākamā loka sākums sakrīt ar iepriekšējā loka beigām. Loku var apzīmēt ar virsotņu pāri, ko tas savieno. Ceļš tiek uzrakstīts kā virsotņu secība, caur kuru tas iet. Par ceļu sauc ceļu, kura sākuma virsotne sakrīt ar gala virsotni.

PIEMĒRAM:

AT 3;

1, 2 vai 1, 3, 2 – ceļi no augšas

Elektrības tīklā grafika augšpusē ir attēloti modelēšanas objekti; loki, kas norādīti ar bultām, ved no upura uz plēsēju.

Jebkurš dzīvs organisms aizņem noteiktu ekoloģiskā niša. Ekoloģiskā niša ir teritoriālo un funkcionālās īpašības biotopi, kas atbilst šīs sugas prasībām. Ekoloģiskās fāzes telpā nav divām sugām identiskas nišas. Pēc Gauses konkurētspējīgās izslēgšanas principa divas sugas ar līdzīgām ekoloģiskajām prasībām ilgu laiku nevar ieņemt vienu ekoloģisko nišu. Šīs sugas sacenšas, un viena no tām izspiež otru. Pamatojoties uz elektroenerģijas tīkliem, jūs varat veidot sacensību grafiks. Dzīvie organismi sacensību grafikā tiek attēloti kā grafa virsotnes, starp virsotnēm tiek novilkta mala (savienojums bez virziena), ja ir dzīvs organisms, kas kalpo par barību organismiem, ko attēlo augstāk minētās virsotnes.

Konkurences grafika izstrāde ļauj identificēt konkurējošās organismu sugas un analizēt ekosistēmas darbību un tās ievainojamību.

Princips saskaņot ekosistēmas sarežģītības pieaugumu ar tās stabilitātes palielināšanu ir plaši pieņemts. Ja ekosistēmu pārstāv pārtikas tīkls, varat izmantot Dažādi ceļi Grūtības izmēri:

- noteikt loku skaitu;

- atrast loku skaita attiecību pret virsotņu skaitu;

Trofiskais līmenis tiek izmantots arī pārtikas tīkla sarežģītības un daudzveidības mērīšanai, t.i. organisma vietu barības ķēdē. Trofisko līmeni var noteikt gan pēc īsākā, gan garākā gara ķēde barība no attiecīgās virsotnes, kuras trofiskais līmenis ir vienāds ar “1”.

DARBA VEIKŠANAS KĀRTĪBA

1. vingrinājums

Izveidojiet tīklu 5 dalībniekiem: zāle, putni, kukaiņi, zaķi, lapsas.

2. uzdevums

Izveidojiet barības ķēdes un trofisko līmeni pa īsāko un garāko pārtikas tīkla ceļu no uzdevuma “1”.

4 . Kukaiņi

Piezīme: Ganību barības ķēde sākas ar ražotājiem. 1. ailē norādītais organisms ir augstākais trofiskais līmenis. Pirmās kārtas patērētājiem garie un īsie ceļi trofiskā ķēde sakrīt.

3. uzdevums

Piedāvājiet trofisko tīklu atbilstoši uzdevuma opcijai (1P tabula) un izveidojiet trofisko līmeņu tabulu atbilstoši garākajam un garākajam. īsceļu. Patērētāju pārtikas izvēles ir parādītas tabulā. 2P.

4. uzdevums

Izveidojiet trofisko tīklu saskaņā ar att. 3 un novietojiet tās locekļus atbilstoši trofiskajiem līmeņiem

ATSKAITES PLĀNS

1. Darba mērķis.

2. Pārtikas tīkla grafiks un sacensību grafiks, pamatojoties uz apmācības piemēru (1., 2. uzdevums).

3. Trofisko līmeņu tabula, pamatojoties uz izglītības piemēru (3. uzdevums).

4. Pārtikas tīkla grafiks, sacensību grafiks, trofisko līmeņu tabula atbilstoši uzdevuma variantam.

5. Trofiskā tīkla shēma ar organismu izvietojumu pēc trofiskajiem līmeņiem (saskaņā ar 3. att.).

Rīsi. 3. Tundras biocenoze.

Pirmajā rindā: mazie zvirbuļveidīgie, dažādi kukaiņi, rupjkājains. Otrā rinda: arktiskā lapsa, lemmings, polārā pūce. Trešā rinda: baltā irbe, baltie zaķi. Ceturtā rinda: zoss, vilks, ziemeļbriedis.

Literatūra

1. Reimers N.F. Dabas apsaimniekošana: Vārdnīca-uzziņu grāmata. – M.: Mysl, 1990. 637 lpp.

2. Dzīvnieku dzīve iekšā 7 sējumi. M.: Izglītība, 1983-1989.

3. Zlobin Yu.A. Vispārējā ekoloģija. Kijeva: Naukova Dumka, 1998. – 430 lpp.

4. Stepanovskikh A.S. Ekoloģija: mācību grāmata universitātēm. – M.: UNITIDAN,

5. Nebel B. Zinātne par vidi: kā pasaule darbojas. – M.: Mir, 1993. gads.

–t.1 – 424 lpp.

6. Ekoloģija: mācību grāmata tehniskajām universitātēm / L.I. Cvetkova, M.I. Aleksejevs utt.; Ed. L.I. Cvetkova.–M.: ASV; Sanktpēterburga: Himizdat, 2001.-552 lpp.

7. Girusovs E.V. uc Vides pārvaldības ekoloģija un ekonomika: mācību grāmata augstskolām / Red. Prof. E.V. Girusova. – M.: Likums un likums, VIENOTĪBA,

Enerģijas pārnešana ekosistēmā notiek caur t.s pārtikas ķēdes. Savukārt barības ķēde ir enerģijas pārnešana no tās sākotnējā avota (parasti autotrofiem) caur vairākiem organismiem, dažus ēdot citiem. Pārtikas ķēdes ir sadalītas divos veidos:

Parastā priede => Laputis => mārītes=> Zirnekļi => Kukaiņēdāji

putni => Plēsīgie putni.

Zāle => Zālēdāji zīdītāji => Blusas => Flagellates.

2) Detritāla barības ķēde. Tas rodas no mirušām organiskām vielām (tā sauktajām detrīts), ko patērē mazi, galvenokārt bezmugurkaulnieki, vai arī sadala baktērijas vai sēnītes. Organismus, kas patērē mirušās organiskās vielas, sauc detritivors, sadalot to - iznīcinātāji.

Zālāju un detritalās barības ķēdes ekosistēmās parasti pastāv kopā, bet viena veida barības ķēde gandrīz vienmēr dominē pāri. Dažās specifiskās vidēs (piemēram, pazemē), kur zaļo augu dzīvībai svarīgā darbība nav iespējama gaismas trūkuma dēļ, pastāv tikai detritālas barības ķēdes.

Ekosistēmās barības ķēdes nav izolētas viena no otras, bet ir cieši saistītas. Tie veido tā saukto pārtikas tīkli. Tas notiek tāpēc, ka katram ražotājam ir nevis viens, bet vairāki patērētāji, kuriem savukārt var būt vairāki pārtikas avoti. Attiecības pārtikas tīklā ir skaidri parādītas zemāk esošajā diagrammā.

Pārtikas tīkla diagramma.

Barības ķēdēs, t.s trofiskie līmeņi. Trofiskie līmeņi klasificē organismus barības ķēdē pēc to dzīvības aktivitātes veida vai enerģijas avotiem. Augi ieņem pirmo trofisko līmeni (ražotāju līmeni), zālēdāji (pirmās kārtas patērētāji) pieder pie otrā trofiskā līmeņa, plēsēji, kas ēd zālēdājus, veido trešo trofisko līmeni, sekundārie plēsēji veido ceturto utt. pirmais pasūtījums.

Enerģijas plūsma ekosistēmā

Kā zināms, enerģijas pārnešana ekosistēmā notiek caur barības ķēdēm. Bet ne visa enerģija no iepriekšējā trofiskā līmeņa tiek pārnesta uz nākamo. Kā piemēru var minēt šādu situāciju: neto primārā ražošana ekosistēmā (tas ir, ražotāju uzkrātais enerģijas daudzums) ir 200 kcal/m^2, sekundārā produktivitāte (pirmās kārtas patērētāju uzkrātā enerģija) ir 20 kcal/m^. 2 vai 10% no iepriekšējā trofiskā līmeņa, nākamā līmeņa enerģija ir 2 kcal/m^2, kas ir vienāda ar 20% no iepriekšējā līmeņa enerģijas. Kā redzams no šī piemēra, ar katru pāreju uz augstāku līmeni tiek zaudēti 80-90% no iepriekšējā posma barības ķēdē enerģijas. Šādi zudumi ir saistīti ar faktu, ka ievērojamu enerģijas daļu, pārejot no viena posma uz otru, nākamā trofiskā līmeņa pārstāvji neuzņem vai pārvērš siltumā, kas nav pieejama dzīviem organismiem.

Universāls enerģijas plūsmas modelis.

Enerģijas patēriņu un izdevumus var apskatīt, izmantojot universāls enerģijas plūsmas modelis. Tas attiecas uz jebkuru dzīvo ekosistēmas sastāvdaļu: augu, dzīvnieku, mikroorganismu, populāciju vai trofisko grupu. Šādi grafiski modeļi, kas savienoti viens ar otru, var atspoguļot barības ķēdes (savienojot virknē vairāku trofisko līmeņu enerģijas plūsmas modeļus, veidojas diagramma par enerģijas plūsmu barības ķēdē) vai bioenerģētiku kopumā. Diagrammā ir norādīta enerģija, kas nonāk biomasā es. Tomēr daļa ienākošās enerģijas netiek pārveidota (attēlā tā ir norādīta kā NU). Piemēram, tas notiek, ja tie neuzsūc daļu gaismas, kas iet cauri augiem, vai ja daļa no pārtikas, kas iet caur dzīvnieka gremošanas traktu, netiek absorbēta tā ķermenī. Asimilēts (vai asimilēts) enerģija (apzīmē ar A) tiek izmantots dažādiem mērķiem. Tas tiek tērēts elpošanai (diagrammā - R) t.i. uzturēt biomasas vitālo aktivitāti un ražot organiskās vielas ( P). Produktiem, savukārt, ir dažādas formas. To izsaka enerģijas izmaksās biomasas augšanai ( G), V dažādi izdalījumi organiskās vielas iekšā ārējā vide (E), organisma enerģijas rezervēs ( S) (šādas rezerves piemērs ir tauku uzkrāšanās). Uzkrātā enerģija veido t.s darba cilpa, jo šī produkcijas daļa tiek izmantota enerģijas nodrošināšanai nākotnē (piemēram, plēsējs izmanto savu enerģijas rezervi jaunu upuru meklēšanai). Atlikušo produkcijas daļu veido biomasa ( B).

Universālo enerģijas plūsmas modeli var interpretēt divējādi. Pirmkārt, tas var pārstāvēt sugas populāciju. Šajā gadījumā enerģijas plūsmas kanāli un attiecīgās sugas savienojumi ar citām sugām attēlo barības ķēdes diagrammu. Citā interpretācijā enerģijas plūsmas modelis tiek uzskatīts par kāda enerģijas līmeņa attēlu. Tad biomasas taisnstūris un enerģijas plūsmas kanāli atspoguļo visas populācijas, kuras atbalsta viens un tas pats enerģijas avots.

Lai skaidri parādītu atšķirīgās pieejas universālā enerģijas plūsmas modeļa interpretācijai, mēs varam apsvērt piemēru ar lapsu populāciju. Daļu no lapsu uztura veido veģetācija (augļi utt.), bet otru daļu veido zālēdāji. Lai uzsvērtu intrapopulācijas enerģētikas aspektu (enerģētiskā modeļa pirmā interpretācija), visa lapsu populācija ir jāattēlo kā viens taisnstūris, ja metabolisms ir sadalīts ( vielmaiņa- vielmaiņa, vielmaiņas ātrums) lapsu populācijas divos trofiskajos līmeņos, tas ir, lai parādītu saistību starp augu un dzīvnieku barības lomu metabolismā, ir nepieciešams izveidot divus vai vairākus taisnstūrus.

Zinot universālo enerģijas plūsmas modeli, ir iespējams noteikt enerģijas plūsmas vērtību attiecību dažādos pārtikas ķēdes punktos. Procentos izteiktas šīs attiecības tiek sauktas vides efektivitāte. Ir vairākas vides efektivitātes grupas. Pirmā enerģētisko attiecību grupa: B/R Un P/R. Elpošanai iztērētās enerģijas īpatsvars lielu organismu populācijās ir liels. Ja tiek pakļauts ārējās vides stresam R palielinās. Lielums P nozīmīga mazo organismu (piemēram, aļģu) aktīvajās populācijās, kā arī sistēmās, kas saņem enerģiju no ārpuses.

Šāda attiecību grupa: A/I Un P/A. Pirmo no tiem sauc asimilācijas efektivitāte(t.i., piegādātās enerģijas izmantošanas efektivitāte), otrais - audu augšanas efektivitāte. Asimilācijas efektivitāte var svārstīties no 10 līdz 50% vai lielāka. Tas var sasniegt nelielu vērtību (ar augiem asimilējot gaismas enerģiju), vai arī tā var būt lielas vērtības(kad dzīvnieki asimilē pārtikas enerģiju). Parasti asimilācijas efektivitāte dzīvniekiem ir atkarīga no viņu barības. Zālēdiem dzīvniekiem tas sasniedz 80%, ēdot sēklas, 60%, ēdot jaunus lapotnes, 30-40%, ēdot vecākas lapas, 10-20%, ēdot koksni. Gaļēdājiem asimilācijas efektivitāte ir 60–90%, jo dzīvnieku barība organismā tiek absorbēta daudz vieglāk nekā augu barība.

Arī audu augšanas efektivitāte ir ļoti atšķirīga. Vislielākās vērtības tas sasniedz gadījumos, kad organismi ir maza izmēra un to dzīvotnes apstākļi neprasa lielus enerģijas izdevumus, lai uzturētu organismu augšanai optimālu temperatūru.

Trešā enerģētisko attiecību grupa: P/B. Ja mēs uzskatām P par ražošanas pieauguma ātrumu, P/B atspoguļo ražošanas un biomasas attiecību noteiktā laika posmā. Ja produkti tiek aprēķināti noteiktam laika periodam, koeficienta vērtība P/B tiek noteikts, pamatojoties uz vidējo biomasu šajā laika periodā. Šajā gadījumā P/B ir bezizmēra lielums un parāda, cik reižu produkcija ir lielāka vai mazāka par biomasu.

Jāņem vērā, ka ekosistēmas enerģētiskos raksturlielumus ietekmē ekosistēmā mītošo organismu lielums. Ir konstatēta saistība starp organisma lielumu un tā specifisko metabolismu (vielmaiņu uz 1 g biomasas). Jo mazāks ir organisms, jo augstāka ir tā specifiskā vielmaiņa un līdz ar to mazāka biomasa, ko var uzturēt noteiktā ekosistēmas trofiskajā līmenī. Ar tādu pašu patērētās enerģijas daudzumu organismi lieli izmēri uzkrāj vairāk biomasas nekā mazie. Piemēram, kad vienāda vērtība patērētās enerģijas, baktēriju uzkrātā biomasa būs daudz mazāka nekā lielo organismu (piemēram, zīdītāju) uzkrātā biomasa. Apsverot produktivitāti, paveras cita aina. Tā kā produktivitāte ir biomasas pieauguma ātrums, tas ir lielāks maziem dzīvniekiem, kuriem ir augstāks vairošanās un biomasas atjaunošanas ātrums.

Sakarā ar enerģijas zudumu barības ķēdēs un vielmaiņas atkarību no indivīdu lieluma, katra bioloģiskā kopiena iegūst noteiktu trofisko struktūru, kas var kalpot kā ekosistēmas īpašība. Trofisko struktūru raksturo vai nu ar augošu kultūru, vai ar enerģijas daudzumu, kas fiksēts uz laukuma vienību laika vienībā katrā nākamajā trofiskajā līmenī. Trofisko struktūru var attēlot grafiski piramīdu veidā, kuru pamats ir pirmais trofiskais līmenis (ražotāju līmenis), un nākamie trofiskie līmeņi veido piramīdas “stāvus”. Ir trīs veidu ekoloģiskās piramīdas.

1) Skaitļu piramīda (diagrammā norādīta ar skaitli 1) Tā parāda atsevišķu organismu skaitu katrā trofiskajā līmenī. Cilvēku skaits dažādos trofiskajos līmeņos ir atkarīgs no diviem galvenajiem faktoriem. Pirmais no tiem ir vairāk augsts līmenis specifisks vielmaiņas process maziem dzīvniekiem salīdzinājumā ar lielajiem dzīvniekiem, kas ļauj tiem būt skaitliski pārākiem par lielām sugām un lielāku vairošanās ātrumu. Vēl viens no iepriekš minētajiem faktoriem ir plēsīgo dzīvnieku laupījuma lieluma augšējās un apakšējās robežas. Ja upuris ir daudz lielāks par plēsēju, tad tas nespēs to uzvarēt. Mazais laupījums nespēs apmierināt plēsēja enerģijas vajadzības. Tāpēc katrai plēsīgajai sugai ir optimālais izmērs upuri Tomēr par no šī noteikuma ir izņēmumi (piemēram, čūskas izmanto indi, lai nogalinātu dzīvniekus, kas ir lielāki par sevi). Skaitļu piramīdas var būt vērstas uz leju, ja ražotāji ir daudz lielāki par primārajiem patērētājiem (piemērs ir meža ekosistēma, kur ražotāji ir koki un primārie patērētāji ir kukaiņi).

2) Biomasas piramīda (2 diagrammā). Ar tās palīdzību jūs varat skaidri parādīt biomasas attiecības katrā no trofiskajiem līmeņiem. Tas var būt tiešs, ja ražotāju lielums un mūža ilgums sasniedz salīdzinoši lielas vērtības (sauszemes un seklā ūdens ekosistēmas), un otrādi, ja ražotāji ir mazi un tiem ir īss dzīves cikls (atklātas un dziļas ūdenstilpes).

3) Enerģijas piramīda (3 diagrammā). Atspoguļo enerģijas plūsmas apjomu un produktivitāti katrā trofiskajā līmenī. Atšķirībā no skaitļu un biomasas piramīdām enerģijas piramīdu nevar apgriezt, jo pārtikas enerģijas pāreja uz augstāku trofisko līmeni notiek ar lieliem enerģijas zudumiem. Līdz ar to katra iepriekšējā trofiskā līmeņa kopējā enerģija nevar būt lielāka par nākamā trofiskā līmeņa enerģiju. Iepriekš minētais pamatojums ir balstīts uz otrā termodinamikas likuma izmantošanu, tāpēc enerģijas piramīda ekosistēmā kalpo kā skaidra tā ilustrācija.

No visām iepriekš minētajām ekosistēmas trofiskajām īpašībām tikai enerģijas piramīda sniedz vispilnīgāko priekšstatu par bioloģisko kopienu organizāciju. Iedzīvotāju piramīdā mazo organismu loma ir stipri pārspīlēta, bet biomasas piramīdā lielo organismu nozīme ir pārvērtēta. Šajā gadījumā šie kritēriji nav piemēroti, lai salīdzinātu to populāciju funkcionālo lomu, kuras ļoti atšķiras vielmaiņas intensitātes attiecībā pret indivīdu lielumu. Šī iemesla dēļ tieši enerģijas plūsma kalpo kā vispiemērotākais kritērijs atsevišķu ekosistēmas komponentu savstarpējai salīdzināšanai, kā arī divu ekosistēmu savstarpējai salīdzināšanai.

Zināšanas par enerģijas transformācijas pamatlikumiem ekosistēmā palīdz labāk izprast ekosistēmas funkcionēšanas procesus. Tas ir īpaši svarīgi tādēļ, ka cilvēka iejaukšanās tās dabiskajā “darbā” var izraisīt ekoloģiskās sistēmas iznīcināšanu. Šajā sakarā viņam ir jāspēj iepriekš paredzēt savu darbību rezultātus, un izpratne par enerģijas plūsmām ekosistēmā var nodrošināt lielāku šo prognožu precizitāti.