Cieľ: rozšíriť poznatky o biotických faktoroch prostredia.

Vybavenie: herbárové rastliny, vypchaté strunatce (ryby, obojživelníky, plazy, vtáky, cicavce), zbierky hmyzu, vlhké preparáty zvierat, ilustrácie rôznych rastlín a živočíchov.

Pokrok:

1. Použite zariadenie a vytvorte dva napájacie obvody. Pamätajte, že reťaz vždy začína výrobcom a končí reduktorom.

Rastliny → hmyzu→jašterica → baktérie

Rastliny → kobylka→ žaba → baktérie

Spomeňte si na svoje pozorovania v prírode a vytvorte dva potravinové reťazce. Výrobcovia etikiet, spotrebitelia (1. a 2. rád), rozkladače.

fialový → Springtails→dravé roztoče→dravé stonožky→ baktérie

Výrobca - spotrebiteľ1 - spotrebiteľ2 - spotrebiteľ2 - rozkladač

Kapustnica→ slimák→ žaba →baktérie

Výrobca – spotrebiteľ1 – spotrebiteľ2 – rozkladač

Čo je to potravinový reťazec a čo je jeho základom? Čo určuje stabilitu biocenózy? Uveďte svoj záver.

Záver:

Jedlo (trofický) reťaz- rad druhov rastlín, živočíchov, húb a mikroorganizmov, ktoré sú navzájom spojené vzťahom: potrava - konzument (sled organizmov, v ktorých dochádza k postupnému prenosu hmoty a energie od zdroja k spotrebiteľovi). Organizmy nasledujúceho článku požierajú organizmy predchádzajúceho článku a dochádza tak k reťazovému prenosu energie a hmoty, ktorý je základom kolobehu látok v prírode. Pri každom prenose z odkazu na odkaz sa stratí väčšina z nich(až 80-90%) potenciálnej energie rozptýlenej vo forme tepla. Z tohto dôvodu je počet článkov (typov) v potravinovom reťazci obmedzený a zvyčajne nepresahuje 4-5. Stabilita biocenózy je určená rozmanitosťou jej druhového zloženia. Výrobcovia- organizmy schopné syntetizovať organické látky z anorganických, čiže všetky autotrofy. Spotrebitelia- heterotrofy, organizmy konzumujúce hotové organické látky vytvorené autotrofmi (producentmi). Na rozdiel od rozkladačov

Spotrebitelia nie sú schopní rozložiť organické látky na anorganické. Rozkladače- mikroorganizmy (baktérie a huby), ktoré ničia mŕtve zvyšky živých bytostí a menia ich na anorganické a jednoduché organické zlúčeniny.

3. Vymenujte organizmy, ktoré by sa mali v nasledujúcich potravinových reťazcoch nachádzať na chýbajúcom mieste.

1) Pavúk, líška

2) stromožrút-húsenica, had-jastrab

3) húsenica

4. Z navrhnutého zoznamu živých organizmov vytvorte trofickú sieť:

tráva, ker, mucha, sýkorka, žaba, užovka, zajac, vlk, hnijúce baktérie, komár, kobylka. Označte množstvo energie, ktoré sa pohybuje z jednej úrovne do druhej.

1. Tráva (100%) - kobylka (10%) - žaba (1%) - had (0,1%) - hnijúce baktérie (0,01%).

2. Krík (100%) - zajac (10%) - vlk (1%) - hnijúce baktérie (0,1%).

3. Tráva (100%) - mucha (10%) - sýkorka (1%) - vlk (0,1%) - hnijúce baktérie (0,01%).

4. Tráva (100%) - komár (10%) - žaba (1%) - had (0,1%) - hnijúce baktérie (0,01%).

5. Poznať pravidlo prenosu energie z jedného trofická úroveň na druhej strane (asi 10 %) postavte pyramídu z biomasy pre tretí potravinový reťazec (úloha 1). Rastlinná biomasa je 40 ton.

Tráva (40 ton) -- kobylka (4 tony) -- vrabec (0,4 tony) -- líška (0,04).

6. Záver: čo odrážajú pravidlá ekologických pyramíd?

Pravidlo ekologických pyramíd veľmi podmienečne prenáša vzorec prenosu energie z jednej úrovne výživy na ďalšiu v potravinovom reťazci. Tieto grafické modely prvýkrát vyvinul Charles Elton v roku 1927. Podľa tohto vzoru by celková hmotnosť rastlín mala byť rádovo väčšia ako u bylinožravých zvierat a celková hmotnosť bylinožravých zvierat by mala byť rádovo väčšia ako u predátorov prvej úrovne atď. až na samý koniec potravinového reťazca.

Laboratórne práce № 1

Každému živému tvorovi na našej planéte za normálny vývoj jedlo je potrebné. Výživa je proces prijímania energie a nevyhnutný chemické prvky do živého organizmu. Zdrojom potravy pre niektoré živočíchy sú iné rastliny a živočíchy. Proces prenosu energie a živín z jedného živého organizmu do druhého prebieha jedením po druhom. Niektoré zvieratá a rastliny slúžia ako potrava pre iných. Energia sa teda môže prenášať cez niekoľko článkov.

Množina všetkých odkazov v tomto procese sa nazýva napájací obvod. Príklad potravinového reťazca môžeme vidieť v lese, keď vták zožerie červa a sám sa potom stane potravou pre rysa.

Všetky druhy živých organizmov, v závislosti od miesta, kde sa nachádzajú, sú rozdelené do troch typov:

• výrobcov;
• spotrebiteľov;
• rozkladačov.

Výrobcovia sú živé organizmy, ktoré samostatne vyrábajú živiny. Napríklad rastliny alebo riasy. Na výrobu organických látok môžu výrobcovia použiť slnečné svetlo alebo jednoduché anorganické zlúčeniny ako je oxid uhličitý alebo sírovodík. Takéto organizmy sa tiež nazývajú autotrofné. Autotrofy sú prvým článkom každého potravinového reťazca a tvoria jeho základ a energia prijatá týmito organizmami podporuje každý nasledujúci článok.

Spotrebitelia

Spotrebitelia sú ďalším odkazom. Úlohu konzumentov zohrávajú heterotrofné organizmy, teda také, ktoré si organické látky nevytvárajú samy, ale ako potravu využívajú iné organizmy. Spotrebiteľov možno rozdeliť do niekoľkých úrovní. Napríklad prvá úroveň zahŕňa všetky bylinožravce, niektoré druhy mikroorganizmov, ako aj planktón. Hlodavce, zajace, losy, diviaky, antilopy a dokonca aj hrochy – to všetko patrí do prvej úrovne.

Druhá úroveň zahŕňa malých predátorov, ako sú: divé mačky, norky, fretky, planktón sa živiace ryby, sovy, hady. Tieto zvieratá slúžia ako potrava pre spotrebiteľov tretej úrovne – väčších predátorov. Sú to zvieratá ako líška, rys, lev, jastrab, šťuka atď. Takýmto predátorom sa hovorí aj vrcholové predátory. Špičkoví predátori nemusia nutne jesť len tých na predchádzajúcej úrovni. Napríklad malá líška sa môže stať korisťou jastraba a rys môže loviť hlodavce aj sovy.

Rozkladače

Sú to organizmy, ktoré spracovávajú živočíšne odpadové produkty a ich mŕtve mäso na anorganické zlúčeniny. Patria sem niektoré druhy húb, hnilobné baktérie. Úlohou rozkladačov je uzatvárať kolobeh látok v prírode. Do pôdy a vzduchu vracajú vodu a jednoduché anorganické zlúčeniny, ktoré producenti využívajú na svoju životnú činnosť. Rozkladače spracujú nielen uhynuté živočíchy, ale napríklad aj opadané lístie, ktoré začne hniť v lese či suchú trávu v stepi.

Trofické siete

Všetky potravinové reťazce existujú vo vzájomnom neustálom vzťahu. Súbor niekoľkých potravinových reťazcov tvorí trofickú sieť. Ide o akúsi pyramídu pozostávajúcu z niekoľkých úrovní, pričom každá úroveň je tvorená určitými článkami v potravinovom reťazci. Napríklad v reťazcoch:

• mucha - žaba - volavka;
• kobylka - had - sokol;

Muška a kobylka budú patriť do prvej trofickej úrovne, had a žaba do druhej a volavka a sokol do tretej.

Typy potravinových reťazcov: príklady v prírode

Delia sa na pasienky a sutiny. Pastoračné potravinové reťazce distribuované v stepiach a svetových oceánoch. Na začiatku týchto reťazcov sú výrobcovia. Napríklad tráva alebo riasy. Nasledujú spotrebitelia prvého rádu, napríklad bylinožravce alebo mláďatá rýb a malé kôrovce, ktoré sa živia riasami. Ďalšími v reťazci sú malí predátori, ako sú líšky, norky, fretky, ostrieže a sovy. Reťaz dopĺňajú superpredátori, ako sú levy, medvede a krokodíly. Superpredátori nie sú korisťou iných živočíchov, ale po ich smrti slúžia ako potrava pre rozkladačov. Rozkladače sa podieľajú na procese rozkladu pozostatkov týchto zvierat.

Detritické potravinové reťazce pochádzajú z hnijúcich organických látok. Napríklad z rozpadajúceho sa lístia a zvyšnej trávy alebo z opadaných bobúľ. Takéto reťazce sú bežné v listnatých a zmiešaných lesoch. Opadané hnijúce lístie - drevokaz - havran. Tu je príklad takéhoto potravinového reťazca. Väčšina zvierat a mikroorganizmov môže byť súčasne súčasťou oboch druhov potravinové reťazce. Príkladom toho je ďateľ, ktorý sa živí chrobákmi, ktoré rozkladajú mŕtve drevo. Ide o predstaviteľov troskového potravinového reťazca a samotný ďateľ sa môže stať korisťou malého predátora, napríklad rysa. Rys môže loviť aj hlodavce - predstaviteľov pastevného potravinového reťazca.

Žiadny potravinový reťazec nemôže byť veľmi dlhý. Je to spôsobené tým, že na každú nasledujúcu úroveň sa prenesie iba 10% energie predchádzajúcej úrovne. Väčšina z nich pozostáva z 3 až 6 odkazov.

Energia Slnka hrá obrovskú úlohu pri reprodukcii života. Množstvo tejto energie je veľmi veľké (približne 55 kcal na 1 cm 2 za rok). Z tohto množstva výrobcovia – zelené rastliny – zaznamenávajú v dôsledku fotosyntézy maximálne 1 – 2 % energie a púšte a oceán – stotiny percenta.

Počet článkov v potravinovom reťazci sa môže líšiť, ale zvyčajne sú 3-4 (menej často 5). Faktom je, že do posledného článku potravinového reťazca sa dostane tak málo energie, že nebude stačiť, ak sa počet organizmov zvýši.

Ryža. 1. Potravinové reťazce v suchozemskom ekosystéme

Súbor organizmov spojených jedným druhom výživy a zaujímajúcich určité postavenie v potravinovom reťazci sa nazýva tzv trofická úroveň. Organizmy, ktoré prijímajú energiu zo Slnka rovnakým počtom krokov, patria do rovnakej trofickej úrovne.

Najjednoduchší potravinový reťazec (alebo potravinový reťazec) môže pozostávať z fytoplanktónu, po ktorom nasledujú väčšie bylinožravé planktónové kôrovce (zooplanktón) a končiac veľrybou (alebo malými predátormi), ktoré filtrujú tieto kôrovce z vody.

Príroda je komplexná. Všetky jeho prvky, živé i neživé, sú jedným celkom, komplexom vzájomne sa ovplyvňujúcich a vzájomne prepojených javov a tvorov, ktoré sú navzájom prispôsobené. Sú to články jednej reťaze. A ak odstránite aspoň jeden takýto článok z celkového reťazca, výsledky môžu byť neočakávané.

Prerušenie potravinových reťazcov môže mať obzvlášť negatívny vplyv na lesy – či už ide o lesné biocenózy mierneho pásma alebo biocenózy tropických lesov, ktoré sú bohaté na druhovú diverzitu. Mnohé druhy stromov, kríkov alebo bylinných rastlín sa spoliehajú na špecifického opeľovača – včely, osy, motýle alebo kolibríky – ktoré žijú v rozsahu rastlinných druhov. Len čo odumrie posledný kvitnúci strom alebo bylina, opeľovač bude nútený toto stanovište opustiť. V dôsledku toho uhynú fytofágy (bylinožravce), ktoré sa živia týmito rastlinami alebo plodmi stromov. Predátori, ktorí lovili fytofágy, zostanú bez potravy a zmeny potom postupne ovplyvnia zostávajúce články potravinového reťazca. V dôsledku toho ovplyvnia ľudí, pretože majú svoje špecifické miesto v potravinovom reťazci.

Potravinové reťazce možno rozdeliť do dvoch hlavných typov: pastevné a detritálne. Ceny potravín, ktoré začínajú autotrofnými fotosyntetickými organizmami, sa nazývajú pastva, alebo stravovacie reťazce. Na vrchole reťazca pasienkov sú zelené rastliny. Na druhej úrovni pastevného reťazca sa zvyčajne nachádzajú fytofágy, t.j. zvieratá, ktoré jedia rastliny. Príkladom potravinového reťazca trávnych porastov sú vzťahy medzi organizmami na lužnej lúke. Takáto reťaz začína lúčnou kvitnúcou rastlinou. Ďalším odkazom je motýľ, ktorý sa živí nektárom kvetu. Potom prichádza obyvateľ vlhkých biotopov – žaba. Jeho ochranné sfarbenie mu umožňuje prepadnúť korisť, ale nezachráni ju pred iným predátorom - užovkou obyčajnou. Volavka, ktorá chytila ​​hada, uzatvára potravinový reťazec na lužnej lúke.

Ak sa potravinový reťazec začína odumretými zvyškami rastlín, zdochlinami a živočíšnymi výkalmi – detritom, ide o tzv troska, alebo reťazec rozkladu. Výraz "detritus" znamená produkt rozkladu. Je vypožičaný z geológie, kde detritus označuje produkty deštrukcie hornín. V ekológii je to detritus organickej hmoty, zapojený do procesu rozkladu. Takéto reťazce sú typické pre spoločenstvá na dne hlbokých jazier a oceánov, kde sa mnohé organizmy živia sedimentáciou trosiek tvorených mŕtvymi organizmami z horných osvetlených vrstiev nádrže.

V lesných biocenózach začína suťový reťazec rozkladom odumretej organickej hmoty saprofágnymi živočíchmi. Väčšina Aktívna účasť Na rozklade organickej hmoty sa tu podieľajú pôdne bezstavovce (článkonožce, červy) a mikroorganizmy. Existujú aj veľké saprofágy - hmyz, ktorý pripravuje substrát pre organizmy, ktoré vykonávajú mineralizačné procesy (pre baktérie a huby).

Na rozdiel od pasienkového reťazca sa veľkosť organizmov pri pohybe po suťovom reťazci nezväčšuje, ale naopak zmenšuje. Takže na druhej úrovni môže byť hrobársky hmyz. Ale najtypickejšími predstaviteľmi detritálneho reťazca sú huby a mikroorganizmy, ktoré sa živia odumretou hmotou a dokončujú proces rozkladu bioorganických látok do stavu najjednoduchších minerálnych a organických látok, ktoré sú potom v rozpustenej forme spotrebované koreňmi zelených rastlín. na vrchole reťazca pastvín, čím sa začína nový kruh pohybu hmoty.

V niektorých ekosystémoch dominujú pastviny, v iných zase reťazce sutiny. Napríklad les sa považuje za ekosystém, ktorému dominujú reťazce sutiny. V ekosystéme hnijúceho pňa nie je vôbec žiadna pastva. Zároveň napríklad v morských povrchových ekosystémoch takmer všetkých producentov zastúpených fytoplanktónom konzumujú živočíchy a ich mŕtvoly klesajú ku dnu, t. opustiť zverejnený ekosystém. V takýchto ekosystémoch dominuje pastva alebo spásané potravinové reťazce.

Všeobecné pravidlo týkajúci sa akéhokoľvek potravinový reťazec, stavy: na každej trofickej úrovni spoločenstva sa väčšina energie absorbovanej z potravy minie na udržanie života, rozptýli sa a už ju nemôžu využiť iné organizmy. Potrava spotrebovaná na každej trofickej úrovni teda nie je úplne asimilovaná. Značná časť sa minie na metabolizmus. Pri prechode na každý nasledujúci článok potravinového reťazca Celkom využiteľná energia prenesená na ďalšiu vyššiu trofickú úroveň klesá.

TROFICKÉ REŤAZE

Účel práce: získanie zručností pri zostavovaní a analýze potravinových (trofických) reťazcov.

Všeobecné informácie

Medzi živými organizmami v ekosystémoch existujú rôzne spojenia. Jedno z centrálnych spojení, ktoré akoby najviac tmelí rôzne organizmy do jedného ekosystému je jedlo alebo trofické. Potravinové spojenia spájajú organizmy navzájom podľa potravinovo-spotrebiteľského princípu. To vedie k vzniku potravinových alebo trofických reťazcov. V rámci ekosystému látky obsahujúce energiu vytvárajú autotrofné organizmy a slúžia ako potrava pre heterotrofy. Potravinové spojenia sú mechanizmy na prenos energie z jedného organizmu do druhého. Typickým príkladom je živočích, ktorý sa živí rastlinami. Toto zviera zase môže zožrať iné zviera. Prenos energie môže prebiehať týmto spôsobom prostredníctvom množstva organizmov.

Každý nasledujúci sa napája na ten predchádzajúci, ktorý mu dodáva suroviny a energiu.

Táto sekvencia prenosu energie potravy v procese výživy od jej zdroja cez postupný rad živých organizmov sa nazýva potravinový (trofický) reťazec, alebo napájací obvod. Trofické reťazce- ide o dráhu jednosmerného toku slnečnej energie absorbovanej pri procese fotosyntézy cez živé organizmy ekosystému do prostredia, kde sa jej nevyužitá časť rozptýli vo forme nízkoteplotnej tepelnej energie.

myši, vrabce, holuby. Niekedy sa v ekologickej literatúre akékoľvek potravinové spojenie nazýva spojenie „predátor-korisť“, čo znamená, že dravec je jedlík. Stabilita systému dravec-korisť je zabezpečená týmito faktormi:

- neúčinnosť predátora, útek koristi;

- environmentálne obmedzenia uložené vonkajším prostredím na veľkosť populácie;

- dostupnosť alternatívnych zdrojov potravy pre predátorov;

- zníženie oneskorenia reakcie predátora.

Umiestnenie každého článku v potravinovom reťazci je trofická úroveň. Prvú trofickú úroveň zaberajú autotrofy, alebo tzv prvovýrobcovia. Organizmy druhej trofickej úrovne sa nazývajú prvé-

primárnych spotrebiteľov, tretieho - sekundárnych spotrebiteľov atď.

Trofické reťazce sa delia na dva hlavné typy: pastevné (pastné reťazce, konzumné reťazce) a edritové (rozkladné reťazce).

Rastlina → zajac → vlk Výrobca → bylinožravec → mäsožravec

Rozšírené sú aj tieto potravinové reťazce:

Rastlinný materiál (napr. nektár) → mucha → pavúk → piskor → sova.

Šťava ruzovy krik→ voška → lienka → pavúk → hmyzožravý vták → dravec.

Vo vodných, najmä morských, ekosystémoch sú potravinové reťazce predátorov dlhšie ako v suchozemských.

Detritálny reťazec začína odumretou organickou hmotou - detritom, ktorý je zničený detritivom zožratým malými predátormi a končí prácou rozkladačov, ktoré mineralizujú organické zvyšky. Listnaté lesy zohrávajú dôležitú úlohu v detritálnych potravinových reťazcoch suchozemských ekosystémov, ktorých väčšina listov nie je skonzumovaná bylinožravcami a je súčasťou lesnej podstielky. Listy sú rozdrvené mnohými detritivormi (huby, baktérie, hmyz), potom ich požierajú dážďovky, ktoré rovnomerne rozmiestňujú humus. povrchová vrstva pôda, tvoriaca mull. Rozkladajúci sa

mikroorganizmy dokončujúce reťazec produkujú konečnú mineralizáciu mŕtvych organických zvyškov (obr. 1).

Vo všeobecnosti môžu byť typické suťové reťazce našich lesov reprezentované nasledovne:

lístie → dážďovka → kos → vrabec;

mŕtve zviera → larvy mršiny → žaba trávová → had.

Ryža. 1. Detritálny potravinový reťazec (podľa Nebel, 1993)

Ako príklad môžeme považovať drevo za zdroj organického materiálu, ktorý je v pôde podrobený biologickému spracovaniu organizmami obývajúcimi pôdu. Drevo, ktoré dopadne na povrch pôdy, spracovávajú predovšetkým larvy chrobákov chrobákov, vrtákov a vrtákov, ktoré ho využívajú na potravu. Nahrádzajú ich huby, ktorých mycélium sa usadzuje predovšetkým v priechodoch, ktoré v dreve vytvára hmyz. Huby ďalej uvoľňujú a ničia drevo. Takéto voľné drevo a samotné mycélium sa ukážu ako potrava pre larvy ohňoviek. V ďalšom štádiu sa v už značne poškodenom dreve usadia mravce, ktoré zničia takmer všetky larvy a vytvoria podmienky pre usadzovanie novej generácie húb v dreve. Slimáky sa začínajú živiť takýmito hubami. Rozkladacie mikróby dokončujú ničenie a humifikáciu dreva.

Podobne dochádza k humifikácii a mineralizácii hnoja z divých a domácich zvierat vstupujúcich do pôdy.

Potrava každého živého tvora je spravidla viac či menej pestrá. Iba všetky zelené rastliny „kŕmia“ rovnako: oxid uhličitý a ióny minerálnych solí. U zvierat sú prípady úzkej špecializácie výživy dosť zriedkavé. V dôsledku možnej zmeny vo výžive zvierat sú všetky organizmy ekosystému zapojené do komplexnej siete potravných vzťahov. Potravinové reťazce sú navzájom úzko prepojené vytváranie potravných alebo trofických sietí. V potravinovej sieti je každý druh priamo alebo nepriamo spojený s mnohými. Príklad trofickej siete s umiestnením organizmov podľa trofických úrovní je na obr. 2.

Potravinové siete v ekosystémoch sú veľmi zložité a môžeme konštatovať, že energia, ktorá do nich vstupuje, migruje dlhú dobu z jedného organizmu do druhého.

Ryža. 2. Trofická sieť

V biocenózach zohrávajú potravinové spojenia dvojakú úlohu. Po prvé, oni

zabezpečujú prenos hmoty a energie z jedného organizmu do druhého.

Druhy teda koexistujú spolu a navzájom si podporujú život. Po druhé, potravinové prepojenia slúžia ako mechanizmus na reguláciu numerických

Znázornenie trofických sietí môže byť tradičné (obr. 2) alebo pomocou orientovaných grafov (digrafov).

Geometricky orientovaný graf môže byť reprezentovaný ako množina vrcholov, označených kružnicami s číslami vrcholov a oblúkmi spájajúcimi tieto vrcholy. Oblúk určuje smer od jedného vrcholu k druhému. Dráha v grafe je konečná postupnosť oblúkov, v ktorej sa začiatok každého nasledujúceho oblúka zhoduje s koncom predchádzajúceho. Oblúk môže byť označený dvojicou vrcholov, ktoré spája. Cesta je zapísaná ako postupnosť vrcholov, cez ktoré prechádza. Cesta sa nazýva cesta, ktorej počiatočný vrchol sa zhoduje s konečným vrcholom.

NAPRÍKLAD:

AT 3;

1, 2 alebo 1, 3, 2 – cestičky zhora

V napájacej sieti sa v hornej časti grafu zobrazujú modelovacie objekty; oblúky, označené šípkami, vedú od koristi k predátorovi.

Akýkoľvek živý organizmus zaberá určité ekologická nika. Ekologická nika je súbor územných a funkčné charakteristiky biotopy, ktoré spĺňajú požiadavky tohto druhu. Žiadne dva druhy nemajú identické výklenky v ekologickom fázovom priestore. Podľa Gauseovho princípu konkurenčného vylúčenia dva druhy s podobnými ekologickými požiadavkami dlho nemôže zaberať jednu ekologickú niku. Tieto druhy si konkurujú a jeden z nich vytláča druhý. Na základe energetických sietí môžete stavať súťažný graf.Živé organizmy v súťažnom grafe sú zobrazené ako vrcholy grafu, medzi vrcholmi je nakreslená hrana (spojenie bez smeru), ak existuje živý organizmus, ktorý slúži ako potrava organizmom zobrazeným vyššie uvedenými vrcholmi.

Vytvorenie konkurenčného grafu umožňuje identifikovať konkurenčné druhy organizmov a analyzovať fungovanie ekosystému a jeho zraniteľnosť.

Princíp zosúladenia rastu zložitosti ekosystému so zvyšovaním jeho stability je široko akceptovaný. Ak je ekosystém reprezentovaný potravinovou sieťou, môžete použiť rôzne cesty Rozmery obtiažnosti:

- určiť počet oblúkov;

- nájdite pomer počtu oblúkov k počtu vrcholov;

Trofická úroveň sa používa aj na meranie zložitosti a rozmanitosti potravinovej siete, t.j. miesto organizmu v potravinovom reťazci. Trofická úroveň môže byť určená najkratšou aj najdlhšou dlhá reťaz výživa z príslušného vrcholu, ktorý má trofickú úroveň rovnajúcu sa „1“.

POSTUP PRI VYKONÁVANÍ PRÁCE

Cvičenie 1

Vytvorte sieť pre 5 účastníkov: tráva, vtáky, hmyz, zajace, líšky.

Úloha 2

Stanovte potravinové reťazce a trofickú úroveň pozdĺž najkratšej a najdlhšej cesty potravinovej siete z úlohy „1“.

4. Hmyz

Poznámka: Potravinový reťazec na pastve začína u výrobcov. Organizmus uvedený v stĺpci 1 je najvyššia trofická úroveň. Pre spotrebiteľov prvého rádu, dlhé a krátke cesty trofický reťazec zladiť sa.

Úloha 3

Navrhnite trofickú sieť podľa možnosti úlohy (tabuľka 1P) a vytvorte tabuľku trofických úrovní podľa najdlhšej a najdlhšej skratka. Potravinové preferencie spotrebiteľov sú uvedené v tabuľke. 2P.

Úloha 4

Zhotovte trofickú sieť podľa obr. 3 a umiestni jej členov podľa trofických úrovní

SPRÁVNY PLÁN

1. Účel práce.

2. Graf potravinového webu a graf súťaže na základe príkladu tréningu (úlohy 1, 2).

3. Tabuľka trofických úrovní na základe vzdelávacieho príkladu (úloha 3).

4. Graf potravinovej siete, súťažný graf, tabuľka trofických úrovní podľa možnosti zadania.

5. Schéma trofickej siete s umiestnením organizmov podľa trofických úrovní (podľa obr. 3).

Ryža. 3. Tundrová biocenóza.

Prvý rad: koniklece, rôzny dvojkrídlový hmyz, myšiak hrubonohý. Druhý rad: polárna líška, lemmings, polárna sova. Tretí rad: biela jarabica, biele zajace. Štvrtý rad: hus, vlk, sob.

Literatúra

1. Reimers N.F. Manažment prírody: Slovník-príručka. – M.: Mysl, 1990. 637 s.

2. Život zvierat v 7 zväzkov. M.: Školstvo, 1983-1989.

3. Zlobin Yu.A. Všeobecná ekológia. Kyjev: Naukova Dumka, 1998. – 430 s.

4. Stepanovskikh A.S. Ekológia: Učebnica pre vysoké školy. – M.: UNITIDAN,

5. Nebel B. Science of životné prostredie: ako funguje svet. – M.: Mir, 1993.

–t.1 – 424 p.

6. Ekológia: Učebnica pre technické univerzity / L.I. Tsvetková, M.I. Alekseev atď.; Ed. L.I. Tsvetkovej.–M.: ASV; Petrohrad: Khimizdat, 2001.-552 s.

7. Girusov E.V. a iné Ekológia a ekonomika environmentálneho manažérstva: Učebnica pre vysoké školy / Ed. Na túto tému sa vyjadril prof. E.V. Girusová. – M.: Právo a právo, JEDNOTA,

K prenosu energie v ekosystéme dochádza prostredníctvom tzv potravinové reťazce. Potravinový reťazec je zase prenos energie z jej pôvodného zdroja (zvyčajne autotrofov) cez množstvo organizmov tak, že niektoré požierajú iné. Potravinové reťazce sa delia na dva typy:

Borovica lesná => Vošky => lienky=> Pavúky => Hmyzožravce

vtáky => dravé vtáky.

Tráva => Bylinožravé cicavce => Blchy => Bičíkovce.

2) Detriálny potravinový reťazec. Pochádza z odumretej organickej hmoty (tzv detritus), ktorý je buď konzumovaný malými, najmä bezstavovcovými živočíchmi, alebo je rozložený baktériami alebo hubami. Organizmy, ktoré konzumujú odumretú organickú hmotu, sa nazývajú detritivorov, rozkladajúc to - deštruktorov.

Potravinové reťazce trávnych porastov a trosiek zvyčajne existujú v ekosystémoch spoločne, ale jeden typ potravinového reťazca takmer vždy dominuje druhému. V niektorých špecifických prostrediach (napríklad v podzemí), kde je životne dôležitá aktivita zelených rastlín nemožná z dôvodu nedostatku svetla, existujú iba úlomkové potravinové reťazce.

V ekosystémoch nie sú potravinové reťazce navzájom izolované, ale sú úzko prepojené. Tvoria tzv potravinové siete. Deje sa tak preto, lebo každý výrobca nemá jedného, ​​ale niekoľkých spotrebiteľov, ktorí zase môžu mať viacero zdrojov potravy. Vzťahy v rámci potravinovej siete sú jasne znázornené na obrázku nižšie.

Schéma potravinového webu.

V potravinových reťazcoch, tzv trofické úrovne. Trofické úrovne klasifikujú organizmy v potravinovom reťazci podľa ich druhov životnej aktivity alebo zdrojov energie. Rastliny zaberajú prvú trofickú úroveň (úroveň producentov), ​​bylinožravce (konzumenti prvého rádu) patria do druhej trofickej úrovne, dravce, ktoré požierajú bylinožravce, tvoria tretiu trofickú úroveň, sekundárne predátory štvrtú atď. prvá objednávka.

Tok energie v ekosystéme

Ako vieme, k prenosu energie v ekosystéme dochádza prostredníctvom potravinových reťazcov. Ale nie všetka energia z predchádzajúcej trofickej úrovne sa prenesie na ďalšiu. Príkladom je nasledujúca situácia: čistá primárna produkcia v ekosystéme (t. j. množstvo energie akumulovanej výrobcami) je 200 kcal/m^2, sekundárna produktivita (energia akumulovaná spotrebiteľmi prvého rádu) je 20 kcal/m^ 2 alebo 10 % od predchádzajúcej trofickej úrovne je energia ďalšej úrovne 2 kcal/m^2, čo sa rovná 20 % energie predchádzajúcej úrovne. Ako vidno z tohto príkladu, pri každom prechode na vyššiu úroveň sa stratí 80 – 90 % energie predchádzajúceho článku potravinového reťazca. Takéto straty sú spôsobené skutočnosťou, že významná časť energie počas prechodu z jedného štádia do druhého nie je absorbovaná predstaviteľmi ďalšej trofickej úrovne alebo je premenená na teplo, ktoré nie je k dispozícii pre živé organizmy.

Univerzálny model toku energie.

Príjem a výdaj energie je možné zobraziť pomocou univerzálny model toku energie. Vzťahuje sa na akúkoľvek živú zložku ekosystému: rastlinu, zviera, mikroorganizmus, populáciu alebo trofickú skupinu. Takéto grafické modely, na seba nadväzujúce, môžu odrážať potravinové reťazce (keď sú vzorce toku energie viacerých trofických úrovní zapojené do série, vytvorí sa diagram toku energie v potravinovom reťazci) alebo bioenergetiku všeobecne. Energia vstupujúca do biomasy v diagrame je označená ja. Časť prichádzajúcej energie však neprechádza transformáciou (na obrázku je označená ako NU). K tomu dochádza napríklad vtedy, keď niektoré zo svetla prechádzajúceho cez rastliny nie sú absorbované, alebo keď časť potravy prechádzajúcej tráviacim traktom zvieraťa nie je absorbovaná jeho telom. Asimilovaný (resp asimilovaný) energia (označuje sa A) sa používa na rôzne účely. Vynakladá sa na dýchanie (v diagrame - R) t.j. udržiavať životne dôležitú aktivitu biomasy a produkovať organickú hmotu ( P). Produkty majú zasa rôzne podoby. Vyjadruje sa v nákladoch na energiu na rast biomasy ( G), V rôzne sekréty organická hmota v vonkajšie prostredie (E), v energetických rezervách organizmu ( S) (príkladom takejto rezervy je hromadenie tuku). Uloženú energiu tvorí tzv pracovná slučka, keďže táto časť produkcie slúži na zabezpečenie energie v budúcnosti (napr. dravec využíva svoju energetickú rezervu na hľadanie nových obetí). Zostávajúcu časť produkcie tvorí biomasa ( B).

Univerzálny model toku energie možno interpretovať dvoma spôsobmi. Po prvé, môže predstavovať populáciu druhu. V tomto prípade kanály toku energie a spojenia príslušného druhu s inými druhmi predstavujú diagram potravinového reťazca. Iná interpretácia považuje model toku energie za obraz nejakej energetickej úrovne. Obdĺžnik biomasy a kanály toku energie potom predstavujú všetky populácie podporované rovnakým zdrojom energie.

Aby sme jasne ukázali rozdiel v prístupoch k interpretácii univerzálneho modelu toku energie, môžeme zvážiť príklad s populáciou líšok. Časť potravy líšok tvorí vegetácia (ovocie a pod.), druhú časť tvoria bylinožravce. Aby sa zdôraznil aspekt vnútropopulačnej energetiky (prvá interpretácia energetického modelu), celá populácia líšok by mala byť znázornená ako jeden obdĺžnik, ak má byť metabolizmus distribuovaný ( metabolizmus- metabolizmus, rýchlosť metabolizmu) populácie líšok do dvoch trofických úrovní, to znamená, že na zobrazenie vzťahu medzi úlohami rastlinnej a živočíšnej potravy v metabolizme je potrebné zostrojiť dva alebo viac obdĺžnikov.

Vďaka znalosti univerzálneho modelu toku energie je možné určiť pomer hodnôt toku energie v rôznych bodoch potravinového reťazca. Vyjadrené v percentách sa tieto pomery nazývajú environmentálna efektívnosť. Existuje niekoľko skupín environmentálnej účinnosti. Prvá skupina energetických vzťahov: B/R A P/R. Podiel energie vynaloženej na dýchanie je veľký v populáciách veľkých organizmov. Pri vystavení stresu z vonkajšieho prostredia R zvyšuje. Rozsah P významné v aktívnych populáciách malých organizmov (napríklad rias), ako aj v systémoch, ktoré prijímajú energiu zvonku.

Nasledujúca skupina vzťahov: A/I A P/A. Prvý z nich je tzv účinnosť asimilácie(t.j. efektívnosť využitia dodanej energie), druhá - účinnosť rastu tkaniva. Účinnosť asimilácie sa môže meniť od 10 do 50 % alebo viac. Môže buď dosiahnuť malú hodnotu (s asimiláciou svetelnej energie rastlinami), alebo mať veľké hodnoty(pri asimilácii energie potravy zvieratami). Účinnosť asimilácie u zvierat zvyčajne závisí od ich potravy. U bylinožravých zvierat dosahuje 80 % pri konzumácii semien, 60 % pri konzumácii mladých listov, 30 – 40 % pri konzumácii starších listov, 10 – 20 % pri konzumácii dreva. U mäsožravých zvierat je účinnosť asimilácie 60-90%, pretože živočíšna potrava je telom oveľa ľahšie absorbovaná ako rastlinná.

Účinnosť rastu tkaniva sa tiež značne líši. Najväčšie hodnoty dosahuje v prípadoch, keď sú organizmy malých rozmerov a podmienky ich biotopu nevyžadujú veľké energetické výdavky na udržanie optimálnej teploty pre rast organizmov.

Tretia skupina energetických vzťahov: P/B. Ak považujeme P za mieru rastu produkcie, P/B predstavuje pomer produkcie v určitom časovom bode k biomase. Ak sa produkty počítajú za určité časové obdobie, hodnota pomeru P/B sa určuje na základe priemernej biomasy za toto časové obdobie. V tomto prípade P/B je bezrozmerná veličina a ukazuje, koľkokrát je produkcia väčšia alebo menšia ako biomasa.

Je potrebné poznamenať, že energetické charakteristiky ekosystému sú ovplyvnené veľkosťou organizmov obývajúcich daný ekosystém. Bol stanovený vzťah medzi veľkosťou organizmu a jeho špecifickým metabolizmom (metabolizmus na 1 g biomasy). Čím menší je organizmus, tým vyšší je jeho špecifický metabolizmus, a teda aj nižšia biomasa, ktorú je možné podporovať na danej trofickej úrovni ekosystému. Pri rovnakom množstve spotrebovanej energie organizmy veľké veľkosti akumulujú viac biomasy ako malé. Napríklad kedy rovnakú hodnotu spotrebovanej energie bude biomasa nahromadená baktériami oveľa nižšia ako biomasa nahromadená veľkými organizmami (napríklad cicavcami). Iný obraz sa objaví pri zvažovaní produktivity. Keďže produktivita je rýchlosť rastu biomasy, je vyššia u malých zvierat, ktoré majú vyššiu mieru reprodukcie a obnovy biomasy.

V dôsledku straty energie v rámci potravinových reťazcov a závislosti metabolizmu od veľkosti jedincov získava každé biologické spoločenstvo určitú trofickú štruktúru, ktorá môže slúžiť ako charakteristika ekosystému. Trofická štruktúra je charakterizovaná buď stojatou plodinou alebo množstvom energie fixovanej na jednotku plochy za jednotku času každou nasledujúcou trofickou úrovňou. Trofickú štruktúru možno graficky znázorniť vo forme pyramíd, ktorých základom je prvá trofická úroveň (úroveň výrobcov) a následné trofické úrovne tvoria „poschodia“ pyramídy. Existujú tri typy ekologických pyramíd.

1) Číselná pyramída (v diagrame označená číslom 1) Zobrazuje počet jednotlivých organizmov na každej trofickej úrovni. Počet jedincov na rôznych trofických úrovniach závisí od dvoch hlavných faktorov. Prvý z nich je viac vysoký stupeňšpecifický metabolizmus u malých zvierat v porovnaní s veľkými, čo im umožňuje mať početnú prevahu nad veľkými druhmi a vyššiu mieru reprodukcie. Ďalším z vyššie uvedených faktorov je existencia hornej a dolnej hranice veľkosti ich koristi medzi dravými zvieratami. Ak je korisť oveľa väčšia ako predátor, nebude ju môcť poraziť. Malá korisť nebude schopná uspokojiť energetické potreby dravca. Preto pre každý dravý druh existuje optimálna veľkosť obete Avšak za tohto pravidla existujú výnimky (napríklad hady používajú jed na zabíjanie zvierat väčších ako sú oni sami). Pyramídy čísel môžu smerovať smerom nadol, ak sú producenti svojou veľkosťou oveľa väčší ako primárni spotrebitelia (príkladom je lesný ekosystém, kde producentmi sú stromy a primárnymi konzumentmi hmyz).

2) Pyramída biomasy (2 v diagrame). S jeho pomocou môžete jasne ukázať pomery biomasy na každej z trofických úrovní. Môže byť priama, ak veľkosť a životnosť producentov dosiahne relatívne veľké hodnoty (suchozemské a plytkovodné ekosystémy), a obrátená, keď sú producenti malých rozmerov a majú krátky životný cyklus (otvorené a hlboké vodné útvary).

3) Energetická pyramída (3 v diagrame). Odráža množstvo toku energie a produktivitu na každej trofickej úrovni. Na rozdiel od pyramíd čísel a biomasy sa energetická pyramída nedá zvrátiť, pretože prechod potravinovej energie na vyššie trofické úrovne nastáva pri veľkých energetických stratách. V dôsledku toho celková energia každej predchádzajúcej trofickej úrovne nemôže byť vyššia ako energia nasledujúcej. Vyššie uvedené úvahy sú založené na použití druhého termodynamického zákona, takže pyramída energie v ekosystéme slúži ako jeho jasná ilustrácia.

Zo všetkých vyššie uvedených trofických charakteristík ekosystému iba energetická pyramída poskytuje najúplnejší obraz o organizácii biologických spoločenstiev. V populačnej pyramíde je úloha malých organizmov značne zveličená a v biomasovej pyramíde sa preceňuje význam veľkých. V tomto prípade sú tieto kritériá nevhodné na porovnanie funkčnej úlohy populácií, ktoré sa výrazne líšia v pomere metabolickej intenzity k veľkosti jedincov. Z tohto dôvodu je práve tok energie najvhodnejším kritériom pre vzájomné porovnávanie jednotlivých zložiek ekosystému, ako aj pre porovnávanie dvoch ekosystémov medzi sebou.

Poznanie základných zákonitostí premeny energie v ekosystéme prispieva k lepšiemu pochopeniu procesov fungovania ekosystému. Je to dôležité najmä preto, že ľudský zásah do jeho prirodzenej „práce“ môže viesť k zničeniu ekologického systému. V tomto smere musí byť schopný vopred predpovedať výsledky svojich aktivít a pochopenie energetických tokov v ekosystéme môže poskytnúť väčšiu presnosť týchto predpovedí.