Cilj: razširiti znanje o biotskih dejavnikih okolja.

Oprema: herbarijske rastline, plišasti hordati (ribe, dvoživke, plazilci, ptice, sesalci), zbirke žuželk, mokri preparati živali, ilustracije različnih rastlin in živali.

Napredek:

1. Uporabite opremo in naredite dva napajalna kroga. Ne pozabite, da se veriga vedno začne s proizvajalcem in konča z reduktorjem.

Rastline → žuželke→kuščar → bakterije

Rastline → kobilica→ žaba → bakterije

Spomni se svojih opazovanj v naravi in ​​sestavi dve prehranski verigi. Proizvajalci etiket, potrošniki (1. in 2. reda), razgrajevalci.

Vijolična → Springtails→plenilske pršice→grabežljive stonoge→ bakterije

Proizvajalec - potrošnik1 - potrošnik2 - potrošnik2 - razkrojevalnik

Zelje→ polž→ žaba →bakterije

Proizvajalec – potrošnik1 - potrošnik2 - razkrojevalnik

Kaj je prehranjevalna veriga in na čem temelji? Kaj določa stabilnost biocenoze? Povejte svojo ugotovitev.

Zaključek:

hrana (trofični) veriga- niz vrst rastlin, živali, gliv in mikroorganizmov, ki so med seboj povezani z razmerjem: hrana - potrošnik (zaporedje organizmov, v katerem poteka postopen prenos snovi in ​​energije od vira do potrošnika). Organizmi naslednjega člena pojedo organizme prejšnjega člena in tako pride do verižnega prenosa energije in snovi, ki je osnova kroženja snovi v naravi. Z vsakim prenosom iz povezave v povezavo se izgubi večina(do 80-90 %) potencialne energije se razprši v obliki toplote. Zaradi tega je število členov (vrst) v prehranski verigi omejeno in običajno ne presega 4-5. Stabilnost biocenoze določa raznolikost njene vrstne sestave. Proizvajalci- organizmi, ki so sposobni sintetizirati organske snovi iz anorganskih, to so vsi avtotrofi. Potrošniki- heterotrofi, organizmi, ki uživajo že pripravljene organske snovi, ki jih ustvarijo avtotrofi (proizvajalci). Za razliko od razgrajevalcev

Potrošniki ne morejo razgraditi organskih snovi v anorganske. Razkrojevalci- mikroorganizmi (bakterije in glive), ki uničujejo mrtve ostanke živih bitij in jih spreminjajo v anorganske in enostavne organske spojine.

3. Poimenuj organizme, ki bi morali biti na manjkajočem mestu v naslednjih prehranjevalnih verigah.

1) Pajek, lisica

2) gosenica drevesnica, jastreb kača

3) gosenica

4. Iz predlaganega seznama živih organizmov ustvarite trofično mrežo:

trava, jagodičja, muha, sinica, žaba, kača, zajec, volk, gnilobe, komar, kobilica. Označite količino energije, ki se premika z ene ravni na drugo.

1. Trava (100%) - kobilica (10%) - žaba (1%) - kača (0,1%) - gnijoče bakterije (0,01%).

2. Grm (100%) - zajec (10%) - volk (1%) - bakterije gnilobe (0,1%).

3. Trava (100%) - muha (10%) - sinica (1%) - volk (0,1%) - gnilobne bakterije (0,01%).

4. Trava (100%) - komar (10%) - žaba (1%) - kača (0,1%) - gnilobne bakterije (0,01%).

5. Poznavanje pravila prenosa energije iz enega trofični nivo na drugi strani (približno 10 %) zgradite piramido biomase za tretjo prehranjevalno verigo (1. naloga). Rastlinska biomasa je 40 ton.

Trava (40 ton) -- kobilica (4 tone) -- vrabec (0,4 tone) -- lisica (0,04).

6. Zaključek: kaj odražajo pravila ekoloških piramid?

Pravilo ekoloških piramid zelo pogojno prenaša vzorec prenosa energije z ene ravni prehrane na naslednjo v prehranski verigi. Te grafične modele je prvi razvil Charles Elton leta 1927. Po tem vzorcu naj bi bila skupna masa rastlin za red velikosti večja od mase rastlinojedih živali, skupna masa rastlinojedih živali pa za red velikosti večja od mase plenilcev prve stopnje itd. do samega konca prehranjevalne verige.

Laboratorijsko delo № 1

Do katerega koli živega bitja našem planetu za normalen razvoj hrana je potrebna. Prehrana je proces prejemanja energije in potreben kemični elementi v živ organizem. Vir hrane za nekatere živali so druge rastline in živali. Proces prenosa energije in hranilnih snovi iz enega živega organizma v drugega poteka tako, da se prehranjujejo drug z drugim. Nekatere živali in rastline so hrana drugim. Tako se lahko energija prenaša po več povezavah.

Nabor vseh povezav v tem procesu se imenuje napajalni krog. Primer prehranjevalne verige lahko vidimo v gozdu, ko ptica poje črva in nato sama postane hrana za risa.

Vse vrste živih organizmov, odvisno od mesta, ki ga zasedajo, so razdeljene v tri vrste:

• proizvajalci;
• potrošniki;
• razkrojevalci.

Proizvajalci so živi organizmi, ki samostojno proizvajajo hranila. Na primer rastline ali alge. Za proizvodnjo organskih snovi lahko proizvajalci uporabljajo sončno svetlobo ali preprosto anorganske spojine, kot sta ogljikov dioksid ali vodikov sulfid. Takšni organizmi se imenujejo tudi avtotrofni. Avtotrofi so prva povezava katere koli prehranjevalne verige in tvorijo njeno osnovo, energija, ki jo prejmejo ti organizmi, pa podpira vsako naslednjo povezavo.

Potrošniki

Naslednji člen so potrošniki. Vlogo konzumentov imajo heterotrofni organizmi, to je tisti, ki sami ne proizvajajo organskih snovi, ampak za hrano uporabljajo druge organizme. Potrošnike lahko razdelimo na več ravni. Na primer, prva raven vključuje vse rastlinojede živali, nekatere vrste mikroorganizmov, pa tudi plankton. Glodalci, zajci, losi, divji prašiči, antilope in celo povodni konji - vsi spadajo v prvo stopnjo.

Druga raven vključuje majhne plenilce, kot so: divje mačke, kune, beli dihurji, planktonojede ribe, sove, kače. Te živali služijo kot hrana potrošnikom tretje stopnje - večjim plenilcem. To so živali, kot so lisica, ris, lev, jastreb, ščuka itd. Takšne plenilce imenujemo tudi vrhovni plenilci. Vrhunski plenilci ne jedo nujno le tistih na prejšnji ravni. Na primer, majhna lisica lahko postane plen za jastreba, ris pa lahko lovi tako glodavce kot sove.

Razkrojevalci

To so organizmi, ki predelujejo živalske odpadke in njihovo odmrlo meso v anorganske spojine. Sem spadajo nekatere vrste gliv, gnilobne bakterije. Vloga razkrojevalcev je skleniti krogotok snovi v naravi. Tlam in zraku vračajo vodo in enostavne anorganske spojine, ki jih pridelovalci uporabljajo za svoje življenjske aktivnosti. Razkrojevalci ne obdelujejo le mrtvih živali, ampak tudi na primer odpadlo listje, ki začne gniti v gozdu, ali suho travo v stepi.

Trofične mreže

Vse prehranjevalne verige so v stalni medsebojni povezavi. Zbirka več prehranjevalnih verig tvori trofično mrežo. To je nekakšna piramida, sestavljena iz več ravni, vsako raven tvorijo določeni členi v prehranjevalni verigi. Na primer v verigah:

• muha - žaba - čaplja;
• kobilica - kača - sokol;

V prvi trofični nivo bosta spadali muha in kobilica, v drugi kača in žaba, v tretjo pa čaplja in sokol.

Vrste prehranjevalnih verig: primeri v naravi

Delimo jih na pašo in detritus. Pastoralne prehranjevalne verige razširjena v stepah in svetovnih oceanih. Začetek teh verig so proizvajalci. Na primer trava ali alge. Sledijo porabniki prvega reda, na primer rastlinojede živali ali mladiči rib in majhni raki, ki se hranijo z algami. Naslednji v verigi so mali plenilci, kot so lisice, kune, beli dihurji, ostriži in sove. Verigo dopolnjujejo superplenilci, kot so levi, medvedi in krokodili. Superplenilci niso plen za druge živali, ampak po smrti služijo kot hrana razkrojevalcem. V procesu razgradnje ostankov teh živali sodelujejo razkrojevalci.

Detritalne prehranjevalne verige izvirajo iz gnilih organskih snovi. Na primer iz razpadajočega listja in preostale trave ali iz padlih jagod. Takšne verige so pogoste v listnatih in mešanih gozdovih. Odpadlo gnilo listje - lesna uši - krokar. Tukaj je primer takšne prehranjevalne verige. Večina živali in mikroorganizmov je lahko hkrati del obeh vrst prehranjevalne verige. Primer tega je žolna, ki se hrani s stenicami, ki razkrajajo odmrli les. To so predstavniki detritalne prehranjevalne verige.In sam žolna lahko postane plen majhnega plenilca, na primer risa. Ris lahko lovi tudi glodavce – predstavnike pašne prehranjevalne verige.

Nobena prehranjevalna veriga ne more biti zelo dolga. To je posledica dejstva, da se le 10% energije prejšnje stopnje prenese na vsako naslednjo raven. Večina jih je sestavljenih iz 3 do 6 povezav.

Energija sonca ima veliko vlogo pri razmnoževanju življenja. Količina te energije je zelo velika (približno 55 kcal na 1 cm 2 na leto). Od te količine proizvajalci - zelene rastline - zaradi fotosinteze ne zabeležijo več kot 1-2% energije, puščave in ocean pa stotinke odstotka.

Število členov v prehranjevalni verigi je lahko različno, običajno pa jih je 3-4 (redkeje 5). Dejstvo je, da do končnega člena prehranjevalne verige pride tako malo energije, da je ne bo dovolj, če se število organizmov poveča.

riž. 1. Prehranjevalne verige v kopenskem ekosistemu

Skupina organizmov, ki jih združuje ena vrsta prehrane in zasedajo določen položaj v prehranjevalni verigi, se imenuje trofični nivo. Organizmi, ki prejemajo energijo od Sonca skozi enako število korakov, pripadajo isti trofični ravni.

Najpreprostejša prehranjevalna veriga (ali prehranjevalna veriga) je lahko sestavljena iz fitoplanktona, ki mu sledijo večji rastlinojedi planktonski raki (zooplankton) in konča s kitom (ali majhnimi plenilci), ki te rake filtrira iz vode.

Narava je kompleksna. Vsi njeni elementi, živi in ​​neživi, ​​so ena celota, kompleks medsebojno delujočih in povezanih pojavov in bitij, prilagojenih drug drugemu. To so členi ene verige. In če odstranite vsaj en tak člen iz celotne verige, so lahko rezultati nepričakovani.

Pretrganje prehranjevalnih verig ima lahko še posebej negativen vpliv na gozdove – ne glede na to, ali gre za gozdne biocenoze zmernega pasu ali tropske gozdne biocenoze, ki so bogate z vrstno raznolikostjo. Številne vrste dreves, grmovnic ali zelnatih rastlin se zanašajo na določene opraševalce – čebele, ose, metulje ali kolibrije – ki živijo znotraj območja rastlinske vrste. Takoj ko odmre še zadnje cvetoče drevo ali zelnata rastlina, bo opraševalec prisiljen zapustiti ta življenjski prostor. Posledično bodo fitofagi (rastlinojedci), ki se prehranjujejo s temi rastlinami ali drevesnimi plodovi, umrli. Plenilci, ki so lovili fitofage, bodo ostali brez hrane, nato pa bodo spremembe zaporedno vplivale na preostale člene prehranjevalne verige. Posledično bodo vplivali na človeka, saj imajo svoje specifično mesto v prehranjevalni verigi.

Prehranjevalne verige lahko razdelimo na dve glavni vrsti: pašne in detritalne. Cene hrane, ki se začnejo z avtotrofnimi fotosintetskimi organizmi, se imenujejo pašnik, oz verige prehranjevanja. Na vrhu pašne verige so zelene rastline. Na drugi stopnji pašne verige so običajno fitofagi, t.j. živali, ki jedo rastline. Primer travniške prehranjevalne verige so odnosi med organizmi na poplavnem travniku. Takšna veriga se začne s travniško cvetočo rastlino. Naslednji člen je metulj, ki se hrani z nektarjem rože. Nato pride prebivalec vlažnih habitatov – žaba. Varovalna obarvanost ji omogoča, da ujame plen v zasedi, ne reši pa je pred drugim plenilcem – navadnim kačjim kačem. Čaplja, ko je ujela kačo, sklene prehranjevalno verigo na poplavnem travniku.

Če se prehranjevalna veriga začne z ostanki odmrlih rastlin, trupel in živalskih iztrebkov – detritusom, jo ​​imenujemo detritalno, oz veriga razgradnje. Izraz "detritus" pomeni produkt razpadanja. Izposojeno je iz geologije, kjer se detritus nanaša na produkte uničenja kamnin. V ekologiji je detritus organska snov, ki sodelujejo v procesu razgradnje. Takšne verige so značilne za skupnosti na dnu globokih jezer in oceanov, kjer se številni organizmi prehranjujejo s sedimentacijo detritusa, ki ga tvorijo mrtvi organizmi iz zgornjih osvetljenih plasti rezervoarja.

V gozdnih biocenozah se detritska veriga začne z razgradnjo odmrle organske snovi s strani saprofagnih živali. večina Aktivno sodelovanje Tu pri razgradnji organskih snovi sodelujejo talni nevretenčarji (členonožci, črvi) in mikroorganizmi. Obstajajo tudi veliki saprofagi - žuželke, ki pripravljajo substrat za organizme, ki izvajajo procese mineralizacije (za bakterije in glive).

Za razliko od pašne verige se velikost organizmov med premikanjem vzdolž verige detritusa ne poveča, ampak se, nasprotno, zmanjša. Torej, na drugi stopnji so lahko grobne žuželke. Toda najbolj značilni predstavniki detritne verige so glive in mikroorganizmi, ki se prehranjujejo z odmrlo snovjo in dokončajo proces razgradnje bioorganskih snovi do najpreprostejših mineralnih in organskih snovi, ki jih nato v raztopljeni obliki zaužijejo korenine zelenih rastlin. na vrhu pašne verige, s čimer se začne nov krog gibanja snovi.

V nekaterih ekosistemih prevladujejo pašniki, v drugih pa verige detritusa. Na primer, gozd velja za ekosistem, v katerem prevladujejo verige detritusa. V ekosistemu trohnečega štora pašne verige sploh ni. Hkrati pa na primer v ekosistemih morske površine skoraj vse proizvajalce, ki jih predstavlja fitoplankton, zaužijejo živali, njihova trupla pa potonejo na dno, tj. zapustiti objavljeni ekosistem. V takih ekosistemih prevladuje paša ali pašne prehranjevalne verige.

Splošno pravilo glede katerega koli prehranjevalna veriga, navaja: na vsaki trofični ravni skupnosti se večina energije, absorbirane iz hrane, porabi za vzdrževanje življenja, se razprši in je drugi organizmi ne morejo več uporabiti. Tako hrana, zaužita na vsaki trofični ravni, ni popolnoma asimilirana. Pomemben del se porabi za presnovo. Pri prehodu na vsak naslednji člen v prehranski verigi skupaj uporabna energija, prenesena na naslednjo višjo trofično raven, se zmanjša.

TROFIČNE VERIGE

Namen dela: pridobitev spretnosti pri sestavljanju in analizi prehranjevalnih (trofičnih) verig.

Splošne informacije

Med živimi organizmi v ekosistemih obstajajo različne povezave. Ena izmed osrednjih povezav, ki tako rekoč najbolj cementira različni organizmi v en ekosistem je hrana ali trofični. Prehranjevalne povezave združujejo organizme med seboj po načelu hrana-potrošnik. To vodi do nastanka prehranjevalnih ali trofičnih verig. Znotraj ekosistema snovi, ki vsebujejo energijo, ustvarjajo avtotrofni organizmi in služijo kot hrana heterotrofom. Prehranske povezave so mehanizmi za prenos energije iz enega organizma v drugega. Tipičen primer je žival, ki se prehranjuje z rastlinami. To žival pa lahko poje druga žival. Prenos energije lahko poteka na ta način skozi številne organizme.

Vsaka naslednja se napaja s prejšnjo, ki jo oskrbuje s surovinami in energijo.

To zaporedje prenosa energije hrane v procesu prehranjevanja od njenega vira skozi zaporedne serije živih organizmov se imenuje prehranjevalna (trofična) veriga, ali napajalni krog. Trofične verige- to je pot enosmernega toka sončne energije, absorbirane v procesu fotosinteze skozi žive organizme ekosistema v okolje, kjer se njen neizkoriščeni del razprši v obliki nizkotemperaturne toplotne energije.

miši, vrabci, golobi. Včasih se v ekološki literaturi vsaka povezava s hrano imenuje povezava "plenilec-plen", kar pomeni, da je plenilec jedec. Stabilnost sistema plenilec-plen zagotavljajo naslednji dejavniki:

- neučinkovitost plenilca, beg plena;

- okoljske omejitve, ki jih zunanje okolje nalaga velikosti populacije;

- razpoložljivost alternativnih virov hrane za plenilce;

- zmanjšanje zamude pri reakciji plenilca.

Lokacija vsakega člena v prehranjevalni verigi je trofični nivo. Prvo trofično raven zavzemajo avtotrofi ali t.i primarni proizvajalci. Organizmi druge trofične ravni se imenujejo prvi

primarni porabniki, tretji - sekundarni porabniki itd.

Trofične verige delimo na dve glavni vrsti: pašne (pašne verige, potrošne verige) in editrite (razgradne verige).

Rastlina → zajec → volk Proizvajalec → rastlinojed → mesojedec

Razširjene so tudi naslednje prehranjevalne verige:

Rastlinski material (npr. nektar) → muha → pajek → rovka → sova.

sok Grm vrtnice→ listna uš → pikapolonica → pajek → žužkojeda ptica → ptica ujeda.

V vodnih, zlasti morskih, ekosistemih so prehranjevalne verige plenilcev daljše kot v kopenskih.

Detritna veriga se začne z odmrlo organsko snovjo - detritusom, ki jo uničijo detritivori, ki jih jedo mali plenilci, in se konča z delom razkrojevalcev, ki mineralizirajo organske ostanke. Listopadni gozdovi igrajo pomembno vlogo v detritivnih prehranjevalnih verigah kopenskih ekosistemov, katerih večino listja ne zaužijejo rastlinojede živali in je del gozdne stelje. Liste zdrobijo številni detritivori (glive, bakterije, žuželke), nato pa jih zaužijejo deževniki, ki enakomerno porazdelijo humus v površinski sloj prst, ki tvori mull. Razgrajevanje

mikroorganizmi, ki zaključijo verigo, povzročijo končno mineralizacijo odmrlih organskih ostankov (slika 1).

Na splošno lahko značilne detritusne verige naših gozdov predstavimo na naslednji način:

listje → deževnik → kos → kos;

mrtva žival → ličinke mrhovinske muhe → žaba → kača.

riž. 1. Detritalna prehranjevalna veriga (po Nebelu, 1993)

Kot primer lahko navedemo les kot vir organskega materiala, ki ga v tleh biološko predelajo organizmi, ki živijo v tleh. Les, ki pade na površino tal, predelajo predvsem ličinke hroščev dolgorožcev, vrtačev in vrtačev, ki ga uporabljajo za prehrano. Nadomeščajo jih gobe, katerih micelij se predvsem naseli v prehodih, ki jih v lesu naredijo žuželke. Gobe ​​dodatno rahljajo in uničujejo les. Tako ohlapen les in sam micelij se izkažeta za hrano za ličinke kresnic. V naslednji fazi se v že močno poškodovan les naselijo mravlje, ki uničijo skoraj vse ličinke in ustvarijo pogoje za naselitev nove generacije gliv v les. S takimi gobami se začnejo hraniti polži. Mikrobi razkrojevalci dokončajo uničenje in humificiranje lesa.

Podobno obstaja humifikacija in mineralizacija gnoja divjih in domačih živali, ki vstopajo v tla.

Praviloma je prehrana vsakega živega bitja bolj ali manj raznolika. Samo vse zelene rastline se "hranijo" enako: ogljikov dioksid in ioni mineralnih soli. Pri živalih so primeri ozke specializacije prehrane precej redki. Zaradi morebitne spremembe v prehrani živali so vsi organizmi ekosistema vključeni v kompleksno mrežo prehranjevalnih odnosov. Prehranske verige so med seboj tesno prepletene ki tvorijo prehranjevalne ali trofične mreže. V prehranjevalnem spletu je vsaka vrsta neposredno ali posredno povezana z mnogimi. Primer trofične mreže z razporeditvijo organizmov po trofičnih ravneh je prikazan na sl. 2.

Prehranjevalni spleti v ekosistemih so zelo kompleksni in lahko sklepamo, da energija, ki vstopa vanje, dolgo časa migrira iz enega organizma v drugega.

riž. 2. Trofična mreža

V biocenozah imajo prehranske povezave dvojno vlogo. Prvič, oni

zagotavljajo prenos snovi in ​​energije iz enega organizma v drugega.

Tako vrste sobivajo skupaj in podpirajo življenje druga druge. Drugič, povezave s hrano služijo kot mehanizem za uravnavanje numeričnih

Predstavitev trofičnih mrež je lahko tradicionalna (slika 2) ali z uporabo usmerjenih grafov (digrafov).

Geometrično usmerjen graf lahko predstavimo kot množico vozlišč, označenih s krogi s številkami vozlišč in loki, ki povezujejo ta oglišča. Lok določa smer od enega vozlišča do drugega Pot v grafu je končno zaporedje lokov, v katerih začetek vsakega naslednjega loka sovpada s koncem prejšnjega. Lok je lahko označen s parom vozlišč, ki jih povezuje. Pot zapišemo kot zaporedje vozlišč, skozi katera poteka Pot imenujemo pot, katere začetno točko sovpada s končno točko.

NA PRIMER:

NA 3;

1, 2 ali 1, 3, 2 – poti z vrha

V električnem omrežju zgornji del grafa prikazuje objekte modeliranja; loki, označeni s puščicami, vodijo od plena do plenilca.

Vsak živ organizem zaseda določeno ekološka niša. Ekološka niša je niz teritorialnih in funkcionalne lastnosti habitate, ki ustrezajo zahtevam te vrste. Niti dve vrsti nimata enakih niš v ekološkem faznem prostoru. Po Gausovem principu kompetitivnega izključevanja dve vrsti s podobnimi ekološkimi zahtevami dolgo časa ne more zasesti ene ekološke niše. Te vrste tekmujejo in ena od njih izpodriva drugo. Na podlagi električnih omrežij lahko gradite tekmovalni graf.Živi organizmi v tekmovalnem grafu so prikazani kot oglišča grafa, med oglišči pa se nariše rob (povezava brez smeri), če obstaja živ organizem, ki služi kot hrana za organizme, ki jih prikazujejo zgornje oglišča.

Razvoj tekmovalnega grafa omogoča identifikacijo konkurenčnih vrst organizmov ter analizo delovanja ekosistema in njegove ranljivosti.

Načelo usklajevanja rasti kompleksnosti ekosistema s povečanjem njegove stabilnosti je splošno sprejeto. Če je ekosistem predstavljen s prehranjevalno mrežo, lahko uporabite različne poti Težavnostne dimenzije:

- določite število lokov;

- poiščite razmerje med številom lokov in številom vozlišč;

Trofična raven se uporablja tudi za merjenje kompleksnosti in raznolikosti prehranjevalne mreže, tj. mesto organizma v prehranski verigi. Trofično raven lahko določimo tako po najkrajši kot najdaljši dolga veriga prehrana iz zadevnega vrha, ki ima trofično raven enako "1".

POSTOPEK IZVAJANJA DELA

1. vaja

Naredite mrežo za 5 udeležencev: trava, ptice, žuželke, zajci, lisice.

Naloga 2

Vzpostavite prehranjevalne verige in trofični nivo po najkrajši in najdaljši poti prehranjevalne mreže iz naloge “1”.

4. Insekti

Opomba: prehranjevalna veriga paše se začne pri proizvajalcih. Organizem, naveden v stolpcu 1, je najvišja trofična raven. Za potrošnike prvega reda, dolge in kratke poti trofična veriga ujemati se.

Naloga 3

Predlagajte trofično mrežo glede na možnost naloge (Tabela 1P) in naredite tabelo trofičnih stopenj glede na najdaljšo in najdaljšo. bližnjica. Prehranske preference potrošnikov so prikazane v tabeli. 2P.

Naloga 4

Naredite trofično mrežo v skladu s sl. 3 in razporedite njegove člane glede na trofične ravni

NAČRT POROČILA

1. Namen dela.

2. Graf prehranjevalne mreže in tekmovalni graf na podlagi primera usposabljanja (nalogi 1, 2).

3. Tabela trofičnih stopenj na podlagi učnega primera (naloga 3).

4. Graf prehranske mreže, tekmovalni graf, tabela trofičnih nivojev glede na možnost naloge.

5. Shema trofične mreže z razporeditvijo organizmov po trofičnih ravneh (po sliki 3).

riž. 3. Biocenoza tundre.

Prva vrsta: mali pevčarji, različne dvokrilne žuželke, kljunač. Druga vrsta: polarna lisica, lemingi, polarna sova. Tretja vrsta: bela jerebica, beli zajci. Četrta vrsta: gos, volk, severni jelen.

Literatura

1. Reimers N.F. Upravljanje z naravo: Slovar-priročnik. – M.: Mysl, 1990. 637 str.

2. Živalstvo v 7 zvezkov. M.: Izobraževanje, 1983-1989.

3. Zlobin Yu.A. Splošna ekologija. Kijev: Naukova Dumka, 1998. – 430 str.

4. Stepanovskikh A.S. Ekologija: Učbenik za univerze. – M.: UNITIDAN,

5. Nebel B. Znanost o okolju: kako deluje svet. – M.: Mir, 1993.

–t.1 – 424 str.

6. Ekologija: Učbenik za tehnične univerze / L.I. Cvetkova, M.I. Aleksejev itd.; Ed. L.I. Cvetkova.– M.: ASV; Sankt Peterburg: Khimizdat, 2001.-552 str.

7. Girusov E.V. in drugi Ekologija in ekonomika ravnanja z okoljem: Učbenik za univerze / Ed. prof. E.V. Girusova. – M.: Pravo in pravo, ENOTNOST,

Prenos energije v ekosistemu poteka preko t.i prehranjevalne verige. Po drugi strani pa je prehranjevalna veriga prenos energije iz njenega prvotnega vira (običajno avtotrofov) skozi številne organizme, tako da nekatere pojedo drugi. Prehranske verige delimo na dve vrsti:

navadni bor => listne uši => pikapolonice=> Pajki => Žužkojedi

ptice => Ptice ujede.

Trava => Rastlinojedi sesalci => Bolhe => Flagelati.

2) Detritalna prehranjevalna veriga. Izvira iz odmrle organske snovi (t.i detritus), ki ga zaužijejo majhne, ​​predvsem nevretenčarji, ali pa ga razgradijo bakterije ali glive. Organizmi, ki uživajo odmrlo organsko snov, se imenujejo detritivore, razgrajevanje - destruktorji.

Travniške in detritalne prehranjevalne verige običajno obstajajo skupaj v ekosistemih, vendar ena vrsta prehranjevalne verige skoraj vedno prevladuje nad drugo. V nekaterih specifičnih okoljih (na primer pod zemljo), kjer je vitalna aktivnost zelenih rastlin nemogoča zaradi pomanjkanja svetlobe, obstajajo le detritne prehranjevalne verige.

V ekosistemih prehranjevalne verige niso ločene druga od druge, ampak so tesno prepletene. Sestavljajo t.i prehranjevalne mreže. To se zgodi zato, ker ima vsak proizvajalec ne enega, ampak več potrošnikov, ki imajo lahko več virov hrane. Odnosi znotraj prehranjevalne mreže so jasno prikazani v spodnjem diagramu.

Diagram živilskega spleta.

V prehranjevalnih verigah t.i trofične ravni. Trofične ravni razvrščajo organizme v prehranjevalni verigi glede na njihove vrste življenjske dejavnosti ali vire energije. Rastline zavzemajo prvo trofično raven (raven proizvajalcev), rastlinojede živali (potrošniki prvega reda) pripadajo drugi trofični ravni, plenilci, ki jedo rastlinojede živali, tvorijo tretjo trofično raven, sekundarni plenilci tvorijo četrto itd. prvo naročilo.

Pretok energije v ekosistemu

Kot vemo, poteka prenos energije v ekosistemu skozi prehranjevalne verige. Vendar se vsa energija s prejšnje trofične ravni ne prenese na naslednjo. Primer je naslednja situacija: neto primarna proizvodnja v ekosistemu (to je količina energije, ki jo akumulirajo proizvajalci) je 200 kcal/m^2, sekundarna produktivnost (energija, ki jo akumulirajo porabniki prvega reda) je 20 kcal/m^ 2 ali 10 % od prejšnje trofične ravni je energija naslednje stopnje 2 kcal/m^2, kar je enako 20 % energije prejšnje ravni. Kot je razvidno iz tega primera, se z vsakim prehodom na višjo raven izgubi 80-90% energije prejšnjega člena v prehranski verigi. Takšne izgube so posledica dejstva, da pomemben del energije med prehodom iz ene stopnje v drugo ne absorbirajo predstavniki naslednje trofične ravni ali se pretvori v toploto, ki ni na voljo za uporabo živim organizmom.

Univerzalni model pretoka energije.

Vnos in porabo energije si lahko ogledate z uporabo univerzalni model pretoka energije. Velja za katero koli živo komponento ekosistema: rastlino, žival, mikroorganizem, populacijo ali trofično skupino. Takšni grafični modeli, povezani med seboj, lahko odražajo prehranjevalne verige (ko se vzorci energijskih tokov več trofičnih ravni povežejo zaporedno, nastane diagram energijskih tokov v prehranjevalni verigi) ali bioenergetiko na splošno. Energija, ki vstopa v biomaso v diagramu je označena jaz. Vendar se del vhodne energije ne transformira (na sliki je označeno kot NU). To se na primer zgodi, ko rastline ne absorbirajo nekaj svetlobe, ki prehaja skozi prebavni trakt živali, ali ko telo živali ne absorbira nekaj hrane, ki gre skozi prebavni trakt. Asimilirano (oz asimilirano) energija (označena z A) se uporablja za različne namene. Porabi se za dihanje (v diagramu - R) tj. ohranjati vitalno aktivnost biomase in proizvajati organske snovi ( p). Izdelki pa imajo različne oblike. Izraža se v stroških energije za rast biomase ( G), V razni izločki organske snovi v zunanje okolje (E), v energetskih rezervah telesa ( S) (primer takšne rezerve je kopičenje maščobe). Shranjena energija tvori t.i delovna zanka, saj se ta del proizvodnje porabi za zagotavljanje energije v prihodnosti (plenilec na primer porabi svojo zalogo energije za iskanje novih žrtev). Preostali del proizvodnje predstavlja biomasa ( B).

Univerzalni model pretoka energije je mogoče interpretirati na dva načina. Prvič, lahko predstavlja populacijo vrste. V tem primeru kanali pretoka energije in povezave obravnavane vrste z drugimi vrstami predstavljajo diagram prehranjevalne verige. Druga interpretacija obravnava model energijskega toka kot sliko neke energetske ravni. Pravokotnik biomase in kanali pretoka energije nato predstavljajo vse populacije, ki jih podpira isti vir energije.

Da bi jasno prikazali razliko v pristopih k razlagi univerzalnega modela pretoka energije, si lahko ogledamo primer s populacijo lisic. Del prehrane lisic predstavlja rastlinje (sadje itd.), drugi del pa rastlinojede živali. Da bi poudarili vidik intrapopulacijske energetike (prva interpretacija energetskega modela), je treba celotno populacijo lisic prikazati kot en sam pravokotnik, če naj bo metabolizem porazdeljen ( metabolizem- metabolizem, hitrost presnove) populacije lisic na dve trofični ravni, to je za prikaz razmerja med vlogami rastlinske in živalske hrane v presnovi je treba sestaviti dva ali več pravokotnikov.

Poznavanje univerzalnega modela pretoka energije je mogoče določiti razmerje vrednosti pretoka energije na različnih točkah prehranjevalne verige.Ta razmerja, izražena v odstotkih, imenujemo okoljska učinkovitost. Obstaja več skupin okoljske učinkovitosti. Prva skupina energetskih odnosov: B/R in P/R. Delež energije, ki se porabi za dihanje, je v populacijah velikih organizmov velik. Pri izpostavljenosti stresu iz zunanjega okolja R poveča. Magnituda p pomemben v aktivnih populacijah majhnih organizmov (na primer alg), pa tudi v sistemih, ki prejemajo energijo od zunaj.

Naslednja skupina odnosov: A/I in P/A. Prvi izmed njih se imenuje učinkovitost asimilacije(tj. učinkovitost izrabe dovedene energije), drugi - učinkovitost rasti tkiva. Učinkovitost asimilacije se lahko spreminja od 10 do 50 % ali več. Lahko doseže majhno vrednost (z asimilacijo svetlobne energije s strani rastlin) ali ima velike vrednosti(pri asimilaciji hrane s strani živali). Običajno je učinkovitost asimilacije pri živalih odvisna od njihove hrane. Pri rastlinojedih živalih doseže 80% pri uživanju semen, 60% pri uživanju mladega listja, 30-40% pri uživanju starejših listov, 10-20% pri uživanju lesa. Pri mesojedih živalih je učinkovitost asimilacije 60-90%, saj živalsko hrano telo veliko lažje absorbira kot rastlinsko.

Tudi učinkovitost rasti tkiva je zelo različna. Največje vrednosti doseže v primerih, ko so organizmi majhni in pogoji njihovega habitata ne zahtevajo velikih izdatkov energije za vzdrževanje temperature, ki je optimalna za rast organizmov.

Tretja skupina energetskih odnosov: P/B. Če upoštevamo P kot stopnjo povečanja proizvodnje, P/B predstavlja razmerje med proizvodnjo in biomaso v določenem trenutku. Če so izdelki izračunani za določeno časovno obdobje, je vrednost razmerja P/B se določi na podlagi povprečne biomase v tem časovnem obdobju. V tem primeru P/B je brezdimenzijska količina in kaže, kolikokrat je proizvodnja večja ali manjša od biomase.

Upoštevati je treba, da na energetske značilnosti ekosistema vpliva velikost organizmov, ki naseljujejo ekosistem. Ugotovljena je povezava med velikostjo organizma in njegovim specifičnim metabolizmom (metabolizem na 1 g biomase). Manjši kot je organizem, višji je njegov specifični metabolizem in zato nižja biomasa, ki jo je mogoče vzdrževati na določeni trofični ravni ekosistema. Z enako količino porabljene energije organizmi velike velikosti kopičijo več biomase kot majhne. Na primer, kdaj enaka vrednost porabljene energije, bo biomasa, ki jo kopičijo bakterije, veliko manjša od biomase, ki jo kopičijo veliki organizmi (na primer sesalci). Drugačna slika se pojavi, ko upoštevamo produktivnost. Ker je produktivnost stopnja rasti biomase, je večja pri majhnih živalih, ki imajo višje stopnje razmnoževanja in obnove biomase.

Zaradi izgube energije v prehranjevalnih verigah in odvisnosti metabolizma od velikosti osebkov vsaka biološka skupnost pridobi določeno trofično strukturo, ki lahko služi kot značilnost ekosistema. Trofična struktura je označena bodisi s stoječim posevkom bodisi s količino energije, ki je določena na enoto površine na enoto časa na vsaki naslednji trofični ravni. Trofično strukturo lahko grafično prikažemo v obliki piramid, katerih osnova je prvi trofični nivo (raven proizvajalcev), naslednji trofični nivoji pa tvorijo »nadstropja« piramide. Obstajajo tri vrste ekoloških piramid.

1) Številčna piramida (na diagramu označena s številko 1) Prikazuje število posameznih organizmov na vsaki trofični ravni. Število osebkov na različnih trofičnih ravneh je odvisno od dveh glavnih dejavnikov. Prvi izmed njih je več visoka stopnja specifičen metabolizem pri majhnih živalih v primerjavi z velikimi, kar jim omogoča številčno premoč nad velikimi vrstami in višje stopnje razmnoževanja. Drug od zgoraj navedenih dejavnikov je obstoj zgornje in spodnje meje velikosti njihovega plena med plenilskimi živalmi. Če je plen veliko večji od plenilca, ga ne bo mogel premagati. Majhen plen ne bo mogel zadovoljiti energetskih potreb plenilca. Zato za vsako plenilsko vrsto obstaja optimalna velikostžrtev Vendar za tega pravila obstajajo izjeme (na primer, kače uporabljajo strup za ubijanje živali, ki so večje od njih samih). Piramide števil so lahko obrnjene navzdol, če so proizvajalci po velikosti veliko večji od primarnih potrošnikov (primer je gozdni ekosistem, kjer so proizvajalci drevesa, primarni potrošniki pa žuželke).

2) Piramida biomase (2 na diagramu). Z njegovo pomočjo lahko jasno prikažete razmerja biomase na vsaki od trofičnih ravni. Lahko je neposreden, če velikost in življenjska doba proizvajalcev doseže relativno velike vrednosti (kopenski in plitkovodni ekosistemi), in obrnjen, ko so proizvajalci majhni in imajo kratek življenjski cikel (odprta in globoka vodna telesa).

3) Piramida energije (3 v diagramu). Odraža količino pretoka energije in produktivnost na vsaki trofični ravni. Za razliko od piramid števil in biomase piramide energije ni mogoče obrniti, saj pride do prehoda energije hrane na višje trofične nivoje z velikimi izgubami energije. Posledično skupna energija vsake prejšnje trofične ravni ne more biti večja od energije naslednje. Zgornje razmišljanje temelji na uporabi drugega zakona termodinamike, zato je piramida energije v ekosistemu le-ta nazorna ilustracija.

Od vseh zgoraj omenjenih trofičnih značilnosti ekosistema le energetska piramida zagotavlja najpopolnejšo sliko organizacije bioloških skupnosti. V populacijski piramidi je vloga majhnih organizmov močno precenjena, v piramidi biomase pa precenjen pomen velikih. V tem primeru so ti kriteriji neprimerni za primerjavo funkcionalne vloge populacij, ki se močno razlikujejo v razmerju med intenzivnostjo metabolizma in velikostjo posameznikov. Zaradi tega je prav pretok energije najprimernejši kriterij za medsebojno primerjavo posameznih komponent ekosistema, pa tudi za medsebojno primerjavo dveh ekosistemov.

Poznavanje osnovnih zakonitosti transformacije energije v ekosistemu prispeva k boljšemu razumevanju procesov delovanja ekosistema. To je še posebej pomembno zaradi dejstva, da lahko človeški poseg v njegovo naravno "delo" povzroči uničenje ekološkega sistema. V zvezi s tem mora biti sposoben vnaprej predvideti rezultate svojih dejavnosti, razumevanje energetskih tokov v ekosistemu pa lahko zagotovi večjo natančnost teh napovedi.