Билет № 6.

Группы организмов по трофическим связям.

Все живые организмы в экологической системе по типу питания можно разделить на три функциональные группы – продуценты, консументы, редуценты.

1. Продуценты

– это зеленые растения-автотрофы, производящие органические вещества из неорганических и способные аккумулировать солнечную энергию.

2. Консументы

– это животные-гетеротрофы, потребляющие готовые органические вещества. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений (травоядные животные). Гетеротрофы, использующие животную пищу, подразделяются на консументы II, III порядков и т. д. (плотоядные животные). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах продуцентами.

3. Редуценты

– это гетеротрофные микроорганизмы, грибы, разрушающие и минерализующие органические остатки. Таким образом, редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл.


Трофические взаимодействия в экосистемах. Пищевые цепи.

Передача вещества и преобразование энергии в экосистемах происходит благодаря питанию организмов. Глобальные процессы, обеспечивающие жизнедеятельность биосферы и создающие возможность существования человечества, связаны с питанием множества отдельных живых существ.

Автотрофы получают биогены и необходимую энергию из среды и создают органические вещества. Органические вещества автотрофов потребляют одни гетеротрофы, этих гетеротрофов — иные, и так до тех пор, пока синтезированное автотрофами органическое вещество не разрушится почти без остатка. Эти отношения, основанные на питании, называются трофическими (пищевыми) связями.

Автотрофы получают биогены и необходимую энергию из среды и создают органические вещества. Органические вещества автотрофов потребляют одни гетеротрофы, этих гетеротрофов — иные, и так до тех пор, пока синтезированное автотрофами органическое вещество не разрушится почти без остатка. Эти отношения, основанные на питании, называются трофическими (пищевыми) связями.

Трофическая цепь — путь переноса органического вещества и содержащейся в нем энергии от его первых получателей (автотрофов) через ряд поедающих друг друга организмов. Выделяют два типа трофических цепей. Пастбищные цепи ведут от зеленых растений к растительноядным животным и далее к хищникам. Детритные цепи — от мертвого органического вещества (детрита) к микроорганизмам, детритофагам и их хищникам (рис. 1).


Пищевые связи в экосистеме называются

Рис. 1. Пастбищные и детритные трофические цепи взаимосвязаны

Рассматривая, где и как располагаются элементы пастбищных и детритных цепей, мы увидим, что большинство биогеоценозов разделено на два яруса: автотрофный ярус, хорошо освещенный, в котором преобладает продукция, и гетеротрофный ярус, лишенный света, в котором преобладает дыхание. Для наземных биогеоценозов автотрофный ярус расположен над почвой, а гетеротрофный — под ее поверхностью. В водных экосистемах автотрофный ярус — это освещенная солнечным светом толща воды, а гетеротрофный — темная глубина и донные осадки. Пастбищные цепи тянутся в автотрофном ярусе экосистем, а детритные — в гетеротрофном. Однако эти цепи не являются независимыми. Некоторые животные могут получать энергию из разных цепей. Жаба, вышедшая вечером на прогулку, может съесть жука-листоеда, который только что питался каким-то огородным растением (и относится к одной из пастбищных цепей), а может добыть и жужелицу — плотоядного жука, питавшегося подземными беспозвоночными из детритных пищевых цепей. Раз так, мы можем сказать, что все трофические цепи, проходящие в рамках той или иной экосистемы, образуют ее трофическую сеть.




Нам осталось ввести еще одно понятие, связанное с трофической структурой сообществ, но именно это понятие мы будем чаще всего использовать в дальнейшем. Трофический уровеньэто совокупность организмов сообщества, получающих энергию солнца после одинакового количества преобразований. Естественно, что первым трофическим уровнем является уровень продуцентов. Продуцентов поедают консументы I уровня, тех — консументы II уровня и так далее.

Некоторые виды могут в своих разных проявлениях находиться на разных уровнях, значит, понятие трофического уровня характеризует не вид как таковой, а особенности его образа жизни в конкретной экологической ситуации. Человек может есть картошку, может свинину, а может и закусить деликатесной лягушкой. В этих ситуациях он выступает то как консумент I уровня, то — как II, то даже как консумент III или IV уровня. Тем не менее, отбрасывая экзотическую и деликатесную пищу, мы можем установить, что человек относится к I–II уровню консументов, то есть получает солнечную энергию, переработанную один раз (растениями) или два раза (растениями и растительноядными животными).

Через каждый трофический уровень идет поток энергии, причем выход из одного уровня является входом в другой.

Энергия течет по этажам трофической сети с разной скоростью. Полезной характеристикой является время переноса (оборот) = биомасса/чистая продуктивность. Для водорослей время переноса — около нескольких дней, для степи — 3 года, для леса — 25 лет.

iv>

В подстилке время переноса от 3 месяцев во влажном тропическом лесу до 100 лет в хвойном лесу в горах. Эксперименты с внесением в экосистему радиоактивных индикаторов, передачу которых по трофическим сетям можно отследить, позволяют увидеть картину перемещения вещества по экосистеме во времени.

Круговорот веществ в отдельной экосистеме связан с круговоротом веществ в биосфере в целом. Иногда говорят о малом и большом кругах обмена веществ.

Источник: studopedia.su

В конце пищевой цепи энергия, которая еще сохраняется в мертвой органике, окончательно рассеивается в виде тепла, когда ее разрушают редуценты.

Потоки энергии в экосистеме

Энергия в экосистемах может поступать из двух источников. Первый — от живых организмов-продуцентов. второй — от мертвой органики. Соответственно, существуют цепи питания двух типов — пастбищная (цепь выедания) и детритная (цепь разложения) (от ла-тин. детритус — измельченный). Последняя начинаются с измельченных остатков мертвых организмов.

В любом биогеоценозе разные цепи питания существуют не отдельно друг от друга, а пересекаются между собой. Это происходит потому, что организмы определенного вида могут быть звеньями разных цепей питания. Например, головастики лягушек питаются водорослями и являются консументами I порядка, а взрослые особи этого вида едят насекомых и являются консументами II порядка. Переплетаясь, различные цепи питания формируют трофическую сеть экосистемы.


Правило экологической пирамиды

Различные биогеоценозы отличаются по своей продуктивности. вы уже знаете, что есть разные цепи питания, но всем им свойственны определенные соотношения продукции, то есть биомассы с энергией, затрачиваемой и запасаемой на каждом из трофических уровней. 

Пищевые связи в экосистеме называются

Эти закономерности получили название правила экологической пирамиды: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы и энергии, запасаемых организмами за единицу времени, значительно больше, чем на следующем (в среднем в 5-10 раз).

Графически это правило можно изобразить в виде пирамиды (рис. 48.3), составленной из отдельных блоков. Каждый блок такой пирамиды соответствует производительности организмов на каждом из трофических уровней. Итак, экологическая пирамида является графическим отображением трофической структуры цепи питания.

Источник: mozok.click

Динамика экосистемы. Виды экологических сукцессий.

>

Нестабильность абиотических факторов экосистем является причиной колебаний состава и функциональных связей в биоценозах. Динамичность —свойство экосистем, которое отражает не только зависимость последних от комплекса факторов, но и адаптивную (приспособительную) реакцию всей системы на эти факторы. Масштабы времени, в которых выражается динамика экосистем, различны. Изменения могут иметь суточную или сезонную ритмичность, продолжаться несколько лет или охватывать целые геологические эпохи, влияя на развитие глобальной экосистемы Земли. Динамика экосистемы определяется серией сменяющих друг друга сообществ. Экологическая сукцессия, сукцессионное замещение или биологическое развитие — развитие, при котором в пределах одной и той же территории (биотопа) происходит последовательная смена одного биоценоза другим в направлении повышения устойчивости экосистемы. Сукцессия завершается формированием сообщества, наиболее адаптированного по отношению к комплексу сложившихся климатических условий. Причиной начала процесса сукцессии в ряде случаев являются изменения фундаментальных свойств среды обитания, возникающие под влиянием комплекса факторов. Такие факторы бывают естественными и антропогенными. Сукцессии подразделяют на:

• антропогенные;

• катастрофические;


• пирогенные;

• зоогенные (фитогенные).

По общему характеру сукцессии делят на первичные (начинаются на экологическом компоненте, не измененном деятельностью живых организмов) и вторичные (развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов, существовавших на данном месте ранее).

  1. Биологическая продуктивность экосистем. Уровни производства органического вещества. Экологические пирамиды.

Продуктивность — это скорость производства биомассы в единицу времени. Различают продуктивность текущую и общую, а также первичную (определяется как скорость, с которой энергия Солнца усваивается организмами-продуцентами) и вторичную(скорость накопления энергии консументами). Каждая экосистема поддерживает свое существование за счет круговорота биогенов и постоянного притока солнечной энергии.

Уровни:

1)валовая первичная продуктивность — общая скорость накопления органических веществ продуцентами.

2) чистая первичная продуктивность — скорость накопления органических веществ за вычетом тех, что были израсходованы при дыхании и секреции за изучаемый период.

3) чистая продуктивность сообщества — скорость общего накопления органических веществ, оставшихся после потребления гетеротрофами-консументами (чистая первичная продукция минус потребление гетеротрофами).


4) вторичная продуктивность — скорость накопления энергии консументами. ЭП характеризует биопродуктивность в системе на каждом ее уровне, основанием которой служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершины пирамиды.

Различают:

1) пирамиды численностей, отражающие численность отдельных организмов; 2) пирамиды биомассы, характеризующие общую сухую массу, калорийность или другую меру общего кол-ва живого вещ-ва;

3) пирамиды энергии, показывающие величину потока энергии или продуктивность на каждом из трофических уровней

Источник: StudFiles.net

Вспомните!

Какие обязательные компоненты входят в состав любой экосистемы?

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и с факторами внешней среды, формируя устойчивую саморегулирующуюся и самоподдерживающуюся экосистему. Особенности видового состава этой системы определяются историческими и климатическими условиями, а взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой строятся на основе пищевого поведения.


В рассмотренной нами экосистеме дубравы олени едят травянистые растения и листья кустарников, белки не прочь полакомиться желудями и грибами, ёж съедает дождевого червя, а филин на ночной охоте ловит мышей и полёвок. Многочисленные насекомые, желуди дуба, плоды дикой яблони и груши, семена и ягоды – прекрасный корм птицам. Мёртвые органические остатки падают на землю. На них развиваются бактерии, которых потребляют простейшие, служащие, в свою очередь, кормом многочисленным мелким почвенным беспозвоночным. Все виды организмов связаны друг с другом сложной системой пищевых взаимоотношений.

При изучении структуры любой экосистемы становится очевидным, что её устойчивость зависит от многообразия пищевых связей, существующих между разными видами этого сообщества. Причём, чем больше видовое многообразие, тем устойчивее структура. Представьте себе систему, в которой хищник и жертва представлены только одиночными видами, допустим «лиса – заяц». Исчезновение зайцев неизбежно приведёт к гибели хищников, и экосистема, потеряв два своих компонента, начнёт разрушаться. Если же в качестве пищи в данной экосистеме лиса может использовать и грызунов, и лягушек, и мелких птиц, то пропажа одного источника пищи не приведёт к разрушению всей структуры, а освободившуюся экологическую нишу вскоре займут другие организмы со сходными требованиями к среде.

В экосистеме происходит постоянный перенос вещества и энергии, заключённой в пище, от одних организмов к другим.


стения (продуценты), используя солнечную энергию, образуют сложные органические соединения. Эти вещества употребляют гетеротрофы (консументы), продукты жизнедеятельности которых, возвращаясь в окружающую среду, вновь используются автотрофными организмами. В экосистеме существует постоянный круговорот вещества и энергии, который поддерживается энергией солнца. Каждый организм, участвующий в этом процессе, находится на определённом трофическом, или пищевом, уровне, образуя трофическое (пищевое) звено. В результате соединения нескольких трофических звеньев образуется пищевая цепь, в которой каждое предыдущее звено служит пищей последующему. Если проследить структуру отдельных пищевых цепей, то можно обнаружить, что цепи очень редко изолированы друг от друга. Обычно одно и то же растение служит пищей нескольким животным, которые, в свою очередь, могут быть съедены разными хищниками. Таким образом, все пищевые цепи связаны между собой в единую пищевую сеть.

Первый трофический уровень экосистемы образуют автотрофные организмы, в основном зелёные растения.

Второй трофический уровень – это растительноядные животные и паразитические растения.

Третий уровень – это плотоядные животные, которые питаются травоядными, так называемые хищники первого порядка – мелкие млекопитающие, насекомоядные птицы, амфибии и рептилии. К этому же уровню относят паразитов этих животных.

Четвёртый уровень образуют более крупные плотоядные животные – хищники второго порядка и их паразиты.

Пятый уровень формируют редуценты, которые потребляют мёртвое органическое вещество.

Как правило, в экосистеме существует от трёх до пяти трофических уровней. Пищевую цепь, которая начинается от растений, называют пастбищной пищевой цепью: например, осина ? заяц ? волк. Если цепь питания начинается с детрита (мёртвой органики), её называют детритной цепью: листовой опад ? дождевой червь ? певчий дрозд ? ястреб-перепелятник (рис. 78).

Обычно размеры хищников с переходом на следующий трофический уровень возрастают, а их численность снижается. Если мы попробуем оценить общее количество биомассы на каждом трофическом уровне, то заметим определённую закономерность. В большинстве наземных экосистем с повышением трофического уровня количество биомассы будет неуклонно снижаться (рис. 79). Подобная закономерность носит название экологической пирамиды и связана с тем, что на каждом трофическом уровне организмы способны использовать лишь 5–15 % энергии поступившей биомассы для построения своего тела. Остальная энергия расходуется или на движение, рассеивается в виде тепла или просто не усваивается. Именно поэтому число трофических уровней в экосистеме ограничено и редко бывает более пяти-шести.

Рис. 78. Пример пищевых связей. Детритная цепь

Основание пирамиды образуют продуценты (растения). Над ними располагаются растительноядные животные. Следующий уровень образуют хищники первого порядка. Вершину пирамиды занимают наиболее крупные плотоядные животные. Причём число уровней в пирамиде соответствует числу звеньев в пищевой цепи. Различают пирамиду численности (особей), пирамиду биомассы и пирамиду энергии.

Наличие сложных пищевых взаимоотношений обеспечивает устойчивость экосистем. Если изменится среда обитания продуцентов, через пищевую сеть это неизбежно отразится на всех остальных организмах экосистемы. Нельзя нарушить какой-либо из экологических факторов, не затронув в той или иной степени существование всех видов, составляющих экосистему. Следовательно, изменение любого абиотического или биотического фактора неизбежно повлечёт за собой изменение всей экосистемы.

Рис. 79. Пример экологической пирамиды биомассы

Следующая глава >

Источник: bio.wikireading.ru