что такое сеть питания

Что такое сеть питания

Раздел ЕГЭ: 7.2. … Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья. Правила экологической пирамиды. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)

Цепи и сети питания

Цепь питания — последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю. Каждое предыдущее звено является пищей для следующего.

Виды цепей питания:

Пищевая (трофическая) цепь — ряд взаимосвязанных видов, каждый из которых служит пищей предыдущему. В реальных биогеоценозах комплексы взаимосвязанных трофических цепей образуют пищевые сети.

Сети питания — сложившиеся в процессе эволюции взаимоотношения в экосистемах, при которых многие компоненты питаются разными объектами и сами служат пищей различным членам экосистемы.

Для существования и развития экосистем необходим постоянный прилив солнечной энергии, усвоение которой обеспечивают продуценты. В большинстве экосистем биомасса и заключенная в ней энергия уменьшается на каждом новом уровне приблизительно в десять раз.

Трофический уровень — единица, обозначающая удалённость организма от продуцентов в пищевой (трофической) цепи. Слово трофический происходит от греческого τροφή — еда.

Все экосистемы связаны между собой круговоротом веществ, реализуемым через пищевые сети (и благодаря атмосферным и геологическим явлениям). Пищевые связи в экосистемах характеризуют, используя экологические пирамиды.

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида — закономерность, отражающая соотношение по пищевым уровням продуцентов и консументов различного порядка.

Пирамида энергии. Закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания.

Пирамида биомассы. Закономерность, согласно которой каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий.

Пирамида чисел. Закономерность, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. Главная тенденция — уменьшение числа особей от звена к звену.

Правило экологической пирамиды : на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, образованной за единицу времени, больше, чем на последующем, в 10 раз.

Так как биомасса по мере продвижения на высшие трофические уровни уменьшается в геометрической прогрессии, их общее количество обычно не превышает трех-пяти.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Цепи и сети питания. Экологическая пирамида». Выберите дальнейшее действие:

Источник

Биология. 10 класс

§ 45. Цепи и сети питания. Трофические уровни

Понятие о цепях питания. Трофические уровни

Основное условие существования экосистемы — это поддержание круговорота веществ и превращения энергии. Наиболее полный круговорот веществ происходит в наземных экосистемах — биогеоценозах. Он обеспечивается благодаря трофическим (пищевым) связям между организмами разных видов, относящимися к разным функциональным группам. Именно на основе этих связей органические вещества, синтезированные продуцентами из минеральных веществ с поглощением солнечной энергии, передаются консументам и претерпевают химические превращения. В результате жизнедеятельности редуцентов происходит разрушение органических веществ, входящих в состав отмерших организмов, до неорганических (СО₂, NH₃, H₂S, H₂O). Затем неорганические вещества используются продуцентами для создания новых органических веществ, которые с помощью консументов снова вовлекаются в круговорот. Если бы эти вещества не использовались многократно, жизнь на Земле была бы невозможна. Ведь запасы веществ, поглощаемых продуцентами, в природе не безграничны. Для осуществления полноценного круговорота веществ в экосистеме должны быть в наличии все три функциональные группы организмов. И между ними должно происходить постоянное взаимодействие в виде трофических связей с образованием трофических (пищевых) цепей, или цепей питания.

Цепь питания (пищевая цепь) — последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника (предыдущего звена) к потребителю (последующему звену). При этом один организм может поедать другой, питаться его отмершими остатками или продуктами жизнедеятельности.

Каждый организм в цепи питания относится к определенному трофическому уровню. Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих одинаковое положение в пищевой цепи относительно ее начала.

Трофические уровни принято нумеровать римскими цифрами. Первый трофический уровень составляют автотрофные организмы — растения (продуценты), ко второму трофическому уровню относятся растительноядные животные (консументы I порядка), к третьему и последующим уровням — плотоядные животные (консументы II, III и т. д. порядков).

Источник

§ 45. Цепи и сети питания. Трофические уровни

Оглавление

Понятие о цепях питания. Трофические уровни

Основное условие существования экосистемы — это поддержание круговорота веществ и превращения энергии. Наиболее полный круговорот веществ происходит в наземных экосистемах — биогеоценозах. Он обеспечивается благодаря трофическим (пищевым) связям между организмами разных видов, относящимися к разным функциональным группам. Именно на основе этих связей органические вещества, синтезированные продуцентами из минеральных веществ с поглощением солнечной энергии, передаются консументам и претерпевают химические превращения. В результате жизнедеятельности редуцентов происходит разрушение органических веществ, входящих в состав отмерших организмов, до неорганических (СО₂, NH₃, H₂S, H₂O). Затем неорганические вещества используются продуцентами для создания новых органических веществ, которые с помощью консументов снова вовлекаются в круговорот. Если бы эти вещества не использовались многократно, жизнь на Земле была бы невозможна. Ведь запасы веществ, поглощаемых продуцентами, в природе не безграничны. Для осуществления полноценного круговорота веществ в экосистеме должны быть в наличии все три функциональные группы организмов. И между ними должно происходить постоянное взаимодействие в виде трофических связей с образованием трофических (пищевых) цепей, или цепей питания.

Цепь питания (пищевая цепь) — последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника (предыдущего звена) к потребителю (последующему звену). При этом один организм может поедать другой, питаться его отмершими остатками или продуктами жизнедеятельности.

Каждый организм в цепи питания относится к определенному трофическому уровню. Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих одинаковое положение в пищевой цепи относительно ее начала.

Трофические уровни принято нумеровать римскими цифрами. Первый трофический уровень составляют автотрофные организмы — растения (продуценты), ко второму трофическому уровню относятся растительноядные животные (консументы I порядка), к третьему и последующим уровням — плотоядные животные (консументы II, III и т. д. порядков).

*Пастбищные и детритные цепи

В зависимости от вида источника вещества и энергии цепи питания разделяют на два типа: пастбищные (цепи выедания) и детритные (цепи разложения).

Пастбищные цепи (цепи выедания) — пищевые цепи, которые начинаются с продуцентов и включают консументов разных порядков. В общем виде пастбищную цепь можно показать следующей схемой.

Например, пищевая цепь луга: клевер луговой → бабочка → лягушка → змея; пищевая цепь водоема : хламидомонада → дафния → пескарь → судак.

Стрелки в схеме показывают направление переноса вещества и энергии в цепи питания.

В природе почти все организмы питаются не одним, а несколькими видами корма. Следовательно, любой организм может находиться на разных трофических уровнях в одной и той же пищевой цепи в зависимости от характера корма. Например, ястреб, питаясь мышами, занимает третий трофический уровень, а поедая змей, — четвертый. Кроме того, один и тот же организм может быть звеном разных пищевых цепей, связывая их между собой. Так, ястреб может съесть ящерицу, зайца или змею, которые входят в состав разных цепей питания.

Примеры решения задач на составление и анализ пастбищных цепей питания приведены в разделе «Методика решения задач (А)».

Детритные цепи (цепи разложения) — пищевые цепи, которые начинаются с отмерших органических остатков (детрита), включают детритофагов и редуцентов и заканчиваются образованием минеральных веществ. В детритных цепях происходит перенос вещества и энергии детрита между детритофагами и редуцентами через продукты их жизнедеятельности. В общем виде детритную цепь можно показать следующей схемой.

*Сети питания

В природе пастбищные цепи в чистом виде не встречаются. Они связаны между собой и с детритными цепями общими пищевыми звеньями и образуют пищевую сеть, или сеть питания.

Взаимосвязь пастбищных цепей с детритными осуществляется через детрит, который образуется в результате отмирания продуцентов и консументов. Детритофаги и редуценты после отмирания также пополняют запас детрита в экосистеме. В детритных цепях происходит разложение детрита до минеральных веществ, извлекаемых из почвы продуцентами, благодаря чему замыкается круговорот веществ в экосистеме. При этом вся энергия, содержавшаяся в детрите, освобождается и рассеивается в виде тепла, что создает поток энергии в экосистеме. Таким образом, детритные цепи связаны с пастбищными через минеральные вещества. Кроме того, консументы пастбищных цепей могут поедать детритофагов (например, птицы поедают дождевых червей), за счет чего между пастбищными и детритными цепями возникают дополнительные пищевые связи. Благодаря взаимосвязи пастбищных и детритных цепей в экосистеме формируется сложная сеть питания, обеспечивающая постоянство круговорота веществ и потока энергии.

Наличие в экосистеме сети питания способствует выживанию организмов при недостатке определенного вида корма благодаря возможности использовать другой корм. И чем шире видовое разнообразие особей в экосистеме, тем больше пищевых цепей в составе сети питания и тем устойчивее экосистема. Выпадение одного звена из цепи питания не нарушит всей экосистемы, так как могут быть использованы источники питания из других пищевых цепей.

Повторим главное. В экосистеме продуценты, консументы и редуценты связаны трофическими связями и образуют цепи питания. Совокупность организмов, которые составляют определенное звено пищевой цепи, называется трофическим уровнем. Трофические уровни принято нумеровать римскими цифрами. Различают два типа цепей питания: пастбищные и детритные. В природной экосистеме цепи питания связаны между собой общими пищевыми звеньями и образуют единую сеть питания экосистемы, в которой происходит круговорот веществ и поток энергии.

Проверим знания

*1. Установите соответствие между типами цепей питания и их возможными пищевыми звеньями.
Цепи питания: 1. Пастбищные. 2. Детритные.
Пищевые звенья: а) заяц; б) лягушка остромордая; в) плесневые грибы; г) стрекоза; д) многоножка; е) осина; ж) фитопланктон; з) плотва; и) червь дождевой; к) лось; л) мокрица; м) жук мертвоед; н) луговые злаки; о) почвенные бактерии.
2. Постройте пищевую сеть березовой рощи. Сеть должна состоять из четырех трофических уровней, каждый из которых должен содержать не менее трех компонентов.
* 3. В степных районах проводилось истребление сусликов путем разбрасывания отравленной приманки. Помимо сусликов, гибли и лисицы, не поедавшие эту приманку. Объясните с экологической точки зрения причины гибели лисиц.
*4. В 1953 г. в одном японском селении люди начали болеть непонятной болезнью, которая поражала нервную систему. Врачи поставили диагноз: отравление ртутью. Поселок находился рядом с морским заливом, куда химический завод сбрасывал свои отходы, содержащие ртуть. Но содержание ртути в морской воде было ничтожным. Объясните, откуда взялась ртуть в организме людей.

*Индивидуальное домашнее задание. Используя полученную ранее информацию о функциональных группах организмов в близлежащей экосистеме (лес, поле, озеро, парк и др.), составьте возможные варианты пастбищных цепей в этой экосистеме. Учитывая разнообразие трофических связей консументов, составьте из полученных пастбищных цепей пищевую сеть для данной биологической системы.

Источник

Цепи и сети питания – кто кого и что ест

Урок 29. Экология 5 класс

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Цепи и сети питания – кто кого и что ест»

В ряду экологических связей между растениями, животными и другими организмами сообщества наиболее важными обычно называют пищевые связи, так как через них от одного к другому организму передаются вещество и энергия.

Организмы рождаются, растут, развиваются, воспроизводят потомство, умирают. На протяжении всей жизни они нуждаются в энергии. Большая часть необходимой энергии поступает в живые организмы с пищей, которая образуется за счёт световой энергии. Световую энергию в пищу превращают производители (в основном растения). Такие потребители, как растительноядные животные, поедают этих производителей. Другие потребители (хищники) питаются потребителями (растительноядными животными). Так образуются пищевые цепи, или цепи питания.

Пример пищевой цепи

С помощью цепей питания происходит передача вещества и энергии в сообществе живых организмов.

Цепь питания состоит из ряда видов или их групп, где каждое звено служит пищей последующему.

Пищевые цепи могут быть короче или длиннее, но всегда состоят из отдельных звеньев. Однако много звеньев в цепях питания не бывает, так как в них быстро иссякает энергия. Обычно пищевые цепи состоят не более чем из пяти-шести звеньев.

Первое звено в разных цепях питания может быть представлено либо живыми растениями, либо мёртвыми организмами (бактериями, грибами, растениями, животными). В зависимости от этого различают: цепи выедания, цепи разложения, цепи паразитические.

Внизу первое звено всегда образуют растения (производители), далее следуют растительноядные животные, затем плотоядные, которых, в свою очередь, поедают более крупные хищники, и так далее. Называются эти цепи питания так потому, что растения образуют значительно больше органических веществ, чем того требуется для их жизни. «Излишки» создаваемых растениями органических веществ используются животными (потребителями).

Для цепей выедания характерна следующая закономерность: размеры тела животных, составляющих эту цепь, увеличиваются по мере удаления их от первого звена цепи — растений.

Размеры организмов, входящих в эту цепь, увеличиваются от первого звена. Это значит, что синица больше гусеницы, а сокол больше синицы.

Цепи разложения составляют организмы, которые питаются мёртвым органическим веществом и при этом разлагают его.

Первое звено в цепях разложения — остатки мёртвых растений и животных. Многие из них поедаются животными.

Первое звено в цепи разложения

Но большая их часть становится объектом питания бактерий и грибов. Эти организмы легко распространяются, и их можно найти практически повсюду в окружающей среде. При благоприятных условиях они быстро растут, активно питаются, в результате активно осуществляются процессы гниения и разложения органического вещества. Посмотрите, например, что произойдёт с некоторыми продуктами питания, если их оставить на открытом воздухе. Они испортятся.

Продукты питания портятся потому, что в них начинают размножаться бактерии — крохотные существа, которых можно увидеть только под микроскопом. Эти бактерии образуют кислоты, пахучие газы, ядовитые химические соединения. Именно поэтому испорченные продукты воняют, и их нельзя употреблять в пищу.

Грибы принимают участие преимущественно в разложении клетчатки растений, а бактерии разрушают трупы животных. В результате сложные органические вещества мёртвых животных и растений превращаются в минеральные соли азота и фосфора, необходимые растениям.

Роль цепей разложения особенно велика там, где много органических остатков.

Подсчитано, что в масштабах Земли, благодаря цепям разложения, в круговорот включается до 90 % энергии и веществ, запасённых растениями, тогда как в круговорот посредством цепей выедания вводится только 10 %.

Вьющееся паразитическое растение повилика живёт на диких и культурных растениях — клевере, смородине, тыкве, хмеле, льне и других. Корней у неё нет. Да они ей и ни к чему. Повилика обвивается вокруг стебля растения-хозяина и с помощью глубоко внедряющихся в него присосок получает из него необходимые для жизни воду, сахара, минеральные соли.

Кровососущие насекомые блохи паразитируют на птицах, млекопитающих и человеке. Их сильно сжатое с боков тело хорошо приспособлено к передвижению в волосяном и перьевом покровах животных-хозяев, а сильные ножки помогают перепрыгивать с одного хозяина на другого.

Первое звено в паразитических цепях питания всегда представлено живым организмом. А размеры тела организмов, составляющих эти цепи, в отличие от того, что мы видели в цепях выедания, по мере удаления от первого звена постепенно уменьшаются. Так, млекопитающее животное может служить местом обитания для многочисленных блох, питающихся его кровью, а в организме блох могут развиваться тысячи мельчайших организмов, состоящих из одной клетки и видимых только под микроскопом.

Многие животные могут одновременно входить в разные цепи питания, потому что питаются как растительной, так и животной пищей. Например, всеяден характерный обитатель лесной зоны медведь. Он любит полакомиться зелёными частями растений, ягодами, фруктами. Орехами и мёдом. Но он ест также и насекомых, охотится на крупных зверей, например лося, ловит рыбу, кроме того, медведь охотно употребляет в пищу падаль.

Таким образом, в природе все цепи питания — выедания, разложения, паразитические — не изолированы друг от друга, они сложно переплетены и, соединяясь, образуют пищевую сеть.

Пищевые сети образуются потому, что практически любой член какой-либо пищевой цепи одновременно является звеном и в другой пищевой цепи: он потребляет и его потребляют несколько видов других организмов.

Источник

7.2. Экосистема, ее компоненты, структура. Цепи и сети питания, их звенья. Правило экологической пирамиды. Структура и динамика численности популяций

В природе любой вид, популяция и даже отдельная особь живут не изолированно друг от друга и среды своего обитания, а, напротив, испытывают многочисленные взаимные влияния. Биотические сообщества или биоценозы — сообщества взаимодействующих живых организмов, представляющие собой устойчивую систему, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов.

Для биоценоза характерны определенные структуры: видовая, пространственная и трофическая.

Органические компоненты биоценоза неразрывно связаны с неорганическими — почвой, влагой, атмосферой, образуя вместе с ними устойчивую экосистему — биогеоценоз.

Биогеноценоз – саморегулирующаяся экологическая система, образованная совместно обитающими и взаимодействующими между собой и с неживой природой, популяциями разных видов в относительно однородных условиях среды.

Экологические системы

— функциональные системы, включающие в себя сообщества живых организмов разных видов и их среду обитания. Связи между компонентами экосистемы возникают, прежде всего, на основе пищевых взаимоотношений и способов получения энергии.

Экосистема

— совокупность видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой таким образом, что такое сообщество может сохраняться и функционировать необозримо длительное время. Биотическое сообщество (биоценоз) состоит из сообщества растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (микробоценоз).

Все организмы Земли и среда их обитания также представляют собой экосистему высшего ранга — биосферу, обладающую устойчивостью и другими свойствами экосистемы.

Существование экосистемы возможно благодаря постоянному притоку энергии извне — таким источником энергии, как правило, является солнце, хотя не для всех экосистем это справедливо. Устойчивость экосистемы обеспечивается прямыми и обратными связями между ее компонентами, внутренним круговоротом веществ и участием в глобальных круговоротах.

Учение о биогеоценозах разработано В.Н. Сукачевым. Термин «экосистема» введен в употребление английским геоботаником А. Тенсли в 1935 г., термин «биогеоценоз» — академиком В.Н. Сукачевым в 1942 г. В биогеоценозе обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоз), обеспечивающего потенциальную бессмертность биогеоценоза за счет энергии, вырабатываемой растениями. Экосистемы могут не содержать фитоценоз.

Фитоценоз

— растительное сообщество, исторически сложившееся в результате сочетания взаимодействующих растений на однородном участке территории.

Его характеризуют:

— определенный видовой состав,

— жизненные формы,

— ярусность (надземная и подземная),

— обилие (частота встречаемости видов),

— размещение,

— аспект (внешний вид),

— жизненность,

— сезонные изменения,

— развитие (смена сообществ).

Ярусность (этажность)

— один из характерных признаков растительного сообщества, заключающийся как бы в поэтажном его разделении как в надземном, так и в подземном пространстве.

Надземная ярусность позволяет лучше использовать свет, а подземная — воду и минеральные вещества. Обычно в лесу можно выделить до пяти ярусов: верхний (первый) — высокие деревья, второй — невысокие деревья, третий — кустарники, четвертый — травы, пятый — мхи.

Подземная ярусность — зеркальное отражение надземной: глубже всех уходят корни деревьев, близ поверхности почвы расположены подземные части мхов.

По способу получения и использования питательных веществ все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. В природе возникает непрерывный круговорот биогенных веществ, необходимых для жизни. Химические вещества извлекаются автотрофами из окружающей среды и через гетеротрофы вновь в нее возвращаются. Этот процесс принимает очень сложные формы. Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии, доводя его распад до определенной стадии. Таким образом, в процессе эволюции в экологических системах сложились цепи и сети питания.

Большинство биогеоценозов имеют сходную трофическую структуру. Основу их составляют зеленые растения — продуценты. Обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные: потребители органического вещества — консументы и разрушители органических остатков — редуценты.

Количество особей в пищевой цепи последовательно уменьшается, численность жертв больше численности их потребителей, так как в каждом звене пищевой цепи при каждом переносе энергии 80—90% ее теряется, рассеиваясь в виде теплоты. Поэтому число звеньев в цепи ограничено (3—5).

Видовое разнообразие биоценоза представлено всеми группами организмов — продуцентами, консументами и редуцентами.

Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение биоценоза в целом. Например, вырубка леса приводит к изменению видового состава насекомых, птиц, а, следовательно, и зверей. На безлесном участке будут складываться другие цепи питания и сформируется другой биоценоз, что займет не один десяток лет.

Цепь питания (трофическая или пищевая)

— взаимосвязанные виды, последовательно извлекающие органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества; при этом каждое предыдущее звено цепи является пищей для последующего.

Цепи питания состоят из нескольких звеньев, в них включаются растения, растительноядные животные, хищники и паразиты.

Цепи питания в каждом природном участке с более или менее однородными условиями существования составлены комплексами взаимосвязанных видов, питающимися друг другом и образующими самоподдерживающуюся систему, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.

Компоненты экосистемы:

— Продуценты — автотрофные организмы (в основном зеленые растения) — единственные производители органического вещества на Земле. Богатое энергией органическое вещество в процессе фотосинтеза синтезируется из бедных энергией неорганических веществ (Н₂0 и С0₂).

Трофический (пищевой) уровень — совокупность организмов, объединяемых типом питания. Представление о трофическом уровне позволяет понять динамику потока энергии в экосистеме.

Различают следующие виды пищевых цепей:

— в пастбищной цепи (цепи выедания) основным источником пищи служат зеленые растения. Например: трава —> насекомые —> земноводные —> змеи —> хищные птицы.

— детритные цепи (цепи разложения) начинаются с детрита — отмершей биомассы. Например: листовой опад —> дождевые черви —> бактерии. Особенностью детритных цепей является также то, что в них часто продукция растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает и минерализуется сапрофитами. Детритные цепи характерны также для экосистем океанических глубин, обитатели которых питаются мертвыми организмами, опустившимися вниз из верхних слоев воды.

Особенностью пищевых цепей паразитов является то, что они могут начинаться как с продуцентов (яблоня —> щитовка —> наездник), так и с консументов (корова—> паразитические черви —> простейшие —> бактерии —> вирусы).

Сети питания

Экологическая пирамида

— способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме — бывает трех типов :

• пирамида численности отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;

• пирамида биомасс отражает биомассу каждого трофического уровня;

• пирамида энергии показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.

Правило экологической пирамиды

— закономерность, отражающая прогрессивное уменьшение массы (энергии, числа особей) каждого последующего звена пищевой цепи.

Пирамида численности

— экологическая пирамида, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. В пирамиде чисел не учитываются размеры и масса особей, продолжительность жизни, интенсивность обмена веществ, однако всегда прослеживается главная тенденция — уменьшение числа особей от звена к звену. Например, в степной экосистеме численность особей распределяется так: продуценты — 150000, травоядные консументы — 20000, плотоядные консументы — 9000 экз./ар. Биоценоз луга характеризуется следующей численностью особей на площади 4000 м 2 : продуценты — 5 842 424, растительноядные консументы I порядка — 708 624, плотоядные консументы II порядка — 35 490, плотоядные консументы III порядка — 3.

Пирамида биомасс

— закономерность, согласно которой количество растительного вещества, служащего основой цепи питания (продуцентов), примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных (консументов I порядка), а масса растительноядных животных в 10 раз больше, чем плотоядных (консументов II порядка), т. е. каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий. В среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить 10 кг своей биомассы, вторичные хищники — 1 кг.

Пирамида энергии

— Построение пирамиды численности может быть затруднено, если разброс численности организмов разных уровней велик (например, 500 тыс. злаков в основании пирамиды может соответствовать один конечный хищник). Кроме того, пирамида может оказаться перевернутой (в том случае, если продуцент очень крупный, или если большое число паразитов питаются на немногочисленных консументах).

— Пирамида биомасс отражает состояние экосистемы на момент отбора пробы и, следовательно, показывает соотношение биомассы в данный момент и не отражает продуктивность каждого трофического уровня (т. е. его способность образовывать биомассу в течение определенного промежутка времени). Поэтому в том случае, когда в число продуцентов входят быстрорастущие виды, пирамида биомасс может оказаться перевернутой.

— Пирамида энергии позволяет сравнить продуктивность различных трофических уровней, поскольку учитывает фактор времени. Кроме того, она учитывает разницу в энергетической ценности различных веществ (например, 1 г жира дает почти в два раза больше энергии, чем 1 г глюкозы). Поэтому пирамида энергии всегда суживается кверху и никогда не бывает перевернутой.

Экологическая пластичность

— степень выносливости организмов или их сообществ (биоценозов) к воздействию факторов среды. Экологически пластичные виды имеют широкую норму реакции, т. е. широко приспособлены к разной среде обитания (рыбы колюшка и угорь, некоторые простейшие живут как в пресных, так и в соленых водах). Узкоспециализированные виды могут существовать лишь в определенной среде: морские животные и водоросли — в соленой воде, речные рыбы и растения лотос, кувшинка, ряска обитают только в пресной воде.

В целом экосистема (биогеоценоз) характеризуется следующими показателями :

— плотностью видовых популяций,

Биомасса

— общее количество органического вещества всех особей биоценоза или вида с заключенной в нем энергией. Биомассу выражают обычно в единицах массы в пересчете на сухое вещество единицы площади или объема. Биомассу можно определить отдельно для животных, растений или отдельных видов. Так, биомасса грибов в почве составляет 0,05-0,35 т/га, водорослей — 0,06-0,5, корней высших растений — 3,0-5,0, дождевых червей — 0,2-0,5, позвоночных животных — 0,001-0,015 т/га.

В биогеоценозах различают первичную и вторичную биологическую продуктивность:

ü Первичная биологическая продуктивность биоценозов — общая суммарная продуктивность фотосинтеза, представляющая собой результат деятельности автотрофов — зеленых растений, например, сосновый лес 20— 30-летнего возраста за год производит 37,8 т/га биомассы.

ü Вторичная биологическая продуктивность биоценозов — общая суммарная продуктивность гетеротрофных организмов (консументов), которая образуется за счет использования веществ и энергии, накопленных продуцентами.

Популяции. Структура и динамика численности.

Каждый вид на Земле занимает определенный ареал, так как он способен существовать лишь в определенных условиях среды. Однако условия обитания в рамках ареала одного вида могут существенно отличаться, что приводит к распаду вида на элементарные группировки особей — популяции.

Популяция

— совокупность особей одного вида, занимающих обособленную территорию в пределах ареала вида (с относительно однородными условиями обитания), свободно скрещивающихся друг с другом (имеющих общий генофонд) и изолированных от других популяций данного вида, обладающих всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды. Важнейшими характеристиками популяции являются ее структура (возрастной, половой состав) и динамика численности.

Под демографической структурой популяции понимают ее половой и возрастной состав.

Пространственная структура популяции — это особенности размещения особей популяции в пространстве.

Возрастная структура популяции связана с соотношением особей различных возрастов в популяции. Особи одного возраста объединяют в когорты — возрастные группы.

В возрастной структуре популяций растений выделяют следующие периоды :

— латентный — состояние семени;

— прегенеративный (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного и виргинильного растений);

— генеративный (обычно подразделяется на три подпериода — молодые, зрелые и старые генеративные особи);

— постгенеративный (включает состояния субсенильного, сенильного растений и фазу отмирания).

Принадлежность к определенному возрастному состоянию определяется по биологическому возрасту — степени выраженности определенных морфологических (например, степень расчлененности сложного листа) и физиологических (например, способность дать потомство) признаков.

В популяциях животных также можно выделить различные возрастные стадии. Например, насекомые, развивающиеся с полным метаморфозом, проходят стадии:

— имаго (взрослого насекомого).

Характер возрастной структуры популяции зависит от типа кривой выживания, свойственной данной популяции.

Кривая выживания отражает уровень смертности в различных возрастных группах и представляет собой снижающуюся линию:

Половая структура популяции

— соотношение полов имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости.

Выделяют первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции:

— Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами — равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы определяют развитие мужского пола, а XX — женского. В этом случае первичное соотношение полов 1:1, т. е. равновероятно.

— Вторичное соотношение полов — это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим Х- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Например, зоологами описано влияние температуры на вторичное соотношение полов у рептилий. Аналогичная закономерность характерна и для некоторых насекомых. Так, у муравьев оплодотворение обеспечивается при температуре выше 20 °С, а при более низких температурах откладываются неоплодотворенные яйца. Из последних вылупляются самцы, а из оплодотворенных — преимущественно самки.

— Третичное соотношение полов — соотношение полов среди взрослых животных.

Пространственная структура популяции отражает характер размещения особей в пространстве.

Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:

— единообразное или равномерное (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга); встречается в природе редко и чаще всего вызвано острой внутривидовой конкуренцией (например, у хищных рыб);

— конгрегационное или мозаичное («пятнистое», особи размещаются в обособленных скоплениях); встречается намного чаше. Оно связано с особенностями микросреды или поведения животных;

— случайное или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом) — можно наблюдать только в однородной среде и только у видов, которые не обнаруживают никакого стремления к объединению в группы (например, у жука в муке).

Численность популяции обозначается буквой N. Отношение прироста N к единице времени dN / dt выражает мгновенную скорость изменения численности популяции, т. е. изменение численности в момент времени t. Прирост популяции зависит от двух факторов — рождаемости и смертности при условии отсутствия эмиграции и иммиграции (такая популяция называется изолированной). Разность рождаемости b и смертности d и представляет собой коэффициент прироста изолированной популяции :

Устойчивость популяции

— это ее способность находиться в состоянии динамического (т. е. подвижного, изменяющегося) равновесия со средой: изменяются условия среды — изменяется и популяция. Одним из важнейших условий устойчивости является внутреннее разнообразие. Применительно к популяции это механизмы поддержания определенной плотности популяции.

Выделяют три типа зависимости численности популяции от ее плотности.

Первый тип (I) — самый распространенный, характеризуется уменьшением роста популяции при увеличении ее плотности, что обеспечивается различными механизмами. Например, для многих видов птиц характерны снижение рождаемости (плодовитости) при увеличении плотности популяции; увеличение смертности, снижение сопротивляемости организмов при повышенной плотности популяции; изменение возраста наступления половой зрелости в зависимости от плотности популяции.

Второй тип (II) характеризуется постоянным темпом роста численности, который резко падает при достижении максимальной численности (лемминги при достижении максимальной плотности начинают массово мигрировать; достигнув моря, многие тонут). Одним из важнейших факторов поддержания численности популяций является внутривидовая конкуренция. Она может проявляться в различных формах: от борьбы за места для гнездования до каннибализма. Межвидовые отношения также играют важную роль. Отношения паразит — хозяин и хищник — жертва во многом зависят от плотности: распространение болезней происходит быстрее в популяциях с высокой плотностью, которая выступает эпидемиологическим фактором.

Третий тип (III) характерен для популяций, в которых отмечается «эффект группы», т. е. определенная оптимальная плотность популяции способствует лучшему выживанию, развитию, жизнедеятельности всех особей, что присуще большинству групповых и социальных животных. Например, для возобновления популяций разнополых животных как минимум необходима плотность, обеспечивающая достаточную вероятность встречи самца и самки.

Таким образом, оптимальная численность и плотность популяции поддерживаются благодаря внутрипопуляционным механизмам (увеличение/уменьшение рождаемости и смертности, изменение возраста наступления половой зрелости, внутривидовая конкуренция) и междвидовым механизмам (взаимоотношения хищник — жертва и паразит — хозяин).

Тематические задания

А1. Биогеоценоз образован

1) растениями и животными

2) животными и бактериями

3) растениями, животными, бактериями

4) территорией и организмами

А2. Потребителями органического вещества в лесном биогеоценозе являются

4) бактерии и вирусы

А3. Продуцентами в озере являются

А4. Процесс саморегуляции в биогеоценозе влияет на

1) соотношение полов в популяциях разных видов

2) численность мутаций, возникающих в популяциях

3) соотношение хищник – жертва

4) внутривидовую конкуренцию

А5. Одним из условий устойчивости экосистемы может служить

1) ее способность к изменениям

2) разнообразие видов

3) колебания численности видов

4) стабильность генофонда в популяциях

А6. К редуцентам относятся

А7. Если общая масса полученной потребителем 2-го порядка равна 10 кг, то какова была совокупная масса продуцентов, ставших источником пищи для данного потребителя?

А8. Укажите детритную пищевую цепь

1) муха – паук – воробей – бактерии

2) клевер – ястреб – шмель – мышь

3) рожь – синица – кошка – бактерии

4) комар – воробей – ястреб – черви

А9. Исходным источником энергии в биоценозе является энергия

1) органических соединений

2) неорганических соединений

А10. Взаимовыгодными можно считать отношения между липой и:

А11. В одной экосистеме можно встретить дуб и

А12. Сети питания – это:

1) связи между родителями и потомством

2) родственные (генетические) связи

3) обмен веществ в клетках организма

4) пути передачи веществ и энергии в экосистеме

А13. Экологическая пирамида чисел отражает:

1) соотношение биомасс на каждом трофическом уровне

2) соотношение масс отдельного организма на разных трофических уровнях

3) структуру пищевой цепи

4) разнообразие видов на разных трофических уровнях

А14. Доля энергии, передаваемая на следующий трофический уровень, составляет приблизительно:

Источник