Kada se proučava biotička struktura ekosistema, postaje očigledno da je jedan od najvažnijih odnosa između organizama hrana. Moguće je pratiti bezbroj načina kretanja materije u ekosistemu, u kojem jedan organizam jede drugi, a onaj treći, itd.

Detritivores

Orao Detritus V

Fox Human Eagle Detritivores IV

Miš Zec Krava Ljudski detritivori III

Jabuka pšenične trave I

lanac ishrane- ovo je put kretanja materije (izvora energije i građevnog materijala) u ekosistemu od jednog organizma do drugog.

krava biljka

biljka krava čovek

biljka skakavac miš lisica orao

biljka buba žaba zmija ptica

Označava smjer kretanja.

U prirodi su lanci ishrane rijetko izolovani jedan od drugog. Mnogo češće se predstavnici jedne vrste (biljojedi) hrane nekoliko vrsta biljaka, dok sami služe kao hrana za nekoliko vrsta grabežljivaca. Prenos štetnih materija u ekosistemu.

mreža za hranu je složena mreža nutritivnih odnosa.

Unatoč raznolikosti prehrambenih mreža, svi oni slijede zajednički obrazac: od zelenih biljaka do primarnih potrošača, od njih do sekundarnih potrošača, itd. i detritovorima. Na posljednjem mjestu su uvijek detritofagi, oni zatvaraju lanac ishrane.

Trofički nivo je skup organizama koji zauzimaju određeno mjesto u mreži hrane.

I trofički nivo - uvek biljke,

II trofički nivo - primarni potrošači

III trofički nivo - sekundarni potrošači itd.

Detritofagi mogu biti na II i višem trofičkom nivou.

III 3,5 J sekundarni potrošač (vuk)

II 500 j primarni potrošač (krava)

I 6200 j biljaka

2,6*10 J apsorbovane solarne energije

1,3 * 10 J pada na površinu zemlje za

neko područje

energetska piramida

III 10 kg lisica (1)

II 100 kg zec (10)

I 1000 kg biljaka na livadi (100 )

Piramida biomase.

Tipično, postoje 3-4 trofička nivoa u ekosistemu. To je zbog činjenice da se značajan dio konzumirane hrane troši na energiju (90 - 99%), pa je masa svakog trofičkog nivoa manja od prethodnog. Relativno malo ide na formiranje tijela organizma (1 - 10%. Odnos između biljaka, konzumenata, detritofaga izražen je u obliku piramida.

piramida biomase- pokazuje odnos biomase različitih organizama na trofičkim nivoima.

energetska piramida- pokazuje protok energije kroz ekosistem. (vidi sl.)

Očigledno je da je postojanje većeg broja trofičkih nivoa nemoguće, zbog brzog približavanja biomase nuli.

Autotrofi i heterotrofi.

Autotrofi - To su organizmi koji su u stanju da grade svoje tijelo na račun neorganskih jedinjenja, koristeći sunčevu energiju.

To uključuje biljke (samo biljke). Sintetiziraju se iz CO, HO (anorganskih molekula) pod utjecajem sunčeve energije - glukoze (organske molekule) i O. Oni su prva karika u lancu ishrane i nalaze se na 1. trofičkom nivou.

Getrotrofi - to su organizmi koji ne mogu izgraditi vlastito tijelo od neorganskih spojeva, već su primorani da iskoriste ono što su stvorili autotrofi jedući ih.

To uključuje konzumente i detritofage. Oni su na II i višem trofičkom nivou. Ljudi su takođe heterotrofi.

Vernadskom pripada ideja da je moguća transformacija ljudskog društva iz heterotrofnog i autotrofnog. Zbog svojih bioloških karakteristika, osoba ne može prijeći u autotrofiju, ali je društvo u cjelini sposobno implementirati autotrofni način proizvodnje hrane, tj. zamjena prirodnih spojeva (proteina, masti, ugljikohidrata) organskim spojevima sintetiziranim iz neorganskih molekula ili atoma.

U ekosustavima, proizvođače, potrošače i razlagače ujedinjuju složeni procesi prijenosa tvari i energije, koja se nalazi u hrani, koju stvaraju uglavnom biljke.

Prijenos potencijalne energije hrane koju stvaraju biljke kroz niz organizama jedući neke vrste od strane drugih naziva se trofičkim (hranljivim) lancem, a svaka karika naziva se trofičkim nivoom.

Svi organizmi koji jedu istu vrstu hrane pripadaju istom trofičkom nivou.

Na sl.4. prikazan je dijagram trofičkog lanca.

Fig.4. Dijagram lanca ishrane.

Fig.4. Dijagram lanca ishrane.

Prvi trofički nivo formiraju proizvođače (zelene biljke) koje akumuliraju sunčevu energiju i stvaraju organske tvari u procesu fotosinteze.

Istovremeno, više od polovice energije pohranjene u organskim tvarima troši se u životnim procesima biljaka, pretvarajući se u toplinu i rasipanje u svemiru, a ostatak ulazi u lanac ishrane i mogu ga koristiti heterotrofni organizmi kasnijih trofičkih nivoa. prilikom hranjenja.

Drugi trofički nivo formiraju potrošači 1. reda - to su biljojedi organizmi (fitofagi) koji se hrane proizvođačima.

Potrošači prvog reda troše većinu energije sadržane u hrani kako bi osigurali svoje životne procese, a ostatak energije koriste za izgradnju vlastitog tijela, pretvarajući tako biljna tkiva u životinjska.

Dakle , potrošači 1. reda izvršiti prva, fundamentalna faza u transformaciji organske materije koju sintetišu proizvođači.

Primarni potrošači mogu poslužiti kao izvor ishrane za potrošače 2. reda.

Treći trofički nivo konzumenti 2. reda - to su organizmi mesožderi (zoofagi), koji se hrane isključivo biljojedim organizmima (fitofagi).

Potrošači 2. reda sprovode drugu fazu transformacije organske materije u lancima ishrane.

Međutim, hemikalije koje čine tkiva životinjskih organizama su prilično homogene i stoga transformacija organske materije tokom prelaska sa drugog trofičkog nivoa potrošača na treći nije tako fundamentalna kao pri prelasku sa prvog trofičkog nivoa na drugi. , gdje se biljna tkiva pretvaraju u životinje.

Sekundarni potrošači mogu poslužiti kao izvor ishrane za potrošače 3. reda.

Četvrti trofički nivo konzumenti 3. reda - to su mesožderi koji se hrane samo mesožderima.

Poslednji nivo lanca ishrane okupirani su dekompozitorima (destruktori i detritofagi).

dekompozitori-destruktori (bakterije, gljive, protozoe) u toku svoje životne aktivnosti razgrađuju organske ostatke svih trofičkih nivoa proizvođača i potrošača do mineralnih materija, koje se ponovo vraćaju proizvođačima.

Sve karike u lancu ishrane su međusobno povezane i međuzavisne.

Između njih, od prve do posljednje veze, vrši se prijenos tvari i energije. Međutim, treba napomenuti da kada se energija prenosi sa jednog trofičkog nivoa na drugi, ona se gubi. Kao rezultat toga, lanac ishrane ne može biti dug i najčešće se sastoji od 4-6 karika.

Međutim, takvi lanci ishrane se obično ne javljaju u prirodi u svom čistom obliku, jer svaki organizam ima nekoliko izvora hrane, tj. jede nekoliko vrsta hrane, a sam ga kao hranu koriste brojni drugi organizmi iz istog lanca ishrane ili čak iz različitih lanaca ishrane.

Na primjer:

organizmi svejedi jedu i proizvođače i potrošače, tj. istovremeno su potrošači prvog, drugog, a ponekad i trećeg reda;

komarac, koji se hrani krvlju ljudi i grabežljivaca, je na vrlo visokom trofičkom nivou. Ali komarci se hrane biljkom močvarne rosike, koja je, dakle, i proizvođač i potrošač visokog reda.

Stoga, gotovo svaki organizam koji je dio jednog trofičkog lanca može istovremeno biti dio drugih trofičkih lanaca.

Tako se trofični lanci mogu granati i preplitati mnogo puta, formirajući kompleks prehrambene mreže ili trofičke (hranljive) mreže u kojem mnogostrukost i raznolikost odnosa hrane djeluje kao važan mehanizam za održavanje integriteta i funkcionalne stabilnosti ekosistema.

Na sl.5. prikazan je pojednostavljeni dijagram mreže hrane za kopneni ekosistem.

Ljudska intervencija u prirodne zajednice organizama, putem namjerne ili nenamjerne eliminacije vrste, često ima nepredvidive negativne posljedice i dovodi do narušavanja stabilnosti ekosistema.

Sl.5. Dijagram mreže hrane.

Postoje dvije glavne vrste lanaca ishrane:

lanci ispaše (lanci ispaše ili lanci potrošnje);

detritusni lanci (lanci razgradnje).

Lanci pašnjaka (lanci ispaše ili lanci potrošnje) su procesi sinteze i transformacije organskih tvari u trofičke lance.

Lanci pašnjaka počinju od proizvođača. Žive biljke jedu fitofagi (potrošači prvog reda), a sami fitofagi su hrana za mesoždere (konzumenti drugog reda), koju mogu jesti potrošači trećeg reda itd.

Primjeri lanaca ispaše za kopnene ekosisteme:

3 linka: jasika → zec → lisica; biljka → ovca → čovjek.

4 linka: biljke → skakavci → gušteri → jastreb;

nektar cvijeća biljke → muva → ptica insektojeda →

ptica grabljivica.

5 linkova: biljke → skakavci → žabe → zmije → orao.

Primjeri lanaca ispaše za vodene ekosisteme: →

3 linka: fitoplankton → zooplankton → ribe;

5 linkova: fitoplankton → zooplankton → ribe → ribe grabežljivci →

ptice grabljivice.

Detritni lanci (lanci razgradnje) su procesi postepenog razaranja i mineralizacije organskih tvari u trofičkim lancima.

Lanci detrita počinju postupnim uništavanjem mrtve organske tvari od strane detritovora, koji se uzastopno zamjenjuju u skladu sa specifičnom vrstom ishrane.

U posljednjim fazama degradacijskih procesa funkcionišu reduktori-destruktori koji mineraliziraju ostatke organskih jedinjenja u jednostavne neorganske tvari, koje opet koriste proizvođači.

Na primjer, tokom raspadanja mrtvog drveta, sukcesivno zamjenjujte jedno drugo: bube → djetlići → mravi i termiti → gljive destruktori.

Detritni lanci su najčešći u šumama, gdje većinu (oko 90%) godišnjeg prirasta biljne biomase ne konzumiraju direktno životinje biljojedi, već odumiru i ulaze u te lance u obliku lisne prostirke, zatim se razgrađuju i mineraliziraju.

U vodenim ekosistemima većina materije i energije je uključena u lance pašnjaka, au kopnenim ekosistemima najveći značaj imaju detritni lanci.

Dakle, na nivou potrošača, protok organske materije se deli na različite grupe potrošača:

živa organska materija prati lance pašnjaka;

mrtva organska materija ide duž detritnih lanaca.

U prirodi, bilo koja vrsta, populacija, pa čak i pojedinačna jedinka, ne žive izolovano jedna od druge i svog okruženja, već, naprotiv, doživljavaju brojne međusobne uticaje. Biotičke zajednice ili biocenozama - zajednice živih organizama u interakciji, koji su stabilan sistem povezan brojnim unutrašnjim vezama, sa relativno konstantnom strukturom i međuzavisnim skupom vrsta.

Biocenozu karakterišu određene strukture: vrsta, prostorna i trofička.

Organske komponente biocenoze su neraskidivo povezane sa neorganskim - tlo, vlaga, atmosfera, čineći zajedno sa njima stabilan ekosistem - biogeocenoza .

Biogenocenoza- samoregulišući ekološki sistem formiran od populacija različitih vrsta koje žive zajedno i međusobno deluju i sa neživom prirodom u relativno homogenim uslovima životne sredine.

Ekološki sistemi

Funkcionalni sistemi koji uključuju zajednice živih organizama različitih vrsta i njihovih staništa. Veze između komponenti ekosistema nastaju, pre svega, na osnovu odnosa hrane i načina dobijanja energije.

Ekosistem

Skup vrsta biljaka, životinja, gljiva, mikroorganizama koji međusobno djeluju i sa okolišem na način da se takva zajednica može očuvati i funkcionirati neograničeno dugo vremena. Biotička zajednica (biocenoza) sastoji se od zajednice biljaka ( fitocenoza), životinje ( zoocenoza), mikroorganizmi ( mikrobiocenoza).

Svi organizmi Zemlje i njihovo stanište takođe predstavljaju ekosistem najvišeg ranga - biosfera , koji ima stabilnost i druga svojstva ekosistema.

Postojanje ekosistema moguće je zbog stalnog priliva energije izvana - takav izvor energije je po pravilu sunce, iako to ne važi za sve ekosisteme. Stabilnost ekosistema osigurava se direktnim i povratnim vezama između njegovih komponenti, unutrašnjom cirkulacijom tvari i sudjelovanjem u globalnim ciklusima.

Doktrina biogeocenoza razvio V.N. Sukachev. Pojam " ekosistema"Termin koji je u upotrebu uveo engleski geobotaničar A. Tensley 1935. godine" biogeocenoza“- akademik V.N. Sukačev 1942 biogeocenoza neophodna je biljna zajednica (fitocenoza) kao glavna karika, koja osigurava potencijalnu besmrtnost biogeocenoze zahvaljujući energiji koju proizvode biljke. ekosistemi možda ne sadrži fitocenozu.

fitocenoza

Biljna zajednica koja se historijski razvila kao rezultat kombinacije biljaka u interakciji u homogenom području.

Karakteriziran je:

- određeni sastav vrsta,

- životni oblici

- slojeviti (nadzemni i podzemni),

- brojnost (učestalost pojavljivanja vrsta),

- smještaj,

- izgled (izgled),

- vitalnost

- sezonske promjene,

- razvoj (promjena zajednica).

Slojevito (broj spratova)

Jedna od karakterističnih osobina biljne zajednice, koja se sastoji, takoreći, u njenoj etažnoj podjeli kako na nadzemni tako i na podzemni prostor.

Nadzemno nanošenje slojeva omogućava bolje korišćenje svetlosti, a podzemne - vode i minerala. Obično se u šumi može razlikovati do pet slojeva: gornji (prvi) - visoka stabla, drugi - nisko drveće, treći - grmlje, četvrti - trave, peti - mahovine.

Podzemni slojevi - zrcalni odraz nadzemlja: korijenje drveća seže najdublje od svih, podzemni dijelovi mahovine nalaze se blizu površine tla.

Prema načinu dobijanja i korišćenja hranljivih materija Svi organizmi se dijele na autotrofi i heterotrofi. U prirodi postoji kontinuirano kruženje biogenih supstanci neophodnih za život. Hemijske supstance autotrofi izdvajaju iz okoline i vraćaju joj se preko heterotrofa. Ovaj proces poprima veoma složene oblike. Svaka vrsta koristi samo dio energije sadržane u organskoj tvari, dovodeći njeno raspadanje do određene faze. Tako su se u procesu evolucije razvili ekološki sistemi lancima I napajanje .

Većina biogeocenoza ima slično trofička struktura. Njihova osnova su zelene biljke - proizvođači. Biljojedi i mesožderi su nužno prisutne: potrošači organske materije - potrošači i uništavači organskih ostataka - razlagači.

Broj pojedinaca u lancu ishrane konstantno se smanjuje, broj žrtava je veći od broja njihovih konzumenata, jer se u svakoj karici lanca ishrane, svakim prijenosom energije gubi 80-90% energije, raspršujući se u oblik toplote. Stoga je broj karika u lancu ograničen (3-5).

Raznolikost vrsta biocenoze Predstavljaju ga sve grupe organizama - proizvođači, potrošači i razlagači.

Bilo koja veza pokvarena u lancu ishrane uzrokuje kršenje biocenoze u cjelini. Na primjer, krčenje šuma dovodi do promjene sastava vrsta insekata, ptica i, posljedično, životinja. Na mjestu bez drveća će se razviti drugi lanci ishrane i formirati još jedna biocenoza za koju će biti potrebno više od deset godina.

Lanac ishrane (trofički ili hrana )

Međusobno povezane vrste koje sekvencijalno izdvajaju organsku materiju i energiju iz izvorne prehrambene supstance; štaviše, svaka prethodna karika u lancu je hrana za sledeću.

Lanci ishrane u svakom prirodnom području sa manje ili više homogenim uslovima postojanja sastavljeni su od kompleksa međusobno povezanih vrsta koje se hrane jedna drugom i čine samoodrživi sistem u kome se odvija cirkulacija supstanci i energije.

Komponente ekosistema:

- Proizvođači - autotrofni organizmi (uglavnom zelene biljke) jedini su proizvođači organske tvari na Zemlji. Energetski bogata organska materija u procesu fotosinteze se sintetiše iz energetski siromašnih anorganskih supstanci (H 2 0 i CO 2).

- Potrošači - biljojedi i mesožderi, potrošači organske materije. Potrošači mogu biti biljojedi kada direktno koriste proizvođače ili mesožderi kada se hrane drugim životinjama. U lancu ishrane najčešće imaju serijski broj od I do IV.

- razlagači - heterotrofni mikroorganizmi (bakterije) i gljive - uništavači organskih ostataka, destruktori. Nazivaju ih i zemaljskim redarima.

Trofički (hrana) nivo - skup organizama ujedinjenih po vrsti hrane. Ideja o trofičkom nivou nam omogućava da razumemo dinamiku protoka energije u ekosistemu.

1. prvi trofički nivo uvijek zauzimaju proizvođači (biljke),
2. drugi - potrošači prvog reda (biljojedi),
3. treći - potrošači drugog reda - grabežljivci koji se hrane biljojedim životinjama),
4. četvrti - potrošači III reda (sekundarni predatori).

Postoje sljedeće vrste lanci ishrane:

IN lanac pašnjaka (lance za jelo) zelene biljke su glavni izvor hrane. Na primjer: trava -> insekti -> vodozemci -> zmije -> ptice grabljivice.

- detritus lanci (lanci razgradnje) počinju sa detritusom - mrtvom biomasom. Na primjer: leglo listova -> gliste -> bakterije. Karakteristika detritnih lanaca je i to da se u njima biljni proizvodi često ne konzumiraju direktno od životinja biljojeda, već odumiru i mineraliziraju ih saprofiti. Lanci detrita karakteristični su i za ekosisteme okeanskih dubina, čiji se stanovnici hrane mrtvim organizmima koji su sišli iz gornjih slojeva vode.

Odnosi između vrsta u ekološkim sistemima koji su se razvili u procesu evolucije, u kojima se mnoge komponente hrane različitim objektima i same služe kao hrana za različite članove ekosistema. Pojednostavljeno, mreža hrane se može predstaviti kao preplitanje lanaca ishrane.

Uključeni su organizmi različitih lanaca ishrane koji hranu primaju kroz jednak broj karika u tim lancima jedan trofički nivo. Istovremeno se mogu locirati različite populacije iste vrste uključene u različite lance ishrane različiti trofički nivoi. Odnos različitih trofičkih nivoa u ekosistemu može se grafički predstaviti kao ekološka piramida.

ekološka piramida

Način da se grafički prikaže odnos različitih trofičkih nivoa u ekosistemu - postoje tri tipa:

Piramida obilja odražava obilje organizama na svakom trofičkom nivou;

Piramida biomase odražava biomasu svakog trofičkog nivoa;

Energetska piramida pokazuje količinu energije koja je prošla kroz svaki trofički nivo u određenom vremenskom periodu.

Pravilo ekološke piramide

Obrazac koji odražava progresivno smanjenje mase (energije, broja jedinki) svake sljedeće karike u lancu ishrane.

Piramida brojeva

Ekološka piramida koja pokazuje broj jedinki na svakom nivou hrane. Piramida brojeva ne uzima u obzir veličinu i težinu pojedinaca, očekivani životni vijek, brzinu metabolizma, ali se uvijek prati glavni trend - smanjenje broja jedinki od linka do linka. Na primjer, u stepskom ekosistemu broj jedinki je raspoređen na sljedeći način: proizvođači - 150000, biljojedi potrošači - 20000, potrošači mesožderi - 9000 ind./ar. Livadsku biocenozu karakteriše sledeći broj jedinki na površini od 4000 m 2: proizvođači - 5.842.424, biljojedi konzumenti I reda - 708.624, konzumenti mesožderi II reda - 35.490, konzumenti mesožderi 3. reda - 3.

Piramida biomase

Obrazac prema kojem je količina biljne tvari koja služi kao osnova lanca ishrane (proizvođači) otprilike 10 puta veća od mase biljojeda (potrošača 1. reda), a masa biljojeda 10 puta veća od masa mesoždera (potrošača 2. reda), tj. svaki sljedeći nivo hrane ima masu 10 puta manju od prethodnog. U prosjeku, od 1000 kg biljaka formira se 100 kg tijela biljojeda. Predatori koji jedu biljojede mogu izgraditi 10 kg svoje biomase, sekundarni predatori - 1 kg.

energetska piramida

izražava obrazac prema kojem se protok energije postepeno smanjuje i deprecira u prijelazu sa karike na kariku u lancu ishrane. Dakle, u biocenozi jezera zelene biljke – proizvođači – stvaraju biomasu od 295,3 kJ/cm 2, potrošači prvog reda, koji konzumiraju biljnu biomasu, stvaraju sopstvenu biomasu od 29,4 kJ/cm 2; potrošači drugog reda, koristeći potrošače prvog reda za hranu, stvaraju vlastitu biomasu koja sadrži 5,46 kJ/cm 2. Povećava se gubitak energije prilikom prijelaza sa potrošača 1. reda na potrošače 2. reda, ako se radi o toplokrvnim životinjama. To se objašnjava činjenicom da se kod ovih životinja mnogo energije troši ne samo na izgradnju njihove biomase, već i na održavanje stalne tjelesne temperature. Ako uporedimo uzgoj teleta i smuđa, tada će ista količina potrošene energije hrane dati 7 kg govedine i samo 1 kg ribe, budući da se tele hrani travom, a grabežljiv smuđ se hrani ribom.

Dakle, prve dvije vrste piramida imaju niz značajnih nedostataka:

Piramida biomase odražava stanje ekosistema u vrijeme uzorkovanja i stoga pokazuje omjer biomase u datom trenutku i ne odražava produktivnost svakog trofičkog nivoa (tj. njegovu sposobnost da formira biomasu u određenom vremenskom periodu). Stoga, kada su među proizvođačima brzorastuće vrste, piramida biomase može se okrenuti naopačke.

Energetska piramida vam omogućava da uporedite produktivnost različitih trofičkih nivoa, jer uzima u obzir faktor vremena. Osim toga, uzima u obzir i razliku u energetskoj vrijednosti različitih supstanci (na primjer, 1 g masti daje gotovo dvostruko više energije od 1 g glukoze). Stoga se piramida energije uvijek sužava prema gore i nikada se ne okreće.

Ekološka plastičnost

Stepen izdržljivosti organizama ili njihovih zajednica (biocenoza) na uticaje faktora sredine. Ekološki plastične vrste imaju širok spektar brzina reakcije , odnosno široko prilagođena različitim staništima (riba palica i jegulja, neke protozoe žive i u slatkim i slanim vodama). Visoko specijalizirane vrste mogu postojati samo u određenom okruženju: morske životinje i alge - u slanoj vodi, riječne ribe i biljke lotosa, lokvanja, leća patka žive samo u slatkoj vodi.

Generalno ekosistem (biogeocenoza) karakteriziraju sljedeći pokazatelji:

raznolikost vrsta,

Gustina populacija vrsta,

Biomasa.

Biomasa

Ukupna količina organske materije svih jedinki biocenoze ili vrste sa energijom sadržanom u njoj. Biomasa se obično izražava u jedinicama mase u smislu suhe tvari po jedinici površine ili zapremine. Biomasa se može odrediti odvojeno za životinje, biljke ili pojedinačne vrste. Dakle, biomasa gljiva u tlu je 0,05-0,35 t/ha, algi - 0,06-0,5, korijena viših biljaka - 3,0-5,0, glista - 0,2-0,5, kičmenjaka - 0,001-0,015 t/ha.

U biogeocenozama ima primarna i sekundarna biološka produktivnost :

ü Primarna biološka produktivnost biocenoza- ukupna ukupna produktivnost fotosinteze, koja je rezultat aktivnosti autotrofa - zelenih biljaka, na primjer, 20-30-godišnja borova šuma proizvodi 37,8 t/ha biomase godišnje.

ü Sekundarna biološka produktivnost biocenoza- ukupna ukupna produktivnost heterotrofnih organizama (potrošača), koja se formira upotrebom supstanci i energije koju akumuliraju proizvođači.

Populacije. Struktura i dinamika stanovništva.

Svaka vrsta na Zemlji zauzima određeno domet jer može postojati samo pod određenim uslovima sredine. Međutim, uslovi staništa u okviru jedne vrste mogu se značajno razlikovati, što dovodi do raspada vrste na elementarne grupe jedinki - populacije.

stanovništva

Skup jedinki iste vrste koji zauzimaju odvojenu teritoriju u okviru vrste (sa relativno homogenim stanišnim uslovima), slobodno se međusobno križaju (imaju zajednički genski fond) i izoluju od drugih populacija date vrste, posjedujući sve neophodni uslovi za dugotrajno održavanje njihove stabilnosti u promenljivim uslovima sredine. Najvažniji karakteristike populacije su njena struktura (starost, polni sastav) i dinamika stanovništva.

Pod demografskom strukturom populacije razumiju njen spolno-dobni sastav.

Prostorna struktura populacije su karakteristike distribucije jedinki jedne populacije u prostoru.

Starosna struktura populacija je povezana sa omjerom pojedinaca različite dobi u populaciji. Pojedinci istog uzrasta se kombinuju u kohorte – starosne grupe.

IN starosna struktura biljnih populacija dodijeliti naredni periodi:

Latentno - stanje sjemena;

Pregenerativno (uključuje stanja sadnice, juvenilne biljke, nezrele i virginalne biljke);

Generativno (obično se dijeli na tri podperioda - mlade, zrele i stare generativne osobe);

Postgenerativno (uključuje stanja subsenilnih, senilnih biljaka i fazu odumiranja).

Pripadnost određenoj starosnoj državi određuje se biološka starost- stepen izraženosti određenih morfoloških (na primjer, stepen disekcije složenog lista) i fizioloških (na primjer, sposobnost davanja potomstva) znakova.

U životinjskim populacijama također se mogu razlikovati različite starosne faze. Na primjer, insekti koji se razvijaju potpunom metamorfozom prolaze kroz sljedeće faze:

larve,

lutke,

Imago (odrasli insekt).

Priroda starosne strukture stanovništvazavisi od vrste krivulje preživljavanja karakteristične za datu populaciju.

kriva preživljavanjaodražava stopu smrtnosti u različitim starosnim grupama i predstavlja opadajuću liniju:

1. Ako stopa mortaliteta ne zavisi od starosti pojedinaca, smrt jedinki se javlja ravnomerno kod ovog tipa, stopa smrtnosti ostaje konstantna tokom celog života ( tip I ). Takva kriva preživljavanja karakteristična je za vrste čiji razvoj se odvija bez metamorfoze uz dovoljnu stabilnost rođenog potomstva. Ovaj tip se zove vrsta hidre- ima krivulju preživljavanja koja se približava pravoj liniji.
2. Kod vrsta kod kojih je uloga vanjskih faktora u mortalitetu mala, krivulju preživljavanja karakterizira blagi pad do određene starosti, nakon čega dolazi do naglog pada zbog prirodnog (fiziološkog) mortaliteta ( tip II ). Priroda krivulje preživljavanja koja je bliska ovom tipu karakteristična je za ljude (iako je krivulja ljudskog preživljavanja nešto ravnija i nalazi se negdje između tipova I i II). Ovaj tip se zove Drosophila type: to je ono što Drosophila pokazuje u laboratorijskim uslovima (ne jedu grabežljivci).
3. Mnoge vrste karakterizira visoka smrtnost u ranim fazama ontogeneze. Kod takvih vrsta, krivulju preživljavanja karakterizira nagli pad u području mlađe dobi. Pojedinci koji su preživjeli „kritičnu” dob pokazuju nisku smrtnost i preživljavaju do starije dobi. Tip je imenovan vrsta ostriga (tip III ).

Polna struktura populacije

Omjer spolova je u direktnoj vezi sa reprodukcijom stanovništva i njegovom održivošću.

U populaciji postoje primarni, sekundarni i tercijarni omjer spolova:

- Primarni omjer spolova određeno genetskim mehanizmima - ujednačenost divergencije polnih hromozoma. Na primjer, kod ljudi XY hromozomi određuju razvoj muškog pola, a XX - ženskog. U ovom slučaju, primarni odnos polova je 1:1, odnosno podjednako je vjerojatan.

- Sekundarni omjer spolova - ovo je odnos polova u trenutku rođenja (među novorođenčadi). Može se značajno razlikovati od primarnog iz više razloga: selektivnosti jajnih ćelija za spermatozoide koji nose X- ili Y-hromozom, nejednake sposobnosti takvih spermatozoida da se oplode i raznih spoljašnjih faktora. Na primjer, zoolozi su opisali utjecaj temperature na sekundarni omjer spolova kod gmizavaca. Sličan obrazac karakterističan je za neke insekte. Dakle, kod mrava je oplodnja osigurana na temperaturama iznad 20°C, a neoplođena jaja se polažu na nižim temperaturama. Iz ovih se izlegu mužjaci, a iz oplođenih uglavnom ženke.

- Tercijarni omjer spolova - omjer spolova među odraslim životinjama.

Prostorna struktura populacije odražava prirodu distribucije pojedinaca u prostoru.

Dodijeli tri glavne vrste distribucije pojedinaca u svemiru:

- uniforma ili uniforma(jedinke su ravnomjerno raspoređene u prostoru, na jednakoj udaljenosti jedna od druge); javlja se rijetko u prirodi i najčešće je uzrokovana akutnom intraspecifičnom konkurencijom (na primjer, kod riba grabežljivaca);

- kongregational ili mozaik(„pjegave“, jedinke se nalaze u izolovanim klasterima); javlja mnogo češće. Povezuje se sa karakteristikama mikrookruženja ili ponašanjem životinja;

- nasumično ili difuzno(jedinke su nasumično raspoređene u prostoru) – može se zapaziti samo u homogenom okruženju i samo kod vrsta koje ne pokazuju nikakvu želju za udruživanjem u grupe (na primjer, kod bube u brašnu).

Veličina populacije označeno slovom N. Odnos povećanja N prema jedinici vremena dN/dt izražavatrenutnu brzinupromjene u veličini populacije, tj. promjena u populaciji u vrijeme t.Rast stanovništvazavisi od dva faktora - fertiliteta i mortaliteta, pod uslovom da nema emigracije i imigracije (takva populacija se zove izolovana). Razlika između nataliteta b i stope smrtnosti d i jeizolovana stopa rasta stanovništva:

Stabilnost populacije

To je njegova sposobnost da bude u stanju dinamičke (tj. pokretne, promjenjive) ravnoteže sa okolinom: uvjeti okoline se mijenjaju - mijenja se i populacija. Jedan od najvažnijih uslova za održivost je unutrašnja raznolikost. U odnosu na populaciju, to su mehanizmi za održavanje određene gustine naseljenosti.

Dodijeli tri vrste zavisnosti veličine populacije od njene gustine .

Prvi tip (I) - najčešći, karakteriziran smanjenjem priraštaja stanovništva s povećanjem njegove gustine, što se osigurava različitim mehanizmima. Na primjer, mnoge vrste ptica karakterizira smanjenje plodnosti (fertiliteta) s povećanjem gustine populacije; povećanje mortaliteta, smanjenje otpornosti organizama sa povećanom gustinom naseljenosti; promjena u dobi od početka puberteta u zavisnosti od gustine naseljenosti.

Treći tip ( III ) karakteristika populacija u kojima se bilježi „grupni efekat“, odnosno određena optimalna gustoća naseljenosti doprinosi boljem opstanku, razvoju i vitalnoj aktivnosti svih jedinki, što je svojstveno većini grupnih i društvenih životinja. Na primjer, za obnavljanje populacija heteroseksualnih životinja potrebna je barem gustoća koja pruža dovoljnu vjerovatnoću susreta mužjaka i ženke.

Tematski zadaci

A1. Formira se biogeocenoza

1) biljke i životinje

2) životinje i bakterije

3) biljke, životinje, bakterije

4) teritorija i organizmi

A2. Potrošači organske materije u šumskoj biogeocenozi su

1) smreka i breza

2) pečurke i crvi

3) zečevi i vjeverice

4) bakterije i virusi

A3. Proizvođači u jezeru su

2) punoglavci

A4. Proces samoregulacije u biogeocenozi utiče

1) odnos polova u populacijama različitih vrsta

2) broj mutacija koje se javljaju u populacijama

3) odnos grabežljivac-plijen

4) intraspecifična konkurencija

A5. Jedan od uslova za održivost ekosistema može biti

1) njena sposobnost promjene

2) raznolikost vrsta

3) fluktuacije u broju vrsta

4) stabilnost genofonda u populacijama

A6. Reduktori su

2) lišajevi

4) paprati

A7. Ako je ukupna masa koju je primio potrošač 2. ​​reda 10 kg, kolika je onda ukupna masa proizvođača koji su postali izvor hrane za ovog potrošača?

A8. Navedite detritni lanac ishrane

1) muva - pauk - vrabac - bakterije

2) djetelina - jastreb - bumbar - miš

3) raž - sinica - mačka - bakterije

4) komarac - vrabac - jastreb - crvi

A9. Početni izvor energije u biocenozi je energija

1) organska jedinjenja

2) neorganska jedinjenja

4) hemosinteza

1) zečevi

2) pčele

3) kos

4) vukovi

A11. U jednom ekosistemu možete pronaći hrast i

1) gopher

3) ševa

4) plavi različak

A12. Energetske mreže su:

1) odnosi između roditelja i potomstva

2) porodične (genetske) veze

3) metabolizam u ćelijama organizma

4) načini prenosa supstanci i energije u ekosistemu

A13. Ekološka piramida brojeva odražava:

1) odnos biomase na svakom trofičkom nivou

2) odnos masa pojedinačnog organizma na različitim trofičkim nivoima

3) struktura lanca ishrane

4) raznolikost vrsta na različitim trofičkim nivoima

Predstavnici različitih trofičkih nivoa međusobno su povezani jednosmjernim usmjerenim prijenosom biomase u lance ishrane. Sa svakim prelaskom na sljedeći trofički nivo, dio raspoložive energije se ne percipira, dio se odaje u obliku topline, a dio se troši na disanje. U ovom slučaju ukupna energija se svaki put smanjuje nekoliko puta. Posljedica toga je ograničena dužina lanaca ishrane. Što je lanac ishrane kraći, ili što je organizam bliže svom početku, to je veća količina raspoložive energije u njemu.

Lanci ishrane grabežljivaca idu od proizvođača do biljojeda, jedu ih mali mesožderi, a služe kao hrana većim grabežljivcima itd. Kako se krećete duž lanca grabežljivaca, životinje se povećavaju u veličini i smanjuju broj. Do produžavanja lanca dolazi zbog sudjelovanja grabežljivaca u njemu. Relativno jednostavan i kratak lanac ishrane grabežljivaca uključuje potrošače drugog reda:

Trava (producent) -» zečevi (potrošač I red) ->

-» Fox (potrošač II red).

Duži i složeniji lanac uključuje potrošače petog reda:

Bor -> Lisne uši -> Bubamare -> Pauci ->

-» Insektivorne ptice -> Ptice grabljivice.

Trava -» Biljojedi sisari -> buhe -> flagelati.

U lancima detrita potrošači su detritojedi koji pripadaju različitim sistematskim grupama: male životinje, uglavnom beskičmenjaci, koji žive u tlu i hrane se otpalim lišćem, ili bakterije i gljive koje razgrađuju organsku materiju. U većini slučajeva aktivnost obje grupe hranilica detritusa karakterizira stroga koordinacija: životinje stvaraju uvjete za rad mikroorganizama, dijeleći životinjske leševe i mrtve biljke na male dijelove.

Lanci detrita razlikuju se od lanaca pašnjaka i po tome što veliki broj životinja koje se hrane detritusom čine svojevrsnu zajednicu čiji su članovi međusobno povezani različitim trofičkim odnosima (slika 10.4).

Rice. 10.4.

U ovom slučaju se može govoriti o postojanju prehrambenih mreža detritivora, odvojenih od linearnih lanaca predatora. Osim toga, mnoge hranilice za detritus karakterizira širok raspon hrane i mogu koristiti alge, male životinje itd., zajedno s detritusom, ovisno o okolnostima.

Rice. 10.5. Najvažnije veze u prehrambenim mrežama: A - američka prerija; b- ekosistemi sjevernih mora za haringe

Lanci ishrane počevši od zelenih biljaka i od mrtve organske materije najčešće su prisutni zajedno u ekosistemima, ali skoro uvek jedan od njih dominira nad drugim. Međutim, u nekim specifičnim sredinama (na primjer, ponorima i podzemnim), gdje je postojanje organizama sa hlorofilom nemoguće zbog nedostatka svjetlosti, lanci ishrane samo detritnog tipa su očuvani.

Lanci ishrane nisu izolovani jedan od drugog, već su usko isprepleteni. Oni čine takozvane mreže hrane. Princip njihovog formiranja je sljedeći. Svaki proizvođač nema jednog, već nekoliko potrošača. Zauzvrat, potrošači, među kojima prevladavaju polifagi, koriste ne jedan, već nekoliko izvora hrane. Za ilustraciju dajemo primjere relativno jednostavnog (slika 10. 5a) i složene (slika 10.55) mreže ishrane.

U složenoj prirodnoj zajednici, oni organizmi koji primaju hranu od biljaka koje zauzimaju prvi trofički nivo kroz isti broj faza smatraju se da pripadaju istom trofičkom nivou. Dakle, biljojedi zauzimaju drugi trofički nivo (nivo primarnih potrošača), predatori koji jedu biljojede zauzimaju treći (nivo sekundarnih potrošača), a sekundarni predatori zauzimaju četvrti (nivo tercijalnih potrošača). Mora se naglasiti da trofička klasifikacija dijeli na grupe ne same vrste, već vrste njihove životne aktivnosti. Populacija jedne vrste može zauzimati jedan ili više trofičkih nivoa, ovisno o tome koje izvore energije ove vrste koriste. Isto tako, bilo koji trofički nivo predstavlja više od jedne vrste, što rezultira zamršeno isprepletenim lancima ishrane.

Dakle, zelene biljke su osnova lanaca ishrane. I insekti i kralježnjaci hrane se zelenim biljkama, koje zauzvrat služe kao izvor energije i materije za izgradnju tijela potrošača drugog, trećeg itd. naređenja. Opći obrazac je da se broj jedinki uključenih u lanac ishrane u svakoj karici dosljedno smanjuje i broj plijena je mnogo veći od broja njihovih konzumenata. To je zato što se u svakoj karici lanca ishrane, u svakoj fazi prijenosa energije, gubi 80-90% iste, rasipavajući se u obliku topline. Ova okolnost ograničava broj karika lanca (obično od 3 do 5). U prosjeku, 100 kg tijela biljojeda formira se od 1.000 kg biljaka. Predatori koji jedu biljojede mogu izgraditi 10 kg svoje biomase 4 od ove količine, dok sekundarni predatori mogu izgraditi samo 1 kg. Posljedično, živa biomasa u svakoj slijedećoj karici u lancu progresivno opada. Ova pravilnost se zove Pravila ekološke piramide 5 .

IV Odnosi između organizama

1.Biotičke veze

Među ogromnom raznolikošću odnosa živih bića, postoje određene vrste odnosa koje imaju mnogo zajedničkog u organizmima različitih sistematskih grupa.

1. Simbioza

Simbioza 1 - kohabitacija (od grčkog sim - zajedno, bios - život) - oblik veze od kojeg imaju koristi oba partnera ili barem jedan.

Simbioza se dijeli na mutualizam, protokooperaciju i komenzalizam.

Mutualizam 2 - oblik simbioze u kojoj prisustvo svake od dvije vrste postaje obavezno za obje, svaki od suživota dobiva relativno jednaku korist, a partneri (ili jedan od njih) ne mogu postojati jedan bez drugog.

Tipičan primjer mutualizma je odnos između termita i bičastih protozoa koji žive u njihovim crijevima. Termiti se hrane drvetom, ali nemaju enzime za varenje celuloze. Flagelati proizvode ove enzime i pretvaraju vlakna u šećere. Bez protozoa - simbionta - termiti umiru od gladi. Sami flagelati, osim povoljne mikroklime, dobijaju hranu i uslove za razmnožavanje u crijevima.

Protocooperation 3 - oblik simbioze u kojoj je koegzistencija korisna za obje vrste, ali ne nužno i za njih. U ovim slučajevima ne postoji povezanost ovog para partnera.

Komensalizam - oblik simbioze u kojoj jedna od kohabitirajućih vrsta prima neku korist bez štete ili koristi drugoj vrsti.

Komensalizam se, pak, dijeli na smještaj, druženje i parazitizam.

"Stanovanje" 4 - oblik komenzalizma u kojem jedna vrsta koristi drugu (svoje tijelo ili stan) kao utočište ili dom. Od posebne je važnosti korištenje pouzdanih skloništa za čuvanje jaja ili mladunaca.

Slatkovodna gorčica polaže jaja u plaštnu šupljinu školjkaša - bezubih. Položena jaja se razvijaju u idealnim uslovima snabdijevanja čistom vodom.

"drugarstvo" 5 - oblik komenzalizma u kojem više vrsta konzumira različite supstance ili dijelove istog resursa.

"besplatno učitavanje" 6 - oblik komenzalizma u kojem jedna vrsta konzumira ostatke hrane druge.

Primjer prijelaza parazitizma u bliže odnose među vrstama je odnos između riba koje žive u tropskim i suptropskim morima, s morskim psima i kitovima. Prednja leđna peraja štapa pretvorena je u sisaljku, uz pomoć koje se čvrsto drži na površini tijela velike ribe. Biološko značenje pričvršćivanja zaglavljenih je olakšati njihovo kretanje i naseljavanje.