Egy ökoszisztéma biotikus szerkezetének vizsgálatakor nyilvánvalóvá válik, hogy az élőlények közötti egyik legfontosabb kapcsolat a táplálék. Egy ökoszisztémában számtalan anyagmozgási utat nyomon követhetsz, amelyben az egyik szervezetet felfalja a másik, a másikat pedig a harmadik stb.

Detritivores

Eagle Detritivores V

Fox Human Eagle Detritivores IV

Egérnyúl tehén Emberi detritivores III

Búzafű alma I

tápláléklánc- ez az anyag (energiaforrás és építőanyag) mozgásának útja egy ökoszisztémában egyik szervezetből a másikba.

tehén növény

növény tehén ember

növény szöcske egér róka sas

növény bogár béka kígyó madár

A mozgás irányát jelzi.

A természetben a táplálékláncok ritkán különülnek el egymástól. Sokkal gyakrabban egy faj képviselői (növényevők) többféle növényt táplálnak, és maguk is táplálékul szolgálnak többféle ragadozó számára. Káros anyagok átvitele az ökoszisztémában.

élelmiszer-háló táplálkozási kapcsolatok összetett hálózata.

A táplálékhálók sokfélesége ellenére mindegyik egy általános mintának felel meg: a zöld növényektől az elsődleges fogyasztókig, tőlük a másodlagos fogyasztókig stb. és a detritivoroknak. A detritivorok mindig az utolsó helyen állnak, lezárják a táplálékláncot.

Táplálkozási szintélőlények gyűjteménye, amelyek meghatározott helyet foglalnak el a táplálékhálózatban.

I. trófikus szint - mindig növények,

II. trofikus szint - elsődleges fogyasztók

III trofikus szint - másodlagos fogyasztók stb.

A detritivorok II. és magasabb trofikus szinten lehetnek.

III 3,5 J másodlagos fogyasztó (farkas)

II 500 J elsődleges fogyasztó (tehén)

I 6200 J növények

2,6*10 J elnyelt napenergia

1,3*10 J esik a föld felszínére at

valamilyen területet

Az energia piramisa

III 10 kg-os róka (1)

II 100 kg-os nyúl (10)

1000 kg-ot ültettem a réten (100)

Biomassza piramis.

Egy ökoszisztémában általában 3-4 trofikus szint van. Ez azzal magyarázható, hogy az elfogyasztott élelmiszerek jelentős részét (90 - 99%) energiára fordítják, ezért az egyes trofikus szintek tömege kisebb, mint az előzőé. Viszonylag keveset fordítanak a szervezet testének kialakítására (1-10%), a növények, fogyasztók és a detritivorok közötti kapcsolat piramisok formájában fejeződik ki.

Biomassza piramis- a különböző élőlények biomasszájának arányát mutatja trofikus szinten.

Energia piramis- mutatja az energia áramlását egy ökoszisztémán keresztül. (Lásd a képen)

Nyilvánvaló, hogy nagyobb számú trofikus szint megléte lehetetlen a biomassza gyors közeledése miatt a nullához.

Autotrófok és heterotrófok.

Autotrófok - ezek olyan élőlények, amelyek napenergia felhasználásával szervetlen vegyületek felhasználásával képesek testüket felépíteni.

Ide tartoznak a növények (csak növények). CO-ból, H O-ból (szervetlen molekulák) szintetizálódnak a napenergia hatására - glükóz (szerves molekulák) és O. Ők alkotják az első láncszemet a táplálékláncban, és az 1. trofikus szinten vannak.

Hetsrotrófok - Ezek olyan élőlények, amelyek nem tudják felépíteni saját testüket szervetlen vegyületekből, hanem kénytelenek felhasználni az autotrófok által létrehozottakat, megeszik őket.

Ide tartoznak a fogyasztók és a detritivorok. És a II-es és magasabb trofikus szinten vannak. Az ember is heterotróf.

Vernadsky azzal az ötlettel állt elő, hogy lehetséges az emberi társadalmat heterotrófból autotrófvá alakítani. Biológiai adottságaiból adódóan az ember nem tud áttérni az autotrófiára, de a társadalom egésze képes egy autotróf élelmiszer-előállítási módszert megvalósítani, pl. természetes vegyületek (fehérjék, zsírok, szénhidrátok) helyettesítése szervetlen molekulákból vagy atomokból szintetizált szerves vegyületekkel.

Az ökoszisztémákban a termelőket, a fogyasztókat és a lebontókat összetett anyag- és energiaátviteli folyamatok kötik össze, amelyeket a főként növények által létrehozott élelmiszerek tartalmaznak.

A növények által létrehozott potenciális táplálékenergia átvitelét számos szervezeten keresztül egyes fajok mások általi elfogyasztásával trofikus (táplálkozási) láncnak nevezzük, és minden egyes láncszemet trofikus szintnek nevezünk.

Minden élőlény, amely azonos típusú táplálékot használ, ugyanahhoz a trofikus szinthez tartozik.

A 4. ábrán. bemutatjuk a trofikus lánc diagramját.

4. ábra. Élelmiszerlánc diagram.

4. ábra. Élelmiszerlánc diagram.

Első trofikus szint termelőket (zöld növényeket) képeznek, amelyek napenergiát halmoznak fel, és a fotoszintézis folyamata során szerves anyagokat hoznak létre.

Ebben az esetben a szerves anyagokban tárolt energia több mint fele a növények életfolyamataiban fogyasztódik el, hővé alakul, és az űrben eloszlik, a többi pedig a táplálékláncba kerül, és a későbbi trofikus szintű heterotróf élőlények felhasználhatják. táplálás.

Második trofikus szint elsőrendű fogyasztók - ezek növényevő szervezetek (fitofágok), amelyek a termelőkkel táplálkoznak.

Az elsőrendű fogyasztók az élelmiszerekben található energia nagy részét életfolyamataik támogatására fordítják, a fennmaradó energiát pedig saját testük felépítésére fordítják, ezáltal a növényi szöveteket állati szövetté alakítják.

És így , elsőrendű fogyasztók végrehajtani a termelők által szintetizált szerves anyagok átalakulásának első, alapvető szakasza.

Az elsődleges fogyasztók táplálékforrásként szolgálhatnak a másodrendű fogyasztók számára.

Harmadik trófiai szint második rendű fogyasztók - ezek húsevő szervezetek (zoofágok), amelyek kizárólag növényevő organizmusokkal (fitofágokkal) táplálkoznak.

A másodrendű fogyasztók a szerves anyagok átalakulásának második szakaszát hajtják végre az élelmiszerláncban.

A kémiai anyagok azonban, amelyekből az állati szervezetek szövetei épülnek, meglehetősen homogének, ezért a szerves anyagok átalakulása a fogyasztók második trofikus szintjéről a harmadikra ​​való átmenet során nem olyan alapvető, mint az első trofikus szintről való átmenet során. a másodikba, ahol a növényi szövetek állatokká alakulnak át.

A másodlagos fogyasztók táplálékforrásként szolgálhatnak a harmadrendű fogyasztók számára.

Negyedik trófiai szint 3. rendű fogyasztók - ezek húsevők, amelyek csak húsevő organizmusokkal táplálkoznak.

A tápláléklánc utolsó szintje lebontók (destruktorok és detritivorok) foglalják el.

Csökkentők-roncsolók (baktériumok, gombák, protozoonok) élettevékenységük során a termelők és fogyasztók valamennyi trofikus szintjének szerves maradványait ásványi anyagokká bontják, amelyeket visszajuttatnak a termelőkhöz.

A tápláléklánc minden láncszeme összekapcsolódik és kölcsönösen függ egymástól.

Közöttük az elsőtől az utolsó láncszemig az anyagok és az energia átadása történik. Meg kell azonban jegyezni, hogy amikor az energia egyik trofikus szintről a másikra kerül át, az elveszik. Ennek eredményeként az erőlánc nem lehet hosszú, és leggyakrabban 4-6 láncszemből áll.

Az ilyen táplálékláncok azonban tiszta formában általában nem találhatók meg a természetben, mivel minden szervezetnek több táplálékforrása van, pl. többféle élelmiszert használ fel, és önmagában is számos más, ugyanabból a táplálékláncból vagy akár különböző táplálékláncból származó élőlény használja élelmiszertermékként.

Például:

A mindenevő szervezetek a termelőket és a fogyasztókat egyaránt táplálékként fogyasztják, i.e. egyszerre első-, másod- és néha harmadik rendű fogyasztók;

az emberek és a ragadozó állatok vérével táplálkozó szúnyog nagyon magas trofikus szinten van. De a mocsári napharmat növény szúnyogokkal táplálkozik, amely így egyszerre termelő és fogyasztó is egyben.

Ezért szinte minden organizmus, amely egy trofikus lánc része, egyidejűleg más trófikus láncok része is lehet.

Így a trofikus láncok sokszor elágazhatnak és összefonódhatnak, komplexet alkotva táplálékhálók vagy trofikus (táplálkozási) hálók , amelyben az élelmiszerkapcsolatok sokfélesége és sokfélesége fontos mechanizmusként működik az ökoszisztémák integritásának és funkcionális stabilitásának megőrzésében.

Az 5. ábrán. ábra egy földi ökoszisztéma energiahálózatának egyszerűsített diagramját mutatja be.

Az élőlények természetes közösségeibe való emberi beavatkozás egy faj szándékos vagy nem szándékos kiirtásával gyakran előre nem látható negatív következményekkel jár, és az ökoszisztémák stabilitásának megzavarásához vezet.

5. ábra. A trofikus hálózat vázlata.

A trofikus láncoknak két fő típusa van:

legelőláncok (legelőláncok vagy fogyasztási láncok);

törmelékláncok (dekompozíciós láncok).

A legelőláncok (legelőláncok vagy fogyasztási láncok) szerves anyagok szintézisének és trofikus láncokká való átalakulásának folyamatai.

A legelőláncok a termelőkkel kezdődnek. Az élő növényeket a fitofágok (elsőrendű fogyasztók) fogyasztják, maguk a fitofágok pedig a húsevők (másodrendű fogyasztók) táplálékai, amelyeket a harmadrendű fogyasztók is fogyaszthatnak stb.

Példák legeltetési láncokra a szárazföldi ökoszisztémák számára:

3 link: nyár → nyúl → róka; növény → birka → ember.

4 link: növények → szöcskék → gyíkok → sólyom;

növényi virág nektárja → légy → rovarevő madár →

ragadozó madár.

5 link: növények → szöcskék → békák → kígyók → sas.

Példák legeltetési láncokra vízi ökoszisztémákhoz:→

3 link: fitoplankton → zooplankton → hal;

5 link: fitoplankton → zooplankton → hal → ragadozóhal →

ragadozó madarak.

A törmelékláncok (bomlási láncok) a trofikus láncokban lévő szerves anyagok lépésről lépésre történő megsemmisítésének és mineralizációjának folyamatai.

A törmelékláncok az elhalt szerves anyagok fokozatos elpusztításával kezdődnek a detritivorok által, amelyek egymást követően váltják fel egymást az adott táplálkozási típusnak megfelelően.

A megsemmisítési folyamatok utolsó szakaszaiban redukáló-destruktorok működnek, amelyek a szerves vegyületek maradványait egyszerű szervetlen anyagokká mineralizálják, amelyeket a termelők ismét felhasználnak.

Például amikor az elhalt fa lebomlik, egymás után váltják fel egymást: bogarak → harkályok → hangyák és termeszek → pusztító gombák.

A törmelékláncok leggyakrabban az erdőkben fordulnak elő, ahol a növényi biomassza éves növekedésének nagy részét (kb. 90%-át) nem közvetlenül a növényevők fogyasztják el, hanem elpusztulnak és alom formájában bekerülnek ezekbe a láncokba, majd bomláson és mineralizálódáson mennek keresztül.

A vízi ökoszisztémákban az anyag és az energia nagy része a legelőláncokban van jelen, a szárazföldi ökoszisztémákban pedig a törmelékláncok a legfontosabbak.

Így a fogyasztók szintjén a szerves anyag áramlása különböző fogyasztói csoportokra oszlik:

az élő szerves anyagok a legeltetési láncokat követik;

az elhalt szerves anyagok törmelékláncokon haladnak végig.

A természetben bármely faj, populáció és még egyed sem él egymástól és élőhelyüktől elszigetelten, hanem éppen ellenkezőleg, számos kölcsönös hatást tapasztal. Biotikus közösségek vagy biocenózisok - kölcsönhatásban lévő élőlények közösségei, amelyek számos belső kapcsolattal összefüggő stabil rendszer, viszonylag állandó szerkezettel és egymásra utalt fajkészlettel.

A biocenózist bizonyos szerkezetek: fajok, térbeli és trofikus.

A biocenózis szerves komponensei elválaszthatatlanul kapcsolódnak a szervetlenekhez - a talajhoz, nedvességhez, légkörhöz, amelyekkel együtt stabil ökoszisztémát alkotnak - biogeocenózis .

Biogenocenózis– önszabályozó ökológiai rendszer, amelyet különböző fajok populációi alkotnak együtt, egymással és az élettelen természettel kölcsönhatásban, viszonylag homogén környezeti feltételek mellett.

Ökológiai rendszerek

Funkcionális rendszerek, beleértve a különböző fajokhoz tartozó élőlények közösségeit és azok élőhelyét. Az ökoszisztéma-komponensek közötti kapcsolatok elsősorban a táplálékviszonyok és az energiaszerzési módszerek alapján jönnek létre.

Ökoszisztéma

Növény-, állat-, gomba-, mikroorganizmusfajok összessége, amelyek egymással és a környezettel kölcsönhatásba lépnek oly módon, hogy egy ilyen közösség korlátlan ideig fennmaradhat és működhet. Biotikus közösség (biocenózis) növényközösségből áll ( fitocenózis), állatok ( zoocenosis), mikroorganizmusok ( mikrobiocenózis).

A Föld összes élőlénye és élőhelye a legmagasabb szintű ökoszisztémát is képviseli - bioszféra stabilitással és az ökoszisztéma egyéb tulajdonságaival rendelkezik.

Az ökoszisztéma létezése a kívülről érkező állandó energiaáramlásnak köszönhetően lehetséges – ilyen energiaforrás általában a nap, bár ez nem minden ökoszisztémára igaz. Az ökoszisztéma stabilitását az alkotóelemei, az anyagok belső körforgása és a globális körfolyamatokban való részvétel közötti közvetlen és visszacsatolásos kapcsolatok biztosítják.

A biogeocenózisok tana által kifejlesztett V.N. Sukachev. A " kifejezés ökoszisztéma"A. Tansley angol geobotanikus vezette be 1935-ben a kifejezést" biogeocenózis"- akadémikus V.N. Sukachev 1942-ben biogeocenózis Szükséges egy növényközösség (fitocenózis) mint fő láncszem, amely biztosítja a biogeocenózis lehetséges halhatatlanságát a növények által termelt energia miatt. Ökoszisztémák nem tartalmazhat fitocenózist.

Fitocenózis

Történelmileg kialakult növényközösség a terület homogén területén kölcsönható növények kombinációjának eredményeként.

Ő jellemzi:

- bizonyos fajösszetétel,

- élet formák,

- rétegezés (föld feletti és földalatti),

- abundancia (a fajok előfordulási gyakorisága),

- szállás,

- aspektus (megjelenés),

- vitalitás,

- szezonális változások,

- fejlesztés (közösségek változása).

Szintezés (szintek száma)

A növénytársulások egyik jellemző vonása a föld feletti és a földalatti térben, úgymond, emeletről emeletre való felosztása.

Föld feletti szintek lehetővé teszi a fény és a föld alatti víz és ásványi anyagok jobb felhasználását. Általában legfeljebb öt szintet lehet megkülönböztetni egy erdőben: a felső (első) - magas fák, a második - rövid fák, a harmadik - cserjék, a negyedik - füvek, az ötödik - mohák.

Földalatti rétegezés - a föld feletti tükörképe: a fák gyökerei a legmélyebbre nyúlnak, a mohák föld alatti részei a talajfelszín közelében helyezkednek el.

A tápanyagok megszerzésének és felhasználásának módja szerint minden élőlény fel van osztva autotrófok és heterotrófok. A természetben az élethez szükséges tápanyagok folyamatos körforgása zajlik. A vegyi anyagokat autotrófok vonják ki a környezetből, és heterotrófokon keresztül jutnak vissza oda. Ez a folyamat nagyon összetett formákat ölt. Mindegyik faj a szerves anyagban lévő energiának csak egy részét használja fel, és ezzel egy bizonyos szakaszba hozza a bomlását. Így az evolúció folyamatában ökológiai rendszerek alakultak ki láncok És áramellátó hálózat .

A legtöbb biogeocenózis hasonló trofikus szerkezet. Zöld növényeken alapulnak - termelők. A növényevők és a húsevők szükségszerűen jelen vannak: szerves anyagok fogyasztói - fogyasztókés a szerves maradványok megsemmisítői - bontók.

A táplálékláncban lévő egyedek száma folyamatosan csökken, az áldozatok száma meghaladja a fogyasztóik számát, hiszen a tápláléklánc minden láncszemében minden egyes energiaátadással 80-90%-a elvész, eloszlik a hő formája. Ezért a láncszemek száma korlátozott (3-5).

A biocenózis faji sokfélesége az összes élőlénycsoport – termelők, fogyasztók és lebontók – képviseli.

Bármely hivatkozás megsértése a táplálékláncban a biocenózis egészének megzavarását okozza. Például az erdőirtás a rovarok, madarak és ennek következtében az állatok fajösszetételének megváltozásához vezet. A fák nélküli területen más táplálékláncok alakulnak ki, és egy másik biocenózis alakul ki, ami több évtizedet vesz igénybe.

Tápláléklánc (trófikus vagy étel )

Egymással rokon fajok, amelyek egymást követően vonják ki a szerves anyagokat és az energiát az eredeti élelmiszer-anyagból; Ráadásul a lánc minden korábbi láncszeme táplálék a következőnek.

Az egyes, többé-kevésbé homogén létfeltételekkel rendelkező természeti területek táplálékláncai egymással összefüggő fajok komplexeiből állnak, amelyek egymást táplálják, és önfenntartó rendszert alkotnak, amelyben az anyagok és az energia keringése zajlik.

Ökoszisztéma összetevői:

- Producerek - az autotróf szervezetek (többnyire zöld növények) az egyedüli szerves anyagok termelői a Földön. Energiaszegény szervetlen anyagokból (H 2 0 és C0 2) a fotoszintézis során energiadús szerves anyagok szintetizálódnak.

- Fogyasztók - növényevők és húsevők, szerves anyagok fogyasztói. A fogyasztók lehetnek növényevők, amikor közvetlenül termelőket használnak, vagy húsevők, amikor más állatokkal táplálkoznak. A táplálékláncban leggyakrabban előfordulhatnak sorszám I-től IV-ig.

- Lebontók - heterotróf mikroorganizmusok (baktériumok) és gombák - szerves maradványok pusztítói, destruktorai. Őket a Föld rendjeinek is nevezik.

Trófiai (táplálkozási) szint - élőlények halmaza, amelyet egyfajta táplálkozás egyesít. A trofikus szint fogalma lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük az energiaáramlás dinamikáját egy ökoszisztémában.

1. az első trofikus szintet mindig a termelők (növények) foglalják el,
2. második - az elsőrendű fogyasztók (növényevő állatok),
3. harmadik - másodrendű fogyasztók - növényevő állatokkal táplálkozó ragadozók),
4. negyedik - a harmadik rendű fogyasztók (másodlagos ragadozók).

A következő típusokat különböztetjük meg: élelmiszerláncok:

BAN BEN legelőlánc (evőláncok) a fő táplálékforrás a zöld növények. Például: fű -> rovarok -> kétéltűek -> kígyók -> ragadozó madarak.

- törmelékes láncok (bomlási láncok) törmelékkel – elhalt biomasszával – kezdődnek. Például: alom -> giliszta -> baktériumok. A törmelékláncok másik jellemzője, hogy a bennük lévő növényi termékeket gyakran nem közvetlenül a növényevő állatok fogyasztják el, hanem a szaprofiták elpusztulnak és mineralizálódnak. A törmelékláncok jellemzőek a mélytengeri ökoszisztémákra is, amelyek lakói a víz felső rétegeiből lesüllyedt elhalt élőlényekkel táplálkoznak.

Az evolúció során kialakult ökológiai rendszerek fajok közötti kapcsolatai, amelyekben számos összetevő különböző tárgyakból táplálkozik, és önmagukban táplálékul szolgál az ökoszisztéma különböző tagjainak. Leegyszerűsítve az élelmiszerhálózatot úgy lehet ábrázolni, mint összefonódó élelmiszerlánc rendszer.

A különböző táplálékláncokhoz tartozó szervezetek, amelyek e láncok azonos számú láncszemein keresztül kapják meg a táplálékot, be vannak kapcsolva ugyanaz a trofikus szint. Ugyanakkor ugyanannak a fajnak a különböző táplálékláncokba tartozó különböző populációi is elhelyezkedhetnek különböző trofikus szintek. Az ökoszisztéma különböző trofikus szintjei közötti kapcsolat grafikusan ábrázolható: ökológiai piramis.

Ökológiai piramis

Egy ökoszisztéma különböző trofikus szintjei közötti kapcsolat grafikus megjelenítésének módszere – három típusa létezik:

A populációs piramis tükrözi az élőlények számát az egyes trofikus szinteken;

A biomassza piramis tükrözi az egyes trofikus szintek biomasszáját;

Az energiapiramis azt mutatja, hogy az egyes trofikus szinteken egy meghatározott időtartam alatt mennyi energia halad át.

Ökológiai piramisszabály

Egy minta, amely a tápláléklánc minden következő láncszeme tömegének (energia, egyedszám) fokozatos csökkenését tükrözi.

Számpiramis

Ökológiai piramis, amely az egyedek számát mutatja az egyes táplálkozási szinteken. A számok piramisa nem veszi figyelembe az egyedek méretét és tömegét, a várható élettartamot, az anyagcsere sebességét, de a fő tendencia mindig látható - az egyedek számának csökkenése linkről linkre. Például egy sztyeppei ökoszisztémában az egyedek száma a következőképpen oszlik meg: termelők - 150 000, növényevő fogyasztók - 20 000, húsevő fogyasztók - 9 000 egyed/terület. A réti biocenózisra a következő egyedszám jellemző 4000 m2-en: termelők - 5 842 424, elsőrendű növényevő fogyasztók - 708 624, másodrendű húsevő fogyasztók - 35 490, harmadrendű húsevő fogyasztók - 3 .

Biomassza piramis

Az a minta, amely szerint a tápláléklánc alapjául szolgáló növényi anyagok (termelők) mennyisége körülbelül 10-szerese a növényevő állatok (elsőrendű fogyasztók), a növényevő állatok tömegének pedig 10-szerese. nagyobb, mint a húsevőké (másodrendű fogyasztóké), azaz minden következő táplálékszint 10-szer kisebb tömegű, mint az előző. Átlagosan 1000 kg növény 100 kg növényevő testet termel. A növényevőket fogyasztó ragadozók 10 kg biomasszát tudnak felépíteni, a másodlagos ragadozók pedig 1 kg-ot.

Az energia piramisa

olyan mintát fejez ki, amely szerint az energiaáramlás fokozatosan csökken és leértékelődik, amikor a tápláléklánc láncszeméről láncszemre halad. Így a tó biocenózisában a zöld növények - termelők - 295,3 kJ/cm 2 tartalmú biomasszát, az elsőrendű, növényi biomasszát fogyasztó fogyasztók 29,4 kJ/cm 2 tartalmú biomasszát hoznak létre; A másodrendű fogyasztók elsőrendű élelmiszer-fogyasztókat használva saját maguk állítják elő 5,46 kJ/cm2 biomasszáját. Növekszik az energiaveszteség az első rendű fogyasztókról a második rendű fogyasztókra való átmenet során, ha melegvérű állatokról van szó. Ez azzal magyarázható, hogy ezek az állatok nem csak a biomassza építésére fordítanak sok energiát, hanem az állandó testhőmérséklet fenntartására is. Ha összehasonlítjuk a borjú és a süllő felnevelését, akkor ugyanannyi táplálékenergiából 7 kg marhahúst és csak 1 kg halat kapunk, mivel a borjú füvet eszik, a ragadozó süllő pedig halat.

Így az első két típusú piramisnak számos jelentős hátránya van:

A biomassza piramis az ökoszisztéma mintavételkori állapotát tükrözi, ezért a biomassza adott pillanatban fennálló arányát mutatja, és nem tükrözi az egyes trofikus szintek termelékenységét (azaz biomassza-termelési képességét egy bizonyos időtartamon keresztül). Ezért abban az esetben, ha a termelők száma gyorsan növekvő fajokat tartalmaz, a biomassza piramis megfordulhat.

Az energiapiramis lehetővé teszi a különböző trofikus szintek termelékenységének összehasonlítását, mert figyelembe veszi az időtényezőt. Ezenkívül figyelembe veszi a különböző anyagok energiaértékének különbségét (például 1 g zsír csaknem kétszer annyi energiát biztosít, mint 1 g glükóz). Ezért az energiapiramis mindig felfelé szűkül, és soha nem fordul meg.

Ökológiai plaszticitás

Az élőlények vagy közösségeik (biocenózisok) környezeti tényezők hatásával szembeni állóképességének mértéke. Ökológiailag plasztikus fajok széles skáláját reakció norma , azaz széles körben alkalmazkodnak a különböző élőhelyekhez (halbot és angolna, egyes protozoák édes és sós vizekben is élnek). Erősen specializálódott fajok csak bizonyos környezetben létezhetnek: tengeri állatok és algák - sós vízben, folyami halak és lótusznövények, tavirózsa, békalencse csak édesvízben él.

Általában ökoszisztéma (biogeocenózis) a következő mutatók jellemzik:

A fajok sokfélesége

a fajpopulációk sűrűsége,

Biomassza.

Biomassza

Egy biocenózis vagy faj összes egyedének szerves anyagának teljes mennyisége a benne lévő energiával. A biomasszát általában tömegegységben fejezik ki, szárazanyag egységnyi területre vagy térfogatra vonatkoztatva. A biomassza külön meghatározható állatokra, növényekre vagy egyes fajokra. Így a talajban lévő gombák biomassza 0,05-0,35 t/ha, algák - 0,06-0,5, magasabb rendű növények gyökerei - 3,0-5,0, giliszták - 0,2-0,5 , gerinces állatok - 0,001-0,015 t/ha.

A biogeocenózisokban vannak elsődleges és másodlagos biológiai termelékenység :

ü A biocenózisok elsődleges biológiai termelékenysége- a fotoszintézis teljes összterméke, ami az autotrófok - zöld növények tevékenységének eredménye, például egy 20-30 éves fenyőerdő évente 37,8 t/ha biomasszát termel.

ü A biocenózisok másodlagos biológiai termelékenysége- a heterotróf organizmusok (fogyasztók) összterméke, amely a termelők által felhalmozott anyagok és energia felhasználásával alakul ki.

Populációk. A számok szerkezete és dinamikája.

Minden faj a Földön elfoglal egy meghatározott hatótávolság, mivel csak bizonyos környezeti feltételek mellett képes létezni. Egy faj elterjedési területén belül azonban az életkörülmények jelentősen eltérhetnek, ami a fajok elemi egyedcsoportokra - populációkra való felbomlásához vezet.

Népesség

Ugyanazon fajhoz tartozó egyedek halmaza, amelyek a faj elterjedési területén belül külön területet foglalnak el (viszonylag homogén életkörülményekkel), egymással szabadon kereszteződnek (közös génkészlettel rendelkeznek), és e faj más populációitól izolálva stabilitásuk hosszú távú megőrzéséhez szükséges feltételek változó környezeti feltételek mellett. A legfontosabb jellemzők a népesség szerkezete (életkora, nemi összetétele) és a népesség dinamikája.

A demográfiai struktúra alatt a lakosság megérti annak nemi és korösszetételét.

Térszerkezet A populációk a populációban lévő egyedek térbeli eloszlásának jellemzői.

Korszerkezet népességszám a különböző korú egyedek populáción belüli arányával függ össze. Az azonos korú egyéneket kohorszokba - korcsoportokba - csoportosítják.

BAN BEN növénypopulációk korszerkezete kioszt következő időszakok:

Látens - a mag állapota;

Pregeneratív (beleértve a palánta, a fiatal növény, az éretlen és a szűz növények állapotát);

Generatív (általában három alperiódusra osztva - fiatal, érett és idős generatív egyedek);

Posztgeneratív (beleértve a szubszenilis, szenilis növények állapotát és a haldokló fázist).

Egy bizonyos életkori státuszhoz való tartozást az határozza meg biológiai kor- bizonyos morfológiai (például összetett levél boncolásának mértéke) és fiziológiai (például utódnemzési képesség) jellemzők kifejeződési foka.

Az állatpopulációkban is lehetséges megkülönböztetni a különböző életkori szakaszok. Például a teljes metamorfózissal fejlődő rovarok a következő szakaszokon mennek keresztül:

Lárvák,

babák,

Imago (kifejlett rovar).

A népesség korszerkezetének jellegeaz adott populációra jellemző túlélési görbe típusától függ.

Túlélési görbetükrözi a halálozási rátát a különböző korcsoportokban, és csökkenő vonal:

1. Ha a halálozási arány nem függ az egyedek életkorától, az egyedek elhalása egy adott típusban egyenletesen történik, a halálozási arány állandó marad az egész életen át ( I. típusú ). Az ilyen túlélési görbe azokra a fajokra jellemző, amelyek fejlődése metamorfózis nélkül megy végbe, a születendő utódok kellő stabilitásával. Ezt a típust általában ún a hidra típusa- egyeneshez közeledő túlélési görbe jellemzi.
2. Azoknál a fajoknál, amelyeknél a külső tényezők mortalitásban kicsi a szerepe, a túlélési görbét egy bizonyos életkorig enyhe csökkenés jellemzi, amely után a természetes (fiziológiai) mortalitás miatt meredek csökkenés következik be ( típusú II ). Az ehhez a típushoz közeli túlélési görbe jellege az emberre jellemző (bár az emberi túlélési görbe valamivel laposabb, és az I. és II. típus közé esik). Ezt a típust ún Drosophila típus: Ezt mutatják be a gyümölcslegyek laboratóriumi körülmények között (nem eszik meg a ragadozók).
3. Sok fajra jellemző a magas mortalitás az ontogenezis korai szakaszában. Az ilyen fajoknál a túlélési görbét a fiatalabb életkorok éles csökkenése jellemzi. Azok a személyek, akik túlélik a „kritikus” kort, alacsony mortalitást mutatnak, és idősebb korig élnek. A típus az ún osztriga típusa (típus III ).

Szexuális szerkezet populációk

Az ivararány közvetlen hatással van a népesség szaporodására és a fenntarthatóságra.

A lakosságban elsődleges, másodlagos és harmadlagos nemi arányok vannak:

- Elsődleges nemi arány genetikai mechanizmusok határozzák meg - a nemi kromoszómák divergenciájának egységessége. Például az emberben az XY kromoszómák határozzák meg a férfi nem, az XX kromoszómák pedig a női nem fejlődését. Ebben az esetben az elsődleges nemek aránya 1:1, vagyis egyformán valószínű.

- Másodlagos nemek aránya a nemek aránya a születéskor (újszülöttek között). Számos okból jelentősen eltérhet az elsődlegestől: a petesejtek szelektivitása az X vagy Y kromoszómát hordozó spermiumokhoz, az ilyen spermiumok egyenlőtlen megtermékenyítő képessége és különféle külső tényezők. Például zoológusok leírták a hőmérséklet hatását a hüllők másodlagos ivararányára. Hasonló mintázat jellemző egyes rovarokra. Így a hangyákban a megtermékenyítés 20 ° C feletti hőmérsékleten biztosított, alacsonyabb hőmérsékleten pedig megtermékenyítetlen tojásokat raknak. Utóbbiakból hímek, a megtermékenyítettekből pedig túlnyomórészt nőstények kelnek ki.

- Harmadlagos nemek aránya - ivararány a felnőtt állatok között.

Térszerkezet populációk tükrözi az egyedek térbeli eloszlásának természetét.

Kiemel az egyedek eloszlásának három fő típusaűrben:

- egyenruha vagy egyenruha(az egyedek a térben egyenletesen, egymástól egyenlő távolságra oszlanak el); a természetben ritka, és leggyakrabban akut intraspecifikus versengés okozza (például ragadozóhalakban);

- gyülekezeti vagy mozaik(„foltos”, az egyedek elszigetelt klaszterekben helyezkednek el); sokkal gyakrabban fordul elő. Az állatok mikrokörnyezetének vagy viselkedésének jellemzőihez kapcsolódik;

- véletlen vagy diffúz(az egyedek véletlenszerűen oszlanak el a térben) - csak homogén környezetben és csak olyan fajoknál figyelhető meg, amelyek nem mutatnak csoportképző hajlamot (pl. bogár a lisztben).

Népesség N betűvel jelöljük. Az N növekedésének az időegységhez viszonyított aránya dN / dtpillanatnyi sebességa populáció méretének változásai, azaz a szám változása t időpontban.Népesség növekedéskét tényezőtől függ - a termékenységtől és a halálozástól a kivándorlás és a bevándorlás hiányában (az ilyen populációt elszigeteltnek nevezik). A b születési ráta és a d halálozási arány közötti különbség azelszigetelt népességnövekedési ütem:

A népesség stabilitása

Ez az a képessége, hogy dinamikus (azaz mobil, változó) egyensúlyi állapotba kerüljön a környezettel: változnak a környezeti feltételek, és változik a népesség is. A fenntarthatóság egyik legfontosabb feltétele a belső sokszínűség. Egy populációhoz viszonyítva ezek egy bizonyos népsűrűség fenntartásának mechanizmusai.

Kiemel a populáció méretének háromféle függése a sűrűségétől .

Első típus (I) - a leggyakoribb, amelyet a népességnövekedés csökkenése jellemez a sűrűségének növekedésével, amelyet különféle mechanizmusok biztosítanak. Például sok madárfajra jellemző a termékenység (termékenység) csökkenése a népsűrűség növekedésével; megnövekedett mortalitás, a megnövekedett népsűrűséggel rendelkező organizmusok rezisztenciájának csökkenése; a pubertás korbeli változása a népsűrűség függvényében.

Harmadik típus ( III ) Azokra a populációkra jellemző, amelyekben „csoporthatás” figyelhető meg, azaz egy bizonyos optimális populációsűrűség hozzájárul az összes egyed jobb túléléséhez, fejlődéséhez és élettevékenységéhez, ami a legtöbb csoportos és társas állatban velejárója. Például a heteroszexuális állatok populációinak megújításához legalább olyan sűrűségre van szükség, amely elegendő valószínűséget biztosít a hím és a nőstény találkozására.

Tematikus feladatok

A1. Biogeocenózis alakult ki

1) növények és állatok

2) állatok és baktériumok

3) növények, állatok, baktériumok

4) terület és élőlények

A2. Az erdei biogeocenózis szervesanyag-fogyasztói azok

1) lucfenyő és nyír

2) gombák és férgek

3) nyulak és mókusok

4) baktériumok és vírusok

A3. A termelők a tóban vannak

2) ebihalak

A4. A biogeocenózis önszabályozási folyamata befolyásolja

1) a nemek aránya a különböző fajok populációiban

2) a populációkban előforduló mutációk száma

3) ragadozó-zsákmány arány

4) fajon belüli versengés

A5. Egy ökoszisztéma fenntarthatóságának egyik feltétele lehet

1) a változás képessége

2) a fajok sokfélesége

3) a fajok számának ingadozása

4) a génállomány stabilitása a populációkban

A6. A lebontók közé tartozik

2) zuzmók

4) páfrányok

A7. Ha egy másodrendű fogyasztó által kapott össztömeg 10 kg, akkor mekkora volt azoknak a termelőknek az össztömege, akik ennek a fogyasztónak az élelmiszerforrásává váltak?

A8. Jelölje meg a törmelékes táplálékláncot

1) légy – pók – veréb – baktérium

2) lóhere – sólyom – darázs – egér

3) rozs – cinege – macska – baktérium

4) szúnyog – veréb – sólyom – férgek

A9. A biocenózis kezdeti energiaforrása az energia

1) szerves vegyületek

2) szervetlen vegyületek

4) kemoszintézis

1) nyulak

2) méhek

3) mezei rigók

4) farkasok

A11. Az egyik ökoszisztémában megtalálható a tölgy és

1) gopher

3) pacsirta

4) kék búzavirág

A12. Az elektromos hálózatok a következők:

1) kapcsolatok a szülők és az utódok között

2) családi (genetikai) kapcsolatok

3) anyagcsere a test sejtjeiben

4) az anyagok és az energia átvitelének módjai az ökoszisztémában

A13. A számok ökológiai piramisa a következőket tükrözi:

1) a biomassza aránya az egyes trofikus szinteken

2) az egyes organizmusok tömegeinek aránya különböző trofikus szinteken

3) a tápláléklánc szerkezete

4) a fajok sokfélesége különböző trofikus szinteken

A különböző trofikus szintek képviselőit a biomassza egyirányú irányított átvitele kapcsolja össze a táplálékláncokba. Minden egyes átmenetnél a következő trofikus szintre a rendelkezésre álló energia egy része nem érzékelhető, egy részét hőként adják le, egy részét pedig légzésre fordítják. Ebben az esetben a teljes energia minden alkalommal többszörösére csökken. Ennek következménye a táplálékláncok korlátozott hossza. Minél rövidebb a tápláléklánc, vagy minél közelebb van a szervezet annak kezdetéhez, annál nagyobb a rendelkezésre álló energia mennyisége.

A húsevők táplálékláncai a termelőktől a növényevőkig terjednek, amelyeket a kisragadozók megesznek, amelyek táplálékul szolgálnak a nagyobb ragadozóknak stb. Ahogy haladnak felfelé a ragadozóláncon, az állatok mérete nő, és számuk csökken. A lánc meghosszabbodása a ragadozók részvétele miatt következik be. A ragadozók viszonylag egyszerű és rövid tápláléklánca másodrendű fogyasztókat tartalmaz:

Fű (termelő) -» Nyulak (fogyasztóén megrendelés) ->

-» Róka (fogyasztó II rendelés).

Egy hosszabb és összetettebb lánc ötödrendű fogyasztókat foglal magában:

Fenyő -> Levéltetvek -> Katicabogarak -> Pókok ->

-» Rovarevő madarak -> Ragadozó madarak.

Fű -» Növényevő emlősök -> Bolhák -> Flagellates.

A törmelékláncokban a fogyasztók a különféle szisztematikus csoportokba tartozó detritivoók: a talajban élő, lehullott levelekkel táplálkozó kis állatok, főként gerinctelenek, vagy a szerves anyagokat lebontó baktériumok és gombák. A legtöbb esetben a detritivorok mindkét csoportjának tevékenységét szigorú koordináció jellemzi: az állatok feltételeket teremtenek a mikroorganizmusok munkájához, az állati tetemeket és az elhullott növényeket apró részekre osztják.

A törmelékláncokat az is megkülönbözteti a legelőláncoktól, hogy a törmelékevő állatok nagy száma egyfajta közösséget alkot, melynek tagjai különféle trofikus kapcsolatokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz (10.4. ábra).

Rizs. 10.4.

Ebben az esetben a ragadozók lineáris láncaitól elválasztott, detritivorok táplálékhálóinak létezéséről beszélhetünk. Ezen túlmenően, sok detritivore a táplálkozás széles skálája jellemző, és a körülményektől függően algákat, kis állatokat stb. használhat a törmelékkel együtt.

Rizs. 10.5. A táplálékhálózat legfontosabb kapcsolatai: A - amerikai préri; b- az északi tengerek ökoszisztémái a hering esetében

A zöld növényekből és az elhalt szerves anyagokból kiinduló táplálékláncok leggyakrabban együtt vannak jelen az ökoszisztémákban, de szinte mindig az egyik dominálja a másikat. Egyes speciális környezetben (például mélységben és földalattiban), ahol a fényhiány miatt a klorofilltartalmú szervezetek léte lehetetlen, csak a törmelékes típusú táplálékláncok őrződnek meg.

A táplálékláncok nem különülnek el egymástól, hanem szorosan összefonódnak. Ezek alkotják az úgynevezett táplálékhálókat. Kialakításuk elve a következő. Minden termelőnek nem egy, hanem több fogyasztója van. A fogyasztók viszont, akik között a polifágok dominálnak, nem egy, hanem több táplálékforrást használnak. Szemléltetésül példákat adunk egy viszonylag egyszerűre (10. ábra). 5a)és összetett (10.55. ábra) táplálékhálók.

Egy összetett természeti közösségben ugyanazon trofikus szinthez tartozónak tekintjük azokat a szervezeteket, amelyek az első trofikus szintet elfoglaló növényekből táplálékhoz jutnak ugyanannyi szakaszon keresztül. Így a növényevők a második trofikus szintet (az elsődleges fogyasztók szintjét), a növényevőket fogyasztó ragadozók a harmadikat (a másodlagos fogyasztók szintjét), a másodlagos ragadozók pedig a negyediket (a harmadlagos fogyasztók szintjét) foglalják el. Hangsúlyozni kell, hogy a trofikus besorolás nem magát a fajt, hanem élettevékenységük típusait osztja csoportokra. Egy faj populációja egy vagy több trofikus szintet foglalhat el attól függően, hogy a faj milyen energiaforrásokat használ. Hasonlóképpen, bármely trofikus szintet nem egy, hanem több faj képvisel, ami bonyolultan összefonódó táplálékláncokat eredményez.

Tehát a tápláléklánc alapja a zöld növények. Mind a rovarok, mind a gerincesek zöld növényekkel táplálkoznak, amelyek viszont energia- és anyagforrásként szolgálnak a második, harmadik stb. fogyasztók testének felépítéséhez. nagyságrendekkel. Az általános minta az, hogy az egyes láncszemekben a táplálékláncba bekerült egyedek száma folyamatosan csökken, és a zsákmányok száma lényegesen meghaladja a fogyasztóik számát. Ez azért történik, mert a tápláléklánc minden láncszemében, az energiaátvitel minden szakaszában ennek 80-90%-a elvész, hő formájában eloszlik. Ez a körülmény korlátozza a láncszemek számát (általában 3-5). Átlagosan 100 kg növény 100 kg növényevő testét adja. A növényevőket fogyasztó ragadozók ebből a mennyiségből 10 kg biomasszát tudnak megépíteni, míg a másodlagos ragadozók mindössze 1 kg-ot. Következésképpen a lánc minden következő láncszemében az élő biomassza fokozatosan csökken. Ezt a mintát az Ökológiai Piramis 5. szabályainak nevezik.

IV. Az élőlények közötti kapcsolatok

1.Biotikus kapcsolatok

Az élőlények közötti kapcsolatok rendkívül sokfélesége között megkülönböztetnek bizonyos típusú kapcsolatokat, amelyek sok közös vonást mutatnak a különböző szisztematikus csoportokhoz tartozó szervezetek között.

1.Szimbiózis

Szimbiózis 1 - az együttélés (a görög sim - együtt, biosz - élet szóból) olyan kapcsolati forma, amelyből mindkét partner vagy legalább az egyik hasznot húz.

A szimbiózis kölcsönösségre, protokooperációra és kommenzalizmusra oszlik.

Kölcsönösség 2 - a szimbiózis olyan formája, amelyben a két faj jelenléte mindkettő számára kötelezővé válik, mindegyik együttélő viszonylag egyenlő ellátásban részesül, és a partnerek (vagy egyikük) nem létezhetnek egymás nélkül.

A kölcsönösség tipikus példája a termeszek és a beleikben élő flagellated protozoonok kapcsolata. A termeszek fát esznek, de nem rendelkeznek enzimekkel a cellulóz megemésztésére. A flagellátok ilyen enzimeket termelnek, és a rostokat cukrokká alakítják. Egyesek – szimbionták – nélkül a termeszek éhen halnak. A kedvező mikroklíma mellett maguk a flagellák táplálékot és szaporodási feltételeket kapnak a belekben.

Protokooperáció 3 - a szimbiózis olyan formája, amelyben az együttélés mindkét faj számára előnyös, de nem feltétlenül számukra. Ezekben az esetekben nincs kapcsolat az adott partnerpár között.

Kommenzalizmus - a szimbiózis olyan formája, amelyben az együtt élő fajok egyike részesül valamilyen előnyben anélkül, hogy kárt vagy hasznot hozna a másik fajnak.

A kommenzalizmust pedig albérletre, társtáplálásra és ingyenes terhelésre osztják.

"Bérleti jog" 4 - a kommenzalizmus egy formája, amelyben az egyik faj a másikat (testét vagy otthonát) menedékként vagy otthonként használja. Különösen fontos a megbízható menedékhelyek használata a tojások vagy a fiatal egyedek tartósítására.

Az édesvízi keserű a kéthéjú kagylók köpenyüregébe rakja le petéit - fogatlan. A lerakott tojások a tiszta vízellátás ideális feltételei között fejlődnek.

"Társaság" 5 - a kommenzalizmus olyan formája, amelyben több faj különböző anyagokat vagy ugyanannak az erőforrásnak a részeit fogyasztja.

"Freeloading" 6 - a kommenzalizmus egyik formája, amelyben az egyik faj egy másik ételmaradékát fogyasztja el.

Az ingyenes rakomány fajok közötti szorosabb kapcsolatra való átmenetére példa a trópusi és szubtrópusi tengerekben élő ragacsos halak cápákkal és cetekkel való kapcsolata. A matrica elülső hátúszója tapadókoronggá lett átalakítva, melynek segítségével szilárdan tartja a nagyméretű hal testének felületét. A botok rögzítésének biológiai értelme a mozgásuk, letelepedésük elősegítése.