TROFIČNI LANCI
Svrha rada: sticanje vještina sastavljanja i analize prehrambenih (trofičkih) lanaca.
Opće informacije
Postoje različite veze između živih organizama u ekosistemima. Jedna od centralnih karika, koja, takoreći, cementira različite organizme u jedan ekosistem, je hrana, ili trofička. Prehrambene veze ujedinjuju organizme na osnovu principa hrana – potrošač. To dovodi do pojave hrane, odnosno trofičkih lanaca. Unutar ekosistema, tvari koje sadrže energiju stvaraju autotrofni organizmi i služe kao hrana za heterotrofe. Veze za hranu su mehanizmi za prijenos energije s jednog organizma na drugi. Tipičan primjer je životinja koja jede biljke. Ovu životinju, zauzvrat, može pojesti druga životinja. Na taj način se energija može prenositi kroz brojne organizme.
Svaki sljedeći se hrani prethodnim, opskrbljujući ga sirovinama i energijom.
Takav slijed prijenosa energije hrane u procesu ishrane od njenog izvora kroz uzastopni niz živih organizama naziva se prehrambeni (trofički) lanac, ili strujni krug. Trofički lanci- ovo je put jednosmjernog toka sunčeve energije apsorbirane u procesu fotosinteze kroz žive organizme ekosistema u okoliš, gdje se njen neiskorišteni dio raspršuje u obliku niskotemperaturne toplotne energije.
miševi, vrapci, golubovi. Ponekad se u ekološkoj literaturi svaka veza s hranom naziva vezom “predator-plijen”, što znači da je grabežljivac onaj koji jede. Stabilnost sistema grabežljivac-plijen osiguravaju sljedeći faktori:
- neefikasnost grabežljivca, bijeg plijena;
- ekološka ograničenja koja eksterno okruženje nameće veličini populacije;
- dostupnost alternativnih izvora hrane za predatore;
- smanjenje kašnjenja u reakciji grabežljivca.
Mjesto svake karike u lancu ishrane je trofičkom nivou. Prvi trofički nivo zauzimaju autotrofi, ili tzv primarni proizvođači. Organizmi drugog trofičkog nivoa nazivaju se per-
primarni potrošači, treći - sekundarni potrošači itd.
Lanci ishrane se dijele na dva glavna tipa: pašnjački (lanci ispaše, lanci potrošnje) i istritski (lanci razgradnje).
Biljka → zec → vuk Proizvođač → biljožder → mesožder
Rasprostranjeni su i sljedeći lanci ishrane:
Biljni materijal (npr. nektar) → muva → pauk → rovka → sova.
Sok ružinog grma → lisne uši → bubamara → pauk → insektojeda → ptica grabljivica.
U vodenim, posebno morskim ekosistemima, lanci ishrane predatora su duži nego u kopnenim.
Lanac detrita počinje mrtvom organskom materijom - detritusom, koji uništavaju detritojedi koje jedu mali grabežljivci, a završava se radom razlagača koji mineraliziraju organske ostatke. Listopadne šume igraju važnu ulogu u detritalnim lancima ishrane kopnenih ekosistema, čiji veći dio lišća ne jedu životinje biljojedi i dio je šumske stelje. Listove gnječe brojni detritofagi (gljivice, bakterije, insekti), a zatim ih gutaju kišne gliste, koje ravnomjerno raspoređuju humus u površinskom sloju tla, formirajući mulu. Propadanje
mikroorganizmi koji kompletiraju lanac proizvode konačnu mineralizaciju mrtvih organskih ostataka (slika 1).
Generalno, tipični lanci detrita naših šuma mogu se predstaviti na sljedeći način:
lisna legla → glista → kos → kobac;
mrtva životinja → larve strvine → obična žaba → zmija.
Rice. 1. Detritusni lanac ishrane (prema Nebelu, 1993.)
Kao početni organski materijal koji se podvrgava biološkoj preradi u tlu od strane organizama koji nastanjuju tlo, drvo se može smatrati primjerom. Drvo koje padne na površinu tla prvenstveno prerađuju larve insekata dugoroge bube, bušilice, svrdlaši, koji ga koriste kao hranu. Zamjenjuju ih gljive, čiji se micelij prvenstveno naseljava u prolazima koje u šumi čine insekti. Gljive još više labave i uništavaju drvo. Takvo rastresito drvo i sam micelij ispostavljaju se kao hrana za larve vatrenog cvijeta. U sljedećoj fazi mravi se naseljavaju u već jako oštećeno drvo, koji uništavaju gotovo sve ličinke i stvaraju uslove za naseljavanje nove generacije gljiva u drvetu. Puževi se počinju hraniti takvim gljivama. Uništavanje i humifikacija drveta dovršavaju mikrobi razlagači.
Slično se odvija i humifikacija i mineralizacija stajnjaka divljih i domaćih životinja koji ulaze u tlo.
Po pravilu, hrana svakog živog bića je manje-više raznolika. Samo sve zelene biljke "jedu" na isti način: ugljični dioksid i jone mineralne soli. Kod životinja su slučajevi uske specijalizacije ishrane prilično rijetki. Kao rezultat moguće promjene u ishrani životinja, svi organizmi u ekosustavima uključeni su u složenu mrežu odnosa s hranom. Lanci ishrane su međusobno usko isprepleteni, formiraju hranu ili prehrambene mreže. U mreži hrane, svaka vrsta je direktno ili indirektno povezana sa mnogima. Primjer mreže ishrane s distribucijom organizama po trofičkim razinama prikazan je na Sl. 2.
Mreže ishrane u ekosistemima su veoma složene, pa se može zaključiti da energija koja ulazi u njih migrira iz jednog organizma u drugi dugo vremena.
Rice. 2. Mreža hrane
Veze hrane igraju dvostruku ulogu u biocenozama. Prvo, oni
obezbeđuju prenos materije i energije iz jednog organizma u drugi.
Zajedno, dakle, koegzistiraju vrste koje podržavaju život jedna drugoj. Drugo, veze za hranu služe kao mehanizam za regulaciju brojčanog
Predstavljanje prehrambenih mreža može biti tradicionalno (slika 2) ili korištenjem usmjerenih grafova (digrafa).
Geometrijski orijentisan graf se može predstaviti kao skup vrhova, označenih kružnicama sa brojevima vrhova i lukovima koji povezuju ove vrhove. Luk definira smjer od jednog vrha do drugog.Putanja u grafu je konačan niz lukova u kojima se početak svakog sljedećeg luka poklapa sa krajem prethodnog. Luk se može označiti parom vrhova koje povezuje. Put se piše kao niz vrhova kroz koje prolazi Put je put čiji se početni vrh poklapa sa krajnjim vrhom.
NA PRIMJER:
Vertices; |
||||||
A - lukovi; | ||||||
B - kontura koja prolazi kroz vrhove 2, 4, |
||||||
AT 3;
1, 2 ili 1, 3, 2 - staze od vrha
na vrhu | |||
U elektroenergetskoj mreži, vrh grafikona prikazuje objekte simulacije; lukovi, označeni strelicama, vode od žrtve do predatora.
Svaki živi organizam zauzima određeno ekološka niša. Ekološka niša je skup teritorijalnih i funkcionalnih karakteristika staništa koje zadovoljavaju zahtjeve date vrste. Nijedna vrsta nema identične niše u ekološkom faznom prostoru. Prema Gauseovom principu kompetitivnog isključivanja, dvije vrste sa sličnim ekološkim zahtjevima ne mogu dugo zauzimati istu ekološku nišu. Ove vrste se takmiče i jedna od njih zamjenjuje drugu. Na osnovu energetskih mreža možete graditi grafik takmičenja.Živi organizmi u grafu takmičenja su prikazani kao vrhovi grafa, između vrhova se povlači ivica (veza bez pravca) ako postoji živi organizam koji služi kao hrana organizmima prikazanim gornjim vrhovima.
Razvoj grafika konkurencije omogućava vam da identifikujete konkurentske vrste organizama i analizirate funkcionisanje ekosistema i njegovu ranjivost.
Rasprostranjen je princip usklađivanja rasta složenosti ekosistema i povećanja njegove stabilnosti. Ako je ekosistem predstavljen mrežom hrane, mogu se koristiti različiti načini mjerenja složenosti:
- odrediti broj lukova;
- pronaći omjer broja lukova i broja vrhova;
Za mjerenje složenosti i raznolikosti mreže ishrane koristi se i trofički nivo, tj. mjesto organizma u lancu ishrane. Trofički nivo se može odrediti kako po najkraćem, tako i po najdužem lancu ishrane sa razmatranog vrha, koji ima trofički nivo jednak "1".
POSTUPAK RADA
Vježba 1
Napravite mrežu za 5 učesnika: trava, ptice, insekti, zečevi, lisice.
Zadatak 2
Postavite lance ishrane i trofički nivo prema najkraćem i najdužem putu mreže ishrane iz zadatka "1".
Trofički nivo i lanac ishrane | |||||
napajanje | najkraći put | duž najduže staze |
|||
4 . Insekti
Napomena: Lanac ishrane pašnjaka počinje od proizvođača. Organizam naveden u koloni 1 je gornji trofički nivo. Za potrošače prvog reda, dugi i kratki putevi trofičkog lanca poklapaju se.
Zadatak 3
Predložite mrežu ishrane prema opciji zadatka (tabela 1P) i napravite tabelu trofičkih nivoa za najduže i najkraće staze. Preference potrošača u hrani date su u tabeli. 2P.
Zadatak 4
Napravite mrežu za ishranu prema sl. 3 i postavite svoje učesnike u trofičke nivoe
PREGLED IZVJEŠTAJA
1. Svrha rada.
2. Grafikon mreže hrane i grafik takmičenja zasnovan na primjeru treninga (zadaci 1, 2).
3. Tabela trofičkih nivoa prema primjeru treninga (zadatak 3).
4. Grafikon mreže hrane, graf takmičenja, tabela trofičkih nivoa prema opciji zadatka.
5. Šema trofičke mreže sa rasporedom organizama po trofičkim nivoima (prema sl. 3).
Rice. 3. Biocenoza tundre.
Prvi red: mali vrapci, razni dvokrilni insekti, hrapavi mišar. Drugi red: arktička lisica, lemingi, snježna sova. Treći red: bijela jarebica, bijeli zečevi. Četvrti red: guska, vuk, irvas.
Književnost
1. Reimers N.F. Upravljanje prirodom: Dictionary reference. - M.: Misao, 1990. 637 str.
2. Životinjski život u 7 tomova. Moskva: Obrazovanje, 1983-1989.
3. Zlobin Yu.A. Opća ekologija. Kijev: Naukova dumka, 1998. - 430 str.
4. Stepanovskikh A.S. Ekologija: udžbenik za univerzitete. – M.: UNITIDANA,
5. Nebel B. Nauka o životnoj sredini: Kako funkcioniše svet. – M.: Mir, 1993.
– v.1 – 424 str.
6. Ekologija: Udžbenik za tehničke fakultete / L.I. Cvetkova, M.I. Aleksejev i drugi; Ed. L.I. Cvetkova.–M.: ASV; Sankt Peterburg: Himizdat, 2001.-552 str.
7. Girusov E.V. i dr. Ekologija i ekonomija upravljanja životnom sredinom: Udžbenik za univerzitete / Ed. Prof. E.V. Girusova. - M.: Pravo i pravo, UNITI,
Tabela 1P |
|||
Struktura vrste biocenoze |
|||
Ime biografije | Vrsni sastav biocenoze | ||
Cedar šuma | korejski kedar, žuta breza, raznolisni lješnjak, | ||
šaš, bijeli zec, leteća vjeverica, obična vjeverica, | |||
vuk, mrki medvjed, himalajski medvjed, samur, | |||
miš, oraščić, djetlić, paprat. | |||
preplavljeno vodom | Šaš, perunika, obična trska, uđe vuk, lisica, | ||
mrki medvjed, srna, miš. Vodozemci - sibirski daždevnjak | |||
trska trava | nebo, drvena žaba Dalekog istoka, sibirska žaba. puž- | ||
ka, glista. Ptice - dalekoistočne bijele | |||
roda, eja, fazan, japanski ždral, dahurska buba | |||
ravl. Leptiri lastinog repa. | |||
bijela breza | Aspen, breza ravnolisna (bijela) jasika, joha, dio- | ||
radije nipponskaya (zeljasta lijana), žitarice, šaš, | |||
trava (djetelina, čin). Grmlje - lespedeza, red- | |||
binnik, livada. Pečurke - vrganji, vrganji. | |||
Životinje - rakunski pas, vuk, lisica, medvjed bu | |||
obični jelen, sibirski jelen, srna, sibirski daždevnjak, žaba | |||
ka sibirski, miš. Ptice - orao pegav, sisa, | |||
smrekova trava- | Biljke - jela, ariš, korejski kedar, javor, red- | ||
rowan binnik, orlovi nokti, smreka, šaš, žitarice. | |||
žbunasto | Životinje - bijeli zec, obična vjeverica, leteća vjeverica | ||
ha, vuk, mrki medvjed, himalajski medvjed, samur, | |||
harza, ris, jelen, los, tetrijeb, sova, miš, leptir | |||
Biljke - mongolski hrast, jasika, ravnolisna breza, | |||
lipa, brijest, maakia (jedini na Dalekom istoku | |||
drvo koje pripada porodici mahunarki), grmlje - | |||
lespedeza, viburnum, planinski jasen, divlja ruža, | |||
začinsko bilje - đurđevak, šaš, kurik, bijeli luk, zvončići, | |||
zvona. Životinje - veverica, rakunski pas | |||
ka, vuk, lisica, mrki medvjed, jazavac, lasica, ris, ka- | |||
ban, jelen, srna, zec, sibirski daždevnjak, drvena žaba | |||
Dalekoistočna, sibirska žaba, miš, gušter | |||
generativna, sojka, djetlić, zuh, drvosječa, kovač | |||
Biljke - jasika, ravnolisna breza, glog, ši- | |||
povnik, spirea, božur, žitarice. Životinje - rakun | |||
pas, vuk, lisica, mrki medvjed, sibirska lasica, jelen, co | |||
sulja, sibirski daždevnjak, sibirska žaba, miš, gušter | |||
živorodna, sojka, djetlić, sivkast, orao pegav, | |||
buba drvosječa, skakavac, | |||
Tabela 2P |
|||||
Spektar hrane nekih vrsta | |||||
Živi organizmi | Navike u ishrani - "meni" | ||||
Trava (žitarice, šaš); kora jasike, lipe, lijeske; bobice (zemlyani- | |||||
Sjeme žitarica, insekti, crvi. | |||||
Vjeverica vjeverica | |||||
i njihove larve. | |||||
Biljke | Oni troše sunčevu energiju i minerale, vodu, | ||||
kiseonik, ugljen dioksid. | |||||
Glodari, zečevi, žabe, gušteri, male ptice. | |||||
Obična vjeverica | Pinjoli, lješnjaci, žir, sjemenke žitarica. | ||||
Sjeme grmlja (eleutherococcus), bobice (brusnice), insekti | |||||
i njihove larve. | |||||
Larve insekata | Larve komaraca - alge, bakterije. | ||||
komarci, | Larve vretenca su insekti, riblje mlade. | ||||
Biljni sok. | |||||
Glodari, zečevi, žabe, gušteri. | |||||
Stellerov morski orao | Ribe, male ptice. | ||||
mrki medvjed | Eurifag, daje prednost životinjskoj hrani: divlje svinje (svinje- | ||||
ki), riba (losos). Bobičasto voće (malina, trešnja, orlovi nokti, golubovi) | |||||
ka), korijenje. | |||||
Himalajski medvjed- | anđelika (medvjeđa lula), šumske bobice (brusnice, maline, | ||||
muva, borovnica), med (ose, pčele), ljiljani (lukovice), gljive, | |||||
orasi, žir, larve mrava. | |||||
Insekti | Zeljaste biljke, lišće drveća. | ||||
Miš, vjeverica, zec, tetrijeb. | |||||
Predator. Zečevi, vjeverice, svinje. | |||||
trava (zimska preslica), mahunarke (grahorica, čin), | |||||
kora lijeske, vrbe, podrast breze, korijenje grmlja (le- | |||||
porculan, malina). | |||||
Pupoljci breze, johe, lipe; žitarice; bobice rowan, viburnum; iglice jele- | |||||
ti, smreka, ariš. | |||||
Miš, veverica, zečevi, lisice, zmije (već, zmija), gušter, bijeli | |||||
ka, bat. | |||||
Miševi, zečevi, srne, jato mogu ubiti jelena, losa, divlje svinje. | |||||
Earwig | Predator. Buhe, bube (male), puževi, gliste. | ||||
Buba drvoseča | Kora breze, kedra, lipe, javora, ariša. | ||||
Polen biljaka. | |||||
paunovo oko | |||||
Miš, zec, veverica, sibirski daždevnjak, pilići ždrala, | |||||
roda, patka; Dalekoistočna drvena žaba, fazani, crvi, | |||||
velikih insekata. | |||||
Kora lijeske, breze, vrbe, hrasta, šaša, trske, trske; ostavlja biti- | |||||
posjekotine, vrbe, hrastovi, lješnjaci. | |||||
Predator. Rakovi, larve komaraca. | |||||
drvena žaba daleko- | Vodeni beskičmenjaci. |
|
Bilje (trava trske), šaš, pečurke, biljni ostaci i zemlja. |
||
Biljke, ribe i njena jaja tokom mrijesta, insekti i njihove larve |
||
glista | Mrtvi biljni ostaci. |
|
Far Eastern | Puž, drvena žaba, sibirska žaba, riba (loach, rotan), zmije, |
|
Bijela roda | miševi, skakavci, pilići vrbarica. |
|
Japanski kran | Rizomi šaša, riba, žaba, malih glodara, pilića. |
|
harrier piebald | Miš, male ptice (strnade, pevačice, vrapci), žabe, |
|
gušteri, veliki insekti. |
||
Pupoljci breze, johe, trske trave. |
||
leptiri lastin rep | Polen biljaka (ljubičice, koridalis). |
|
Mesožderi daje prednost životinjskoj hrani - zečevima, mladima |
||
los, srna, jelen, divlja svinja. |
||
rakun ko- | Pokvarena riba, ptice (šave, vlasulje, pevačice). |
|
Krmna hrana za grane (breza, jasika, vrba, ljeska; hrast, lipa), |
||
žir, hrastova kora, alge u plitkim vodama, trolisni sat. |
||
Komarac, pauci, mravi, skakavci. |
||
gušter | Insekti i njihove larve, gliste. |
|
orao pegav | Predator. Mali sisari, fazani, miševi, zečevi, lisice, |
|
ptice, ribe, glodari. |
||
Vjeverice, veverice, ptice. |
||
Chipmunk | Sjeme jabuke, divlje ruže, viburnuma, njive, planinskog pepela; gljive; |
|
orasi; žira. |
||
Korijenje, gliste, miševi, insekti (mravi i njihove larve). |
||
Predator. Miševi. |
||
Sjemenke žitarica, orasi. |
||
Pinjoli, žir, bobice (rowan), stablo jabuke. |
||
Drvosječe, insekti crvi. |
||
Divlja svinja, zec, srna, los, jelen, los, jelen (ranjene životinje). |
||
Nuthatch | Insekti; sjeme drveća, bobice, orasi. |
|
Lemmings | Granivorous. Šaš, šikša, žitarice. |
|
Granivorous. |
||
Predator. Lemingi, pilići jarebica, galebovi. |
||
snježna sova | Lemingi, miševi, voluharice, zečevi, patke, fazani, tetrijebovi. |
|
ptarmigan | Biljojedi. Sjeme žitarica; pupoljci breze, vrbe, johe. |
|
Biljojedi, lišće i kora drveća, mahovina - mahovina od irvasa. |
||
bijeli zec | Zimi - kora; ljeti - bobice, pečurke. |
|
Biljojedi. Šaš, trava, alge, izdanci vodenih biljaka. |
||
irvasi | Yagel, žitarice, bobice (moure, brusnice), miševi. |
|
Srna, jelen, pegav jelen, divlja svinja. |
||
Dafnija, kiklop | Jednoćelijske alge. |
|
Lanac ishrane je složena struktura karika u kojoj je svaka od njih međusobno povezana sa susjednom ili nekom drugom karikom. Ove komponente lanca su različite grupe organizama flore i faune.
U prirodi je lanac ishrane način kretanja materije i energije u okolini. Sve je to neophodno za razvoj i „izgradnju“ ekosistema. Trofički nivoi su zajednica organizama koja se nalazi na određenom nivou.
Biotički ciklus
Lanac ishrane je biotički ciklus koji kombinuje žive organizme i komponente nežive prirode. Ovaj fenomen se naziva i biogeocenoza i uključuje tri grupe: 1. Proizvođači. Grupu čine organizmi koji proizvode hranu za druga bića fotosintezom i kemosintezom. Proizvodi ovih procesa su primarne organske supstance. Tradicionalno, proizvođači su prvi u lancu ishrane. 2. Potrošači. Lanac ishrane ovu grupu stavlja iznad proizvođača jer konzumiraju hranljive materije koje proizvode proizvođači. Ova grupa uključuje različite heterotrofne organizme, na primjer, životinje koje jedu biljke. Postoji nekoliko podvrsta potrošača: primarni i sekundarni. Biljožderi se mogu svrstati u primarne konzumente, a mesožderi, koji jedu prethodno opisane biljojede, mogu se svrstati u sekundarne potrošače. 3. Reduktori. To uključuje organizme koji uništavaju sve prethodne nivoe. Dobar primjer je kada beskičmenjaci i bakterije razgrađuju biljne ostatke ili mrtve organizme. Time je lanac ishrane završen, ali se ciklus tvari u prirodi nastavlja, jer kao rezultat ovih transformacija nastaju mineralne i druge korisne tvari. U budućnosti, formirane komponente proizvođači koriste za formiranje primarne organske tvari. Lanac ishrane je složena struktura, tako da sekundarni potrošači lako mogu postati hrana za druge grabežljivce, koji se klasifikuju kao tercijarni potrošači.
Klasifikacija
stoga je direktno uključen u kruženje supstanci u prirodi. Postoje dvije vrste lanaca: detritalni i pašnjački. Kao što se vidi iz imena, prva grupa se najčešće nalazi u šumama, a druga - na otvorenim prostorima: polje, livada, pašnjak.Takav lanac ima složeniju strukturu veza, čak je moguće da se tamo pojave grabežljivci četvrtog reda.
piramide
jedan ili više, koji postoje u određenom staništu, formiraju puteve i pravce kretanja tvari i energije. Sve to, odnosno organizmi i njihova staništa, čine funkcionalni sistem koji se naziva ekosistem (ekološki sistem). Trofičke veze su rijetko jednostavne, obično izgledaju kao složena i zamršena mreža u kojoj je svaka komponenta međusobno povezana s drugom. Preplitanje lanaca ishrane formira mreže ishrane koje se uglavnom koriste za izgradnju i izračunavanje ekoloških piramida. U osnovi svake piramide nalazi se nivo proizvođača, na čijem se vrhu prilagođavaju svi naredni nivoi. Razlikovati piramidu brojeva, energije i biomase.Krug supstanci u prirodi i lanac ishrane
Svi živi organizmi su aktivni učesnici u kruženju supstanci na planeti. Koristeći kisik, ugljični dioksid, vodu, mineralne soli i druge tvari, živi se organizmi hrane, dišu, izlučuju produkte aktivnosti i razmnožavaju. Nakon njihove smrti, njihova tijela se razlažu na najjednostavnije tvari i ponovo se vraćaju u vanjsko okruženje.
Prenos hemijskih elemenata iz živih organizama u okolinu i nazad ne prestaje ni na sekundu. Dakle, biljke (autotrofni organizmi) uzimaju ugljični dioksid, vodu i mineralne soli iz vanjskog okruženja. Pri tome stvaraju organsku materiju i oslobađaju kiseonik. Životinje (heterotrofni organizmi), naprotiv, udišu kisik koji oslobađaju biljke, a jedući biljke, asimiliraju organske tvari i oslobađaju ugljični dioksid i ostatke hrane. Gljive i bakterije koriste ostatke živih organizama kao hranu i pretvaraju organske tvari u minerale koji se akumuliraju u tlu i vodi. I biljke ponovo apsorbuju minerale. Tako se u prirodi odvija stalan i beskonačan ciklus supstanci i održava kontinuitet života.
Krug materije i sve transformacije povezane s njim zahtijevaju stalnu opskrbu energijom. Izvor ove energije je sunce.
Na Zemlji biljke apsorbuju ugljenik iz atmosfere fotosintezom. Životinje jedu biljke, prenoseći ugljik kroz lanac ishrane, o čemu ćemo za trenutak. Kada biljke i životinje umru, one prenose ugljik natrag u zemlju.
Na površini okeana, ugljični dioksid iz atmosfere otapa se u vodi. Fitoplankton ga apsorbuje za fotosintezu. Životinje koje jedu plankton izdišu ugljenik u atmosferu i tako ga prenose duž lanca ishrane. Nakon smrti fitoplanktona, može se prerađivati u površinskim vodama ili nataložiti na dno okeana. Tokom miliona godina, ovaj proces je dno okeana pretvorio u bogat rezervoar ugljenika na planeti. Hladne struje nose ugljenik na površinu. Kada se voda zagrije, oslobađa se kao plin i ulazi u atmosferu, nastavljajući ciklus.
Voda neprestano pravi ciklus između mora, atmosfere i kopna. Pod sunčevim zracima isparava i diže se u vazduh. Tamo se kapljice vode skupljaju u oblake i oblake. Padaju na zemlju kao kiša, snijeg ili grad, koji se ponovo pretvaraju u vodu. Voda se upija u zemlju, vraća se u mora, rijeke i jezera. I sve počinje ispočetka. Ovako funkcionira kruženje vode u prirodi.
Većina vode isparava iz okeana. Voda u njoj je slana, a ona koja ispari s njene površine je svježa. Dakle, okean je globalna "fabrika" slatke vode, bez koje je život na Zemlji nemoguć.
TRI STANJA MATERIJE. Postoje tri agregatna stanja materije - čvrsto, tečno i gasovito. Zavise od temperature i pritiska. U svakodnevnom životu vodu možemo posmatrati u sva tri ova stanja. Vlaga isparava i prelazi iz tečnog stanja u gasovito stanje, odnosno vodenu paru. Kondenzira se i pretvara u tečnost. Na temperaturama ispod nule voda se smrzava i pretvara u čvrsto stanje - led.
Krug složenih supstanci u divljini uključuje lance ishrane. Ovo je linearni zatvoreni niz u kojem se svako živo biće hrani nekim ili nečim i samo služi kao hrana za drugi organizam. Unutar lanca ishrane pašnjaka, organsku materiju stvaraju autotrofni organizmi kao što su biljke. Biljke jedu životinje, koje zauzvrat jedu druge životinje. Gljive razlagači razgrađuju organske ostatke i služe kao početak trofičkog lanca detrita.
Svaka karika u lancu ishrane naziva se trofičkim nivoom (od grčke reči "trophos" - "hrana").
1. Proizvođači, odnosno proizvođači, proizvode organske tvari od neorganskih. Proizvođači uključuju biljke i neke bakterije.
2. Potrošači, odnosno potrošači, konzumiraju gotove organske supstance. Potrošači 1. reda hrane se proizvođačima. Potrošači 2. reda se hrane potrošačima 1. reda. Potrošači 3. reda se hrane potrošačima 2. reda itd.
3. Reduktori, odnosno razarači, uništavaju, odnosno mineraliziraju organske tvari u neorganske. Razlagači uključuju bakterije i gljivice.
DETRITNI LANCI HRANA. Postoje dvije glavne vrste lanaca ishrane - ispaša (lanci ispaše) i detritalni (propadajući lanci). Osnovu lanca ishrane pašnjaka čine autotrofni organizmi, koje jedu životinje. A u detritalnim trofičkim lancima, većinu biljaka ne konzumiraju biljojedi, već odumiru, a zatim se razgrađuju od strane saprotrofnih organizama (na primjer, glista) i mineraliziraju. Dakle, detritni trofični lanci počinju od detritusa, a zatim idu do detritojeda i njihovih konzumenata - predatora. Na kopnu takvi lanci prevladavaju.
ŠTA JE PIRAMIDA ŽIVOTNE SREDINE? Ekološka piramida je grafički prikaz odnosa različitih trofičkih nivoa u lancu ishrane. Lanac ishrane ne može sadržati više od 5-6 karika, jer se pri prelasku na svaku sledeću kariku gubi 90% energije. Osnovno pravilo ekološke piramide zasniva se na 10%. Tako, na primjer, da bi formirao 1 kg mase, delfin treba pojesti oko 10 kg ribe, a oni zauzvrat trebaju pojesti 100 kg hrane - vodenih kralježnjaka, koji, da bi formirali takvu masu, treba pojesti 1000 kg algi i bakterija. Ako se, na odgovarajućoj skali, te veličine oslikaju redoslijedom njihove ovisnosti, tada se zaista formira neka vrsta piramide.
FOOD NETS. Često je interakcija između živih organizama u prirodi složenija, a vizualno izgleda kao mreža. Organizmi, posebno grabežljivci, mogu se hraniti raznim bićima i iz različitih lanaca ishrane. Tako se lanci ishrane isprepliću i formiraju mreže hrane.
Svaki organizam mora dobiti energiju za život. Na primjer, biljke troše energiju sunca, životinje se hrane biljkama, a neke životinje se hrane drugim životinjama.
Prehrambeni (trofički) lanac je slijed toga ko koga jede u biološkoj zajednici () kako bi dobio hranjive tvari i energiju koji podržavaju život.
autotrofi (proizvođači)
Autotrofi- živi organizmi koji svoju hranu, odnosno vlastite organske spojeve proizvode od jednostavnih molekula kao što je ugljični dioksid. Postoje dvije glavne vrste autotrofa:
- Fotoautotrofi (fotosintetski organizmi) kao što su biljke pretvaraju energiju iz sunčeve svjetlosti kako bi proizveli organska jedinjenja - šećere - iz ugljičnog dioksida u procesu. Drugi primjeri fotoautotrofa su alge i cijanobakterije.
- Hemoautotrofi dobijaju organsku materiju hemijskim reakcijama koje uključuju neorganska jedinjenja (vodonik, sumporovodik, amonijak, itd.). Ovaj proces se naziva hemosinteza.
Autotrofi su okosnica svakog ekosistema na planeti. Oni čine većinu lanaca ishrane i mreža, a energija dobijena fotosintezom ili hemosintezom održava sve ostale organizme u ekološkim sistemima. Kada je u pitanju njihova uloga u lancima ishrane, autotrofi se mogu nazvati proizvođačima ili proizvođačima.
Heterotrofi (potrošači)
Heterotrofi, također poznati kao potrošači, ne mogu koristiti sunčevu ili kemijsku energiju za proizvodnju vlastite hrane od ugljičnog dioksida. Umjesto toga, heterotrofi dobivaju energiju konzumirajući druge organizme ili njihove nusproizvode. Ljudi, životinje, gljive i mnoge bakterije su heterotrofi. Njihova uloga u lancima ishrane je da konzumiraju druge žive organizme. Postoji mnogo vrsta heterotrofa s različitim ekološkim ulogama, od insekata i biljaka do predatora i gljiva.
Destruktori (reduktori)
Treba spomenuti još jednu grupu potrošača, iako se ona ne pojavljuje uvijek u dijagramima lanca ishrane. Ovu grupu čine razlagači, organizmi koji prerađuju mrtve organske materije i otpad, pretvarajući ih u anorganska jedinjenja.
Razlagači se ponekad smatraju zasebnim trofičkim nivoom. Kao grupa, oni se hrane mrtvim organizmima na različitim trofičkim nivoima. (Na primjer, oni su u stanju da obrađuju raspadajuću biljnu materiju, tijelo vjeverice koje grabežljivci nedovoljno pojedu ili ostatke mrtvog orla.) U određenom smislu, trofički nivo razlagača ide paralelno sa standardnom hijerarhijom primarnih, sekundarnih i tercijarni potrošači. Gljive i bakterije su ključni razlagači u mnogim ekosistemima.
Razlagači, kao dio lanca ishrane, igraju važnu ulogu u održavanju zdravog ekosistema, jer se zahvaljujući njima u tlo vraćaju hranjive tvari i vlaga, koje dalje koriste proizvođači.
Nivoi prehrambenog (trofičkog) lanca
Šema nivoa hrane (trofičkog) lanca
Lanac ishrane je linearni niz organizama koji prenose hranljive materije i energiju od proizvođača do vrhunskih grabežljivaca.
Trofički nivo organizma je položaj koji zauzima u lancu ishrane.
Prvi trofički nivo
Lanac ishrane počinje sa autotrofni organizam ili proizvođač koja proizvodi vlastitu hranu iz primarnog izvora energije, obično solarne ili hidrotermalne energije iz srednjeokeanskih grebena. Na primjer, fotosintetske biljke, kemosintetske i.
Drugi trofički nivo
Nakon toga slijede organizmi koji se hrane autotrofima. Ovi organizmi se nazivaju biljojedi ili primarni potrošači i konzumiraju zelene biljke. Primjeri uključuju insekte, zečeve, ovce, gusjenice, pa čak i krave.
Treći trofički nivo
Sljedeća karika u lancu ishrane su životinje koje jedu biljojede - tzv sekundarni potrošači ili mesožderke (grabežljive) životinje(na primjer, zmija koja se hrani zečevima ili glodavcima).
Četvrti trofički nivo
Zauzvrat, ove životinje jedu veći grabežljivci - tercijarni potrošači(na primjer, sova jede zmije).
Peti trofički nivo
Tercijarni potrošači jedu kvartarni potrošači(na primjer, jastreb jede sove).
Svaki lanac ishrane završava vrhunskim grabežljivcem ili superpredatorom - životinjom bez prirodnih neprijatelja (na primjer, krokodil, polarni medvjed, morski pas, itd.). Oni su "gospodari" svojih ekosistema.
Kada organizam umre, na kraju ga pojedu hranitelji detritusa (kao što su hijene, supovi, crvi, rakovi itd.), a ostatak se razgrađuje uz pomoć razlagača (uglavnom bakterija i gljivica), a razmjena energije se nastavlja.
Strelice u lancu ishrane pokazuju protok energije, od sunca ili hidrotermalnih izvora do vrhunskih grabežljivaca. Kako energija teče od tijela do tijela, gubi se na svakoj karici u lancu. Zbirka mnogih lanaca ishrane tzv mreža za hranu.
Položaj nekih organizama u lancu ishrane može varirati jer se njihova ishrana razlikuje. Na primjer, kada medvjed jede bobice, on se ponaša kao biljožder. Kada pojede glodara koji se hrani biljkama, postaje primarni grabežljivac. Kada medvjed jede lososa, djeluje kao superpredator (to je zbog činjenice da je losos primarni grabežljivac, jer se hrani haringom, a ona jede zooplankton koji se hrani fitoplanktonom koji proizvodi vlastitu energiju iz sunčeve svjetlosti). Razmislite o tome kako se mijenja mjesto ljudi u lancu ishrane, čak i često unutar jednog obroka.
Vrste lanaca ishrane
U prirodi se u pravilu razlikuju dvije vrste lanaca ishrane: pašnjak i detritalni.
lanac ishrane pašnjaka
Dijagram lanca ishrane pašnjaka
Ova vrsta lanca ishrane počinje sa živim zelenim biljkama koje se hrane biljojedima koje se hrane grabežljivcima. Ekosistemi sa ovom vrstom kola direktno zavise od sunčeve energije.
Dakle, pašni tip lanca ishrane zavisi od autotrofnog hvatanja energije i njenog kretanja duž karika lanca. Većina ekosistema u prirodi prati ovu vrstu lanca ishrane.
Primjeri lanca ishrane pašnjaka:
- Trava → Skakavac → Ptica → Jastreb;
- Biljke → Zec → Lisica → Lav.
detritalni lanac ishrane
Dijagram lanca ishrane detritusa
Ova vrsta lanca ishrane počinje sa raspadajućim organskim materijalom - detritusom - koji konzumiraju hranilice detritusa. Zatim se grabežljivci hrane detritofazima. Stoga su takvi lanci ishrane manje ovisni o direktnoj sunčevoj energiji nego oni na ispaši. Glavna stvar za njih je priliv organskih supstanci proizvedenih u drugom sistemu.
Na primjer, ova vrsta lanca ishrane nalazi se u propadajućoj posteljini.
Energija u lancu ishrane
Energija se prenosi između trofičkih nivoa kada se jedan organizam hrani drugim i iz njega prima hranljive materije. Međutim, ovo kretanje energije je neefikasno, a ta neefikasnost ograničava dužinu lanaca ishrane.
Kada energija uđe na trofički nivo, dio se skladišti kao biomasa, kao dio tijela organizama. Ova energija je dostupna za sljedeći trofički nivo. Tipično, samo oko 10% energije koja je pohranjena kao biomasa na jednom trofičkom nivou pohranjuje se kao biomasa na sljedećem nivou.
Ovaj princip delimičnog prenosa energije ograničava dužinu lanaca ishrane, koji obično imaju 3-6 nivoa.
Na svakom nivou energija se gubi u obliku toplote, kao iu obliku otpada i mrtvih materija, koje koriste razlagači.
Zašto toliko energije izlazi iz mreže hrane između jednog trofičkog nivoa i drugog? Evo nekih od glavnih razloga za neefikasan prijenos snage:
- Na svakom trofičkom nivou, značajna količina energije se rasipa kao toplota dok organizmi vrše ćelijsko disanje i kreću se u svakodnevnom životu.
- Neki organski molekuli kojima se organizmi hrane ne mogu se probaviti i proći u obliku fecesa.
- Neće sve pojedinačne organizme na trofičkom nivou pojesti organizmi sa sljedećeg nivoa. Umjesto toga, oni umiru a da nisu pojedeni.
- Izmet i nepojedeni mrtvi organizmi postaju hrana za razlagače, koji ih metaboliziraju i pretvaraju u vlastitu energiju.
Dakle, ništa od energije zapravo ne nestaje – sve to na kraju dovodi do oslobađanja topline.
Važnost lanca ishrane
1. Studije lanca ishrane pomažu razumjeti odnose hrane i interakcije između organizama u bilo kojem ekosistemu.
2. Zahvaljujući njima moguće je procijeniti mehanizam protoka energije i cirkulaciju tvari u ekosistemu, kao i razumjeti kretanje toksičnih tvari u ekosistemu.
3. Proučavanje lanca ishrane omogućava vam da razumete probleme biomagnifikacije.
U bilo kojem lancu ishrane, energija se gubi svaki put kada jedan organizam konzumira drugi. U tom smislu mora postojati mnogo više biljaka nego biljojeda. Više je autotrofa nego heterotrofa, pa je većina njih biljojedi, a ne grabežljivci. Iako postoji intenzivna konkurencija između životinja, sve su one međusobno povezane. Kada jedna vrsta izumre, to može utjecati na mnoge druge vrste i imati nepredvidive posljedice.
Pitanje 28. Lanac ishrane. Vrste lanaca ishrane.
LANAC ISHRANE(trofički lanac, lanac ishrane), odnos organizama kroz odnos hrana – potrošač (jedni služe kao hrana drugima). U ovom slučaju, transformacija materije i energije iz proizvođači(primarni proizvođači) kroz potrošači(potrošači) da razlagači(pretvarači mrtve organske tvari u neorganske tvari koje proizvođači svare). Postoje 2 vrste lanaca ishrane - pašnjački i detritalni. Lanac pašnjaka počinje sa zelenim biljem, ide do životinja biljojeda na ispaši (konzumenti 1. reda), a zatim do grabežljivaca koji plene ove životinje (ovisno o mjestu u lancu - potrošači 2. i narednih reda). Detritni lanac počinje detritusom (proizvodom raspadanja organske tvari), ide do mikroorganizama koji se njime hrane, a zatim do hranitelja detritusa (životinje i mikroorganizmi uključeni u proces razgradnje umiruće organske tvari).
Primjer lanca pašnjaka je njegov višekanalni model u afričkoj savani. Primarni proizvođači su bilje i drveće, potrošači 1. reda su biljojedi insekti i biljojedi (papkari, slonovi, nosorozi, itd.), 2. reda su insekti grabežljivci, 3. reda su gmizavci mesožderi (zmije itd.), 4. - grabežljivi sisari i ptice grabljivice. Zauzvrat, detritivori (skarabeje, hijene, šakali, supovi, itd.) u svakoj fazi lanca pašnjaka uništavaju leševe mrtvih životinja i ostatke hrane predatora. Broj pojedinaca uključenih u lanac ishrane konstantno se smanjuje u svakoj od njegovih karika (pravilo ekološke piramide), odnosno broj žrtava svaki put značajno premašuje broj njihovih potrošača. Lanci ishrane nisu izolovani jedan od drugog, već su međusobno isprepleteni, formirajući prehrambene mreže.
Pitanje 29. Čemu služe ekološke piramide? Navedite ih.
ekološka piramida- grafičke slike odnosa između proizvođača i potrošača na svim nivoima (biljojedi, grabežljivci; vrste koje se hrane drugim grabežljivcima) u ekosistemu.
Američki zoolog Charles Elton predložio je 1927. godine šematski prikaz ovih odnosa.
U šematskom prikazu svaki nivo je prikazan kao pravougaonik, čija dužina ili površina odgovara brojčanim vrijednostima karike lanca ishrane (Eltonove piramide), njihovoj masi ili energiji. Pravokutnici raspoređeni u određenom nizu stvaraju piramide različitih oblika.
Osnova piramide je prvi trofički nivo - nivo proizvođača, naredni spratovi piramide formirani su od sledećih nivoa lanca ishrane - potrošača različitih redova. Visina svih blokova u piramidi je ista, a dužina je proporcionalna broju, biomasi ili energiji na odgovarajućem nivou.
Ekološke piramide se razlikuju u zavisnosti od pokazatelja na osnovu kojih se piramida gradi. Istovremeno, za sve piramide je uspostavljeno osnovno pravilo prema kojem u svakom ekosistemu ima više biljaka nego životinja, biljojeda nego mesoždera, insekata nego ptica.
Na osnovu pravila ekološke piramide moguće je odrediti ili izračunati kvantitativne omjere različitih biljnih i životinjskih vrsta u prirodnim i umjetno stvorenim ekološkim sistemima. Na primjer, za 1 kg mase morske životinje (tuljan, delfin) potrebno je 10 kg pojedene ribe, a ovih 10 kg već treba 100 kg svoje hrane - vodenih beskralježnjaka, koji zauzvrat trebaju pojesti 1000 kg alge i bakterije da formiraju takvu masu. U ovom slučaju, ekološka piramida će biti stabilna.
Međutim, kao što znate, postoje izuzeci od svakog pravila, koji će se uzeti u obzir u svakoj vrsti ekoloških piramida.
Prve ekološke sheme u obliku piramida izgrađene su dvadesetih godina XX vijeka. Charles Elton. Zasnovali su se na terenskim opažanjima brojnih životinja različitih veličina. Elton u njih nije uključio primarne proizvođače i nije pravio nikakvu razliku između detritofaga i razlagača. Međutim, primijetio je da su grabežljivci obično veći od svog plijena, te shvatio da je takav omjer izuzetno specifičan samo za određene klase životinja. Tokom 1940-ih, američki ekolog Raymond Lindeman je primenio Eltonovu ideju na trofičke nivoe, apstrahujući od specifičnih organizama koji ih čine. Međutim, ako je lako podijeliti životinje u klase veličine, tada je mnogo teže odrediti kojem trofičkom nivou pripadaju. U svakom slučaju, to se može učiniti samo na vrlo pojednostavljen i generaliziran način. Omjeri ishrane i efikasnost prijenosa energije u biotičkoj komponenti ekosistema tradicionalno se prikazuju kao stepenaste piramide. Ovo daje jasnu osnovu za poređenje: 1) različitih ekosistema; 2) sezonska stanja istog ekosistema; 3) različite faze promjene ekosistema. Postoje tri vrste piramida: 1) piramide brojeva zasnovane na brojanju organizama svakog trofičkog nivoa; 2) piramide biomase, koje koriste ukupnu masu (obično suvu) organizama na svakom trofičkom nivou; 3) piramide energije, uzimajući u obzir energetski intenzitet organizama svakog trofičkog nivoa.
Vrste ekoloških piramida
piramide brojeva- na svakom nivou odgađa se broj pojedinačnih organizama
Piramida brojeva odražava jasan obrazac koji je otkrio Elton: broj pojedinaca koji čine uzastopni niz veza od proizvođača do potrošača stalno se smanjuje (slika 3).
Na primjer, da biste nahranili jednog vuka, potrebno vam je barem nekoliko zečeva koje bi mogao loviti; da biste nahranili ove zečeve, potrebno vam je dosta veliki broj raznovrsne biljke. U ovom slučaju, piramida će izgledati kao trokut sa širokom bazom koja se sužava prema gore.
Međutim, ovaj oblik piramide brojeva nije tipičan za sve ekosisteme. Ponekad se mogu obrnuti ili obrnuti. Ovo se odnosi na šumske prehrambene lance, kada drveće služi kao proizvođač, a insekti kao primarni potrošači. U ovom slučaju, nivo primarnih potrošača je brojčano bogatiji od nivoa proizvođača (veliki broj insekata se hrani na jednom stablu), pa su piramide brojeva najmanje informativne i najmanje indikativne, tj. broj organizama istog trofičkog nivoa uvelike zavisi od njihove veličine.
piramide biomase- karakterizira ukupnu suhu ili vlažnu masu organizama na datom trofičkom nivou, na primjer, u jedinicama mase po jedinici površine - g / m 2, kg / ha, t / km 2 ili po zapremini - g / m 3 (sl. 4)
Obično je u kopnenim biocenozama ukupna masa proizvođača veća od svake sljedeće veze. Zauzvrat, ukupna masa potrošača prvog reda veća je od potrošača drugog reda, itd.
U ovom slučaju (ako se organizmi ne razlikuju previše po veličini), piramida će također izgledati kao trokut sa širokom bazom koja se sužava prema gore. Međutim, postoje značajni izuzeci od ovog pravila. Na primjer, u morima je biomasa zooplanktona biljojeda značajno (ponekad 2-3 puta) veća od biomase fitoplanktona, koji uglavnom predstavljaju jednoćelijske alge. To se objašnjava činjenicom da zooplankton vrlo brzo pojede alge, ali ih vrlo visoka stopa diobe njihovih stanica štiti od potpunog jedenja.
Generalno, kopnene biogeocenoze, gdje su proizvođači veliki i žive relativno dugo, karakteriziraju relativno stabilne piramide sa širokom bazom. U vodenim ekosistemima, gdje su proizvođači male veličine i imaju kratak životni ciklus, piramida biomase može biti obrnuta ili obrnuta (usmjerena prema dolje). Dakle, u jezerima i morima masa biljaka premašuje masu potrošača samo u periodu cvatnje (proljeće), au ostatku godine situacija može biti obrnuta.
Piramide brojeva i biomase odražavaju statiku sistema, odnosno karakterišu broj ili biomasu organizama u određenom vremenskom periodu. Oni ne daju potpune informacije o trofičkoj strukturi ekosistema, iako omogućavaju rješavanje niza praktičnih problema, posebno onih koji se odnose na održavanje stabilnosti ekosistema.
Piramida brojeva omogućava, na primjer, izračunavanje dozvoljene vrijednosti ulova ribe ili odstrela životinja u periodu lova bez posljedica za njihovu normalnu reprodukciju.
energetske piramide- pokazuje veličinu protoka energije ili produktivnost na uzastopnim nivoima (slika 5).
Za razliku od piramida brojeva i biomase, koje odražavaju statiku sistema (broj organizama u datom trenutku), piramida energije, koja odražava sliku brzine prolaska mase hrane (količina energije ) kroz svaki trofički nivo lanca ishrane, daje najpotpuniju sliku funkcionalne organizacije zajednica.
Na oblik ove piramide ne utiču promene u veličini i intenzitetu metabolizma pojedinaca, a ako se uzmu u obzir svi izvori energije, tada će piramida uvek imati tipičan izgled sa širokom bazom i vrhom koji se sužava. Kada se gradi piramida energije, njenoj osnovi se često dodaje pravougaonik, koji pokazuje priliv sunčeve energije.
Godine 1942. američki ekolog R. Lindeman formulirao je zakon piramide energija (zakon od 10 posto), prema kojem u prosjeku oko 10% energije koju je primio prethodni nivo ekološke piramide prelazi iz jednog trofičkog nivoa kroz lance ishrane do drugog trofičkog nivoa. Ostatak energije se gubi u obliku toplotnog zračenja, kretanja itd. Organizmi, kao rezultat metaboličkih procesa, gube oko 90% sve energije koja se troši na održavanje vitalne aktivnosti u svakoj karici lanca ishrane.
Ako bi zec pojeo 10 kg biljne tvari, tada bi se njegova vlastita težina mogla povećati za 1 kg. Lisica ili vuk, pojedu 1 kg zeca, povećava svoju masu za samo 100 g. U drvenastim biljkama taj je udio mnogo manji zbog činjenice da se drvo slabo apsorbira od strane organizama. Za trave i alge ova vrijednost je mnogo veća, jer nemaju teško probavljiva tkiva. Međutim, opća pravilnost procesa prijenosa energije ostaje: mnogo manje energije prolazi kroz gornje trofičke razine nego kroz niže.