ŁAŃCUCHY TROFICZNE
Cel pracy: nabycie umiejętności zestawiania i analizowania łańcuchów pokarmowych (troficznych).
Informacje ogólne
Istnieją różne powiązania między żywymi organizmami w ekosystemach. Jednym z centralnych ogniw, które niejako scala różnorodne organizmy w jeden ekosystem, jest pożywienie, czyli trofizm. Powiązania żywnościowe łączą organizmy na zasadzie konsumenta żywności. Prowadzi to do powstania łańcuchów pokarmowych lub troficznych. W ekosystemie substancje zawierające energię są tworzone przez organizmy autotroficzne i służą jako pokarm dla heterotrofów. Wiązania pokarmowe to mechanizmy przenoszenia energii z jednego organizmu do drugiego. Typowym przykładem jest zwierzę jedzące rośliny. Zwierzę to z kolei może zostać zjedzone przez inne zwierzę. W ten sposób energia może być przenoszona przez wiele organizmów.
Każdy kolejny żywi się poprzednim, dostarczając mu surowców i energii.
Taką sekwencję przekazywania energii pokarmu w procesie odżywiania od jego źródła poprzez kolejne serie organizmów żywych nazywamy łańcuch pokarmowy (troficzny), lub obwód zasilania. Łańcuchy troficzne- jest to droga jednokierunkowego przepływu energii słonecznej pochłoniętej w procesie fotosyntezy przez żywe organizmy ekosystemu do środowiska, gdzie jej niewykorzystana część jest rozpraszana w postaci niskotemperaturowej energii cieplnej.
myszy, wróble, gołębie. Czasami w literaturze ekologicznej każde połączenie pokarmowe nazywane jest połączeniem „drapieżnik-ofiara”, co oznacza, że drapieżnik jest zjadaczem. Stabilność układu drapieżnik-ofiara zapewniają następujące czynniki:
- nieefektywność drapieżnika, ucieczka ofiary;
- ograniczenia ekologiczne narzucone przez środowisko zewnętrzne na wielkość populacji;
- dostępność alternatywnych źródeł pożywienia dla drapieżników;
- zmniejszenie opóźnienia w reakcji drapieżnika.
Miejsce każdego ogniwa w łańcuchu pokarmowym jest poziom troficzny. Pierwszy poziom troficzny zajmują autotrofy, czyli tzw producenci pierwotni. Organizmy drugiego poziomu troficznego nazywane są per-
pierwotni konsumenci, trzeci - wtórni konsumenci itp.
Łańcuchy pokarmowe dzielą się na dwa główne typy: pastwiskowe (łańcuchy wypasu, łańcuchy konsumpcyjne) i istryckie (łańcuchy rozkładu).
Roślina → zając → wilk Producent → roślinożerca → mięsożerca
Rozpowszechnione są również następujące łańcuchy pokarmowe:
Materiał roślinny (np. nektar) → mucha → pająk → ryjówka → sowa.
Sok z krzewu róży → mszyca → biedronka → pająk → ptak owadożerny → ptak drapieżny.
W ekosystemach wodnych, zwłaszcza morskich, łańcuchy pokarmowe drapieżników są dłuższe niż w ekosystemach lądowych.
Łańcuch detrytyczny zaczyna się od martwej materii organicznej – detrytusu, który jest niszczony przez detrytusy zjadane przez małe drapieżniki, a kończy na pracy destruentów mineralizujących pozostałości organiczne. Lasy liściaste odgrywają ważną rolę w detrytycznych łańcuchach pokarmowych ekosystemów lądowych, których większość liści nie jest zjadana przez zwierzęta roślinożerne i jest częścią ściółki leśnej. Liście są miażdżone przez liczne detrytofagi (grzyby, bakterie, owady), następnie połykane przez dżdżownice, które równomiernie rozprowadzają próchnicę w powierzchniowej warstwie gleby, tworząc muł. Rozkładający się
mikroorganizmy, które uzupełniają łańcuch, powodują ostateczną mineralizację martwych pozostałości organicznych (ryc. 1).
Ogólnie rzecz biorąc, typowe łańcuchy detrytyczne naszych lasów można przedstawić w następujący sposób:
ściółka → dżdżownica → kos → krogulec;
martwe zwierzę → larwy muchy padlinożernej → żaba trawna → wąż.
Ryż. 1. Łańcuch pokarmowy Detrytusa (wg Nebla, 1993)
Przykładem może być drewno, jako wyjściowy materiał organiczny, który w glebie podlega biologicznemu przetwarzaniu przez organizmy zamieszkujące glebę. Drewno, które spada na powierzchnię gleby, jest przede wszystkim przetwarzane przez larwy owadów kózkowatych, świderków, świderków, które wykorzystują je jako pokarm. Zastępują je grzyby, których grzybnia osadza się przede wszystkim w przejściach wykonanych w drewnie przez owady. Grzyby jeszcze bardziej rozluźniają i niszczą drewno. Takie luźne drewno i sama grzybnia okazują się pokarmem dla larw świetlika. W kolejnym etapie mrówki osiedlają się w już mocno zniszczonym drewnie, które niszczą prawie wszystkie larwy i stwarzają warunki do zasiedlenia drewna przez nową generację grzybów. Ślimaki zaczynają żerować na takich grzybach. Destrukcji i humifikacji drewna dokonują mikroorganizmy rozkładające.
Podobnie przebiega humifikacja i mineralizacja obornika pochodzącego od zwierząt dzikich i domowych.
Z reguły pożywienie każdej żywej istoty jest mniej lub bardziej zróżnicowane. Tylko wszystkie zielone rośliny „jedzą” w ten sam sposób: dwutlenek węgla i jony soli mineralnych. U zwierząt przypadki wąskiej specjalizacji żywieniowej są dość rzadkie. W wyniku ewentualnej zmiany sposobu żywienia zwierząt wszystkie organizmy w ekosystemach zostają uwikłane w złożoną sieć zależności pokarmowych. Łańcuchy pokarmowe są ze sobą ściśle powiązane, tworzą pokarm lub sieci pokarmowe. W sieci pokarmowej każdy gatunek jest bezpośrednio lub pośrednio spokrewniony z wieloma. Przykład sieci troficznej z rozmieszczeniem organizmów według poziomów troficznych pokazano na ryc. 2.
Sieci pokarmowe w ekosystemach są bardzo złożone i można wnioskować, że energia w nich wnikająca migruje z jednego organizmu do drugiego przez długi czas.
Ryż. 2. Sieć pokarmowa
Połączenia pokarmowe odgrywają podwójną rolę w biocenozach. Po pierwsze, oni
zapewniają przepływ materii i energii z jednego organizmu na inny.
W ten sposób współistnieją gatunki, które wzajemnie wspierają swoje życie. Po drugie, więzi żywieniowe służą jako mechanizm regulacji numerycznej
Reprezentacja sieci pokarmowych może być tradycyjna (ryc. 2) lub za pomocą grafów skierowanych (digrafów).
Graf zorientowany geometrycznie można przedstawić jako zbiór wierzchołków, oznaczony okręgami z numerami wierzchołków i łukami łączącymi te wierzchołki. Łuk określa kierunek od jednego wierzchołka do drugiego Ścieżka w grafie to skończona sekwencja łuków, w której początek każdego kolejnego łuku pokrywa się z końcem poprzedniego. Łuk można oznaczyć parą wierzchołków, które łączy. Ścieżka jest zapisywana jako sekwencja wierzchołków, przez które przechodzi. Ścieżka to ścieżka, której wierzchołek początkowy pokrywa się z wierzchołkiem końcowym.
NA PRZYKŁAD:
wierzchołki; |
||||||
A - łuki; | ||||||
B - kontur przechodzący przez wierzchołki 2, 4, |
||||||
W 3;
1, 2 lub 1, 3, 2 - ścieżki od góry
na szczyt | |||
W sieci elektroenergetycznej górna część wykresu wyświetla obiekty symulacyjne; łuki, oznaczone strzałkami, prowadzą od ofiary do drapieżnika.
Każdy żywy organizm zajmuje określony nisza ekologiczna. Nisza ekologiczna to zespół cech terytorialnych i funkcjonalnych siedliska, które spełniają wymagania danego gatunku. Żadne dwa gatunki nie mają identycznych nisz w ekologicznej przestrzeni fazowej. Zgodnie z zasadą wykluczenia konkurencyjnego Gausego dwa gatunki o podobnych wymaganiach ekologicznych nie mogą przez długi czas zajmować tej samej niszy ekologicznej. Gatunki te konkurują ze sobą, a jeden z nich wypiera drugi. W oparciu o sieci energetyczne możesz budować wykres konkurencji. Organizmy żywe na grafie konkurencji są wyświetlane jako wierzchołki grafu, między wierzchołkami rysowana jest krawędź (połączenie bez kierunku), jeśli istnieje żywy organizm, który służy jako pokarm dla organizmów przedstawionych przez powyższe wierzchołki.
Opracowanie wykresu konkurencji pozwala zidentyfikować konkurujące ze sobą gatunki organizmów oraz przeanalizować funkcjonowanie ekosystemu i jego podatność na zagrożenia.
Powszechna jest zasada dopasowania wzrostu złożoności ekosystemu do wzrostu jego stabilności. Jeśli ekosystem jest reprezentowany przez sieć pokarmową, można zastosować różne sposoby pomiaru złożoności:
- określić liczbę łuków;
- znajdź stosunek liczby łuków do liczby wierzchołków;
Do pomiaru złożoności i różnorodności sieci troficznej wykorzystuje się również poziom troficzny, tj. miejsce organizmu w łańcuchu pokarmowym. Poziom troficzny można określić zarówno najkrótszym, jak i najdłuższym łańcuchem pokarmowym z rozpatrywanego szczytu, który ma poziom troficzny równy „1”.
PROCEDURA PRACY
Ćwiczenie 1
Stwórz sieć dla 5 uczestników: trawa, ptaki, owady, zające, lisy.
Zadanie 2
Ustaw łańcuchy pokarmowe i poziom troficzny według najkrótszej i najdłuższej ścieżki sieci pokarmowej z zadania „1”.
Poziom troficzny i łańcuch pokarmowy | |||||
zasilacz | najkrótsza droga | wzdłuż najdłuższej ścieżki |
|||
4 . owady
Uwaga: Łańcuch pokarmowy na pastwisku zaczyna się od producentów. Organizm wymieniony w kolumnie 1 to górny poziom troficzny. Dla konsumentów pierwszego rzędu długie i krótkie ścieżki łańcucha troficznego pokrywają się.
Zadanie 3
Zaproponuj sieć troficzną zgodnie z wariantem zadania (Tabela 1P) i sporządź tabelę poziomów troficznych dla najdłuższej i najkrótszej ścieżki. Preferencje żywieniowe konsumentów podano w tabeli. 2P.
Zadanie 4
Wykonaj sieć pokarmową zgodnie z ryc. 3 i umieść jego uczestników w poziomach troficznych
ZARYS RAPORTU
1. Cel pracy.
2. Wykres sieci pokarmowej i wykres konkurencji na przykładzie szkolenia (zad. 1, 2).
3. Tabela poziomów troficznych według przykładu treningowego (zadanie 3).
4. Wykres sieci pokarmowej, wykres konkurencji, tabela poziomów troficznych według wariantu zadania.
5. Schemat sieci troficznej z rozmieszczeniem organizmów według poziomów troficznych (zgodnie z ryc. 3).
Ryż. 3. Biocenoza tundry.
Pierwszy rząd: małe wróblowe, różne dwuskrzydłe owady, myszołów włochaty. Drugi rząd: lis polarny, lemingi, sowa śnieżna. Trzeci rząd: biała kuropatwa, białe zające. Czwarty rząd: gęś, wilk, renifer.
Literatura
1. Reimers NF Zarządzanie przyrodą: Odniesienie do słownika. - M.: Myśl, 1990. 637 s.
2. Życie zwierząt w 7 tomów. Moskwa: Edukacja, 1983-1989.
3. Zlobin Yu.A. Ekologia ogólna. Kijów: Naukova Dumka, 1998. - 430 s.
4. Stepanovskikh A.S. Ekologia: Podręcznik dla szkół wyższych. – M.: UNITIDANA,
5. Nebel B. Nauka o środowisku: jak działa świat. – M.: Mir, 1993.
– t.1 – 424 s.
6. Ekologia: Podręcznik dla uczelni technicznych / L.I. Tsvetkova, M.I. Aleksiejew i inni; wyd. LI Cwietkowa.–M.: ASV; Petersburg: Himizdat, 2001.-552 s.
7. Girusow E.V. i inne Ekologia i ekonomika zarządzania środowiskiem: Podręcznik dla szkół wyższych / wyd. prof. EV Girusowa. - M.: Prawo i Prawo, UNITI,
Tabela 1str |
|||
Struktura gatunkowa biocenozy |
|||
Nazwa biogramu | Skład gatunkowy biocenozy | ||
Las cedrowy | cedr koreański, żółta brzoza, leszczyna wielolistna, | ||
turzyca, biały zając, latająca wiewiórka, wiewiórka pospolita, | |||
wilk, niedźwiedź brunatny, niedźwiedź himalajski, sobol, | |||
mysz, dziadek do orzechów, dzięcioł, paproć. | |||
nasiąknięty wodą | Turzyce, kosaćce, trzciny pospolite Wchodzi wilk, lis, | ||
niedźwiedź brunatny, sarna, mysz. Płazy - salamandra syberyjska | |||
trawa trzcinowa | niebo, rzekotka z Dalekiego Wschodu, żaba syberyjska. Ślimak- | ||
ka, dżdżownica. Ptaki - dalekowschodnia biel | |||
bocian, błotniak zbożowy, bażant, żuraw japoński, chrząszcz dahurski | |||
ravl. motyle jaskółcze. | |||
Biała brzoza | osika, brzoza płaskolistna (biała), osika, olcha, di- | ||
raczej nipponskaya (liana zielna), zboża, turzyce, | |||
zioła (koniczyna, ranga). Krzewy - lespedeza, rzęd- | |||
binnik, tawuła. Grzyby - borowiki, borowiki. | |||
Zwierzęta - jenot, wilk, lis, niedźwiedź boo | |||
jeleń, jeleń syberyjski, sarna, salamandra syberyjska, żaba | |||
ka syberyjska, mysz. Ptaki - orlik grubodzioby, sikorka, | |||
Trawa świerkowa- | Rośliny - jodła, modrzew, cedr koreański, klon, | ||
jarzębina binnik, wiciokrzew, świerk, turzyca, zboża. | |||
krzewiasty | Zwierzęta - zając biały, wiewiórka pospolita, wiewiórka latająca | ||
ha, wilk, niedźwiedź brunatny, niedźwiedź himalajski, sobol, | |||
harza, ryś, jeleń, łoś, jarząbek, sowa, mysz, motyl | |||
Rośliny - dąb mongolski, osika, brzoza płaskolistna, | |||
lipa, wiąz, maakia (jedyna na Dalekim Wschodzie | |||
drzewo należące do rodziny motylkowatych), krzewy - | |||
lespedeza, kalina, jarzębina, dzika róża, | |||
zioła - konwalia, turzyce, ciemiernik, niedźwiedzi czosnek, dzwonki, | |||
dzwony. Zwierzęta - wiewiórka, jenot | |||
ka, wilk, lis, niedźwiedź brunatny, borsuk, łasica, ryś, ka- | |||
zakaz, jeleń, sarna, zając, salamandra syberyjska, rzekotka drzewna | |||
Daleki Wschód, syberyjska żaba, mysz, jaszczurka | |||
generatywny, sójka, dzięcioł, kowalik, chrząszcz drwal, kowal | |||
Rośliny - osika, brzoza płaskolistna, głóg, shi- | |||
povnik, spirea, piwonia, zboża. Zwierzęta - szop pracz | |||
pies, wilk, lis, niedźwiedź brunatny, łasica syberyjska, jeleń, co | |||
sulya, salamandra syberyjska, żaba syberyjska, mysz, jaszczurka | |||
żyworodna, sójka, dzięcioł, kowalik, orlik grubodzioby, | |||
drwal chrząszcz, konik polny, | |||
Tabela 2P |
|||||
Spektrum pokarmowe niektórych gatunków | |||||
Żywe organizmy | Nawyki żywieniowe - „menu” | ||||
Trawa (zboża, turzyce); kora osiki, lipy, leszczyny; jagody (zemlyani- | |||||
Nasiona zbóż, owady, robaki. | |||||
Latająca wiewiórka | |||||
i ich larwy. | |||||
Rośliny | Zużywają energię słoneczną i minerały, wodę, | ||||
tlen, dwutlenek węgla. | |||||
Gryzonie, zające, żaby, jaszczurki, małe ptaki. | |||||
Pospolita wiewiórka | Orzeszki piniowe, orzechy laskowe, żołędzie, nasiona zbóż. | ||||
Nasiona krzewów (eleutherococcus), jagody (borówki brusznicy), owady | |||||
i ich larwy. | |||||
Larwy owadów | Larwy komarów - glony, bakterie. | ||||
komary, | Larwy ważek to owady, narybek ryb. | ||||
Sok ziołowy. | |||||
Gryzonie, zające, żaby, jaszczurki. | |||||
Orzeł morski Stellera | Ryby, małe ptaki. | ||||
brązowy niedźwiedź | Euryphage, preferuje pokarm dla zwierząt: dziki (świń- | ||||
ki), ryby (łosoś). Jagody (malina, czeremcha, wiciokrzew, gołębie) | |||||
ka), korzenie. | |||||
Niedźwiedź himalajski- | Angelica (fajka niedźwiedzia), jagody leśne (borówki brusznice, maliny, | ||||
mucha, jagoda), miód (osy, pszczoły), lilie (cebulki), grzyby, | |||||
orzechy, żołędzie, larwy mrówek. | |||||
owady | Rośliny zielne, liście drzew. | ||||
Mysz, wiewiórka, zając, jarząbek. | |||||
Drapieżnik. Zające, wiewiórki, świnie. | |||||
trawa (skrzyp zimujący), rośliny strączkowe (wyka, szeregowiec), | |||||
kora leszczyny, wierzby, runo brzozowe, korzenie krzewów (le- | |||||
porcelana, malina). | |||||
Pąki brzozy, olchy, lipy; płatki; jagody jarzębiny, kalina; igły jodłowe | |||||
ty, świerki, modrzewie. | |||||
Mysz, wiewiórka, zające, lisy, węże (już wąż), jaszczurka, biała | |||||
ka, nietoperz. | |||||
Myszy, zające, sarny, stado mogą zabić jelenia, łosia, dzika. | |||||
Skorek | Drapieżnik. Pchły, chrząszcze (małe), ślimaki, dżdżownice. | ||||
Chrząszcz drwal | Kora brzozy, cedru, lipy, klonu, modrzewia. | ||||
Pyłek roślinny. | |||||
pawie oko | |||||
Mysz, zając, wiewiórka, salamandra syberyjska, pisklęta żurawia, | |||||
bocian, kaczka; Dalekowschodnia rzekotka drzewna, bażanty, robaki, | |||||
duże owady. | |||||
Kora leszczyny, brzozy, wierzby, dębu, turzycy, trzciny, trzciny; pozostawia być- | |||||
kępy, wierzby, dęby, leszczyny. | |||||
Drapieżnik. Skorupiaki, larwy komarów. | |||||
Żaba drzewna daleko- | Bezkręgowce wodne. |
|
Zioła (trzcina trzcinowa), turzyca, grzyby, resztki roślin i gleba. |
||
Rośliny, ryby i ich jaja w okresie tarła, owady i ich larwy |
||
dżdżownica | Pozostałości martwej rośliny. |
|
Daleki Wschód | Ślimak, rzekotka drzewna, żaba syberyjska, ryby (loach, rotan), węże, |
|
Bocian biały | myszy, szarańcza, pisklęta wróblowatych. |
|
Żuraw japoński | Kłącza turzyc, ryb, żab, małych gryzoni, piskląt. |
|
błotniak srokaty | Mysz, małe ptaki (trznadel, gajówka, wróbel), żaby, |
|
jaszczurki, duże owady. |
||
Pąki brzozy, olchy, trzciny. |
||
jaskółczy ogon motyla | Pyłek roślinny (fiołki, kokoryczki). |
|
Mięsożercy preferują pokarm dla zwierząt - zające, młode |
||
łoś, sarna, jeleń, dzik. |
||
szop pracz | Zgniłe ryby, ptaki (skowronki, kostrzewa, gajówki). |
|
Pasza z gałęzi (brzoza, osika, wierzba, leszczyna; dąb, liście lipy), |
||
żołędzie, kora dębu, glony w płytkich wodach, zegarek trzylistny. |
||
Komary, pająki, mrówki, koniki polne. |
||
jaszczurka | Owady i ich larwy, dżdżownice. |
|
orzeł cętkowany | Drapieżnik. Małe ssaki, bażant, myszy, zające, lisy, |
|
ptaki, ryby, gryzonie. |
||
Wiewiórki, wiewiórki, ptaki. |
||
Wiewiórka | Nasiona jabłoni, dzikiej róży, kaliny, kwiczołu, jarzębiny; grzyby; |
|
orzechy; żołędzie. |
||
Korzenie, dżdżownice, myszy, owady (mrówki i ich larwy). |
||
Drapieżnik. myszy. |
||
Nasiona zbóż, orzechy. |
||
Orzeszki piniowe, żołędzie, jagody (jarzębina), jabłoń. |
||
Chrząszcze drwale, owady korniki. |
||
Dzik, zając, sarna, łoś, jeleń, łoś, jeleń (zwierzęta ranne). |
||
Kowalik | owady; nasiona drzew, jagody, orzechy. |
|
lemingi | Ziarnożerne. Turzyce, shiksha, zboża. |
|
Ziarnożerne. |
||
Drapieżnik. Lemingi, kuropatwy, mewy. |
||
śnieżna sowa | Lemingi, myszy, norniki, zające, kaczki, bażanty, cietrzewie. |
|
pardwa | Roślinożerny. Nasiona zbóż; pąki brzozy, wierzby, olchy. |
|
Zwierzęta roślinożerne, liście i kora drzew, mech - mech reniferowy. |
||
biały zając | Zimą - kora; latem - jagody, grzyby. |
|
Roślinożercy. Turzyce, trawy, algi, pędy roślin wodnych. |
||
Renifer | Yagel, zboża, jagody (maliny moroszki, żurawina), myszy. |
|
Sarna, jeleń szlachetny, jeleń plamisty, dzik. |
||
Rozwielitka, cyklop | Algi jednokomórkowe. |
|
Łańcuch pokarmowy to złożona struktura ogniw, w której każde z nich jest połączone z sąsiednim lub innym ogniwem. Tymi składnikami łańcucha są różne grupy organizmów flory i fauny.
W naturze łańcuch pokarmowy jest sposobem przemieszczania materii i energii w środowisku. Wszystko to jest niezbędne do rozwoju i „budowy” ekosystemów. Poziomy troficzne to społeczność organizmów, która znajduje się na określonym poziomie.
Cykl biotyczny
Łańcuch pokarmowy to cykl biotyczny, który łączy żywe organizmy i składniki przyrody nieożywionej. Zjawisko to nazywane jest również biogeocenozą i obejmuje trzy grupy: 1. Producenci. Grupa składa się z organizmów, które wytwarzają substancje pokarmowe dla innych stworzeń poprzez fotosyntezę i chemosyntezę. Produktami tych procesów są pierwotne substancje organiczne. Tradycyjnie producenci są pierwsi w łańcuchu żywnościowym. 2. Konsumenci. Łańcuch pokarmowy stawia tę grupę ponad producentami, ponieważ konsumują oni składniki odżywcze produkowane przez producentów. Ta grupa obejmuje różne organizmy heterotroficzne, na przykład zwierzęta, które jedzą rośliny. Istnieje kilka podgatunków konsumentów: pierwotny i wtórny. Roślinożerców można sklasyfikować jako konsumentów pierwotnych, a mięsożerców, którzy zjadają opisanych wcześniej roślinożerców, można sklasyfikować jako konsumentów wtórnych. 3. Reduktory. Obejmuje to organizmy, które niszczą wszystkie poprzednie poziomy. Dobrym przykładem jest sytuacja, w której bezkręgowce i bakterie rozkładają szczątki roślin lub martwe organizmy. W ten sposób łańcuch pokarmowy jest zakończony, ale cykl substancji w przyrodzie trwa, ponieważ w wyniku tych przemian powstają minerały i inne przydatne substancje. W przyszłości uformowane komponenty są wykorzystywane przez producentów do formowania pierwotnych związków organicznych. Łańcuch pokarmowy jest złożoną strukturą, więc konsumenci drugorzędni mogą łatwo stać się pokarmem dla innych drapieżników, które są klasyfikowane jako konsumenci trzeciorzędni.
Klasyfikacja
w ten sposób jest bezpośrednio zaangażowany w cykl substancji w przyrodzie. Istnieją dwa rodzaje łańcuchów: detrytyczny i pastwiskowy. Jak wynika z nazw, pierwsza grupa występuje najczęściej w lasach, a druga na otwartych przestrzeniach: polu, łące, pastwisku.Taki łańcuch ma bardziej złożoną strukturę połączeń, możliwe jest nawet pojawienie się tam drapieżników czwartego rzędu.
piramidy
jedna lub więcej, istniejących w określonym siedlisku, tworzy ścieżki i kierunki ruchu substancji i energii. Wszystko to, czyli organizmy i ich siedliska, tworzą system funkcjonalny, który nazywa się ekosystemem (systemem ekologicznym). Połączenia troficzne dość rzadko są proste, zwykle wyglądają jak złożona i skomplikowana sieć, w której każdy element jest połączony z innymi. Przeplatanie się łańcuchów pokarmowych tworzy sieci pokarmowe, które służą głównie do budowy i obliczania piramid ekologicznych. U podstawy każdej piramidy znajduje się poziom producentów, na szczycie którego dopasowywane są wszystkie kolejne poziomy. Rozróżnij piramidę liczb, energii i biomasy.Obieg substancji w przyrodzie i łańcuch pokarmowy
Wszystkie żywe organizmy są aktywnymi uczestnikami obiegu substancji na planecie. Za pomocą tlenu, dwutlenku węgla, wody, soli mineralnych i innych substancji żywe organizmy odżywiają się, oddychają, wydalają produkty aktywności i rozmnażają się. Po śmierci ich ciała rozkładają się na najprostsze substancje i ponownie wracają do środowiska zewnętrznego.
Przenoszenie pierwiastków chemicznych z organizmów żywych do środowiska iz powrotem nie zatrzymuje się nawet na sekundę. Tak więc rośliny (organizmy autotroficzne) pobierają dwutlenek węgla, wodę i sole mineralne ze środowiska zewnętrznego. W ten sposób tworzą materię organiczną i uwalniają tlen. Zwierzęta (organizmy heterotroficzne) wręcz przeciwnie, wdychają tlen uwalniany przez rośliny i jedząc rośliny, przyswajają substancje organiczne i uwalniają dwutlenek węgla i resztki pokarmu. Grzyby i bakterie wykorzystują resztki żywych organizmów jako pokarm i zamieniają substancje organiczne w minerały, które gromadzą się w glebie i wodzie. A minerały są ponownie wchłaniane przez rośliny. Tak więc w przyrodzie odbywa się stały i niekończący się cykl substancji i zachowana jest ciągłość życia.
Cykl materii i wszystkie przemiany z nim związane wymagają stałego dostarczania energii. Źródłem tej energii jest słońce.
Na ziemi rośliny pochłaniają węgiel z atmosfery w procesie fotosyntezy. Zwierzęta jedzą rośliny, przekazując węgiel w górę łańcucha pokarmowego, o czym za chwilę. Kiedy rośliny i zwierzęta umierają, przenoszą węgiel z powrotem na ziemię.
Na powierzchni oceanu dwutlenek węgla z atmosfery rozpuszcza się w wodzie. Fitoplankton absorbuje go do fotosyntezy. Zwierzęta, które jedzą plankton, wydychają węgiel do atmosfery, a tym samym przekazują go wzdłuż łańcucha pokarmowego. Po śmierci fitoplanktonu może być przetwarzany w wodach powierzchniowych lub osadzać się na dnie oceanu. W ciągu milionów lat proces ten przekształcił dno oceanu w bogaty rezerwuar węgla na planecie. Zimne prądy przenoszą węgiel na powierzchnię. Kiedy woda jest podgrzewana, jest uwalniana jako gaz i wchodzi do atmosfery, kontynuując cykl.
Woda nieustannie krąży między morzami, atmosferą i lądem. Pod wpływem promieni słonecznych paruje i unosi się w powietrze. Tam kropelki wody zbierają się w chmury i chmury. Spadają na ziemię w postaci deszczu, śniegu lub gradu, które zamieniają się z powrotem w wodę. Woda wsiąka w ziemię, wraca do mórz, rzek i jezior. I wszystko zaczyna się od nowa. Tak działa obieg wody w przyrodzie.
Większość wody paruje z oceanów. Woda w nim jest słona, a ta, która paruje z jej powierzchni, jest świeża. Tak więc ocean jest globalną „fabryką” słodkiej wody, bez której życie na Ziemi jest niemożliwe.
TRZY STANY MATERII. Istnieją trzy stany skupienia materii - stały, ciekły i gazowy. Zależą od temperatury i ciśnienia. W życiu codziennym możemy obserwować wodę we wszystkich trzech z tych stanów. Wilgoć odparowuje i przechodzi ze stanu ciekłego w stan gazowy, czyli parę wodną. Skrapla się i zamienia w ciecz. W temperaturach poniżej zera woda zamarza i zamienia się w ciało stałe - lód.
Cykl złożonych substancji w dzikich zwierzętach obejmuje łańcuchy pokarmowe. Jest to liniowy zamknięty ciąg, w którym każda żywa istota żywi się kimś lub czymś i sama służy jako pokarm dla innego organizmu. W łańcuchu pokarmowym pastwiska materia organiczna jest tworzona przez organizmy autotroficzne, takie jak rośliny. Rośliny są zjadane przez zwierzęta, które z kolei są zjadane przez inne zwierzęta. Grzyby rozkładające rozkładają pozostałości organiczne i służą jako początek detrytycznego łańcucha troficznego.
Każde ogniwo w łańcuchu pokarmowym nazywane jest poziomem troficznym (od greckiego słowa „trophos” - „odżywianie”).
1. Producenci lub wytwórcy wytwarzają substancje organiczne z substancji nieorganicznych. Producentami są rośliny i niektóre bakterie.
2. Konsumenci lub konsumenci spożywają gotowe substancje organiczne. Konsumenci pierwszego rzędu żywią się producentami. Konsumenci drugiego rzędu żywią się konsumentami pierwszego rzędu. Konsumenci trzeciego rzędu żywią się konsumentami drugiego rzędu itd.
3. Reduktory, czyli niszczyciele, niszczą, czyli mineralizują substancje organiczne do nieorganicznych. Rozkładniki obejmują bakterie i grzyby.
DETRYCKIE ŁAŃCUCHY POKARMOWE. Istnieją dwa główne typy łańcuchów pokarmowych - wypas (łańcuchy wypasu) i detrytyczny (rozkładający się łańcuch). Podstawą łańcucha pokarmowego pastwisk są organizmy autotroficzne, które są zjadane przez zwierzęta. A w detrytycznych łańcuchach troficznych większość roślin nie jest spożywana przez roślinożerców, ale obumiera, a następnie rozkłada się przez organizmy saprotroficzne (na przykład dżdżownice) i mineralizuje. Zatem detrytyczne łańcuchy troficzne zaczynają się od detrytusu, a następnie przechodzą do detrytusów i ich konsumentów - drapieżników. Na lądzie dominują takie łańcuchy.
CZYM JEST PIRAMIDA ŚRODOWISKOWA? Piramida ekologiczna to graficzne przedstawienie stosunku różnych poziomów troficznych w łańcuchu pokarmowym. Łańcuch pokarmowy nie może zawierać więcej niż 5-6 ogniw, ponieważ przy przejściu do każdego kolejnego ogniwa traci się 90% energii. Podstawowa zasada piramidy ekologicznej opiera się na 10%. I tak np. aby uformować 1 kg masy, delfin musi zjeść ok. 10 kg ryb, a on z kolei 100 kg pokarmu – kręgowców wodnych, które aby uformować taką masę, trzeba zjeść 1000 kg glonów i bakterii. Jeżeli w odpowiedniej skali ułożymy te wielkości w kolejności ich zależności, to faktycznie powstanie rodzaj piramidy.
SIATKI NA ŻYWNOŚĆ. Często interakcja między żywymi organizmami w przyrodzie jest bardziej złożona i wizualnie wygląda jak sieć. Organizmy, zwłaszcza drapieżniki, mogą żywić się różnymi stworzeniami i pochodzą z różnych łańcuchów pokarmowych. W ten sposób łańcuchy pokarmowe przeplatają się, tworząc sieci pokarmowe.
Każdy organizm musi otrzymywać energię do życia. Na przykład rośliny zużywają energię słoneczną, zwierzęta żywią się roślinami, a niektóre zwierzęta żywią się innymi zwierzętami.
Łańcuch pokarmowy (troficzny) to sekwencja tego, kto zjada kogo w społeczności biologicznej () w celu uzyskania składników odżywczych i energii, które podtrzymują życie.
Autotrofy (producenci)
autotrofy- organizmy żywe, które wytwarzają swoje pożywienie, czyli własne związki organiczne, z prostych cząsteczek, takich jak dwutlenek węgla. Istnieją dwa główne typy autotrofów:
- Fotoautotrofy (organizmy fotosyntetyzujące), takie jak rośliny, przekształcają energię ze światła słonecznego w proces produkcji związków organicznych - cukrów - z dwutlenku węgla. Innymi przykładami fotoautotrofów są algi i sinice.
- Chemoautotrofy uzyskują materię organiczną poprzez reakcje chemiczne z udziałem związków nieorganicznych (wodór, siarkowodór, amoniak itp.). Ten proces nazywa się chemosyntezą.
Autotrofy są podstawą każdego ekosystemu na planecie. Stanowią większość łańcuchów pokarmowych i sieci, a energia pochodząca z fotosyntezy lub chemosyntezy podtrzymuje wszystkie inne organizmy w systemach ekologicznych. Jeśli chodzi o ich rolę w łańcuchach pokarmowych, autotrofy można nazwać producentami lub wytwórcami.
Heterotrofy (konsumenci)
Heterotrofy, zwani również konsumentami, nie mogą wykorzystywać energii słonecznej ani chemicznej do produkcji własnej żywności z dwutlenku węgla. Zamiast tego heterotrofy uzyskują energię poprzez spożywanie innych organizmów lub ich produktów ubocznych. Ludzie, zwierzęta, grzyby i wiele bakterii to heterotrofy. Ich rolą w łańcuchach pokarmowych jest konsumowanie innych żywych organizmów. Istnieje wiele rodzajów heterotrofów o różnych rolach ekologicznych, od owadów i roślin po drapieżniki i grzyby.
Destruktory (reduktory)
Należy wspomnieć o jeszcze jednej grupie konsumentów, choć nie zawsze pojawia się ona na diagramach łańcucha żywnościowego. Ta grupa składa się z rozkładających organizmy, które przetwarzają martwą materię organiczną i odpady, zamieniając je w związki nieorganiczne.
Rozkładacze są czasami uważane za odrębny poziom troficzny. Jako grupa żywią się martwymi organizmami dostarczanymi na różnych poziomach troficznych. (Na przykład są w stanie przetwarzać rozkładającą się materię roślinną, ciało niedojedzonej przez drapieżniki wiewiórki czy szczątki martwego orła). i trzeciorzędni konsumenci. Grzyby i bakterie są kluczowymi czynnikami rozkładu w wielu ekosystemach.
Rozkładacze, jako część łańcucha pokarmowego, odgrywają ważną rolę w utrzymaniu zdrowego ekosystemu, ponieważ dzięki nim do gleby wracają składniki odżywcze i wilgoć, które są dalej wykorzystywane przez producentów.
Poziomy łańcucha pokarmowego (troficznego).
Schemat poziomów łańcucha pokarmowego (troficznego).
Łańcuch pokarmowy to liniowa sekwencja organizmów, które przenoszą składniki odżywcze i energię od producentów do głównych drapieżników.
Poziom troficzny organizmu to pozycja, jaką zajmuje on w łańcuchu pokarmowym.
Pierwszy poziom troficzny
Łańcuch pokarmowy zaczyna się od organizm autotroficzny lub producent która produkuje własną żywność z podstawowego źródła energii, zwykle energii słonecznej lub hydrotermalnej z grzbietów śródoceanicznych. Na przykład rośliny fotosyntetyczne, chemosyntetyczne i.
Drugi poziom troficzny
Następnie następują organizmy żywiące się autotrofami. Organizmy te to tzw roślinożercy lub główni konsumenci i spożywać zielone rośliny. Przykładami są owady, zające, owce, gąsienice, a nawet krowy.
Trzeci poziom troficzny
Kolejnym ogniwem w łańcuchu pokarmowym są zwierzęta żywiące się roślinożercami – są to tzw konsumenci wtórni lub zwierzęta mięsożerne (drapieżne).(na przykład wąż, który żywi się zającami lub gryzoniami).
Czwarty poziom troficzny
Z kolei te zwierzęta są zjadane przez większe drapieżniki - konsumenci trzeciorzędni(na przykład sowa zjada węże).
Piąty poziom troficzny
Konsumenci trzeciorzędni jedzą konsumenci czwartorzędowi(na przykład jastrząb zjada sowy).
Każdy łańcuch pokarmowy kończy się drapieżnikiem szczytowym lub superdrapieżnikiem - zwierzęciem pozbawionym naturalnych wrogów (np. krokodyl, niedźwiedź polarny, rekin itp.). Są „panami” swoich ekosystemów.
Kiedy organizm umiera, jest ostatecznie zjadany przez pokarmy detrytusowe (takie jak hieny, sępy, robaki, kraby itp.), A reszta jest rozkładana przy pomocy rozkładających (głównie bakterii i grzybów), a wymiana energii trwa.
Strzałki w łańcuchu pokarmowym pokazują przepływ energii, od słońca lub kominów hydrotermalnych do największych drapieżników. Gdy energia przepływa z ciała do ciała, jest tracona na każdym ogniwie łańcucha. Zbiór wielu łańcuchów pokarmowych to tzw sieć pokarmowa.
Pozycja niektórych organizmów w łańcuchu pokarmowym może się różnić, ponieważ ich dieta jest różna. Na przykład, kiedy niedźwiedź zjada jagody, zachowuje się jak roślinożerca. Kiedy zjada roślinożernego gryzonia, staje się głównym drapieżnikiem. Kiedy niedźwiedź zjada łososia, zachowuje się jak superdrapieżnik (wynika to z faktu, że łosoś jest głównym drapieżnikiem, ponieważ żywi się śledziami, a ona zjada zooplankton, który żywi się fitoplanktonem, który wytwarza własną energię ze światła słonecznego). Pomyśl o tym, jak zmienia się miejsce człowieka w łańcuchu pokarmowym, nawet często w ciągu jednego posiłku.
Rodzaje łańcuchów pokarmowych
W przyrodzie z reguły wyróżnia się dwa rodzaje łańcuchów pokarmowych: pastwisko i detryt.
łańcuch pokarmowy pastwisk
Schemat łańcucha pokarmowego pastwiska
Ten rodzaj łańcucha pokarmowego zaczyna się od żywych zielonych roślin, które mają żywić się zwierzętami roślinożernymi, które żywią się drapieżnikami. Ekosystemy z tego typu obwodami są bezpośrednio zależne od energii słonecznej.
Zatem typ wypasu łańcucha pokarmowego zależy od autotroficznego wychwytywania energii i jej przemieszczania się wzdłuż ogniw łańcucha. Większość ekosystemów w przyrodzie podąża za tym typem łańcucha pokarmowego.
Przykłady łańcuchów pokarmowych pastwisk:
- Trawa → Konik polny → Ptak → Jastrząb;
- Rośliny → Zając → Lis → Lew.
detrytyczny łańcuch pokarmowy
Schemat łańcucha pokarmowego detrytusu
Ten rodzaj łańcucha pokarmowego zaczyna się od rozkładającego się materiału organicznego – detrytusu – który jest konsumowany przez żywicieli się detrytusem. Następnie drapieżniki żywią się detrytofagami. Zatem takie łańcuchy pokarmowe są mniej zależne od bezpośredniej energii słonecznej niż łańcuchy wypasu. Najważniejsze dla nich jest napływ substancji organicznych wytwarzanych w innym systemie.
Na przykład ten rodzaj łańcucha pokarmowego znajduje się w rozkładającej się ściółce.
Energia w łańcuchu pokarmowym
Energia jest przenoszona między poziomami troficznymi, gdy jeden organizm żywi się drugim i otrzymuje od niego składniki odżywcze. Jednak ten ruch energii jest nieefektywny, a ta nieefektywność ogranicza długość łańcuchów pokarmowych.
Kiedy energia wchodzi na poziom troficzny, część z niej jest magazynowana jako biomasa, jako część ciała organizmów. Ta energia jest dostępna dla następnego poziomu troficznego. Zazwyczaj tylko około 10% energii zmagazynowanej w postaci biomasy na jednym poziomie troficznym jest magazynowane w postaci biomasy na kolejnym poziomie.
Ta zasada częściowego transferu energii ogranicza długość łańcuchów pokarmowych, które zwykle mają 3-6 poziomów.
Na każdym poziomie energia jest tracona w postaci ciepła, a także w postaci odpadów i martwej materii, które są wykorzystywane przez organizmy rozkładające.
Dlaczego tak dużo energii opuszcza sieć troficzną między jednym a drugim poziomem troficznym? Oto niektóre z głównych przyczyn nieefektywnego przenoszenia mocy:
- Na każdym poziomie troficznym znaczna ilość energii jest rozpraszana w postaci ciepła, gdy organizmy wykonują oddychanie komórkowe i poruszają się w życiu codziennym.
- Niektóre cząsteczki organiczne, którymi żywią się organizmy, nie mogą być trawione i wydalane w postaci kału.
- Nie wszystkie pojedyncze organizmy na poziomie troficznym zostaną zjedzone przez organizmy z następnego poziomu. Zamiast tego umierają bez zjedzenia.
- Odchody i niezjedzone martwe organizmy stają się pokarmem dla rozkładających się organizmów, które je metabolizują i przekształcają we własną energię.
Tak więc żadna część energii tak naprawdę nie znika - wszystko to ostatecznie prowadzi do uwolnienia ciepła.
Znaczenie łańcucha pokarmowego
1. Badania łańcucha pokarmowego pomagają zrozumieć związki pokarmowe i interakcje między organizmami w każdym ekosystemie.
2. Dzięki nim możliwa jest ocena mechanizmu przepływu energii i obiegu substancji w ekosystemie, a także zrozumienie ruchu substancji toksycznych w ekosystemie.
3. Badanie łańcucha pokarmowego pozwala zrozumieć problemy związane z biomagnifikacją.
W każdym łańcuchu pokarmowym energia jest tracona za każdym razem, gdy jeden organizm jest konsumowany przez inny. Pod tym względem roślin musi być znacznie więcej niż zwierząt roślinożernych. Jest więcej autotrofów niż heterotrofów, dlatego większość z nich to raczej zwierzęta roślinożerne niż drapieżniki. Chociaż istnieje intensywna konkurencja między zwierzętami, wszystkie są ze sobą powiązane. Wymieranie jednego gatunku może mieć wpływ na wiele innych gatunków i mieć nieprzewidywalne konsekwencje.
Pytanie 28. Łańcuch pokarmowy. Rodzaje łańcuchów pokarmowych.
ŁAŃCUCH POKARMOWY(łańcuch troficzny, łańcuch pokarmowy), związek organizmów poprzez związek pokarm – konsument (niektóre służą jako pokarm dla innych). W tym przypadku przemiana materii i energii z producenci(główni producenci) przez konsumenci(konsumentów) do rozkładacze(konwertery martwej materii organicznej na substancje nieorganiczne przyswajalne przez producentów). Istnieją 2 rodzaje łańcuchów pokarmowych - pastwiskowy i detrytyczny. Łańcuch pastwiskowy zaczyna się od roślin zielonych, przechodzi do wypasu zwierząt roślinożernych (konsumentów I rzędu), a następnie do żerujących na tych zwierzętach drapieżników (w zależności od miejsca w łańcuchu – konsumenci II i kolejnych rzędów). Łańcuch detrytusowy zaczyna się od detrytusu (produktu rozkładu organicznego), przechodzi do mikroorganizmów, które się nim żywią, a następnie do detrytusowych żywicieli (zwierząt i mikroorganizmów biorących udział w procesie rozkładu umierającej materii organicznej).
Przykładem łańcucha pastwiskowego jest jego wielokanałowy model na afrykańskiej sawannie. Głównymi producentami są rośliny i drzewa, konsumentami pierwszego rzędu są owady roślinożerne i zwierzęta roślinożerne (kopytne, słonie, nosorożce itp.), drugiego rzędu owady drapieżne, trzeciego rzędu gady mięsożerne (węże itp.), czwartego rzędu ssaki drapieżne i ptaki drapieżne. Z kolei detrytusożercy (chrząszcze skarabeusze, hieny, szakale, sępy itp.) na każdym etapie łańcucha pastwiskowego niszczą zwłoki padłych zwierząt oraz resztki pokarmu drapieżników. Liczba osobników wchodzących w skład łańcucha pokarmowego konsekwentnie maleje w każdym jego ogniwie (reguła piramidy ekologicznej), tzn. liczba ofiar każdorazowo znacznie przekracza liczbę ich konsumentów. Łańcuchy pokarmowe nie są od siebie odizolowane, ale przeplatają się ze sobą, tworząc sieci pokarmowe.
Pytanie 29. Do czego służą piramidy ekologiczne?Nazwij je.
piramida ekologiczna- graficzne obrazy relacji między producentami a konsumentami na wszystkich poziomach (roślinożercy, drapieżniki; gatunki żywiące się innymi drapieżnikami) w ekosystemie.
Amerykański zoolog Charles Elton zaproponował w 1927 roku schematyczne zobrazowanie tych zależności.
W schematycznym przedstawieniu każdy poziom jest pokazany jako prostokąt, którego długość lub powierzchnia odpowiada wartościom liczbowym ogniwa łańcucha pokarmowego (piramida Eltona), ich masie lub energii. Prostokąty ułożone w określonej kolejności tworzą piramidy o różnych kształtach.
Podstawę piramidy stanowi pierwszy poziom troficzny – poziom producentów, kolejne piętra piramidy tworzą kolejne poziomy łańcucha pokarmowego – konsumenci różnych rzędów. Wysokość wszystkich bloków w piramidzie jest taka sama, a długość jest proporcjonalna do liczby, biomasy lub energii na odpowiednim poziomie.
Piramidy ekologiczne wyróżnia się w zależności od wskaźników, na podstawie których budowana jest piramida. Jednocześnie dla wszystkich piramid ustalono podstawową zasadę, zgodnie z którą w każdym ekosystemie jest więcej roślin niż zwierząt, roślinożerców niż mięsożerców, owadów niż ptaków.
Na podstawie zasady piramidy ekologicznej można określić lub obliczyć stosunki ilościowe różnych gatunków roślin i zwierząt w naturalnych i sztucznie utworzonych systemach ekologicznych. Na przykład na 1 kg masy zwierzęcia morskiego (foki, delfina) potrzeba 10 kg zjedzonej ryby, a te 10 kg już potrzebuje 100 kg swojego pożywienia – bezkręgowców wodnych, które z kolei muszą zjeść 1000 kg algi i bakterie tworzące taką masę. W takim przypadku piramida ekologiczna będzie stabilna.
Jak jednak wiadomo, od każdej reguły są wyjątki, które zostaną uwzględnione w każdym typie piramid ekologicznych.
Pierwsze założenia ekologiczne w formie piramid powstały w latach dwudziestych XX wieku. Charlesa Eltona. Opierały się one na obserwacjach terenowych szeregu zwierząt należących do różnych klas wielkości. Elton nie włączył do nich producentów pierwotnych i nie dokonał żadnego rozróżnienia między detrytofagami a rozkładającymi się. Zauważył jednak, że drapieżniki są zwykle większe od swoich ofiar i zdał sobie sprawę, że taki stosunek jest wyjątkowo specyficzny tylko dla niektórych klas wielkości zwierząt. W latach czterdziestych amerykański ekolog Raymond Lindeman zastosował pomysł Eltona do poziomów troficznych, abstrahując od konkretnych organizmów, które je tworzą. Jeśli jednak łatwo jest podzielić zwierzęta na klasy wielkości, to określenie, do którego poziomu troficznego należą, jest znacznie trudniejsze. W każdym razie można to zrobić tylko w bardzo uproszczony i uogólniony sposób. Stosunki żywieniowe i efektywność transferu energii w biotycznym składniku ekosystemu są tradycyjnie przedstawiane jako piramidy schodkowe. Daje to wyraźną podstawę do porównania: 1) różnych ekosystemów; 2) sezonowe stany tego samego ekosystemu; 3) różne fazy zmian ekosystemów. Istnieją trzy rodzaje piramid: 1) piramidy liczbowe oparte na liczeniu organizmów na każdym poziomie troficznym; 2) piramidy biomasy, które wykorzystują całkowitą masę (zwykle suchą) organizmów na każdym poziomie troficznym; 3) piramidy energetyczne uwzględniające energochłonność organizmów na każdym poziomie troficznym.
Rodzaje piramid ekologicznych
piramidy liczb- na każdym poziomie odłożona jest liczba pojedynczych organizmów
Piramida liczb odzwierciedla wyraźny wzór odkryty przez Eltona: liczba osób tworzących sekwencję powiązań od producentów do konsumentów stale maleje (ryc. 3).
Na przykład, aby nakarmić jednego wilka, potrzebujesz przynajmniej kilku zajęcy, na które mógłby polować; żeby nakarmić te zające, trzeba dość duża liczba różnorodne rośliny. W tym przypadku piramida będzie wyglądać jak trójkąt z szeroką podstawą zwężającą się ku górze.
Jednak ta forma piramidy liczb nie jest typowa dla wszystkich ekosystemów. Czasami można je odwrócić lub odwrócić. Dotyczy to leśnych łańcuchów pokarmowych, w których drzewa służą jako producenci, a owady jako główni konsumenci. W tym przypadku poziom konsumentów pierwotnych jest liczbowo bogatszy niż poziom producentów (duża liczba owadów żeruje na jednym drzewie), więc piramidy liczb są najmniej informatywne i najmniej orientacyjne, tj. liczba organizmów tego samego poziomu troficznego w dużej mierze zależy od ich wielkości.
piramidy biomasy- charakteryzuje całkowitą suchą lub wilgotną masę organizmów na danym poziomie troficznym, na przykład w jednostkach masy na jednostkę powierzchni - g / m 2, kg / ha, t / km 2 lub na objętość - g / m 3 (ryc. 4)
Zwykle w biocenozach lądowych łączna masa producentów jest większa niż każde kolejne ogniwo. Z kolei łączna masa konsumentów pierwszego rzędu jest większa niż konsumentów drugiego rzędu i tak dalej.
W tym przypadku (jeśli organizmy nie różnią się zbytnio wielkością) piramida również będzie wyglądać jak trójkąt z szeroką podstawą zwężającą się ku górze. Istnieją jednak istotne wyjątki od tej reguły. Na przykład w morzach biomasa roślinożernego zooplanktonu jest znacznie (czasami 2-3 razy) większa niż biomasa fitoplanktonu, który reprezentowany jest głównie przez glony jednokomórkowe. Wyjaśnia to fakt, że glony są bardzo szybko zjadane przez zooplankton, ale bardzo wysokie tempo podziału ich komórek chroni je przed całkowitym zjedzeniem.
Generalnie biogeocenozy lądowe, w których producenci są wielcy i żyją stosunkowo długo, charakteryzują się stosunkowo stabilnymi piramidami o szerokiej podstawie. W ekosystemach wodnych, gdzie producenci są mali i mają krótkie cykle życia, piramida biomasy może być odwrócona lub odwrócona (skierowana w dół). Tak więc w jeziorach i morzach masa roślin przewyższa masę konsumentów tylko w okresie kwitnienia (wiosna), aw pozostałej części roku sytuacja może się odwrócić.
Piramidy liczb i biomasy odzwierciedlają statykę systemu, czyli charakteryzują liczbę lub biomasę organizmów w określonym przedziale czasu. Nie dostarczają one pełnych informacji o strukturze troficznej ekosystemu, chociaż pozwalają rozwiązać szereg praktycznych problemów, zwłaszcza tych związanych z utrzymaniem stabilności ekosystemów.
Piramida liczb umożliwia np. obliczenie dopuszczalnej wartości połowu ryb lub odstrzału zwierząt w okresie polowań bez konsekwencji dla ich normalnego rozmnażania.
piramidy energetyczne- pokazuje wielkość przepływu energii lub produktywności na kolejnych poziomach (rys. 5).
W przeciwieństwie do piramid liczb i biomasy, które odzwierciedlają statykę układu (liczbę organizmów w danym momencie), piramida energii, odzwierciedlająca obraz prędkości przemieszczania się masy pokarmu (ilość energii ) na każdym poziomie troficznym łańcucha pokarmowego daje najpełniejszy obraz funkcjonalnej organizacji społeczności.
Na kształt tej piramidy nie mają wpływu zmiany wielkości i intensywności metabolizmu jednostek, a jeśli weźmie się pod uwagę wszystkie źródła energii, to piramida zawsze będzie miała typowy wygląd z szeroką podstawą i zwężającym się wierzchołkiem. Podczas budowania piramidy energetycznej często do jej podstawy dodawany jest prostokąt, przedstawiający napływ energii słonecznej.
W 1942 r. amerykański ekolog R. Lindeman sformułował prawo piramidy energii (prawo 10 procent), zgodnie z którym średnio około 10% energii otrzymywanej przez poprzedni poziom piramidy ekologicznej przechodzi z jednego poziom troficzny poprzez łańcuchy pokarmowe na inny poziom troficzny. Reszta energii jest tracona w postaci promieniowania cieplnego, ruchu itp. Organizmy w wyniku procesów metabolicznych tracą około 90% całej energii zużywanej na utrzymanie ich życiowej aktywności w każdym ogniwie łańcucha pokarmowego.
Gdyby zając zjadł 10 kg materii roślinnej, wówczas jego własna waga mogłaby wzrosnąć o 1 kg. Lis czy wilk, jedząc 1 kg zająca, zwiększa swoją masę zaledwie o 100 g. W roślinach drzewiastych odsetek ten jest znacznie niższy ze względu na słabą przyswajalność drewna przez organizmy. W przypadku traw i alg wartość ta jest znacznie wyższa, ponieważ nie mają one trudnostrawnych tkanek. Jednak ogólna prawidłowość procesu transferu energii pozostaje: znacznie mniej energii przechodzi przez wyższe poziomy troficzne niż przez niższe.