Контрольна робота: Харчові ланцюги і трофічні рівні

1.1 Групи організмів, які беруть участь в Биогеоциноз
1.2 Трофічна структура екосистеми
3.2 Піраміда біомас
3.3 Піраміда енергії

Санкт-Петербурзький інститут зовнішньоекономічних зв'язків, економіки і права

Контрольна робота

на тему: Харчові ланцюги і трофічні рівні

Дисципліна: Екологія

Студентки Романовська М.Ю.

Група

Викладач Катрич З.В.

Калінінград

2009

з тримання

Вступ

1. Харчові ланцюги і трофічні рівні

1.1 Групи організмів, які беруть участь в Биогеоциноз

1.2 Трофічна структура екосистеми

1.3 Типи харчових ланцюгів

2. Харчові мережі

3. Екологічні піраміди

3.1 Піраміда чисел

3.2 Піраміда біомас

3.3 Піраміда енергії

4. Харчові зв'язку прісного водойми

5. Харчові зв'язку лісу

висновок

Список використаної літератури

Організми в природі пов'язані спільністю енергії і поживних речовин. Всю екосистему можна уподібнити єдиного механізму, що споживає енергію і живильні речовини для здійснення роботи. Живильні речовини спочатку походять з абіотичним компонента системи, в який, врешті-решт, і повертаються або як відходи життєдіяльності, або після загибелі і руйнування організмів.

Всередині екосистеми містять енергію органічні речовини створюються автотрофними організмами і служать їжею (джерелом речовини і енергії) для гетеротрофів. Типовий приклад: тварина поїдає рослини. Ця тварина в свою чергу може бути з'їдено іншим тваринам, і таким шляхом може відбуватися перенесення енергії через ряд організмів - кожний наступний харчується попереднім, який поставляє, який поставляє йому сировину і енергію. Така послідовність називається харчової ланцюгом, а кожна її ланка - трофічних рівнем.

Харчова ланцюг - це шлях руху речовини (джерело енергії і будівельний матеріал) в екосистемі від одного організму до іншого.

Трофічний рівень - це сукупність організмів, що займають певне положення в загальному ланцюжку харчування. До одного трофічного рівня належать організми, які отримують свою енергію від Сонця через однакове число ступенів.

1.1 Групи організмів, які беруть участь в Биогеоциноз

Біотичний кругообіг відбувається в природній системі, що об'єднує на основі обміну речовин і енергії співтовариство живих організмів (біоценоз) з неживими компонентами - умовами проживання. Така система отримала назву біогеоценоз (грец. Geo - земля). У ній обмін речовиною і енергією забезпечується взаємодією трьох груп організмів.

Перша група - продуценти, або виробники (від лат. Produsent- виробляти). До них відносяться автотрофні організми, що виробляють їжу в процесі фото- або хемосинтезу, т. Е. Первинні органічні речовини.

Друга група представлена консументами, т. Е. Споживачами (від лат. Consume - споживати), - гетеротрофних організмами, головним чином тваринами, що поїдають інші організми. Розрізняють первинних консументів (тварин, що харчуються зеленими рослинами, травоїдних) і вторинних консументів (хижаків, м'ясоїдних, які поїдають рослиноїдних). Вторинний консументи може служити джерелом їжі для іншого хижака - консумента третього порядку і т. Д.

Третя група - редуценти, або деструктори (reducens - повертати). Це гетеротрофні організми, які розкладають органічні залишки всіх трофічних рівнів (залишки їжі, мертві організми). До них відносяться гриби, бактерії, безхребетні (наприклад, черви). Мінеральні речовини і діоксид вуглецю, що утворюються при діяльності редуцентов, знову надходять в воду, повітря і грунт, а потім - в розпорядження продуцентів.

Мінеральні речовини і діоксид вуглецю, що утворюються при діяльності редуцентов, знову надходять в воду, повітря і грунт, а потім - в розпорядження продуцентів

Малюнок 1.1. Схема трансформації енергії в біоціноза

1.2 Трофічна структура екосистеми

В результаті послідовності перетворень енергії в харчових ланцюгах кожне співтовариство живих організмів в екосистемі набуває певну трофічну структуру. Трофічна структура спільноти відображає співвідношення між продуцентами, консументами (окремо першого, другого і т.д. порядків) і редуцентамі, виражене або кількістю особин живих організмів, або їх біомасою, або укладеної в них енергією, розрахованими на одиницю площі в одиницю часу.

Органічна речовина, вироблене автотрофами, називається первинною продукцією. Швидкість накопичення енергії первинними продуцентами називається валовий первинної продуктивністю, а швидкість накопичення органічних речовин - чистої первинної продуктивністю. ВПП приблизно на 20% вище, ніж ПВП, так як частина енергії рослини витрачають на дихання. Всього рослини засвоюють близько відсотка сонячної енергії, поглиненої ними.

При поїданні одних організмів іншими речовина і їжа переходять на наступний трофічний рівень. Кількість органічної речовини, накопиченого гетеротрофами, називається вторинною продукцією. Оскільки гетеротрофи дихають і виділяють неперетравлені залишки, в кожній ланці частина енергії втрачається. Це накладає істотне обмеження на довжину харчових ланцюгів; кількість ланок в них рідко буває більше 6. Відзначимо, що ефективність переносу енергії від одних організмів до інших значно вище, ніж ефективність виробництва первинної продукції. Середня ефективність переносу енергії від рослини до тварини становить близько 10%, а від тварини до тварини - 20%. Зазвичай рослинна їжа енергетично менш цінна, так як в ній міститься велика кількість целюлози і деревини, не перетравлюваних більшістю тварин.

Така послідовність і підпорядкованість пов'язаних в формі трофічних рівнів груп організмів являє собою потік речовини та енергії в екосистемі, основу її організації.

Вивчення продуктивності екосистем важливо для їх раціонального використання. Ефективність екосистем може бути підвищена за рахунок підвищення врожайності, зменшення перешкод з боку інших організмів (наприклад, бур'янів по відношенню до сільськогосподарських культур), використання культур, більш пріспобленних до умов даної екосистеми. По відношенню до тварин необхідно знати максимальний рівень видобутку (тобто кількість особин, які можна вилучити з популяції за певний проміжок часу без шкоди для її подальшої продуктивності).

1.3 Типи харчових ланцюгів

Існує 2 основних типи трофічних ланцюгів - пасовищні і детрітние.

У пасовиську трофічного ланцюга (ланцюг виїданням) основу складають автотрофні організми, потім йдуть споживають їх рослиноїдні тварини (наприклад, зоопланктон, який живиться фітопланктоном), потім хижаки (консументи) 1-го порядку (наприклад, риби, які споживають зоопланктон), хижаки 2-го порядку (наприклад, щука, що харчується іншими рибами). Особливо довгі трофічні ланцюга в океані, де багато видів (наприклад, тунці) займають місце консументів 4-го порядку.

У детритной трофічних ланцюгах (ланцюга розкладання), найбільш поширених в лісах, велика частина продукції рослин не споживається безпосередньо рослиноїдних тваринами, а відмирає, піддаючись потім розкладанню сапротрофного організмами і мінералізації. Таким чином, детрітние трофічні ланцюги починаються від детриту, йдуть до мікроорганізмів, які їм харчуються, а потім до детритофагам і до їх споживачам - хижакам. У водних екосистемах (особливо в евтрофних водоймах і на великих глибинах океану) частина продукції рослин і тварин також надходить в детрітние трофічні ланцюги.

Малюнок 1.2. Потік енергії через пастбищную харчовий ланцюг. Всі цифри дані в кДж / м2 · год.

2. Харчові мережі

У схемах харчових ланцюгів кожен організм представлений живиться організмами якогось певного типу. Дійсність набагато складніше, і організми (особливо, хижаки) можуть харчуватися найрізноманітнішими організмами, навіть з різних харчових ланцюгів. Таким чином, харчові ланцюги переплітаються, утворюючи харчові мережі.

Малюнок 2. Приклад харчової мережі

3. Екологічні піраміди

Харчові мережі є основою для побудови екологічних пірамід. Цю графічну модель розробив в 1927 р американський зоолог Чарльз Елтон. Підставою піраміди служить перший трофічний рівень - рівень продуцентів, а наступні поверхи піраміди утворені наступними рівнями - консументами різних порядків. Висота всіх блоків однакова, а довжина пропорційна числу, біомасі або енергії на відповідному рівні. Розрізняють три способи побудови екологічних пірамід.

Малюнок 3.1. Приклад харчової мережі.

Піраміда чисел (численностей) відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні. Наприклад, щоб прогодувати одного вовка, необхідно принаймні кілька зайців, на яких він міг би полювати; щоб прогодувати цих зайців, потрібно досить велика кількість різноманітних рослин. Іноді піраміди чисел можуть бути зверненими, або перевернутими. Це стосується харчових ланцюгів лісу, коли продуцентами служать дерева, а первинними консументами - комахи. У цьому випадку рівень первинних консументів чисельно багатшими рівня продуцентів (на одному дереві годується велика кількість комах).

3.2 Піраміда біомас

Піраміда біомас - співвідношення мас організмів різних трофічних рівнів. Зазвичай в наземних біоценозах загальна маса продуцентів більше, ніж кожної наступної ланки. У свою чергу, загальна маса консументів першого порядку більше, ніж консументів другого порядку і т.д. Якщо організми не надто різняться за розмірами, то на графіку зазвичай виходить ступінчаста піраміда з звужується верхівкою. Так, для утворення 1 кг яловичини необхідно 70-90 кг свіжої трави.

У водних екосистемах можна також отримати звернену, або перевернуту, піраміду біомас, коли біомаса продуцентів виявляється меншою, ніж консументів, а іноді і редуцентов. Наприклад, в океані при досить високій продуктивності фітопланктону загальна маса в даний момент його може бути менше, ніж у споживачів-консументів (кити, великі риби, молюски). Піраміда біомас відображає статику системи, т. Е. Характеризує біомасу організмів в певний проміжок часу. Вона не дає повної інформації про трофічної структурі екосистеми, хоча дозволяє вирішувати ряд практичних завдань, особливо пов'язаних зі збереженням стійкості екосистем.

Малюнок 3.2. Зліва зображена пряма піраміда біомас, праворуч - перевернута.

Малюнок 3.3. Приклад сезонного зміни в піраміді біомаси

3.3 Піраміда енергії

Піраміда енергії відбиває величину потоку енергії, швидкість проходження маси їжі через харчовий ланцюг. На структуру біоценозу більшою мірою впливає не кількість фіксованої енергії, а швидкість продукування їжі.

Встановлено, що максимальна величина енергії, що передається на наступний трофічний рівень, може в деяких випадках складати 30% від попереднього, і це в кращому випадку. У багатьох біоценозах, харчових ланцюгах величина переданої енергії може становити всього лише 1%.

У 1942 році американський еколог Р. Ліндеман сформулював закон піраміди енергій (закон 10 відсотків), згідно з яким з одного трофічного рівня через харчові ланцюги на інший трофічний рівень переходить в середньому близько 10% надійшла на попередній рівень екологічної піраміди енергії. Інша частина енергії втрачається у вигляді теплового випромінювання, на рух і т.д. Організми в результаті процесів обміну втрачають в кожній ланці харчового ланцюга близько 90% всієї енергії, яка витрачається на підтримання їхньої життєдіяльності.

Якщо заєць з'їв 10 кг рослинної маси, то його власна маса може збільшитися на 1 кг. Лисиця або вовк, поїдаючи 1 кг заячини, збільшують свою масу вже тільки на 100 м У деревних рослин ця частка набагато нижче через те, що деревина погано засвоюється організмами. Для трав і морських водоростей ця величина значно більше, оскільки у них відсутні трудноусвояемие тканини. Однак загальна закономірність процесу передачі енергії залишається: через верхні трофічні рівні її проходить значно менше, ніж через нижні.

Ось чому ланцюга харчування зазвичай не можуть мати більше 3-5 (рідко 6) ланок, а екологічні піраміди не можуть складатися з великої кількості поверхів. До кінцевій ланці харчового ланцюга так само, як і до верхнього поверху екологічної піраміди, буде надходити так мало енергії, що її не вистачить у разі збільшення числа організмів.

Цьому твердженню можна знайти пояснення, простеживши, куди витрачається енергія спожитої їжі (С). Частина її йде на побудову нових клітин, тобто на приріст (Р). Частина енергії їжі витрачається на забезпечення енергетичного обміну (R) або на дихання (i). Оскільки засвоюваність їжі не може бути повною, тобто 100%, то частина незасвоєної їжі у вигляді екскрементів видаляється з організму (F). Балансове рівність буде виглядати наступним чином:

З = Р + R + F.

З огляду на, що енергія, витрачена на дихання, не передається на наступний трофічний рівень і йде з екосистеми, стає зрозумілим, чому кожний наступний рівень завжди буде менше попереднього.

Саме тому великі хижі тварини завжди рідкісні. Тому також немає хижаків, які харчувалися б вовками. В такому випадку вони просто не прогодує б, оскільки вовки нечисленні.

Екологічні піраміди чисел, біомаси та енергії, зображені у вигляді графічних моделей, висловлюють кількісні співвідношення різних за способом харчування організмів: продуцентів, консументів і редуцентов.

4. Харчові зв'язку прісного водойми

Ланцюги харчування прісного водойми складаються з декількох послідовних ланок. Наприклад, рослинними залишками і ними бактеріями харчуються найпростіші, яких поїдають дрібні рачки. Рачки, в свою чергу, служать їжею рибам, а останніх можуть поїдати хижі риби. Майже всі види харчуються не одним типом їжі, а використовують різні харчові об'єкти. Харчові ланцюги складно переплетені. Звідси випливає важливий загальний висновок: якщо який-небудь член біогеоценозу випадає, то система не порушується, так як використовуються інші джерела їжі. Чим більше видове різноманіття, тим система стійкіше.

Первинним джерелом енергії у водному біогеоценозі, як і в більшості екологічних систем, служить сонячне світло, завдяки якому рослини синтезують органічну речовину. Очевидно, біомаса всіх існуючих у водоймі тварин повністю залежить від біологічної продуктивності рослин.

Часто причиною низької продуктивності природних водойм буває недолік мінеральних речовин (особливо азоту і фосфору), необхідних для росту автотрофних рослин, або несприятлива кислотність води. Внесення мінеральних добрив, а в разі кислого середовища вапнування водойм сприяють розмноженню рослинного планктону, яким харчуються тварини, службовці кормом для риб. Таким шляхом підвищують продуктивність рибогосподарських ставків.

5. Харчові зв'язку лісу

Багатство і різноманітність рослин, які виробляють величезну кількість органічної речовини, яке може бути використано в якості їжі, стають причиною розвитку в дібровах численних споживачів зі світу тварин, від найпростіших до вищих хребетних - птахів і ссавців.

Серед ссавців харчовий ланцюг, наприклад, становлять рослиноїдні мишоподібні гризуни і зайці, а також копитні, за рахунок яких існують хижаки: ласка, горностай, куниця, лисиця, вовк. Всі види хребетних служать місцем існування і джерелом харчування для різних зовнішніх паразитів, переважно комах і кліщів, а також внутрішніх паразитів: плоских і круглих черв'яків, найпростіших, бактерій.

Харчові ланцюги в лісі переплетені в дуже складну харчову мережу, тому випадання якого-небудь одного виду тварин зазвичай не порушує істотно всю систему. Значення різних груп тварин в біогеоценозі неоднаково. Зникнення, наприклад, в більшості наших дібров всіх великих рослиноїдних копитних: зубрів, оленів, косуль, лосів - слабко відбилося б на загальній екосистемі, так як їх чисельність, а отже, біомаса ніколи не була великою і не грала істотної ролі в загальному круговороті речовин . Але якби зникли рослиноїдні комахи, то наслідки були б дуже серйозними, так як комахи виконують важливу в біогеоценозі функцію запилювачів, служать основою існування багатьох наступних ланок харчових ланцюгів.

Процес саморегуляції в діброві проявляється в тому, что все різноманітне населення лісу існує спільно, чи не зніщуючі Повністю один одного, а лишь обмежуючі чісельність особин кожного виду Певна рівнем. Наскільки великим є в жітті лісу значення такой регуляції чісельності, можна Бачити з такого прикладу. Листя дуба харчується кілька сотень відів комах, но в нормальних условиях КОЖЕН вид уявлень настолько малою кількістю особин, что даже їх загальна діяльність НЕ завдає істотної Шкоди дереву и лісі. Тім годиною все комахи ма ють великий плодючістю. Кількість яєць, что відкладаються однією самкою, Рідко буває менше 100. Багата відів здатні давати 2-3 поколения за літо. Отже, за відсутності обмежуючих факторів чисельність будь-якого виду комах зросла б дуже швидко і призвела б до руйнування екологічної системи. Деяка частина потомства гине під впливом різних несприятливих умов погоди. Але основну масу знищують інші члени біогеоценозу: хижі і паразитичні комахи, птахи, хвороботворні мікроорганізми.

Обмежує дію екологічної системи все ж не виключає повністю випадків масового розмноження окремих видів, яке буває пов'язано з поєднанням сприятливих факторів середовища. Однак після масового спалаху особливо інтенсивно проявляються регулюючі чинники (паразити, хвороботворні бактерії і ін.), Які знижують чисельність шкідників до середньої норми.

Величезне значення в житті лісу мають процеси розкладання і мінералізації маси відмерлих листя, деревини, залишків тварин і продуктів їх життєдіяльності. Із загальної щорічного приросту біомаси надземних частин рослин близько 3-4 т на 1 га природно відмирає і опадає, утворюючи так звану лісову підстилку. Значну масу складають також відмерлі підземні частини рослин. З опадом повертається в грунт велика частина спожитих рослинами мінеральних речовин і азоту.

Тварини залишки дуже швидко знищуються жуками-мертвоїди, кожеедов, личинками падальних мух і іншими комахами, а також гнильними бактеріями. Найважче розкладається клітковина і інші міцні речовини, що становлять значну частину рослинного опади. Але і вони служать їжею для ряду організмів, наприклад грибків і бактерій, що мають спеціальні ферменти, які розщеплюють клітковину та інші речовини до легкозасвоюваних цукрів.