Kaj je definicija piramide biomase. Ekološke piramide
1. Kaj je prehranjevalni splet?
Odgovori. Prehranjevalna (trofična) veriga - niz vrst rastlin, živali, gliv in mikroorganizmov, ki so med seboj povezani z razmerjem: hrana - potrošnik. Prehranjevalni splet je sistem odnosov med prehranjevalnimi verigami.
2. Kateri organizmi so proizvajalci?
Odgovori. Proizvajalci so organizmi, ki so sposobni sintetizirati organske snovi iz anorganskih, torej vsi avtotrofi. To so predvsem zelene rastline (v procesu fotosinteze sintetizirajo organske snovi iz anorganskih), nekatere vrste kemotrofnih bakterij pa so sposobne čisto kemične sinteze organskih snovi brez sončne svetlobe.
3. Kako se potrošniki razlikujejo od proizvajalcev?
Vprašanja po § 85
1. Kaj je ekološka piramida? Katere procese v skupnosti odraža?
Odgovori. Padec količine energije pri prehodu iz ene trofične ravni v drugo (višjo) določa število teh stopenj ter razmerje plenilcev in plena. Ocenjuje se, da katera koli trofična raven prejme približno 10 % (ali nekoliko več) energije prejšnje ravni. Zato je skupno število trofičnih nivojev redko večje od štiri do šest.
Ta pojav, grafično prikazan, imenujemo ekološka piramida. Obstajajo piramida števil (posameznikov), piramida biomase in piramida energije.
Osnovo piramide tvorijo proizvajalci (rastline). Nad njimi so potrošniki prvega reda (rastlinojedci). Naslednjo raven predstavljajo potrošniki drugega reda (plenilci). In tako naprej do vrha piramide, ki ga zasedajo največji plenilci. Višina piramide običajno ustreza dolžini prehranjevalne verige.
Piramida biomase prikazuje razmerje med biomaso organizmov različnih trofičnih ravni, ki je grafično prikazano tako, da je dolžina ali površina pravokotnika, ki ustreza določeni trofični ravni, sorazmerna z njegovo biomaso.
2. Kakšna je razlika med številčno in energijsko piramido?
Odgovori. Ekološke piramide lahko razvrstimo v tri glavne vrste:
Piramide števil, ki odražajo število posameznih organizmov; piramide biomase, ki označujejo skupno maso posameznikov na vsaki trofični ravni; proizvodne piramide, ki označujejo proizvodnjo vsake trofične ravni.
Populacijska piramida je praviloma najmanj informativna in indikativna, saj je število organizmov ene trofične ravni v ekosistemu v veliki meri odvisno od njihove velikosti. Na primer, masa ene lisice je enaka masi več sto miši.
Običajno je število heterotrofnih organizmov v ekosistemu večje od avtotrofnih. Eno drevo (prva trofična stopnja) lahko hrani do več tisoč žuželk (druga trofična stopnja). S povečanjem trofične ravni heterotrofnih organizmov se povprečna velikost posameznikov, ki se nahajajo na njem, običajno poveča, njihovo število pa se zmanjša. Zato so populacijske piramide v ekosistemih pogosto videti kot »božično drevo«.
Piramide biomase veliko bolje izražajo razmerja med različnimi trofičnimi nivoji ekosistema. Na splošno biomasa nižjih nivojev presega biomaso višjih nivojev. Vendar pa obstajajo pomembne izjeme od tega pravila. Na primer, v morjih je biomasa rastlinojedega zooplanktona znatno (včasih 2-3-krat) večja od biomase fitoplanktona, ki ga predstavljajo predvsem enocelične alge. To je razloženo z dejstvom, da alge zelo hitro poje zooplankton, vendar jih pred popolno porabo ščiti zelo visoka stopnja delitve celic.
Najbolj popolno sliko funkcionalne organizacije ekosistemov dajejo produktne piramide. V tem primeru je bolje predstaviti proizvodne vrednosti vsake trofične ravni v posameznih merskih enotah, po možnosti v energijskih enotah. V tem primeru bodo piramide produktov piramide energij.
V nasprotju s piramidami števil in biomase, ki odražajo statičnost sistema (tj. Karakterizirajo število organizmov v določenem času), piramide proizvodnje označujejo hitrost prehajanja energije hrane skozi trofične verige. Če so vse vrednosti vnosa in porabe energije v trofični verigi pravilno upoštevane, bodo v skladu z drugim zakonom termodinamike produktne piramide vedno pravilne oblike.
Število in biomasa organizmov, ki jih je mogoče vzdrževati na kateri koli ravni pod določenimi pogoji, ni odvisna od količine stalne energije, ki je trenutno na voljo na prejšnji ravni (tj. od biomase slednje), ampak od stopnje proizvodnje hrane na to.
3. Zakaj je lahko populacijska piramida ravna ali obrnjena?
Odgovori. Če je stopnja razmnoževanja populacije plena visoka, je lahko tudi z nizko biomaso takšna populacija zadosten vir hrane za plenilce, ki imajo večjo biomaso, a nizko stopnjo razmnoževanja. Iz tega razloga so lahko piramide številčnosti ali biomase obrnjene, tj. nizke trofične ravni imajo lahko nižjo gostoto in biomaso kot višje ravni.
Na primer, veliko žuželk lahko živi in se hrani na enem drevesu (obrnjena populacijska piramida). Obrnjena piramida biomase je značilna za morske ekosisteme, kjer se primarni proizvajalci (fitoplanktonske alge) delijo zelo hitro, njihovi potrošniki (zooplanktonski raki) pa so veliko večji, a se razmnožujejo veliko počasneje. Morski vretenčarji imajo še večjo maso in dolge reprodukcijske cikle.
Izračunajte delež energije, prejete na 5. trofični ravni, pod pogojem, da je bila njena skupna količina na 1. ravni 500 enot.
Odgovori. Prva raven je 500, druga je 50, tretja je 5, četrta je 0,5, peta je 0,05 enot.
V nobeni trofični verigi se vsa hrana ne porabi za rast posameznika, tj. za kopičenje njegove biomase. Del tega se porabi za pokrivanje energetskih stroškov telesa (dihanje, gibanje, razmnoževanje, vzdrževanje telesne temperature).
V tem primeru biomase ene povezave ni mogoče popolnoma predelati z naslednjo in v vsaki naslednji povezavi trofične verige pride do zmanjšanja biomase.
V povprečju se domneva, da se samo približno 10 % biomase in z njo povezane energije premakne iz vsake trofične ravni v naslednjo, tj. Proizvodnja organizmov vsake naslednje trofične ravni je vedno v povprečju 10-krat manjša od proizvodnje prejšnje ravni.
Na primer, povprečno 1000 kg rastlin proizvede 100 kg biomase rastlinojedih živali (konzumentov prvega reda). Mesojedci (konzumenti drugega reda), ki se prehranjujejo z rastlinojedci, lahko iz te količine sintetizirajo 10 kg svoje biomase, plenilci (konzumenti tretjega reda), ki se hranijo z mesojedci, pa le 1 kg svoje biomase.
torej , celotna biomasa, energija, ki jo vsebuje, kot tudi število posameznikov postopoma upadajo, ko se vzpenjajo skozi trofične ravni.
Ta vzorec se imenuje pravila ekološke piramide.
Ta pojav je prvi proučeval Charles Elton (1927) in ga je poimenoval piramida števil ali Eltonova piramida.
Ekološka piramida - to je grafični prikaz razmerja med proizvajalci in potrošniki različnih redov, izražen v enotah biomase (piramida biomase), število posameznikov (piramida števil) ali energija, ki jo vsebuje masa žive snovi (energetska piramida) ( Slika 6).
Slika 6. Diagram ekološke piramide.
Ekološka piramida izraža trofično strukturo ekosistemov v geometrijski obliki.
Obstajajo tri glavne vrste ekoloških piramid: piramida števil (številk), piramida biomase in piramida energije.
1) piramide števil, ki temelji na številu organizmov na vsaki trofični ravni; 2) biomasne piramide , ki uporabljajo skupno (običajno suho) maso organizmov na vsaki trofični ravni; 3)
energijske piramide, ob upoštevanju energijske intenzivnosti organizmov na vsaki trofični ravni.
Piramide energije
veljajo za najpomembnejše, saj neposredno obravnavajo osnovo prehranjevalnih odnosov - pretok energije, potrebne za življenje katerega koli organizma.
Piramida števil (števil)
Piramida števil (številčnost) ali Eltonova piramida odraža število posameznih organizmov na posamezni trofični ravni.
Populacijska piramida predstavlja najenostavnejši približek preučevanju trofične strukture ekosistema.
V tem primeru se najprej prešteje število organizmov na določenem ozemlju, jih razvrsti po trofičnih nivojih in predstavi v obliki pravokotnika, katerega dolžina (ali površina) je sorazmerna številu organizmov, ki živijo na določenem območju ( ali v dani prostornini, če gre za vodni ekosistem).
Prebivalstvena piramida ima lahko pravilno obliko, tj. zožena navzgor (pravilna ali ravna) in morda z obrnjenim vrhom navzdol (obrnjena ali obrnjena) sl. 7.
pravilno (ravno) obrnjeno (obrnjeno)
(ribnik, jezero, travnik, stepa, pašnik itd.) (zmerni gozd poleti itd.)
Slika 7. Številčna piramida (1 – pravilno; 2 – obrnjeno)
Prebivalstvena piramida ima pravilno obliko, tj. se zoži pri prehodu z ravni proizvajalcev na višje trofične ravni za vodne ekosisteme (ribnik, jezero itd.) in kopenske ekosisteme (travnik, stepa, pašnik itd.).
Populacijska piramida za nekatere ekosisteme, kot je gozd zmernega pasu, je obrnjena.
Slika 7. Številčna piramida (1 – pravilno; 2 – obrnjeno)
v zmernem gozdu poleti majhno število velikih dreves - proizvajalcev - oskrbuje s hrano ogromno število majhnih fitofagnih žuželk in ptic - potrošnikov prvega reda.
Vendar se v ekologiji populacijska piramida redko uporablja, saj je zaradi velikega števila osebkov na vsaki trofični ravni zelo težko prikazati strukturo biocenoze v istem merilu.
Piramida biomase
Piramida biomase bolj popolno odraža prehranska razmerja v ekosistemu, saj upošteva skupno maso organizmov (biomaso) vsake trofične ravni.
Pravokotniki v piramidah biomase prikaži maso organizmov vsake trofične ravni na enoto površine ali prostornine.
Piramide biomase, tako kot piramide števil, so lahko ne samo pravilne oblike, temveč tudi obrnjene (obrnjene) Slika 8.
Porabniki 3. reda
Porabniki 2. reda
porabniki 1. reda
Proizvajalci
pravilno (ravno) obrnjeno (obrnjeno)
(kopenski ekosistemi: (vodni ekosistemi: jezero,
travnik, njiva itd.) ribnik in zlasti morje
ekosistemi)
Slika 7. Piramida biomase (1 – pravilna; 2 – obrnjena)
Pri večini kopenskih ekosistemov (travnik, polje itd.) se skupna biomasa vsake naslednje trofične ravni prehranjevalne verige zmanjša.
Tako nastane piramida biomase, kjer izrazito prevladujejo proizvajalci, nad njimi pa se postopoma znižujejo trofični nivoji porabnikov, tj. Piramida biomase ima pravilno obliko.
Slika 7. Številčna piramida (1 – pravilno; 2 – obrnjeno)
v povprečju iz 1000 kg rastlin nastane 100 kg telesa rastlinojedih živali – potrošnikov prvega reda (fitofagov). Mesojedci - porabniki drugega reda, ki se prehranjujejo z rastlinojedci, lahko iz te količine sintetizirajo 10 kg svoje biomase.
In plenilci - potrošniki tretjega reda, ki se hranijo z mesojedimi živalmi, sintetizirajo le 1 kg svoje biomase.
To je razloženo z dejstvom, da je v vodnih ekosistemih proizvajalec mikroskopski fitoplankton, ki hitro raste in se razmnožuje), ki v zadostnih količinah neprekinjeno dobavlja živo hrano potrošnikom, ki rastejo in se razmnožujejo veliko počasneje. Zooplankton (ali druge živali, ki se prehranjujejo s fitoplanktonom) leta in desetletja kopičijo biomaso, medtem ko ima fitoplankton izjemno kratko življenjsko dobo (nekaj dni ali ur).
Ekološke piramide
Funkcionalna razmerja, to je trofično strukturo, lahko prikažemo grafično, v obliki t.i. ekološke piramide. Osnova piramide je raven proizvajalcev, naslednje ravni prehrane pa tvorijo tla in vrh piramide. Obstajajo tri glavne vrste ekoloških piramid: 1) piramida števil, ki odraža število organizmov na vsaki ravni (Eltonova piramida); 2) piramida biomase, ki označuje maso žive snovi - skupno suho težo, vsebnost kalorij itd.; 3) produktna piramida(ali energije), ki ima univerzalni značaj in prikazuje spremembe v primarni proizvodnji (ali energiji) na zaporednih trofičnih ravneh.
Piramida števil prikazuje jasen vzorec, ki ga je odkril Elton: število posameznikov, ki sestavljajo zaporedne nize povezav od proizvajalcev do potrošnikov, vztrajno upada (slika 5.). Ta vzorec temelji, prvič, na dejstvu, da je za uravnoteženje mase velikega telesa potrebnih veliko majhnih teles; drugič, količina energije se izgubi iz nižjih v višje trofične ravni (samo 10 % energije doseže prejšnjo raven z vsake ravni) in tretjič, obstaja obratno razmerje med metabolizmom in velikostjo posameznikov (manjši kot je organizem, intenzivnejša kot je presnova, večja je stopnja rasti njihovega števila in biomase).
riž. 5. Poenostavljen diagram Eltonove piramide
Vendar se bodo populacijske piramide v različnih ekosistemih zelo razlikovale po obliki, zato je bolje, da številke predstavimo v obliki tabele, biomaso pa v grafični obliki. Jasno označuje količino vseh živih snovi na določeni trofični ravni, na primer v enotah mase na enoto površine - g/m2 ali prostornine - g/m3 itd.
V kopenskih ekosistemih velja naslednje pravilo: biomasne piramide: skupna masa rastlin presega maso vseh rastlinojedih živali, njihova masa pa presega celotno biomaso plenilcev. To pravilo se upošteva in biomasa celotne verige se spreminja s spremembami vrednosti neto proizvodnje, razmerje med letnim prirastkom in biomaso ekosistema je majhno in se v gozdovih različnih geografskih območij razlikuje od 2 do 6. %. In samo v travniških rastlinskih združbah lahko doseže 40-55%, v nekaterih primerih pa v polpuščavah - 70-75%. Na sl. Slika 6 prikazuje piramide biomase nekaterih biocenoz. Kot je razvidno iz slike, je za ocean zgornje pravilo piramide biomase neveljavno - ima obrnjen (obrnjen) videz.
riž. 6. Piramide biomase nekaterih biocenoz: P - proizvajalci; RK - rastlinojedi potrošniki; PC - mesojedi potrošniki; F – fitoplankton; Z - zooplankton
Za oceanski ekosistem je značilna nagnjenost k kopičenju biomase na visokih ravneh med plenilci. Plenilci živijo dolgo in stopnja menjave njihovih generacij je nizka, med proizvajalci – fitoplanktonskimi algami – pa je lahko stopnja menjave stokrat višja od zaloge biomase. To pomeni, da njihova neto proizvodnja tudi tukaj presega proizvodnjo, ki jo absorbirajo porabniki, tj. skozi nivo proizvajalcev gre več energije kot skozi vse porabnike.
Zato je jasno, da bi moral še popolnejši odraz vpliva trofičnih odnosov na ekosistem je pravilo produktne (ali energijske) piramide: na vsaki prejšnji trofični ravni je količina ustvarjene biomase na enoto časa (ali energije) večja kot na naslednji.
Trofične ali prehranjevalne verige lahko predstavljamo v obliki piramide. Številčno vrednost vsake stopnice takšne piramide lahko izrazimo s številom posameznikov, njihovo biomaso ali v njej akumulirano energijo.
Glede na zakon piramide energij R. Lindemanna in pravilo desetih odstotkov, iz vsake stopnje približno 10 % (od 7 do 17 %) energije oziroma materije v energetskem smislu preide v naslednjo stopnjo (slika 7). Upoštevajte, da se na vsaki naslednji stopnji, ko se količina energije zmanjša, njena kakovost poveča, tj. sposobnost za opravljanje dela na enoto živalske biomase je ustrezno večkrat večja od enake količine rastlinske biomase.
Osupljiv primer je prehranjevalna veriga odprtega morja, ki jo predstavljajo plankton in kiti. Masa planktona je razpršena v oceanski vodi in z bioproduktivnostjo odprtega morja manj kot 0,5 g/m 2 dan -1 je količina potencialne energije v kubičnem metru oceanske vode neskončno majhna v primerjavi z energijo kita. , katerih masa lahko doseže več sto ton. Kot veste, je kitovo olje visoko kaloričen izdelek, ki so ga uporabljali celo za razsvetljavo.
V skladu z zadnjo sliko je oblikovana pravilo enega odstotka: za stabilnost biosfere kot celote delež možne končne porabe neto primarne proizvodnje v energetskem smislu ne sme presegati 1 %.
Slika 7. Piramida prenosa energije vzdolž prehranjevalne verige (po Yu. Odumu)
Ustrezno zaporedje opazimo tudi pri uničevanju organske snovi: približno 90 % energije čiste primarne proizvodnje sprostijo mikroorganizmi in glive, manj kot 10 % nevretenčarji in manj kot 1 % vretenčarji, ki so končni sosomentorji.
Navsezadnje vsa tri pravila piramid odražajo energetska razmerja v ekosistemu, piramida produktov (energije) pa ima univerzalen značaj.
V naravi, v stabilnih sistemih, se biomasa nekoliko spreminja, torej narava teži k porabi celotne bruto proizvodnje. Poznavanje energije ekosistema in njegovih kvantitativnih kazalcev omogoča natančno upoštevanje možnosti odstranitve določene količine rastlinske in živalske biomase iz naravnega ekosistema, ne da bi pri tem spodkopali njegovo produktivnost.
Človek prejme precej proizvodov iz naravnih sistemov, vendar je glavni vir hrane zanj kmetijstvo. Z ustvarjanjem agroekosistemov si človek prizadeva pridobiti čim več čistih rastlinskih proizvodov, vendar mora polovico rastlinske mase porabiti za krmljenje rastlinojedih živali, ptic itd., Pomemben del proizvodov gre v industrijo in se izgubi v odpadkih. , tj. tukaj se tudi izgubi, približno 90 % je čista proizvodnja in le približno 10 % se neposredno uporabi za prehrano ljudi.
V naravnih ekosistemih se energijski tokovi spreminjajo tudi po intenzivnosti in značaju, vendar je ta proces reguliran z delovanjem okoljskih dejavnikov, kar se kaže v dinamiki ekosistema kot celote.
Če se zanašamo na prehranjevalno verigo kot osnovo za delovanje ekosistema, je mogoče razložiti tudi primere kopičenja v tkivih določenih snovi (na primer sintetičnih strupov), ki pri gibanju po prehranjevalni verigi ne sodelujejo pri normalnem metabolizmu organizmov. Glede na pravila biološkega izboljšanja Pri premiku na višjo raven ekološke piramide pride do približno desetkratnega povečanja koncentracije onesnaževala. Zlasti navidezno nepomembno povečanje vsebnosti radionuklidov v rečni vodi na prvi stopnji trofične verige asimilirajo mikroorganizmi in plankton, nato se koncentrirajo v tkivih rib in dosežejo največje vrednosti pri galebih. Njihova jajčeca imajo 5000-krat višjo raven radionuklidov od kontaminacije ozadja.
Vrste ekosistemov:
Obstaja več klasifikacij ekosistemov. Prvič, ekosistemi so razdeljeni po naravi izvora in jih delimo na naravne (močvirje, travnik) in umetne (njive, vrt, vesoljska ladja).
Po velikosti ekosisteme delimo na:
1. mikroekosistemi (na primer deblo podrtega drevesa ali jasa v gozdu)
2. mezoekosistemi (gozdni ali stepski gozd)
3. makroekosistemi (tajga, morje)
4. ekosistemi na globalni ravni (planet Zemlja)
Energija je najprimernejša osnova za razvrščanje ekosistemov. Obstajajo štiri temeljne vrste ekosistemov, ki temeljijo na vrsta vira energije:
- poganja Sonce, slabo subvencionirano
- poganja sonce, subvencionirano z drugimi naravnimi viri
- poganja sonce in subvencionira človek
- poganja gorivo.
V večini primerov lahko uporabimo dva vira energije - Sonce in gorivo.
Naravni ekosistemi, ki jih poganja sonce, malo subvencionirani- to so odprti oceani, visokogorski gozdovi. Vsi prejemajo energijo skoraj izključno iz enega vira – Sonca in imajo nizko produktivnost. Letna poraba energije je ocenjena na približno 10 3 -10 4 kcal-m 2. Organizmi, ki živijo v teh ekosistemih, so prilagojeni na omejeno količino energije in drugih virov ter jih učinkovito uporabljajo. Ti ekosistemi so zelo pomembni za biosfero, saj zavzemajo ogromna območja. Ocean pokriva približno 70% površine sveta. Pravzaprav so to glavni sistemi za vzdrževanje življenja, mehanizmi, ki stabilizirajo in vzdržujejo razmere na "vesoljski ladji" - Zemlji. Tu se vsak dan prečistijo ogromne količine zraka, vrne voda v obtok, oblikujejo se podnebne razmere, vzdržuje se temperatura in izvajajo se druge funkcije, potrebne za ohranjanje življenja. Poleg tega se nekaj hrane in drugih materialov proizvaja tukaj brez človeškega vložka. Povedati je treba tudi o estetskih vrednostih teh ekosistemov, ki jih ni mogoče upoštevati.
Naravni ekosistemi, ki jih poganja Sonce, subvencionirani z drugimi naravnimi viri, so ekosistemi, ki so naravno rodovitni in proizvajajo odvečne organske snovi, ki se lahko kopičijo. Prejemajo naravne energetske subvencije v obliki energije iz plimovanja, valov, tokov, organskih in mineralnih snovi, ki prihajajo iz povodja z dežjem in vetrom itd. Njihova poraba energije se giblje od 1 * 10 4 do 4 * 10 4 kcal * m - 2 *leto -1 . Obalni del estuarija, kot je Nevski zaliv, je dober primer takšnih ekosistemov, ki so bolj rodovitni kot sosednja kopenska območja, ki prejemajo enako količino sončne energije. Prekomerno rodnost lahko opazimo tudi v deževnih gozdovih.
Ekosistemi, ki jih poganja sonce in subvencionirajo ljudje, so kopenski in vodni agroekosistemi, ki energijo ne prejemajo le od Sonca, temveč tudi od ljudi v obliki energetskih subvencij. Njihova visoka produktivnost je podprta z mišično energijo in energijo goriva, ki se porabita za gojenje, namakanje, gnojenje, selekcijo, predelavo, prevoz itd. Kruh, koruza, krompir so »delno narejeni iz olja«. Najproduktivnejše kmetijstvo prejme približno enako količino energije kot najbolj produktivni naravni ekosistemi druge vrste. Njihova proizvodnja doseže približno 50.000 kcal*m -2 leto -1 . Razlika med njima je v tem, da človek čim več energije usmeri v pridelavo omejene vrste hrane, narava pa jo razporedi med številne vrste in kopiči energijo za deževen dan, kot bi jo spravila v različne žepe. Ta strategija se imenuje »strategija raznolikosti za preživetje«.
Industrijsko-urbani ekosistemi, ki jih poganja gorivo, je krona človeštva. V industrijskih mestih visoko koncentrirana energija goriva ne dopolnjuje, temveč nadomešča sončno energijo. Hrano, produkt sistemov, ki jih poganja Sonce, prinašajo v mesto od zunaj. Značilnost teh ekosistemov je ogromna potreba po energiji v gosto poseljenih urbanih območjih – ta je za dva do tri velikosti večja kot v prvih treh tipih ekosistemov. Če se v nesubvencioniranih ekosistemih dotok energije giblje od 10 3 do 10 4 kcal*m -2 leto -1 , v subvencioniranih sistemih drugega in tretjega tipa pa od 10 4 do 4*10 4 kcal * m -2 leto -1 , nato v V velikih industrijskih mestih poraba energije doseže več milijonov kilokalorij na 1 m 2: New York -4,8 * 10 6, Tokio - 3 * 10 6, Moskva - 10 6 kcal * m -2 leto -1.
Človeška poraba energije v mestu znaša v povprečju več kot 80 milijonov kcal*leto -1 ; za prehrano potrebuje le približno 1 milijon kcal*leto -1, torej za vse druge vrste dejavnosti (gospodinjstvo, promet, industrija itd.) človek porabi 80-krat več energije, kot je potrebno za fiziološko delovanje telesa. . Seveda je v državah v razvoju situacija nekoliko drugačna.
Zaradi zapletenih prehranjevalnih odnosov med različnimi organizmi, trofične (prehranjevalne) povezave ali prehranjevalne verige. Prehranjevalna veriga je običajno sestavljena iz več členov:
proizvajalci – potrošniki – razkrojevalci.
Ekološka piramida– količina rastlinske snovi, ki služi kot osnova za prehrano, je večkrat večja od skupne mase rastlinojedih živali, masa vsake naslednje povezave v prehranjevalni verigi pa je manjša od prejšnje (slika 54).
Ekološka piramida - grafični prikazi odnosa med proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci v ekosistemu.
riž. 54. Poenostavljeni diagram ekološke piramide
ali piramide števil (po Korobkin, 2006)
Grafični model piramide je leta 1927 razvil ameriški zoolog Charles Elton. Osnova piramide je prva trofična raven - raven proizvajalcev, naslednja nadstropja piramide pa tvorijo naslednje ravni - potrošniki različnih vrst. Višina vseh blokov je enaka, dolžina pa je sorazmerna s številom, biomaso ali energijo na ustreznem nivoju. Obstajajo trije načini gradnje ekoloških piramid.
1. Piramida števil (številčnost) odraža število posameznih organizmov na vsaki ravni (glej sliko 55). Na primer, da bi nahranil enega volka, potrebuje vsaj več zajcev, da jih lovi; Za hranjenje teh zajcev potrebujete precej veliko različnih rastlin. Včasih so piramide števil lahko obrnjene ali obrnjene na glavo. To velja za gozdne prehranjevalne verige, kjer drevesa služijo kot proizvajalci, žuželke pa kot primarni potrošniki. V tem primeru je raven primarnih potrošnikov številčno bogatejša od ravni proizvajalcev (na enem drevesu se hrani veliko število žuželk).
2. Piramida biomase – razmerje mas organizmov različnih trofičnih ravni. Običajno je v kopenskih biocenozah skupna masa proizvajalcev večja od vsake naslednje povezave. Po drugi strani pa je skupna masa porabnikov prvega reda večja od mase porabnikov drugega reda itd. Če se organizmi po velikosti ne razlikujejo preveč, je rezultat grafa običajno stopničasta piramida s zoženo konico. Tako je za proizvodnjo 1 kg govejega mesa potrebno 70–90 kg sveže trave.
V vodnih ekosistemih lahko dobite tudi obrnjeno ali obrnjeno piramido biomase, ko je biomasa proizvajalcev manjša od porabnikov, včasih pa tudi razkrojevalcev. Na primer, v oceanu z dokaj visoko produktivnostjo fitoplanktona je lahko njegova skupna masa v danem trenutku manjša od mase potrošnikov (kitov, velikih rib, školjk) (slika 55).
riž. 55. Piramide biomase nekaterih biocenoz (po Korobkin, 2004):
P – proizvajalci; RK – rastlinojedi potrošniki; PC – mesojedi potrošniki;
F – fitoplankton; 3 – zooplankton (skrajna desna piramida biomase ima obrnjen videz)
Piramide števil in biomase odražajo statična sistemi, tj. označujejo število ali biomaso organizmov v določenem časovnem obdobju. Ne zagotavljajo popolnih informacij o trofični strukturi ekosistema, vendar omogočajo reševanje številnih praktičnih problemov, zlasti povezanih z ohranjanjem trajnosti ekosistemov. Piramida števil omogoča na primer izračun dovoljene količine ulova rib ali odstrela živali med lovno sezono brez posledic za njihovo normalno razmnoževanje.
3. Piramida energije odraža količino pretoka energije, hitrost prehajanja živilske mase skozi prehranjevalno verigo. Na strukturo biocenoze v večji meri ne vpliva količina fiksne energije, temveč stopnja proizvodnje hrane (slika 56).
Ugotovljeno je bilo, da je lahko največja količina energije, prenesene na naslednjo trofično raven, v nekaterih primerih 30% prejšnje, in to je v najboljšem primeru. V mnogih biocenozah in prehranjevalnih verigah je lahko količina prenesene energije le 1 %.
riž. 56. Piramida energije (zakon 10% ali 10:1),
(po Tsvetkova, 1999)
Leta 1942 je ameriški ekolog R. Lindeman formuliral zakon piramide energij (zakon 10 odstotkov), po katerem v povprečju približno 10 % energije, prejete na prejšnji ravni ekološke piramide, preide iz ene trofične ravni skozi prehranjevalne verige na drugo trofično raven. Preostala energija se izgubi v obliki toplotnega sevanja, gibanja itd. Organizmi zaradi presnovnih procesov izgubijo v vsakem členu prehranjevalne verige približno 90% vse energije, ki se porabi za vzdrževanje njihovih vitalnih funkcij .
Če je zajec pojedel 10 kg rastlinske snovi, se lahko njegova lastna teža poveča za 1 kg. Lisica ali volk, ki poje 1 kg zajčjega mesa, poveča svojo maso le za 100 g. Pri lesnatih rastlinah je ta delež precej nižji zaradi dejstva, da organizmi slabo absorbirajo les. Pri travah in morskih algah je ta vrednost veliko večja, saj nimajo težko prebavljivih tkiv. Vendar pa splošni vzorec procesa prenosa energije ostaja: veliko manj energije prehaja skozi zgornje trofične ravni kot skozi spodnje ravni.
Zato prehranjevalne verige običajno ne morejo imeti več kot 3–5 (redko 6) členov, ekološke piramide pa ne morejo biti sestavljene iz velikega števila nadstropij. Zadnji člen prehranjevalne verige bo tako kot zgornje nadstropje ekološke piramide dobil tako malo energije, da je ne bo dovolj, če se bo število organizmov povečalo.
Koncept trofičnih nivojev
Trofična raven je skupek organizmov, ki zasedajo določen položaj v celotni prehranjevalni verigi. Organizmi, ki prejemajo energijo od Sonca skozi enako število korakov, pripadajo isti trofični ravni.
Takšno zaporedje in podrejenost skupin organizmov, povezanih v obliki trofičnih nivojev, predstavlja pretok snovi in energije v ekosistemu, osnovo njegove organizacije.
Trofična struktura ekosistema
Zaradi zaporedja energetskih transformacij v prehranjevalnih verigah vsaka združba živih organizmov v ekosistemu pridobi določeno trofična struktura. Trofična struktura skupnosti odraža razmerje med proizvajalci, potrošniki (ločeno prvega, drugega itd. reda) in razkrojevalci, izraženo bodisi s številom posameznikov živih organizmov bodisi z njihovo biomaso ali energijo, ki jo vsebujejo, izračunano na enoto površine na enoto časa.
Trofična struktura je običajno prikazana kot ekološke piramide. Ta grafični model je leta 1927 razvil ameriški zoolog Charles Elton. Osnova piramide je prva trofična raven - raven proizvajalcev, naslednja nadstropja piramide pa tvorijo naslednje ravni - potrošniki različnih vrst. Višina vseh blokov je enaka, dolžina pa je sorazmerna s številom, biomaso ali energijo na ustreznem nivoju. Obstajajo trije načini gradnje ekoloških piramid.
1. Piramida števil (številčnost) odraža število posameznih organizmov na vsaki ravni. Na primer, da bi nahranil enega volka, potrebuje vsaj več zajcev, da jih lovi; Za hranjenje teh zajcev potrebujete precej veliko različnih rastlin. Včasih so piramide števil lahko obrnjene ali obrnjene na glavo. To velja za gozdne prehranjevalne verige, kjer drevesa služijo kot proizvajalci, žuželke pa kot primarni potrošniki. V tem primeru je raven primarnih potrošnikov številčno bogatejša od ravni proizvajalcev (na enem drevesu se hrani veliko število žuželk).
2. Piramida biomase - razmerje mas organizmov različnih trofičnih ravni. Običajno je v kopenskih biocenozah skupna masa proizvajalcev večja od vsake naslednje povezave. Po drugi strani pa je skupna masa porabnikov prvega reda večja od mase porabnikov drugega reda itd. Če se organizmi po velikosti ne razlikujejo preveč, je rezultat grafa običajno stopničasta piramida s zoženo konico. Torej, za proizvodnjo 1 kg govejega mesa potrebujete 70-90 kg sveže trave.
V vodnih ekosistemih lahko dobite tudi obrnjeno ali obrnjeno piramido biomase, ko je biomasa proizvajalcev manjša od porabnikov, včasih pa tudi razkrojevalcev. Na primer, v oceanu z dokaj visoko produktivnostjo fitoplanktona je lahko njegova skupna masa v danem trenutku manjša od mase potrošnikov (kitov, velikih rib, školjk).
Piramide števil in biomase odražajo statična sistemi, tj. označujejo število ali biomaso organizmov v določenem časovnem obdobju. Ne zagotavljajo popolnih informacij o trofični strukturi ekosistema, vendar omogočajo reševanje številnih praktičnih problemov, zlasti povezanih z ohranjanjem trajnosti ekosistemov. Piramida števil omogoča na primer izračun dovoljene količine ulova rib ali odstrela živali med lovno sezono brez posledic za njihovo normalno razmnoževanje.
3. Piramida energije odraža količino pretoka energije, hitrost prehajanja živilske mase skozi prehranjevalno verigo. Na strukturo biocenoze v večji meri ne vpliva količina stalne energije, temveč stopnja proizvodnje hrane.
Ugotovljeno je bilo, da je lahko največja količina energije, prenesene na naslednjo trofično raven, v nekaterih primerih 30% prejšnje, in to je v najboljšem primeru. V mnogih biocenozah in prehranjevalnih verigah je lahko količina prenesene energije le 1 %.
Leta 1942 je ameriški ekolog R. Lindeman formuliral zakon piramide energij (zakon 10 odstotkov) , po katerem v povprečju približno 10 % energije, prejete na prejšnji ravni ekološke piramide, preide iz ene trofične ravni skozi prehranjevalne verige na drugo trofično raven. Preostala energija se izgubi v obliki toplotnega sevanja, gibanja itd. Zaradi presnovnih procesov organizmi izgubijo približno 90% vse energije v vsakem členu prehranjevalne verige, ki se porabi za vzdrževanje njihovih vitalnih funkcij.
Če je zajec pojedel 10 kg rastlinske snovi, se lahko njegova lastna teža poveča za 1 kg. Lisica ali volk, ki poje 1 kg zajčjega mesa, poveča svojo maso le za 100 g. Pri lesnatih rastlinah je ta delež precej nižji zaradi dejstva, da organizmi slabo absorbirajo les. Pri travah in morskih algah je ta vrednost veliko večja, saj nimajo težko prebavljivih tkiv. Vendar pa splošni vzorec procesa prenosa energije ostaja: veliko manj energije prehaja skozi zgornje trofične ravni kot skozi spodnje.
Zato prehranjevalne verige običajno ne morejo imeti več kot 3-5 (redko 6) členov, ekološke piramide pa ne morejo biti sestavljene iz velikega števila nadstropij. Zadnji člen prehranjevalne verige bo tako kot zgornje nadstropje ekološke piramide dobil tako malo energije, da je ne bo dovolj, če se bo število organizmov povečalo.
To trditev je mogoče razložiti tako, da sledimo, kje se porabi energija zaužite hrane: del je gre za gradnjo novih celic, tj. rast, se del energije hrane porabi za energijsko presnovo ali dihanje. Ker prebavljivost hrane ne more biti popolna, t.j. 100 %, potem se del neprebavljene hrane v obliki iztrebkov odstrani iz telesa.
Glede na to, da se energija, porabljena za dihanje, ne prenese na naslednjo trofično raven in zapusti ekosistem, postane jasno, zakaj bo vsaka naslednja raven vedno manjša od prejšnje.
Zato so velike plenilske živali vedno redke. Zato tudi ni plenilcev, ki bi se hranili z volkovi. V tem primeru preprosto ne bi imeli dovolj hrane, saj je volkov malo.
Trofična struktura ekosistema se izraža v zapletenih prehranskih razmerjih med njegovimi sestavnimi vrstami. Ekološke piramide števil, biomase in energije, upodobljene v obliki grafičnih modelov, izražajo kvantitativna razmerja organizmov z različnimi načini prehranjevanja: proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci.
- Anton Siluanov, minister za finance
- Varstvo pravic potrošnikov: zavarovalna pogodba - pravne storitve družbe Legas Varstvo pravic iz zavarovalne pogodbe
- Konsolidirani register teritorialnega organa zvezne zakladnice
- Zakaj so kiti zanimivi? Kaj slišijo kiti? Najbližji sorodniki kitov so povodni konji