Биоценоз.  Пищевые цепи. Экологические пирамиды

П20 стр 166 – 167, п 21

Для существования экосистем необходима энергия, которая поступает благодаря деятельности продуцентов. В основном это энергия света. Обычно продуценты-автотрофы используют около 1% падающей световой энергии. В различных зонах Земли количество падающего света различно, кроме того, различна плотность продуцентов на единицу поверхности. В связи с этим количество энергии, поглощаемой экосистемой, может сильно варьировать.

Первичная продукция экосистемы — количество органического вещества, образуемого продуцентами за единицу времени. 

Вторичная продукция — общий прирост живого вещества экосистемы. Он заметно ниже первичной продукции. Это связано с тем, что живые организмы часть полученного ими органического вещества расходуют на получение энергии, необходимой для их жизнедеятельности. Так, первичные консументы получают только около 10% той энергии, которую зафиксировали продуценты.

Пищевая цепь — перенос вещества и энергии от первичного источника через ряд организмов. 

Трофические уровни — это звенья пищевой цепи.

Правило экологической пирамиды, или "Правило 10 %" (правило Линдемана)

Показатель каждого уровня экологической пирамиды приблизительно в 10 раз меньше предыдущего.

С каждого трофического уровня на следующий переходит около 10% энергии. Это значит, что последнее звено 5-членной пищевой цепи получит только 0,01% энергии, запасённой продуцентами. В связи с эти пищевые цепи имеют ограниченную длину: в наземных биоценозах обычно встречаются 3-5-звенные цепи.

На основе этого составляют экологические пирамиды.

Экологическая пирамида — графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.

Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. В данном случае пирамида будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху.

Однако подобная форма пирамиды чисел характерна не для всех экосистем. Иногда они могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами — насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых), поэтому пирамиды чисел наименее информативны и наименее показательны, т.е. численность организмов одного трофического уровня в значительной степени зависит от их размеров.

В морях, где продуцентами служат одноклеточные водоросли, цепи длиннее, т.к. биомасса этих водорослей удваивается за сутки, но при этом практически весь прирост выедается фильтраторами.

Цепи, которые начинаются с продуцентов, называются цепями выедания, или пастбищными цепями (см. верхнюю цепь).

Образующееся в результате жизнедеятельности организмов и их смерти мёртвое органическое вещество ещё содержит запас энергии, которая обеспечивает существование организмов-редуцентов. Сами же редуценты служат пищей для консументов. Так образуются пищевые цепи разложения, или детритные цепи (детрит — полуразложившаяся органическая масса)

детритная пищевая цепь: опавшие листья (детрит) — бактерии гниения, черви, плесневые грибы — почвенные насекомые и клещи — хищные насекомые — насекомоядные птицы.

Очень редко встречается ситуация, при которой данный вид является участником только одной пищевой цепи. Чаще он входит в несколько пищевых цепей, часто занимая в них различное положение.

В результате этого формируются пищевые сети. Наличие пищевых сетей обеспечивает большую устойчивость экосистем. Так, если в результате изменения условий какой либо вид продуцентов резко снизит свою численность, питающиеся им консументы первого порядка перейдут на другие источники питания, лишь незначительно снизив свою численность, а консументы второго порядка вообще могут на это не отреагировать, т.к. их пищевая база почти не изменится.

В любой цепи происходит перенос вещества и энергии только в одном направлении (на рисунке стрелки показывают передачу вещества).

 Экологическая пирамида — закономерность, отражающая соотношение по пищевым уровням продуцентов и консументов различного порядка.

Типы пирамид: 

Пирамида энергии. Закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания.

Пирамида биомассы. Закономерность, согласно которой каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий.(количество сухого органического вещества)

Пирамида чисел. Закономерность, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. Главная тенденция — уменьшение числа особей от звена к звену.

См рисунки в учебнике  стр  170 -173

Правило экологической пирамиды: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, образованной за единицу времени, больше, чем на последующем, в 10 раз.

Так как биомасса по мере продвижения на высшие трофические уровни уменьшается в геометрической прогрессии, их общее количество обычно не превышает трех-пяти.

Задача. Сколько потребуется фитопланктона для  построения 1кг  тела выдры.  ( по правилу  10% - это  10000кг)

Фитопланктон (10000кг)  →зоопланктон (1000кг)→мелкие  рыбы (100кг)→хищные рыбы (10кг) → выдра (1кг)

Пищевые цепочки в лесах Здесь достаточно деревьев, кустарников и их разлагающихся остатков. Известны такие трофические уровни: Корой деревьев питаются зайцы, на них охотятся волки, лисы. Семена сосны, орехи, желуди — пища для белок, которые становятся пищей для сов. Листьями деревьев, кустарников питаются животные: лоси, косули, олени. Они могут быть добычей крупных хищников (волков, медведей) или жертвой охотников.

Детритные пищевые цепочки возникают вокруг опавших листьев, трухлявых стволов деревьев, старых корней. Они служат пищей для бактерий гниения, червей, которыми питаются почвенные насекомые. Их в свою очередь поедают хищные насекомые, которыми питаются насекомоядные птицы.

Цепи питания в пресноводных водоемах Пищевые цепочки в водных экосистемах строятся на основе водорослей, ряски, фитопланктона. Следующие звенья в этой цепи — зоопланктон, моллюски, которые становятся пищей рыб, околоводных птиц и животных: Водорослями питаются головастики, их едят карпы, а тех в свою очередь — цапли. Фитопланктон — пища дафнии (планктонных рачков), за которыми охотятся окуни. Окуни — пища для речных хищников щук, которых могут съесть выдры. Ряской на воде питаются личинки комаров, их едят водомерки, водяные клопы. Сами они служат пищей лягушкам, которыми питаются цапли.

Своеобразную цепочку создают насекомые поденки — их самки откладывают яйца прямо в воду. Личинками поденки питаются дафнии, за которыми наступает очередь форели, затем щуки.

Цепочки питания в лугах Основа питания луговых обитателей — трава, цветы, сочные растения: Травой питаются кузнечики, их поедают лягушки, которые становятся пищей аистам. Нектаром растений питаются мухи, которые становятся пищей землеройкам, а тех съедают совы. Соком растений питается тля. Ее уничтожают божьи коровки, которых едят насекомоядные птицы — жертвы хищных птиц. Злаковые растения — пища полевых мышей, мышей едят змеи, змей — орлы. Луговая трава служит пищей коровам, которые кормят молоком и мясом человека. Всеядные люди, как замечает Britannica, могли бы увеличить количество продовольствия на земле, отказавшись от животной пищи.