Урок Бесплатно Пищевые цепи. Взаимосвязь компонентов биоценоза

Как вы помните из предыдущего урока: основа биогеоценоза- это трофические и энергетические связи.

Круговорот веществ и передача энергии в биогеоценозе осуществляется по пищевым (трофическим) цепям.

Цепи питания- это последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей последующему.

Цепи питания и трофические уровни

Выделяют два типа цепей питания: пастбищную и детритную.

Пастбищная цепь питания, которую также называют цепью выедания, начинается с растений (то есть продуцентов органического вещества), затем переходит к растительноядным животным и затем к хищникам.

Детритная цепь питания, которую иначе называют цепью разложения, начинается с детрита (остатки мертвых организмов, как растений, так и животных), идёт к детритофагам (то есть редуцентам- микроорганизмам и мелким животным-детритофагам), и далее либо переходит к хищникам (попадая таким образом в пастбищную цепь), либо попадает обратно в мертвую массу.

На каждом этапе разложения органики через редуцентов происходит упрощение состава вещества: от сложной органики до минеральных веществ, которые в свою очередь являются строительным материалом для продуцентов пастбищной цепи.

Таким образом происходит круговорот вещества в экосистемах.

Вещество внутри экосистемы осуществляет свой круговорот без потерь: то что не потребляют консументы (хищники), попадает через детрит к редуцентам и далее возвращается к продуцентам (растениям) или консументам.

Каждое звено как пастбищной, так и детритной цепи является отдельным трофическим уровнем, а значит организмы получающие пищу через равное число звеньев трофической цепи состоят на одном трофическом уровне и принадлежат к одному типу питания.

Рассмотрим трофические уровни на примере пастбищной цепи.

  • Первый- автотрофные организмы (продуценты), создающие органические вещества из неорганических за счёт солнечной энергии: фотосинтезирующие растения.
  • Второй- растительноядные животные и паразиты растений (консументы первого порядка), потребляющие органические вещества, созданные на первом трофическом уровне: гусеницы, мыши, зайцы.
  • Третий- плотоядные животные и паразиты растительноядных животных (консументы второго порядка), потребляющие растительноядных животных: хищные насекомые, насекомоядные птицы, мелкие хищники.
  • Четвёртый уровень- плотоядные животные и паразиты консументов третьего порядка (консументы четвертого порядка), потребляющие плотоядных животных: крупные хищные звери и птицы.

При этом, питание каждого организма разнообразно, то есть он может принадлежать к разным пищевым цепочкам и занимать в них различные трофические уровни.

В результате чего трофические цепи переплетаются между собой, образуя таким образом трофические сети.

Трофические сети устойчивы благодаря тому, что звенья входящих в них цепей питания взаимозаменяемы.

При выпадении одного звена пищевой цепи не происходит гибель всего биогеоценоза, а осуществляется замена выпавшего звена организмами со схожими экологическими характеристиками.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Поток энергии

В каждой трофической цепи образуются закономерности, обусловленные эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания.

Солнечная энергия, запасенная продуцентами, переходит с одного трофического уровня на другой.

При этом значительная часть пищи организмами не усваивается, а та что усваивается расходуется на жизнедеятельность или рассеивается в виде тепла.

На каждом последующем трофическом уровне организмы способны использовать для построения собственного тела лишь 5-10% энергии, запасенной в биомассе предшествующего трофического уровня.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

В среднем с одного трофического уровня на другой от растений к растительноядным животным в экосистеме передается около 10% энергии заключенной в органических веществах, а от животным к животным- около 20% энергии.

Эти различия связаны с тем, что растительная пища содержит большое количество трудноперевариваемой клетчатки, и соответственно растительноядные животные менее эффективно усваивают пищу, нежели плотоядные

Следовательно, количество биомассы на каждом уровне уменьшается, и трофические цепи могут состоять не более чем из 3-6 трофических уровней.

К последнему трофическому уровню энергия, накопленная продуцентами практически иссякает, поэтому круговорота энергии в экосистеме не происходит.

Обычно представляют динамику прохождения энергии и вещества через трофические цепи в виде экологических пирамид: энергии, чисел и биомассы.

Основанием пирамид служит первый трофический уровень, а последующие уровни образуют этажи и вершину.

Пирамида чисел отражает число особей на каждом уровне пищевой цепи (в некоторых случаях может оказаться перевернутой, например, когда более мелкие хищники живут групповой охотой на более крупных животных).

Пирамида биомассы- отражает количественное соотношение биомассы на каждом уровне.

Пирамида энергии- количество энергии на каждом уровне (даёт наиболее полное представление об организации сообществ).

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Саморегуляция и изменчивость биогеоценозов

Биогеоценозы существуют на определенной территории земной поверхности и способны выдерживать изменения, вносимые их компонентами.

Процесс саморегуляции проявляется в том, что все виды существуют совместно, не уничтожая полностью друг друга, но ограничивая численность каждого вида до определенного уровня.

Например, если численность какого-то вида резко возрастет, то обязательно найдутся потребители этого ресурса, чья численность впоследствии также возрастет, уменьшив при этом излишки изначального ресурса.

Или, наоборот, когда возникает дефицит какого-либо ресурса, то снижается выживаемость его потребителей и численность их популяций устанавливается на новом уровне.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

В зависимости от длительности существования избыточного ресурса в биогеоценозе последовательно включаются различные способы саморегуляции.

Первыми срабатывают механизмы адаптивного поведения: перестройка специализированного потребителя на запасание излишков и переключение неспециализированных потребителей на избыточны ресурс.

Затем включаются экологические механизмы: скопление кочующих потребителей и размножение местных.

Позднее можно ожидать вселение видов из удалённых сообществ в результате расширения их ареала обитания.

В итоге естественный отбор приводит к усилению эффективности каждого способа использования избыточного ресурса всеми потребителями путём углубления их адаптации

Хотя биогеоценозы- это саморегулирующиеся системы, устойчивое состояние в них никогда полностью не достигается.

Изменения в биогеоценозе в основном проявляются в:

  • изменении численности отдельных видов
  • смене одного биогеоценоза другим

 

Изменение численности видов

Численность популяции зависит от соотношения рождающихся и погибающих особей.

Оба этих показателя зависят от многих экологических факторов, действующих разнонаправленно, то есть численность популяции постоянно колеблется.

Например, повышение рождаемости приводит одновременно и к повышению численности и к снижению гибели.

Снижение численности после ее вспышки происходит после истощения пищевых ресурсов.

Значительные колебания численности наблюдаются в наиболее простых экологических системах.

В тропических лесах таких колебаний численности не наблюдается, так как все экологические ниши заняты и вспышки численности не происходит.

 

Смены биогеоценозов

Закономерный процесс смены одного биогеоценоза другим называют сукцессией.

Обычно в природе процесс сукцессии длится тысячи лет, но в отдельных случаях (например, после пожаров) смена биогеоценозов идёт быстро.

Различают первичную и вторичную сукцессии.

  • Первичная сукцессия развивается на абсолютно лишенном жизни месте (вулканической лаве, голой поверхности скал, антропогенных постройках.

Например, на голых скалах поселяются лишайники, которые образуют в процессе своей жизнедеятельности почвенный слой, на котором могут поселяться мхи вместе с мелкими беспозвоночными животными. Далее возможно заселение почвы травянистыми растениями, увеличение состава и численности почвенных беспозвоночных животных. Вследствие увеличения массы перегноя и влажности постепенно образуются луга и степи, заселяемые различными позвоночными животными.

  • Вторичная сукцессия развивается на месте, где раньше существовал хорошо развитый биоценоз.

Большинство вторичных сукцессий вызваны деятельностью человека: пожар, наводнение, вырубка лесов- поэтому их обычно называют антропогенными сукцессиями.

В таких местах сохраняются почвенные и другие жизненные ресурсы, поэтому такие сукцессии происходят значительно быстрее.

По мере развития экосистемы число составляющих ее видов растет, а связи между ними становятся все более сложными и разветвленными.

Это приводит к более полному использованию ресурсов среды и к устойчивости биогеоценоза.

При отсутствии нарушений сукцессия завершается образованием зрелого сообщества.

Пример антропогенной сукцессии: после вырубки леса на освободившейся территории вначале могут поселиться только травянистые растения (иван-чай, вейник).

Затем на смену им приходят деревья, чьи семена легко распространяются ветром (березы, осины). В результате создаются условия для произрастания теневыносливой ели, а травянистому сообществу перекрывается доступ к солнечному свету.

В конечном счёте ели, конкурируя за ресурсы с остальными деревьями становятся доминирующим видом, достигают верхнего светового яруса и вытесняют все остальные светолюбивые растения.

Таким образом, в результате сукцессий возникает всё биологическое  разнообразие природных сообществ: незрелых; находящихся на различных стадиях развития и зрелых.

Заключительный тест

Пройти тест