Трофическая структура биоценоза. Пищевые цепи.
Лекции.ИНФО


Трофическая структура биоценоза. Пищевые цепи.



Пищевая цепь – это линейная последовательность организмов, в которой происходит передача вещества и энергии от одного звена к другому.

В зависимости от того с чего начинается пищевая цепь, она подразделяется на два типа:

1. пастбищные цепи, или цепи выедания – это пищевые цепи, начинающиеся с продуцентов.

Например: капуста – гусеница – синица – ястреб – человек.

2. Детритные цепи, или цепи разложения – это пищевые цепи, начинающиеся с детрита.

Например: опавшие листья (детрит) – дождевой червь – плесневые грибы – микроорганизмы – биогены (питательное вещество; биогены, биогенные элементы - незаменимые химические элементы, из которых состоит вещество живых организмов углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор).

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

Трофических уровней столько, сколько пищевых звеньев в цепи питания.

Каждая экосистема содержит совокупность животных и растительных организмов, которые по формам питания можно разделить на 2 группы:

● автотрофы (кормящие себя сами) – зеленые растения, способные осуществлять фотосинтез и использующие минеральные элементы для роста и воспроизводства. Автотрофные растения – это продуценты экосистемы (от лат. слова – производящий), создающие органические вещества из неорганических. Из этих органических веществ и образуются ткани растений и животных. Фотосинтезирующие растения продуцируют пищу для всех остальных организмов экосистемы, отсюда их название – продуценты.

● гетеротрофы (питающиеся другими)- организмы, которым для питания необходимы органические вещества. Эти организмы имеют значительно сложный обмен веществ. Все гетеротрофы делятся на организмы-потребители (консументы) и организмы, разлагающие органические вещества на исходные неорганические компоненты (редуценты).

Консументы (потребляю) – это организмы, потребляющие органические вещества. Сюда относятся как простейшие, рыбы, моллюски, насекомые, птицы, пресмыкающиеся, так и млекопитающие, в т.ч. человек.

Различают:

● консументы первого порядка – растительноядные животные (клещ, слон);

● консументы второго, третьего и более порядков, потребляющих животную пищу,

- хищники (или плотоядные), а также

- всеядные (или эврифаги), которые могут поедать животную и растительную пищу (лисы, свиньи, тараканы).

Редуценты (с лат. – возвращающий, восстанавливающий) или деструкторы – организмы, разлагающие мертвое органическое вещество.

К редуцентам относятся различные животные (как правило, беспозвоночные), грибы, прокариоты:

* некрофаги – трупоеды;

* копрофаги (копрофилы, копротрофы) – питаются экскрементами;

* сапрофаги (сапрофиты, сапрофилы, сапротрофы) – питаются мертвым органическим веществом (опавшими листьями, линочными шкурками);

к сапрофагам относятся:

● ксилофаги (ксилофилы, ксилотрофы) – питаются древесиной;

● кератинофаги (кератинофилы, кератинотрофы) – питаются роговым веществом;

● детритофаги – питаются полуразложившимся органическим веществом;

● окончательные минерализаторы – полностью разлагают органическое вещество.

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Экологические пирамиды.

Классификация экологических пирамид:

1) пирамида численности, отражающая численность отдельных организмов;

2) пирамида биомассы, характеризующая общую сухую массу, калорийность или другую меру общего количества живого вещества;

3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии и (или) "продуктивность" на последовательных трофических уровнях.

Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид – пирамид энергии. Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы.

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспособленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

Сукцессия, ее виды.

Сукцессия - последовательная необратимая смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов или воздействия человека.

Выделяют два основных типа сукцессий:

1. автотрофные сукцессии – это сукцессии, начинающиеся с состояния, когда продукция больше трат на дыхание. Они протекают как с участием автотрофов, так и гетеротрофов;

2. гетеротрофные сукцессии – это сукцессии, начинающиеся с состояния, когда продукция меньше трат на дыхание. Они протекают только с участием гетеротрофов и имеют место только в условиях когда есть запас и поступление органического вещества (загрязненные водоемы, кучи компостов, трупы животных, гнилое дерево и т.д.).

Автотрофные сукцессии в зависимости от места подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные начинаются на месте лишенном жизни (скаля, песчаные дюны, вулканическая лава и т.д.). Они включают несколько этапов:

1) возникновение места, лишенного жизни;

2) миграция на него разных организмов или их расселительных зачатков;

3) приживание организмов;

4) конкуренция их между собой и вытеснение отдельных видов;

5) преобразование организмами их местообитания, постепенная стабилизация условий и отношений.

Вторичные сукцессии – это сукцессии, которые начинаются на месте разрушенного биоценоза.

В зависимости от причин сукцессии различают экзодинамические (от греческого слова эксо - снаружи) сукцессии, вызванные внешними по отношению к данной экосистеме факторами, могут быть вызваны изменениями климата, понижением уровня грунтовых вод, подъемом уровня мирового океана и т.п. Такие смены могут длиться столетиями и тысячелетиями. И эндодинамические (от греческого слова эндон - внутри) сукцессии, вызванные внутренними механизмами экосистемы, приводятся в действие особыми законами, механизмы которых до сих пор во многом непонятны. Известно, что на любом, даже абсолютно безжизненном, субстрате типа песчаных дюн или затвердевшей лавы, рано или поздно расцветает жизнь.

Типы сообществ, в данном пространстве последовательно сменяют друг друга, постепенно усложняясь и увеличивая видовое разнообразие, формируя так называемый сукцессионный ряд, состоящий из последовательных стадий, отмечающих смену одного сообщества другим. Сукцессионный ряд заканчивается стадией зрелости, на которой экосистема изменяется очень мало. Экосистемы на этой стадии называются климаксными (от греческого слова климакс - лестница).

Продолжительность сукцессии от зарождения экосистемы до стадии климакса может составлять до сотен и даже до тысяч лет. Столь длительная продолжительность связана в основном с необходимостью накопления питательного вещества в субстрате. За 5-10 лет они несколько обогащают субстрат питательными веществами, формируя зачатки почвы. Затем на этих еще совсем бедных почвах поселяются травы, еще более обогащая почву. Лет через 15 от начала сукцессии на когда-то безжизненном пространстве поселяются первые кустарники, которые постепенно вытесняются лиственными светолюбивыми деревьями, чаще всего березой и осиной, которые характеризуются быстрым ростом. К 50-летнему возрасту в молодом лиственном лесу выделяются наиболее сильные деревья, которые затеняют более слабую поросль, которая погибает, давая возможность поселиться под пологом лиственного леса поросли ели. Ель более теневынослива, под защитой лиственных деревьев она постепенно догоняет их в росте, отвоевывая у них жизненное пространство. Где-то к 70 годам экосистема достигает стадии смешанного елово-лиственного леса. Лиственные деревья к тому времени успевают состариться, и постепенно ель выходит на первый ярус, затеняя и изреживая всю лиственную растительность. К 90 годам данная экосистема достигает стадии климакса, для которой характерно практически полное отсутствие лиственных деревьев, ель становится доминирующим видом-эдификатором, формируя особым образом всю жизнь населяющего данную экосистему сообщества.

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 528;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная