Пищевые цепи и экологические пирамиды Лекции по экологии Каф.ХиЭ ТТИ ЮФУ Доц.,к.х.н. Е.В.Воробьев

Пищевые цепи К середине 20-х годов 20-го века его начали применять и к исследованию видовых сообществ. Были выработаны такие понятия как трофическая (пищевая) сеть, пирамида чисел. Прослеживая пищевые взаимоотношения между членами биоценоза («кто кого и сколько поедает»), можно построить пищевые цепи и пищевые сети питания различных организмов. Пищевая цепь - перенос энергии пищи от ее источника - автотрофов (растений) - жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер. Трофическая цепь (пищевая цепь), взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей

Классификация цепей Пастбищные пищевые цепи, или цепи эксплуататоров, начинаются с продуцентов; для таких цепей при переходе с одного трофического уровня на другой. Характерно увеличение размеров особей при одновременном уменьшении плотности популяций, скорости размножения и продуктивности по биомассе. Детритная пищевая цепь пищевая цепь, в которой органическое вещество мертвых растений, животных, грибов или бактерий потребляется детритофагами. Часть питательных веществ, содержащихся в детрите, возвращается в круговорот, минуя стадию разложения до минеральных соединений и потребления их растениями. Цепи паразитов (яблоня – щитовка – наездник, или корова – слепень – бактерии - фаги) характеризуются уменьшением размеров особей при увеличении численности, скорости размножения и плотности популяций.

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»). Продуценты – организмы создающие органич.вещество из неорганического и использующие свет как источник энергии. Растения Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные и паразиты растений. Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники, либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче. Редуценты. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков.

В реальности пищевые взаимоотношения намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети

Пирамиды Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

Для удобства анализа количество особей отображаются прямоугольниками или трапециями, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества.

Пирамиды биомассы удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Например:сравнение биомассы деревьев определенного вида с пшеницей неуместно проводить по численности. Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид.

Пирамиды 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. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

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.

Миграция энергии и вещества

Роль: 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 приспобленных 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).

Задание Расписать трофическую сеть (НЕ ЦЕПЬ), начинающуюся с: 1. мухи 2. желудя 3. сине-зеленой водоросли 4. пшеницы