Пищевые цепи, трофические сети и уровни

(в оптимальных условиях) …………………….. 3—5

Опытные системы с кондиционированными  условиями среды по всем показателям (за короткие

периоды времени)…………………………..8—10

В среднем растительность всей планеты…………0,8–1,0

Первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания являются растения. При дальнейших переходах энергии  и вещества с одного трофического уровня на другой существуют определенные закономерности.

                                        3.1 Правило десяти процентов.

Р. Линдеман (1942) сформулировал закон пирамиды энергий, или правило 10 %:

с одного трофического уровня экологической  пирамиды переходит на другой, более  высокий ее уровень (по «лестнице» продуцент  – консумент – редуцент), в среднем около 10 % энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.

На самом  деле потеря бывает либо несколько  меньшей, либо несколько большей, но порядок чисел сохраняется.

Обратный поток, связанный с потреблением веществ  и продуцируемым верхним уровнем  экологической пирамиды энергии  более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного  слабее – не более 0,5 % (и даже 0,25 %) от общего ее потока, поэтому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.

                                     3.2 Правило биологического усиления.

Вместе с  полезными веществами с одного трофического уровня на другой поступают и «вредные»  вещества. Однако если полезное вещество при его излишке легко выводится  из организма, то вредное не только плохо выводится, но и накапливается  в пищевой цепи. Таков закон  природы, называемый правилом накопления токсических веществ (биотического усиления) в пищевой цепи и справедливый для всех биоценозов.

Иначе говоря, если энергия при переходе на более  высокий уровень экологической  пирамиды десятикратно теряется, то накопление ряда веществ, в том числе токсичных  и радиоактивных, примерно в такой  же пропорции увеличивается, что  впервые было обнаружено в 50-х годах  на одном из заводов комиссией  по атомной энергии в штате  Вашингтон. Явление биотического накопления нагляднее всего демонстрируют  устойчивые радионуклиды и пестициды. В водных биоценозах накопление многих токсичных веществ, в том числе  хлорорганических пестицидов, коррелируется  с массой жиров (липидов), т. е. явно имеет энергетическую подоснову.

В середине 60-х  годов появилось, казалось бы, неожиданное  сообщение о том, что пестицид дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде – месте, чрезвычайно удаленном от районов его возможного применения. От отравления ДДТ сильно страдают конечные хищники, особенно птицы, так на востоке США полностью исчез сапсан. Птицы оказались наиболее уязвимы в связи с вызываемыми ДДТ гормональными изменениями, влияющими на обмен кальция. Это приводит к утончению скорлупы яиц, и они чаще разбиваются.

Биотическое накопление происходит очень стремительно, например, в случае с пестицидом ДДТ, попавшим в воду болот при многолетнем  их опылении с целью сокращения численности  нежелательных человеку насекомых  на Лонг-Айленде. Для данного случая содержание ДДТ в ррт  приведено ниже для следующих объектов:

вода…………………………………0,00005

планктон ……………………………….. 0,04

планктоноядные организмы………………….0,23

щука (хищная рыба)………………………..1,33

рыба-игла (хищная рыба)…………………….2,07

цапля (питается мелкими животными)………… 3,57

крачка (питается мелкими животными)………… 3,91

серебристая чайка (падальщик)………………..6,00

крохаль (птица, питается мелкой рыбой)……….. 22,8

баклан (питается крупной рыбой) ……………… 26,4

Специалисты по борьбе с насекомыми «благоразумно» не применяли такие концентрации, которые могли бы быть непосредственно  летальны для рыб и других животных. Тем не менее со временем было установлено, что в тканях рыбоядных животных концентрация ДДТ почти в 500 тыс. раз выше, чем в воде. В среднем, как и в приведенном примере, концентрация вредного вещества в каждом последующем звене экологической пирамиды примерно в 10 раз выше, чем в предыдущем.

Принцип биотического усиления (накопления) должен быть принят во внимание при любых решениях, связанных с поступлением соответствующих  загрязнений в природную среду. Следует учитывать, что скорость изменения концентрации может увеличиваться  или уменьшаться под действием  некоторых факторов. Так, человек  получит меньше ДДТ, чем птица, питающаяся рыбой. Это частично объясняется  удалением пестицидов при обработке  и варке рыбы. Кроме того, рыба находится в более опасном  положении, ибо получает ДДТ не только через пищу, но и непосредственно  из воды.

 

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

 Глава 4.Трофические  сети конкурирующих биоценозов

                          4.1    Пищевые связи пресного водоема.

Цепи питания пресного водоема  состоят из нескольких последовательных звеньев. Например, растительными остатками  и развивающимися на них бактериями питаются простейшие, которых поедают  мелкие рачки. Рачки, в свою очередь, служат пищей рыбам, а последних могут поедать хищные рыбы. Почти все виды питаются не одним типом пищи, а используют разные пищевые объекты. Пищевые цепи сложно переплетены. Отсюда следует важный общий вывод: если какой-нибудь член биогеоценоза выпадает, то система не нарушается, так как используются другие источники пищи. Чем больше видовое разнообразие, тем система устойчивее.

Первичным источником энергии  в водном биогеоценозе, как и в  большинстве экологических систем, служит солнечный свет, благодаря  которому растения синтезируют органическое вещество. Очевидно, биомасса всех существующих в водоеме животных полностью  зависит от биологической продуктивности растений.

Часто причиной низкой продуктивности естественных водоемов бывает недостаток минеральных веществ (в особенности  азота и фосфора), необходимых  для роста автотрофных растений, или неблагоприятная кислотность  воды. Внесение минеральных удобрений, а в случае кислой среды известкование  водоемов способствуют размножению  растительного планктона, которым  питаются животные, служащие кормом для  рыб. Таким путем повышают продуктивность рыбохозяйственных прудов. 

 

                                                              4.2    Пищевые связи леса.

 Богатство и разнообразие растений, производящих громадное количество органического вещества, которое может быть использовано в качестве пищи, становятся причиной развития в дубравах многочисленных потребителей из мира животных, от простейших до высших позвоночных - птиц и млекопитающих.

Среди млекопитающих пищевую  цепь, например, составляют растительноядные мышевидные грызуны и зайцы, а  также копытные, за счет которых  существуют хищники: ласка, горностай, куница, лиса, волк. Все виды позвоночных  служат средой обитания и источником питания для различных наружных паразитов, преимущественно насекомых  и клещей, а также внутренних паразитов: плоских и круглых червей, простейших, бактерий.

Пищевые цепи в лесу переплетены  в очень сложную пищевую сеть, поэтому выпадение какого-нибудь одного вида животных обычно не нарушает существенно всю систему. Значение разных групп животных в биогеоценозе неодинаково. Исчезновение, например, в большинстве наших дубрав всех крупных растительноядных копытных: зубров, оленей, косуль, лосей - слабо  отразилось бы на общей экосистеме, так как их численность, а следовательно, биомасса никогда не была большой и не играла существенной роли в общем круговороте веществ. Но если бы исчезли растительноядные насекомые, то последствия были бы очень серьезными, так как насекомые выполняют важную в биогеоценозе функцию опылителей, служат основой существования многих последующих звеньев пищевых цепей.

Процесс саморегуляции в дубраве проявляется в том, что все разнообразное население леса существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем. Насколько велико в жизни леса значение такой регуляции численности, можно видеть из следующего примера. Листьями дуба питается несколько сотен видов насекомых, но в нормальных условиях каждый вид представлен столь малым количеством особей, что даже их общая деятельность не наносит существенного вреда дереву и лесу. Между тем все насекомые обладают большой плодовитостью. Количество яиц, откладываемых одной самкой, редко бывает менее 100. Многие виды способны давать 2-3 поколения за лето. Следовательно, при отсутствии ограничивающих факторов численность любого вида насекомых возросла бы очень быстро и привела бы к разрушению экологической системы. Некоторая часть потомства погибает под влиянием различных неблагоприятных условий погоды. Но основную массу уничтожают другие члены биогеоценоза: хищные и паразитические насекомые, птицы, болезнетворные микроорганизмы.

Ограничивающее действие экологической системы все же не исключает полностью случаев  массового размножения отдельных  видов, которое бывает связано с сочетанием благоприятных факторов среды. Однако после массовой вспышки особенно интенсивно проявляются регулирующие факторы (паразиты, болезнетворные бактерии и др.), которые снижают численность вредителей до средней нормы.

Огромное значение в жизни  леса имеют процессы разложения и  минерализации массы отмирающих листьев, древесины, остатков животных и продуктов их жизнедеятельности. Из общего ежегодного прироста биомассы надземных частей растений около 3-4 т на 1 га естественно отмирает и опадает, образуя так называемую лесную подстилку. Значительную массу составляют также отмершие подземные части растений. С опадом возвращается в почву большая часть потребленных растениями минеральных веществ и азота.

Животные остатки очень  быстро уничтожаются жуками-мертвоедами, кожеедами, личинками падальных  мух и другими насекомыми, а  также гнилостными бактериями. Труднее  разлагается клетчатка и другие прочные вещества, составляющие значительную часть растительного опада. Но и они служат пищей для ряда организмов, например грибков и бактерий, имеющих специальные ферменты, которые расщепляют клетчатку и другие вещества до легкоусвояемых сахаров.

Как только растения погибают, их вещество полностью используется разрушителями. Значительную часть  биомассы составляют дождевые черви, производящие огромную работу по разложению и перемещению  органических веществ в почве. Общее  число особей насекомых, панцирных  клещей, червей и других беспозвоночных достигает многих десятков и даже сотен миллионов на гектар. В разложении опада особенно велика роль бактерий и низших, сапрофитных грибков. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Функциональная система, включающая в себя сообщество живых  существ и их среду обитания, называется экологической системой (или экосистемой). В такой системе связи между  ее компонентами возникают прежде всего на пищевой основе. Пищевая цепь указывает путь движения органических веществ, а также содержащихся в ней энергии и неорганических питательных веществ.

В экологических системах в процессе эволюции сложились цепи взаимосвязанных видов, последовательно  извлекающих материалы и энергию  из исходного пищевого вещества. Такая  последовательность называется пищевой  цепью, а каждое ее звено - трофическим  уровнем. Первый трофический уровень  занимают организмы автотрофы, или  так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Последний уровень обычно занимают редуценты или детритофаги.

Пищевые связи в экосистеме не являются прямолинейными, так как  компоненты экосистемы находятся между  собой в сложных взаимодействиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

Лисов Н.Д., Камлюк Л.В., Лемеза Н.А. Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса 11-летней общеобразовательной школы, для базового и повышенного уровней. Мн.: Беларусь, 2002.

Амос У.Х. Живой мир рек. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986.

Биологический энциклопедический  словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1986.

Риклефс Р. Основы общей экологии. - М.: Мир, 1979.

Спурр С.Г., Барнес Б.В. Лесная экология. - М.: Лесная промышленность, 1984.

Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. - М.: Высшая школа, 1988.

Яблоков А.В. Популяционная биология. - М.: Высшая школа, 1987.

http://biodat.ru/vart/doc/gef/book21.html