Пирамида биомасс: Экологические пирамиды биомассы и численности — урок. Биология, 11 класс.

Экологические пирамиды | Экология природных ресурсов

Трофическую структуру можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид:

  1. Пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне;
  2. Пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества — общий сухой вес, калорийность и т.д.;
  3. Пирамида продукции (энергии), имеющая универсальный характер, показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Обычные пирамиды чисел для пастбищных цепей имеют очень широкое основание и резкое сужение к конечным консументам. При этом числа «ступеней» различаются не менее чем на 1—3 порядка. Но это справедливо только для травяных сообществ — луговых или степных биоценозов.

Картина резко меняется, если рассматривать лесное сообщество (на одном дереве могут кормиться тысячи фитофагов) или если на одном трофическом уровне оказываются такие разные фитофаги, как тля и слон.

Это искажение можно преодолеть с помощью пирамиды биомасс.

В наземных экосистемах биомасса растений всегда существенно больше биомассы животных, а биомасса фитофагов всегда больше биомассы зоофагов.

Иначе выглядят пирамиды биомасс для водных, особенно морских экосистем: биомасса животных обычно намного больше биомассы растений. Эта «неправильность» обусловлена тем, что пирамидами биомасс не учитывается продолжительность существования поколений особей на разных трофических уровнях, скорость образования и поедания биомассы. Главным продуцентом морских экосистем является фитопланктон, имеющий большой репродукционный потенциал и быструю смену поколений. За то время, пока хищные рыбы (а тем более моржи и киты) накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса которых намного больше. Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем являются пирамиды скоростей образования живого вещества, иначе говоря, — пирамиды энергий.

Более совершенным отражением влияния трофических отношений на экосистему является правило пирамиды продукции (энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времена (или энергии), больше, чем на следующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии на трофических цепях.

В конечном итоге все три правила пирамид отражают энергетические отношения в экосистеме, а пирамида продукции (энергии) имеет универсальный характер.

В природе, в стабильных системах биомасса изменяется незначительно, т.е. природа стремится использовать полностью валовую продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее показатели позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомассы без подрыва ее продуктивности.

Человек получает достаточно много продукции от природных систем, тем не менее основным источником пищи для него является сельское хозяйство. Создав агроэкосистемы, человек стремится получить как можно больше чистой продукции растительности, но ему необходимо тратить половину растительной массы на выкармливание травоядных животных, птиц и т.д., значительная часть продукции идет в промышленность и теряется в отбросах, т.е. и здесь теряется около 90% чистой продукции и только около 10 % непосредственно используется на потребление человеком.

В природных экосистемах энергетические потоки также изменяются по своей интенсивности и характеру, и этот процесс регулируется действием экологических факторов, что проявляется в динамике экосистемы в целом.

Строение биосферы >
Биологическая продуктивность экосистем >

Биология Экологические пирамиды

26. Экологические пирамиды

На экране

Текст «Экологические пирамиды»

Не вся пища, которая усваивается организмами, расходуется на формирование биомассы, так как часть ее используется для удовлетворения энергетических затрат организмов в виде дыхания, движения, размножения. Это говорит о том, что в пищевых цепях на каждом последующем трофическом уровне происходит уменьшение  биомассы. Поэтому чем больше исходная биомасса звена цепи, тем больше она в последующих звеньях.

Текст «В пищевых цепях на каждом последующем трофическом уровне происходит уменьшение  биомассы»

Перенос энергии в сообществах осуществляется в основном по пищевым цепям. Ее количество при переходе с одного трофического уровня на другой, как и в случае с биомассой, уменьшается. Энергия теряется в процессе переваривания пищи, часть выводится из организма в виде экскрементов, часть теряется в виде тепла в процессах дыхания, движения или любого другого действия, требующего энергозатрат.

Текст «Количество энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, как и в случае с биомассой, уменьшается»

Цепи питания не бывают длинными. Обычно они состоят из четырех-шести звеньев в связи с тем, что при переносе энергии с одного трофического уровня на другой теряется до 90% энергии.

Текст «Цепи питания не бывают длинными. Обычно они состоят из четырех-шести звеньев в связи с тем, что при переносе энергии с одного трофического уровня на другой теряется до 90% энергии»

Графическое изображение трофических взаимоотношений в экосистеме называется экологическими пирамидами.

Текст «Экологические пирамиды — графическое изображение трофических взаимоотношений в экосистеме»

Взаимоотношения можно выразить числом особей, в единицах биомассы или количеством энергии. Соответственно различают пирамиды численности, пирамиды биомассы и пирамиды энергии.

Текст «Типы экологических пирамид:

  • пирамиды численности,
  • пирамиды биомассы,
  • пирамиды энергии»

Основание любой пирамиды всегда образуют продуценты, соответственно следующие уровни представлены консументами разных порядков. Как правило, пирамида имеет вид треугольника.

Текст «Основание любой пирамиды всегда образуют продуценты, соответственно следующие уровни представлены консументами разных порядков. Как правило, пирамида имеет вид треугольника»

Пирамиды биомассы иллюстрируют суммарную массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади. Пирамиды биомассы в наземных и мелководных сообществах имеют традиционный вид, так как растения здесь сравнительно крупные и долгоживущие,  и их биомасса намного выше биомассы консументов. В глубоководных водоемах пирамиды имеют вид перевернутых, что связано с меньшей биомассой растений по сравнению с биомассой животных. Однако в этом случае все компенсируется за счет быстрого возобновления фитопланктона.

Текст «Пирамиды биомассы иллюстрируют суммарную массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади»

Рисунок «Прямая и перевернутая пирамиды биомассы»

Пирамида численности отражает количество особей на каждом трофическом уровне. В идеальном варианте количество продуцентов больше, чем  количество консументов первого порядка, количество консументов первого порядка больше количества консументов второго порядка и т.д., т.е. общее число особей с каждым трофическим уровнем уменьшается, а размеры тела увеличиваются. Однако возможны и перевернутые пирамиды в случаях, когда количество особей предыдущего уровня меньше количества особей последующего. Например, на первом трофическом уровне могут находиться деревья, число которых намного меньше числа листогрызущих насекомых второго трофического уровня.

Текст «Пирамида численности отражает количество особей на каждом трофическом уровне»

Рисунок «Прямая пирамида численности»

С помощью пирамид энергии отображают снижение количества энергии при переходе от одного трофического уровня к другому. Построение данных пирамид очень трудоемкий процесс, однако данные пирамиды лучше других иллюстрируют трофические связи между организмами, так как учитывают скорость образования биомассы.

Текст «С помощью пирамид энергии отображают снижение количества энергии при переходе от одного трофического уровня к другому»

Рисунок «Пирамида энергии»

Экологическая пирамида — виды, характеристика и эффективность

Экосистема определяется как сообщество, состоящее из живых и неживых организмов, которые существуют рядом и взаимодействуют друг с другом. Она не имеет определённых размеров, так как может быть такой же маленькой, как дерево, или такой же большой, как вся земная масса. Экосистемы разбиты на разные ранги, называемые трофическими уровнями, которые составляют экологическую пирамиду.

История и описание

В 1927 году концепция экологической пирамиды была впервые предложена английским экологом Чарльзом Элтоном (1900−1991) (поэтому она также известна как элтонская пирамида). Экологическая пирамида — это графическое изображение треугольной формы, которое показывает количество организмов, биомассы и заключённой в них энергии на каждом трофическом уровне в экосистеме и их биологическую продуктивность. Она состоит из ряда горизонтальных полос, изображающих определённые ранги. Длина каждого столбца представляет общее количество особей, или биомассы, или энергии на каждом уровне в экосистеме.

Все организмы в биологии классифицируются на основе различных факторов окружающей среды, таких как образ жизни в определённой экосистеме (что едят и как получают энергию):

  • Организмы, которые производят органические вещества из неорганических, называются продуцентами (производителями). Растения и некоторые бактерии являются преобразователями солнечной энергии в процессе фотосинтеза и создают (синтезируют) органические вещества, которые потребители используют в качестве пищи. Как правило, такие пирамиды в окружающем мире начинаются именно с потребителей. Они расположены внизу и проходят через различные ступени, поднимаясь по пирамиде. Вершина представляет самый высокий уровень в цепи питания.
  • Следующим уровнем в иерархии являются консументы — это потребители органического вещества. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные — животную. В результате процесса пищеварения, протекающего в организмах консументов, происходит первичное измельчение и разложение органического вещества.
  • После этого редуценты разрушают мёртвые или разлагающиеся организмы и при этом осуществляют естественный процесс разложения.

Экологическая эффективность

Экологическая эффективность — это эффективность, с которой энергия передаётся с одного трофического уровня на другой.

Количество трофических уровней в пастбищной пищевой цепи ограничено, поскольку передача энергии осуществляется по закону десяти процентов. Это означает, что только 10% энергии передаётся на каждый трофический уровень с нижестоящего.

Уменьшение на каждом последующем уровне обусловлено двумя причинами:

  • ​При каждом трофическом потоке часть доступной энергии теряется при дыхании или расходуется на обмен веществ.
  • Часть энергии теряется при каждом преобразовании.

Виды экологических пирамид

Подобные пирамиды представляют трофическую структуру, а также трофическую функцию экосистемы. Они могут быть следующих трёх видов:

  • Пирамида чисел (или численности). Здесь учитывается количество организмов на каждой ступени. В процессе продвижения вверх по уровням количество организмов уменьшается. Производители образуют наибольшее количество и, следовательно, находятся на самом дне.
  • Пирамида энергии. Она вертикальная и представляет собой поток энергии от производителей к конечным потребителям.
  • Пирамида биомассы. Она представляет количество биомассы организмов, присутствующих на каждом уровне. Биомасса — это ни что иное, как вес организмов.
  • В целом, все они являются вертикальными, за исключением некоторых случаев. Например, в пищевой сети детрита (остатки органических веществ, перегной, которые образуются при переработке мёртвых растений и животных бактериями и простейшими) пирамида чисел не является вертикальной, потому что многие организмы питаются мёртвыми растениями или животными. Перевёрнутой экологической пирамидой также является пирамида биомассы в океане. Но следует отметить, что пирамида энергии находится исключительно в вертикальном положении, поскольку поток энергии является однонаправленным.

    Численность особей

    Пирамида чисел графически представляет общее количество особей, присутствующее на каждом уровне. Этот вид может иметь две разные формы в зависимости от количества организмов: прямую и перевёрнутую.

    В вертикальной числовой пирамиде количественное соотношение организмов обычно уменьшается снизу вверх. Это обычно происходит в экосистемах лугов и прудов, где растения (например, травы) занимают основание пирамиды. Последующие уровни включают потребителей.

    Перевёрнутая пирамида чисел, с другой стороны, является противоположностью первой. Это обычно наблюдается в экосистемах леса с деревьями в качестве производителей и насекомых в качестве потребителей.

    Среди трёх видов она наименее точна, поскольку не учитывает конкретное количество населения и, следовательно, не может полностью определить трофическую структуру в этой экосистеме. Она игнорирует биомассу организмов, а также не указывает на передаваемую энергию или использование её участвующими группами.

    Вертикальная пирамида чисел на примере экосистемы пруда и луга кратко описывается следующим образом:

    • Травы занимают самый низкий уровень (основание) из-за их обилия в экологии.
    • Следующая более высокая ступень — основной потребитель — травоядные, например, кузнечик. Индивидуальное количество кузнечиков меньше, чем у травы.
    • Следующая ступень — это основной хищник, например крысы. Количество крыс меньше, чем кузнечиков, потому что они питаются кузнечиками.
    • Далее вторичный хищник, змеи. Они питаются крысами.
    • И наконец, верхний хищник, такой как ястреб.

    С каждым более высоким уровнем количество индивидуумов уменьшается.

    При необходимости определить, какую массу растений сохранит от поедания гусеницами пара синиц при выкармливании 5 птенцов, если вес одного птенца 3 грамма, следует для начала составить цепь питания. Выглядеть она будет так: растения — гусеницы — синицы

    Правило экологической пирамиды показывает, что на каждом предыдущем уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени больше, чем на последующем ~ в 10 раз. Следовательно, соотношение будет следующим: растения 1500 г — гусеницы 150 г — синицы 15 г. Таким образом, пара синиц, выкармливая своих птенцов, сохраняет 1,5 кг растений.

    Масса живых организмов

    Пирамида биомассы определяется как количество доступной пищи и сколько энергии передаётся на единицу площади продукта живого вещества, присутствующего в организме, и общее количество организмов, находящихся на определённой ступени. В менее сложных терминах это относится к пище, доступной для последующего уровня.

    Большая часть биомассы, которую потребляют животные, используется для обеспечения энергии, превращается в новые ткани или просто остаётся непереваренной. Основную часть времени данный вид имеет истинную пирамидальную форму, причём биомасса на нижних уровнях выше уровней над ними.

    Как и предыдущий вид, пирамида биомассы может иметь две формы: прямую и перевёрнутую. Обычно наземные экосистемы характеризуются вертикальной формой, имеющей большую базу (первичные продуценты) с меньшими уровнями (потребители), расположенными наверху.

    С другой стороны, водные экосистемы являются полной противоположностью, поскольку они принимают перевёрнутую структуру. Это связано с тем, что производители фитопланктона (как правило, с меньшей биомассой) расположены у основания, а потребители, имеющие большую биомассу, расположены у вершины.

    Биомасса также используется в качестве источника возобновляемой энергии при замене ископаемого топлива. Эта альтернатива существенно помогла в улучшении климатических условий планеты. Благодаря использованию биомассы в качестве топлива можно получить широкий спектр преимуществ, которые включают сокращение отходов и низкие затраты.

    Основными характеристиками пирамиды биомассы являются:

    • Она обычно определяется путём сбора всех организмов, занимающих каждый уровень отдельно, и измерения их сухого веса. Это преодолевает проблему разницы в размерах, поскольку взвешиваются все виды организмов на трофическом уровне.
    • На каждом уровне располагается определённая масса живого материала в определённое время.
    • Постоянный урожай измеряется как масса живых организмов (биомасса) или количество в единице площади.

    Энергия и её передача

    Последний, но не менее важный вид, это энергетическая пирамида, которая показывает общую энергию в экосистеме и сколько её требуется организмам, когда они поднимаются на более высокие уровни.

    Структура потока энергии в пирамиде этого вида основана на принципах термодинамики. Этот закон конкретно говорит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, она только превращается в другую форму.

    Её задача — показать, что энергия переносится с более низких уровней с большим количеством энергии (производители) на более высокие (потребители) и преобразуется в биомассу.

    Следовательно, можно сделать вывод, что организмы, обнаруженные на самых высоких уровнях более коротких пищевых цепей, несут большее количество энергии, чем те, которые обнаруживаются в более длинных.

    В отличие от первых двух видов, энергетическая пирамида всегда изображена в вертикальном положении с самыми большими энергоносителями в основании. Её идея очень важна в контексте биологического увеличения, которое определяется как тенденция увеличения количества токсичных веществ по мере продвижения вверх по уровням.

    Когда производство рассматривается с точки зрения энергии, пирамида указывает не только количество потока энергии на каждом уровне, но и, что более важно, фактическую роль, которую различные организмы играют в передаче энергии. Она также показывает, сколько энергии нужно, когда она течёт вверх, чтобы поддерживать следующий уровень.

    Она строится в соответствии со скоростью, с которой пищевой материал проходит через пищевую цепь. Некоторые организмы могут иметь небольшую биомассу, но общая энергия, которую они ассимилируют и передают, может быть значительно больше, чем у организмов с гораздо большей биомассой.

    Примером экологической пирамиды биомассы может служить следующее описание:

  • Предположим, что экосистема получает 1000 калорий световой энергии в данный день. Большая часть энергии не поглощается, а отражается в пространстве.
  • Из поглощённой энергии только небольшая доля используется зелёными растениями, из которых они расходуют часть для дыхания, поэтому только 100 калорий хранятся в качестве энергозатратных материалов.
  • Олень съедает растение, содержащее 100 калорий пищевой энергии. Он использует часть из них для своего метаболизма и сохраняет только 10 калорий в качестве пищевой энергии.
  • Лев, который ест оленей, получает ещё меньше энергии. Таким образом, полезная энергия уменьшается от солнечного света до производителя, от травоядного животного до плотоядного.
  • Концепция энергетической пирамиды помогает объяснить феномен биологического увеличения — склонность токсических веществ к постепенному увеличению концентрации с более высокими уровнями.

    Некоторые ограничения

    Хотя все три вида очень специфичны для аспекта экосистемы, которую они хотят описать, все они всё ещё имеют тенденцию не замечать важные аспекты. Некоторые из этих ограничений следующие:

    • Эти виды применимы только в простых пищевых цепях, которые не обязательно встречаются в природе. Они также не учитывают возможное присутствие одного и того же вида на разных трофических уровнях.
    • Более того, ни одна из трёх экологических пирамид не даёт представления о разнице времён года и климата.
    • Другим организмам, таким как микроорганизмы и грибы, не отводится особой роли в пирамидах, несмотря на их жизненно важную роль в экосистемах.
    • Они не учитывают один и тот же вид, принадлежащий двум или более трофическим уровням.

    Более того, сапрофитам (растениям, грибам или микроорганизмам, живущим на разлагающихся веществах) не отводится места в пирамидах, даже если они играют жизненно важную роль в экосистеме.

    Предыдущая

    БиологияСтроение сфагнума — внешний вид и особенности болотного мха

    Следующая

    БиологияЛизосомы в биологии — особенности строения и основные функции

    Экологическая пирамида

    — способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме (см. рис. 1). Может быть трех типов:

    1) пирамида численности — отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;

    2) пирамида биомассы — отражает биомассу каждогоитрофического уровня;

    3) пирамида энергии — показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.

    Первые два типа пирамид имеют ряд существенных недостатков. Построение пирамиды численности может быть затруднено в том случае, если разброс  численности организмов разных уровней оказывается чрезвычайно велик. (Например, 500 тысячам злаков в основании пирамиды может соответствовать один конечный хищник.) Кроме того, пирамида может оказаться перевернутой (в том случае, если продуцент очень крупный, или в том случае, если большое число паразитов питаются на немногочисленных консументах).Пирамида  биомасс  отражает состояние  экосистемы  на момент отбора пробы и, следовательно, показывает соотношение биомассы в данный момент и не отражает продуктивность каждого трофического уровня (т. е. его способность образовывать биомассу в течение определенного промежутка времени). Поэтому в том случае, когда в число продуцентов входят быстрорастущие виды, пирамида биомасс также может оказаться перевернутой. Этих недостатков лишена пирамида энергии. Она позволяет  сравнить   продуктивность   различных   трофических уровней, поскольку учитывает фактор времени. Кроме того, она учитываем  разницу в энергетической ценности различных веществ (например.  1 г жира дает почти в два раза больше энергии, чем 1 г глюкозы). Поэтому пирамида энергии всегда суживается кверху и никогда не бывает перевернутой.

    Рис. 1. Экологические пирамиды: 1 — сужающая пирамида; 2 — перевернутая пирамида

    Источник: Т.Л. Богданова  «Пособие для поступающих в вузы»

     

    Презентация по биологии на тему «Экологические пирамиды»

    КГУ «Средняя школа имени Михаила Бикетова»

    Экологические пирамиды биомассы и численности

    Учитель химии, биологии

    Никифорова Н.Н.

    • Экологические пирамиды  — это графические модели, отражающие число особей ( пирамида чисел ), количество их биомассы ( пирамида биомасс ) или заключённой в них энергии ( пирамида энергии ) на каждом трофическом уровне и указывающие на понижение всех показателей с повышением трофического уровня.

    Экологические пирамиды

    • Энергии,
    • Биомассы
    • Численности .

    Принцип построения экологических пирамид

    • Основание пирамиды образуют продуценты (растения).
    • Над ними располагаются консументы первого порядка (травоядные).
    • Следующий уровень представляют консументы второго порядка (хищники).
    • И так далее до вершины пирамиды, которую занимают наиболее крупные хищники. Высота пирамиды обычно соответствует длине пищевой цепи.

    Пирамида биомасс (1)  

    • показывает соотношение биомасс организмов разных трофических уровней, изображенных графически таким образом, что длина или площадь прямоугольника, соответствующего определённому трофическому уровню, пропорциональна его биомассе.
    • Правило экологической пирамиды биомасс  отражает закономерность, согласно которой в любой экосистеме биомасса каждого следующего звена в 10 раз меньше предыдущего.

    Пирамида численности или чисел (2)  

    • отображение числа особей на каждом из трофических уровней данной экосистемы.
    • Пирамиды чисел отражают только плотность населения организмов на каждом трофическом уровне, но не скорость самовозобновления (оборота) организмов.

    Перевёрнутые пирамиды

    • Если скорость размножения популяции жертвы высока, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но низкую скорость размножения.
    • плотность организмов в данный конкретный момент времени на низком трофическом уровне может быть ниже, чем плотность организмов на высоком уровне.
    • Например , на одном дереве может жить и кормиться множество насекомых ( перевернутая пирамида численности ).
    • Перевернутая пирамида биомасс  свойственна морским экосистемам, где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся (имеют большой репродуктивный потенциал и быструю смену поколений).
    • Из трёх типов экологических пирамид пирамида энергии дает наиболее полное представление о функциональной организованности сообществ, так как отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь

    Трофическая структура и экологические пирамиды

    Трофическая структура и экологические пирамиды

    1.1.1. Трофическая структура экосистемы

    Влияние такого фактора, как зависимость метаболизма от размеров особи, на интенсивность дыхания на каждом трофическом уровне приводит к формированию для каждой конкретной экосистемы определённой трофической структуры, которая часто служит характеристикой типа экосистемы (озера, леса, кораллового рифа, пастбища и т. п.). Трофическую структуру выражают либо урожаем на корню, либо количеством энергии, фиксируемым на каждом трофическом уровне.

    Трофическую структуру можно изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Первая пирамида была построена Чарльзом Элтоном и носила название «пирамида чисел«. Пирамиды наглядно иллюстрируют соотношение биомасс и эквивалентных им энергий в каждом звене пищевой цепи и используются практических расчётах при обосновании, например, необходимых площадей под сельскохозяйственные культуры, с тем, чтобы обеспечить кормами скот, а следовательно, потребность населения в животном белке.

    Различают три основных типа экологических пирамид:

    1) пирамида численностей, отражающая численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне;

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

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

    Пирамиды численностей и биомассы могут быть обращёнными, то есть основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцентов меньше размеров консументов. Напротив, энергетическая пирамида всегда будет сужаться кверху при условии, что мы учитываем все источники пищевой энергии в системе.

    Рекомендуемые материалы

    Ниже приведены примеры экологических пирамид.

    1. Пирамида численностей (численность особей на 0.1 га)

    Лугопастбищное общество                          Лес умеренной зоны

    2. Пирамида биомассы (сухая масса в г на 1 м2)

    3. Пирамида энергий (поток энергии на м2 в год)

                     Лес Силвер-Спрингс            Сельскохозяйственная агроэкосистема

               (поток энергии, ккал/м2год)                 (поток энергии, Дж/м2год)

    Пирамида численностей существенным образом зависит от размеров организмов, что иногда искажает пропорции потока энергии/биомассы снизу вверх. Таким образом, форма пирамиды численностей сильно различается для разных сообществ в зависимости от того, малы (фитопланктон, трава) или велики (дубы) в них продуценты.

    В общем случае пирамида биомасс лучше показывает соотношения урожаев на корню для экологических групп в целом. В системах с очень маленькими продуцентами и крупными консументами общая масса последних может быть выше, что приводит к обращению пирамиды биомасс. Однако это не нарушает общий закон для энергии: через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через уровни консументов. Низкая биомасса продуцентов связана с тем, что интенсивный обмен и быстрый оборот мелких организмов продуцентов обуславливают в результате большую продукцию, но малый урожай на корню. Обращённые пирамиды биомасс характерны для озёр и морей.

    Из трёх типов экологических пирамид пирамида энергии даёт наиболее полное представление о функциональной организации сообществ. Число и масса  организмов, которых может поддерживать какой-либо уровень, зависит не от количества фиксированной на предыдущем уровне энергии, а от скорости продуцирования пищи. В противоположность пирамидам численностей и биомассы, отражающим статику системы, пирамида энергии отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь. Форма этой пирамиды диктуется вторым законом термодинамики.

    Концепция потоков энергии не только позволяет сравнивать экосистемы между собой, но и дает средство для оценки относительной роли популяций в их биотических сообществах. Так, например, популяции, находящиеся на одном трофическом уровне, характеризуются примерно одинаковым потоком энергии через них при резком отличном  их количестве и биомассе.

    Рассмотрим пример для трёх популяций, являющихся первичными консументами.

    Тип оценочного параметра

    Количество

    Биомасса

    Поток энергии

    Единица измерения

    (особи/м2)

    (г/м2)

    (ккал/м2сут)

    Почвенные бактерии

    1012

    0.001

    1.0

    Кузнечики

    10

    1.0

    0.4

    Олени

    10-5

    1.1

    0.5

    Численность в этом примере варьирует на 17 порядков, биомасса – на три порядка, а поток энергии – лишь в два раза. Это сравнительное единообразие потоков энергии свидетельствует о том, что все эти популяции в своих сообществах относятся к одному трофическому уровню, хотя если судить по численности или биомассе, то этого предположить нельзя.

    Справедливо следующее “экологическое правило”: данные по численности приводят к переоценке значения мелких организмов, а данные по биомассе – к переоценке роли крупных организмов. Следовательно, эти критерии непригодны для сравнения функциональной роли популяций, сильно различающихся по отношению интенсивности метаболизма к размеру особи, хотя, как правило, биомасса всё же более надёжный критерий, нежели численность. Вместе с тем поток энергии служит более подходящим показателем для сравнения любого компонента экосистемы с другим и всех между собой.

    1.1.2. Теория сложности. Закон уменьшения отдачи и концепция поддерживающей ёмкости среды

    По мере того как размеры и сложность системы увеличивается, пропорционально (но ещё быстрее) увеличивается энергетическая стоимость поддержания структуры и функции системы. При удвоении размеров системы, как правило, более чем вдвое увеличивается количество энергии, которая должна отводится на уменьшение энтропии, связанной с необходимостью сохранения структурной и функциональной сложности.

    Таким образом, при увеличении размера и сложности системы проявляется закон уменьшения отдачи, то есть увеличиваются расходы, связанные с масштабами, что объясняется увеличением стоимости откачивания неупорядоченности. Но часть возрастающей платы за сложность компенсируется преимуществами, которые в экономике называют экономией, связанной с масштабами. Метаболизм на единицу массы уменьшается с увеличением массы организма или биомассы леса, так что на единицу потока энергии удаётся поддерживать больше структурных образований.

    Добавочные функциональные цепи и петли обратной связи могут увеличить эффективность использования энергии и повторного использования веществ и могут повысить устойчивость или упругость экосистемы по отношению к нарушающим воздействиям. Таким образом, с ростом размера и сложности системы проявляется также и закон увеличения отдачи.

    Но какие бы ни были преимущества от возрастания размеров системы, общая энтропия слишком быстро увеличивается с ростом размеров. В результате всё большая и большая доля общего потока энергии должна отклонятся на дыхание, связанное с поддержанием системы, в связи, с чем всё меньшая доля остаётся для нового роста.

    Когда расходы энергии на поддержание уравниваются с количеством доступной энергии, дальнейший рост системы прекращается. Количество биомассы, которое может поддерживаться в этих условиях, называется максимальной поддерживающей ёмкостью (способностью) среды.

    Рост размеров и сложности популяций, а также целых экосистем обычно идёт по S-образной или сигмоидной кривой согласно логистическому уравнению

    ·             ,

    где К и есть максимальная поддерживающая ёмкость среды, N0 – размер, соответствующий начальному моменту времени t = 0, r – удельная скорость роста.

    На этой кривой можно выделить точку I, точку перегиба, где скорость роста максимальна. Уровень I называют оптимальной поддерживающей ёмкостью, так как биомасса будет быстрее всего восстанавливаться на этом уровне.

    Поддерживать систему на максимальном уровне К очень сложно, так как вследствие колебаний внешних условий размеры системы могут превысить максимальную поддерживающую ёмкость среды и энтропия будет превосходить способность системы рассеивать её. Это может привести к временному нарушению производительной способности среды и снижению текущего уровня К. То есть при достижении системой уровня максимальной поддерживающей ёмкости среды возможно возникновение сильных колебаний, навязанных внешними условиями, что резко снижает устойчивость и стабильность системы, и даже может привести к её разрушению. Поэтому оптимальным было бы ограничить размеры системы на уровне оптимальной поддерживающей ёмкости среды, составляющей 50% максимальной, что позволит устойчиво существовать системе, несмотря на капризы седы.

    Этот подход очень актуален для человечества, потребление которого приблизилось к максимальной производительной способности Земли. Любое сильное стрессовое воздействие, например война, засуха или болезнь, которое сократит урожай хотя бы на год, означает серьёзное недоедание или голод миллионов, еле сводящих концы с концами.

    Проявление законов увеличения и уменьшения отдачи при росте размеров удобнее всего проследить на примере системы города. С увеличением размеров города происходит концентрация крупных производств, возрастает зарплата обитателей крупного города, в крупных городах концентрируются культурные и спортивные центры, научные и образовательные центры, что даёт много преимуществ жителям крупных городов. В крупных городах всегда есть возможность удовлетворить практически любой запрос человека, любую его потребность. Однако по мере роста города ухудшается качество жизни, в основном за счет ухудшения качества воздуха и качества окружающей среды. С ростом города возрастают:

    — затраты на поддержание и обслуживание города;

    — расходы на транспорт;

    — массовая безработица в период экономического спада;

    — заболеваемость населения;

    — затраты на отопление и охлаждение;

    — уровень преступности.

    Чем больше город, тем больше средств он требует для самоподдержания, причем уровень данных затрат растёт быстрее, чем уровень населения. Для удовлетворения этих затрат приходится повышать налоги, что снижает преимущество больших городов в высоких уровнях доходов. Так, человек, живущий в штате Нью-Йорк, выплачивает в 3 раза большую налоговую сумму, чем живущий в штате Миссисипи. Такова плата за высокую  плотность населения и экономические и культурные блага, которые даёт нам город.

    Разумный баланс между затратами и выгодами складывается в городе умеренных размеров с населением около 100-200 тыс. человек. Конечно, при определении теоретически оптимальных размеров города надо учитывать много сложных факторов. Кроме того, каждый крупный регион мира должен иметь по крайней мере один очень крупный город, дающий те культурные и образовательные преимущества, которым могут обладать только очень большие города, например, музеи, филармонии, вузы, высококлассные спортивные команды. Гражданам придётся смириться с тем, что крупный центральный город не может сам себя обеспечить и нуждается в дотациях от населения данного региона и всей страны – это будет плата за экономические и культурные блага, предоставляемые им всему региону.

    В городах экономические функции максимизированы до такой степени, что не удаётся одновременно максимизировать социальные и экологические аспекты человеческого существования.

    Информация в лекции «4.1 Доарийский период — индская цивилизация» поможет Вам.

    1.1.3. Энергетическая классификация экосистем

    Источник и качество доступной энергии в той или иной степени определяет видовой состав и численность организмов, характер функциональных процессов, протекающих в экосистеме, и процессов её развития, а также образ жизни человека. Поскольку энергия — общий знаменатель и исходная движущая сила всех экосистем, как природных, так и антропогенных, логично принять энергию за основу для «первичной» классификации экосистем. Удобно выделить на этой основе четыре фундаментальных типа экосистемы.

    1. Природные, движимые Солнцем, несубсидируемые. Источник энергии — Солнце, ежегодный приток энергии  — 1000¸10000 ккал/м². К этому типу принадлежат открытые океаны, горные леса, степи, большие глубокие озёра; они занимают 70% площади Земли. Часто на них накладываются и другие ограничения, например, нехватка элементов питания и воды. Эти экосистемы имеют низкую продуктивность. Организмы, живущие в них, выработали хорошую адаптацию к существованию на скудном пайке энергии. В силу большого объёма этих экосистем они — основа системы жизнеобеспечения Земли.

    2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками. Ежегодный приток энергии  — 10000¸40000 ккал/м². Примеры: эстуарии в приливных морях, некоторые дождевые леса. Это природные системы, обладающие естественной плодородностью и характеризующиеся не только высокой поддерживающей способностью, но и производящие излишки органического вещества, которые могут выноситься в другие системы или накапливаться.

    3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком. Ежегодный приток энергии — 20000÷40000 ккал/м². Основной пример: агроэкосистема. Это системы, производящие продукты питания и волокнистые материалы, и получающие дотации в форме горючего или в др. формах, поставляемых человеком. Это экосистемы с не просто повышенной продуктивностью, а с продуктивностью, нацеленной на производство пищевых и волокнистых материалов, легко собираемых и перерабатываемых.

    4. Индустриально-городские, движимые топливом. Главный источник энергии не Солнце, а топливо. Ежегодный приток энергии — 100000¸3000000 ккал/м². Это системы, в которых генерируется наше богатство, но они зависят от экосистем первых трёх типов, паразитируя на них и получая от них   продукты питания и топливо. Характеризуются сверхбольшими потоками энергии. В год на человека  приходится около 80 млн. ккал при годовой потребности пищи в 1 млн. ккал, т.е. на промышленность, транспорт, сельское и домашнее хозяйство расходуется в 80 раз энергии больше, чем требуется для физиологических нужд.

    Какие процессы отражает экологическая пирамида. Пирамида биомасс, энергии, чисел

    >> Экологические пирамиды

    Экологические пирамиды

    1. Что такое пищевая сеть?
    2. 2 Какие организмы относятся к продуцентам?
    3. Чем консументы отличаются от продуцентов?

    Перенос энергии в сообществе.

    В любой трофической цепи не вся пища используется на рост особей, т. е. на формирование биомассы. Часть ее расходуется на удовлетворение энергетических затрат организмов: дыхание, движение, размножение, поддержание температуры тела и т. д. Следовательно, в каждом последующем звене пищевой цепи происходит уменьшение биомассы. Обычно чем больше масса начального звена пищевой цепи, тем больше она в последующих звеньях.

    Пищевая цепь — основной канал переноса энергии в сообществе. По мере удаления от первичного продуцента ее количество уменьшается. Это объясняется рядом причин.

    Перенос энергии с одного уровня на другой никогда не бывает полным. Часть энергии теряется в процессе переработки пищи, а часть вообще не усваивается организмом и выводится из него с экскрементами, а затем разлагается деструкторами.

    Часть энергии теряется в виде тепла в процессе дыхания. Любое животное, перемещаясь, охотясь, строя гнездо или производя иные действия, совершает работу, которая требует затрат энергии, в результате чего опять происходит выделение тепла.

    Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (более высокий) определяет число этих уровней и соотношение хищников и жертв. Подсчитано, что на любой данный трофический уровень поступает около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Поэтому общее число трофических уровней редко бывает более четырех-шести.

    Данное явление, изображенное графически, получило название экологическая пирамида. Различают пирамиду численности (особей), пирамиду биомассы и пирамиду энергии.

    Основание пирамиды образуют продуценты (растения ). Над ними располагаются консументы первого порядка (травоядные). Следующий уровень представляют консументы второго порядка (хищники). И так далее до вершины пирамиды, которую занимают наиболее крупные хищники. Высота пирамиды обычно соответствует длине пищевой цепи.

    Пирамида биомассы показывает соотношение биомассы организмов разных трофических уровней, изображенных графически таким образом, что длина или площадь прямоугольника, соответствующего определенному трофическому уровню, пропорциональна его биомассе (рис. 136).

    Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей

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

    Схематически изображать эти соотношения предложил американский зоолог Чарльз Элтон в 1927 году.

    При схематическом изображении каждый уровень показывают в виде прямоугольника, длина или площадь которого соответствует численным значениям звена пищевой цепи (пирамида Элтона), их массе или энергии. Расположенные в определенной последовательности прямоугольники создают различные по форме пирамиды.

    Основанием пирамиды служит первый трофический уровень — уровень продуцентов, последующие этажи пирамиды образованы следующими уровнями пищевой цепи — консументами различных порядков. Высота всех блоков в пирамиде одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне.

    Экологические пирамиды различают в зависимости от показателей, на основании которых строится пирамида. При этом для всех пирамид установлено основное правило, согласно которому в любой экосистеме больше растений, чем животных, травоядных, чем плотоядных, насекомых, чем птиц.

    На основе правила экологической пирамиды можно определить или рассчитать количественные соотношения разных видов растений и животных в естественных и искусственно создаваемых экологических системах. Например, 1 кг массы морского зверя (тюленя, дельфина) нужно 10 кг съеденной рыбы, а этим 10 кг нужно уже 100 кг их корма — водных беспозвоночных, которым в свою очередь для образования такой массы необходимо съедать 1000 кг водорослей и бактерий. В данном случае экологическая пирамида будет устойчива.

    Однако, как известно, из каждого правила бывают исключения, которые будут рассмотрены в каждом типе экологических пирамид.

    Типы экологических пирамид

    Пирамиды чисел — на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов

    Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис.3).

    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.

    Пирамиды биомасс — характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м2, кг/га, т/км2 или на объем — г/м3 (рис.4)

    Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д.

    В данном случае (если организмы не слишком различаются по размерам) пирамида также будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху. Однако и из этого правила имеются существенные исключения. Например, в морях биомасса растительноядного зоопланктона существенно (иногда в 2-3 раза) больше биомассы фитопланктона, представленного преимущественно одноклеточными водорослями. Это объясняется тем, что водоросли очень быстро выедаются зоопланктоном, но от полного выедания их предохраняет очень высокая скорость деления их клеток.

    В целом для наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характерны относительно устойчивые пирамиды с широким основанием. В водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращенной, или перевернутой (острием направлена вниз). Так, в озерах и морях масса растений превышает массу потребителей только в период цветения (весной), а в остальное время года может создаться обратное положение.

    Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем.

    Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения.

    Пирамиды энергии — показывает величину потока энергии или продуктивности на последовательных уровнях (рис.5).

    В противоположность пирамидам чисел и биомассы, отражающим статику системы (количество организмов в данный момент), пирамида энергии отражая картину скоростей прохождения массы пищи (количества энергии) через каждый трофический уровень пищевой цепи, дает наиболее полное представление о функциональной организации сообществ.

    На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей, и если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный вид с широким основанием и суживающейся верхушкой. При построении пирамиды энергии в ее основание часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии.

    В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий (закон 10 процентов), согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90% всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

    Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г. У древесных растений эта доля много ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей эта величина значительно больше, поскольку у них отсутствуют трудноусвояемые ткани. Однако общая закономерность процесса передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние.

    Рассмотрим превращение энергии в экосистеме на примере простой пастбищной трофической цепи, в которой имеется всего три трофических уровня.

    уровень — травянистые растения,

    уровень — травоядные млекопитающие, например, зайцы

    уровень — хищные млекопитающие, например, лисы

    Питательные вещества создаются в процессе фотосинтеза растениями, которые из неорганических веществ (вода, углекислый газ, минеральные соли и т.д.) с использованием энергии солнечного света образуют органические вещества и кислород, а также АТФ. Часть электромагнитной энергии солнечного излучения при этом переходит в энергию химических связей синтезируемых органических веществ.

    Все органическое вещество, создаваемое в процессе фотосинтеза называется валовой первичной продукцией (ВПП). Часть энергии валовой первичной продукции расходуется на дыхание, в результате чего образуется чистая первичная продукция (ЧПП), которая и является тем самым веществом, которое поступает на второй трофический уровень и используется зайцами.

    Пусть ВПП составляет 200 условных единиц энергии, а затраты растений на дыхание (R) — 50%, т.е. 100 условных единиц энергии. Тогда чистая первичная продукция будет равна: ЧПП = ВПП — R (100 = 200 — 100), т.е. на второй трофический уровень к зайцам поступит 100 условных единиц энергии.

    Однако, в силу разных причин зайцы способны потребить лишь некоторую долю ЧПП (в противном случае исчезли бы ресурсы для развития живой материи), существенная же ее часть, в виде отмерших органических остатков (подземные части растений, твердая древесина стеблей, ветвей и т.д.) не способна поедаться зайцами. Она поступает в детритные пищевые цепи и (или) подвергается разложению редуцентами (F). Другая часть идет на построение новых клеток (численность популяции, прирост зайцев — Р) и обеспечение энергетического обмена или дыхания (R).

    В этом случае, согласно балансовому подходу, балансовое равенство расхода энергии (С) будет выглядеть следующим образом: С = Р + R + F, т.е. поступившая на второй трофический уровень энергия будет израсходована, согласно закону Линдемана, на прирост популяции — Р — 10%, остальные 90% будут израсходованы на дыхание и удаление неусвоенной пищи.

    Таким образом, в экосистемах с повышением трофического уровня происходит быстрое уменьшение энергии, накапливаемой в телах живых организмов. Отсюда ясно почему каждый последующий уровень всегда будет меньше предыдущего и почему цепи питания обычно не могут иметь более 3-5 (редко 6) звеньев, а экологические пирамиды не могут состоять из большого количества этажей: к конечному звену пищевой цепи так же, как и к верхнему этажу экологической пирамиды, будет поступать так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

    Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой потоки вещества и энергии в биогеоценозе, основу его функциональной организации.

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

    Схематически изображать эти соотношения предложил американский зоолог Чарльз Элтон в 1927 году.

    При схематическом изображении каждый уровень показывают в виде прямоугольника, длина или площадь которого соответствует численным значениям звена пищевой цепи (пирамида Элтона), их массе или энергии. Расположенные в определенной последовательности прямоугольники создают различные по форме пирамиды.

    Основанием пирамиды служит первый трофический уровень — уровень продуцентов, последующие этажи пирамиды образованы следующими уровнями пищевой цепи — консументами различных порядков. Высота всех блоков в пирамиде одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне.

    Экологические пирамиды различают в зависимости от показателей, на основании которых строится пирамида. При этом для всех пирамид установлено основное правило, согласно которому в любой экосистеме больше растений, чем животных, травоядных, чем плотоядных, насекомых, чем птиц.

    На основе правила экологической пирамиды можно определить или рассчитать количественные соотношения разных видов растений и животных в естественных и искусственно создаваемых экологических системах. Например, 1 кг массы морского зверя (тюленя, дельфина) нужно 10 кг съеденной рыбы, а этим 10 кг нужно уже 100 кг их корма — водных беспозвоночных, которым в свою очередь для образования такой массы необходимо съедать 1000 кг водорослей и бактерий. В данном случае экологическая пирамида будет устойчива.

    Однако, как известно, из каждого правила бывают исключения, которые будут рассмотрены в каждом типе экологических пирамид.

    Типы экологических пирамид

    1. пирамиды чисел — на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов

    Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис.3).

    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.

    1. пирамиды биомасс — характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м 2 , кг/га, т/км 2 или на объем — г/м 3 (рис.4)

    Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д.

    В данном случае (если организмы не слишком различаются по размерам) пирамида также будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху. Однако и из этого правила имеются существенные исключения. Например, в морях биомасса растительноядного зоопланктона существенно (иногда в 2-3 раза) больше биомассы фитопланктона, представленного преимущественно одноклеточными водорослями. Это объясняется тем, что водоросли очень быстро выедаются зоопланктоном, но от полного выедания их предохраняет очень высокая скорость деления их клеток.

    В целом для наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характерны относительно устойчивые пирамиды с широким основанием. В водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращенной, или перевернутой (острием направлена вниз). Так, в озерах и морях масса растений превышает массу потребителей только в период цветения (весной), а в остальное время года может создаться обратное положение.

    Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем.

    Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения.

    1. пирамиды энергии — показывает величину потока энергии или продуктивности на последовательных уровнях (рис.5).

    В противоположность пирамидам чисел и биомассы, отражающим статику системы (количество организмов в данный момент), пирамида энергии отражая картину скоростей прохождения массы пищи (количества энергии) через каждый трофический уровень пищевой цепи, дает наиболее полное представление о функциональной организации сообществ.

    На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей, и если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный вид с широким основанием и суживающейся верхушкой. При построении пирамиды энергии в ее основание часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии.

    В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий (закон 10 процентов), согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90% всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

    Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г. У древесных растений эта доля много ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей эта величина значительно больше, поскольку у них отсутствуют трудноусвояемые ткани. Однако общая закономерность процесса передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние.

    Рассмотрим превращение энергии в экосистеме на примере простой пастбищной трофической цепи, в которой имеется всего три трофических уровня.

    1. уровень — травянистые растения,
    2. уровень — травоядные млекопитающие, например, зайцы
    3. уровень — хищные млекопитающие, например, лисы

    Питательные вещества создаются в процессе фотосинтеза растениями, которые из неорганических веществ (вода, углекислый газ, минеральные соли и т.д.) с использованием энергии солнечного света образуют органические вещества и кислород, а также АТФ. Часть электромагнитной энергии солнечного излучения при этом переходит в энергию химических связей синтезируемых органических веществ.

    Все органическое вещество, создаваемое в процессе фотосинтеза называется валовой первичной продукцией (ВПП). Часть энергии валовой первичной продукции расходуется на дыхание, в результате чего образуется чистая первичная продукция (ЧПП), которая и является тем самым веществом, которое поступает на второй трофический уровень и используется зайцами.

    Пусть ВПП составляет 200 условных единиц энергии, а затраты растений на дыхание (R) — 50%, т.е. 100 условных единиц энергии. Тогда чистая первичная продукция будет равна: ЧПП = ВПП — R (100 = 200 — 100), т.е. на второй трофический уровень к зайцам поступит 100 условных единиц энергии.

    Однако, в силу разных причин зайцы способны потребить лишь некоторую долю ЧПП (в противном случае исчезли бы ресурсы для развития живой материи), существенная же ее часть, в виде отмерших органических остатков (подземные части растений, твердая древесина стеблей, ветвей и т.д.) не способна поедаться зайцами. Она поступает в детритные пищевые цепи и (или) подвергается разложению редуцентами (F). Другая часть идет на построение новых клеток (численность популяции, прирост зайцев — Р) и обеспечение энергетического обмена или дыхания (R).

    В этом случае, согласно балансовому подходу, балансовое равенство расхода энергии (С) будет выглядеть следующим образом: С = Р + R + F, т.е. поступившая на второй трофический уровень энергия будет израсходована, согласно закону Линдемана, на прирост популяции — Р — 10%, остальные 90% будут израсходованы на дыхание и удаление неусвоенной пищи.

    Таким образом, в экосистемах с повышением трофического уровня происходит быстрое уменьшение энергии, накапливаемой в телах живых организмов. Отсюда ясно почему каждый последующий уровень всегда будет меньше предыдущего и почему цепи питания обычно не могут иметь более 3-5 (редко 6) звеньев, а экологические пирамиды не могут состоять из большого количества этажей: к конечному звену пищевой цепи так же, как и к верхнему этажу экологической пирамиды, будет поступать так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

    Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой потоки вещества и энергии в биогеоценозе, основу его функциональной организации.

    Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    Размещено на http :// www . allbest . ru /

    Введение

    2. Экологическая пирамида

    3. Типы экологических пирамид

    Заключение

    Библиографический список

    Введение

    Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействие. Этот точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды и приспособлении к ним живых организмов обусловливает возможность существования всевозможных форм организмов самой различной организации. Изучением условий жизни организмов в их взаимных связей с окружающей средой занимается экология, наука о взаимоотношениях живых организмов и их сообществ с окружающей их живой и неживой средой обитания.

    Совокупность разных организмов и неживых компонентов среды, тесно связанных между собой потоками вещества и энергии, называется экосистемой (от греч. «ойкос» — «жилище», «местопребывание» и «система» — «сочетание», «объединение»). Примерами экосистем могут быть озеро, массив леса, участок степи, отдельный гниющий пень и даже содержимое желудка жвачных. Изучая их, учёные основной упор делают именно на процессы превращения вещества и энергии, а не просто устанавливают присутствие каких-то организмов или выясняют особенности изменения их численности. Если же экологи имеют дело только с совокупностью совместно обитающих популяций разных видов, то они для этого используют такие термины, как сообщество, или биоценоз (от греч. «биос» — «жизнь» и «кой-нос» — «общий»).

    Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 г., определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным, и сегодня классическая экология это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

    1. Пищевые цепи и экологические пирамиды

    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»).(рис.1)

    Рис.1. Поток энергии через типичную пищевую цепь.

    Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

    Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные — детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

    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.

    Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. 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).

    2. Экологическая пирамида

    Экологическая пирамида — способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме.

    Может быть трех типов:

    1) пирамида численности — отображает численность организмов на каждом трофическом уровне;

    2) Пирамида биомассы — отражает биомассу каждого трофического уровня;

    3) Пирамида энергии — показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течении определенного промежутка времени

    Прогрессивное снижение ассимилированной энергии в ряду трофических уровней находит отражение в структуре экологических пирамид.

    Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается снижением биомассы и численности особей. Пирамиды биомассы и численности организмов для данного биоценоза повторяют в общих чертах конфигурацию пирамиды продуктивности.

    В большинстве наземных экосистем, как уже говорилось, действует также правило биомасс, т.е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных, а масса травоядных превышает массу всех хищников.

    Следует различать количественно продуктивность, — а именно годовой прирост растительности — и биомассу. Разница между первичной продукцией биоценоза и биомассой определяет масштабы выедания растительной массы. Даже для сообществ с преобладанием травянистых форм, скорость воспроизводства биомассы у которых достаточно велика, животные используют до 70% годового прироста растений.

    В тех трофических цепях, где передача энергии осуществляется через связи «хищник — жертва», часто наблюдаются пирамиды численности особей: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано еще и с тем, что хищники, как правило, крупнее своих жертв. Исключение из правил пирамиды численности составляют случаи, когда мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных.

    Все три правила пирамиды — продуктивности, биомассы и численности — выражают энергетические отношения в экосистемах. При этом пирамида продуктивности имеет универсальный характер, а пирамиды биомассы и численности проявляются в сообществах с определенной трофической структурой.

    3. Типы экологических пирамид

    3.1 Пирамиды чисел — на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов

    Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис.2). организм среда экологический пирамида

    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

    Пирамиды биомасс — характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м2, кг/га, т/км2 или на объем — г/м3 (рис.3)

    Рис. 2. Упрощенная экологическая пирамида чисел

    Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д.

    В данном случае (если организмы не слишком различаются по размерам) пирамида также будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху. Однако и из этого правила имеются существенные исключения. Например, в морях биомасса растительноядного зоопланктона существенно (иногда в 2-3 раза) больше биомассы фитопланктона, представленного преимущественно одноклеточными водорослями. Это объясняется тем, что водоросли очень быстро выедаются зоопланктоном, но от полного выедания их предохраняет очень высокая скорость деления их клеток.

    В целом для наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характерны относительно устойчивые пирамиды с широким основанием. В водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращенной, или перевернутой (острием направлена вниз). Так, в озерах и морях масса растений превышает массу потребителей только в период цветения (весной), а в остальное время года может создаться обратное положение.

    Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем.

    Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения.

    Рис.3. Экологическая пирамида биомассы.

    3.2 Пирамиды энергии — показывает величину потока энергии или продуктивности на последовательных уровнях

    В противоположность пирамидам чисел и биомассы, отражающим статику системы (количество организмов в данный момент), пирамида энергии отражая картину скоростей прохождения массы пищи (количества энергии) через каждый трофический уровень пищевой цепи, дает наиболее полное представление о функциональной организации сообществ.

    На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей, и если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный вид с широким основанием и суживающейся верхушкой. При построении пирамиды энергии в ее основание часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии.

    В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий (закон 10 процентов), согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90% всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

    Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г. У древесных растений эта доля много ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей эта величина значительно больше, поскольку у них отсутствуют трудноусвояемые ткани. Однако общая закономерность процесса передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние.

    Рассмотрим превращение энергии в экосистеме на примере простой пастбищной трофической цепи, в которой имеется всего три трофических уровня.

    1. уровень — травянистые растения,

    2. уровень — травоядные млекопитающие, например, зайцы

    3. уровень — хищные млекопитающие, например, лисы

    Питательные вещества создаются в процессе фотосинтеза растениями, которые из неорганических веществ (вода, углекислый газ, минеральные соли и т.д.) с использованием энергии солнечного света образуют органические вещества и кислород, а также АТФ. Часть электромагнитной энергии солнечного излучения при этом переходит в энергию химических связей синтезируемых органических веществ.

    Все органическое вещество, создаваемое в процессе фотосинтеза называется валовой первичной продукцией (ВПП). Часть энергии валовой первичной продукции расходуется на дыхание, в результате чего образуется чистая первичная продукция (ЧПП), которая и является тем самым веществом, которое поступает на второй трофический уровень и используется зайцами.

    Пусть ВПП составляет 200 условных единиц энергии, а затраты растений на дыхание (R) — 50%, т.е. 100 условных единиц энергии. Тогда чистая первичная продукция будет равна: ЧПП = ВПП — R (100 = 200 — 100), т.е. на второй трофический уровень к зайцам поступит 100 условных единиц энергии.

    Однако, в силу разных причин зайцы способны потребить лишь некоторую долю ЧПП (в противном случае исчезли бы ресурсы для развития живой материи), существенная же ее часть, в виде отмерших органических остатков (подземные части растений, твердая древесина стеблей, ветвей и т.д.) не способна поедаться зайцами. Она поступает в детритные пищевые цепи и (или) подвергается разложению редуцентами (F). Другая часть идет на построение новых клеток (численность популяции, прирост зайцев — Р) и обеспечение энергетического обмена или дыхания (R).

    В этом случае, согласно балансовому подходу, балансовое равенство расхода энергии (С) будет выглядеть следующим образом: С = Р + R + F, т.е. поступившая на второй трофический уровень энергия будет израсходована, согласно закону Линдемана, на прирост популяции — Р — 10%, остальные 90% будут израсходованы на дыхание и удаление неусвоенной пищи.

    Таким образом, в экосистемах с повышением трофического уровня происходит быстрое уменьшение энергии, накапливаемой в телах живых организмов. Отсюда ясно почему каждый последующий уровень всегда будет меньше предыдущего и почему цепи питания обычно не могут иметь более 3-5 (редко 6) звеньев, а экологические пирамиды не могут состоять из большого количества этажей: к конечному звену пищевой цепи так же, как и к верхнему этажу экологической пирамиды, будет поступать так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

    Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой потоки вещества и энергии в биогеоценозе, основу его функциональной организации.

    Рис.4. экологическая пирамида энергии

    Правило экологической пирамиды отражает такую??закономерность: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы и энергии, запасаются организмами за единицу времени, значительно больше, чем на последующих. Графически это правило можно изобразить в виде пирамиды, составленной из отдельных блоков. Каждый из этих блоков соответствует производительности организмов на соответствующем трофической уровне цепи питания. В зависимости от того, какой показатель положено в их основу, различают разные виды экологических пирамид.

    Пирамида биомассы (30.4) отражает количественные закономерности передачи массы органического вещества от одного трофического уровня цепи питания к другому (производительность организмов при этом выражают в единицах массы сухого вещества). Таким образом, пирамида биомассы демонстрирует ту закономерность, что консументы и порядке запасают в 5-10 раз меньшую биомассу, чем биомасса продуцентов, которую они потребляют. И так далее: с каждой следующей звеном цепи питания биомасса, которую запасают организмы высшего трофического уровня, уменьшается в 5-10 раз по сравнению с той, которую они потребляют.

    Соответствующие закономерности передачи энергии от одного звена цепи питания к другой демонстрирует пирамида энергии. Каждый ее блок соответствует количеству химической энергии, которая запасается в соответствующем трофической уровне. Она показывает, что большая часть энергии при передаче из низшего трофического уровня на более высокий расходуется в виде тепла, а запасается только 10-20% по сравнению с предыдущим.

    Пирамида чисел отражает соотношение количества особей на каждом из трофических уровней цепи питания. Количество особей, участвующих в цепи питания, с каждым следующим трофическим уровнем обычно уменьшается: например, хищники имеют большие размеры и соответственно меньшую численность по сравнению с добычей. Но в некоторых случаях наблюдают обратное явление, когда количество особей на предыдущем трофическом уровне меньше, чем на следующем. Так, стая волков может охотиться ния большую добычу (например, лося), а на одном дереве могут питаться десятки, сотни и даже тысячи особей растительноядных насекомых и тому подобное. Таким образом, в отличие от пирамид биомассы и энергии, в некоторых случаях основание пирамиды чисел может быть узкой за верхушку.

    Цепи питания — это устойчивые цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества, сложившиеся в ходе эволюции живых организмов и биосферы в целом. Они составляют трофическую структуру любого биоценоза, по которой осуществляются перенос энергии и круговороты веществ. Пищевая цепь состоит из ряда трофических уровней, последовательность которых соответствует потоку энергии.

    Первичным источником энергии в цепях питания является солнечная энергия. Первый трофический уровень — продуценты (зеленые растения) — используют солнечную энергию в процессе фотосинтеза, создавая первичную продукцию любого биоценоза. При этом только 0,1% солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза. Эффективность, с которой зеленые растения ассимилируют солнечную энергию, оценивается величиной первичной продуктивности. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется растениями в процессе дыхания, остальная часть энергии переносится далее по пищевым цепям.

    При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем: количество энергии, расходуемой на поддержание собственной жизнедеятельности, в цепях питания растет от одного трофического уровня к другому, а продуктивность падает.

    Фитобиомасса используется в качестве источника энергии и материала для создания биомассы организмов второго трофического уровня потребителей первого порядка — травоядных животных. Обычно продуктивность второго трофического уровня составляет не более 5 — 20% (10%) предыдущего уровня. Это находит отражение в соотношении на планете биомасс растительного и животного происхождения. Объем энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности организма, растет с повышением уровня морфофункциональной организации. Соответственно, количество биомассы, создаваемой на более высоких трофических уровнях, снижается.

    Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как чистой первичной продукции, так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные соотношения первичной и вторичной продукции. Всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз (около 10 раз) больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого последующего звена пищевой цепи, соответственно, пропорционально изменяется.

    Прогрессивное снижение ассимилированной энергии в ряду трофических уровней находит отражение в структуре экологических пирамид. Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается снижением биомассы и численности особей. Пирамиды биомассы и численности организмов для данного биоценоза повторяют в общих чертах конфигурацию пирамиды продуктивности.

    Графически экологическую пирамиду изображают в виде нескольких прямоугольников одинаковой высоты, но разной длины. Длина прямоугольника уменьшается от нижнего к верхнему соответственно уменьшению продуктивности на последующих трофических уровнях. Нижний треугольник самый большой по длине и соответствует первому трофическому уровню — продуцентам, второй — приблизительно в10 раз меньше и соответствует второму трофическому уровню — растительноядным животным, потребителям первого порядка и т.д.

    Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т.е. общую массу организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов и консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т.е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Важную роль при этом имеет скорость воспроизведения основных генераций продуцентов и консументов.

    В большинстве наземных экосистем, как уже говорилось, действует также правило биомасс, т.е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных, а масса травоядных превышает массу всех хищников. Следует различать количественно продуктивность, — а именно годовой прирост растительности — и биомассу. Разница между первичной продукцией биоценоза и биомассой определяет масштабы выедания растительной массы. Даже для сообществ с преобладанием травянистых форм, скорость воспроизводства биомассы у которых достаточно велика, животные используют до 70% годового прироста растений.

    В тех трофических цепях, где передача энергии осуществляется через связи «хищник — жертва», часто наблюдаются пирамиды численности особей: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано еще и с тем, что хищники, как правило, крупнее своих жертв. Исключение из правил пирамиды численности составляют случаи, когда мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных. Все три правила пирамиды — продуктивности, биомассы и численности — выражают энергетические отношения в экосистемах. При этом пирамида продуктивности имеет универсальный характер, а пирамиды биомассы и численности проявляются в сообществах с определенной трофической структурой.

    Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют важное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатация человеком природных сообществ — основной источник пищи для человека. Важное значение имеет и вторичная продукция биоценозов, получаемая за счет промышленных и сельскохозяйственных животных, как источник животного белка. Знание законов распределения энергии, потоков энергии и вещества в биоценозах, закономерностей продуктивности растений и животных, понимание пределов допустимого изъятия растительной и животной биомассы из природных систем позволяют правильно строить отношения в системе «общество — природа».

    Заключение

    Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и с положительными для себя последствиями и, в конечном счете, не может существовать без этого живого окружения. Связь с другими организмами необходимое условие питания и размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий среды, а с другой стороны это опасность ущерба и часто даже непосредственная угроза существованию индивидуума.

    Всю сумму воздействий, которую оказывают друг на друга живые существа, объединяют под названием «биотические факторы среды». Важнейшим обобщением экологии является понятие экологической системы (экосистемы), включающее группу взаимосвязанных живых организмов и тех элементов внешней среды, которые оказывают на них наиболее сильное влияние и сами в той или иной степени зависят от деятельности организмов.

    При экосистемном подходе к изучению экологии в центре внимания ученых оказываются поток энергии и круговорот веществ между биотическими и абиотическими компонентами биосферы. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от мест обитания и систематического положения входящих в них организмов. Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция гомеостаза, из которой становится понятным, что нарушение регуляторных механизмов, например в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу.

    Библиографический список

    1. Реймерс Н.Ф. Экология. М., 1994.

    2. Дажо Р. Основы экологии. М.; Прогресс, 2000

    3. Риклефс Р. Основы общей экологии, М,; Мир, 2000

    4. Каменский А.А., Криксунов Е.В., Пасечник В.В. Биология 10 класс

    5. Кормилицын В.И., Цицкишвили М.С., Яламов Ю.И. «основы экологии»

    6. Горелов А.А. Экология. — М., 1998.,

    7. Грин Н., Стаут У., Тейлор Ф. Биология. В 3-х томах. Том 2. Под ред Р. Сопера. — М.: Мир, 1993.,

    8. Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сивоглазов В.И. Биология: общие закономерности. — М.: Школа-пресс, 1996.,

    9. Чернова Н.М. Основы экологии. — М., 1997.

    Размещено на Allbest.ru

    Подобные документы

      Понятие и классификация экологического фактора. Соотношения между продуцентами и консументами всех уровней в экосистеме. Биологическое загрязнение окружающей среды. Виды юридической ответственности должностных лиц за экологические правонарушения.

      контрольная работа , добавлен 12.02.2015

      Сущность понятия «экосистема». Энергетические потоки в экосистеме. Типы пищевых цепей в экологической системе. Связи и взаимоотношения организмов в экосистеме. Нормирование качества окружающей природной среды. Антропогенное воздействием на биосферу.

      контрольная работа , добавлен 02.11.2009

      Понятие трофической структуры как совокупности всех пищевых зависимостей в экосистеме. Факторы активности сообщества. Типы питания живых организмов. Распределение диапазонов солнечного спектра. Схема круговорота вещества и потока энергии в экосистеме.

      презентация , добавлен 08.02.2016

      Ознакомление с особенностями трофических уровней в экосистеме. Рассмотрение основ передачи вещества и энергии по цепи питания, выедания и разложения. Анализ правила пирамиды биологической продукции — закономерности создания биомассы в цепях питания.

      презентация , добавлен 21.01.2015

      Характеристика источников экологической опасностей на глобальном, региональном и локальном уровнях, их выявление в России. Систематизация путей гармонизации экологических отношений различных уровней. Необходимость обеспечения экологической безопасности.

      реферат , добавлен 03.01.2010

      Охрана окружающей среды и общественное движение за мир. Основные среды жизни живых организмов и их характеристика. Биосферные функции стратосферного озона. Значение леса в природе и жизни человека. Водоохранные зоны и их роль в охране окружающей среды.

      контрольная работа , добавлен 14.07.2009

      Характеристика задач и методов экологии, как науки изучающей условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Особенности современных экологических проблем, обзор видов загрязнения окружающей среды.

      реферат , добавлен 21.02.2010

      Последствия загрязнения окружающей среды, которые отражаются на растениях. Характеристика биоиндикации и биотестирования. Принципы организации биологического мониторинга. Основные формы отклика живых организмов, области применения биоиндикаторов.

      курсовая работа , добавлен 20.04.2011

      Исследование наиболее опасных загрязнителей окружающей среды: тяжелых металлов, лекарственных препаратов, минеральных удобрений и радионуклидов. Особенности влияния различных факторов на здоровье людей. Опасность накопления загрязнения в экосистеме.

      реферат , добавлен 17.04.2015

      Экологические факторы и их воздействие, понятие об экологической нише. Адаптация живых организмов, популяция, ее структура и динамика. Промышленное производство и его воздействие на окружающую среду, стандартизация и охрана окружающей природной среды.

    Чарльз Эльтон предложил способ графического выражения отношений между трофическими уровнями, который стал едва ли не символом экологии как науки. Речь идет об экологических пирамидах . При построении экологических пирамид меры обилия представителей разных трофических уровней показывают в виде лежащих друг на друге прямоугольников. Обычно этот метод используют для описания пастбищных трофических цепей. Выделяют пирамиды численностей, биомасс и продуктивностей.

    Построим несколько экологических пирамид и мы. Наши примеры будут достаточно условными: мы предположим, что трофические цепи, которые мы будем описывать, не имеют «разветвлений». Например, моделируя цепь клевер — овцы — волки, мы примем, что овцы питаются только клевером, а волки — только овцами, при этом нас будут интересовать отношения между этими трофическими уровнями в пределах какой-то экосистемы, где соотношение численностей рассматриваемых уровней достигло равновесия. Естественно, экологические пирамиды можно использовать и для описания естественных экосистем, а принятые нами упрощения нужны лишь для большей наглядности наших рассуждений.

    Возвратимся к цепи клевер — овцы — волки. Оценив численности популяций в этой цепи, мы увидим, что отдельных растений клевера намного больше, чем овец, а овец — больше, чем волков. Такая пирамида (с основанием шире вершины) называют правильной или прямой . Однако не для всех пастбищных цепей пирамиды численностей будут правильными. Примером может быть цепь дубы — дубовые шелкопряды. На небольшом количестве крупных деревьев может обитать множество гусениц. Пирамида численностей будет для этой цепи перевернутой (рис. 3.13.1).

    Рис. 3.13.1. Пирамиды численностей. А. прямая. Б. Перевернутая. Перевернутый характер второй пирамиды связан с отличиями особей по размерам

    Несложно понять, что перевернутость второй пирамиды связана с отличиями особей продуцентов и консументов по их размерам. На основании данных о том, сколько весит средний дуб и средний шелкопряд, а также пирамиды их численностей, мы можем построить пирамиду биомасс . Естественно, она будет прямой (рис. 3.13.2).

    Рис. 3.13.2. Пирамиды биомасс. А. прямая. Б. Перевернутая. Перевернутый характер второй пирамиды связан с различиями особей в «скорости жизни» — разной интенсивности протекания энергии через их биомассу

    Могут ли пирамиды биомасс быть перевернутыми? Достаточно редко, но могут. Рассмотрим пастбищные трофические цепи толщи воды в океане. Как ни удивительно, биомасса продуцентов (планктонных водорослей) в таких цепях зачастую оказывается меньше биомассы консументов. Означает ли это, что консументы в таких цепях существуют не за счет продуцентов? Нет.

    Понять сказанное поможет простая аналогия. Большой пруд может существовать благодаря впадающему в него маленькому ручейку, хотя в любой момент времени масса воды в пруду намного больше, чем в ручье. Понятно, что это становится возможным потому, что вода в ручье сменяется намного быстрее, чем в пруду. Так и в сообществах толщи воды энергия течет через разные трофические уровни с разной скоростью. Время смены биомассы фитопланктона измеряется часами, зоопланктона — днями, рыб и китов — неделями и месяцами. Чтобы учесть это различие, нам надо отразить в экологических пирамидах интенсивность потока энергии через каждый уровень. На основании данных о биомассе звеньев трофической цепи и о скорости ее смены мы можем построить пирамиду продуктивностей (или потоков энергии; рис. 3.13.3).

    Рис. 3.13.3. Пирамиды продуктивности всегда являются прямыми

    Такая пирамида всегда будет прямой. Первое начало термодинамики (закон сохранения энергии) «запрещает» такой пирамиде быть перевернутой, а второе — иметь «этажи» одинаковой ширины, ведь при каждом преобразовании энергии часть ее должна рассеиваться в виде тепла. Кстати, именно поэтому реальные трофические цепи не бывают очень длинными, а экологические пирамиды — высокими. В любой действительной экосистеме до консумента X уровня дошло бы столь мало энергии (после десяти последовательных преобразований!), что с территории, доступной для одной особи, не удалось бы собрать необходимое для нее количество энергии.

    Теперь, познакомившись с логикой, по которой строятся экологические пирамиды, рассмотрим два более конкретных примера. Юджин Одум рассчитал параметры условной пищевой цепи, в которой двенадцатилетний мальчик питался исключительно телятиной (учтите: есть только мясо противоестественно!), а телята — только люцерной (это уже более физиологично, не считая того, что и мальчику, и телятам надо начинать жизнь, питаясь молоком своих матерей). Характеристики такой пирамиды приведены в табл. 3.13.1.

    Таблица 3.13.1. Пример экологических пирамид для условной трофической цепи

    Численность

    Биомасса

    Продуктивность

    Использованное излучение

    А следующий пример (рис. 3.13.4) касается реальных данных о биомассе нескольких видов млекопитающих в североамериканском листопадном лесу. Как вы можете увидеть, наивысшую биомассу имеют растительноядные млекопитающие, а наименьшую — плотоядные, что и следовало ожидать, исходя из изложенных здесь соображений.

    Рис. 3.13.4. Биомасса нескольких видов млекопитающих североамериканского листопадного леса

    Как вы поняли, экологические пирамиды не могут быть очень высокими, потому что при переходе с уровня на уровень часть энергии теряется. Однако разные организмы теряют разное количество энергии. В разных сообществах средний уровень экологической эффективности отличается и тесно связан с количеством трофических уровней, как это показано в табл. 3.13.2.

    Таблица 3.13.2. Среднее число трофических уровней в разных биомах (Р. Риклефс, 1977)

    Биом

    Средняя экологическая эффективность (отношение продуктивности хищника к продуктивности жертвы)

    Среднее количество трофических уровней

    Открытый океан

    Морское прибрежье

    Тропический лес

    Конечно, экологическая эффективность на разных трофических уровнях сильно отличается, и особенно она низка у основания экологических пирамид. Питание растительной пищей — более сложная биохимическая и физиологическая «задача», чем питание животной пищей. В большинстве наземных экосистем регистрируется избыток растительной пищи. Зато количество растительноядных животных (консументов I уровня) обычно хорошо контролируется плотоядными животными. Избыток организмов на этом уровне будет эффективно «выедаться» организмами следующего уровня.

    Согласно гипотезе естественного равновесия, главным регулятором соотношения трофических уровней является вершинный хищник — консумент самого высокого уровня. Значит, в системе с четным числом трофических уровней эффективнее контролируются консументами нечетные уровни (1-й, 3-й, 5-й…), а с нечетным числом уровней — четные. Поскольку в наземных экосистемах труднее всего контролировать именно первый уровень, уровень продуцентов, можно ожидать, что в наземных системах чаще должно наблюдаться нечетное число трофических уровней. Наблюдения подтверждают это предположение.

    Что такое пирамида из биомассы?

    Пирамида биомассы показывает поток энергии между различными уровнями. Производители и потребители составляют пирамиду биомассы, которая отображает все их сравнительные массы одновременно. Чтобы создать пирамиду биомассы, приблизительные массы складываются в соответствии с хорошо установленной иерархией.

    1. первичных производителей будут находиться в нижней части пирамиды биомассы. В этом случае травы, деревья, цветы и кустарники составляют необходимое топливо для основных потребителей, стоящих наверху пищевой цепи.
    2. первичных потребителей являются травоядными: белки, олени, насекомые и птицы, которые питаются деревьями и травами.
    3. В свою очередь первичные консументы являются пищей для вторичных консументов хищников: лягушек, хищных птиц и лисиц.
    4. Наконец, третичных потребителей хищников находятся на вершине пирамиды биомассы. В этом случае медведь замыкает пищевую цепочку.

    Определение пирамиды биомассы

    Количество органического вещества, которое может быть найдено в любом живом организме, называется биомассой.Чтобы передать биомассу, присутствующую в организмах на различных трофических уровнях, пирамиды биомассы будут указывать на связь между трофическим уровнем и биомассой путем количественной оценки последней.

    Количественное определение использует граммы на метр² для представления объема органического вещества, которое может быть найдено в экосистеме в данный момент времени.

    Пищевая цепь против пирамиды биомассы

    В то время как пищевые цепи передают пищевые отношения в определенной среде обитания, пирамиды биомассы отвечают за отображение массы организмов на разных уровнях пищевой цепи.Однако пирамиды биомассы не являются идеальным представлением энергии, которую можно найти в экосистеме.

    Единственный их недостаток в том, что они могут указывать на большее количество энергии, чем есть на самом деле. Чтобы лучше проиллюстрировать это, мы можем подумать о клювах и скелетах птиц. Несмотря на то, что потребители их не едят, они все равно считаются массовыми и сильно влияют на цифры.

    Биомасса представляет собой пищу для более высокого трофического уровня пищевой цепи. В то же время биомасса может работать как возобновляемый источник энергии, уменьшая постоянно растущую зависимость от ископаемого топлива и помогая бороться с загрязнением воздуха.

    Энергия теряется по мере продвижения вверх по пищевой цепи, что ограничивает длину цепи. Вот почему в долгосрочной перспективе растения являются более эффективным способом прокормить людей, чем мясо. Поскольку живые организмы находятся в прямой конкуренции друг с другом за ресурсы, популяции хищников тесно взаимосвязаны.

    Как работает пищевая цепь?

    Пищевые цепочки просто следят за тем, кто кого съедает в данной среде обитания. Говорим ли мы о пустыне или морской среде, для всех примеров действуют одни и те же правила.Семена травы кормят полевую мышь, которая, в свою очередь, кормит сову. Направление пищевой цепи также диктует направление потока энергии внутри цепи.

    Все пищевые цепи имеют два общих знаменателя:

    • производителей – почти всегда зеленые растения.
    • потребителей – получают свою биомассу и энергию от потребления других организмов.

    Подавляющее большинство пищевых цепочек включает до четырех ступеней.Объяснение этому заключается в том, что каждый шаг подразумевает потерю энергии. В результате пищевая цепочка, состоящая из трех ступеней, практически не оставляет энергии для четвертой ступени. Это также проливает свет на то, почему на вершине пищевой цепи доминирует лишь несколько организмов по сравнению с нижними уровнями, включающими большее количество организмов.

    Как работает пирамида биомассы?

    Биомасса организма состоит из его общей сухой массы . Биомасса на данном этапе пищевой цепи всегда будет меньше, чем на предыдущем этапе.Чтобы легко проиллюстрировать, как это происходит, та же самая пищевая цепочка, использованная выше, работает идеально: семена травы съедает полевая мышь, которую съедает сова.

    В этом случае биомасса травы находится в нижней части пирамиды биомасс, так как она имеет наибольшую биомассу в цепочке. Точно так же сова находится на вершине пирамиды, имея наименьшую биомассу в цепи.

    Более сложные пищевые цепи лучше определяют основные принципы пирамиды биомассы: дуб кормит гусеницу, которая кормит лазоревку, которая кормит перепелятника.

    Пирамида биомассы этой четырехступенчатой ​​пищевой цепи начинается с дуба внизу. Большой дуб способен прокормить не одну, а десятки гусениц. Точно так же одной гусеницы недостаточно, чтобы прокормить лазоревку, точно так же, как одной лазоревки недостаточно, чтобы прокормить перепелятника.

    Это прекрасно объясняет, как работает пирамида биомассы, почти напоминая рабочий лист. У дуба большая биомасса, поэтому он способен прокормить несколько гусениц.Вертикальная пирамида биомассы указывает на то, что биомасса организмов уменьшается к пику, заканчиваясь значительно меньшей массой перепелятника, который находится на вершине пищевой цепи.

    Типы экологических пирамид

    Общим фактором в каждой отдельной экосистеме является взаимодействие пищевой цепи. Эта характеристика, более известная как «трофическая структура», подразумевает, что большинство экосистем подчиняются следующей иерархии: производители – травоядные – плотоядные.Эту связь можно графически отобразить с помощью экологических пирамид.

    Экологические пирамиды классифицируют основные факторы экосистемы: население, биомасса и энергия — все они различаются и играют важную роль в экосистеме.

    То, как энергия течет по любой данной пищевой цепи, предсказуемо. Он попадает в нижнюю часть пищевой цепи посредством фотосинтеза и продолжает двигаться вверх по пищевой цепи, достигая высших трофических уровней. С каждым переходом все меньше энергии попадает на более высокие уровни.

    В то же время биомасса и количество живых организмов в любой данной экосистеме различаются по трофическим уровням. Энергия, поступающая на определенные уровни, напрямую влияет на биомассу и количество организмов, обнаруженных на каждом уровне. Прямая связь между биомассой, числами и энергией порождает числовые пирамиды и пирамиды биомассы.

    Пирамида чисел

    Этот тип пирамиды показывает количество отдельных организмов, которые можно найти на каждом уровне. Он отображает связь, которая связывает производителей, травоядных и хищников в отношении их численности в пределах последовательных трофических уровней.Например, основание пирамиды чисел для пастбищ будет занято травами, которые содержат максимальное число.

    Число будет уменьшаться по мере продвижения вверх к вершине, где отображаются основные потребители: мышей и кроликов меньше, чем трав. Поднимаясь вверх по пирамиде чисел, вторичные консументы (ящерицы и змеи) еще меньше, чем первичные консументы.

    Вершина пирамиды удерживает третичных или высших потребителей. Их меньше всего, что делает пирамиду вертикальной.Точно так же экосистема пруда также даст вертикальную пирамиду. Фитопланктон составляет основу пирамиды как основной производитель в максимальном количестве. За ними следуют травоядные, такие как мелкие коловратки, которые служат пищей для вторичных потребителей. На вершине пирамиды чисел находятся самые крупные рыбы, которых меньше всего.

    Однако не все пирамиды чисел должны быть вертикальными. С другой стороны, графическое представление паразитической пищевой цепи всегда будет перевернутой пирамидой чисел.Объяснение этому в том, что одно растение способно поддерживать рост нескольких травоядных. В свою очередь, несколько травоядных способны обеспечить питание десяткам паразитов, которые также обеспечивают питание сотням гиперпаразитов.

    Перевернутая пирамида из биомассы

    В отличие от пирамид чисел, пирамиды биомассы более фундаментальны. Они подчеркивают количественные отношения и устанавливают иерархии, основанные на массе организмов. Вертикальные пирамиды биомассы в основном характерны для лесов и лугов.Однако для прудов обычно характерны перевернутые пирамиды.

    Причина этого в том, что производители в основании пирамиды малы, что приводит к низкой биомассе. По мере увеличения значений биомассы к вершине пирамида приобретает перевернутую форму, при этом третичные консументы являются наиболее тяжелыми по биомассе.

    Пирамида энергии

    Ни пирамида чисел, ни пирамида биомассы не могут точно отобразить обмен энергией в данной экосистеме.Энергетические пирамиды призваны представить точную картину скорости, с которой производится пища.

    Пирамида энергии охватывает скорость, с которой пищевая масса проходит через пищевую цепь. Этот тип пирамиды всегда вертикальный из-за постепенного уменьшения энергии, которое происходит на последовательных трофических уровнях. Несмотря на то, что некоторые организмы имеют небольшую биомассу, их ассимилированная общая энергия, которую они передают, может быть значительно больше, чем энергия организмов с большей биомассой.

    Отличительной особенностью пирамиды энергии является то, что, в отличие от пирамиды биомассы, она определяет роль отдельных организмов, которые участвуют в переносе энергии. На графиках показано количество энергии, необходимое для поддержания следующего трофического уровня.

    Источники изображений: 1, 2, 3, 4

    Пирамида биомассы на практике

    Пирамиду биомассы лучше всего объяснить как экологическую пирамиду. Форма пирамиды представляет собой графическое изображение того, как каждый уровень биомассы представляет собой живое или органическое вещество, необходимое для выживания организма.

    Все экосистемы представляют собой экологические пирамиды. Пирамида биомассы начинается с начального уровня производства внизу (например, растений) и проходит через другие уровни, которые зависят от уровней биомассы под ними для своего выживания.

    Высший уровень — вершина пищевой цепи. Таким образом, основание пирамиды может быть разнообразным растительным материалом, который обеспечивает пищу для поддержки следующего уровня пирамиды, травоядных, которые едят эти растения.

    Затем есть плотоядные, которые поедают травоядных, более крупные хищники, которые поедают более мелких хищников, и т. д.

    Критический

    Пирамида критична на каждом уровне. Удаление или уменьшение количества растительного материала на нижнем уровне повлияет на выживаемость существ, которые полагаются на этот растительный материал в качестве средства к существованию.

    Пирамида биомассы в некоторых случаях может быть перевернутой пирамидой. Это может показаться очень запутанным, пока вы не посмотрите на части и не поймете, что это просто вопрос выживания вида.

    Пирамида биомассы — это просто экологическая структура, показывающая взаимосвязь между биомассой и более продвинутыми уровнями (трофическими уровнями).

    При отображении в виде пирамиды продуктивности на графике будут показаны изменения в производстве или обороте биомассы, которые будут происходить по мере того, как изменения происходят на различных трофических уровнях.

    Например, есть пирамида, относящаяся к прудам. Это будет перевернутая пирамида, потому что основной элемент пруда имеет меньшую массу, чем более продвинутые уровни.

    В обычном пруду будет больше рыбы и насекомых, чем планктона, которым они питаются.Это связано с тем, что планктон размножается так быстро, что постоянно обновляет запасы пищи для поддержки рыб и насекомых.

    Однако, если что-то случится, что изменит окружающую среду пруда и убьет планктон, популяции рыб и насекомых быстро сократятся.

    Пирамида в цифрах

    Энергия одного уровня используется для создания нового уровня биомассы. Как правило, только около 10% энергии одного уровня передается на следующий, более высокий уровень.

    Именно поэтому применяется форма пирамиды. Внизу пирамиды находится 100% энергии, а каждый уровень выше уменьшается в 10 раз.

    Таким образом, требуется огромное количество растений на дне, чтобы обеспечить пищей травоядных на следующем уровне. Производительность пирамиды указана как ступени — 100; 10; 1; 0,1; 0,01.

    Пирамида может начинаться на более высоком уровне, а не просто с простейшей биомассы, которая является самой базовой структурой. Это хорошо видно, если рассмотреть простой пример.

    • На вершине этой пирамиды находится 100 кг акула (крупный хищник)
    • Второй уровень — хищники среднего уровня (крупная рыба 1000 кг)
    • Третий уровень — хищники низкого уровня (креветки весом 10 000 кг)
    • Четвертый уровень — Зоопланктон (100 000 кг травоядных)
    • Пятый уровень — Первичный продукт (1 000 000 кг растений)

    Удалите любой уровень пирамиды выше, и вы окажете влияние на уровни выше.

    Критическая природа

    Пирамида биомассы – это экологическая система, которая строится сама на себе.По мере спуска по пирамиде с «верхней» жизненной формы необходимо поддерживать каждый уровень.

    Удаление одной части пирамиды может привести к исчезновению видов. Эксперты используют сложные расчеты, чтобы предсказать эффект сокращения природного ресурса, являющегося частью пирамиды.

    Пожалуй, наиболее интересным обзором является то, что самая развитая форма жизни находится на самой вершине экологической пирамиды.

    В случае с людьми мы являемся вершиной пирамиды. Поддержание структуры и здоровья каждого уровня этой пирамиды обеспечивает наше собственное выживание.

    Однако развитие, рост населения, вырубка лесов и изменение климата ведут к исчезновению многих видов диких животных и растений.

    Каждый из них имеет место как минимум в одной пирамиде. Хотя виды исчезают естественным образом, обычно это происходит только после того, как на смену им приходят другие виды.

    Пирамида представляет собой цепь взаимозависимых форм жизни. Защита видов и использование правил для защиты районов, где, как известно, обитают находящиеся под угрозой исчезновения растения или дикие животные, важны, поскольку они также могут защитить существование людей, которые являются частью пирамиды.

    Имя

    Пирамида измеряет уровни с помощью термодинамики. Законы природы гласят, что энергия никогда не может быть уничтожена или создана. Энергия может только переходить из одной формы в другую.

    Пирамида биомассы представляет собой график передачи энергии. Крошечные животные едят растения, животные среднего размера едят крошечных животных, а более крупные животные едят животных среднего размера.

    Наверху кучи находятся хищники, которые превращают энергию в отходы, которые разлагаются и переносятся обратно на нижний уровень пирамиды.

    Уровнями пирамиды являются первичные производители, первичные потребители, вторичные потребители и третичные потребители. Фактическая масса уменьшается от нижнего уровня к вершине пирамиды.

    Пирамида передачи энергии из одной формы в другую является основной целью использования биомассы для производства электроэнергии для наших электросетей.

    Цель состоит в том, чтобы использовать энергию, выбрасываемую в отходы и даже человеческие отходы, в энергию, которую можно использовать для питания автомобилей и домов.

    Биомасса станет возобновляемым источником энергии, а также поможет решить проблемы, связанные с огромным количеством отходов, ежедневно производимых homo sapiens и сельскохозяйственными животными.

    Производство энергии из биомассы – это процесс будущего. Исследования и испытания продвигаются вперед, но реальность производства энергии из биомассы сегодня часто ограничивается зажиганием дров. Однако со временем может появиться пирамида с производством энергии на верхнем уровне.

    экологических пирамид | Биониндзя


    Экологические пирамиды показывают относительное количество определенного компонента на различных трофических уровнях экосистемы

    • Три основных типа экологических пирамид измеряют количество видов, биомассу и энергию

    Пирамида чисел

    цифры показывают относительное количество организмов на каждом этапе пищевой цепи

    • Это обычно имеют форму пирамиды, поскольку более высокие трофические уровни не могут поддерживаться, если хищников больше, чем добычи
    • Однако форма может быть искажена, если источник пищи непропорционально велик по размеру / биомассе по сравнению с кормушкой
      • Например, большое количество гусениц может питаться одним дубом, а множество блох может питаться одной собакой-хозяином

    Пирамида биомассы

    Пирамида биомассы показывает общую массу организмов на каждом этапе пищевой цепи

      9 0005 Эти пирамиды почти всегда имеют вертикальную форму, так как биомасса уменьшается по пищевым цепям по мере сокращения CO 2 и выбрасываются отходы
    • Исключение из этого правила встречается в морских экосистемах, где зоопланктон имеет большую общую биомассу, чем фитопланктон
      • Это связано с тем, что фитопланктон заменяет свою биомассу с такой высокой скоростью и, таким образом, может поддерживать большую биомассу зоопланктона период на каждой стадии пищевой цепи

        • Эти пирамиды всегда имеют вертикальную форму, так как энергия теряется в пищевых цепях (либо используется в дыхании, либо теряется в виде тепла)
        • Каждый уровень в пирамиде будет примерно один десятый размер предыдущего уровня, так как преобразования энергии имеют эффективность ~10%

        Примеры экологических пирамид для конкретной пищевой цепи

        Пирамиды биомассы — GCSE Biology (Triple) AQA Revision — Study Rocket

        Уровни организации

        Некоторая часть энергии передается в менее полезные формы на каждом трофическом уровне.Это влияет на количество организмов на каждом трофическом уровне, ограничивает длину пищевой цепи и определяет форму пирамиды биомассы в экосистеме. Пищевые отношения внутри сообщества могут быть представлены пищевыми цепями. Все пищевые цепи начинаются с продуцента, который синтезирует молекулы. Обычно это зеленое растение или водоросль, вырабатывающая глюкозу путем фотосинтеза.

        Производители поедаются первичными консументами, которые, в свою очередь, могут быть съедены вторичными консументами, а затем третичными консументами.Консументы, которые убивают и поедают других животных, являются хищниками, а съеденные — добычей. В стабильном сообществе количество хищников и жертв циклически увеличивается и уменьшается.

        Пирамиды биомассы могут использоваться для представления количества биомассы, которое можно найти на каждом трофическом уровне пищевой цепи. Биомасса — это общая масса живого материала, обнаруженного в организме, умноженная на количество организмов, которые могут быть обнаружены.

        Здесь видно, что продуценты (фотосинтезирующие организмы) находятся в нижней части пирамиды.Фотосинтезирующие организмы являются производителями биомассы для жизни на Земле.

        По мере того, как вы продвигаетесь вверх по трофическим уровням и вверх по пирамиде, биомасса уменьшается, поскольку энергия тратится впустую. Это означает, что меньше биомассы и энергии может быть передано следующим организмам в пищевой цепи над ними. Энергия не полностью переходит с одного трофического уровня на другой, потому что

        1. Некоторые продукты хранятся, некоторые продукты становятся фекалиями.
        2. Животные нуждаются в глюкозе для создания энергии во время дыхания, чтобы они могли выжить.Это означает, что у них будет меньше энергии для роста.
        3. Позвоночные тратят энергию, чтобы поддерживать постоянную, но подходящую температуру.
        4. Углекислый газ, вода, мочевина, вода — вот некоторые из выделяемых веществ.

        Трофические уровни

        Трофические уровни могут быть представлены числами, начиная с уровня 1 с растений и водорослей. Дальнейшие трофические уровни последовательно нумеруются в соответствии с тем, как далеко находится организм в пищевой цепи.

        • Уровень 1 : Растения и водоросли производят свою собственную пищу и называются производителями.
        • Уровень 2 : Травоядные питаются растениями/водорослями и называются первичными потребителями.
        • Уровень 3 : Хищники, поедающие травоядных, называются вторичными консументами.
        • Уровень 4 : Хищники, поедающие других хищников, называются третичными консументами. Хищники вершины — плотоядные животные без хищников.

        Биомасса

        Пирамиды биомассы могут быть построены для представления относительного количества биомассы на каждом уровне пищевой цепи.Трофический уровень 1 находится в основании пирамиды.

        Пирамиды биомассы представляют собой массу организма каждого трофического уровня.

        Перенос биомассы

        Биомасса теряется между различными трофическими уровнями. Продуцентами являются в основном растения и водоросли, которые передают около 1 % падающей энергии света для фотосинтеза.

        Только приблизительно 10 % биомассы с каждого трофического уровня переносится на уровень выше него. Вот почему пирамида биомассы становится меньше, поскольку организмов становится меньше по мере того, как мы поднимаемся выше по трофическим уровням.

        Потери биомассы происходят из-за:

        • Не весь проглоченный материал всасывается, часть выводится с фекалиями
        • Часть абсорбированного материала теряется в виде отходов, таких как углекислый газ и вода при дыхании, а также вода и мочевина в моче
        • Большое количество глюкозы используется для дыхания

        Расчет эффективности

        Процентная эффективность передачи энергии между трофическими уровнями может быть рассчитана с использованием следующего уравнения:

        энергия, переданная на следующий уровень ÷ общая энергия в × 100

        Э.грамм. Используя полученные данные, рассчитайте процент биомассы, переданной от производителя первичному потребителю.

        Организм

        Биомасса (в кДж)

        40

        40

        овец (первичный потребитель)

        8000

        Трава (производитель)

        10 000

        • Энергия, переданная на следующий уровень: 8 000 кДж
        • Общая энергия: 10 000 кДж
        • Процент биомассы от травы до овец составляет: 8 000 / 10 000 x 100 = 80%
        С чего начинаются все пищевые цепи?
        Производитель
        Чем питаются первичные консументы?
        Среднее

        Пример пирамиды биомассы – объяснение и ответы на часто задаваемые вопросы по NEET

        Пирамида биомассы – это тип экологической пирамиды.Вы можете определить экологическую пирамиду как пирамиду, которая показывает соотношение пищи и энергии между различными организмами, которые распределены по различным уровням, широко известным как трофические уровни. Эти отношения между организмами выражаются с точки зрения численности, биомассы и энергии. Вы можете узнать больше об отношениях между организмами и потоке энергии через трофические уровни, используя пирамидальные диаграммы каждой из этих характеристик. Следовательно, наиболее широко изученными экологическими пирамидами, с которыми вы столкнетесь, являются:

        1. Пирамида числа,

        2. Пирамида биомассы и

        3. Пирамида энергии.

        Пирамида биомассы

        Теперь биомасса определяется как общее количество или вес живых организмов на данной территории. Следовательно, когда спрашивают, что такое пирамида биомассы, следует дать следующее определение: пирамида биомассы представляет собой представление потока энергии между количеством или весом живых организмов, то есть живой биомассой на единице площади от одного трофического уровня к другому. Еще один момент, который вы можете отметить, заключается в том, что, поскольку пирамида биомассы представляет собой количество или вес живых организмов, она принимает во внимание количество живых организмов или количество популяций организмов на данном трофическом уровне.Вследствие того факта, что пирамида биомассы является экологической пирамидой, общая идея говорит вам о том, что нижний трофический уровень, состоящий из первичных продуцентов, таких как трава, будет широким, а самый верхний трофический уровень состоит из третичных потребителей. такие как плотоядные или всеядные животные будут уже. Но это не всегда верно для пирамиды биомассы. Вы найдете случаи таких исключений в примерах пирамид биомассы ниже.

        Примеры пирамиды биомассы

        Пирамида биомассы в пастбищной экосистеме

        Пример пирамиды биомассы, которая соответствует общему критерию того, что она шире в основании и уже вверху, представляет собой пирамиду биомассы в пастбищной экосистеме, которая показывает уменьшение в высшие трофические уровни.Пастбищная экосистема состоит из трав как первичных продуцентов (PP) (из-за их способности производить себе пищу с помощью солнечного света), травоядных как первичных потребителей (PC) (потому что они зависят от продуцентов) и плотоядных как вторичные потребители (SC) (поскольку они зависят от вторичных потребителей) и третичные потребители (TC), которые могут быть либо плотоядными, либо всеядными. Поскольку количество трав или вес общей биомассы трав огромны с точки зрения посевов на корню, т.е.е.масса определенного живого вещества в конкретное время, чем биомасса травоядных или плотоядных на определенной территории, образует основание пирамиды. В дальнейшем травоядные, такие как кролики, крысы и др., занимают трофический уровень, более узкий и выше трофического уровня трав. Затем травоядные, плотоядные, такие как змеи, ящерицы и т. д., занимают вторичных потребителей, а вершину пирамиды занимают третичные потребители, такие как орел. Эта вертикальная модель примера пирамиды биомассы показана на рисунке ниже.

        Пирамида биомассы показывает резкое снижение биомассы на более высоких трофических уровнях

        Пирамида биомассы в экосистеме пруда

        Как уже упоминалось, пирамида биомассы не обязательно соответствует модели «широкое дно» и «узкая вершина» или вертикальную модель для всех экосистем, вы также можете исследовать самостоятельно, а также различные модели пирамид для разных экосистем. Тогда вам тоже могут задать такой вопрос — в какой экосистеме перевернута пирамида биомассы? Ответом на этот вопрос является экосистема пруда.Пирамида биомассы в экосистеме пруда:

        Экосистема пруда состоит из фитопланктона в основании, поскольку они являются первичными продуцентами (ПП), а зоопланктон занимает трофический уровень первичных консументов (ПК). Мелкие рыбы пруда приобретают трофический уровень вторичных консументов, который даже шире, чем у первичных консументов. Причиной этого является более короткая продолжительность жизни фитопланктона, что вызывает уменьшение их живой биомассы в качестве урожая на корню.Фитопланктоны производят пищу из солнечного света, и хотя продолжительность их жизни короткая, их быстрый репродуктивный цикл позволяет им производить достаточно пищи и энергии для потребления зоопланктоном. Эта уникальная особенность пирамиды биомассы является ярким примером важности получаемой информации в отношении взаимоотношений между различными организмами.

        Как было сказано выше, пирамида биомассы и пирамида чисел взаимосвязаны. Итак, для экосистемы пруда пирамида числа в экосистеме пруда такая же, как пирамида биомассы в экосистеме пруда до мельчайших деталей, т.е.е. перевернутая пирамида.

        Пирамида биомассы для древесной экосистемы

        Пирамида биомассы для древесной экосистемы представляет собой пирамиду биомассы для любой экосистемы, включающей деревья. Следовательно, пирамида биомассы в пастбищной древесной экосистеме не отличается ни от пирамиды биомассы лесной экосистемы, ни от пирамиды простой древесной экосистемы.

        По характеристике продуктивности деревья будут занимать базовый трофический уровень, поскольку они являются первичными производителями.Теперь, когда вы думаете о биомассе основного потребителя, которым являются насекомые, проживающие на дереве и зависящие от дерева, вы обнаружите сходство с пирамидой биомассы в экосистеме пруда, то есть с перевернутой пирамидой. Но забегая вперед, когда к вершине первичных консументов добавится еще один трофический уровень, состоящий из вторичных консументов — птиц, зависящих от насекомых, тогда конструкция пирамиды станет интересной. Пирамида биомассы древесной экосистемы или пирамида биомассы пастбищной древесной экосистемы показана ниже.

        Точно так же, как числовая пирамида в прудовой экосистеме совпадает с пирамидой биомассы в прудовой экосистеме, числовая пирамида в лесной экосистеме или числовая пирамида в пастбищно-древесной экосистеме или числовая пирамида в древесной экосистеме одинакова как пирамида биомассы в древесной экосистеме.

        Такая пирамида биомассы больше подходит для предоставления информации о потоке энергии с одного трофического уровня на другой, а не для предоставления информации о взаимоотношениях между популяциями организмов на каждом трофическом уровне.

        Что такое пирамида из биомассы | Бак для планирования

        При изучении окружающей среды пирамида биомассы является важным индикатором здоровья экосистем. Когда в пирамиде возникает дисбаланс, это указывает на то, что в этой экосистеме что-то идет не так, и необходимо провести расследование.

        Прежде чем обсуждать пирамиду биомассы и ее влияние на окружающую среду, важно иметь четкое представление о том, что это такое, почему это важно и на что указывает. Это сложная область науки о сохранении, и тонкое равновесие, которое она представляет, хорошо задокументировано.

        Упрощение терминологии

        Согласно Википедии, пирамида биомассы «показывает взаимосвязь между биомассой и трофическим уровнем экологического сообщества в определенное время». Чтобы получить представление о том, что это на самом деле означает, давайте раскроем понятия:

        Биомасса относится к общему количеству организмов в данной области, выраженному в виде веса. Он используется для расчета количества энергии, вырабатываемой организмом при его потреблении.

        Трофический уровень относится к рангу организма в пищевой цепи, которая представляет собой набор организмов, каждый из которых зависит от организма, лежащего ниже них в последовательности потребления.Существует пять трофических уровней:

        • Растения и водоросли занимают низший уровень трофической системы. Они также известны как первичные производители, поскольку они являются источником каждой пищевой цепи. Другой термин, связанный с растениями и водорослями, когда речь идет о трофической системе, — это автотрофы.

        Согласно лучшим службам написания статей, префикс auto подразумевает что-то, связанное с «я», и он относится к этим организмам, потому что они производят свою собственную пищу посредством фотосинтеза.Ни один из других организмов в пищевой цепи не может этого сделать.

        • Первичные консументы образуют следующий уровень в трофической системе. Это растительноядные животные, которые поедают растения с первого трофического уровня. Они исключительно вегетарианцы, получая всю свою энергию из того, что растения производят для себя. Основными потребителями являются насекомые, крупный рогатый скот, олени и кролики.
        • Вторичные потребители — специализированные хищники, питающиеся только травоядными.Они получают свою энергию, поедая основного потребителя, который получает энергию от потребляемых им растений. Лиса, которая ест кролика, является примером вторичного потребителя.
        • Третичные консументы — плотоядные и всеядные, поедающие животных вторичного консументарного трофического уровня. Всеядные питаются как растениями, так и животными, поэтому третичные консументы также питаются с низшего трофического уровня. Всеядные животные получают лучшую энергию из растительной пищи, потому что они получают ее из первых рук.Они получают меньше энергии от употребления мяса, потому что энергия передавалась от одного организма к другому как минимум дважды, прежде чем они получили к ней доступ. В океане тюлени и морские львы являются третичными потребителями.
        • Высший хищник находится на вершине пищевой цепи, поедая как плотоядных, травоядных, так и всеядных. Ни одно животное не охотится на высшего хищника, а это означает, что на него активно не охотятся другие виды. Никто не охотится на короля джунглей, а это означает, что лев — высший хищник.Люди — величайшие высшие хищники из всех в трофической системе.

        Экологическое сообщество представляет собой совокупность организмов, которые взаимодействуют друг с другом и с окружающей их средой, включая находящиеся в ней объекты, такие как камни, почва и солнечный свет. Существует шесть основных типов экосистем, на каждый из которых влияет глобальное потепление.

        • Водные экосистемы можно разделить на два типа: пресноводные и морские. Пресноводная экосистема далее делится на два подтипа.Первая – это движущаяся вода, такая как река или ручей. Вторая – стационарная вода, например пруды. Морская экосистема является крупнейшей на планете, так как океан покрывает более 70% земного шара.
        • Пустынные экосистемы характеризуются низким уровнем осадков и сильными ветрами. В то время как большинство людей могут думать, что солнце палит километры песка и дюн как типичное явление для пустыни, существуют и другие типы.

        Некоторые пустыни состоят в основном из скал. Есть также арктические пустыни, что соответствует концепции о том, что в пустынях существуют экстремальные температуры.В пустыне минимум растительности, а животные, обитающие там, приспособлены к засушливым условиям.

        • Экосистемы тундры — это замерзшие ландшафты, где земля может быть заморожена круглый год, известная как вечная мерзлота. Весна и лето скоротечны, и снег тает ненадолго. Экстремальные условия означают, что немногие растения и животные могут выжить в тундре.
        • Пастбищные экосистемы имеют разные названия по всему миру. От вельда Южной Африки до саванн Кении и степей Сибири — все они имеют схожие характеристики.

        К ним относится обилие трав, но редкость деревьев. Луга обычно встречаются в регионах с умеренным климатом и полузасушливым климатом. Эти экосистемы являются идеальным местом для выпаса и просмотра животных, таких как зебры и жирафы.

        • Лесные экосистемы делятся на три категории: тропические, бореальные и умеренные. Тропические леса более известны как тропические леса или джунгли, где выпадает большое количество осадков.

        Многие экзотические виды растений, животных и птиц живут в этих экосистемах, которые находятся под угрозой из-за лесозаготовок, заселения людьми и неэффективного управления пустошами.Бореальные леса холодные и отличаются обилием вечнозеленых хвойных деревьев, таких как сосна. Леса умеренного пояса представляют собой смесь деревьев, некоторые из которых вечнозеленые, а другие каждую осень сбрасывают листву.

        Итак, что такое пирамида биомассы?

        Пирамида биомассы показывает соотношение растений и водорослей к первичным консументам, вторичным консументам, третичным консументам и высшим хищникам в конкретной экосистеме. Он рассчитывает, достаточно ли организмов и животных на каждом трофическом уровне для поддержания пищевой цепи.

        В вертикальной пирамиде биомассы масса производителей превышает массу потребителей. Перевернутая пирамида биомассы противоположна: масса производителей меньше массы потребителей.

        Перевернутая пирамида биомассы вполне нормальна в некоторых экосистемах, особенно в пресноводной экосистеме в стационарном водоеме, таком как пруд. Когда пирамида биомассы конкретной экосистемы меняется, есть повод для беспокойства.

        Пирамида биомассы должна оставаться в основном постоянной, и любые экстремальные изменения требуют немедленного расследования.

        Различные расчеты биомассы

        Как сложное понятие, существует два типа биомассы. Во-первых, это биомасса видов, которая измеряет каждый трофический уровень в соответствии с видами, которые он содержит. Сумма по-прежнему выражается как масса.

        Представленные в виде количества данные больше подходят для составления пирамиды чисел. Во-вторых, биомасса сообщества, которая представляет собой общую массу каждого трофического уровня в экосистеме.

        Расчет биомассы требует точного научного подхода, и существуют нормы и стандарты, которым следует следовать, чтобы получить точный пример.Например, расчет массы рыбы должен происходить, пока она еще мокрая. Если одни ученые взвешивают их влажными, а другие – сухими, конечная сумма не будет репрезентативно точной. Животных следует взвешивать, включая их костную массу.

        Расчет того, сколько энергии передается с одного трофического уровня на другой, называется пирамидой энергии.

        Вывод: Почему пирамида биомассы должна иметь к вам отношение

        Разрушительные последствия глобального потепления и изменения климата ощущаются повсюду.Они воздействуют на экосистемы и могут негативно влиять на массу каждой трофической системы. Это создает дисбаланс в пищевой цепи, что может привести к катастрофическому событию, такому как вымирание вида.

        Тысячи видов уже вымерли, и необходимы значительные усилия, чтобы это не повторилось.

        Изучение пирамиды биомассы является хорошим индикатором здоровья экосистемы, поскольку любые серьезные изменения означают необходимость вмешательства для обеспечения безопасности пищевой цепи.Распознавание ранних предупреждающих симптомов может сделать перебалансировку пищевой цепи намного проще, чем если бы они были оставлены слишком поздно.

        Типы, примеры, сильные и слабые стороны —

        Биомасса в экологии означает массу биологических организмов, обитающих в экосистеме в любой момент времени. В массу могут входить микроорганизмы, растения и животные, величина которых равна массе средней площади.

        Пирамида биомассы является одним из трех типов экологических пирамид. Эта пирамида показывает предполагаемое количество биомассы, которое представляет каждый трофический уровень.На каждом трофическом уровне экосистемы происходит перенос энергии.

        Используемая единица пирамиды биомассы представляет собой сухую массу организма на единицу площади, такую ​​как грамм/м² или кг/га. Измерения проводились с использованием методов выборки путем взвешивания каждой особи, а затем регистрации количества в экосистеме. Биомасса измеряется как масса органически связанного углерода.

        Измерения требуют много времени, а форма меняется, потому что зависит от климата и часть энергии будет теряться из-за дыхания, поступающего в биосферу.В глобальном масштабе количество биомассы в мире составляет около 560 миллиардов тонн углерода. Большинство из них находятся на суше, а остальные около 5-10 миллиардов тонн находятся в море.

        Материковая биомасса

        Пирамида наземной биомассы представляет собой вертикальную пирамиду конусом вверх. Биомасса уменьшается по мере продвижения к высоким тропикам. Как правило, при строительстве новой биомассы используется только 10%. Остальные 90% используются для процесса обмена веществ, выделяясь в виде тепла.

        Наибольшую биомассу занимают производители, такие как деревья, трава и кустарники.В то время как второй тропический уровень состоит из гетеротрофных организмов, таких как травоядные, за которыми следуют первичные плотоядные и вторичные плотоядные. Наименьшую биомассу занимают самые высокие хищники, такие как орлы и львы.

        Вот как выглядит схема пищевой цепи от самой высокой биомассы до вершины в субтропических лугах:

        Трава (производитель) → кузнечик или бизон (потребитель) → лев (хищник)

        Океаническая биомасса

        Форма пирамида морской биомассы обратно пропорциональна пирамиде наземной биомассы.Чем выше уровень тропиков, тем больше биомасса. Причина в том, что основные производители фитопланктона очень малы и могут быстро размножаться. (Также читайте: Характеристики биома океана и объяснение).

        Схема пищевой цепи от самой низкой до самой высокой биомассы:

        Фитопланктон → Зоопланктон → Фильтрующие животные → Хищные рыбы

        Фитопланктон является первичным производителем, способным к фотосинтезу, который превращает неорганический углерод в протоплазму. Протоплазма потребляется зоопланктоном, который затем поедается хищными рыбами.(Также читайте: 20 Важность сохранения морской жизни)

        Бактериальная биомасса

        Согласно исследованиям, общая бактериальная биомасса на Земле эквивалентна биомассе растений. Есть даже упоминание, которое эквивалентно комбинации растительной и животной биомассы. Ориентировочное количество 5 х 10³. Бактериальные клетки в 1 грамме почвы оцениваются в 40 миллионов и один миллион клеток на 1 миллилитр пресной воды.

        Глобальная скорость первичной продукции биомассы

        Первичную продукцию, полученную в результате фотосинтеза, можно наблюдать с помощью спутников, сканируя NDVI (нормализованный разностный индекс растительности) путем сканирования уровней хлорофилла как на суше, так и в океане.В результате на суше образуется 56,4 млрд тонн органического углерода в год, а в океане — 48,5 млрд тонн органического углерода в год. Общее производство фотоавтотрофного углерода на Земле достигает 104,9 млрд тонн.

        Сильные и слабые стороны пирамиды биомассы

        Сильные стороны: Способен показать количественную зависимость массы организмов (биомассы) в экосистемах, которую нельзя наблюдать с помощью числовой пирамиды.

        Слабые стороны: Неудовлетворительно, потому что требует много времени и инструментов, форма меняется, потому что это зависит от климата, и часть энергии будет потеряна на дыхание, поступающее в биосферу, и объясняет только количество биомассы без каких-либо объяснений. от скорости образования биомассы.Например, количество бактерий больше, чем количество млекопитающих, но потребление энергии двумя группами в основном одинаково.

        Итак, это объяснение пирамиды биомассы в мире. Надеюсь, это добавит полезных идей для всех нас.

        .

    0 comments on “Пирамида биомасс: Экологические пирамиды биомассы и численности — урок. Биология, 11 класс.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.