Tipuri de rețele trofice. Un exemplu de rețea trofică. compoziţia anumitor specii

Reprezentanții diferitelor niveluri trofice sunt interconectați prin transferul direcționat într-un singur sens al biomasei în lanțurile trofice. Cu fiecare tranziție la următorul nivel trofic, o parte din energia disponibilă nu este percepută, o parte este emisă sub formă de căldură și o parte este cheltuită pentru respirație. În acest caz, energia totală scade de mai multe ori de fiecare dată. Consecința acestui lucru este lungimea limitată a lanțurilor trofice. Cu cât lanțul trofic este mai scurt sau cu atât organismul este mai aproape de începutul său mai multa cantitate energia disponibilă în ea.

Lanțurile trofice ale prădătorilor merg de la producători la ierbivore, mâncate de micile carnivore și servesc drept hrană pentru prădătorii mai mari etc. Pe măsură ce vă deplasați de-a lungul lanțului de prădători, animalele cresc în dimensiune și scad în număr. Prelungirea lanțului are loc datorită participării prădătorilor la el. Lanțul trofic relativ simplu și scurt al prădătorilor include consumatori de ordinul doi:

Iarbă (producător) -» iepuri (consumator eu comanda) ->

-» Vulpe (consumator II Ordin).

Un lanț mai lung și mai complex include consumatorii de ordinul al cincilea:

Pin -> Afidele -> Buburuze -> Păianjeni ->

-» Păsări insectivore -> Păsări de pradă.

Iarbă -» Mamifere erbivore -> Purici -> Flagelate.

În lanțurile detritice, consumatorii sunt detritofagi aparținând diferitelor grupe sistematice: animale mici, în principal nevertebrate, care trăiesc în sol și se hrănesc cu frunzele căzute, sau bacterii și ciuperci care descompun materia organică. În cele mai multe cazuri, activitatea ambelor grupuri de detritivore se caracterizează printr-o coordonare strictă: animalele creează condiții pentru activitatea microorganismelor, împărțind carcasele animalelor și ale plantelor moarte în părți mici.

Lanțurile detritice se deosebesc și de lanțurile de pășune prin faptul că un număr mare de animale hrănitoare cu detritus formează un fel de comunitate, ai cărei membri sunt legați între ei prin diferite relații trofice (Fig. 10.4).

Orez. 10.4.

În acest caz, putem vorbi despre existența rețelelor trofice ale detritivorelor, separate de lanțurile liniare ale prădătorilor. În plus, multe hrănitoare cu detritus se caracterizează printr-o gamă largă de alimente și pot folosi alge, animale mici etc., alături de detritus, în funcție de circumstanțe.

Orez. 10.5. Cele mai importante conexiuni în rețelele trofice: dar - Preria americană; b- ecosisteme mările nordice pentru hering

Lanțurile trofice pornind de la plantele verzi și din materia organică moartă sunt prezente cel mai adesea împreună în ecosisteme, dar aproape întotdeauna unul dintre ele domină peste celălalt. Cu toate acestea, în unele medii specifice (de exemplu, abisale și subterane), în care existența organismelor cu clorofilă este imposibilă din cauza lipsei de lumină, se păstrează lanțuri trofice de tip doar detritic.

Lanțurile trofice nu sunt izolate unele de altele, ci sunt strâns împletite. Ele alcătuiesc așa-numitele rețele trofice. Principiul formării lor este următorul. Fiecare producător nu are unul, ci mai mulți consumatori. La rândul lor, consumatorii, printre care predomină polifagele, folosesc nu una, ci mai multe surse de hrană. Pentru a ilustra, dăm exemple de unul relativ simplu (Fig. 10. 5a)și rețele trofice complexe (Figura 10.55).

Într-o comunitate naturală complexă, acele organisme care primesc hrană de la plante care ocupă primul nivel trofic prin același număr de stadii sunt considerate ca aparținând aceluiași nivel trofic. Astfel, erbivorele ocupă al doilea nivel trofic (nivelul consumatorilor primari), prădătorii care mănâncă ierbivore ocupă al treilea (nivelul consumatorilor secundari), iar prădătorii secundari ocupă al patrulea (nivelul consumatorilor terțiari). Trebuie subliniat că clasificarea trofică împarte în grupuri nu speciile în sine, ci tipurile activității lor de viață. O populație dintr-o specie poate ocupa unul sau mai multe niveluri trofice, în funcție de ce surse de energie folosesc aceste specii. De asemenea, orice nivel trofic este reprezentat de mai mult de o specie, rezultând lanțuri trofice împletite complicat.

Lanțul trofic este alcătuit din organisme de diferite specii. În același timp, organismele aceleiași specii pot face parte din lanțuri trofice diferite. Prin urmare, lanțurile trofice sunt împletite, formând rețele trofice complexe care acoperă toate ecosistemele planetei.[ ...]

Lanțul alimentar (trofic) reprezintă transferul de energie din sursa sa - producători - printr-un număr de organisme. Lanțurile trofice pot fi împărțite în două tipuri principale: lanțul de pășunat, care începe cu o plantă verde și continuă la pășunatul ierbivorelor și prădătorilor, și lanțul de detritus (din latinescul worn), care pornește de la produsele de degradare a materiei organice moarte. . În formarea acestui lanț, un rol decisiv îl au diverse microorganisme care se hrănesc cu materie organică moartă și o mineralizează, transformându-l din nou în protozoare. compusi organici. Lanțurile trofice nu sunt izolate unele de altele, ci sunt strâns împletite unele cu altele. Adesea un animal care consumă o viață materie organică, mănâncă și microbi care consumă materie organică neînsuflețită. Astfel, modurile de a mânca alimente se ramifică, formând așa-numitele rețele trofice.[ ...]

Rețeaua trofică este o țesătură complexă în comunitatea lanțurilor trofice.[ ...]

Rețelele trofice se formează deoarece aproape orice membru al unui lanț trofic este, de asemenea, o verigă într-un alt lanț trofic: este consumat și consumat de mai multe specii de alte organisme. Deci, în hrana unui lup de luncă - un coiot, există până la 14 mii de specii de animale și plante. Probabil aceeași este și ordinea numărului de specii implicate în mâncarea, descompunerea și distrugerea substanțelor din cadavrul unui coiot.[ ...]

Lanțurile trofice și nivelurile trofice. Prin urmărirea relațiilor alimentare dintre membrii biocenozei („cine mănâncă pe cine și cât”), este posibil să se construiască lanțuri trofice diverse organisme. Un exemplu de lanț trofic lung este secvența locuitorilor mării arctice: „microalge (fitoplancton) -> mici crustacee erbivore (zooplancton) - hrănitoare de plancton carnivore (viermi, crustacee, moluște, echinoderme) -> pești (2-). Sunt posibile 3 verigi în succesiunea peștilor răpitori) - > foci -> urs polar. Lanțurile ecosistemelor terestre sunt de obicei mai scurte. Lanțul trofic, de regulă, este izolat artificial de rețeaua trofica reală - plexul multor lanțuri trofice.[ ...]

O rețea trofice este o rețea complexă de relații alimentare.[ ...]

Lanțurile trofice implică un flux liniar de resurse de la un nivel trofic la altul (Fig. 22.1, a). În acest design, interacțiunile dintre specii sunt simple. Cu toate acestea, niciun sistem de fluxuri de resurse din BE nu urmează această structură simplă; ele seamănă mult mai mult cu o structură de rețea (Figura 22.1b). Aici, speciile de la un nivel trofic se hrănesc cu mai multe specii de la nivelul următor, inferior, iar omnivorul este răspândit (Fig. 22.1, c). În cele din urmă, o rețea trofice complet definită poate prezenta diverse caracteristici: niveluri trofice multiple, prădare și omnivor (Fig. 22.1, [...]

Multe lanțuri trofice, împletite în biocenoze și ecosisteme, formează rețele trofice. Dacă lanțul trofic general este reprezentat sub formă de blocuri de construcție, reprezentând condiționat raportul cantitativ al energiei absorbite în fiecare etapă și dacă le adăugați unul peste altul, obțineți o piramidă. Se numește piramida ecologică a energiilor (Fig. 5).[ ...]

Diagrame ale lanțurilor trofice și ale rețelelor trofice. Punctele reprezintă vederi, liniile reprezintă interacțiuni. Speciile superioare sunt prădătorii celor inferioare, astfel încât resursele curg în sus.[ ...]

În primul tip de rețea trofică, fluxul de energie trece de la plante la ierbivore și apoi la consumatori. ordin înalt. Aceasta este o rețea de pășunat sau o rețea de pășuni. Indiferent de mărimea biocenozei și a habitatului, animalele erbivore (terestre, acvatice, din sol) pasc, mănâncă plante verzi și transferă energie la nivelurile următoare (Fig. 96).[ ...]

În comunități, lanțurile trofice se împletesc în moduri complexe și formează rețele trofice. Compoziția hranei fiecărei specii include de obicei nu una, ci mai multe specii, fiecare dintre acestea, la rândul lor, putând servi ca hrană pentru mai multe specii. Pe de o parte, fiecare nivel trofic este reprezentat de mai multe populații de specii diferite, pe de altă parte, multe populații aparțin mai multor niveluri trofice deodată. Ca urmare, din cauza complexității relațiilor cu alimente, pierderea unei specii nu perturbă adesea echilibrul în ecosistem.[ ...]

[ ...]

Această diagramă nu numai că ilustrează împletirea legăturilor alimentare și arată cele trei niveluri trofice, dar dezvăluie și faptul că unele organisme ocupă o poziție intermediară în sistemul celor trei niveluri trofice principale. Astfel, larvele de mufă care construiesc o plasă de capcană se hrănesc cu plante și animale, ocupând o poziție intermediară între consumatorii primari și cei secundari.[ ...]

Sursa primară de resurse alimentare umane au fost acele ecosisteme în care ar putea exista. Strângerea și vânătoarea au fost modalitățile de obținere a hranei, iar odată cu dezvoltarea fabricării și folosirii unor unelte din ce în ce mai avansate, ponderea prăzii de vânătoare a crescut, și de aici și ponderea cărnii, adică a proteinelor de calitate superioară, în dietă. Capacitatea de a organiza echipe mari stabile, dezvoltarea vorbirii, care permite organizarea comportamentului coordonat complex al multor oameni, au făcut din om un „super prădător” care a ocupat poziția de vârf în rețelele trofice ale acelor ecosisteme pe care le-a stăpânit pe măsură ce s-a instalat. pământul. Deci, singurul dușman al mamutului a fost un om, care, împreună cu retragerea ghețarului și schimbările climatice, a devenit unul dintre motivele morții acestor elefanți nordici ca specie.[ ...]

[ ...]

Pe baza unui studiu pe 14 rețele trofice din comunități, Cohen a găsit o consistență surprinzătoare în raportul dintre numărul de „tipuri” de pradă și numărul de „tipuri” de prădători, care a fost de aproximativ 3: 4. Date suplimentare care confirmă acest raport sunt date de Bryand și Cohen, care au studiat 62 de rețele similare. Un grafic cu o astfel de proporționalitate are o pantă mai mică de 1 atât în ​​medii fluctuante, cât și în medii constante. Utilizarea „tipurilor” de organisme, mai degrabă decât a speciilor adevărate, dă de obicei rezultate nu în întregime obiective, cu toate acestea, deși raportul rezultat pradă/prădător poate fi subestimat, constanța sa este remarcabilă.[ ...]

În BE, multe (dar cu siguranță nu toate) rețele trofice au un număr mare de producători primari, mai puțini consumatori și puțini prădători de top, dând rețelei forma prezentată în Fig. 22.1, b. Omnivorele din aceste sisteme pot fi rare, în timp ce descompozitorii sunt abundenți. Modelele rețelei alimentare au oferit un cadru potențial pentru o analiză fructuoasă a fluxurilor de resurse atât în ​​BE, cât și în PE. Dificultăți apar, totuși, atunci când se încearcă cuantificarea fluxurilor de resurse și supune structura rețelei și proprietățile de stabilitate analizei matematice. Se pare că multe dintre datele necesare sunt greu de identificat cu certitudine, în special pentru organismele care funcționează la mai mult de un nivel trofic. Această proprietate nu creează principala dificultate în studiile fluxului de resurse, dar complică serios analiza stabilității. Afirmația că sistemele mai complexe sunt mai stabile - deoarece întreruperea unui fel sau a unei căi de flux pur și simplu transferă energie și resurse către alte căi, mai degrabă decât să blocheze calea pentru întregul flux de energie sau resurse - este aprins dezbătută.[ ...]

Analiza unui număr mare de rețele trofice industriale poate dezvălui astfel caracteristici care nu sunt prezentate în alte abordări. În proiectul ecosistemului din Fig. 22.5, de exemplu, o analiză a rețelei poate reflecta un sector lipsă sau un tip de activitate industrială care ar putea crește conectivitatea. Aceste subiecte oferă o zonă bogată pentru cercetări detaliate.[ ...]

În cadrul fiecărui ecosistem, rețelele trofice au o structură bine definită, care se caracterizează prin natura și numărul de organisme prezente la fiecare nivel al diferitelor lanțuri trofice. Pentru a studia relațiile dintre organisme dintr-un ecosistem și pentru reprezentarea lor grafică, piramidele ecologice sunt de obicei folosite mai degrabă decât diagramele rețelei trofice. Piramidele ecologice exprimă structura trofică a unui ecosistem sub formă geometrică.[ ...]

Un oarecare interes este lungimea lanțurilor trofice. Este clar că scăderea energiei disponibile odată cu trecerea la fiecare verigă ulterioară limitează lungimea lanțurilor trofice. Cu toate acestea, disponibilitatea energiei nu este probabil singurul factor, deoarece lanțurile trofice lungi se găsesc adesea în sistemele infertile, cum ar fi lacurile oligotrofe, iar cele scurte în sistemele foarte productive sau eutrofice. Producția rapidă de material vegetal nutritiv poate stimula pășunatul rapid, cu rezultatul că fluxul de energie este concentrat în primele două-trei niveluri trofice. Eutrofizarea lacurilor modifică și compoziția rețelei trofice a planctonului „fitoplancton-zooplancton mare-pește răpitor”, transformându-l într-un sistem microzooplancton microbian-detrital care nu este atât de propice pentru menținerea pescuitului sportiv.[ ...]

Cu un flux de energie constant în rețeaua trofică, sau în lanț, organismele terestre mai mici cu un metabolism specific ridicat creează relativ mai puțină biomasă decât cele mai mari1. O parte semnificativă a energiei este cheltuită pentru menținerea metabolismului. Această regulă „metabolismul și mărimea indivizilor”, sau regula lui Yu. Odum, nu este de obicei implementată în biocenozele acvatice, ținând cont de condițiile reale de viață din ele (în condiții ideale, este de importanță universală). Acest lucru se datorează faptului că organismele acvatice mici își susțin în mare măsură metabolismul datorită energiei externe a mediului lor imediat.[ ...]

Microflora solului are o rețea trofică bine dezvoltată și un mecanism puternic de compensare bazat pe interschimbabilitatea funcțională a unor specii cu altele. În plus, datorită aparatului enzimatic labil, multe specii pot trece cu ușurință de la un substrat nutritiv la altul, asigurând astfel stabilitatea ecosistemului. Acest lucru complică semnificativ evaluarea impactului diferiților factori antropici asupra acesteia și necesită utilizarea unor indicatori integrați.[ ...]

[ ...]

În primul rând, rețelele trofice randomizate conțin adesea elemente fără sens biologic (de exemplu, bucle de acest tip: A mănâncă B, B mănâncă C, C mănâncă A). Analiza rețelelor construite „cu sens” (Lawlor, 1978; Pimm, 1979a) arată că (a) sunt mai stabile decât cele considerate și (b) nu există o tranziție atât de bruscă către instabilitate (comparativ cu inegalitatea de mai sus), deși stabilitatea încă scade odată cu creșterea complexității.[ ...]

21.2

Desigur, da, dacă nu ca parte a biogeocenozelor - nivelurile inferioare ale ierarhiei ecosistemelor - atunci, în orice caz, în interiorul biosferei. Oamenii din aceste rețele primesc hrană (agrocenozele sunt ecosisteme modificate cu bază naturală). Numai din natura „sălbatică” oamenii extrag combustibil - energie, principalele resurse de pește și alte „daruri ale naturii”. Visul lui V. I. Vernadsky despre autotrofia completă a omenirii rămâne încă un vis irațional1 - evoluția este ireversibilă (regula lui L. Dolo), ca și procesul istoric. Fără autotrofe autentice, în principal plante, omul nu poate exista ca organism heterotrof. În cele din urmă, dacă nu ar fi inclus fizic în rețelele trofice ale naturii, atunci corpul său după moarte nu ar fi distrus de organismele care se descompun, iar Pământul ar fi presărat cu cadavre nedegradate. Teza despre separarea omului de lanțurile trofice naturale se bazează pe o neînțelegere și este vădit eronată.[ ...]

În cap. 17 analizează modalitățile de combinare a diferitelor grupuri de consumatori și a alimentelor acestora într-o rețea de elemente care interacționează prin care are loc transferul de materie și energie. În cap. 21 vom reveni asupra acestui subiect și vom lua în considerare influența structurii rețelei trofice asupra dinamicii comunităților în ansamblu, acordând o atenție deosebită caracteristicilor structurii acestora care contribuie la stabilitate.[ ...]

Patru exemple vor fi suficiente pentru a ilustra principalele caracteristici ale lanțurilor trofice, ale rețelelor trofice și ale nivelurilor trofice. Primul exemplu este regiunea Nordului Îndepărtat, numită tundra, unde există relativ puține specii de organisme care s-au adaptat cu succes la temperaturi scăzute. Prin urmare, lanțurile trofice și rețelele trofice sunt relativ simple aici. Unul dintre fondatorii ecologiei moderne, ecologistul britanic C. Elton, realizând acest lucru, deja în anii 20-30 ai secolului nostru a început să studieze ținuturile arctice. El a fost unul dintre primii care a conturat în mod clar principiile și conceptele asociate lanțurilor trofice (Elton, 1927). Plantele de tundră - lichen („mușchi de căprioară”) C1a donia, ierburi, rogoz și sălcii pitice alcătuiesc hrana caribouului din tundra nord-americană și omologul său ecologic din tundra Lumii Vechi - renul. Aceste animale, la rândul lor, servesc drept hrană pentru lup și oameni. Plantele de tundră sunt, de asemenea, mâncate de lemmings - rozătoare pufoase cu coadă scurtă, care seamănă cu un urs în miniatură, și potârnichi de tundră. Toată iarna lungă și tot vara scurta vulpile arctice și bufnițele de zăpadă se hrănesc în principal cu lemmings. Orice schimbare semnificativă a abundenței lemming-ului se reflectă la alte niveluri trofice, deoarece alte surse de hrană sunt rare. De aceea, abundența unor grupuri de organisme arctice fluctuează foarte mult de la supraabundență până la dispariția aproape completă. Acest lucru se întâmpla adesea în societatea umană, dacă depindea de una sau câteva surse de hrană (amintiți-vă de „foametea cartofilor” din Irlanda1).[ ...]

O consecință a ipotezei rezistenței, care poate fi testată în principiu, este că în mediile cu un comportament mai puțin previzibil, lanțurile trofice ar trebui să fie mai scurte, deoarece par să rețină doar cele mai elastice rețele trofice, iar lanțurile scurte au elasticitate deasupra. Briand (Briand, 1983) a împărțit 40 de rețele trofice (conform datelor pe care le-a colectat) în cele asociate cu medii variabile (pozițiile 1-28 din Tabelul 21.2) și constante (pozițiile 29-40). Nu au existat diferențe semnificative în lungimea medie a lanțurilor trofice maxime între aceste grupuri: numărul de niveluri trofice a fost de 3,66, respectiv 3,60 (Fig. 21.9). Aceste prevederi mai trebuie revizuite critic.[ ...]

În plus, rezultatele simulării devin diferite atunci când se ține cont de faptul că populațiile de consumatori sunt afectate de resursele alimentare, iar acestea sunt independente de impactul consumatorilor (¡3,/X), 3(/ = 0: atât numit „sistem reglementat de donator”), într-o rețea trofică de acest tip, reziliența fie nu depinde de complexitate, fie crește odată cu ea (DeAngelis, 1975). În practică, singurul grup de organisme care îndeplinește de obicei această condiție sunt detritivore.[ ...]

Cu toate acestea, o imagine atât de strictă a tranziției energetice de la un nivel la altul nu este complet realistă, deoarece lanțurile trofice ale ecosistemelor sunt împletite complex, formând rețele trofice. De exemplu, fenomenul „cascadei trofice”, când prădarea are ca rezultat o modificare a densității, biomasei sau productivității unei populații, comunități sau nivel trofic de-a lungul mai multor linii trofice (Pace și colab., 1999). P. Mitchell (2001) dă următorul exemplu: vidrele de mare se hrănesc cu arici de mare care mănâncă alge brune, distrugerea vidrelor de către vânători a dus la distrugerea algelor brune din cauza creșterii populației de arici. Când vânătoarea de vidre a fost interzisă, algele au început să se întoarcă în habitatele lor.[ ...]

Plantele verzi transformă energia fotonică a luminii solare în energie legături chimice compuși organici complecși care își continuă drumul prin rețelele trofice ramificate ale ecosistemelor naturale. Totuși, în unele locuri (de exemplu, în mlaștini, la gurile râurilor și mărilor), o parte din materia organică a plantelor, odată pe fund, este acoperită cu nisip înainte de a deveni hrană pentru animale sau microorganisme. În prezența unei anumite temperaturi și presiune a rocilor din sol, de mii și milioane de ani, cărbunele, petrolul și alți combustibili fosili se formează din substanțe organice sau, în cuvintele lui VI Vernadsky, „materia vie intră în geologie”. [...]

Exemple de lanțuri trofice: plante - animale erbivore - prădător; iarba-câmp șoarece-vulpe; plante furajere - vaca - om. De regulă, fiecare specie se hrănește cu mai mult de o singură specie. Prin urmare, lanțurile trofice se împletesc pentru a forma o rețea trofica. Cu cât organismele sunt mai strâns conectate prin rețele trofice și alte interacțiuni, cu atât comunitatea este mai rezistentă împotriva unei eventuale perturbări. Ecosistemele naturale, netulburate, luptă spre echilibru. Starea de echilibru se bazează pe interacțiunea factorilor de mediu biotici și abiotici.[ ...]

De exemplu, distrugerea dăunătorilor semnificativi din punct de vedere economic din păduri cu pesticide, împușcarea unei părți din populațiile de animale, capturarea anumitor specii de pești comerciali sunt interferențe parțiale, deoarece afectează numai verigile individuale din lanțurile trofice, fără a afecta rețelele alimentare în ansamblu. . Cu cât rețeaua trofică, structura ecosistemului este mai complexă, cu atât importanța unei astfel de interferențe este mai mică și invers. În același timp, eliberarea și descărcarea în atmosferă sau în apă a xenobioticelor chimice, cum ar fi oxizii de sulf, azot, hidrocarburi, compuși ai fluorului, clor, metale grele, modifică radical calitatea mediului, creează interferențe la nivelul producători în general și, prin urmare, duce la degradarea completă a ecosistemului: pe măsură ce principalul nivel trofic moare - producători.[ ...]

Capacitate volatilă = (/gL -)/kW Schema energetică a unui sistem primitiv din Uganda. D. Schema energetică a agriculturii din India, unde principala sursă de energie este lumina, dar fluxul de energie prin animale și cereale este reglementat de om. D. Rețea electrică a agriculturii înalt mecanizate. Randamentele mari se bazează pe o investiție semnificativă de energie prin utilizarea combustibililor fosili, care efectuează lucrări efectuate anterior de om și animale; în același timp, rețeaua trofică a animalelor și plantelor care trebuiau „hrănite” în cele două sisteme anterioare cade.[ ...]

Au fost făcute o serie de încercări de a analiza matematic relația dintre complexitatea comunității și stabilitatea acesteia, în majoritatea cărora autorii au ajuns la aproximativ aceleași concluzii. O revizuire a unor astfel de publicații a fost făcută până în mai (mai, 1981). Ca exemplu, luați în considerare lucrarea sa (mai, 1972), care demonstrează atât metoda în sine, cât și deficiențele acesteia. Fiecare specie a fost influențată de interacțiunile sale cu toate celelalte specii; cantitativ, influența densității speciilor / asupra creșterii numărului i a fost estimată de indicatorul p. În absența completă a influenței, este zero, la două specii concurente Pc și Pji sunt negative, în cazul unui prădător (¿) și pradă (/) Ru este pozitiv, iar jjji este negativ.[ ...]

Precipitațiile acide provoacă efecte letale asupra vieții din râuri și rezervoare. Multe lacuri din Scandinavia și din estul Americii de Nord au devenit atât de acide încât peștii nu numai că se înmulțesc în ele, ci pur și simplu supraviețuiesc. În anii 1970, peștii au dispărut complet în jumătate din lacurile din aceste regiuni. Cea mai periculoasă este acidificarea apelor oceanice de mică adâncime, ceea ce duce la imposibilitatea reproducerii multor nevertebrate marine, care poate provoca ruperea rețelelor trofice și perturba profund echilibrul ecologic al oceanelor.[ ...]

Modelele de interacțiuni controlate de donator diferă în mai multe moduri de modelele tradiționale de interacțiuni de tipul Lotka-Volterra de tip prădător-pradă (Capitolul 10). O diferență importantă este că grupurile de specii care interacționează care prezintă o dinamică controlată de donatori sunt considerate a fi deosebit de rezistente și, în plus, că rezistența este de fapt independentă de, sau chiar crește, creșterea diversității speciilor și a complexității rețelei trofice. Această situație este cu totul opusă celei în care este aplicabil modelul Lotka-Volterra. Aceste întrebări importante privind complexitatea rețelei trofice și reziliența comunității vor fi discutate mai detaliat în Cap. 21.

Structura trofică a biocenozelor

ECOLOGIA COMUNITĂȚILOR (SINECOLOGIE)

Populațiile diferitelor specii în condiții naturale sunt combinate în sisteme de rang superior - comunitățileȘi biocenoza.

Termenul de „biocenoză” a fost propus de zoologul german K. Möbius și denotă un grup organizat de populații de plante, animale și microorganisme adaptate să trăiască împreună într-un anumit volum de spațiu.

Orice biocenoză ocupă o anumită zonă a mediului abiotic. Biotop– un spatiu cu conditii mai mult sau mai putin uniforme, locuit de una sau alta comunitate de organisme.

Dimensiunile grupurilor biocenotice de organisme sunt extrem de diverse - de la comunități de pe un trunchi de copac sau de pe un tuș de mlaștină până la biocenoza unei stepe de iarbă cu pene. Biocenoza (comunitatea) nu este doar suma speciilor sale constitutive, ci și totalitatea interacțiunilor dintre ele. Ecologia comunităților (sinecologia) este și o abordare științifică în ecologie, conform căreia, în primul rând, se studiază complexul de relații și relațiile dominante în biocenoză. Sinecologia se ocupă în primul rând de factorii de mediu biotici.

În cadrul biocenozei, există fitocenoza– o comunitate stabilă de organisme vegetale, zoocenoza- o colecție de specii de animale înrudite și microbiocenoza - comunitate de microorganisme:

FITOCENOZA + ZOOCENOZA + MICROBIOCENOZA = BIOCENOZA.

În același timp, în forma sa pură, nici fitocenoza, nici zoocenoza, nici microbiocenoza nu se găsesc în natură, precum și biocenoza izolat de biotop.

Biocenoza este formată din relații interspecifice care oferă structura biocenozei - numărul de indivizi, distribuția lor în spațiu, compoziția speciilor și altele asemenea, precum și structura rețelei trofice, productivitatea și biomasa. Pentru a evalua rolul unei specii individuale în structura speciei a biocenozei, se utilizează abundența speciei - un indicator egal cu numărul de indivizi pe unitatea de suprafață sau volumul spațiului ocupat.

Cel mai important tip de relație dintre organisme dintr-o biocenoză, care formează de fapt structura ei, sunt conexiunile alimentare ale unui prădător și pradă: unele sunt mâncatoare, altele sunt mâncate. În același timp, toate organismele, vii și moarte, sunt hrană pentru alte organisme: un iepure mănâncă iarbă, o vulpe și un lup vânează iepuri, păsările de pradă (șoimi, vulturi etc.) sunt capabile să târască și să mănânce atât un pui de vulpe și un pui de lup. Plantele moarte, iepurii de câmp, vulpile, lupii, păsările devin hrană pentru detritivore (descompunetori sau altfel distrugători).

Un lanț trofic este o secvență de organisme în care fiecare mănâncă sau descompune pe celălalt. Reprezintă calea unui flux unidirecțional a unei mici părți din energia solară extrem de eficientă absorbită în timpul fotosintezei, care a ajuns pe Pământ, mișcându-se prin organismele vii. În cele din urmă, acest circuit este returnat mediului natural sub formă de energie termică cu randament scăzut. De asemenea, nutrienții se deplasează de-a lungul ei de la producători la consumatori și apoi la descompozitori, iar apoi înapoi la producători.

Fiecare verigă din lanțul trofic este numită nivel trofic. Primul nivel trofic este ocupat de autotrofi, denumiți altfel producători primari. Organismele de al doilea nivel trofic sunt numite consumatori primari, al treilea - consumatori secundari etc. De obicei există patru sau cinci niveluri trofice și rareori mai mult de șase (Fig. 5.1).

Există două tipuri principale de lanțuri trofice - pășunat (sau „mâncare”) și detrital (sau „în descompunere”).

Orez. 5.1. Lanțurile trofice ale biocenozei după N. F. Reimers: generalizate (dar)și reală (b). Săgețile arată direcția mișcării energiei, iar numerele arată cantitatea relativă de energie care ajunge la nivelul trofic.

ÎN lanțurile trofice de pășune primul nivel trofic este ocupat de plante verzi, al doilea de animale de pășunat (termenul de „pășunat” acoperă toate organismele care se hrănesc cu plante), iar al treilea de prădători. Deci, lanțurile trofice de pășune sunt:

lanțul trofic detriticîncepe cu detritus conform schemei:

DETRIT → DETRITOFIE → PRĂDATOR

Lanțurile trofice detritice tipice sunt:

Conceptul de lanțuri trofice ne permite să urmărim în continuare ciclul elemente chimiceîn natură, deși lanțurile trofice simple precum cele descrise mai devreme, în care fiecare organism este reprezentat ca hrănindu-se doar cu un singur tip de organism, sunt rare în natură. Relațiile alimentare reale sunt mult mai complicate, deoarece un animal se poate hrăni cu organisme de diferite tipuri care fac parte din același lanț trofic sau din lanțuri diferite, ceea ce este caracteristic în special prădătorilor (consumatorilor) de niveluri trofice superioare. Relația dintre pășune și lanțurile trofice detritice este ilustrată de modelul fluxului energetic propus de Yu. Odum (Fig. 5.2).

Animalele omnivore (în special oamenii) se hrănesc atât cu consumatori, cât și cu producători. Astfel, în natură, lanțurile trofice se împletesc, formează rețele alimentare (trofice).

Când se studiază structura biotică a unui ecosistem, devine evident că una dintre cele mai importante relații dintre organisme este alimentația. Este posibil să se urmărească nenumărate moduri de mișcare a materiei într-un ecosistem, în care un organism este mâncat de altul, iar unul de o treime și așa mai departe.

Detritivore

Detritus vultur V

Vulpe Uman Vultur Detritivore IV

Șoarece Iepure Vacă Uman Detritivore III

Iarbă de grâu Măr I

lant trofic- aceasta este calea de mișcare a materiei (sursa de energie și materialul de construcție) într-un ecosistem de la un organism la altul.

plantă de vacă

plantă omul vacă

planta lăcustă șoarece vulpe vultur

plantă gândac broască șarpe pasăre

Indică direcția de mișcare.

În natură, lanțurile trofice sunt rareori izolate unele de altele. Mult mai des, reprezentanții unei specii (erbivorele) se hrănesc cu mai multe tipuri de plante, în timp ce ei înșiși servesc drept hrană pentru mai multe tipuri de prădători. Transferul de substanțe nocive în ecosistem.

retea trofica este o rețea complexă de relații nutriționale.

În ciuda varietății rețelelor trofice, toate urmează un model comun: de la plante verzi la consumatori primari, de la ei la consumatori secundari și așa mai departe. și la detritivore. Pe ultimul loc sunt întotdeauna detritofagii, care închid lanțul trofic.

Nivel trofic este o colecție de organisme care ocupă un anumit loc în rețeaua trofica.

I nivel trofic - întotdeauna plante,

II nivel trofic - consumatori primari

III nivel trofic - consumatori secundari etc.

Detritofagii pot fi la niveluri trofice II și superioare.

III 3.5 J consumator secundar (lupul)

II 500 j consumator primar (vacă)

I 6200 j plante

2,6*10 J energie solară absorbită

1,3 * 10 J cade pe suprafața pământului pt

vreo zonă

piramida energetica

III vulpe de 10 kg (1)

II 100 kg iepure (10)

I 1000 kg plante în luncă (100 )

Piramida biomasei.

De obicei, există 3-4 niveluri trofice într-un ecosistem. Acest lucru se datorează faptului că o parte semnificativă a alimentelor consumate este cheltuită cu energie (90 - 99%), astfel încât masa fiecărui nivel trofic este mai mică decât cea precedentă. Relativ puțin se duce la formarea corpului organismului (1 - 10%. Raportul dintre plante, consumatori, detritofagi este exprimat sub formă de piramide.

piramida biomasei- arată raportul biomasei diferitelor organisme la niveluri trofice.

piramida energiei- arată fluxul de energie printr-un ecosistem. (vezi fig.)

Evident, existența unui număr mai mare de niveluri trofice este imposibilă, datorită apropierii rapide a biomasei la zero.

Autotrofe și heterotrofe.

Autotrofi - Acestea sunt organisme care sunt capabile să-și construiască corpurile în detrimentul compușilor anorganici, folosind energia solară.

Acestea includ plante (numai plante). Ei sintetizează din CO, H O (molecule anorganice) sub influența energiei solare - glucoză (molecule organice) și O. Sunt prima verigă a lanțului trofic și se află la nivelul 1 trofic.

Getrotrofe - acestea sunt organisme care nu își pot construi propriul corp din compuși anorganici, dar sunt forțate să folosească ceea ce a fost creat de autotrofi mâncându-le.

Acestea includ consumatorii și detritofagii. Sunt la nivelul II și superior trofic. Oamenii sunt, de asemenea, heterotrofi.

Vernadsky deține ideea că transformarea societății umane din heterotrofă și autotrofă este posibilă. Datorită caracteristicilor sale biologice, o persoană nu poate trece la autotrofie, dar societatea în ansamblu este capabilă să implementeze o metodă autotrofă de producere a alimentelor, de exemplu. înlocuirea compușilor naturali (proteine, grăsimi, carbohidrați) cu compuși organici sintetizați din molecule sau atomi anorganici.

Acesta este un set de lanțuri alimentare ale unei comunități interconectate prin legături alimentare comune.

varză ^ caterpillar ^ tit ^ şoim ^ om

De exemplu: morcov ^ iepure ^ lup
Speciile cu o gamă largă de alimente pot fi incluse în lanțurile trofice la diferite niveluri trofice. Doar producătorii ocupă întotdeauna primul nivel trofic. Folosind energia solară și biogeni, ele formează o substanță organică care conține energie sub formă de energie de legătură chimică. Această materie organică, sau biomasă a producătorilor, este consumată de organismele de al doilea nivel trofic. Cu toate acestea, nu toată biomasa de la nivelul anterior este consumată de organisme de nivelul următor, deoarece
că resursele pentru dezvoltarea ecosistemului ar dispărea. La trecerea de la un nivel trofic la altul, materia și energia sunt transformate. La fiecare nivel trofic al lanțului trofic al pășunilor, nu toată biomasa consumată merge la formarea biomasei organismelor de acest nivel. O parte semnificativă este cheltuită pentru asigurarea activității vitale a organismelor: respirație, mișcare, reproducere, menținerea temperaturii corpului etc. În plus, nu toată biomasa consumată este digerată. Partea nedigerată a acestuia sub formă de excremente intră mediu inconjurator. Procentul de digestibilitate depinde de compoziția alimentelor și de caracteristicile biologice ale organismelor, el variază de la 12 la 75%. Cea mai mare parte a biomasei asimilate este cheltuită pentru menținerea activității vitale a organismelor și doar o parte relativ mică din aceasta este utilizată pentru creșterea și creșterea corpului. Cu alte cuvinte, cea mai mare parte a materiei și energiei se pierde în timpul tranziției de la un nivel trofic la altul, deoarece doar acea parte din ele care a fost inclusă în biomasa nivelului trofic anterior ajunge la următorul consumator. Conform calculelor, s-a stabilit că în medie se pierde aproximativ 90%, iar doar 10% din materie și energie este transferată în fiecare etapă a lanțului trofic. De exemplu:
Producători ^ consumatori I ^ consumatori II ^ consumatori III
1000 kJ ^ 100 kJ ^ 10 kJ ^ 1 kJ Acest model a fost formulat ca „legea lui 10%”. Se spune că atunci când se trece de la o verigă la alta în lanțul trofic al pășunilor, doar 10% din materie și energie este transferată, iar restul este cheltuit de nivelul trofic anterior pentru a menține viața. Dacă cantitatea de materie sau energie de la fiecare nivel trofic este reprezentată sub formă de diagramă și plasată una deasupra celeilalte, atunci se va obține o piramidă ecologică de biomasă sau energie (Fig. 13). Acest model este numit „regula piramidei ecologice”. Numărul de organisme la nivel trofic respectă și el această regulă, așa că puteți construi o piramidă ecologică a numerelor (Fig. 13).
Baiat 1 Vitel 4,5 Lucerna 2107

piramida energetica

Astfel, stocul de materie și energie acumulat de plante în lanțurile trofice de pășune este rapid consumat (mâncat), astfel încât lanțurile trofice nu pot fi lungi. De obicei, acestea includ 4-5 link-uri, dar nu mai mult de 10. La fiecare nivel trofic al lanțului trofic al pășunilor se formează materia organică moartă și excremente - detritus, din care încep lanțurile detritice, sau lanțurile de descompunere. În ecosistemele terestre, procesul de descompunere a detritusului include trei etape:
Stadiul distrugerii mecanice și al transformării parțiale în zaharide. Este foarte scurt - 3-4 ani. Se realizează de către descompozitori de prim ordin - macrobiotă (viermi, larve de insecte, mamifere săpatoare etc.). În această etapă, practic nu există nicio pierdere de energie.
Etapa de distrugere a detritusului la acizii humici. Durează 10-15 ani și este încă prost înțeles. Se realizează prin reductori de ordinul doi - mezobiota (ciuperci, protozoare, micro-
organisme mai mari de 0,1 mm). Acizii humici sunt humus, materie organică dărăpănată, prin urmare, atunci când se formează, o parte din legăturile chimice sunt rupte și se eliberează energie termică, care este disipată în spațiul cosmic.
3. Etapa de distrugere a acizilor humici în materie anorganică - biogeni. Curge foarte lent, mai ales în zona noastră temperată (sute și mii de ani) și nu a fost încă studiat practic. Se realizează prin reductoare de ordinul III - microbiotă (microorganisme mai mici de 0,1 mm). Când acizii humici sunt distruși, toate legăturile chimice sunt rupte și se eliberează o cantitate mare de energie termică, care se pierde în spațiul cosmic. Biogenii formați în urma acestui proces nu conțin energie, ei sunt absorbiți ulterior de producători și sunt din nou implicați în ciclul materiei.
După cum se poate observa din cele de mai sus, există o întârziere în viață la nivelul descompunetorilor, dar nu ar trebui să fie așa. Există o rezervă de acizi humici în sol, care s-au format cu foarte mult timp în urmă, deci nu există întârziere în viață. În diferite ecosisteme, rata de distrugere a acizilor humici este diferită. Dacă este mai mică decât rata de formare a acestora, atunci fertilitatea solului crește, dacă invers, atunci scade. De aceea, în zona temperată, după distrugerea biogeocenozei, este posibilă o utilizare pe termen lung a fertilității solului. La tropice, fertilitatea solului este suficientă timp de 2-3 ani, apoi se transformă într-un deșert. Aici, distrugerea acizilor humici este rapidă. Acest lucru este facilitat de temperatură ridicată, umiditate și aerare. În zona temperată, solul conține până la 55% carbon, iar la tropice - doar până la 25%. De aceea, nu puteți tăia pădurile tropicale pentru a preveni deșertificarea planetei.
Astfel, fluxul de energie care intră în ecosistem este împărțit în continuare, parcă, în două canale principale - pășune și detritic. La sfârșitul fiecăreia dintre ele, energia se pierde irevocabil, deoarece plantele nu pot folosi energia termică a undelor lungi în timpul fotosintezei.
Raportul dintre cantitatea de energie care trece prin pășune și lanțurile detritice este diferit în diferite tipuri de ecosisteme. Pierderea de energie în lanțurile alimentare poate fi completată doar prin furnizarea de noi porții. Acest lucru se realizează prin asimilarea energiei solare de către plante. Prin urmare, într-un ecosistem nu poate exista un ciclu energetic, asemănător cu ciclul materiei. Ecosistemul funcționează numai datorită fluxului direcționat de energie - furnizarea sa constantă sub formă de radiație solară sau sub formă de materie organică gata preparată.