Typy potravinových sietí. Príklad potravinovej siete. určité druhové zloženie
Zástupcovia rôznych trofických úrovní sú vzájomne prepojení jednosmerným riadeným presunom biomasy do potravinových reťazcov. Pri každom prechode na ďalšiu trofickú úroveň sa časť dostupnej energie nevníma, časť sa vydáva vo forme tepla a časť sa míňa na dýchanie. V tomto prípade sa celková energia zakaždým niekoľkokrát zníži. Dôsledkom toho je obmedzená dĺžka potravinových reťazcov. Čím kratší je potravinový reťazec, alebo čím bližšie je organizmus k svojmu začiatku, tým väčšie množstvo dostupnú energiu v ňom.
Potravové reťazce predátorov idú od producentov k bylinožravcom, ktoré požierajú malé šelmy a slúžia ako potrava väčším predátorom atď. Keď sa pohybujete pozdĺž reťazca predátorov, zvieratá sa zväčšujú a počet sa znižuje. K predĺženiu reťazca dochádza v dôsledku účasti predátorov na ňom. Relatívne jednoduchý a krátky potravinový reťazec predátorov zahŕňa spotrebiteľov druhého rádu:
Tráva (výrobca) -» králikov (spotrebiteľ ja objednávka) ->
-» Fox (spotrebiteľ II objednať).
Dlhší a zložitejší reťazec zahŕňa spotrebiteľov piateho rádu:
Borovica -> Vošky -> Lienky -> Pavúky ->
-» Hmyzožravé vtáky -> Dravce.
Tráva -» Bylinožravé cicavce -> Blchy -> Bičíkovce.
V detritálnych reťazcoch sú konzumentmi detritofágy patriace do rôznych systematických skupín: drobné živočíchy, najmä bezstavovce, ktoré žijú v pôde a živia sa opadanými listami, alebo baktérie a huby, ktoré rozkladajú organickú hmotu. Vo väčšine prípadov je činnosť oboch skupín detritivov charakterizovaná prísnou koordináciou: zvieratá vytvárajú podmienky pre prácu mikroorganizmov, rozdeľujúc telá zvierat a odumreté rastliny na malé časti.
Reťazce suťov sa od pasienkových odlišujú aj tým, že veľké množstvo zvierat živiacich sa suťami tvorí akési spoločenstvo, ktorého členovia sú navzájom prepojení rôznymi trofickými vzťahmi (obr. 10.4).
Ryža. 10.4.
V tomto prípade môžeme hovoriť o existencii potravných sietí detritivov oddelených od lineárnych reťazcov predátorov. Okrem toho sa mnohé detritivy vyznačujú širokou škálou potravy a v závislosti od okolností môžu spolu s detritom využívať aj riasy, drobné živočíchy atď.
Ryža. 10.5. Najdôležitejšie spojenia v potravinových sieťach: a - Americká préria; b- ekosystémy severné moria pre sleď
Potravinové reťazce vychádzajúce zo zelených rastlín a odumretej organickej hmoty sú v ekosystémoch najčastejšie prítomné spoločne, ale takmer vždy jeden z nich dominuje nad druhým. V niektorých špecifických prostrediach (napr. priepasť a podzemie), kde je existencia organizmov s chlorofylom nemožná pre nedostatok svetla, sú však zachované potravinové reťazce len detritálneho typu.
Potravinové reťazce nie sú od seba izolované, ale sú úzko prepojené. Tvoria takzvané potravinové siete. Princíp ich formovania je nasledujúci. Každý výrobca nemá jedného, ale niekoľkých spotrebiteľov. Spotrebitelia, medzi ktorými prevládajú polyfágy, zasa využívajú nie jeden, ale viacero zdrojov potravy. Na ilustráciu uvádzame príklady pomerne jednoduchého (obr. 10. 5a) a zložité (obrázok 10.55) potravinové siete.
V komplexnom prírodnom spoločenstve sa tie organizmy, ktoré prijímajú potravu z rastlín zaberajúcich prvú trofickú úroveň prostredníctvom rovnakého počtu štádií, považujú za patriace do rovnakej trofickej úrovne. Bylinožravce teda obsadzujú druhú trofickú úroveň (úroveň primárnych konzumentov), dravce, ktoré sa živia bylinožravcami, obsadzujú tretiu (úroveň sekundárnych konzumentov) a sekundárne predátory štvrtú (úroveň terciárnych konzumentov). Je potrebné zdôrazniť, že trofická klasifikácia rozdeľuje do skupín nie samotné druhy, ale typy ich životnej aktivity. Populácia jedného druhu môže zaberať jednu alebo viac trofických úrovní v závislosti od toho, aké zdroje energie tieto druhy využívajú. Rovnako každá trofická úroveň je reprezentovaná viac ako jedným druhom, čo vedie k zložito prepleteným potravinovým reťazcom.
Potravinový reťazec tvoria organizmy rôznych druhov. Zároveň organizmy rovnakého druhu môžu byť súčasťou rôznych potravinových reťazcov. Preto sú potravinové reťazce prepletené a vytvárajú zložité potravinové siete, ktoré pokrývajú všetky ekosystémy planéty.[ ...]
Potravinový (trofický) reťazec je prenos energie od jej zdroja – producentov – prostredníctvom množstva organizmov. Potravinové reťazce možno rozdeliť na dva hlavné typy: reťazec spásania, ktorý začína zelenou rastlinou a pokračuje pasúcimi sa bylinožravcami a predátormi, a reťazec detritu (z latinčiny nosený), ktorý začína produktmi rozkladu mŕtvych organických látok. . Pri tvorbe tohto reťazca zohrávajú rozhodujúcu úlohu rôzne mikroorganizmy, ktoré sa živia odumretou organickou hmotou a mineralizujú ju, čím ju opäť menia na prvoky. Organické zlúčeniny. Potravinové reťazce nie sú od seba izolované, ale sú navzájom úzko prepojené. Často zviera, ktoré konzumuje živ organickej hmoty, požiera aj mikróby, ktoré konzumujú neživé organické látky. Spôsoby prijímania potravy sa teda rozvetvujú a vytvárajú takzvané potravinové siete.[ ...]
Potravinová sieť je komplexná väzba v spoločenstve potravinových reťazcov.[ ...]
Potravinové siete sa tvoria, pretože takmer každý člen potravinového reťazca je zároveň článkom v inom potravinovom reťazci: konzumuje ho a konzumuje niekoľko druhov iných organizmov. Takže v potrave lúčneho vlka - kojota je až 14 tisíc druhov zvierat a rastlín. Pravdepodobne rovnaké je poradie počtu druhov, ktoré sa podieľajú na jedení, rozklade a ničení látok mŕtvoly kojota.[ ...]
Potravinové reťazce a trofické úrovne. Sledovaním potravinových vzťahov medzi členmi biocenózy („kto koho a koľko zje“) je možné vybudovať potravinové reťazce. rôzne organizmy. Príkladom dlhého potravinového reťazca je postupnosť obyvateľov arktického mora: „mikroriasy (fytoplanktón) -> drobné bylinožravé kôrovce (zooplanktón) - mäsožravé živiteľky planktónu (červy, kôrovce, mäkkýše, ostnokožce) -> ryby (2- Možné sú 3 odkazy v poradí dravých rýb) - > tulene -> ľadový medveď. Reťazce suchozemských ekosystémov sú zvyčajne kratšie. Potravinový reťazec je spravidla umelo izolovaný od skutočnej potravinovej siete – plexu mnohých potravinových reťazcov.[ ...]
Potravinová sieť je komplexná sieť potravinových vzťahov.[ ...]
Potravinové reťazce znamenajú lineárny tok zdrojov z jednej trofickej úrovne do ďalšej (obr. 22.1, a). V tomto dizajne sú interakcie medzi druhmi jednoduché. Žiadny systém tokov zdrojov v BE však nedodržiava túto jednoduchú štruktúru; sú oveľa viac ako sieťová štruktúra (obrázok 22.1b). Tu sa druhy na jednej trofickej úrovni živia viacerými druhmi na ďalšej, nižšej úrovni a rozšírená je všežravosť (obr. 22.1, c). Nakoniec, plne definovaná potravinová sieť môže vykazovať rôzne znaky: viaceré trofické úrovne, dravosť a všežravosť (obr. 22.1, [ ...]
Mnohé potravinové reťazce, prepletené v biocenózach a ekosystémoch, tvoria potravinové siete. Ak je všeobecný potravinový reťazec znázornený vo forme stavebných blokov, ktoré podmienečne predstavujú kvantitatívny pomer energie absorbovanej v každej fáze, a ak ich pridáte na seba, dostanete pyramídu. Nazýva sa ekologická pyramída energií (obr. 5).[ ...]
Diagramy potravinových reťazcov a potravinových sietí. Bodky predstavujú pohľady, čiary predstavujú interakcie. Vyššie druhy sú predátormi nižších, takže zdroje prúdia nahor.[ ...]
V prvom type potravinovej siete tok energie prechádza z rastlín k bylinožravcom a potom k spotrebiteľom. vysoký poriadok. Ide o sieť pasienkov alebo pasienkovú sieť. Bez ohľadu na veľkosť biocenózy a biotopu sa bylinožravé živočíchy (suchozemské, vodné, pôdne) pasú, jedia zelené rastliny a prenášajú energiu do ďalších úrovní (obr. 96).[ ...]
V komunitách sa potravinové reťazce prepletajú zložitým spôsobom a vytvárajú potravinové siete. Zloženie potravy každého druhu zvyčajne nezahŕňa jeden, ale niekoľko druhov, z ktorých každý môže slúžiť ako potrava pre niekoľko druhov. Na jednej strane je každá trofická úroveň zastúpená mnohými populáciami rôznych druhov, na druhej strane mnohé populácie patria do niekoľkých trofických úrovní naraz. Výsledkom je, že v dôsledku zložitosti potravných vzťahov strata jedného druhu často nenaruší rovnováhu v ekosystéme.[ ...]
[ ...]
Tento diagram nielen ilustruje prelínanie potravinových väzieb a ukazuje tri trofické úrovne, ale odhaľuje aj skutočnosť, že niektoré organizmy zaujímajú stredné postavenie v systéme troch hlavných trofických úrovní. Larvy potočníkov, ktoré si budujú záchytnú sieť, sa teda živia rastlinami a živočíchmi, pričom zaujímajú medzipolohu medzi primárnymi a sekundárnymi konzumentmi.[ ...]
Primárnym zdrojom ľudských potravinových zdrojov boli tie ekosystémy, v ktorých mohol existovať. Zber a lov boli spôsoby získavania potravy a s rozvojom výroby a používaním stále pokročilejších nástrojov sa zvyšoval podiel lovenej koristi, a tým aj podiel mäsa, teda vysokokvalitných bielkovín. diéta. Schopnosť organizovať veľké stabilné tímy, rozvoj reči, ktorý umožňuje organizovať komplexné koordinované správanie mnohých ľudí, urobil z človeka „super predátora“, ktorý zaujal popredné miesto v potravinových sieťach tých ekosystémov, ktoré si osvojil, keď sa usadil. zem. Jediným nepriateľom mamuta bol teda človek, ktorý sa spolu s ústupom ľadovca a klimatickými zmenami stal jedným z dôvodov smrti týchto severských slonov ako druhu.[ ...]
[ ...]
Na základe štúdie 14 potravných sietí v komunitách Cohen zistil prekvapujúcu konzistentnosť v pomere počtu „typov“ koristi k počtu „typov“ predátorov, ktorý bol približne 3: 4. Ďalšie údaje potvrdzujúce tento pomer uvádzajú Bryand a Cohen, ktorí študovali 62 podobných sietí. Graf takejto proporcionality má sklon menší ako 1 pri kolísajúcom aj konštantnom médiu. Použitie „typov“ organizmov, a nie skutočných druhov, zvyčajne nedáva celkom objektívne výsledky, no aj keď výsledný pomer korisť/predátor môže byť podhodnotený, jeho stálosť je pozoruhodná.[ ...]
V BE má veľa (ale určite nie všetky) potravinové siete veľký počet primárnych výrobcov, menej spotrebiteľov a málo špičkových predátorov, čo dáva sieti tvar znázornený na obr. 22,1, b. Všežravce v týchto systémoch môžu byť zriedkavé, zatiaľ čo rozkladače sú hojné. Modely potravinového webu poskytli potenciálny rámec pre plodnú analýzu tokov zdrojov v BE aj PE. Ťažkosti však nastanú, keď sa pokúsime kvantifikovať toky zdrojov a podrobiť štruktúru siete a vlastnosti stability matematickej analýze. Ukazuje sa, že mnohé z požadovaných údajov je ťažké s istotou identifikovať, najmä pre organizmy, ktoré fungujú na viac ako jednej trofickej úrovni. Táto vlastnosť nespôsobuje hlavný problém v štúdiách toku zdrojov, ale vážne komplikuje analýzu stability. Tvrdenie, že zložitejšie systémy sú stabilnejšie – pretože prerušenie jedného druhu alebo toku toku jednoducho prenáša energiu a zdroje na iné cesty, a nie blokovanie cesty pre celý tok energie alebo zdrojov – je veľmi diskutované.[ ...]
Analýza veľkého počtu priemyselných sietí potravín tak môže odhaliť vlastnosti, ktoré nie sú uvedené v iných prístupoch. V projekte ekosystému na obr. 22.5, napríklad analýza siete môže odrážať chýbajúci sektor alebo typ priemyselnej činnosti, ktorá by mohla zvýšiť konektivitu. Tieto témy poskytujú bohatú oblasť pre podrobný výskum.[ ...]
V rámci každého ekosystému majú potravinové siete dobre definovanú štruktúru, ktorá je charakterizovaná povahou a počtom organizmov prítomných na každej úrovni rôznych potravinových reťazcov. Na štúdium vzťahov medzi organizmami v ekosystéme a na ich grafické znázornenie sa zvyčajne používajú skôr ekologické pyramídy ako diagramy potravinovej siete. Ekologické pyramídy vyjadrujú trofickú štruktúru ekosystému v geometrickej forme.[ ...]
Zaujímavosťou je dĺžka potravinových reťazcov. Je zrejmé, že pokles dostupnej energie s prechodom na každý nasledujúci článok obmedzuje dĺžku potravinových reťazcov. Dostupnosť energie však pravdepodobne nie je jediným faktorom, pretože dlhé potravinové reťazce sa často nachádzajú v neplodných systémoch, ako sú oligotrofné jazerá, a krátke vo vysoko produktívnych alebo eutrofických systémoch. Rýchla produkcia výživného rastlinného materiálu môže stimulovať rýchle spásanie, čo má za následok, že tok energie sa sústreďuje v prvých dvoch až troch trofických úrovniach. Eutrofizácia jazier tiež mení zloženie potravnej siete planktónu „fytoplanktón-veľký zooplanktón-dravé ryby“, čím sa mení na mikrobiálne-detritálny mikrozooplanktónový systém, ktorý nie je tak priaznivý pre udržanie športového rybolovu.[ ...]
Pri konštantnom toku energie v potravinovom reťazci alebo reťazci vytvárajú menšie suchozemské organizmy s vysokým špecifickým metabolizmom relatívne menej biomasy ako väčšie1. Značná časť energie sa vynakladá na udržanie metabolizmu. Toto pravidlo "metabolizmus a veľkosť jedincov" alebo Yu.Odumovo pravidlo sa vo vodných biocenózach väčšinou neuplatňuje, berúc do úvahy reálne životné podmienky v nich (za ideálnych podmienok má univerzálny význam). Je to spôsobené tým, že drobné vodné organizmy vo veľkej miere podporujú svoj metabolizmus vďaka vonkajšej energii ich bezprostredného prostredia.[ ...]
Pôdna mikroflóra má dobre vyvinutý potravinový reťazec a silný kompenzačný mechanizmus založený na funkčnej zameniteľnosti niektorých druhov s inými. Navyše, vďaka labilnému enzymatickému aparátu môže mnoho druhov ľahko prejsť z jedného živného substrátu na druhý, čím sa zabezpečí stabilita ekosystému. To výrazne komplikuje hodnotenie vplyvu rôznych antropogénnych faktorov na ňu a vyžaduje použitie integrovaných ukazovateľov.[ ...]
[ ...]
Po prvé, randomizované potravinové siete často obsahujú biologicky nezmyselné prvky (napríklad slučky tohto typu: A zje B, B zje C, C zje A). Analýza „zmysluplne“ vybudovaných sietí (Lawlor, 1978; Pimm, 1979a) ukazuje, že (a) sú stabilnejšie ako uvažované siete a (b) nedochádza k takému prudkému prechodu k nestabilite (v porovnaní s vyššie uvedenou nerovnosťou), hoci stabilita stále klesá s rastúcou zložitosťou.[ ...]
| 21.2 |  |
Samozrejme, áno, ak nie v rámci biogeocenóz – nižších úrovní hierarchie ekosystémov – tak v každom prípade v rámci biosféry. Ľudia z týchto sietí prijímajú potravu (agrocenózy sú modifikované ekosystémy s prírodným základom). Len z „divokej“ prírody ľudia ťažia palivo – energiu, hlavné zdroje rýb a iné „dary prírody“. Sen V. I. Vernadského o úplnej autotrofii ľudstva stále zostáva iracionálnym snom1 – evolúcia je nezvratná (pravidlo L. Dola), podobne ako historický proces. Bez skutočných autotrofov, najmä rastlín, človek nemôže existovať ako heterotrofný organizmus. Nakoniec, ak by nebol fyzicky zahrnutý do potravinových sietí prírody, potom by jeho telo po smrti nezničili rozkladné organizmy a Zem by bola posiata nerozloženými mŕtvolami. Téza o oddelení človeka a prirodzených potravinových reťazcov vychádza z nepochopenia a je jednoznačne chybná.[ ...]
V kap. 17 analyzuje spôsoby spájania rôznych skupín spotrebiteľov a ich potravín do siete interagujúcich prvkov, prostredníctvom ktorých dochádza k prenosu hmoty a energie. V kap. 21 sa k tejto téme vrátime a zvážime vplyv štruktúry potravinovej siete na dynamiku spoločenstiev ako celku, pričom osobitnú pozornosť budeme venovať vlastnostiam ich štruktúry, ktoré prispievajú k stabilite.[ ...]
Na ilustráciu hlavných znakov potravinových reťazcov, potravinových sietí a trofických úrovní postačia štyri príklady. Prvým príkladom je oblasť Ďalekého severu, nazývaná tundra, kde je relatívne málo druhov organizmov, ktoré sa úspešne prispôsobili nízkym teplotám. Preto sú tu potravinové reťazce a potravinové siete pomerne jednoduché. Jeden zo zakladateľov modernej ekológie, britský ekológ C. Elton, ktorý si to uvedomil, už v 20-30 rokoch nášho storočia začal študovať arktické krajiny. Bol jedným z prvých, ktorý jasne načrtol princípy a koncepty spojené s potravinovými reťazcami (Elton, 1927). Rastliny tundry - lišajníky ("jeleň mach") C1a donia, trávy, ostrice a trpasličie vŕby tvoria potravu karibu v severoamerickej tundre a jeho ekologického náprotivku v tundre starého sveta - sobov. Tieto zvieratá zase slúžia ako potrava pre vlkov a ľudí. Rastliny tundry jedia aj lemmings - našuchorené hlodavce s krátkym chvostom pripomínajúce v miniatúre medveďa a jarabice tundrové. Počas celej dlhej zimy a tak ďalej krátke leto polárne líšky a sovy snežné sa živia hlavne lumíkmi. Akákoľvek významná zmena v početnosti lumíkov sa odráža na iných trofických úrovniach, pretože iné zdroje potravy sú vzácne. To je dôvod, prečo početnosť niektorých skupín arktických organizmov značne kolíše od nadbytku až po takmer úplné vyhynutie. V ľudskej spoločnosti sa to často stávalo, ak to záviselo od jedného alebo niekoľkých zdrojov potravy (spomeňte si na „hladomor po zemiakoch“ v Írsku1).[ ...]
Jedným z dôsledkov hypotézy rezistencie, ktorú možno v zásade otestovať, je, že v prostrediach s menej predvídateľným správaním by potravinové reťazce mali byť kratšie, pretože sa zdá, že zachovávajú iba najpružnejšie potravinové siete a krátke reťazce majú elasticitu vyššiu. Briand (Briand, 1983) rozdelil 40 potravinových sietí (podľa údajov, ktoré zozbieral) na tie, ktoré sú spojené s premenlivým (pozícia 1-28 v tabuľke 21.2) a konštantným (pozícia 29-40) prostredím. Medzi týmito skupinami neboli žiadne významné rozdiely v priemernej dĺžke maximálnych potravinových reťazcov: počet trofických úrovní bol 3,66 a 3,60 (obr. 21.9). Tieto ustanovenia je ešte potrebné kriticky preskúmať.[ ...]
Okrem toho sa výsledky simulácie stanú odlišnými, keď sa vezme do úvahy, že populácie spotrebiteľov sú ovplyvnené potravinovými zdrojmi a tie sú nezávislé od vplyvu spotrebiteľov (¡3,/X), 3(/ = 0: tzv. V potravinovej sieti tohto typu odolnosť buď nezávisí od zložitosti, alebo sa zvyšuje spolu s ňou (DeAngelis, 1975). V praxi jediná skupina organizmov, ktorá zvyčajne spĺňa túto podmienku, sú detritivory.[ ...]
Takýto striktný obraz energetického prechodu z úrovne na úroveň však nie je úplne reálny, keďže trofické reťazce ekosystémov sú zložito prepletené a tvoria potravinové siete. Napríklad fenomén „trofickej kaskády“, keď predácia vedie k zmene hustoty, biomasy alebo produktivity populácie, komunity alebo trofickej úrovne pozdĺž viac ako jednej línie potravinovej siete (Pace et al., 1999). P. Mitchell (2001) uvádza nasledujúci príklad: morské vydry sa živia morských ježkov ktoré požierajú hnedé riasy, ničenie vydier lovcami viedlo k zničeniu hnedých rias v dôsledku nárastu populácie ježkov. Keď bol lov vydry zakázaný, riasy sa začali vracať do svojich biotopov.[ ...]
Zelené rastliny premieňajú fotónovú energiu slnečného žiarenia na energiu chemické väzby komplexné organické zlúčeniny, ktoré pokračujú v ceste cez rozvetvené potravinové siete prírodných ekosystémov. Na niektorých miestach (napríklad v močiaroch, pri ústiach riek a morí) je však časť organickej rastlinnej hmoty na dne pokrytá pieskom skôr, ako sa stane potravou pre zvieratá alebo mikroorganizmy. Za prítomnosti určitej teploty a tlaku pôdnych hornín sa po tisíce a milióny rokov tvorí uhlie, ropa a iné fosílne palivá z organických látok, alebo, slovami VI Vernadského, „živá hmota ide do geológie“. [...]
Príklady potravinových reťazcov: rastliny - bylinožravé živočíchy - predátor; trávnatá myš-líška; kŕmne rastliny - krava - človek. Každý druh sa spravidla živí viac ako jedným druhom. Preto sa potravinové reťazce prepletajú a vytvárajú potravinovú sieť. Čím užšie sú organizmy prepojené prostredníctvom potravinových sietí a iných interakcií, tým je komunita odolnejšia voči potenciálnemu narušeniu. Prírodné, nenarušené ekosystémy sa snažia o rovnováhu. Rovnovážny stav je založený na interakcii biotických a abiotických faktorov prostredia.[ ...]
Čiastočnými zásahmi sú napríklad ničenie ekonomicky významných škodcov v lesoch pesticídmi, odstrel časti populácií zvierat, odchyt určitých druhov komerčných rýb, pretože ovplyvňujú iba jednotlivé články potravinových reťazcov bez toho, aby ovplyvnili potravinové siete ako celok. . Čím je potravinová sieť, štruktúra ekosystému zložitejšia, tým je význam takéhoto zásahu nižší a naopak. Zároveň uvoľňovanie a vypúšťanie do atmosféry alebo vody chemických xenobiotík, ako sú oxidy síry, dusíka, uhľovodíky, zlúčeniny fluóru, chlór, ťažké kovy, radikálne mení kvalitu životného prostredia, vytvára interferenciu na úrovni producentov vo všeobecnosti, a preto vedie k úplnej degradácii ekosystému: keďže odumiera hlavná trofická úroveň – producenti.[ ...]
Prchavá kapacita = (/gL -)/kW Energetická schéma primitívneho systému v Ugande. D. Energetická schéma poľnohospodárstva v Indii, kde hlavným zdrojom energie je svetlo, ale tok energie cez hospodárske zvieratá a obilie je regulovaný človekom. D. Elektrická sieť vysoko mechanizovaného poľnohospodárstva. Vysoké výnosy sú založené na významnej investícii energie prostredníctvom využívania fosílnych palív, ktoré vykonávajú prácu, ktorú predtým vykonávali ľudia a zvieratá; zároveň vypadáva potravinová sieť zvierat a rastlín, ktoré bolo potrebné „kŕmiť“ v dvoch predchádzajúcich systémoch.[ ...]
Uskutočnilo sa množstvo pokusov matematicky analyzovať vzťah medzi zložitosťou komunity a jej stabilitou, pričom vo väčšine z nich autori dospeli k približne rovnakým záverom. Prehľad takýchto publikácií bol poskytnutý v máji (máj 1981). Ako príklad uveďme jeho prácu (máj 1972), ktorá demonštruje samotnú metódu a jej nedostatky. Každý druh bol ovplyvnený svojimi interakciami so všetkými ostatnými druhmi; kvantitatívne vplyv druhovej hustoty / na rast počtu i odhadol ukazovateľ p. Pri úplnej absencii vplyvu je nulová, u dvoch konkurenčných druhov sú Pc a Pji negatívne, v prípade predátora (¿) a koristi (/) Ru kladné a jjji záporné.[ ...]
Kyslé zrážky majú smrteľné účinky na život v riekach a nádržiach. Mnohé jazerá v Škandinávii a na východe Severnej Ameriky sa natoľko okyslili, že sa v nich ryby nemôžu nielen trieť, ale jednoducho prežiť. V 70. rokoch minulého storočia v polovici jazier v týchto regiónoch ryby úplne zmizli. Najnebezpečnejšie je okysľovanie oceánskych plytkých vôd, čo vedie k nemožnosti rozmnožovania mnohých morských bezstavovcov, čo môže spôsobiť pretrhnutie potravinových sietí a zásadne narušiť ekologickú rovnováhu v oceánoch.[ ...]
Modely interakcií riadených darcom sa v mnohých smeroch líšia od tradičných modelov interakcií typu Lotka-Volterra typu dravec-korisť (kapitola 10). Jedným z dôležitých rozdielov je, že interagujúce skupiny druhov, ktoré vykazujú dynamiku riadenú darcom, sa považujú za obzvlášť odolné a ďalej, že odolnosť je v skutočnosti nezávislá od nárastu druhovej diverzity a zložitosti potravinovej siete, alebo sa dokonca zvyšuje. Táto situácia je úplne opačná ako v prípade modelu Lotka-Volterra. Tieto dôležité otázky týkajúce sa zložitosti potravinovej siete a odolnosti komunity budú podrobnejšie diskutované v kap. 21.
Trofická štruktúra biocenóz
EKOLÓGIA KOMUNIT (SYNEKOLÓGIA)
Populácie rôznych druhov sa v prirodzených podmienkach spájajú do systémov vyššej úrovne - komunity a biocenóza.
Termín „biocenóza“ navrhol nemecký zoológ K. Möbius a označuje organizovanú skupinu populácií rastlín, živočíchov a mikroorganizmov prispôsobených na spoločný život v určitom objeme priestoru.
Akákoľvek biocenóza zaberá určitú oblasť abiotického prostredia. Biotop– priestor s viac-menej jednotnými podmienkami, obývaný tým či oným spoločenstvom organizmov.
Veľkosti biocenotických skupín organizmov sú mimoriadne rôznorodé – od spoločenstiev na kmeni stromu alebo na chuchvalci močiarneho machu až po biocenózu trávovej stepi. Biocenóza (spoločenstvo) nie je len súhrnom jej základných druhov, ale aj súhrnom interakcií medzi nimi. Ekológia spoločenstiev (synekológia) je tiež vedecký prístup v ekológii, podľa ktorého v prvom rade skúmajú komplex vzťahov a dominantné vzťahy v biocenóze. Synekológia sa zaoberá predovšetkým biotickými environmentálnymi faktormi prostredia.
V rámci biocenózy sú fytocenóza- stabilné spoločenstvo rastlinných organizmov, zoocenóza- zbierka príbuzných druhov zvierat a mikrobiocenóza - spoločenstvo mikroorganizmov:
FYTOCENÓZA + ZOOCENÓZA + MIKROBIOCENÓZA = BIOCENÓZA.
Zároveň sa v prírode v čistej forme nenachádza ani fytocenóza, ani zoocenóza, ani mikrobiocenóza, ani biocenóza izolovaná od biotopu.
Biocenóza je tvorená medzidruhovými vzťahmi, ktoré zabezpečujú štruktúru biocenózy - počet jedincov, ich rozmiestnenie v priestore, druhové zloženie a podobne, ako aj štruktúru potravnej siete, produktivitu a biomasu. Na posúdenie úlohy jednotlivého druhu v druhovej štruktúre biocenózy sa používa abundancia druhu - ukazovateľ rovnajúci sa počtu jedincov na jednotku plochy alebo objemu obsadeného priestoru.
Najdôležitejším typom vzťahu medzi organizmami v biocenóze, ktoré v skutočnosti tvoria jej štruktúru, sú potravinové spojenia predátora a koristi: niektoré sú jedli, iné sú zjedené. Všetky organizmy, živé aj mŕtve, sú zároveň potravou pre iné organizmy: zajac žerie trávu, líška a vlk lovia zajace, dravé vtáky (jastraby, orly atď.) dokážu ťahať a zožrať oboje. líška a vlčiak. Mŕtve rastliny, zajace, líšky, vlci, vtáky sa stávajú potravou detritivorov (rozkladačov alebo inak ničiteľov).
Potravinový reťazec je sled organizmov, v ktorých každý jeden požiera alebo rozkladá druhý. Predstavuje dráhu jednosmerného toku malej časti vysoko účinnej slnečnej energie absorbovanej počas fotosyntézy, ktorá sa dostala na Zem cez živé organizmy. V konečnom dôsledku sa tento okruh vracia späť do prírodného prostredia vo forme tepelnej energie s nízkou účinnosťou. Živiny sa po nej tiež presúvajú od výrobcov k spotrebiteľom a potom k rozkladačom a potom späť k výrobcom.
Každý článok v potravinovom reťazci je tzv trofická úroveň. Prvú trofickú úroveň zaberajú autotrofy, inak označované ako prvovýrobcovia. Organizmy druhej trofickej úrovne sa nazývajú primárni konzumenti, tretia - sekundárni konzumenti atď. Zvyčajne sú štyri alebo päť trofických úrovní a zriedkavo viac ako šesť (obr. 5.1).
Existujú dva hlavné typy potravinových reťazcov – pasúci sa (alebo „jesť“) a detritálny (alebo „chátrajúci“).
Ryža. 5.1. Potravinové reťazce biocenózy podľa N. F. Reimersa: zovšeobecnené (a) a skutočný (b).Šípky ukazujú smer pohybu energie a čísla ukazujú relatívne množstvo energie prichádzajúcej na trofickú úroveň.
V pasienkové potravinové reťazce prvú trofickú úroveň zaberajú zelené rastliny, druhú pasúce sa zvieratá (pojem „pastie“ zahŕňa všetky organizmy, ktoré sa živia rastlinami) a tretiu predátori. Potravinové reťazce na pastvinách sú teda:
detritický potravinový reťazec začína detritom podľa schémy:
DETRIT → DETRITOFIA → PREDÁTOR
Typické detritálne potravinové reťazce sú:
Koncept potravinových reťazcov nám umožňuje ďalej sledovať cyklus chemické prvky v prírode, hoci jednoduché potravinové reťazce, ako sú tie, ktoré boli znázornené vyššie, kde je každý organizmus reprezentovaný ako živiaci sa iba jedným typom organizmu, sú v prírode zriedkavé. Skutočné potravinové vzťahy sú oveľa komplikovanejšie, pretože živočích sa môže živiť organizmami rôznych typov, ktoré sú súčasťou rovnakého potravinového reťazca alebo rôznych reťazcov, čo je charakteristické najmä pre predátorov (konzumentov) vyšších trofických úrovní. Vzťah medzi pastvinami a detriálnymi potravinovými reťazcami ilustruje model toku energie, ktorý navrhol Yu Odum (obr. 5.2).
Všežravé zvieratá (najmä ľudia) sa živia tak konzumentmi, ako aj výrobcami. V prírode sa teda potravinové reťazce prepletajú, vytvárajú potravinové (trofické) siete.
Pri štúdiu biotickej štruktúry ekosystému je zrejmé, že jedným z najdôležitejších vzťahov medzi organizmami je jedlo. Je možné vysledovať nespočetné množstvo spôsobov pohybu hmoty v ekosystéme, v ktorom jeden organizmus požiera druhý a ten tretí a tak ďalej.
Detritivores
Orol Detritus V
Fox Human Eagle Detritivores IV
Myš Zajac Krava Ľudské detritivory III
Pšeničná tráva jabloň I
potravinový reťazec- je to cesta pohybu hmoty (zdroja energie a stavebného materiálu) v ekosystéme z jedného organizmu do druhého.
kravská rastlina
zasadiť krava muža
rastlina kobylka myš líška orol
rastlina chrobák žaba had vták
Označuje smer pohybu.
V prírode sú potravinové reťazce zriedkavo izolované od seba. Oveľa častejšie sa zástupcovia jedného druhu (bylinožravce) živia viacerými druhmi rastlín, pričom sami slúžia ako potrava pre viacero druhov predátorov. Prenos škodlivých látok v ekosystéme.
stránka o jedle je komplexná sieť nutričných vzťahov.
Napriek rôznorodosti potravinových sietí sa všetky riadia spoločným vzorom: od zelených rastlín po primárnych spotrebiteľov, od nich po sekundárnych spotrebiteľov atď. a detritivorom. Na poslednom mieste sú vždy detritofágy, ktoré uzatvárajú potravinový reťazec.
Trofická úroveň je súbor organizmov, ktoré zaberajú určité miesto v potravinovej sieti.
I trofická úroveň - vždy rastliny,
II trofická úroveň - primárni spotrebitelia
III trofická úroveň - sekundárni konzumenti atď.
Detritofágy môžu byť na II a vyšších trofických úrovniach.
III 3,5 J sekundárny konzument (vlk)
II 500 j primárny konzument (krava)
I 6200 j rastlín
2,6*10 J absorbovanej slnečnej energie
1,3 * 10 J dopadá na zemský povrch za
nejaká oblasť
energetická pyramída
III líška 10 kg (1)
II 100 kg zajac (10)
I 1000 kg rastlín na lúke (100 )
Pyramída z biomasy.
Typicky sú v ekosystéme 3-4 trofické úrovne. Je to spôsobené tým, že značná časť skonzumovaného jedla sa minie na energiu (90 - 99%), takže hmotnosť každej trofickej úrovne je menšia ako predchádzajúca. Pomerne málo ide na formovanie tela organizmu (1 - 10 %. Pomer medzi rastlinami, konzumentmi, detritofágmi je vyjadrený vo forme pyramíd).
biomasová pyramída- ukazuje pomer biomasy rôznych organizmov na trofických úrovniach.
Energetická pyramída - ukazuje tok energie cez ekosystém. (pozri obr.)
Je zrejmé, že existencia väčšieho počtu trofických úrovní je nemožná z dôvodu rýchleho priblíženia sa biomasy k nule.
Autotrofy a heterotrofy.
Autotrofy - Sú to organizmy, ktoré sú schopné budovať svoje telá na úkor anorganických zlúčenín, využívajúc slnečnú energiu.
Patria sem rastliny (iba rastliny). Syntetizujú sa z CO, H O (anorganické molekuly) vplyvom slnečnej energie - glukózy (organické molekuly) a O. Sú prvým článkom potravinového reťazca a sú na 1. trofickej úrovni.
Getrotrofy - sú to organizmy, ktoré si nedokážu postaviť vlastné telo z anorganických zlúčenín, ale sú nútené využívať to, čo vytvorili autotrofy tým, že ich požierajú.
Patria sem konzumenti a detritofágy. Sú na II a vyššom trofickom stupni. Ľudia sú tiež heterotrofi.
Vernadsky vlastní myšlienku, že transformácia ľudskej spoločnosti z heterotrofnej a autotrofnej je možná. Človek vzhľadom na svoje biologické vlastnosti nemôže prejsť k autotrofii, ale spoločnosť ako celok je schopná realizovať autotrofný spôsob výroby potravín, t.j. nahradenie prírodných zlúčenín (bielkoviny, tuky, sacharidy) organickými zlúčeninami syntetizovanými z anorganických molekúl alebo atómov.
Ide o súbor potravinových reťazcov komunity prepojených spoločnými potravinovými väzbami.
kapusta ^ húsenica ^ sýkorka ^ jastrab ^ muž
Napríklad: mrkva ^ zajac ^ vlk
Druhy so širokou škálou potravy môžu byť zaradené do potravinových reťazcov na rôznych trofických úrovniach. Prvú trofickú úroveň obsadzujú vždy len producenti. Pomocou slnečnej energie a biogénov tvoria organickú látku, ktorá obsahuje energiu vo forme energie chemickej väzby. Túto organickú hmotu, alebo biomasu producentov, spotrebúvajú organizmy druhej trofickej úrovne. Avšak nie všetku biomasu predchádzajúcej úrovne požierajú organizmy ďalšej úrovne, pretože
že by mizli zdroje na rozvoj ekosystému. Pri prechode z jednej trofickej úrovne do druhej dochádza k premene hmoty a energie. Na každej trofickej úrovni potravinového reťazca pasienkov nie všetka zjedená biomasa ide na tvorbu biomasy organizmov tejto úrovne. Značná časť sa vynakladá na zabezpečenie životnej činnosti organizmov: dýchanie, pohyb, reprodukcia, udržiavanie telesnej teploty atď. Navyše nie všetka zjedená biomasa je strávená. Dostáva sa jej nestrávená časť vo forme exkrementov životné prostredie. Percento stráviteľnosti závisí od zloženia potravy a biologických vlastností organizmov, pohybuje sa od 12 do 75 %. Hlavná časť asimilovanej biomasy sa vynakladá na udržanie vitálnej činnosti organizmov a len relatívne malá časť sa využíva na stavbu tela a rast. Inými slovami, väčšina hmoty a energie sa stratí pri prechode z jednej trofickej úrovne na druhú, pretože k ďalšiemu spotrebiteľovi sa dostane len tá časť z nich, ktorá bola zahrnutá v biomase predchádzajúcej trofickej úrovne. Podľa výpočtov sa zistilo, že v priemere sa stratí asi 90% a iba 10% hmoty a energie sa prenesie v každom štádiu potravinového reťazca. Napríklad:
Výrobcovia ^ spotrebitelia I ^ spotrebitelia II ^ spotrebitelia III
1000 kJ ^ 100 kJ ^ 10 kJ ^ 1 kJ Tento vzorec bol formulovaný ako "zákon 10%". Hovorí, že pri prechode z jedného článku do druhého v potravinovom reťazci pastvín sa prenesie iba 10 % hmoty a energie a zvyšok minie predchádzajúca trofická úroveň na udržanie života. Ak sa množstvo hmoty alebo energie na každej trofickej úrovni vynesie do diagramu a umiestni nad seba, získa sa ekologická pyramída biomasy alebo energie (obr. 13). Tento vzor sa nazýva „pravidlo ekologickej pyramídy“. Tomuto pravidlu sa riadi aj počet organizmov na trofických úrovniach, takže si môžete postaviť ekologickú pyramídu čísel (obr. 13).
Chlapec 1 Teľa 4,5 Alfalfa 2107
energetická pyramída
Zásoby hmoty a energie nahromadené rastlinami v potravinových reťazcoch na pastvinách sa teda rýchlo spotrebúvajú (vyžierajú), takže potravinové reťazce nemôžu byť dlhé. Zvyčajne obsahujú 4-5 odkazov, ale nie viac ako 10. Na každej trofickej úrovni potravného reťazca pasienkov sa tvoria odumreté organické látky a exkrementy - detritus, z ktorého začínajú detritálne reťazce, čiže rozkladné reťazce. V suchozemských ekosystémoch proces rozkladu detritu zahŕňa tri fázy:
Štádium mechanickej deštrukcie a čiastočnej premeny na sacharidy. Je veľmi krátky - 3-4 roky. Vykonávajú ho rozkladači prvého rádu - makrobiota (červy, larvy hmyzu, kopavé cicavce atď.). V tomto štádiu prakticky nedochádza k strate energie.
Štádium deštrukcie detritu na humínové kyseliny. Trvá 10-15 rokov a stále je zle pochopená. Vykonávajú ho reduktory druhého rádu - mezobiota (huby, prvoky, mikro-
organizmy väčšie ako 0,1 mm). Humínové kyseliny sú humus, rozpadnutá organická hmota, preto pri ich vzniku dochádza k pretrhnutiu časti chemických väzieb a uvoľneniu tepelnej energie, ktorá sa rozptýli v kozmickom priestore.
3. Štádium deštrukcie humínových kyselín na anorganickú hmotu - biogény. Tečie veľmi pomaly, najmä v našom miernom pásme (stovky a tisícky rokov) a zatiaľ nie je prakticky preskúmaný. Vykonávajú ho reduktory III. rádu - mikrobiota (mikroorganizmy menšie ako 0,1 mm). Pri zničení humínových kyselín sa prerušia všetky chemické väzby a uvoľní sa veľké množstvo tepelnej energie, ktorá sa stráca vo vesmíre. Biogény vznikajúce v dôsledku tohto procesu neobsahujú energiu, sú následne absorbované producentmi a opäť sa zapájajú do kolobehu hmoty.
Ako je zrejmé z vyššie uvedeného, na úrovni rozkladačov dochádza k oneskoreniu života, ale nemalo by to tak byť. V pôde je zásoba humínových kyselín, ktoré vznikli veľmi dávno, takže nedochádza k oneskoreniu života. V rôznych ekosystémoch je rýchlosť deštrukcie humínových kyselín rôzna. Ak je nižšia ako rýchlosť ich tvorby, úrodnosť pôdy sa zvyšuje, ak naopak, klesá. Preto je v miernom pásme po zničení biogeocenózy možné dlhodobé využívanie úrodnosti pôdy. V trópoch stačí úrodnosť pôdy na 2-3 roky a potom sa zmení na púšť. Tu je deštrukcia humínových kyselín rýchla. To je uľahčené vysokou teplotou, vlhkosťou a prevzdušňovaním. V miernom pásme obsahuje pôda až 55% uhlíka a v trópoch len do 25%. Preto nemôžete vyrúbať dažďové pralesy, aby ste zabránili dezertifikácii planéty.
Tok energie vstupujúci do ekosystému sa teda ďalej delí akoby na dva hlavné kanály – pasienky a odpadky. Na konci každého z nich sa energia nenávratne stratí, pretože rastliny pri fotosyntéze nedokážu využiť tepelnú dlhovlnnú energiu.
Pomer množstva energie prechádzajúcej cez pastviny a suťové reťazce je v rôznych typoch ekosystémov rôzny. Stratu energie v potravinových reťazcoch možno doplniť len prísunom nových porcií. To sa deje prostredníctvom asimilácie slnečnej energie rastlinami. Preto v ekosystéme nemôže existovať energetický cyklus, podobný kolobehu hmoty. Ekosystém funguje len vďaka usmernenému toku energie – jej neustálemu prísunu vo forme slnečného žiarenia, alebo vo forme hotovej organickej hmoty.
