Typer av näringsnät. Ett exempel på ett näringsnät. specifik artsammansättning

Representanter för olika trofiska nivåer är sammankopplade genom den ensidigt riktade överföringen av biomassa till näringskedjor. Vid varje övergång till nästa trofiska nivå uppfattas inte en del av den tillgängliga energin, en del avges i form av värme och en del läggs på andning. I detta fall minskar den totala energin flera gånger varje gång. En konsekvens av detta är den begränsade längden på näringskedjorna. Ju kortare näringskedjan eller desto närmare kroppen är dess början mer kvantitet tillgänglig energi i den.

Predatorernas näringskedjor går från producenter till växtätare, äts av små köttätare, och de tjänar som föda för större rovdjur osv. När de rör sig längs rovdjurskedjan ökar djuren i storlek och minskar i antal. Förlängningen av kedjan uppstår på grund av rovdjurens deltagande i den. Den relativt enkla och korta näringskedjan av rovdjur inkluderar andra ordningens konsumenter:

Gräs (producent) -» Kaniner (konsument jag ordning) ->

-» Räv (konsument II beställa).

En längre och mer komplex kedja inkluderar konsumenter av den femte ordningen:

Tall -> Bladlöss -> Nyckelpigor -> Spindlar ->

-» Insektsätande fåglar -> Rovfåglar.

Gräs -» Växtätande däggdjur -> Loppor -> Flagellater.

I detritala kedjor är konsumenter detritivorer som tillhör olika taxonomiska grupper: små djur, främst ryggradslösa djur som lever i jorden och livnär sig på nedfallna löv, eller bakterier och svampar som bryter ner organiskt material. I de flesta fall kännetecknas aktiviteten hos båda grupperna av detritofager av strikt samordning: djur skapar förutsättningar för mikroorganismernas arbete, delar upp djurkroppar och döda växter i små delar.

Detritalkedjor särskiljs också från betesmarkskedjor genom att ett stort antal detritiva djur bildar ett slags samhälle, vars medlemmar är sammanlänkade med varandra genom olika trofiska länkar (fig. 10.4).

Ris. 10.4.

I det här fallet kan vi prata om förekomsten av matnät av detritusmatare, separerade från de linjära kedjorna av rovdjur. Dessutom kännetecknas många detritusmatare av ett brett utbud av mat och kan, beroende på omständigheterna, användas tillsammans med detritus, alger, smådjur etc.

Ris. 10.5. De viktigaste kopplingarna i näringsnäten: en - amerikansk prärie; b- ekosystem norra haven för sill

Näringskedjor, med utgångspunkt från gröna växter och från dött organiskt material, är oftast representerade i ekosystem tillsammans, men nästan alltid dominerar en av dem den andra. Ändå, i vissa specifika miljöer (till exempel avgrund och underjordisk), där förekomsten av organismer med klorofyll är omöjlig på grund av bristen på ljus, bevaras bara detritala näringskedjor.

Näringskedjor är inte isolerade från varandra, utan tätt sammanflätade. De utgör de så kallade näringsvävarna. Principen för deras bildande är som följer. Varje producent har inte en utan flera konsumenter. I sin tur använder konsumenter, bland vilka polyfager dominerar, inte en utan flera matkällor. För att illustrera kommer vi att ge exempel på en relativt enkel (fig. 10. 5a) och komplexa (fig. 10.55) näringsvävar.

I ett komplext naturligt samhälle anses de organismer som får mat från växter som upptar den första trofiska nivån genom samma antal stadier tillhöra samma trofiska nivå. Sålunda upptar växtätare den andra trofiska nivån (nivån av primära konsumenter), rovdjuren som äter växtätare upptar den tredje (nivån av sekundära konsumenter), och sekundära rovdjur upptar den fjärde (nivån av tertiära konsumenter). Det måste betonas att den trofiska klassificeringen delar in i grupper, inte arterna själva, utan typerna av deras vitala aktivitet. En population av en art kan uppta en eller flera trofiska nivåer, beroende på vilka energikällor dessa arter använder. På samma sätt representeras varje trofisk nivå inte av en, utan av flera arter, som ett resultat av vilket näringskedjorna är intrikat sammanflätade.

Näringskedjan består av olika typer av organismer. Samtidigt kan organismer av samma art ingå i olika näringskedjor. Därför flätas näringskedjor samman och bildar komplexa näringsnät som spänner över alla ekosystem på planeten. [...]

Livsmedelskedjan (trofisk) är överföringen av energi från dess källa - producenter - genom ett antal organismer. Näringskedjor kan delas in i två huvudtyper: beteskedjan, som börjar med en grön växt och går vidare till betande växtätande djur och rovdjur, och detritala kedjan (från latinets slitna), som börjar från sönderfallsprodukter från döda organiskt material. Vid bildandet av denna kedja spelar olika mikroorganismer en avgörande roll, som livnär sig på dött organiskt material och mineraliserar det, vilket återigen förvandlar det till protozoer. organiska föreningar... Näringskedjor är inte isolerade från varandra, utan tätt sammanflätade med varandra. Ofta ett djur som äter ett levande organiskt material, äter också mikrober som konsumerar livlöst organiskt material. Sålunda förgrenas matkonsumtionsvägarna och bildar de så kallade matnäten. [...]

Näringsväven är en komplex förveckling i näringskedjan. [...]

Näringsväv bildas eftersom nästan alla medlemmar i vilken näringskedja som helst samtidigt är en länk i en annan näringskedja: den konsumeras och konsumeras av flera typer av andra organismer. Så i maten av ängvargen - prärievarg finns det upp till 14 tusen arter av djur och växter. Förmodligen samma ordning på antalet arter som deltar i ätandet, nedbrytningen och förstörelsen av ämnen från liket av en prärievarg. [...]

Näringskedjor och trofiska nivåer. Genom att spåra matrelationer mellan medlemmar av biocenosen ("vem äter vem och hur mycket") är det möjligt att bygga näringskedjor olika organismer... Ett exempel på en lång näringskedja är sekvensen av invånare i det arktiska havet: "mikroalger (fytoplankton) -> små växtätande kräftdjur (zooplankton) - köttätande plankton-matare (maskar, kräftdjur, blötdjur, tagghudingar) -> fiskar (2- 3 länkar av sekvensen av rovfiskar är möjliga) -> sälar -> isbjörn ". Terrestra ekosystemkedjor är vanligtvis kortare. Näringskedjan är som regel artificiellt separerad från det verkliga näringsnätet - sammanflätningen av många näringskedjor. [...]

Matnätet är ett komplext nät av matrelationer. [...]

Näringskedjor innebär ett linjärt flöde av resurser från en trofisk nivå till nästa (Fig. 22.1, a). I denna design är interaktioner mellan arter enkla. Inget system med resursflöden i BE följer dock denna enkla struktur; de är mycket mer som en nätverksstruktur (Figur 22.1, b). Här livnär sig arter på en trofisk nivå av flera arter på nästa, lägre nivå, och allätande är utbredd (Fig. 22.1, c). Slutligen kan ett fullt definierat näringsnät uppvisa olika egenskaper: flera trofiska nivåer, predation och allätare (Figur 22.1, [...]

Många näringskedjor, sammanflätade i biocenoser och ekosystem, bildar näringsvävar. Om den allmänna näringskedjan avbildas i form av byggstenar, som villkorligt representerar det kvantitativa förhållandet mellan energin som assimilerats i varje steg, och staplas ovanpå varandra, får du en pyramid. Den kallas energiernas ekologiska pyramid (Fig. 5). [...]

Diagram för näringskedjan och näringsnätet. Prickar representerar vyer, linjer representerar interaktioner. Högre arter är rovdjur i förhållande till lägre, så resurser flödar nerifrån och upp. [...]

I den första typen av näringsväv går energiflödet från växter till växtätande djur och sedan mer till konsumenterna hög order... Det här är ett betesnät, eller ett betesnät. Oavsett storleken på biocenosen och livsmiljön, betar växtätande djur (landlevande, vattenlevande, jord), äter upp gröna växter och överför energi till följande nivåer (Fig. 96). [...]

I samhällen är näringskedjor intrikat sammanflätade och bildar näringsnät. Sammansättningen av maten av varje typ inkluderar vanligtvis inte en, utan flera typer, som var och en i sin tur kan fungera som mat för flera arter. Å ena sidan representeras varje trofisk nivå av många populationer av olika arter, å andra sidan tillhör många populationer flera trofiska nivåer samtidigt. Som ett resultat, på grund av komplexiteten i födobanden, stör förlusten av en art ofta inte balansen i ekosystemet. [...]

[ ...]

Detta diagram illustrerar inte bara sammanvävningen av matlänkar och visar tre trofiska nivåer, utan avslöjar också det faktum att vissa organismer intar en mellanposition i systemet med tre trofiska huvudnivåer. Således, caddislarver som bygger ett fångstnät livnär sig på växter och djur och intar en mellanposition mellan primära och sekundära konsumenter. [...]

Den primära källan till mänskliga matresurser var de ekosystem där han kunde existera. Metoderna för att skaffa föda var insamling och jakt, och i takt med att tillverkningen och användningen av allt mer avancerade verktyg utvecklades, ökade andelen jaktbytesdjur och därmed andelen kött, det vill säga kompletta proteiner, i kosten. Förmågan att organisera stora stabila grupper, utvecklingen av tal, vilket gör det möjligt att organisera många människors komplexa koordinerade beteende, gjorde en person till en "superpredator" som tog toppositionen i näringsnäten för de ekosystem som han bemästrade när han bosatte sig på jorden. Så mammutens enda fiende var en man som tillsammans med glaciärens reträtt och klimatförändringarna blev en av orsakerna till döden av dessa nordliga elefanter som art. [...]

[ ...]

Baserat på en studie av 14 näringsvävar i samhällen fann Cohen en överraskande konstanthet i förhållandet mellan antalet bytes"typer" och antalet rovdjurs"typer, vilket var cirka 3:4. Ytterligare bevis som bekräftar detta förhållande tillhandahålls av Bryand och Cohen, som studerade 62 liknande nätverk. Grafen för sådan proportionalitet har en lutning på mindre än 1 i både fluktuerande och konstanta media. Användningen av "typer" av organismer, snarare än sanna arter, ger vanligtvis inte helt objektiva resultat, men även om det resulterande förhållandet byte/rovdjur kan underskattas, är dess konsistens anmärkningsvärd. [...]

I BE har många (men absolut inte alla) näringsnät ett stort antal primärproducenter, färre konsumenter och väldigt få topprovdjur, vilket ger nätet den form som visas i figur 1. 22.1, f. Allätare i dessa system kan vara sällsynta, medan nedbrytare finns i överflöd. Matnätsmodeller har gett en potentiell grund för fruktbar analys av resursflöden i både BE och PE. Svårigheter uppstår dock när man försöker kvantifiera resursflöden och utsätta nätverksstruktur och stabilitetsegenskaper för matematisk analys. Det visar sig att många av de data som krävs är svåra att identifiera med säkerhet, särskilt när det gäller organismer som fungerar på mer än en trofisk nivå. Denna egenskap skapar inte den största svårigheten att studera resursflöden, men den komplicerar allvarligt analysen av stabilitet. Påståendet att mer komplexa system är mer stabila - eftersom förstörelsen av en sort eller vägar av flöden helt enkelt överför energi och resurser till andra vägar, snarare än att blockera vägen för hela flödet av energi eller resurser - debatteras hett. .]

Analys av ett stort antal industriella näringsnät kan således avslöja egenskaper som inte visas i andra tillvägagångssätt. I ekosystemprojektet i fig. 22.5, till exempel, kan nätverksanalys återspegla en saknad sektor eller typ av industriell verksamhet som kan öka uppkopplingen. Dessa ämnen ger ett rikt område för detaljerad forskning [...]

Inom varje ekosystem har näringsnäten en väldefinierad struktur, som kännetecknas av arten och antalet organismer som finns på varje nivå i de olika näringskedjorna. För att studera sambanden mellan organismer i ett ekosystem och för att grafiskt avbilda dem används vanligtvis inte näringsvävsdiagram, utan ekologiska pyramider. Ekologiska pyramider uttrycker den trofiska strukturen hos ett ekosystem i geometrisk form. [...]

Längden på näringskedjorna är av visst intresse. Det är tydligt att minskningen av tillgänglig energi vid övergången till varje på varandra följande länk begränsar längden på näringskedjorna. Tillgången på energi är dock förmodligen inte den enda faktorn, eftersom långa näringskedjor ofta finns i infertila system, såsom oligotrofa sjöar, och korta i högproduktiva, eller eutrofa, system. Snabb produktion av näringsrikt växtmaterial kan stimulera ett snabbt bete, vilket gör att energiflödet koncentreras till de första två till tre trofiska nivåerna. Eutrofiering av sjöar förändrar också sammansättningen av den planktoniska näringsväven "fytoplankton-stor djurplankton-rovfisk", och omvandlar den till ett mikrobiellt-detritalt mikrozooplanktonsystem, vilket inte är så gynnsamt för underhållet av sportfiske. [...]

Med ett konstant energiflöde i näringsnätet, eller kedjan, skapar mindre landlevande organismer med hög specifik metabolism relativt sett mindre biomassa än stora1. En betydande del av energin går åt till att upprätthålla ämnesomsättningen. Denna regel om "metabolism och individers storlek", eller J. Odums regel, implementeras vanligtvis inte i akvatiska biocenoser när man tar hänsyn till de verkliga levnadsförhållandena i dem (under idealiska förhållanden har den universell betydelse). Detta beror på det faktum att små vattenlevande organismer till stor del stödjer sin ämnesomsättning på grund av extern energi från den omedelbara miljön. [...]

Jordens mikroflora har ett välutvecklat näringsnät och en kraftfull kompensationsmekanism baserad på den funktionella utbytbarheten av vissa arter med andra. Dessutom, tack vare den labila enzymatiska apparaten, kan många arter enkelt byta från ett näringssubstrat till ett annat, och därigenom säkerställa ekosystemets stabilitet. Detta komplicerar avsevärt bedömningen av olika antropogena faktorers inverkan på den och kräver användning av integrerade indikatorer. [...]

[ ...]

För det första innehåller randomiserade näringsnät ofta biologiskt meningslösa element (till exempel slingor av denna typ: A äter B, B äter C, C äter A). Analys av "meningsfullt" konstruerade nätverk (Lawlor, 1978; Pimm, 1979a) visar att (a) de är mer stabila än de som anses och (b) det inte finns någon sådan abrupt övergång till instabilitet (i jämförelse med ovanstående ojämlikhet), även om stabiliteten minskar fortfarande med ökande komplexitet. [...]

21.2

Naturligtvis, ja, om inte i sammansättningen av biogeocenoser - de lägre nivåerna av ekosystemhierarkin - så åtminstone inom biosfärens ramar. Människor får mat från dessa nätverk (agrocenoser är modifierade ekosystem med en naturlig bas). Endast från den "vilda" naturen utvinner människor bränsle - energi, huvudsakliga fiskresurser, andra "naturens gåvor." VI Vernadskys dröm om mänsklighetens fullständiga autotrofi förblir en irrationell dröm1 - evolutionen är irreversibel (L. Dolos regel), liksom den historiska processen. Utan äkta autotrofer, främst växter, kan en person inte existera som en heterotrof organism. Slutligen, om han inte var fysiskt inkluderad i naturens näringsväv, skulle hans kropp efter döden inte undergå förstörelse av organismer-nedbrytare, och jorden skulle vara full av icke-förmultnande lik. Tesen om människans och naturliga näringskedjors separatitet är baserad på ett missförstånd och är uppenbart felaktig. [...]

I 2 kap. 17 analyserar sätten att kombinera olika grupper av konsumenter och deras mat till ett nätverk av interagerande element, genom vilka överföringen av materia och energi sker. I 2 kap. 21 kommer vi att återkomma till detta ämne och överväga inflytandet av näringsvävens struktur på dynamiken i samhällen som helhet, med särskild uppmärksamhet på egenskaperna hos deras struktur som bidrar till stabilitet. [...]

Fyra exempel räcker för att illustrera de grundläggande egenskaperna hos näringsväv, näringsväv och trofiska nivåer. Det första exemplet är regionen i Fjärran Norden, kallad tundran, där det finns relativt få arter av organismer som framgångsrikt har anpassat sig till låga temperaturer. Därför är näringskedjorna och näringsnäten relativt enkla här. En av grundarna av modern ekologi, den brittiske ekologen Charles Elton, insåg detta, redan på 1920- och 1930-talen, började studera de arktiska länderna. Han var en av de första som tydligt beskrev principerna och begreppen förknippade med näringskedjan (Elton, 1927). Växter av tundran - lav ("hjortmossa") C1a donia, gräs, starr och dvärgpilar utgör födan för karibouhjortarna i den nordamerikanska tundran och dess ekologiska analog i Gamla världens tundra - renarna. Dessa djur tjänar i sin tur som mat för vargar och människor. Tundraväxter äts också av lämlar - fluffiga kortstjärtade gnagare som liknar en miniatyrbjörn och tundrarapphöns. Hela vintern och det är allt kort sommar Fjällrävar och snöugglor livnär sig främst på lämlar. Varje betydande förändring i lämmelpopulationen återspeglas i andra trofiska nivåer, eftersom det finns få andra födokällor. Det är därför förekomsten av vissa grupper av arktiska organismer varierar mycket från överflöd till nästan fullständig utrotning. Detta hände ofta i det mänskliga samhället om det berodde på en eller flera av ett fåtal matkällor (kom ihåg "potatissvälten" i Irland1). [...]

En av konsekvenserna av stabilitetshypotesen, som i princip kan testas, är att i miljöer med mindre förutsägbart beteende bör näringskedjorna vara kortare, eftersom i dem tydligen bara de mest elastiska näringsnäten finns bevarade och i korta kedjor. elasticiteten ovan. Briand (1983) delade in 40 näringsvävar (enligt de data han samlade in) i de som är associerade med variabla (positioner 1-28 i Tabell 21.2) och konstanta (positioner 29-40) miljöer. Det fanns inga signifikanta skillnader i den genomsnittliga längden av de maximala näringskedjorna mellan dessa grupper: antalet trofiska nivåer var 3,66 respektive 3,60 (Fig. 21.9). Dessa bestämmelser behöver fortfarande granskas kritiskt. [...]

Dessutom blir simuleringsresultaten annorlunda när man tar hänsyn till att konsumentpopulationen påverkas av livsmedelsresurser, och de beror inte på konsumenternas inflytande (¡3, / X), 3 (/ = 0: så kallat "donatorreglerat system" ), I ett näringsnät av denna typ är resistensen antingen inte beroende av komplexitet eller ökar med den (DeAngelis, 1975). I praktiken är den enda gruppen av organismer som vanligtvis uppfyller detta villkor detritivorer. [...]

En så strikt bild av energiövergången från nivå till nivå är dock inte helt realistisk, eftersom ekosystemens näringskedjor är komplext sammanflätade och bildar näringsnät. Till exempel fenomenet med en "trofisk kaskad", när, som ett resultat av predation, det sker en förändring i densitet, biomassa eller produktivitet för en befolkning, gemenskap eller trofisk nivå längs mer än en linje av näringsväven ( Pace et al., 1999). P. Mitchell (2001) ger ett exempel: havsutter livnär sig sjöborrar som äter brunalger, har jägares förstörelse av uttrar lett till att brunalger förstörts på grund av tillväxten av populationen av igelkottar. När jakt på utter förbjöds började algerna återvända till sina livsmiljöer. [...]

Gröna växter omvandlar fotonernas energi från solljus till energi kemiska bindningar komplexa organiska föreningar som fortsätter sin väg genom naturliga ekosystems grenade näringsnät. Men på vissa ställen (till exempel i träsk, i flodmynningar och hav) täcks en del av det organiska växtmaterialet, som har fallit till botten, med sand innan det blir föda för djur eller mikroorganismer. I närvaro av en viss temperatur och tryck av jordstenar i tusentals och miljoner år, bildas kol, olja och andra fossila bränslen från organiska ämnen, eller, med VI Vernadskys ord, "levande materia går in i geologi." [ ...]

Exempel på näringskedjor: växter - växtätande djur - rovdjur; gräs-fält mus-räv; foderväxter - ko - människa. Som regel livnär sig varje art på mer än en art. Därför flätas näringskedjor samman för att bilda ett näringsnät. Ju starkare organismer är förbundna med varandra genom näringsnät och andra interaktioner, desto mer motståndskraftig är samhället mot eventuella störningar. Naturliga, ostörda ekosystem strävar efter balans. Jämviktstillståndet är baserat på växelverkan mellan biotiska och abiotiska miljöfaktorer. [...]

Till exempel är förstörelsen av ekonomiskt betydelsefulla skadegörare i skogar med bekämpningsmedel, skjutning av en del av djurpopulationer och fångsten av vissa arter av kommersiell fisk delvis hinder, eftersom de bara påverkar vissa länkar i näringskedjan, utan att påverka maten webben som helhet. Ju mer komplex näringsväven är, ekosystemets struktur, desto mindre betydelse har sådana störningar och vice versa. Samtidigt förändrar utsläpp och utsläpp i atmosfären eller vattnet av kemiska främlingsämnen, såsom svaveloxider, kväve, kolväten, fluorföreningar, klor, tungmetaller, radikalt miljökvaliteten, stör på producenternas nivå. som helhet, och leder därför till fullständig försämring av ekosystemet: när den huvudsakliga trofiska nivån dör - producenter. [...]

Flyktig kapacitet = (/ gL -) / k V. Energidiagram av ett primitivt system i Uganda. D. Energischemat för jordbruket i Indien, där ljus är den huvudsakliga energikällan, men flödet av energi genom boskap och spannmål regleras av människor. D. Energinät för högmekaniserat jordbruk. Höga avkastningar är baserade på en betydande investering av energi genom användning av fossila bränslen, på grund av vilket arbete som tidigare utförts av människor och djur utförs; samtidigt faller näringsväven av djur och växter ut, som måste "matas" i de två tidigare systemen. [...]

Ett antal försök har gjorts att matematiskt analysera sambandet mellan gemenskapskomplexitet och dess motståndskraft, varav de flesta författarna kom till ungefär samma slutsatser. En recension av sådana publikationer gavs i maj (1981). Som ett exempel, ta hans arbete (maj, 1972), som visar både själva metoden och dess nackdelar. Varje art påverkades av dess interaktioner med alla andra arter; kvantitativt uppskattades påverkan av artens täthet / på tillväxten av antalet i av indikatorn sid. I fullständig frånvaro av inflytande är det lika med noll, i två konkurrerande arter är Pc och Pji negativa, i fallet med ett rovdjur (¿) och ett byte (/), är Ru positiv och jjji är negativ. [.. .]

Sur nederbörd orsakar dödliga konsekvenser för livet i floder och vattendrag. Många sjöar i Skandinavien och den östra delen av Nordamerika visade sig vara så försurade att fisk inte bara kan leka i dem, utan också helt enkelt överleva. På 70-talet försvann fisken helt i hälften av sjöarna i dessa regioner. Det farligaste är försurning av oceaniska grunda vatten, vilket leder till omöjligheten av reproduktion av många marina ryggradslösa djur, vilket kan orsaka bristning av näringsnät och djupt störa den ekologiska balansen i haven.

Modeller av donatorkontrollerade interaktioner skiljer sig på ett antal sätt från traditionella modeller av interaktioner mellan rovdjur och bytesdjur av Lotka-Vol-terra (kap. 10). En av de viktiga skillnaderna är att man tror att interagerande grupper av arter, som kännetecknas av donatorkontrollerad dynamik, är särskilt stabila och, vidare, att denna resistens faktiskt inte beror på ökningen av arternas mångfald och komplexiteten hos födan. webb, eller till och med ökar. Denna situation är helt motsatt den där Lotka-Volterra-modellen gäller. Vi kommer att diskutera dessa viktiga frågor om matvävens komplexitet och samhällets motståndskraft mer i detalj i kap. 21.

Trofisk struktur av biocenoser

GEMENSKAPERNAS EKOLOGI (SYNEKOLOGI)

Populationer av olika arter under naturliga förhållanden kombineras till system av högre rang - gemenskap och biocenos.

Termen "biocenos" föreslogs av den tyske zoologen K. Moebius och betecknar en organiserad grupp av populationer av växter, djur och mikroorganismer anpassade till samlevnad inom en viss rymdvolym.

Varje biocenos upptar ett visst område av den abiotiska miljön. Biotop– ett utrymme med mer eller mindre homogena förhållanden, bebott av en eller annan gemenskap av organismer.

Storleken på biokenotiska grupper av organismer är extremt olika - från samhällen på en trädstam eller på en mossmosse till en fjädergrässtäppbiocenos. En biocenos (gemenskap) är inte bara summan av dess ingående arter, utan också en uppsättning interaktioner mellan dem. Samhällsekologi (synekologi) är också ett vetenskapligt tillvägagångssätt inom ekologi, i enlighet med vilket man först och främst undersöker sambandskomplexet och de dominerande sambanden i biocenosen. Synecology behandlar huvudsakligen biotiska miljöfaktorer i miljön.

Inom biocenos urskiljs fytokenos- en stabil gemenskap av växtorganismer, zoocenos- en uppsättning sammanhängande djurarter och mikrobiocenos - gemenskap av mikroorganismer:

FYTOCENOS + ZOOCENOS + MIKROBIOCENOS = BIOCENOS.

Samtidigt finns varken fytokenos, zookoenos eller mikrobiocenos i naturen i sin rena form, liksom biocenos isolerat från biotopen.

Biocenos bildas av interspecifika relationer som ger strukturen för biocenosen - antalet individer, deras fördelning i rymden, artsammansättning, etc., såväl som näringsvävens struktur, produktivitet och biomassa. För att bedöma rollen för en viss art i artstrukturen av biocenosen används artens överflöd - en indikator lika med antalet individer per enhetsyta eller volym av ockuperat utrymme.

Den viktigaste typen av relation mellan organismer i biocenosen, som faktiskt utgör dess struktur, är födoförhållandet mellan ett rovdjur och ett byte: vissa äter, andra äts. Dessutom är alla organismer, levande och döda, mat för andra organismer: en hare äter gräs, en räv och en varg jagar hare, rovfåglar (hökar, örnar etc.) kan dra iväg och äta både en räv och en vargunge. Döda växter, harar, rävar, vargar, fåglar blir mat för detrivorer (nedbrytare eller andra förstörare).

En näringskedja är en sekvens av organismer där var och en äter eller bryter ner den andra. Den representerar vägen för ett enkelriktat flöde av en liten del av den högeffektiva solenergin som absorberas under fotosyntesen, som har kommit in i jorden och rör sig genom levande organismer. I slutändan återgår denna krets till den naturliga miljön i form av ineffektiv värmeenergi. Näringsämnen rör sig också längs den från producenter till konsumenter och sedan till reduktionsmedel och sedan tillbaka till producenter.

Varje länk i näringskedjan kallas trofisk nivå. Den första trofiska nivån upptas av autotrofer, annars kallade primära producenter. Organismer av den andra trofiska nivån kallas primära konsumenter, den tredje - sekundära konsumenter, etc. Vanligtvis finns det fyra eller fem trofiska nivåer och sällan fler än sex (Fig. 5.1).

Det finns två huvudtyper av näringsnät - bete (eller "bete") och detrital (eller "förfall").

Ris. 5.1. Livsmedelskedjor av biocenos enligt N.F. Reimers: generaliserad (a) och äkta (b). Pilarna visar riktningen för energirörelsen, och siffrorna visar den relativa mängden energi som kommer till den trofiska nivån.

V betesmatkedjor den första trofiska nivån upptas av gröna växter, den andra - av betesdjur (termen "bete" täcker alla organismer som livnär sig på växter) och den tredje - av rovdjur. Så, betesmatkedjor är:

Skadlig näringskedja börjar med detritus enligt schemat:

DETRIT → DETRITOPHAGUS → PREDATOR

Typiska detritala näringskedjor är:

Livsmedelskedjekonceptet möjliggör ytterligare spårbarhet av kretsloppet kemiska grundämnen i naturen, även om enkla näringskedjor som de som avbildats tidigare, där varje organism representeras som livnär sig på endast en typ av organism, är sällsynta i naturen. Verkliga födokopplingar är mycket mer komplicerade, eftersom ett djur kan livnära sig på organismer av olika typer som ingår i samma näringskedja eller i olika kedjor, vilket är särskilt karakteristiskt för rovdjur (konsumenter) med högre trofiska nivåer. Sambandet mellan bete och detritala näringskedjor illustreras av den modell för energiflöde som föreslås av Yu. Odum (Fig. 5.2).

Allätande djur (särskilt människor) livnär sig på både konsumenter och producenter. I naturen flätas alltså näringskedjor samman och bildar matnät (trofiska).

När man studerar den biotiska strukturen i ett ekosystem blir det uppenbart att en av de viktigaste relationerna mellan organismer är mat. Det är möjligt att spåra de otaliga vägarna för materiens rörelse i ett ekosystem, där en organism äts av en annan, och den av en tredje osv.

Detritofager

Eagle Detritophages V

Fox Human Eagle Detritophages IV

Mus Hare Cow Human Detritofager III

Vetegräsäpple I

Näringskedjaär vägen för rörelse av materia (energikälla och byggmaterial) i ett ekosystem från en organism till en annan.

Plantera ko

Plant ko man

Plantera gräshoppa mus rävörn

Plantera skalbagge groda orm fågel

Indikerar färdriktningen.

I naturen är näringskedjor sällan isolerade från varandra. Oftare livnär sig representanter för en art (växtätare) på flera arter av växter och själva tjänar som mat för flera arter av rovdjur. Transport av skadliga ämnen i ekosystemet.

Matnätär ett komplext nät av matrelationer.

Trots mångfalden av näringsnät följer de alla det allmänna mönstret: från gröna växter till primärkonsumenter, från dem till sekundära konsumenter, etc. och till detritusmatare. Detritus matare är alltid på sista plats, de sluter näringskedjan.

Trofisk nivåär en samling organismer som intar en viss plats i näringsväven.

I trofisk nivå - planterar alltid,

II trofisk nivå - primära konsumenter

III trofisk nivå - sekundära konsumenter, etc.

Detritusmatare kan vara på trofisk nivå II och högre.

III 3,5 J sekundär konsument (varg)

II 500 J primärkonsument (ko)

I 6200 J växter

2,6 * 10 J absorberad solenergi

1,3 * 10 J faller på jordens yta kl

något område

Energipyramid

III 10 kg räv (1)

II 100 kg hare (10)

I 1000 kg växter på ängen (100)

Biomassa pyramid.

Vanligtvis finns det 3-4 trofiska nivåer i ett ekosystem. Detta beror på det faktum att en betydande del av maten som konsumeras spenderas på energi (90 - 99%), så massan av varje trofisk nivå är mindre än den föregående. Relativt lite spenderas på bildningen av organismens kropp (1 - 10%. Förhållandet mellan växter, konsumenter, detritusmatare uttrycks i form av pyramider.

Biomassa pyramid- visar förhållandet mellan olika organismers biomassa vid trofiska nivåer.

Energipyramid- visar energiflödet genom ekosystemet. (se fig.)

Uppenbarligen är förekomsten av fler trofiska nivåer omöjlig, på grund av biomassans snabba närmande till noll.

Autotrofer och heterotrofer.

Autotrofer - Det här är organismer som kan bygga sina kroppar på bekostnad av oorganiska föreningar med hjälp av solenergi.

Detta inkluderar växter (endast växter). De syntetiseras från CO, HO (oorganiska molekyler) under påverkan av solenergi - glukos (organiska molekyler) och O. De utgör den första länken i näringskedjan och ligger på den första trofiska nivån.

Getsrotrophs - dessa är organismer som inte kan bygga sin egen kropp från oorganiska föreningar, utan tvingas använda de skapade autotrofer och äta upp dem.

Dessa inkluderar konsumenter och detritusmatare. Och de är på II och högre trofisk nivå. Människan är också en heterotrof.

Vernadskys idé är att omvandlingen av det mänskliga samhället från heterotrofiska och autotrofa är möjliga. På grund av sina biologiska egenskaper kan en person inte gå till autotrofi, men samhället som helhet är kapabelt att implementera en autotrofisk metod för livsmedelsproduktion, d.v.s. ersättning av naturliga föreningar (proteiner, fetter, kolhydrater) med organiska föreningar syntetiserade från oorganiska molekyler eller atomer.

Detta är en uppsättning näringskedjor i ett samhälle, sammanlänkade av gemensamma matlänkar.

kål ^ larv ^ mes ^ hök ^ människa

Till exempel: morot ^ hare ^ varg
Arter med ett brett utbud av föda kan ingå i näringskedjor på olika trofiska nivåer. Endast producenter upptar alltid den första trofiska nivån. Med hjälp av solenergi och biogener bildar de organiskt material, som innehåller energi i form av energi av kemiska bindningar. Detta organiska material, eller biomassa från producenter, konsumeras av organismer på den andra trofiska nivån. Emellertid konsumeras inte all biomassa från föregående nivå av organismer på nästa nivå
att resurser för utvecklingen av ekosystemet skulle försvinna. Under övergången från en trofisk nivå till en annan sker en omvandling av materia och energi. På varje trofisk nivå i betesfödokedjan går inte all den uppätna biomassan till bildning av biomassa av organismer på en given nivå. En betydande del av det spenderas på att säkerställa organismernas vitala aktivitet: andning, rörelse, reproduktion, upprätthållande av kroppstemperatur, etc. Dessutom är inte all äten biomassa assimilerad. Den osmälta delen av den i form av avföring kommer in miljö... Andelen smältbarhet beror på sammansättningen av mat och biologiska egenskaper hos organismer, den varierar från 12 till 75%. Huvuddelen av den assimilerade biomassan går åt till att upprätthålla organismernas vitala aktivitet, och endast en relativt liten del av den går åt till att bygga kroppen och växa. Med andra ord, det mesta av ämnet och energin går förlorad under övergången från en trofisk nivå till en annan, eftersom endast den del av dem som ingick i biomassan från den tidigare trofiska nivån kommer till nästa konsument. Det uppskattas att cirka 90 % går förlorade i genomsnitt, och endast 10 % av materia och energi överförs i varje led i näringskedjan. Till exempel:
Tillverkare ^ konsumenter I ^ konsumenter II ^ förbrukningsvaror III
1000 kJ ^ 100 kJ ^ 10 kJ ^ 1 kJ Detta mönster formulerades som "10%-lagen". Den anger att under övergången från en länk till en annan i betesmatkedjan överförs endast 10% av materia och energi, och resten spenderas av den tidigare trofiska nivån för att upprätthålla vital aktivitet. Om mängden materia eller energi på varje trofisk nivå plottas och arrangeras ovanför varandra, får vi en ekologisk pyramid av biomassa eller energi (Fig. 13). Detta mönster kallas den "ekologiska pyramidregeln". Antalet organismer på trofiska nivåer följer också denna regel, därför är det möjligt att bygga en ekologisk pyramid av siffror (Fig. 13).
Pojke 1 kalvar 4.5 Alfalfa 2107

Energipyramid

Således förbrukas (äts bort) snabbt tillgången på materia och energi som växter ackumulerar i betesmatkedjorna, så näringskedjorna kan inte vara långa. De innehåller vanligtvis 4-5 länkar, men inte fler än 10. På varje trofisk nivå i betesmatkedjan bildas dött organiskt material och exkrementer - detritus, varifrån detritukedjor eller nedbrytningskedjor börjar. I terrestra ekosystem inkluderar processen för detritusnedbrytning tre steg:
Stadiet av mekanisk destruktion och partiell omvandling till sackarider. Det är väldigt kort - 3-4 år. Det utförs av nedbrytare av första ordningen - makrobiota (maskar, insektslarver, grävande däggdjur etc.). I detta skede sker praktiskt taget ingen energiförlust.
Stadiet för destruktion av detritus till humussyror. Det varar 10-15 år och är fortfarande dåligt förstådd. Det utförs av reducerare av andra ordningen - mesobiotan (svampar, protozoer, mikro-
organismer större än 0,1 mm). Humussyror är humus, halvförstört organiskt material, därför, när de bildas, bryts en del av de kemiska bindningarna och värmeenergi frigörs, som försvinner i yttre rymden.
3. Stadiet av förstörelse av humussyror till oorganiska ämnen - biogener. Det går mycket långsamt, särskilt i vår tempererade zon (hundratusentals år) och har knappt studerats ännu. Det utförs av reducerare av III-ordningen - mikrobiota (mikroorganismer mindre än 0,1 mm). När humussyror förstörs bryts alla kemiska bindningar och en stor mängd termisk energi frigörs, som går förlorad i yttre rymden. De biogener som bildas som ett resultat av denna process innehåller ingen energi, senare absorberas de av producenter och är återigen involverade i cirkulationen av materia.
Som framgår av ovanstående finns det en fördröjning i livet på nivån för nedbrytare, men det borde inte vara så. Jorden innehåller en försörjning av humussyror, som bildades för mycket länge sedan, så det finns ingen fördröjning i livet. I olika ekosystem är destruktionshastigheten för humussyror olika. Om det är mindre än hastigheten för deras bildning, ökar jordens bördighet, om tvärtom, minskar den. Det är därför, i den tempererade zonen, efter förstörelsen av biogeocenosen, är långvarig användning av markens bördighet möjlig. I tropikerna är markens bördighet tillräcklig i 2-3 år, och sedan förvandlas den till en öken. Här går förstörelsen av humussyror snabbt. Detta underlättas av hög temperatur, luftfuktighet och luftning. I den tempererade zonen innehåller jorden upp till 55% kol och i tropikerna endast upp till 25%. Det är därför regnskogar inte kan röjas för att förhindra ökenspridning av planeten.
Således är flödet av energi som kommer in i ekosystemet ytterligare uppdelat i två huvudkanaler - betesmark och detrital. I slutet av var och en av dem går energin oåterkallelig förlorad, eftersom växter i fotosyntesprocess inte kan använda termisk långvågsenergi.
Förhållandet mellan mängden energi som passerar genom betes- och detritalkedjorna är olika i olika typer av ekosystem. Förlusten av energi i näringskedjorna kan bara fyllas på genom intag av nya portioner. Detta görs genom assimilering av solenergi av växter. Därför kan ett ekosystem inte ha en energicykel, liknande materiens cykel. Ekosystemet fungerar endast på grund av det riktade flödet av energi - dess konstanta tillförsel i form av solstrålning, eller i form av färdigt organiskt material.