Экологическая пирамида

.

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

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

Экологическая пирамида мирового океана

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

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

Правило экологической пирамиды

Показатель каждого уровня экологической пирамиды приблизительно в 10 раз меньше предыдущего

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

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

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

Типы экологических пирамид

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

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

Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. В данном случае пирамида будет иметь вид треугольника с широким основанием суживающимся кверху.

Однако подобная форма пирамиды чисел характерна не для всех экосистем. Иногда они могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами — насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых), поэтому пирамиды чисел наименее информативны и наименее показательны, т.е. численность организмов одного трофического уровня в значительной степени зависит от их размеров.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы и иллюстрировать количественные отношения в отдельных, представляющих особый интерес частях экосистем, например, в звеньях жертва-хищник или хозяин-паразит.

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

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

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

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

Питательные вещества создаются в процессе фотосинтеза растениями, которые из неорганических веществ (вода, углекислый газ, минеральные соли и т.д.) с использованием энергии солнечного света образуют органические вещества и кислород, а также АТФ.

Часть электромагнитной энергии солнечного излучения при этом переходит в энергию химических связей синтезируемых органических веществ.

Все органическое вещество, создаваемое в процессе фотосинтеза называется валовой первичной продукцией (ВПП).

Часть энергии валовой первичной продукции расходуется на дыхание, в результате чего образуется чистая первичная продукция (ЧПП), которая и является тем самым веществом, которое поступает на второй трофический уровень и используется зайцами.

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

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

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

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

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

Количества особей, биомассы или энергии (продуктивности) на разных трофических уровнях принято представлять в виде пирамид чисел, биомассы или энергии, соответственно. При переходе от одного трофического уровня к другому часть доступной энергии не воспринимается, часть отдается в виде тепла, экскрементов, расходуется на дыхание. В среднем, при переходе с одного трофического уровня на другой общая энергия уменьшается приблизительно в 10 раз (правило 10% = закон Линдемана). Продуктивность – это скорость образования органического вещества в экосистеме. Она может быть валовой или чистой (за вычетом собственных расходов на дыхание), первичной (произведенной продуцентами) или вторичной (произведенной консументами). По величине биологической продуктивности все экосистемы подразделяются на экосистемы низкой (тундры, центральные районы океана), средней (степи, березовые и сосновые леса), высокой (дубравы, поля кукурузы или люцерны при удобрении и орошении), очень высокой продуктивности (тропические леса).

61. В наземных биогеоценозах первичным источником энергии является…

а)энергия приливов и отливов

б)химическая энергия белков, жиров, углеводов

в)геотермальная энергия

г)*солнечная энергия

62. В глубоководных морских экосистемах источником энергии может являться …

а)*энергия химических соединений (сероводород, метан)

б)тепловая энергия геотермальных источников

в)солнечная энергия

г)энергия теплых течений

63. В основании экологической пирамиды энергии располагаются…

а)фитофаги

б)консументы

в)*продуценты

г)редуценты

64. В основании пирамиды чисел Элтона для дубового леса, располагаются…

а)мелкая лесная птица

б)хищная лесная птица

в)*дуб (дистья дуба)

г)гусеница дубового шелкопряда

77) Длина пищевых цепей обычно не превышает 3-4 трофических уровней по причине…

а) высокой степени пищевой избирательности консументов

б) неблагоприятной экологической обстановки в биосфере

в) ограниченной продолжительности жизни организмов

г) *потери около 90% энергии на каждом трофическом уровне

84) «На каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на предыдущем», гласит правило…

а) пирамиды численности

б) *пирамиды продукции

в) максимизации энергии

г) экологической корреляции

85) На каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, …

а) постоянно меняется

б) характеризуется постоянством

в) меньше, чем на последующем

г) *больше, чем на последующем

86) Количество энергии, потребляемое живыми организмами, занимающими разное положение в пищевой цепи, называют пирамидой…

а) биомассы

б) численности

в) *энергии

г) потребности

87) «С одного трофического уровня на другой, более высокий , переходит в среднем не более 10 % энергии» Эта закономерность получила название закона..

а) *пирамиды энергии

б) толерантности

в) минимума

г) совокупного действия факторов

88) Превышение общей массы продуцентов над общей массой консументов характерно для…

а) речных экосистем

б) *наземных экосистем

в) всех экосистем

г) океанических экосистем

89) Основная масса живого вещества на суше (99,2%) представлена…

а) позвоночными животными

б) беспозвоночными животными

в) *зелеными растениями

г) бактериями и грибами

90) Основная масса живого вещества Мирового океана (93,7%) представлена…

д) миксотрофами

е) *гетеротрофами

ж) хемоавтотрофами

з) фотоавтотрофами

78) Перевернутый вид имеет пирамида биомасс для сообществ (более 1 ответа) …

и) *океана

к) *морей

л) лугов

м) пастбищ

н) саванн

65. Обращенными или частично обращенными пирамидами никогда не бывают пирамиды…

а)*энергии

б)демографические

в)численности

г)биомассы

66.

Полностью обращенные (перевернутые) пищевые пирамиды численности наблюдаются в ___________ биоценозах

а)лесных

б)луговых

в)почвенных

г)*паразитарных

67. Если более низкие трофические уровни экологической пирамиды имеют меньшую биомассу, чем более высокие уровни, то образуется …

а)*Перевернутая пирамида биомассы

б)Прямая пирамида биомассы

в)Прямая пирамида численности

г)Перевернутая пирамида численности

88. Скорость создания органического вещества в экосистемах называется…

а) первичной биомассой

б) максимизацией энергии

в) вторичной продуктивностью

г) *биологической продуктивностью

68. Продуктивность экосистем – это…

а)количество накопленного сообществом органического вещества

б)суммарное количество запасённой фитоценозом энергии

в)*биомасса или энергия, производимая за единицу времени на единицу площади

г)суммарная биомасса всех организмов сообщества

69. Органическое вещество, создаваемое в экосистемах в един. времени, называют

а)энергией

б)продукцией

в)*продуктивностью

г)активностью

70. Передача энергии в экосистемах происходит последовательно от…

а)редуцентов через консументы к продуцентам

б)консументов через редуценты к продуцентам

в)*продуцентов через консументы к редуцентам

г)редуцентов через продуценты к консументам

71. Поток энергии в экосистемах идет в направлении …

а)растение→хищники→фитофаги

б)фитофаги→хищники→растение

в)*растение→фитофаги→хищники

г)бактерии→растение→хищник

72. Закон Линдемана, показывающий количество энергии, поступающей на следующий тропический уровень, называется правилом _____ процентов

а)*10

б)20

в)5

г)1

73. В соответствии с законом пирамиды энергии, с предыдущего трофического уровня на последующий передается, в среднем, ____ энергии…

а)2%

б)*10%

в)50%

г)80%

74. На каждом предыдущем тропическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени…

а)меньше чем на последующем

б)характеризуется постоянством

в)*больше, чем на последующем

г)постоянно меняется

75. Передача энергии в экосистемах происходит последовательно от…

а)редуцентов через консументы к продуцентам

б)консументов через редуценты к продуцентам

в)*продуцентов через консументы к редуцентам

г)редуцентов через продуценты к консументам

76. Поток энергии в экосистемах идет в направлении …

а)растение→хищники→фитофаги

б)фитофаги→хищники→растение

в)*растение→фитофаги→хищники

г)бактерии→растение→хищник

77. Продукцию растений (продуцентов) называют …

а)Основной

б)Третичной

в)Вторичной

г)*Первичной

78. Продукцию различных автотрофов называют…

а)основной

б)главной

в)*первичной

г)вторичной

79. Растения в процессе фотосинтеза потребляет около _____ поступающей солнечной энергии

а)*1%

б)10%

в)50%

г)90-100%

80. Средняя эффективность поглощения и конверсии солнечной энергии растениями в природных экосистемах составляет ___%

а)0-0,5

б)*1

в)5

г)50

81. Энергетические затраты на поддержание метаболических процессов в организме называются…

а)*траты на дыхание

б)энергия запаса

в)потери с фекалиями (пометом)

г)энергия питания

82. Растения, запасая энергию в процессе фотосинтеза, сами используют её на процессы дыхания в количестве…

а)менее 1 %

б)около 10 %

в)*40-70 %

г)90-100%

83. Максимальное рассеивание энергии на каждом трофическом уровне происходит вследствие…

а)аккомуляции

б)адаптации

в)*дыхания

г)фотосинтеза

89. Первичная продукция, вычисленная как разность между валовой первичной продукцией и ее частью, затраченной на дыхание, называется…

а) вторичной

б) *чистой

в) устойчивой

г) средней

1.

Геторотрофы не могут полностью потребить и преобразовать…

а) *валовую первичную продукцию

б) чистую первичную продукцию

в) вторичную продукцию

г) детрит

2.

Экологическая пирамида — это что такое?

Уровень энергозатрат организма в состоянии нормальной самопроизвольной активности называется ______ обменом.

а) углеводным

б) нормальным

в) *стандартным

г) рутинным

3. Наименьшая экологическая передача энергии в пищевой пирамиде наблюдается между трофическими уровнями …

а) наземных травоядных и плотоядных

б) консументов 2-го и 1-го порядков

в) *наземных продуцентов и фитофагов

г) водных фитофагов и хищников

4. Наибольшие энергетические затраты на жизнедеятельность характерны для теплокровных организмов ____ массой тела.

а) с мелкими размерами и большой

б) *с мелкими размерами и малой

в) со средними размерами и небольшой

г) с крупными размерами и небольшой

5. Наиболее высокой продуктивностью характеризуются…

а) *тропические леса

б) лесостепи

в) широколиственные леса умеренной зоны

г) саванны

6. Высокой биологической продуктивностью отличаются…

а) арктические пустыни

б) глубокие моря

в) *коралловые рифы

г) горные леса

7. Поля кукурузы и люцерны при удобрении и орошении относятся к экосистемам…

а) низкой продуктивности

б) средней продуктивности

в) *высокой продуктивности

г) очень высокой продуктивности

8. Большая часть наших посевов относится к экосистемам…

а) низкой продуктивности

б) *средней продуктивности

в) высокой продуктивности

г) очень высокой продуктивности

9. Ненарушенные луга и степи относятся к экосистемам…

а) низкой продуктивности

б) *средней продуктивности

в) высокой продуктивности

г) очень высокой продуктивности

10. Наиболее низкие показатели первичной и вторичной продукции имеют водные экосистемы …

а) водораздельных верховых болот

б) пойменных низинных болот

в) равнинных рек и озер

г) *высокогорных рек и озер


⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒


Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 2067 | Нарушение авторского права страницы



studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.012 с)…

Экологические пирамиды.

Трофические цепи теоретически могут состоять из большого числа звеньев, но практически не превышают 5–6 звеньев, поскольку в результате действия второго закона термодинамики энергия быстро рассеивается.

Второй закон термодинамики известен также как закон увеличения энтропии (греч. entropia поворот, превращение). Согласно этому закону энергия не может быть создана или уничтожена – она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую.

В трофических цепях количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных, и каждый последующий пищевой уровень также имеет массу в 10 раз меньше. Эта закономерность получила название правила 10 %: на следующий трофический уровень передаётся в среднем не более 1/10 энергии, поступившей с предыдущего уровня. Поэтому, если в растениях накапливается около одного процента солнечной энергии, то, например, на 4-м трофическом уровне её доля составит лишь 0,001 %.

Трофические цепи представляют собой очень неустойчивые системы, поскольку случайное выпадение любого звена разрушает всю цепь. Устойчивость природныхсообществ обеспечивается наличием сложных разветвлённых многовидовых трофических сетей. В таких сетях при выпадении любого звена энергия начинает перемещаться по обходным путям. Чем больше видов в биогеоценозе, тем он надёжней и устойчивей.

Для наглядного представления о величине коэффициента передачи энергии с уровня на уровень в цепях питания экосистем используют экологические пирамиды нескольких видов.

Экологическая пирамида – это графическое (или диаграммное) представление соотношения между объемами органического вещества или энергии на соседних уровнях в трофической цепи.

Графическую модель пирамиды разработал в 1927 г. американский зоолог Чарльз Элтон.

Основанием пирамиды служит первый трофический уровень – уровень продуцентов, а следующие «этажи» пирамиды образованы последующими уровнями – консументами различных порядков. Высота всех блоков одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне. Различают три способа построения экологических пирамид

Наибольшее распространение получили следующие виды экологических пирамид:

— пирамиды чисел Элтона;

— пирамиды биомасс;

— пирамиды энергии.

Принцип Линдемана. В 1942 г. на основе обобщения обширного эмпирического материала, американский эколог Линдеман сформулировал принцип преобразования биохимической энергии в экосистемах, получивший в экологической литературе название закона 10%.

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

Пирамиды чисел Элтона представляются в виде среднего числа особей, требуемых для питания организмов, находящихся на последующих трофических уровнях.

Пирамида чисел(численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне (рис. 35).

Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо, по крайней мере, несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений.

Например, для представления трофической цепи:

ЛИСТ ДУБА – ГУСЕНИЦА – СИНИЦА

пирамида чисел для одной синицы (третий уровень) изображает число гусениц (второй уровень), которых она поедает за определенное время, например, за один световой день. На первом уровне пирамиды изображается столько листьев дуба, сколько требуется для корма того количества гусениц, которые показаны на втором уровне пирамиды

Пирамиды биомасс и энергиивыражают соотношения количества биомассы или энергии на каждом трофическом уровне.

Пирамида биомасс основана на отображении результатов взвешивания сухой массы органического вещества на каждом уровне, а пирамида энергии – на расчетах биохимической энергии, передаваемой с нижележащего на вышележащий уровень. Эти уровни на графике пирамиды биомасс (или энергии) изображают в виде прямоугольников равной высоты, ширина которых пропорциональна величине биомассы, передаваемой на каждый последующий (вышележащий) уровень исследуемой трофической цепи.

 

ТРАВА (809) – ТРАВОЯДНЫЕ (37) – ПЛОТОЯДНЫЕ-1 (11) – ПЛОТОЯДНЫЕ-2 (1,5),

где в круглых скобках указаны величины сухой биомассы (г/кв. м).

2. Пирамида биомасссоотношение масс организмов разных трофических уровней. Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на графике обычно получается ступенчатая пирамида с суживающейся верхушкой. Так, для образования 1 кг говядины необходимо 70–90 кг свежей травы.

В водных экосистемах можно также получить обращенную, или перевернутую, пирамиду биомасс, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, нежели консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона его общая масса в данный момент может быть меньше, нежели у потребителей-консументов (киты, крупные рыбы, моллюски)

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

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

3. Пирамида энергииотражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энергии, а скорость продуцирования пищи (рис. 37).

Установлено, что максимальная величина энергии, передающейся на следующий трофический уровень, может в некоторых случаях составлять 30 % от предыдущего, и это в лучшем случае.

3.3. Экологическая пирамида.

Во многих биоценозах, пищевых цепях величина передаваемой энергии может составлять всего лишь 1 %.

 

Рис. 37. Пирамида энергии: поток энергии через пастбищную пищевую цепь (все цифры даны в кДж на метр в квадрате умноженное на год)

Заметим, что экологические пирамиды являются наглядной иллюстрацией принципа Линдемана и с их помощью отражается существенная особенность энергетических процессов в экосистемах, а именно: из-за сравнительно малой доли энергии (в среднем приблизительно десятая часть), передаваемой на последующий уровень, очень мало энергии остается в экосистеме, а остальная возвращается в геосферу. Так, при 4-уровневой трофической цепи только десятитысячная доля биохимической энергии остается в экосистеме. Ничтожно малая доля энергии, остающейся в экосистеме, объясняет, почему в реальных природных экосистемах трофические цепи имеют не более 5–6 уровней.

123


Дата добавления: 2015-10-26; просмотров: 1497;


ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

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

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

2)пирамида биомассы — отражает биомассу каждогоитрофического уровня;

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

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

Кроме того, она учитываем  разницу в энергетической ценности различных веществ (например. жира дает почти в два раза больше энергии, чем глюкозы). Поэтому пирамида энергии всегда суживается кверху и никогда не бывает перевернутой.

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

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

Пирамида биомасс

⇐ Предыдущая54555657585960616263Следующая ⇒

 

Экологическую пирамиду биомасс строят аналогично пирамиде численности.

Ее основное значение состоит в том, чтобы показывать количество живого вещества (биомассу — суммарную массу организмов) на каждом трофическом уровне.

Это позволяет избежать неудобств, характерных для пирамид численности. В этом случае размер прямоугольников пропорционален массе живого вещества соответствующего уровня, отнесенной к единице площади или объема (рис. 7.5, а, б).

 

 

Рис. 7.5. Пирамиды биомасс биоценозов кораллового рифа (а) и пролива Ла-Манш (б).

Цифры означают биомассу в граммах сухого вещества,

приходящегося на 1 кв.м

Термин «пирамида биомасс» возник в связи с тем, что в абсолютном большинстве случаев масса первичных консументов, живущих за счет продуцентов, значительно больше массы вторичных консументов. Биомассу деструкторов принято показывать отдельно. При отборе образцов определяют биомассу на корню, которая не содержит никакой информации о скорости образования или потребления биомассы.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Поэтому при дальнейшем анализе могут возникнуть ошибки, если не учитывать следующее:

• во-первых, при равенстве скорости потребления биомассы (потеря из-за поедания) и скорости ее образования урожай на корню не свидетельствует о продуктивности, т. е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического уровня на другой, более высокий, за некоторый период времени (например, за год). Так, на плодородном, интенсивно используемом пастбище урожай трав на корню может быть ниже, а продуктивность выше, чем на менее плодородном, но мало используемом для выпаса;

• во-вторых, продуцентам небольших размеров, например водорослям, свойственна высокая скорость роста и размножения, уравновешиваемая интенсивным потреблением их в пищу другими организмами и естественной гибелью. Поэтому продуктивность их может быть не меньше, чем у крупных продуцентов (например, деревьев), хотя на корню биомасса может быть мала. Иными словами, фитопланктон с такой же продуктивностью, как у дерева, будет иметь намного меньшую биомассу, хотя мог бы поддерживать жизнь животных такой же массы.

Одним из следствий описанного являются «перевернутые пирамиды» (рис. 7.5, б).

Зоопланктон биоценозов озер и морей чаще всего обладает большей биомассой, чем его пища — фитопланктон, однако скорость размножения зеленых водорослей настолько велика, что в течение суток они восстанавливают всю съеденную зоопланктоном биомассу. Тем не менее в определенные периоды года (во время весеннего цветения) наблюдают обычное соотношение их биомасс (рис. 7.6).

 

 

Рис. 7.6. Сезонные изменения в пирамидах биомассы озера (на примере одного из озер Италии): цифры — биомасса в граммах сухого вещества, приходящегося на 1 м3

 

Кажущихся аномалий лишены пирамиды энергий, рассматриваемые далее.


⇐ Предыдущая54555657585960616263Следующая ⇒


Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 528 | Нарушение авторских прав


Похожая информация:



Поиск на сайте:





Добавить комментарий