вопросы в пдф / вопрос 73

Вопрос№73

Экологические пирамиды. Причины ограниченности количества трофических уровней в пищевых цепях.

Живые организмы, входящие в состав сообщества (биоценоза) в зависимости от типа питания обычно делятся на две группы – автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы – организмы, которые обладают способностью синтезировать органические вещества из неорганических, используя для этого световую энергию солнца (фотоавтотрофы – растения, сине-зеленые водоросли, цианобактерии) и энергию химических связей (хемоавтотрофы – водородные, нитрифицирующие бактерии, железобактерии и т.д.). Гетеротрофы – организмы, нуждающиеся в готовых, синтезированных автотрофами, органических соединениях и получающие их в качестве пищи. К ним относят животных, грибы, слизевики, некоторые бактерии. Основным источником энергии для них является энергия, выделяющаяся при расщеплении химических связей органических веществ.

Кроме того, существуют еще представители смешанного типа питания - миксотрофы. Такие организмы с одной стороны, способны в процессе фотосинтеза синтезировать органические вещест-ва сами, а с другой стороны, могут питаться готовыми органическими соединениями. К миксотро-фам относят насекомоядные растения, эвгленовые водоросли, некоторые красные водоросли.

В биоценозах органические вещества первично синтезируются автотрофами, а затем погло-щаются (поедаются) гетеротрофами. Все неорганические вещества, необходимые для синтеза орга-ники, поступают в биоценоз из окружающего организм неорганического мира. Постепенно, в ре-зультате выделения организмами отходов жизнедеятельности или после их гибели, органические соединения подвергаются минерализации и вновь распадаются до неорганических веществ, которые затем опять могут быть использованы для синтеза органики. Таким образом, в природе происходит круговорот веществ. Энергия же не может циркулировать в пределах экосистемы, а передается однонаправленным потоком: от автотрофов к гетеротрофам разного уровня. При передаче энергии с одного трофического уровня на другой (например, от автотрофов к гетеротрофам) большая часть ее рассеивается в виде тепла, и лишь 5- 10% от первоначального количества передается по пищевой цепи. Поскольку для живых организмов энергия доступна только в двух формах – в форме энергии химических связей и форме света, тепловая энергия не может быть вновь использована. По этой причине говорят об однонаправленном потоке энергии. Передача энергии, заключенной в пище, от ее первоначального источника (растений) осуществляется через ряд организмов, каждый из которых служит пищей последующим. Такая последовательность называется цепью питания сообщества, а каждое звено – трофическим уровнем.

Первый трофический уровень представлен автотрофами (например, растениями), которые на-зываются продуцентами, так как именно эти организмы "производят" основное количество первич-ной органики.

Продуценты служат пищей для организмов, находящихся на втором трофическом уровне, так называемы консументов первого порядка (растительноядные животные, например, копытные млекопитающие).

Третий трофический уровень занимают консументы второго порядка, использующие в каче-стве пищи организмы, находящиеся на предыдущем уровне (хищные животные,

некрофаги, или па-разиты). Далее обычно следует четвертый и пятый (очень редко больше) трофический уровни. По-следний уровень обычно занимают редуценты – сапрофитные организмы, разлагающие сложные органические соединения до относительно простых неорганических веществ. Сам процесс превращения органических остатков в неорганические называется минерализацией. Основными редуцентами являются бактерии и грибы. Причем бактерии принимают участие в разложении остатков животного происхождения, т.к. тяготеют к субстратам со слабощелочной реакцией, а грибы, наоборот, предпочитают слабокислые субстраты, поэтому принимают участие в разложении растительных остатков. Так как пищевые цепи в растительных сообществах очень сложны, то, анализируя трофические взаимоотношения реального БГЦ, обычно говорят о пищевых сетях. Это связано с тем, что многие организмы используют в качестве пищи сразу несколько объектов. Так, например, медведи могут использовать в пищу как животных, так и растения (ягоды). Пищевые цепи можно представить в виде пирамиды, называемой экологической пирамидой. Количество продуцентов в пирамиде всегда выше, чем последующих консументов различных уров-ней. Объясняется это все той же потерей энергии при передаче ее с одного трофического уровня на другой. По этой причине основание пирамиды, образованное продуцентами и обращенное к источ-нику энергии – солнцу, всегда шире остальной части. Постепенно сужение пирамиды кверху отра-жает уменьшение количества организмов, способных удовлетворить свои энергетические потребно-сти за счет предыдущего уровня. Это закономерность носит название правила экологической пира-миды. Правило пирамиды применимо не только к количеству особей, занимающих тот или иной уровень, но и к другим показателям, отражающим количественные отношения трофических уровней. Также могут учитываться суммарная биомасса организмов (пирамида биомасс); сумма всей энергии, заключенной в особях на каждом трофическом уровне (пирамида энергий).

Экологические пирамиды. Причины ограниченности количества трофических уровней в пищевых цепях.

Различают несколько типов экологических пирамид: пирамида чисел отражает число особей на каждом уровне пищевой цепи; пирамида биомассы - количественное соотноше-ние органического вещества; пирамида энергии - количество энергии в пище каждого тро-фического уровня.

Поток энергии, идущих от растений через растительноядных животных, называется пастбищной пищевой цепью.

Поток энергии, который начинается от мертвого органического вещества и проходит через цепь разлагателей, называется детритной пищевой цепью.

В пастбищной пищевой цепи мертвое органическое вещество не используется, а в детритной - используется до полного его разложения. На каждом последующем трофиче-ском уровне утилизируется лишь 5-15% энергии биомассы, которая превращается во вновь построенное органическое вещество.

Остальная энергия рассеивается в виде тепла или просто не усваивается. Таким образом, в результате неминуемой потери энергии количество образующегося органическо-го вещества на каждом следующем пищевом уровне резко уменьшается. КПД каждого звена в среднем составляет около 10%. Поэтому цепи питания состоят не более чем из 4-6 пищевых уровней.