14. Потоки энергии в биосфере. Закон Линдемана.

Процесс создания органических веществ в биосфере протекает одновременно с противоположным процессом их потребления и разложения гетеротрофными организмами на исходные простые минеральные н2о и С02. Этот круговорот в-в и энергии в биосфере получил название малого или биологического круговорота. Суть круговорота заключается в непрерывной циркуляции в-в и энергии между растениями, животными, почвой и микроорганизмами. Круговорот в-в и энергии иначе называют переносом пит.в-в и энергии от основного источника зеленых растений через организмы более высоких трофических уровней. На каждом уровне пищ.цепи масса пит.в-в и энергии всегда больше последующего уровня, т.к часть её теряется, рассеивается в пространстве, тратится на обмен в-в и дыхание растений.

В 1942 г. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергии (или закон 10%), 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 ее часть теряется в виде теплового излучения. 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 увеличится на 1 кг. Лисица, поедая 1 кг.зайчатины увеличит свою массу уже только на 100 кг или 0,01 от биомассы растений, съеденных зайцем). Вот почему цепи питания не могут иметь более 3-5 звеньев, а экологические пирамиды не могут состоять из большого количества этажей. К конечному звену пищевой цепи (верхнему уровню пирамиды) будет поступать так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов. Этому утверждению можно найти объяснение, проследив, куда тратиться энергия потребленной пищи (С). Часть идет на построение новых тканей, те на прирост (Р). Часть расходуется на дыхание или на энергетический обмен (R). Поскольку усвояемость не может быть полной, то часть пищи удаляется из организма (F). Балансовое равновесие: C=P+R+F. Энергия, затраченная на дыхание не передается на следующий трофический уровень и уходит из экосистемы – каждый последующий уровень становиться меньше предыдущего. Именно поэтому большие хищные животные всегда немногочисленны.

15. Трофические уровни. Пирамиды чисел, масс, энергии.

Трофический уровень – совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи.

Первый трофический уровень занимают автотрофы (продуценты), второй – растительноядные животные (консументы первого порядка), третий – хищники, питающиеся растительноядными животными (консументы второго порядка), четвертый - паразиты первичных консументов. Пищевая цепь – перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам, происходящий в результате поедания одними организмами других. (пастбищная – начинается с автотрофных фотосинтезирующих организмов, детритная – начинается с отмерших остатков, трупов). В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых организмов приобретает определенную трофическую структуру. Трофическая структура отражает соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или их биомассой. Трофическую структуру обычно отображают в виде экологических пирамид:

1. Пирамида чисел. Отражает численность отдельных организмов на каждом уровне.

2. Пирамида биомасс. Соотношение между организмами разных трофических уровней, выраженное в их массе.

Пирамиды чисел и масс отражают статику системы, те характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени.

3. Пирамида энергии. Отражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь.

Пирамида энергии, в отличие от пирамид чисел и биомасс, всегда суживается кверху.