5. Потік енергії в екосистемах, продуктивність екосистем

У біогеоценозі енергія накопичується у вигляді хімічних зв'язків органічних сполук, синтезованих продуцентами з неорга­нічних речовин. Далі вона проходить через організми консументів і редуцентів, але при цьому на кожному з трофічних рівнів частко­во розсіюється у вигляді тепла.

Харчовий (трофічний) ланцюг — взаємини між організмами під час перенесення енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через низку організмів, що відбувається шляхом поїдання одних організмів іншими з більш високих трофічних рівнів. У ланцюзі харчування кожен вид займає певну ланку. Зв'язки між видами в харчовому ланцюзі називаються трофічними.

Під час перенесення енергії від ланки до ланки харчового лан­цюга переважна її частина (80-90 %) губиться під час виділення теплоти.

Кожен ланцюг живлення складається з певної кількості ви­дів, тобто окремих ланок. При цьому кожен з цих видів займатиме в ланцюзі живлення певне положення, або трофічний рівень. На початку ланцюгів живлення, як правило, перебувають продуцен­ти, тобто автотрофні організми. А трофічний рівень консументів (гетеротрофних організмів) визначають тією кількістю ланок, че­рез яку вони дістають енергію від продуцентів.

Так, рослиноїдні тварини займають трофічний рівень, наступ­ний за продуцентами. Тому їх називають консументами І порядку.

Далі йде рівень хижаків, які живляться рослиноїдними видами (консументи II порядку) тощо. Якщо консументи споживають різ­ні види їжі, то в різних ланцюгах живлення вони можуть займати різні трофічні рівні.

Частина біомаси відмерлих продуцентів (наприклад, листяний опад), яка до цього не була спожита консументами, а також рештки чи продукти життєдіяльності самих консументів (наприклад, тру­пи, екскременти тварин), є кормовою базою редуцентів. Редуценти дістають необхідну їм енергію, розкладаючи органічні сполуки до неорганічних.

Наприкінці ланцюга живлення енергія, яка зберігається в мерт­вій органіці, остаточно розсіюється у вигляді тепла під час руйну­вання її редуцентами.

Енергія в біогеоценозах ніби поділяється на два потоки: один починається з живих організмів — продуцентів, другий — від мерт­вої органіки. Унаслідок цього в біогеоценозах формуються два типи ланцюгів живлення: пасовищного (ланцюги виїдання) і детритного (детрит (від лат. детритус — подрібнений) — подрібнені рештки організмів) (ланцюги розкладання).

Ланцюги живлення пасовищного типу починаються з проду­центів і включають послідовно ланки консументів І, II та інших порядків і завершуються редуцентами. Ланцюги живлення де­тритного типу починаються зі споживачів мертвої органіки, далі ведуть до видів, які ними живляться, і завершуються також реду­центами.

У будь-якому біогеоценозі різні ланцюги живлення не існу­ють окремо один від одного, а переплітаються між собою. Це від­бувається тому, що організми певного виду можуть бути ланка­ми різних ланцюгів живлення. Наприклад, особини одного виду птахів можуть споживати як рослиноїдні (консументи II поряд­ку), так і хижі види комах (консументи III порядку) тощо. Пере­плітаючись, різні ланцюги живлення формують трофічну сітку біогеоценозу.

Різні біогеоценози відрізняються за своєю продуктивністю. Ви вже знаєте, що є різні ланцюги живлення. Але всім їм властиві пев­ні співвідношення продукції (тобто біомаси з енергією, що витра­чаються й запасаються на кожному з трофічних рівнів). Ці законо­мірності дістали назву правила екологічної піраміди: на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси й енергії, які за­пасаються організмами за одиницю часу, значно більші, ніж на на­ступному (у середньому в 5-10 разів).

Графічно це правило можна зобразити у вигляді піраміди, складеної з окремих блоків. Кожен блок такої піраміди відповідає продуктивності організмів на кожному з трофічних рівнів певного ланцюга живлення. Отже, екологічна піраміда є графічним зобра­женням трофічної структури ланцюга живлення.

Практична робота

Тема. Розв'язання задач з екології

Мета: закріпити в студентів навички розв'язання типових задач з екології.

Обладнання й матеріали: таблиці із зображенням харчових пі­рамід і ланцюгів живлення, роздавальні картки із задачами, під­ручник, робочий зошит.

Хід роботи

Розв'яжіть наведені на роздавальній картці задачі з екології. Розв'язання запишіть у зошиті.

Задача 1. На одному дереві в лісі за сезон утворюється 10 кг су­хої маси листя, яку поїдає гусінь. Цю гусінь поїдають комахоїдні птахи. Середня маса комахоїдної птахи — 200 г. Вміст води в її ор­ганізмі — 75 %. Скільки дерев треба для того, щоби протягом се­зону могла прогодуватися зграя таких пташок, до складу якої вхо­дить 10 особин, за умови, що на наступний трофічний рівень у еко­системі переходить 10 % речовини?

Задача 2. Суха маса тіла вусатого кита становить 20 т. Він жи­виться крилем, який, у свою чергу, поїдає фітопланктон. На 1 м² поверхні моря за рік утворюється 10 г сухої маси фітопланктону, яка споживається крилем. Яка площа моря потрібна для того, щоби прогодувати цього кита, за умови, що на наступний трофіч­ний рівень у екосистемі переходить 10 % речовини?

Задача 3. Біомаса планктону на 1 м² складає 400г. Згідно правила екологічної піраміди визначте площу (в га) відповідного біоценозу, який може прогодувати щуку масою 5 кг в ланцюгу живлення: планктон → рослиноїдні риби → щука. (З вказаної маси щуки 60% - вода).

Задача 4. Складіть схему ланцюга живлення, яка складається з перелічених організмів: трава, заєць, вовк, ягідний кущ, рослиноїдна комаха, павук, синиця, яструб, бактерії – сапрофіти, жук – могильщик (екосистема лісу)

Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь студентів з теми: «Біосфера, Популяція, Екосистеми»

Дати відповіді на питання:

1. Що таке популяція?

2. Яку вікову структуру може мати популяція?

3. Від чого залежить статева структура популяції?

4. Які фактори впливають на структуру популяції?

5. Які біотичні чинники вам відомі?

6. Які абіотичні чинники вам відомі?

7. Чому антропогенні чинники виділяють в окрему групу?

8. Як організми пристосовуються до існування в різних середови­щах?

9. Яке значення мають біологічні ритми для живих організмів?

10. Що таке угруповання?

11. Чим угруповання відрізняється від екосистеми?

12. Яку структуру мають угруповання живих організмів?

13. Навіщо потрібно вивчати угруповання живих організмів?

14. Які приклади екосистем вам відомі?

15. Чи можуть екосистеми залишатися незмінними?

16. Які фактори впливають на розвиток екосистем?

17. Що таке сукцесія і в яких умовах вона відбувається?

18. Які особливості має кругообіг Нітрогену?

19. Які особливості має кругообіг Оксигену?

20. Які особливості має кругообіг Карбону?

21. Які типи взаємодії живих організмів в екосистемах вам ві­домі?

22. Які приклади взаємодії організмів у екосистемі можна назва­ти хижацтвом?

23. Які приклади взаємодії організмів у екосистемі можна назва­ти паразитизмом?

24. Чим мутуалізм відрізняється від коменсалізму?

25. Як називаються зв’язки між видами в харчових ланцюгах?

26. Кого в ланцюгах живлення називають продуцентами, консументами, редуцентами?

27. Що таке екологічна піраміда? Дати відповіді на питання:

28. Що таке біосфера?

29. Які основні положення вчення В. І. Вернадського про біосфе­ру?

30. Що таке ноосфера і яке значення вона має для нашої планети?

31. Яку роль відіграють живі організми на нашій планеті?

32. Чи впливає діяльність людини на стан біосфери?

33. До яких наслідків призводить забруднення навколишнього се­редовища?

34. Чому внаслідок діяльності людини можуть вимирати певні види живих організмів?

35. Чи може людина позитивно впливати на стан біосфери?

36. Які види й чому внаслідок діяльності людини збільшили свою чисельність і розширили ареал?

37. Які особливості має кругообіг Нітрогену?

38. Які особливості має кругообіг Оксигену?

39. Які особливості має кругообіг Карбону?

40. Які екосистеми й чому є найбільш продуктивними?

41. Навіщо потрібно охороняти біосферу?

42. Які засоби використовуються для збереження біорізноманіття?

43. Чим заповідники відрізняються від заказників?

44. Які функції виконують зоопарки й національні парки?

_{Розділ. ОСНОВИ ЕВОЛЮЦІЙНОГО ВЧЕННЯ}

Тема. СТАНОВЛЕННЯ ЕВОЛЮЦІЙНИХ ПОГЛЯДІВ

Базові поняття й терміни: еволюція, еволюційне вчення, ламаркізм,

успадкування набутих ознак, дарвінізм, природний добір, боротьба за існування, диференційне виживання.

План

1. Історичні етапи розвитку еволюційних поглядів.

2. Основні положення еволюційної теорії Ж. Б. Ламарка

3. Основні положення еволюційної теорії Ч. Дарвіна

Заповнення таблиці