Автор: Пользователь скрыл имя, 03 Ноября 2011 в 21:03, лекция
Пирамида численностей отражает численное соотношение особей разных трофических уровней экосистемы. Если организмы в пределах одного или разных трофических уровней сильно различаются между собой по размерам, то пирамида численностей дает искаженные представления об истинныхсоотношениях трофических уровней.
1
Живые организмы в экосистеме выполняют различные функции, которые зависят от типов питания. В ходе эволюции на Земле возникло два основных типа питания - автотрофное и гетеротрофное.
Автотрофы - это продуценты (производители) органического вещества из неорганического. Растения и некоторые бактерии способны преобразовывать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и создавать (синтезировать) органические вещества, которые гетеротрофы используют в качестве пищи. При этом продуценты потребляют из атмосферы углекислый газ, образованный в процессе жизнедеятельности гетеротрофов, и выделяют кислород.
Гетеротрофы, в свою очередь, выполняют в экосистеме роль консументов и редуцентов.
Консументы - потребители органического вещества. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные - животную. В результате процесса пищеварения, протекающего в организмах консументов, происходит первичное измельчение и разложение органического вещества. Это облегчает дальнейшую деятельность редуцентов.
Редуценты - это организмы, окончательно разлагающие органические вещества, содержащиеся в отходах и трупах консументов и продуцентов. К редуцентам относят бактерии и грибы. В процессе жизнедеятельности этих организмов восстанавливаются минеральные вещества, которые вновь используют продуценты.
Таким образом,
в экосистеме выделяют три функциональные
группы организмов: продуценты, консументы,
редуценты. Каждая функциональная группа
в экосистеме представлена не одним, а
несколькими видами. Это гарантирует экосистеме
длительное, стабильное существование.
Цикл азота состоит в следующем. Его главная роль заключается в том, что он входит в состав жизненно важных структур организма - аминокислот белка, а также нуклеиновых кислот. В живых организмах содержится примерно 3% всего активного фонда азота. Растения потребляют примерно 1% азота; время его круговорота составляет 100 лет.
От растений-продуцентов азотосодержащие соединения переходят к консументам, от которых после отщепления аминов от органических соединений азот выделяется в виде аммиака или мочевины, а мочевина затем также превращается в аммиак (вследствие гидролиза).
В дальнейшем в процессах окисления азота аммиака (нитрификации) образуются нитраты, способные ассимилироваться корнями растений. Часть нитритов и нитратов в процессе денитрификации восстанавливается до молекулярного азота, поступающего в атмосферу. Все эти химические превращения возможны в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Эти удивительные бактерии - фиксаторы азота - способны использовать энергию своего дыхания для прямого усвоения атмосферного азота и синтезирования протеидов. Таким путем в почву ежегодно вносится около 25 кг азота на 1 га.
Но самые эффективные бактерии живут в симбиозе с бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях растений. В присутствии молибдена, который служит катализатором, и особой формы гемоглобина (уникальный случай у растений) эти бактерии (Rhizobium) ассимилируют громадные количества азота. Образующийся (связанный) азот постоянно диффундирует в ризосфере (часть почвы), когда клубеньки распадаются. Но еще азот поступает в наземную часть растений. Благодаря этому бобовые исключительно богаты протеинами и очень питательны для травоядных. Годовой запас, таким образом накапливаемый в культурах клевера и люцерны, составляет 150-140 кг/га.
Итак, азот из разнообразных
источников поступает к корням в
виде нитратов, абсорбируется корнями
и трансформируется в листья для
синтеза протеинов. Протеины служат
основой азотного питания животных,
а также пищей некоторых
Круговорот веществ
и поток энергии в экосистемах
Питание — основной
способ движения веществ и энергии.
Организмы в
экосистеме связаны общностью
энергии и питательных веществ,
Рис. 14.5. Сулммарный
поток энергии (темные стрелки) и круговорот
веществ (светлые стрелки) в экосистеме.
Таким образом,
основу экосистемы составляют
автотрофные организмы —
Готовые органические
вещества используют для
Особую группу консументов
составляют редуценты (разрушители, или]
деструкторы), разлагающие органические
остатки продуцентов и консументов до
простых неорганических соединений, которые
зат-ем используются продуцентами. К редуцентам
относятся главным образом микрорганизмы
— бактерии и грибы. В наземных экосистемах
особенно важное значение имеют почвенные
редуценты, вовлекающие в общий круговорот
органические вещества отмерших растений
(они потребляют до 90% первичной продукции
леса). Таким образом, каждый живой организм
в составе экосистемы занимает определенную
экологическую нишу (место) в сложной системе
экологических взаимоотношений с другими
организмами и абиотическими условиями
среды.
Пищевые цепи (сети)
и трофические уровни. Основой
любой экосистемы, ее фундаментом
являются пищевые (трофические) и сопутствующие
им энергетические связи. В них постоянно
происходит перенос Вещества и энергии,
которые заключены в пище, созданной
преимущественно растениями.
Перенос потенциальной
энергии пищи, созданной растениями,
через ряд организмов путем
поедания одних видов другими
называется цепью питания или
пищевой цепью, а каждое ее
звено —трофическим уровнем (рис. 14.6).
Рис. 14.6. Цепи питания
африканской саванне.
Первый трофический
уровень образуют продуценты (растения),
второй — первичные консументы
(растительноядные животные), третий —
вторичные консументы (плотоядные животные
и паразиты). Поскольку каждый организм
имеет несколько источников питания и
сам является объектом питания для других
организмов из одной и той же пищевой цепи
или даже из разных (всеядные организмы,
например человек, медведь, воробей, потребляют
как продуцентов, так и консументов, т.
е. живут на разных трофических уровнях),
цепи питания многократно разветвляются
и переплетаются в сложные пищевые сети
(рис. 14.7).
Рис. 14.7. Сети питания
в экологической системе.
Существуют два
основных типа пищевых цепей
— пастбищные (цепи выедания, или
цепи потребления) и детритные (цепи разложения).
Пастбищные цепи начинаются с продуцентов:
клевер —>кролик —> волк; фитопланктон
(водоросли) —> зоопланктон (простейшие)
—>плотва —> щука —> скопа.
Детритные цепи начинаются
от растительных и животных остатков,
экскрементов животных — детрита; идут
к микроорганизмам, которые ими питаются,
а затем к мелким животным (детритофагам)
и к их потребителям — хищникам. Детритные
цепи наиболее распространены в лесах,
где большая часть (более 90%) ежегодного
прироста биомассы растений не потребляется
непосредственно растительноядными животными,
а отмирает, подвергаясь разложению (сапротрофными
организмами) и минерализации. Типичным
примером детритной пищевой связи наших
лесов является следующий: листовая подстилка
—> дождевой червь —> черный дрозд—>
ястреб-перепелятник. Кроме дождевых червей,
детритофагами являются мокрицы, клеши,
ногохвостки, нематоды и др.
Экологические пирамиды.
Пищевые сети внутри каждого биогеоценоза
имеют хорошо выраженную структуру.
Она характеризуется
Рис, 14.8. Упрощенная
экологическая пирамида.
Различают три
способа составления
1. Пирамида численностей
отражает численное
2. Пирамида
биомасс показывает количество
живого вещества, или биомассы, на
каждом трофическом уровне. В
большинстве наземных
3. Пирамида
энергии отражает величину