Закономерности трофического оборота в биоценозе

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................3

1. Закономерности трофического оборота в биоценозе...........................................4

2. Экологические пирамиды (пирамида численности, пирамида биомасс, пирамида энергий)...........................................................................................................8

3. Сущность правила Б. Комменера - "Всё связано со всем"..................................13

4. Формы биотических взаимоотношений..................................................................14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................................16

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................................17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     Актуальность  задач, стоящих перед экологией, становится особенно понятной при рассмотрении масштабов отрицательного воздействия  человека на окружающую среду.

     Глубокое  научное понимание механизмов существования  и взаимодействия экосистемстановится  принципиальным для выживания человечества.

     Целью и задачами нашего реферата является раскрытие содержания таких понятий, как:

1. Закономерности трофического оборота в биоценозе.
2. Экологические пирамиды (пирамида численности, пирамида биомасс, пирамида энергий).
3. Сущность правила Б. Комменера - "Всё связано со всем».
4. Формы биотических взаимоотношений

     В работе применены такие методы исследования: изучение соответствующей литературы, сравнительный метод и метод обобщения.

     Реферат состоит из ВВЕДЕНИЯ, четырех частей, раскрывающих нашу тему, ЗАКЛЮЧЕНИЯ и СПИСКА ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Закономерности трофического оборота в биоценозе 

     Живые организмы для своего существования должны постоянно пополнять и расходовать энергию. В пищевой (трофической) цепи, сети и экологических пирамидах каждый последующий уровень, условно говоря, поедает предыдущее звено, используя его для построения своего тела. Трофоэнергетические связи сообщества растений и животных в виде упрощенной схемы потоков на примере биоценоза Рыбинского водохранилища приведены на рис. 5.9.

     Главный источник энергии для всего живого на Земле – Солнце. Из всего спектра  солнечного излучения, достигающего земной поверхности, только около 40 % составляет фотосинтетически активная радиация (ФАР), имеющая длину волны 380–710 нм. Растения в процессе фотосинтеза усваивают лишь небольшую часть ФАР. Ниже приведены доли усваиваемой ФАР (в %) для различных экосистем.

     Первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания являются растения. При дальнейших переходах энергии и вещества с одного трофического уровня на другой существуют определенные закономерности.

1. Правило десяти процентов

     Р. Линдеман (1942) сформулировал закон пирамиды энергий, или правило 10 %:

     с одного трофического уровня экологической  пирамиды переходит на другой, более  высокий ее уровень (по «лестнице» продуцент  – консумент – редуцент), в  среднем около 10 % энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.

     На  самом деле потеря бывает либо несколько  меньшей, либо несколько большей, но порядок чисел сохраняется.

     Обратный  поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемым верхним  уровнем экологической пирамиды энергии более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее – не более 0,5 % (и даже 0,25 %) от общего ее потока, поэтому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится. 

     

     Рис. 1. Схема потоков энергии в трофической сети биоценоза (по Н. В. Бутурину, А. Г. Поддубному):

       цифры – годичная продукция популяций, кДж/м²

     Океан……………………………………до 1,2

     Тропические леса…………………………..до 3,4

     Плантации сахарного тростника и кукурузы

     (в  оптимальных условиях) …………………….. 3—5

     Опытные системы с кондиционированными условиями среды по всем показателям (за короткие

     периоды времени)…………………………..8—10

     В среднем растительность всей планеты…………0,8–1,0

2. Правило биологического усиления

     Вместе  с полезными веществами с одного трофического уровня на другой поступают  и «вредные» вещества. Однако если полезное вещество при его излишке легко выводится из организма, то вредное не только плохо выводится, но и накапливается в пищевой цепи. Таков закон природы, называемый правилом накопления токсических веществ (биотического усиления) в пищевой цепи и справедливый для всех биоценозов.

     Иначе говоря, если энергия при переходе на более высокий уровень экологической  пирамиды десятикратно теряется, то накопление ряда веществ, в том числе токсичных  и радиоактивных, примерно в такой  же пропорции увеличивается, что впервые было обнаружено в 50-х годах на одном из заводов комиссией по атомной энергии в штате Вашингтон. Явление биотического накопления нагляднее всего демонстрируют устойчивые радионуклиды и пестициды. В водных биоценозах накопление многих токсичных веществ, в том числе хлорорганических пестицидов, коррелируется с массой жиров (липидов), т. е. явно имеет энергетическую подоснову.

     В середине 60-х годов появилось, казалось бы, неожиданное сообщение о том, что пестицид дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде – месте, чрезвычайно удаленном от районов его возможного применения. От отравления ДДТ сильно страдают конечные хищники, особенно птицы, так на востоке США полностью исчез сапсан. Птицы оказались наиболее уязвимы в связи с вызываемыми ДДТ гормональными изменениями, влияющими на обмен кальция. Это приводит к утончению скорлупы яиц, и они чаще разбиваются.

     Биотическое накопление происходит очень стремительно, например, в случае с пестицидом ДДТ, попавшим в воду болот при многолетнем их опылении с целью сокращения численности нежелательных человеку насекомых на Лонг-Айленде. Для данного случая содержание ДДТ в ррт 27 
  ррт (parts per million) – частиц на миллион, или млн^-1 – единица измерения концентрации. Для газов 1 % (об.) = 10⁴ млн^-1 = 10⁴ ррт. 
(по Ю. Одуму) приведено ниже для следующих объектов:

     вода…………………………………0,00005

     планктон  ……………………………….. 0,04

     планктоноядные  организмы………………….0,23

     щука (хищная рыба)………………………..1,33

     рыба-игла (хищная рыба)…………………….2,07

     цапля (питается мелкими животными)………… 3,57

     крачка (питается мелкими животными)………… 3,91

     серебристая чайка (падальщик)………………..6,00

     крохаль (птица, питается мелкой рыбой)……….. 22,8

     баклан (питается крупной рыбой) ……………… 26,4

     Специалисты по борьбе с насекомыми «благоразумно» не применяли такие концентрации, которые могли бы быть непосредственно летальны для рыб и других животных. Тем не менее со временем было установлено, что в тканях рыбоядных животных концентрация ДДТ почти в 500 тыс. раз выше, чем в воде. В среднем, как и в приведенном примере, концентрация вредного вещества в каждом последующем звене экологической пирамиды примерно в 10 раз выше, чем в предыдущем.

     Принцип биотического усиления (накопления) должен быть принят во внимание при любых решениях, связанных с поступлением соответствующих загрязнений в природную среду. Следует учитывать, что скорость изменения концентрации может увеличиваться или уменьшаться под действием некоторых факторов. Так, человек получит меньше ДДТ, чем птица, питающаяся рыбой. Это частично объясняется удалением пестицидов при обработке и варке рыбы. Кроме того, рыба находится в более опасном положении, ибо получает ДДТ не только через пищу, но и непосредственно из воды. 
 
 
 

     2. Экологические пирамиды 

     Для наглядности представления взаимоотношений между организмами различных видов в биоценозе принято использовать экологические пирамиды, различая пирамиды численности, биомасс и энергии.

     

     Рис. 2. Схема пастбищной и детритной пищевых цепей (по Ю. Одуму)

     Пирамида  численности

     Для построения пирамиды численности подсчитывают число организмов на некоторой территории, группируя их по трофическим уровням:

     • продуценты – зеленые растения;

     • первичные консументы – травоядные животные;

     • вторичные консументы – плотоядные животные;

     • третичные консументы – плотоядные животные;

     • n-е консументы («конечные хищники») – плотоядные животные;

     • редуценты – деструкторы.

     Консументы  второго, третьего и более высоких  порядков могут быть хищниками (охотиться, схватывая и убивая жертву), могут питаться падалью или быть паразитами. В последнем случае они по величине меньше своих хозяев, в результате чего пищевые цепи паразитов необычны по ряду параметров. В типичных пищевых цепях хищников плотоядные животные становятся крупнее на каждом трофическом уровне.

     

     Рис. 3. Экологическая пирамида численности для луга, поросшего злаками: цифры – число особей

     

     Рис. 4. Нарушенная (а) и перевернутая (б) пирамиды численности

     Каждый  уровень изображается условно в  виде прямоугольника, длина или площадь  которого соответствуют численному значению количества особей. Расположив эти прямоугольники в соподчиненной последовательности, получают экологическую пирамиду численности (рис. 5.3), основной принцип построения которой впервые сформулировал американский эколог Ч. Элтон.

     Данные  для пирамид численности получают достаточно легко путем прямого  сбора образцов, однако существуют и некоторые трудности:

     • продуценты сильно различаются по размерам, хотя один экземпляр злака или водоросли имеет одинаковый статус с одним деревом. Это порой нарушает правильную пирамидальную форму, иногда давая даже перевернутые пирамиды (рис. 4);

     • диапазон численности различных видов настолько широк, что при графическом изображении затрудняет соблюдение масштаба, однако в таких случаях можно использовать логарифмическую шкалу.

     Пирамида  биомасс

     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. 5, а, б). Термин «пирамида биомасс» возник в связи с тем, что в абсолютном большинстве случаев масса первичных консументов, живущих за счет продуцентов, значительно меньше массы этих продуцентов, а масса вторичных консументов значительно меньше массы первичных консументов. Биомассу деструкторов принято показывать отдельно.