Potravinové reťazce a trofické úrovne. Trofická úroveň

Lúku obývajú rôzne organizmy: jastrab obyčajný, škorec obyčajný, repka obyčajná, ďatelina lúčna a motýľ kapustný. Ktorý z menovaných organizmov môže tvoriť potravinový reťazec, tvorí ho. Uveďte spotrebiteľa druhej objednávky v tomto reťazci. Vyberte páry organizmov, ktoré si navzájom konkurujú.

Odpoveď

Potravinový reťazec: repka obyčajná → motýľ biely kapustový → škorec obyčajný → jastrab obyčajný. Dovŕšením druhého rádu je obyčajný škorec. Konkurentom je repka obyčajná a ďatelina lúčna.

V nádrži žije množstvo organizmov: ostriež, šťuka, jednobunkové zelené riasy (chlorella), dafnie, pulce. Vytvorte potravinový reťazec z vymenovaných organizmov. Označte spotrebiteľa tretej objednávky. Vyberte páry organizmov, ktoré vstupujú do vzťahu dravec – korisť.

Odpoveď

Potravový reťazec: chlorella → dafnie → pulce → ostriež → šťuka. Dovŕšením tretieho rádu je ostriež. Do vzťahu dravec – korisť vstupujú pulce a dafnie, ostrieže a žubrienky, šťuky a ostrieže.

Zostavte potravinový reťazec pomocou všetkých menovaných zástupcov: sýkorka veľká, chrobák jabloň, jastrab, kvety jablone. Určte spotrebiteľa druhého rádu v zloženom reťazci.

Odpoveď

Potravinový reťazec: kvety jablone → chrobák jabloňový → sýkorka veľká → jastrab. Dovŕšením druhého rádu je sýkorka veľká.

Zostavte potravinový reťazec pomocou všetkých nižšie uvedených predmetov: humus, pavúk, jastrab, sýkorka veľká, mucha domáca. Definujte spotrebiteľa tretieho rádu v zloženom reťazci.

Odpoveď

Potravový reťazec: humus → mucha domáca → pavúk → sýkorka veľká → jastrab. Dovŕšením tretieho rádu je sýkorka veľká.

1. Potravinový reťazec pastvín biogeocenózy zahŕňa výrobcov a spotrebiteľov. 2. Výrobcovia sú prvým článkom v potravinovom reťazci. 3. Spotrebný materiál druhého rádu jedia rastlinné potraviny. 4. Producenti v temnej fáze fotosyntézy tvoria molekuly ATP. 5. Reduktory ničia organickú hmotu, tvorenú len konzumentmi, na anorganickú.

Odpoveď

3. Spotrebitelia druhého rádu jedia krmivo pre zvieratá (spotrebitelia prvého rádu).
4. Producenti tvoria ATP vo svetlej fáze fotosyntézy a v tmavej fáze tvoria glukózu.
5. Reduktory ničia organické látky tvorené nielen spotrebiteľmi, ale aj výrobcami.

Nájdite chyby v poskytnutom texte. Uveďte čísla návrhov, v ktorých sú vyhotovené, napíšte správnu odpoveď.
1. Potravinový reťazec biogeocenózy zahŕňa výrobcov, spotrebiteľov a reduktory. 2. Prvým článkom potravinového reťazca sú spotrebitelia. 3. Spotrebitelia vo svetle akumulujú energiu asimilovanú v procese fotosyntézy. 4. V tmavej fáze fotosyntézy sa uvoľňuje kyslík. 5. Reduktory prispievajú k uvoľňovaniu energie nahromadenej spotrebiteľmi a výrobcami.

Odpoveď

2. Výrobcovia sú prvým článkom v potravinovom reťazci.
3. Producenti svetla akumulujú energiu asimilovanú v procese fotosyntézy.
4. V tmavej fáze fotosyntézy sa neuvoľňuje kyslík.

Prečo vtáky živiace sa zrnom v rôznych obdobiach života (usídlenie, rozmnožovanie) môžu nahradiť konzumentov I. a II. rádu v potravinových reťazcoch?

Odpoveď

Samotné zrnožravé vtáky sa živia obilím (sú konzumentmi 1. rádu) a kŕmia svoje kurčatá hmyzom (v súčasnosti sú konzumentmi 2. rádu).

Krv sajúci hmyz je bežným obyvateľom mnohých biocenóz. Vysvetlite, v akých prípadoch zastávajú v potravinových reťazcoch postavenie odberateľov objednávok II, III a dokonca IV.

Odpoveď

Hmyz cicajúci krv je konzumentom 2. rádu, ak sa živí krvou konzumenta 1. rádu (bylinožravec, napr. krava).
Hmyz cicajúci krv je konzumentom tretieho rádu, ak sa živí krvou konzumenta druhého poriadku (malý dravec, napr. líška).
Hmyz cicajúci krv je konzumentom 4. rádu, ak sa živí krvou konzumenta 3. rádu (veľký dravec, napr. tiger).

Prečo sú sovy v lesnom ekosystéme klasifikované ako konzumenti druhého rádu a myši ako konzumenti prvého poriadku?

V ekológii sa na analýzu systému vyberá ako objekt skúmania elementárna štruktúrna jednotka, ktorá sa podrobuje komplexnému štúdiu. Nevyhnutnou podmienkou konštrukcie konštrukčného celku je, aby si zachoval všetky vlastnosti systému.

Pojem „systém“ znamená súbor vzájomne prepojených, vzájomne sa ovplyvňujúcich, vzájomne závislých komponentov, ktoré nie sú náhodne nájdené spolu, ale tvoria jeden celok.

Pre prirodzené ekosystémy sa za objekt výskumu berie biogeocenóza, ktorej štruktúrny diagram je na obr.1.

Obr. Schéma biogeocenózy (ekosystému) podľa V. N. Sukačeva

V súlade so štruktúrnym diagramom zahŕňa biogeocenóza dva hlavné bloky:

biotop - súbor abiotických faktorov prostredia alebo celý komplex faktorov neživej prírody;

(ekotop je pojem blízky biotopu, ale s dôrazom na environmentálne faktory mimo komunity, nielen abiotické, ale aj biotické)

biocenóza - súbor živých organizmov.

biotop, zase pozostáva zo súboru klimatických (klimatopy) a pôdy (edaphotop) a hydrologické (hydrotop) enviromentálne faktory.

Biocenóza zahŕňa rastlinné spoločenstvá (fytocenóza ), zvierat (zoocenóza) a mikroorganizmami (mikroocenóza ).

Šípky na obr. 1 označujú kanály prenosu informácií medzi rôznymi zložkami biogeocenózy.

Jednou z najdôležitejších vlastností biogeocenózy je vzájomné prepojenie a vzájomnú závislosť všetkých jeho zložiek.

Je celkom pochopiteľné, že klíma úplne určuje stav a režim pôdno-pôdnych faktorov, vytvára biotop pre živé organizmy.

Pôda zase do určitej miery určuje klimatické vlastnosti (napríklad jej odrazivosť (albedo) závisí od farby povrchu pôdy a následne od vykurovania a vlhkosti vzduchu) a ovplyvňuje aj zvieratá, rastliny a mikroorganizmy.

Všetky živé organizmy sú navzájom úzko prepojené rôznymi potravnými, priestorovými alebo environmentálnymi vzťahmi, pričom sú pre seba buď zdrojom potravy, alebo biotopom, alebo faktorom úmrtnosti.

Mimoriadne dôležitá je úloha mikroorganizmov (predovšetkým baktérií) v procesoch tvorby pôdy, mineralizácie organických látok a často pôsobia ako pôvodcovia chorôb rastlín a živočíchov.

2.2. Funkčná organizácia ekosystémov.

Hlavnou funkciou ekosystémov je udržiavať kolobeh látok v biosfére, ktorý je založený na potravných vzťahoch druhov.

Napriek obrovskej rozmanitosti druhov, ktoré tvoria rôzne spoločenstvá, každý ekosystém nevyhnutne zahŕňa zástupcov troch funkčných skupín organizmov - výrobcov, spotrebiteľov a reduktorov.

Prevažná väčšina biogeocenóz je založená na výrobcov (výrobcovia) - ide o autotrofné organizmy (z gréckeho "auto" - sám a "trofo" - jedlo) , ktoré majú schopnosť syntetizovať organickú hmotu z anorganickej pomocou slnečnej energie alebo energie chemických väzieb.

V závislosti od použitého zdroja energie sa rozlišujú dva typy organizmov: fotoautotrofy a chemoautotrofy.

Fotoautotrofy sú organizmy, ktoré sú pomocou slnečnej energie schopné vytvárať organickú hmotu počas fotosyntézy.

Medzi fotoautotrofné organizmy patria rastliny, ako aj modrozelené riasy (sinice).

Nie všetky rastliny sú však výrobcami, napríklad:

niektoré huby (klobúčiky, plesne), ako aj niektoré kvitnúce druhy (napríklad treska), ktoré neobsahujú chlorofyl, nie sú schopné fotosyntézy, a preto sa živia hotovými organickými látkami.

Chemoautotrofy sú organizmy, ktoré využívajú energiu chemických väzieb ako zdroj energie na tvorbu organických látok.

Chemoautotrofné organizmy zahŕňajú: vodík, nitrifikačné baktérie, železité baktérie atď.

Skupina chemoautotrofných organizmov nie je početná a v biosfére nehrá zásadnú úlohu.

Len producenti (producenti) sú schopní vyrábať pre seba energeticky bohaté potraviny, t.j. sa samoživia. Okrem toho priamo alebo nepriamo poskytujú spotrebiteľom a rozkladačom živiny.

Spotreby (spotrebitelia) - ide o heterotrofné organizmy (z gréckeho "hetero" - rôzne) , ktoré využívajú živú organickú hmotu ako potravu na získavanie a uchovávanie energie.

Hlavným zdrojom energie pre heterotrofné organizmy je energia uvoľnená pri štiepení chemických väzieb organických látok vytvorených autotrofnými organizmami.

Heterotrofy sú teda úplne závislé od autotrofov.

V závislosti od zdrojov energie sa rozlišujú:

Spotrebný materiál prvého rádu (fytofágy) sú bylinožravé organizmy, ktoré sa živia rôznymi druhmi rastlinnej potravy (producenti).

Príkladmi primárnych spotrebiteľov sú:

vtáky jedia semená, puky a lístie;

jelene a zajace sa živia vetvami a listami;

kobylky a mnohé iné druhy hmyzu konzumujú všetky časti rastlín ako potravu;

Vo vodných ekosystémoch sa zooplanktón (drobné živočíchy, ktoré sa pohybujú hlavne prúdom vody) živí fytoplanktónom (mikroskopické, zvyčajne jednobunkové riasy).

Spotrebný materiál druhého rádu (zoofágy) sú mäsožravé organizmy, ktoré sa živia výlučne bylinožravými organizmami (fytofágmi).

Príklady sekundárnych spotrebiteľov sú:

hmyzožravé cicavce, vtáky a hmyzožravé pavúky;

čajky, ktoré jedia mäkkýše a kraby;

líška kŕmiaca sa zajacami;

tuniak, ktorý sa živí sleďmi a ančovičkami.

Spotrebný materiál tretieho rádu sú mäsožravce, ktoré sa živia iba mäsožravcami.

Príkladmi terciárnych spotrebiteľov sú:

jastrab alebo sokol, ktorý sa živí hadmi a hranostajmi;

žraloky, ktoré sa živia inými rybami.

Zoznámte sa spotrebiteľov štvrtého a vyššieho rádu.

Okrem toho existuje veľa druhov so zmiešaným druhom jedla :

keď človek konzumuje ovocie a zeleninu, je spotrebiteľom prvého poriadku;

keď človek konzumuje mäso bylinožravého zvieraťa, potom je sekundárnym konzumentom;

keď človek konzumuje ryby, ktoré sa živia inými živočíchmi, ktoré zase jedia riasy, potom sa človek správa ako konzument tretieho rádu.

Euryfágy sú všežravé organizmy, ktoré sa živia rastlinnou aj živočíšnou potravou.

Napríklad: ošípané, potkany, líšky, šváby a ľudia.

Reduktory (torpédoborce)sú heterotrofné organizmy, ktoré sa živia odumretou organickou hmotou a mineralizujú ju na jednoduché anorganické zlúčeniny.

Existujú dva hlavné typy redukcií: podávače a deštruktory detritu.

Vyživovači detritu sú organizmy, ktoré priamo konzumujú mŕtve rastlinné a živočíšne zvyšky (detritus).

Detritus podávače zahŕňajú: šakaly, supy, kraby, termity, mravce, dážďovky, mnohonôžky atď.

Ničiteľmi sú organizmy, ktoré rozkladajú zložité organické zlúčeniny mŕtvej hmoty na jednoduchšie anorganické látky, ktoré potom využívajú výrobcovia.

Hlavné deštruktory sú: baktérie a huby.

V tomto prípade sa na rozklade živočíšnych zvyškov podieľajú baktérie, ktoré gravitujú k substrátom s mierne alkalickou reakciou.

Plesne zasa preferujú mierne kyslé substráty, preto sa podieľajú najmä na rozklade rastlinných zvyškov.

teda každý živý organizmus v biogeocenóze plní špecifickú funkciu, t.j. zaujíma určitú ekologickú niku v zložitom systéme ekologických vzťahov s inými organizmami a faktormi neživej prírody.

Napríklad v rôznych častiach sveta a na rôznych územiach existujú systematicky odlišné, ale ekologicky podobné druhy, ktoré vo svojich biogeocenózach vykonávajú rovnaké funkcie:

Bylinná a lesná vegetácia v Austrálii sa druhovým zložením výrazne líši od vegetácie podobnej klimatickej oblasti v Európe či Ázii, no ako producenti vo svojich biogeocenózach plnia rovnaké funkcie, t. zaberajú v podstate rovnaké ekologické výklenky;

antilopy v savanách Afriky, zubry v prériách Ameriky, kengury v savanách Austrálie, sú konzumentmi prvého rádu, plnia rovnaké funkcie, t.j. zaberajú podobné ekologické niky vo svojich biogeocenózach.

Zároveň často systematicky blízke druhy, usadzujúce sa vedľa seba v tej istej biogeocenóze, plnia rôzne funkcie, t.j. zaberajú rôzne ekologické výklenky:

dva druhy vodných chrobákov v tej istej vodnej ploche zohrávajú odlišnú úlohu: jeden druh vedie dravý životný štýl a je terciárnym konzumentom a druhý sa živí mŕtvymi a rozkladajúcimi sa organizmami a je rozkladačom. To vedie k zníženiu konkurenčného napätia medzi nimi.

Navyše ten istý druh v rôznych obdobiach svojho vývoja môže vykonávať rôzne funkcie, t.j. zaberajú rôzne ekologické výklenky:

pulec sa živí rastlinnou potravou a je primárnym konzumentom a dospelá žaba, typický mäsožravec, je konzumentom druhého rádu;

medzi riasami existujú druhy, ktoré fungujú buď ako autotrofy alebo ako heterotrofy. Výsledkom je, že v určitých obdobiach svojho života plnia rôzne funkcie a zaberajú určité ekologické niky.

Potravinový (trofický) reťazec- rad druhov rastlín, živočíchov, húb a mikroorganizmov, ktoré sú navzájom príbuzné vzťahom: potrava - konzument.

Organizmy nasledujúceho článku požierajú organizmy predchádzajúceho článku a tým sa uskutočňuje reťazový prenos energie a hmoty, ktorý je základom kolobehu látok v prírode. Pri každom prenose z linky na linku sa väčšina (až 80-90%) potenciálnej energie stratí, rozptýli sa vo forme tepla. Z tohto dôvodu je počet článkov (typov) v potravinovom reťazci obmedzený a zvyčajne nepresahuje 4-5.

Zvyčajne pre každý článok v reťazci môžete určiť nie jeden, ale niekoľko ďalších článkov, ktoré sú s ním spojené vzťahom „potravina – spotrebiteľ“. Trávu teda žerú nielen kravy, ale aj iné zvieratá a kravy sú potravou nielen pre ľudí. Vytvorením takýchto väzieb sa potravinový reťazec zmení na zložitejšiu štruktúru – potravinovú sieť.

Trofická úroveň

Trofická úroveň- konvenčná jednotka, označujúca vzdialenosť od producentov v trofickom reťazci daného ekosystému.

V niektorých prípadoch je v potravinovom webe možné zoskupiť jednotlivé odkazy podľa úrovní tak, že odkazy jednej úrovne slúžia len ako potrava pre ďalšiu úroveň. Toto zoskupenie sa nazýva trofická úroveň.

Výrobcovia(autotrofné organizmy alebo autotrofy) - organizmy schopné syntetizovať organické látky z anorganických. Ide najmä o zelené rastliny (v procese fotosyntézy syntetizujú organické látky z anorganických), niektoré druhy chemotrofných baktérií sú však schopné čisto chemickej syntézy organickej hmoty aj bez slnečného žiarenia. Výrobcovia sú prvým článkom v potravinovom reťazci.

Reduktory- mikroorganizmy (baktérie a huby), ktoré ničia mŕtve zvyšky mŕtvych tvorov, premieňajú ich na anorganické zlúčeniny a najjednoduchšie organické zlúčeniny. Reduktory vracajú minerálne soli do pôdy a vody, sprístupňujú ich producentom-autotrofom a uzatvárajú tak biotický cyklus. Ekosystémy sa preto bez rozkladačov nezaobídu (na rozdiel od konzumentov, ktorí v ekosystémoch počas prvých 2 miliárd rokov evolúcie, keď ekosystémy pozostávali len z prokaryotov, pravdepodobne chýbali).

Potravinový reťazec má špecifickú štruktúru. Zahŕňa výrobcov, spotrebiteľov (prvý, druhý rád atď.) a reduktory. Viac podrobností o spotrebiteľoch sa bude diskutovať v článku. Aby sme dôkladne pochopili, kto sú spotrebitelia 1. rádu, 2. rádu a ďalej, najprv sa stručne zamyslíme nad štruktúrou potravinového reťazca.

Štruktúra potravinového reťazca

Ďalším článkom v reťazci, a teda aj stupňom potravinovej pyramídy, sú spotrebitelia (niekoľkých rádov). Tak sa nazývajú organizmy, ktoré výrobcovia konzumujú na potravu. Podrobne o nich budeme diskutovať nižšie.

A nakoniec, rozkladači - posledná vrstva potravinovej pyramídy, posledný článok v reťazci - sú organizmy „poriadku“. Je neoddeliteľnou a veľmi dôležitou súčasťou ekosystému. Spracúvajú a rozkladajú organické zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou na anorganické, ktoré sú následne opätovne využívané autotrofmi. Väčšina z nich sú organizmy pomerne malých rozmerov: hmyz, červy, mikroorganizmy atď.

Kto sú spotrebitelia

Ako už bolo spomenuté vyššie, spotrebitelia sa nachádzajú na druhom stupni potravinovej pyramídy. Tieto organizmy, na rozdiel od producentov, nemajú schopnosť foto- a chemosyntézy (druhá sa chápe ako proces získavania energie potrebnej na syntézu organických látok z oxidu uhličitého archeami a baktériami). Preto sa musia živiť inými organizmami – tými, ktoré takúto schopnosť majú, alebo vlastným druhom – inými konzumentmi.

Zvieratá – konzumenti 1. rádu

Tento článok potravinového reťazca zahŕňa heterotrofy, ktoré na rozdiel od rozkladačov nie sú schopné rozložiť organickú hmotu na anorganickú. Takzvaní primárni spotrebitelia (1. rád) sú tí, ktorých priamo živia samotní producenti biomasy, teda producenti. Ide predovšetkým o bylinožravce – takzvané fytofágy.

Do tejto skupiny patria tak obrovské cicavce, ako sú slony, ako aj drobný hmyz, ako sú kobylky, vošky atď. Nie je ťažké uviesť príklady konzumentov 1. rádu. Sú to prakticky všetky zvieratá chované ľuďmi v poľnohospodárstve: hovädzí dobytok, kone, králiky, ovce.

Spomedzi voľne žijúcich zvierat patrí bobor k fytofágom. Ako viete, používa kmene stromov na stavbu priehrad a ich konáre používa na potravu. Niektoré druhy rýb, napríklad amur, sú aj bylinožravé.

Rastliny - spotrebitelia prvého poriadku

Ak to zhrnieme, môžeme vyvodiť nasledujúci záver: spotrebitelia sú organizmy, ktoré sa živia rastlinami.

Spotrebný materiál druhého rádu a ďalšie

Konzumenti tretieho radu sú zase tí, ktorí jedia konzumentov predchádzajúceho radu, teda väčší dravci, štvrtí sú tí, ktorí jedia konzumentov tretieho. Nad štvrtou úrovňou potravinová pyramída spravidla neexistuje, pretože straty energie z organizmu producenta k spotrebiteľovi na predchádzajúcich úrovniach sú dosť veľké. Koniec koncov, sú nevyhnutné na každej z jeho úrovní.

Často je tiež ťažké a niekedy nemožné stanoviť jasnú hranicu medzi spotrebiteľmi určitých objednávok. Koniec koncov, niektoré zvieratá sú súčasne konzumentmi rôznych úrovní.

Mnohí z nich sú tiež všežravci, napríklad medveď, teda konzumenti prvého aj druhého rádu súčasne. To isté platí aj pre človeka, ktorý je všežravec, hoci v dôsledku odlišných názorov, tradícií či životných podmienok môže napríklad konzumovať potraviny len rastlinného pôvodu.

Plán.

1. Úvod. Ekosystém a ekosystémová metóda v ekológii.

2. Všeobecná štruktúra ekosystémov.

3. Biotická zložka ekosystémov.

3.1. Slnko ako zdroj energie.

4. Potravinové reťazce a trofické úrovne.

4.1. Primárni výrobcovia.

4.2. Primárni spotrebitelia.

4.3. Spotrebný materiál druhého a tretieho rádu.

4.4. Reduktory a detritivory.

5. Potravinové siete.

6. Environmentálne pyramídy.

6.1. Pyramídy čísel.

6.2. Pyramídy z biomasy.

7. Abiotická zložka ekosystému.

7.1. Edafické faktory.

7.2. Klimatické faktory.

7.2.1. Svetlo.

7.2.2. Teplota.

7.2.3. Vlhkosť a slanosť.

9. Zoznam použitej literatúry.

1. Úvod. Ekosystém a ekosystémová metóda v ekológii.

Prvýkrát definíciu ekosystému ako súboru živých organizmov s ich biotopom dal Tansley v roku 1935. Pri ekosystémovom prístupe k štúdiu ekológie sa pozornosť vedcov sústreďuje na tok energie a kolobeh hmoty medzi biotickými a abiotickými zložkami ekosféry. Ekosystémový prístup zdôrazňuje spoločnú organizáciu všetkých spoločenstiev bez ohľadu na biotop a systematickú polohu ich organizmov. Zároveň koncept homeostázy (samoregulácie) nachádza uplatnenie v ekosystémovom prístupe, z ktorého je zrejmé, že narušenie regulačných mechanizmov, napríklad v dôsledku znečistenia životného prostredia, môže viesť k biologickej nerovnováhe. Ekosystémový prístup je dôležitý aj pri rozvoji poľnohospodárskych postupov založených na dôkazoch v budúcnosti.

2. Všeobecná štruktúra ekosystémov.

Ekosystémy pozostávajú zo živých a neživých zložiek, ktoré sa nazývajú biotické a abiotické. Súbor živých organizmov biotickej zložky sa nazýva spoločenstvo. Štúdium ekosystémov zahŕňa najmä objasnenie a popis úzkych vzťahov, ktoré existujú medzi spoločenstvom a abiotickou zložkou.

Je užitočné rozdeliť biotickú zložku na autotrofné a heterotrofné organizmy. Všetky živé organizmy teda budú spadať do jednej z dvoch skupín. Autotrofy syntetizujú organické látky, ktoré potrebujú, z jednoduchých anorganických látok a vyrábajú, s výnimkou chemotrofných baktérií, fotosyntézou, využívajúcu svetlo ako zdroj energie. Heterotrofy vyžadujú zdroj organických látok a (s výnimkou niektorých baktérií) využívajú chemickú energiu obsiahnutú v potravinách, ktoré konzumujú. Heterotrofy svojou existenciou závisia od autotrofov a pochopenie tejto závislosti je nevyhnutné pre pochopenie ekosystémov.

Neživá alebo abiotická zložka ekosystému zahŕňa najmä 1) pôdu alebo vodu a 2) klímu. Pôda a voda obsahujú zmes anorganických a organických látok. Vlastnosti pôdy závisia od materskej horniny, na ktorej leží a z ktorej je čiastočne vytvorená. Pojem podnebie zahŕňa také parametre, ako je osvetlenie, teplota a vlhkosť, ktoré do značnej miery určujú druhové zloženie organizmov, ktoré sa v danom ekosystéme úspešne rozvíjajú. Pre vodné ekosystémy je veľmi dôležitý aj stupeň salinity.

3. Biotická zložka ekosystémov

Organizmy v ekosystéme sú navzájom prepojené energie a živiny ... Celý ekosystém možno prirovnať k jedinému mechanizmu, ktorý na prácu spotrebúva energiu a živiny. Živiny spočiatku pochádzajú z abiotickej zložky systému, do ktorej sa nakoniec vracajú buď ako odpadové produkty, alebo po smrti a zničení organizmov. V ekosystéme teda nastáva kolobeh živín, na ktorom sa podieľajú živé aj neživé zložky. Takéto cykly sa nazývajú biogeochemické cykly.

Hnacou silou týchto cyklov je v konečnom dôsledku energia Slnka. Fotosyntetické organizmy priamo využívajú energiu slnečného žiarenia a následne ju odovzdávajú ďalším zástupcom biotickej zložky. Výsledkom je tok energie a živín cez ekosystém. Treba si tiež uvedomiť, že klimatické faktory abiotickej zložky, ako je teplota, atmosférický pohyb, výpar a zrážky, sú regulované aj dodávkou slnečnej energie.

Energia môže existovať v rôznych vzájomne premeniteľných formách, ako je mechanická, chemická, tepelná a elektrická energia. Prechod z jednej formy do druhej sa nazýva energetická transformácia.

Všetky živé organizmy sú teda konvertory energie a pri každej premene energie sa časť z nej stratí vo forme tepla. V konečnom dôsledku sa všetka energia, ktorá ide do biotickej zložky ekosystému, rozptýli ako teplo. Štúdium toku energie cez ekosystémy sa nazýva energia ekosystému.

V skutočnosti živé organizmy nevyužívajú teplo ako zdroj energie na prácu – využívajú svetelnú a chemickú energiu.

Štúdium toku energie cez ekosystémy sa nazýva energia ekosystému.

3.1. Slnko ako zdroj energie

Primárnym zdrojom energie pre ekosystémy je slnko. Slnko je hviezda, ktorá do vesmíru vyžaruje obrovské množstvo energie. Energia sa šíri vo vesmíre vo forme elektromagnetických vĺn a jej malú časť, približne 10,5 * 10 6 kJ / m2 za rok, zachytí Zem. Asi 40 % z tohto množstva sa odrazí okamžite od oblakov, atmosférického prachu a zemského povrchu bez akéhokoľvek tepelného efektu. Ďalších 15 % je absorbovaných atmosférou (najmä ozónovou vrstvou v jej horných častiach) a premenených na tepelnú energiu alebo vynaložených na odparovanie vody. Zvyšných 45 % absorbujú rastliny a zemský povrch. V priemere je to 5 * 10 6 kJ / m 2 za rok, hoci skutočné množstvo energie pre danú oblasť závisí od zemepisnej šírky. Väčšina energie je znovu vyžiarená zo zemského povrchu a ohrieva atmosféru, približne dve tretiny energie sa dostávajú do atmosféry touto cestou. A len malá časť energie prijatej zo Slnka je absorbovaná biotickou zložkou ekosystému.

4. Potravinové reťazce a trofické úrovne

V rámci ekosystému organickú hmotu obsahujúcu energiu vytvárajú autotrofné organizmy a slúžia ako potrava (zdroj hmoty a energie) pre heterotrofy. Typickým príkladom je živočích, ktorý sa živí rastlinami. Toto zviera zase môže zožrať iné zviera a takto sa môže prenášať energia cez množstvo organizmov – každý nasledujúci sa živí tým predchádzajúcim, dodáva, zásobuje ho surovinami a energiou. Táto sekvencia sa nazýva potravinový reťazec a každý článok sa nazýva trofická úroveň. Prvú trofickú úroveň zaberajú autotrofy, čiže takzvaní prvovýrobcovia. Organizmy druhej trofickej úrovne sa nazývajú primárni spotrebitelia, tretia - sekundárni spotrebitelia atď. Zvyčajne existujú štyri alebo päť trofických úrovní a zriedkavo viac ako šesť.

4.1. Primárni výrobcovia

Primárnymi producentmi sú autotrofné organizmy, najmä zelené rastliny. Niektoré prokaryoty, konkrétne modrozelené riasy a niekoľko druhov baktérií, tiež fotosyntetizujú, ale ich prínos je relatívne malý. Fotosyntetika premieňa slnečnú energiu (svetelnú energiu) na chemickú energiu, obsiahnutú v organických molekulách, ktoré tvoria tkanivá. Chemosyntetické baktérie, ktoré získavajú energiu z anorganických zlúčenín, tiež v malej miere prispievajú k produkcii organickej hmoty.

Vo vodných ekosystémoch sú hlavnými producentmi riasy – často malé jednobunkové organizmy, ktoré tvoria fytoplanktón povrchových vrstiev oceánov a jazier. Na súši väčšina primárnej produkcie pochádza z viac organizovaných foriem súvisiacich s nahosemennými a krytosemennými. Tvoria lesy a lúky.

4.2. Primárni spotrebitelia

Primárni spotrebitelia sa živia prvovýrobcami, to znamená, že sú bylinožravci. Na súši je typickými bylinožravcami veľa hmyzu, plazov, vtákov a cicavcov. Najvýznamnejšou skupinou bylinožravých cicavcov sú hlodavce a kopytníky. Tie zahŕňajú pasúce sa zvieratá, ako sú kone, ovce, dobytok, prispôsobené na behanie na dosah ruky.

Vo vodných ekosystémoch (sladkovodné a morské) sú bylinožravé formy zvyčajne zastúpené mäkkýšmi a malými kôrovcami. Väčšina týchto organizmov – perloočky a veslonôžky, larvy krabov, mreny a lastúrniky (ako sú mušle a ustrice) – sa živia filtrovaním najmenších primárnych producentov z vody. Mnohé z nich spolu s prvokmi tvoria väčšinu zooplanktónu živiaceho sa fytoplanktónom. Život v oceánoch a jazerách je takmer úplne závislý od planktónu, keďže ním začínajú takmer všetky potravinové reťazce.

4.3. Spotrebný materiál druhého a tretieho rádu

Rastlinný materiál ( napr.nektár) → lietať → pavúk →

→ piskor → sova

Šťava z ružových kríkov → vošky → lienka → pavúk → hmyzožravý vták → dravec

4.4. Reduktory a detritivory (detritálne potravinové reťazce)

Existujú dva hlavné typy potravných sietí – pasienky a trosky. Vyššie boli uvedené príklady reťazcov pasienkov, v ktorých prvú trofickú úroveň zaberajú zelené rastliny, druhú pasienky a tretiu predátori. Telá mŕtvych rastlín a živočíchov stále obsahujú energiu a „stavebný materiál“, ako aj životne dôležité exkréty, ako je moč a výkaly. Tieto organické materiály sú degradované mikroorganizmami, konkrétne hubami a baktériami, ktoré žijú ako saprofyty na organickom odpade. Takéto organizmy sa nazývajú rozkladače. Uvoľňujú tráviace enzýmy do mŕtvych tiel alebo odpadových látok a absorbujú produkty ich trávenia. Rýchlosť rozkladu sa môže meniť. Organické látky z moču, výkalov a tiel zvierat sa spotrebujú za niekoľko týždňov, pričom popadané stromy a konáre sa môžu rozkladať dlhé roky. Pri rozklade dreva (a iných rastlinných zvyškov) sa veľmi významne podieľajú huby, ktoré vylučujú enzým celuláza, ktorý drevo zmäkčuje a ten umožňuje malým živočíchom preniknúť a absorbovať zmäknutý materiál.

Kúsky čiastočne rozloženého materiálu sa nazývajú detritus a živí sa ním množstvo malých živočíchov (kŕmidiel ložísk), čo urýchľuje proces rozkladu. Keďže tento proces zahŕňa tak skutočných rozkladačov (huby a baktérie), ako aj detritivorov (zvieratá), obaja sa niekedy nazývajú rozkladači, hoci v skutočnosti sa tento termín vzťahuje len na saprofytické organizmy.

Väčšie organizmy sa zase môžu živiť kŕmidlami detritu a potom sa vytvorí potravinový reťazec iného typu - reťazec, reťaz začínajúca detritom:

Detritus → detritofág → dravec

Živiteľmi suťov lesných a pobrežných spoločenstiev sú dážďovka, voš lesná, larva zdochlej muchy (les), mnohoštetinavca, šarlátka, uhorka morská (pobrežná zóna).

Tu sú dva typické potravinové reťazce sutiny v našich lesoch:

Vrh → Dážďovka → Kos → Vrabčiak

Mŕtve zviera → Larvy mrchy → Žaba obyčajná → Užovka obyčajná

Niektorými typickými detritivormi sú dážďovky, vši, dvojnohé a menšie (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

5. Potravinové siete

V diagramoch potravinového reťazca je každý organizmus reprezentovaný ako živiaci sa inými organizmami jedného typu. Skutočné potravinové spojenia v ekosystéme sú však oveľa zložitejšie, pretože zviera sa môže živiť rôznymi typmi organizmov z rovnakého potravinového reťazca alebo dokonca z rôznych potravinových reťazcov. To platí najmä pre predátorov vyšších trofických úrovní. Niektoré zvieratá sa živia inými zvieratami aj rastlinami; nazývajú sa všežravci (ako je najmä človek). V skutočnosti sú potravinové reťazce prepletené tak, že vzniká potravinová (trofická) sieť. Diagram potravinovej siete môže zobraziť len niekoľko z mnohých možných vzťahov a zvyčajne zahŕňa iba jedného alebo dvoch predátorov z každej z vyšších trofických úrovní. Takéto diagramy ilustrujú nutričné ​​vzťahy medzi organizmami v ekosystéme a slúžia ako základ pre kvantitatívne štúdie ekologických pyramíd a produktivity ekosystémov.

6. Environmentálne pyramídy.

6.1. Pyramídy čísel.

Na štúdium vzťahov medzi organizmami v ekosystéme a na grafické znázornenie týchto vzťahov je vhodnejšie použiť skôr ekologické pyramídy ako diagramy potravinových sietí. V tomto prípade sa najprv spočíta počet rôznych organizmov na danom území, pričom sa zoskupia podľa trofických úrovní. Po takýchto výpočtoch je zrejmé, že počet zvierat postupne klesá s prechodom z druhej trofickej úrovne na ďalšiu. Počet rastlín prvej trofickej úrovne tiež často prevyšuje počet zvierat, ktoré tvoria druhú úroveň. Dá sa to zobraziť ako populačná pyramída.

Pre zjednodušenie možno počet organizmov na danej trofickej úrovni znázorniť ako obdĺžnik, ktorého dĺžka (alebo plocha) je úmerná počtu organizmov obývajúcich danú oblasť (alebo v danom objeme, ak ide o vodné organizmy). ekosystém). Na obrázku je znázornená pyramída čísel, ktorá odráža skutočnú situáciu v prírode. Predátori nachádzajúci sa na najvyššej trofickej úrovni sa nazývajú terminálni predátori.

Štvrtá trofická úroveň Terciárni spotrebitelia

Tretia trofická úroveň Sekundárni spotrebitelia

Druhá trofická úroveň Primárni spotrebitelia

Prvá trofej Primárni výrobcovia

úrovni

6.2. Pyramídy z biomasy.

Nevýhodám spojeným s používaním populačných pyramíd sa možno vyhnúť konštrukciou pyramíd z biomasy, ktoré zohľadňujú celkovú hmotnosť organizmov (biomasy) každej trofickej úrovne. Stanovenie biomasy zahŕňa nielen sčítanie počtu, ale aj váženie jednotlivých jedincov, takže ide o pracnejší proces, vyžadujúci viac času a špeciálne vybavenie. Obdĺžniky v pyramídach biomasy teda predstavujú hmotnosť organizmov každej trofickej úrovne na jednotku plochy alebo objemu.

Pri odbere vzoriek – inými slovami, v danom časovom bode – sa vždy zisťuje takzvaná stojatá biomasa, alebo stojatá úroda. Je dôležité pochopiť, že táto hodnota neobsahuje žiadne informácie o rýchlosti tvorby biomasy (produktivity) alebo jej spotreby; v opačnom prípade sa môžu vyskytnúť chyby z dvoch dôvodov:

1. Ak miera spotreby biomasy (strata jedením) približne zodpovedá rýchlosti jej tvorby, tak rastúca plodina nemusí nutne vypovedať o produktivite, t.j. o množstve energie a hmoty prechádzajúcej z jednej trofickej úrovne do druhej za dané časové obdobie, napríklad za rok. Napríklad na úrodných, intenzívne využívaných pastvinách môže byť úroda stojatých tráv nižšia a produktivita vyššia ako na menej úrodnej, ale málo využívanej pastve.

2. Producent malej veľkosti, ako sú riasy, sa vyznačuje vysokou rýchlosťou regenerácie, t.j. vysoká miera rastu a rozmnožovania, vyvážená ich intenzívnou konzumáciou na potravu inými organizmami a prirodzenou smrťou. Zatiaľ čo biomasa na stojato môže byť nízka v porovnaní s veľkými producentmi (napr. stromy), produktivita nemusí byť nižšia, keďže stromy akumulujú biomasu počas dlhého časového obdobia. Inými slovami, fytoplanktón s rovnakou produktivitou ako strom bude mať oveľa nižšiu biomasu, hoci by mohol podporovať život rovnakej masy zvierat. Vo všeobecnosti majú populácie veľkých a odolných rastlín a živočíchov pomalšiu rýchlosť obnovy ako malé a krátkoveké a akumulujú hmotu a energiu na dlhší čas. Zooplanktón má vyššiu biomasu ako fytoplanktón, ktorým sa živí. To je typické pre planktonické spoločenstvá jazier a morí v určitých obdobiach roka; biomasa fytoplanktónu počas jarného „kvitnutia“ prevyšuje biomasu zooplanktónu, ale v iných obdobiach je možný aj opačný pomer. Takýmto zdanlivým anomáliám sa možno vyhnúť pomocou energetických pyramíd.

7. Abiotická zložka ekosystému

Abiotické, t.j. neživé, zložka ekosystému sa člení na edafické (pôda), klimatické, topografické a iné fyzikálne faktory vrátane vplyvu vĺn, morských prúdov a ohňa.

7.1. Edafické faktory.

Pedológia sa nazýva veda o pôde. Prvé práce zdôrazňovali dôležitosť pôdy ako zdroja živín pre rastliny. Pôdu sme síce zaradili do časti o abiotických faktoroch, ale správnejšie je považovať ju za najdôležitejšiu väzbu medzi biotickými a abiotickými zložkami suchozemských ekosystémov. Pôda je vrstva hmoty ležiaca na vrchu hornín zemskej kôry. Pôda obsahuje štyri dôležité štruktúrne zložky: minerálnu bázu (zvyčajne 50 – 60 % z celkového zloženia pôdy), organickú hmotu (do 10 %), vzduch (15 – 20 %) a vodu (25 – 35 %).

Minerálny skelet pôdy je anorganická zložka, ktorá vznikla z materskej horniny v dôsledku jej zvetrávania. Minerálne úlomky, ktoré tvoria materiál pôdneho skeletu, sú rôzne – od balvanov a kameňov až po zrnká piesku a najmenšie čiastočky hliny. Kostrový materiál je zvyčajne náhodne rozdelený na jemnú zeminu (častice menšie ako 2 mm) a väčšie úlomky. Častice s priemerom menším ako 1 mikrón sa nazývajú koloidné. Mechanické a chemické vlastnosti pôdy určujú najmä tie látky, ktoré patria do plytkej pôdy.

Pôdna organická hmota vzniká rozkladom mŕtvych organizmov, ich častí (napríklad opadané lístie), exkrementov a výkalov. Mŕtvy organický materiál využívajú na potravu spoločne kŕmiči detritov, ktorí ho požierajú a tým prispievajú k jeho zničeniu, a rozkladači (huby a baktérie), ktoré dokončia proces rozkladu. Neúplne rozložené organické zvyšky sa nazývajú stelivo a konečný produkt rozkladu – amorfná látka, v ktorej už nie je možné rozpoznať pôvodný materiál – humus. Farba humusu sa mení od tmavohnedej po čiernu. Chemicky ide o veľmi zložitú zmes variabilného zloženia, tvorenú organickými molekulami rôzneho typu; hlavne humus pozostáva z fenolových zlúčenín, karboxylových kyselín a esterov mastných kyselín. Humus, podobne ako hlina, je v koloidnom stave; jeho jednotlivé častice pevne priľnú k ílu a tvoria ílovo-humusový komplex. Rovnako ako hlina, humus má veľký povrch častíc a vysokú kapacitu výmeny katiónov. Táto schopnosť je dôležitá najmä v pôdach s nízkym obsahom ílu. Anióny v humuse sú karboxylové a fenolové skupiny. Humus vďaka svojim chemickým a fyzikálnym vlastnostiam zlepšuje štruktúru pôdy a prevzdušňovanie, ako aj zvyšuje schopnosť zadržiavať vodu a živiny.

7.2. Klimatické faktory.

7.2.1. Svetlo

Svetlo je nevyhnutné pre život, keďže je zdrojom energie pre fotosyntézu, no existujú aj iné aspekty jeho pôsobenia na živé organizmy. Intenzita svetla, jeho kvalita (vlnová dĺžka alebo farba) a trvanie osvetlenia (fotoperióda) môžu mať rôzne účinky.

Potreba svetla pre rastliny má významný vplyv na štruktúru spoločenstiev. Rozšírenie vodných rastlín je obmedzené na vrstvy povrchovej vody. V suchozemských ekosystémoch si rastliny v procese súťaženia o svetlo vyvinuli určité stratégie, napríklad rýchly rast do výšky, použitie iných rastlín ako podpory a zväčšenie povrchu listov.

7.2.2. Teplota

Hlavným zdrojom tepla je slnečné žiarenie; môžu byť aj geotermálne, ale sú dôležité len v niekoľkých biotopoch.

Teplota, ako aj intenzita svetla do značnej miery závisia od zemepisnej šírky, ročného obdobia, dennej doby a expozície svahu. Časté sú však aj úzke lokálne rozdiely teplôt; to platí najmä pre mikrobiotopy s vlastnou mikroklímou. Na teplotu má určitý vplyv aj vegetácia. Iná teplota sa vyskytuje napríklad pod zápojom lesa alebo v menšej miere v rámci jednotlivých skupín rastlín, ako aj pod listami jednotlivej rastliny.

7.2.3. Vlhkosť a slanosť.

Voda je nevyhnutná pre život a môže byť dôležitým limitujúcim faktorom v suchozemských ekosystémoch. Voda pochádza z atmosféry vo forme zrážok: dážď, sneh, dážď so snehom, krúpy alebo rosa. V prírode existuje nepretržitý kolobeh vody - hydrologické cyklus, od ktorého závisí jeho rozloženie na zemskom povrchu. Pozemné rastliny absorbujú vodu hlavne z pôdy. Rýchle odvodnenie, malé množstvo zrážok z pôdy, silný výpar alebo kombinácia všetkých týchto faktorov môže viesť k vysychaniu pôd a pri hojnom množstve je naopak možné ich neustále podmáčanie. Množstvo vody v pôde teda závisí od schopnosti pôdy zadržiavať vodu a od rovnováhy medzi množstvom padajúcich zrážok a kombinovaným výsledkom výparu a transpirácie. K odparovaniu dochádza tak z povrchu vlhkej vegetácie, ako aj z povrchu pôdy.

8. Záver. Racionálne využívanie ekosystémov.

„Zber“ znamená odstránenie tých organizmov alebo ich častí, ktoré sa používajú na potravu (alebo na iné účely), z ekosystému. Pritom je žiaduce, aby ekosystém produkoval jedlé produkty čo najefektívnejšie. Dá sa to dosiahnuť zvýšením výnosov plodín, znížením chorobnosti a zásahov iných organizmov alebo použitím plodiny, ktorá je viac prispôsobená podmienkam daného ekosystému.

Štúdiom produktivity ekosystémov sa zaoberáme tokom energie prechádzajúcim jedným alebo druhým ekosystémom. Energia sa dostáva do biotickej zložky ekosystému prvovýrobcov. Miera akumulácie energie prvovýrobcami vo forme organických látok, ktoré je možné použiť na výrobu potravín, sa nazýva primárna výroba. Ide o dôležitý parameter, pretože určuje celkový energetický tok biotickou zložkou ekosystému, a teda množstvo (biomasy) živočíšnych organizmov, ktoré môžu existovať v ekosystéme.