ماذا يعكس الهرم البيئي؟ الهرم البيئي

1. ما هي الشبكة الغذائية؟

إجابة. السلسلة الغذائية (الغذائية) - سلسلة من أنواع النباتات والحيوانات والفطريات والكائنات الحية الدقيقة المرتبطة ببعضها البعض بالعلاقة: الغذاء - المستهلك. الشبكة الغذائية هي نظام من العلاقات بين السلاسل الغذائية.

2. ما هي الكائنات الحية المنتجة؟

إجابة. المنتجون هم كائنات حية قادرة على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية، أي جميع الكائنات ذاتية التغذية. هذا في الأساس نباتات خضراء(تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية أثناء عملية التمثيل الضوئي)، ومع ذلك، فإن بعض أنواع البكتيريا الكيميائية التغذية قادرة على تصنيع كيميائي بحت للمواد العضوية دون ضوء الشمس.

3. كيف يختلف المستهلكون عن المنتجين؟

الأسئلة بعد § 85

1. ما هو الهرم البيئي؟ ما هي العمليات في المجتمع التي تعكسها؟

إجابة. انخفاض في كمية الطاقة عند الانتقال من واحدة المستوى الغذائيومن ناحية أخرى (أعلى) فإنه يحدد عدد هذه المستويات ونسبة الحيوانات المفترسة والفرائس. تشير التقديرات إلى أن أي مستوى غذائي معين يتلقى حوالي 10% (أو أكثر قليلاً) من طاقة المستوى السابق. لهذا الرقم الإجمالينادرًا ما يوجد أكثر من أربعة إلى ستة مستويات غذائية.

وتسمى هذه الظاهرة الموضحة بيانيا بالهرم البيئي. هناك هرم من الأعداد (الأفراد)، وهرم من الكتلة الحيوية، وهرم من الطاقة.

تتكون قاعدة الهرم من المنتجين (النباتات). وفوقهم مستهلكون من الدرجة الأولى (الحيوانات العاشبة). المرحلة التاليةيمثلون مستهلكين من الدرجة الثانية (الحيوانات المفترسة). وهكذا حتى قمة الهرم التي تشغلها أكبر الحيوانات المفترسة. ارتفاع الهرم يتوافق عادة مع الطول السلسلة الغذائية.

يُظهر هرم الكتلة الحيوية نسبة الكتلة الحيوية للكائنات الحية ذات المستويات الغذائية المختلفة، موضحة بيانيًا بحيث يتناسب طول أو مساحة المستطيل المقابل لمستوى غذائي معين مع كتلته الحيوية

2. ما الفرق بين أهرامات الأعداد والطاقة؟

إجابة. يمكن تصنيف الأهرامات البيئية إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

أهرامات الأرقام، التي تعكس عدد الكائنات الحية الفردية؛ أهرامات الكتلة الحيوية التي تميز الكتلة الإجمالية للأفراد في كل مستوى غذائي؛ أهرامات الإنتاج التي تميز إنتاج كل مستوى غذائي.

الأهرامات السكانية، كقاعدة عامة، هي الأقل إفادة ودلالة، حيث أن عدد الكائنات الحية ذات المستوى الغذائي الواحد في النظام البيئي يعتمد إلى حد كبير على حجمها. على سبيل المثال، كتلة الثعلب الواحد تساوي كتلة عدة مئات من الفئران.

عادة، يكون عدد الكائنات غيرية التغذية في النظام البيئي أعلى من الكائنات ذاتية التغذية. يمكن لشجرة واحدة (المستوى الغذائي الأول) أن تغذي ما يصل إلى عدة آلاف من الحشرات (المستوى الغذائي الثاني). مع زيادة المستوى الغذائي للكائنات غيرية التغذية، عادة ما يزيد متوسط ​​\u200b\u200bحجم الأفراد الموجودين عليها، وتنخفض أعدادهم. ولذلك، فإن الأهرامات السكانية في النظم البيئية غالبًا ما تبدو وكأنها "شجرة عيد الميلاد".

تعبر أهرامات الكتلة الحيوية بشكل أفضل عن العلاقات بين المستويات الغذائية المختلفة للنظام البيئي. بشكل عام، الكتلة الحيوية هي أكثر مستويات منخفضةيتجاوز الكتلة الحيوية لتلك الأعلى. ومع ذلك، هناك استثناءات هامة لهذه القاعدة. على سبيل المثال، في البحار، تكون الكتلة الحيوية للعوالق الحيوانية العاشبة أكبر بكثير (أحيانًا 2-3 مرات) من الكتلة الحيوية للعوالق النباتية، والتي تتمثل أساسًا في الطحالب وحيدة الخلية. ويفسر ذلك حقيقة أن العوالق الحيوانية تأكل الطحالب بسرعة كبيرة، لكنها محمية من التهامها بالكامل بسبب المعدل المرتفع جدًا لانقسام خلاياها.

معظم عرض كاملتوفر أهرامات المنتجات معلومات حول التنظيم الوظيفي للأنظمة البيئية. ومن الأفضل في هذه الحالة تمثيل قيم الإنتاج لكل مستوى غذائي بوحدات قياس فردية، ويفضل أن يكون ذلك بوحدات الطاقة. في هذه الحالة ستكون أهرامات المنتجات أهرامات الطاقات.

وعلى النقيض من أهرامات الأرقام والكتلة الحيوية، التي تعكس إحصائيات النظام (أي توصيف عدد الكائنات الحية في هذه اللحظةالزمن)، تميز أهرامات الإنتاج سرعة مرور الطاقة الغذائية عبر السلاسل الغذائية. إذا تم أخذ جميع قيم استهلاك الطاقة وإنفاقها في السلسلة الغذائية في الاعتبار بشكل صحيح، فوفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، سيكون لأهرامات المنتج الشكل الصحيح دائمًا.

إن عدد الكائنات الحية وكتلتها الحيوية التي يمكن الحفاظ عليها بأي مستوى في ظل ظروف معينة لا يعتمد على كمية الطاقة الثابتة المتاحة حاليًا عند المستوى السابق (أي على الكتلة الحيوية للأخير)، ولكن على معدل إنتاج الغذاء عند هو - هي.

3. لماذا يمكن أن يكون الهرم السكاني مستقيماً أو مقلوباً؟

إجابة. إذا كان معدل تكاثر مجموعات الفرائس مرتفعًا، فحتى مع انخفاض الكتلة الحيوية، يمكن أن تكون هذه المجموعات مصدرًا كافيًا للغذاء للحيوانات المفترسة التي لديها كتلة حيوية أعلى ولكن معدل تكاثر منخفض. لهذا السبب، قد تكون أهرامات الوفرة أو الكتلة الحيوية مقلوبة، أي أن المستويات الغذائية المنخفضة قد يكون لها كثافة وكتلة حيوية أقل من المستويات الأعلى.

على سبيل المثال، يمكن للعديد من الحشرات أن تعيش وتتغذى على شجرة واحدة (الهرم السكاني المقلوب). الهرم المقلوب للكتلة الحيوية هو سمة من سمات النظم البيئية البحرية، حيث ينقسم المنتجون الأساسيون (الطحالب العوالق النباتية) بسرعة كبيرة، ويكون مستهلكوها (القشريات العوالق الحيوانية) أكبر بكثير، لكنهم يتكاثرون بشكل أبطأ بكثير. تتمتع الفقاريات البحرية بكتلة أكبر ودورات إنجابية طويلة.

احسب حصة الطاقة المستلمة عند المستوى الغذائي الخامس بشرط أن تكون كذلك المجموعفي المستوى 1 كان 500 وحدة.

إجابة. المستوى الأول 500، والثاني 50، والثالث 5، والرابع 0.5، والخامس 0.05 وحدة.

عادة ما يتم عرض التركيب الغذائي للتكاثر الحيوي من خلال نماذج رسومية على شكل أهرامات بيئية. تم تطوير مثل هذه النماذج في عام 1927 من قبل عالم الحيوان الإنجليزي سي. إلتون.

الأهرامات البيئية- هذه نماذج رسومية (عادةً على شكل مثلثات) تعكس عدد الأفراد (هرم الأرقام)، وكمية كتلتهم الحيوية (هرم الكتلة الحيوية) أو الطاقة الموجودة بداخلهم (هرم الطاقة) عند كل مستوى غذائي و مما يدل على انخفاض في جميع المؤشرات مع ارتفاع مستوى المستوى الغذائي.

هناك ثلاثة أنواع من الأهرامات البيئية.

هرم الأرقام

هرم الأرقام(الوفرة) تعكس عدد الكائنات الفردية في كل مستوى. في علم البيئة، نادرا ما يستخدم الهرم السكاني، لأنه بسبب كمية كبيرةالأفراد في كل مستوى غذائي، من الصعب جدًا عرض بنية التكاثر الحيوي على نفس المقياس.

لفهم ما هو هرم الأرقام، دعونا نعطي مثالا. لنفترض أنه يوجد عند قاعدة الهرم 1000 طن من العشب، تبلغ كتلتها مئات الملايين من شفرات العشب الفردية. وستكون هذه النباتات قادرة على إطعام 27 مليون جندب، والتي بدورها يمكن أن تأكلها حوالي 90 ألف ضفدع. يمكن أن تكون الضفادع نفسها بمثابة طعام لـ 300 سمك السلمون المرقط في البركة. وهذه هي كمية السمك التي يمكن أن يأكلها الإنسان خلال عام! وهكذا، يوجد في قاعدة الهرم عدة مئات الملايين من شفرات العشب، وفي قمته يوجد شخص واحد. هذه خسارة واضحة للمادة والطاقة أثناء الانتقال من مستوى غذائي إلى آخر.

في بعض الأحيان توجد استثناءات لقاعدة الهرم، ومن ثم يتعين علينا التعامل معها الهرم المقلوب من الأرقام.ويمكن ملاحظة ذلك في الغابة حيث تعيش الحشرات على شجرة واحدة تتغذى عليها الطيور الحشرية. وبالتالي فإن عدد المنتجين أقل من عدد المستهلكين.

هرم الكتلة الحيوية

هرم الكتلة الحيوية -النسبة بين المنتجين والمستهلكين، معبرًا عنها بكتلتهم (إجمالي الوزن الجاف، أو محتوى الطاقة، أو أي مقياس آخر لإجمالي المادة الحية). عادةً، في الكائنات الحية الأرضية، يكون الوزن الإجمالي للمنتجين أكبر من وزن المستهلكين. وفي المقابل، يكون الوزن الإجمالي للمستهلكين من الدرجة الأولى أكبر من الوزن الإجمالي للمستهلكين من الدرجة الثانية، وما إلى ذلك. إذا لم تختلف الكائنات الحية كثيرًا في الحجم، فعادةً ما يشكل الرسم البياني هرمًا متدرجًا ذو قمة مستدقة.

وأوضح عالم البيئة الأمريكي ر. ريكليفس هيكل هرم الكتلة الحيوية على النحو التالي: “في معظم المجتمعات الأرضية، يشبه هرم الكتلة الحيوية هرم الإنتاجية. إذا قمت بجمع كل الكائنات الحية التي تعيش في بعض المرج، فسيكون وزن النباتات أكبر بكثير من وزن جميع مستقيمات الأجنحة وذوات الحوافر التي تتغذى على هذه النباتات. وسيكون وزن هذه الحيوانات العاشبة بدورها أكبر من وزن الطيور والقطط التي تشكل مستوى الحيوانات آكلة اللحوم الأولية، كما أن هذه الأخيرة ستفوق في وزنها أيضا الحيوانات المفترسة التي تتغذى عليها إن وجدت. يزن أسد واحد كثيرًا، لكن الأسود نادرة جدًا لدرجة أن وزنها، معبرًا عنه بالجرام لكل متر مربع، سيكون ضئيلًا.

كما هو الحال في حالة أهرامات الأرقام، يمكنك الحصول على ما يسمى الهرم المقلوب (المقلوب) للكتلة الحيوية، عندما يتبين أن الكتلة الحيوية للمنتجين أقل من المستهلكين، وأحيانًا المحللون، وفي قاعدة الهرم لا توجد نباتات، بل حيوانات. وهذا ينطبق بشكل رئيسي على النظم الإيكولوجية المائية. على سبيل المثال، في المحيط مع إنتاجية عالية إلى حد ما من العوالق النباتية الوزن الكليوقد يكون حاليا أقل من العوالق الحيوانية والمستهلك النهائي (الحيتان، سمكة كبيرة، المحار).

هرم الطاقة

هرم الطاقةيعكس كمية تدفق الطاقة وسرعة مرور الكتلة الغذائية عبر السلسلة الغذائية. على هيكل التكاثر الحيوي في إلى حد كبيرليست كمية الطاقة الثابتة هي التي تؤثر، بل معدل إنتاج الغذاء.

يتم بناء جميع الأهرامات البيئية وفق قاعدة واحدة، وهي: في قاعدة أي هرم توجد نباتات خضراء، وعند بناء الأهرامات، فإن الانخفاض الطبيعي من قاعدته إلى القمة في عدد الأفراد (هرم الأرقام)، وكتلتهم الحيوية (هرم الكتلة الحيوية) ويؤخذ في الاعتبار مرور الطاقة عبر أسعار المواد الغذائية (هرم الطاقة).

في عام 1942، صاغ عالم البيئة الأمريكي ر. ليندمان قانون هرم الطاقةوالتي بموجبها ينتقل حوالي 10٪ في المتوسط ​​من الطاقة المتلقاة في المستوى السابق من مستوى غذائي إلى آخر من خلال أسعار المواد الغذائية الهرم البيئي. يتم إنفاق بقية الطاقة على دعم العمليات الحيوية. ونتيجة للعمليات الأيضية، تفقد الكائنات الحية حوالي 90% من إجمالي الطاقة في كل حلقة من حلقات السلسلة الغذائية. ولذلك، للحصول، على سبيل المثال، على 1 كجم من سمك الفرخ، يجب استهلاك ما يقرب من 10 كجم من الأسماك الصغيرة، و100 كجم من العوالق الحيوانية، و1000 كجم من العوالق النباتية.

النمط العام لعملية نقل الطاقة هو كما يلي: تمر طاقة أقل بكثير عبر المستويات الغذائية العليا مقارنة بالمستويات السفلية. ولهذا السبب تكون الحيوانات المفترسة الكبيرة نادرة دائمًا، ولا توجد حيوانات مفترسة تتغذى على الذئاب على سبيل المثال. في هذه الحالة، لن يتمكنوا ببساطة من إطعام أنفسهم، فالذئاب قليلة جدًا.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

عمل جيدإلى الموقع">

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://allbest.ru

وزارة التعليم والعلومالشباب والرياضة في أوكرانيا

إن تي يو "KhPI"

قسم علوم العمل والبيئة

مقال

حول الموضوع: "الأهرامات البيئية"

اكتمل: الفن. غرام. MT-30ب

مازانوفا داريا

فحص بواسطة: البروفيسور. دريفال أ.ن.

مدينة هاركوف

مقدمة

1. أهرامات الأرقام

2. أهرامات الكتلة الحيوية

3. أهرامات الطاقة

خاتمة

فهرس

مقدمة

الهرم البيئي -- الصور الرسوميةالعلاقات بين المنتجين والمستهلكين على جميع المستويات (الحيوانات العاشبة، الحيوانات المفترسة، الأنواع التي تتغذى على الحيوانات المفترسة الأخرى) في النظام البيئي. تأثير الهرم النماذج الرسوميةتم تطويره في عام 1927 بواسطة C. Elton.

قاعدة الهرم البيئي هي أن المبلغ المادة النباتية، الذي يعمل كأساس للسلسلة الغذائية، يبلغ حوالي 10 مرات أكبر من كتلة الحيوانات العاشبة، وكل مستوى غذائي لاحق له أيضًا كتلة أقل بـ 10 مرات. تُعرف هذه القاعدة بقاعدة ليندمان أو قاعدة 10%.

سلسلة من الأنواع المترابطة التي تستخرج المواد العضوية والطاقة على التوالي من المادة الغذائية الأصلية. كل حلقة سابقة في السلسلة الغذائية هي غذاء للحلقة التالية.

فيما يلي مثال بسيط للهرم البيئي:

دع شخصًا واحدًا يطعم 300 سمكة سلمون لمدة عام. يحتاجون إلى 90 ألف ضفدع صغير لإطعامهم. ولإطعام هذه الضفادع الصغيرة، هناك حاجة إلى 27 مليون حشرة، والتي تستهلك 1000 طن من العشب سنويًا. إذا كان الشخص يأكل الأطعمة النباتية، فيمكن التخلص من جميع الخطوات الوسيطة للهرم ومن ثم يمكن لـ 1000 طن من الكتلة الحيوية النباتية إطعام 1000 مرة أكثر من الناس.

1. الأهراماترقم

لدراسة العلاقات بين الكائنات الحية في النظام البيئي و التمثيل الرسوميبالنسبة لهذه العلاقات، يكون من الملائم أكثر استخدام الأهرامات البيئية بدلاً من مخططات شبكة الغذاء. في هذه الحالة، يتم أولاً حساب عدد الكائنات الحية المختلفة في منطقة معينة، وتجميعها حسب المستويات الغذائية.

بعد هذه الحسابات، يصبح من الواضح أن عدد الحيوانات يتناقص تدريجيا أثناء الانتقال من المستوى الغذائي الثاني إلى المستويات اللاحقة. غالبًا ما يتجاوز عدد النباتات في المستوى الغذائي الأول أيضًا عدد الحيوانات التي تشكل المستوى الثاني. ويمكن تصوير هذا على شكل هرم من الأرقام.

وللتسهيل، يمكن تمثيل عدد الكائنات الحية عند مستوى غذائي معين على شكل مستطيل، يتناسب طوله (أو مساحته) مع عدد الكائنات الحية التي تعيش في منطقة معينة (أو في حجم معين، إذا كان نظامًا بيئيًا مائيًا

2. الأهراماتالكتلة الحيوية

يمكن تجنب المضايقات المرتبطة باستخدام الأهرامات السكانية من خلال بناء أهرامات الكتلة الحيوية، والتي تأخذ في الاعتبار الكتلة الإجمالية للكائنات الحية (الكتلة الحيوية) لكل مستوى غذائي.

لا يتضمن تحديد الكتلة الحيوية عد الأرقام فحسب، بل يتضمن أيضًا وزن الأفراد الأفراد، لذا فهي عملية تتطلب عمالة كثيفة وتتطلب مزيدًا من الوقت ومعدات خاصة.

وهكذا فإن المستطيلات الموجودة في أهرامات الكتلة الحيوية تمثل كتلة الكائنات الحية عند كل مستوى غذائي لكل وحدة مساحة أو حجم.

عند أخذ العينات، بعبارة أخرى، عند نقطة زمنية معينة، يتم دائمًا تحديد ما يسمى بالكتلة الحيوية الدائمة، أو العائد الثابت. ومن المهم أن نفهم أن هذه القيمة لا تحتوي على أي معلومات حول معدل إنتاج الكتلة الحيوية (الإنتاجية) أو استهلاكها؛ وإلا قد تحدث الأخطاء لسببين:

1. إذا كان معدل استهلاك الكتلة الحيوية (الخسارة بسبب الاستهلاك) يتوافق تقريبًا مع معدل تكوينها، فإن المحصول الدائم لا يشير بالضرورة إلى الإنتاجية، أي كمية الطاقة والمادة التي تنتقل من مستوى غذائي إلى آخر على مدار فترة زمنية. فترة من الزمن هذه الفترةالوقت مثلا سنة.

وبالتالي، في المراعي الخصبة والمستخدمة بكثافة، قد يكون إنتاجية العشب القائم أقل، والإنتاجية أعلى، مقارنة بالمراعي الأقل خصوبة، ولكن قليلة الاستخدام للرعي.

2. تتميز صغار المنتجين، مثل الطحالب، بمعدل تجدد مرتفع، أي معدل مرتفع للنمو والتكاثر، يوازنه استهلاكها المكثف كغذاء للكائنات الحية الأخرى والموت الطبيعي.

وبالتالي، على الرغم من أن الكتلة الحيوية القائمة قد تكون صغيرة مقارنة بالمنتجين الكبار (مثل الأشجار)، إلا أن الإنتاجية قد لا تكون أقل لأن الأشجار تتراكم الكتلة الحيوية على مدى فترات طويلة من الزمن.

وبعبارة أخرى، فإن العوالق النباتية التي لها نفس إنتاجية الشجرة سيكون لها كتلة حيوية أقل بكثير، على الرغم من أنها يمكن أن تدعم نفس الكتلة من الحيوانات.

بشكل عام، توجد مجموعات من النباتات والحيوانات الكبيرة وطويلة العمر سرعة أقلوتتجدد بالمقارنة مع الصغيرة وقصيرة العمر، وتتراكم المادة والطاقة على مدى فترة زمنية أطول.

تمتلك العوالق الحيوانية كتلة حيوية أكبر من العوالق النباتية التي تتغذى عليها. وهذا أمر نموذجي بالنسبة لمجتمعات العوالق في البحيرات والبحار وقت محددمن السنة؛ تتجاوز الكتلة الحيوية للعوالق النباتية الكتلة الحيوية للعوالق الحيوانية خلال "إزهار" الربيع، ولكن في فترات أخرى من الممكن حدوث علاقة عكسية. يمكن تجنب مثل هذه الحالات الشاذة الواضحة باستخدام أهرامات الطاقة.

3. الأهراماتطاقة

الكتلة الحيوية السكانية للنظام البيئي

ترتبط الكائنات الحية في النظام البيئي من خلال قواسم مشتركة من الطاقة والمواد المغذية. يمكن تشبيه النظام البيئي بأكمله بآلية واحدة تستهلك الطاقة والمواد المغذية للقيام بالعمل. تنشأ العناصر الغذائية في البداية من المكون غير الحيوي للنظام، والتي يتم إعادتها إليه في النهاية إما كنفايات أو بعد موت الكائنات الحية وتدميرها. وهكذا، تحدث دورة المغذيات في النظام البيئي، والتي تشارك فيها المكونات الحية وغير الحية. القوة الدافعةيتم تشغيل هذه الدورات في النهاية بواسطة طاقة الشمس. تستخدم كائنات التمثيل الضوئي طاقة ضوء الشمس مباشرة ثم تنقلها إلى ممثلين آخرين للمكون الحيوي.

والنتيجة هي تدفق الطاقة والمواد الغذائية من خلال النظام البيئي. يمكن أن توجد الطاقة في أشكال مختلفة قابلة للتحويل، مثل الميكانيكية والكيميائية والحرارية الطاقة الكهربائية. يسمى الانتقال من شكل إلى آخر بتحويل الطاقة. على عكس التدفق الدوري للمواد في النظام البيئي، فإن تدفق الطاقة يشبه شارعًا ذو اتجاه واحد. تدخل الطاقة إلى النظم البيئية من الشمس، وتنتقل تدريجياً من شكل إلى آخر، وتتبدد على شكل حرارة ضائعة في الفضاء الخارجي الذي لا نهاية له.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى ذلك العوامل المناخيةيتم أيضًا تنظيم المكونات اللاأحيائية، مثل درجة الحرارة وحركة الغلاف الجوي والتبخر وهطول الأمطار، من خلال العرض طاقة شمسية. وهكذا فإن جميع الكائنات الحية عبارة عن محولات للطاقة، وفي كل مرة يتم فيها تحويل الطاقة، يتم فقدان جزء منها على شكل حرارة. وفي نهاية المطاف، تتبدد كل الطاقة التي تدخل المكون الحيوي للنظام البيئي على شكل حرارة. في عام 1942، صاغ ر. ليندمان قانون هرم الطاقات، أو قانون (قاعدة) 10٪، والذي بموجبه ينتقل من مستوى غذائي واحد للهرم البيئي إلى مستوى آخر أعلى (على طول "السلم": المنتج المحلل المستهلك) في المتوسط ​​حوالي 10% من الطاقة المتلقاة في المستوى السابق للهرم البيئي.

أما التدفق العكسي المرتبط باستهلاك المواد والطاقة التي ينتجها المستوى الأعلى للهرم البيئي إلى مستوياته الأدنى، على سبيل المثال من الحيوانات إلى النباتات، فهو أضعف بكثير، ولا يزيد عن 0.5% (حتى 0.25%) من إجماليه. التدفق، وبالتالي نتحدث عن دورة لا توجد طاقة في التكاثر الحيوي. إذا كانت الطاقة أثناء الانتقال إلى المزيد مستوى عاليضيع الهرم البيئي عشرة أضعاف، ثم يزداد تراكم عدد من المواد، بما في ذلك المواد السامة والمشعة، بنفس النسبة تقريبًا.

هذه الحقيقة ثابتة في قاعدة التعزيز البيولوجي. وهذا صحيح بالنسبة لجميع cenoses. مع تدفق الطاقة المستمر في الشبكة الغذائيةأو سلاسل أصغر الكائنات الأرضيةمع ارتفاع التمثيل الغذائي المحدد إنشاء كتلة حيوية أقل نسبيا من تلك الكبيرة.

لذلك، بسبب الاضطرابات البشرية في الطبيعة، يتم إبادة الفرد "المتوسط" الذي يعيش على الأرض؛ بشكل عام، أصبح جميع الممثلين الكبار للمملكة النباتية والحيوانية نادرين بشكل متزايد. وينبغي أن يؤدي هذا حتماً إلى انخفاض عام في الإنتاجية النسبية للكائنات الأرضية واضطراب الديناميكا الحرارية في النظم الحيوية، بما في ذلك المجتمعات والتجمعات الحيوية.

يؤدي اختفاء الأنواع المكونة من أفراد كبيرة إلى تغيير البنية المادية والطاقة في التجمعات السكانية. نظرًا لأن تدفق الطاقة الذي يمر عبر التكاثر الحيوي والنظام البيئي ككل لا يتغير عمليًا (وإلا سيكون هناك تغيير في نوع التعايش)، يتم تنشيط آليات التكاثر الحيوي أو البيئي: الكائنات الحية من نفس المجموعة الغذائية والمستوى الهرم البيئي يحل محل بعضها البعض بشكل طبيعي. علاوة على ذلك، فإن الأنواع الصغيرة تحل محل الأنواع الكبيرة، والأنواع الأقل تنظيما من الناحية التطورية تحل محل الأنواع الأكثر تنظيما، والأنواع الأكثر قدرة على الحركة وراثيا تحل محل الأنواع الأقل تغيرا وراثيا. وهكذا، عندما يتم إبادة ذوات الحوافر في السهوب، يتم استبدالها بالقوارض، وفي بعض الحالات، بالحشرات العاشبة.

وبعبارة أخرى، هو في اضطراب من صنع الإنسان توازن الطاقةطبيعي النظم البيئية السهوبوينبغي البحث عن أحد أسباب تزايد وتيرة غزوات الجراد. في غياب الحيوانات المفترسة في مستجمعات المياه في جنوب سخالين، يلعب الجرذ الرمادي دوره في غابات الخيزران.

ولعل هذه هي نفس آلية ظهور الجديد أمراض معديةشخص. وفي بعض الحالات، جديدة تماما المتخصصة البيئيةوفي حالات أخرى، تؤدي مكافحة الأمراض وتدمير مسبباتها إلى تحرير مثل هذا المكان المناسب بين البشر. وحتى قبل 13 عاما من اكتشاف فيروس نقص المناعة البشرية، كان من المتوقع ظهور "مرض يشبه الأنفلونزا ويؤدي إلى ارتفاع معدل الوفيات".

خاتمة

ومن الواضح أن الأنظمة التي تتعارض مع المبادئ والقوانين الطبيعية غير مستقرة. أصبحت محاولات الحفاظ عليها باهظة الثمن وصعبة بشكل متزايد، وعلى أي حال محكوم عليها بالفشل.

عند دراسة قوانين عمل النظم البيئية، فإننا نتعامل مع تدفق الطاقة التي تمر عبر نظام بيئي معين. معدل تراكم الطاقة في النموذج المواد العضويةوالتي يمكن استخدامها في الغذاء، تعد معلمة مهمة، لأنها تحدد إجمالي تدفق الطاقة عبر المكون الحيوي للنظام البيئي، وبالتالي عدد (الكتلة الحيوية) للكائنات الحيوانية التي يمكن أن توجد في النظام البيئي.

"الحصاد" يعني إزالة تلك الكائنات الحية أو أجزاء منها من النظام البيئي التي تستخدم في الغذاء (أو لأغراض أخرى). وفي الوقت نفسه، من المرغوب فيه أن ينتج النظام البيئي منتجات صالحة للأكل بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. الإدارة البيئية الرشيدة السبيل الوحيد للخروجمن الوضع.

تتمثل المهمة العامة للإدارة الرشيدة للموارد الطبيعية في اختيار أفضل الطرق أو الأمثل لاستغلال النظم البيئية الطبيعية والاصطناعية (على سبيل المثال، في الزراعة). علاوة على ذلك، فإن الاستغلال لا يعني الحصاد فحسب، بل يعني أيضًا التعرض لأنواع معينة من النشاط الاقتصاديعلى ظروف وجود التكاثر الحيوي الطبيعي. لذلك، الاستخدام العقلاني الموارد الطبيعيةينطوي على خلق إنتاج زراعي متوازن لا يستنزف التربة و موارد المياهولا تلوث الأرض والغذاء. الحفاظ على المناظر الطبيعية والتأكد من نظافتها بيئة، والحفاظ على الأداء الطبيعي للنظم الإيكولوجية ومجمعاتها، والحفاظ عليها التنوع البيولوجيالمجتمعات الطبيعية على هذا الكوكب.

قائمةالأدب

1. رايمرز إن إف علم البيئة. م، 1994.

2. Reimers N. F. القاموس البيولوجي الشعبي.

3. نيبل ب. العلوم البيئية: كيف يعمل العالم. في مجلدين: مير، 1993.

4. Goldfein M.D.، Kozhevnikov N.V. وآخرون. مشاكل الحياة في البيئة.

5. Revvel P.، Revvel Ch. موطننا. م، 1994.

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

صفة مميزة البنية العمريةالسكان. دراسة التغيرات في خصائصها البيولوجية الرئيسية (العدد والكتلة الحيوية والتركيبة السكانية). أنواع التفاعلات البيئية بين الكائنات الحية. دور المنافسة في تقسيم الموائل.

الملخص، تمت إضافته في 07/08/2010


مفهوم وتصنيف العوامل البيئية. العلاقات بين المنتجين والمستهلكين على جميع المستويات في النظام البيئي. التلوث البيولوجي للبيئة. أنواع المسؤولية القانونية المسؤولينللمخالفات البيئية.

امتحان، تمت الإضافة في 12/02/2015


النظر في العلاقة بين سلاسل المراعي والمخلفات. بناء أهرامات الأعداد والكتلة الحيوية والطاقة. مقارنة السمات الرئيسية للنظم الإيكولوجية المائية والبرية. أنواع الدورات البيوجيوكيميائية في الطبيعة. مفهوم طبقة الأوزون في الستراتوسفير.

تمت إضافة العرض في 19/10/2014


تمت إضافة الاختبار في 28/09/2010


دور الطبيعة في حياة الإنسان والمجتمع. الاتجاهات الخاطئة في الإدارة البيئية. العوامل البشريةالتغيرات في الطبيعة. قوانين البيئة ب. العام. النماذج والتنبؤات العالمية لتطور الطبيعة والمجتمع. مفهوم الضرورة البيئية.

الملخص، تمت إضافته في 19/05/2010


الخصائص الديناميكية والساكنة للسكان. تداول المواد وتدفق الطاقة في النظام البيئي. الأحكام الأساسية لعقيدة المحيط الحيوي والغلاف النووي. إستراتيجية تنمية مستدامةالحضارة. العوامل البشرية لعدم الاستقرار في المحيط الحيوي.

دورة المحاضرات، أضيفت في 16/10/2012


التعرف على ميزات المستويات الغذائية في النظام البيئي. النظر في أساسيات انتقال المادة والطاقة عبر السلسلة الغذائية والرعي والتحلل. تحليل قاعدة هرم المنتجات البيولوجية – أنماط تكوين الكتلة الحيوية في السلاسل الغذائية.

تمت إضافة العرض في 21/01/2015


مفهوم العناصر الحيوية. دورة الكبريت الطبيعية. أنواع الأهرامات البيئية. أهرامات الكتلة الحيوية والأرقام والطاقة. "أجندة 21"، مبادئ التنمية المستدامة. برنامج دعم بيلاروسيا التابع للحكومة الألمانية.

تمت إضافة الاختبار في 05/05/2012


يعد بايكال إيبيشورا من أنواع العوالق الحيوانية السائدة في النظام البيئي للعمود المائي لبحيرة بايكال، وتعتبر ديناميكيات مجموعاتها عاملاً محددًا في العلاقات الغذائية في منطقة أعالي البحيرة من البحيرة. العلاقة بين الديناميكيات الموسمية لبنية الجنس والعمر والوفرة.

تمت إضافة المقالة في 06/02/2015


الموائل والتصنيف العوامل البيئية. تتدفق الطاقة في النظام البيئي والأهرامات البيئية. تدابير لمنع والقضاء على تلوث التربة من النفايات والانبعاثات غير العضوية. الترخيص والاتفاق والقيود على استخدام الموارد الطبيعية.

ويمكن تصويرها بيانياً على شكل ما يسمى بالأهرامات البيئية. قاعدة الهرم هي مستوى المنتجين، ومستويات التغذية اللاحقة تشكل طوابق الهرم وقمته. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأهرامات البيئية:

1. هرم من الأرقام يعكس عدد الكائنات الحية في كل مستوى؛
2. هرم الكتلة الحيوية، الذي يميز كتلة المادة الحية - إجمالي الوزن الجاف، ومحتوى السعرات الحرارية، وما إلى ذلك؛
3. هرم إنتاج (طاقة) ذو طبيعة عالمية، يوضح التغير في الإنتاج الأولي (أو الطاقة) على مستويات غذائية متتالية.

عادي أهرامات الأرقامبالنسبة لسلاسل المراعي، فهي تتمتع بقاعدة واسعة للغاية وتضييق حاد نحو المستهلكين النهائيين. في هذه الحالة، يختلف عدد "الخطوات" بما لا يقل عن 1-3 أوامر من حيث الحجم. ولكن هذا ينطبق فقط على المجتمعات العشبية - المروج الحيوية أو السهوب.

تتغير الصورة بشكل كبير إذا أخذنا في الاعتبار مجتمع الغابات (يمكن للآلاف من العاثيات النباتية أن تتغذى على شجرة واحدة) أو إذا ظهرت العاثيات النباتية المختلفة مثل المن والفيلة على نفس المستوى الغذائي. ويمكن التغلب على هذا التشويه عن طريق أهرامات الكتلة الحيوية.

في النظم البيئية الأرضية، تكون الكتلة الحيوية للنباتات دائمًا أكبر بكثير من الكتلة الحيوية للحيوانات، وتكون الكتلة الحيوية للعاثيات النباتية دائمًا أكبر من الكتلة الحيوية للعاثيات الحيوانية.

تبدو أهرامات الكتلة الحيوية للأنظمة البيئية المائية، وخاصة البحرية، مختلفة: فالكتلة الحيوية للحيوانات عادة ما تكون أكبر بكثير من الكتلة الحيوية للنباتات. يرجع هذا "الخطأ" إلى حقيقة أن أهرامات الكتلة الحيوية لا تأخذ في الاعتبار مدة وجود أجيال من الأفراد على مستويات غذائية مختلفة، ومعدل تكوين واستهلاك الكتلة الحيوية. المنتج الرئيسي للنظم الإيكولوجية البحرية هو العوالق النباتية، التي لديها إمكانات تكاثرية كبيرة وتغير سريع للأجيال. خلال الوقت الذي تتراكم فيه الكتلة الحيوية للأسماك المفترسة (وحتى الفظ والحيتان)، ستتغير أجيال عديدة من العوالق النباتية، حيث تكون الكتلة الحيوية الإجمالية أكبر بكثير. لهذا بطريقة عالميةالتعبيرات عن البنية الغذائية للنظم البيئية هي أهرامات معدلات تكوين المادة الحية، وبعبارة أخرى، أهرامات الطاقات.

إن الانعكاس الأكثر مثالية لتأثير العلاقات الغذائية على النظام البيئي هو القاعدة أهرامات المنتجات (الطاقة): في كل مستوى غذائي سابق، تكون كمية الكتلة الحيوية الناتجة لكل وحدة زمنية (أو طاقة) أكبر مما هي عليه في المستوى التالي. يعكس هرم الإنتاج قوانين إنفاق الطاقة في السلاسل الغذائية.

في النهاية، تعكس قواعد الهرم الثلاثة علاقات الطاقة في النظام البيئي، وهرم المنتج (الطاقة) عالمي بطبيعته.

في الطبيعة، في الأنظمة المستقرة، تتغير الكتلة الحيوية قليلاً، أي. تسعى الطبيعة جاهدة لاستخدام إجمالي إنتاجها بالكامل. إن معرفة طاقة النظام البيئي ومؤشراته الكمية تجعل من الممكن أن نأخذ في الاعتبار بدقة إمكانية الانسحاب من النظام البيئي الطبيعيكمية واحدة أو أخرى من النبات و الكتلة الحيوية الحيوانيةدون المساس بإنتاجيتها.

يتلقى الشخص الكثير من المنتجات من النظم الطبيعيةإلا أن المصدر الرئيسي للغذاء بالنسبة له هو زراعة. بعد إنشاء النظم الإيكولوجية الزراعية، يسعى الشخص للحصول على أكبر قدر ممكن من المنتجات النباتية النقية، لكنه يحتاج إلى إنفاق نصف كتلة النبات على تغذية الحيوانات العاشبة والطيور وما إلى ذلك، ويذهب جزء كبير من المنتجات إلى الصناعة ويضيع في النفايات ، أي. وهنا يتم فقدان حوالي 90% من صافي الإنتاج ويستخدم حوالي 10% فقط مباشرة للاستهلاك البشري.

في أي سلسلة غذائية، لا يستخدم كل الغذاء لنمو الفرد، أي. لتراكم كتلتها الحيوية. وينفق جزء منه لتغطية تكاليف طاقة الجسم (التنفس، الحركة، التكاثر، الحفاظ على درجة حرارة الجسم).

في هذه الحالة، لا يمكن معالجة الكتلة الحيوية لرابط واحد بالكامل بواسطة الرابط التالي، وفي كل رابط لاحق من السلسلة الغذائية يحدث انخفاض في الكتلة الحيوية.

في المتوسط، يُعتقد أن حوالي 10% فقط من الكتلة الحيوية والطاقة المرتبطة بها تنتقل من كل مستوى غذائي إلى المستوى التالي، أي. إن إنتاج الكائنات الحية في كل مستوى غذائي لاحق يكون دائمًا أقل في المتوسط ​​بعشرة أضعاف إنتاج المستوى السابق.

على سبيل المثال، في المتوسط، ينتج 1000 كجم من النباتات 100 كجم من الكتلة الحيوية للحيوانات العاشبة (المستهلكين من الدرجة الأولى). يمكن للحيوانات آكلة اللحوم (المستهلكون من الدرجة الثانية)، التي تأكل الحيوانات العاشبة، تصنيع 10 كجم من كتلتها الحيوية من هذه الكمية، والحيوانات المفترسة (المستهلكون) الترتيب الثالث)، التي تتغذى على الحيوانات آكلة اللحوم، تقوم بتصنيع 1 كجم فقط من كتلتها الحيوية.

هكذا , يتناقص إجمالي الكتلة الحيوية والطاقة الموجودة فيها وكذلك عدد الأفراد تدريجيًا مع صعودهم عبر المستويات الغذائية.

ويسمى هذا النمط قواعد الهرم البيئي.

تمت دراسة هذه الظاهرة لأول مرة من قبل تشارلز إلتون (1927) وأطلق عليها اسم هرم الأرقام أو هرم إلتون.

الهرم البيئي - هذا تمثيل رسومي للعلاقة بين المنتجين والمستهلكين من مختلف الرتب، معبرًا عنها بوحدات الكتلة الحيوية (هرم الكتلة الحيوية)، عدد الأفراد (الهرم العددي) أو الطاقة الموجودة في كتلة المادة الحية (هرم الطاقة) (الشكل 6).

الشكل 6. مخطط الهرم البيئي.

يعبر الهرم البيئي عن التركيب الغذائي للأنظمة البيئية بشكل هندسي.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأهرامات البيئية: هرم الأرقام (الأعداد)، وهرم الكتلة الحيوية، وأهرامات الطاقة.

1) أهرامات الأرقام، بناءً على أعداد الكائنات الحية في كل مستوى غذائي؛ 2) أهرامات الكتلة الحيوية، والتي تستخدم الكتلة الإجمالية (الجافة عادة) للكائنات الحية في كل مستوى غذائي؛ 3) أهرامات الطاقةمع الأخذ في الاعتبار كثافة طاقة الكائنات الحية في كل مستوى غذائي.

أهرامات الطاقةتعتبر الأكثر أهمية، لأنها تتناول بشكل مباشر أساس العلاقات الغذائية - تدفق الطاقة اللازمة لحياة أي كائن حي.

هرم الأرقام (الأرقام)

يعكس هرم الأرقام (الوفرة) أو هرم إلتون عدد الكائنات الحية الفردية في كل مستوى غذائي.

يمثل الهرم السكاني أبسط تقريب لدراسة التركيب الغذائي للنظام البيئي.

في هذه الحالة، يتم أولاً حساب عدد الكائنات الحية في منطقة معينة، وتجميعها حسب المستويات الغذائية وتقديمها على شكل مستطيل، يتناسب طوله (أو مساحته) مع عدد الكائنات الحية التي تعيش في منطقة معينة ( أو في مجلد معين، إذا كان نظامًا بيئيًا مائيًا).

يمكن أن يكون للهرم السكاني شكل منتظم، أي. مستدق للأعلى (منتظم أو مستقيم)، وربما مع اتجاه مقلوب من أعلى إلى أسفل (مقلوب أو معكوس) الشكل 7.

صحيح (مستقيم) مقلوب (معكوس)

(بركة، بحيرة، مرج، السهوب، المراعي، إلخ) (الغابة المنطقة المعتدلةفي الصيف، الخ.)

الشكل 7. الهرم الرقمي (1 – صحيح، 2 – معكوس)

الهرم السكاني له الشكل الصحيح، أي. يضيق عند الانتقال من مستوى المنتجين إلى مستويات غذائية أعلى، بالنسبة للأنظمة البيئية المائية (البرك، البحيرات، إلخ) والأنظمة البيئية الأرضية (المرج، السهوب، المراعي، إلخ).

على سبيل المثال:

يمكن لألف فرد من العوالق النباتية في بركة صغيرة إطعام 100 فرد من القشريات الصغيرة - مستهلكون من الدرجة الأولى، والذين بدورهم سيطعمون 10 أفراد من الأسماك - مستهلكين من الدرجة الثانية، وهو ما يكفي لإطعام سمكة واحدة - مستهلكين من الدرجة الثالثة مستهلك.

الهرم السكاني لبعض النظم البيئية، مثل الغابات المعتدلة، مقلوب.

على سبيل المثال:

في الغابات المعتدلة في الصيف، يقوم عدد صغير من الأشجار الكبيرة - المنتجة - بتزويد الغذاء لعدد كبير من الحشرات والطيور الصغيرة الحجم - المستهلكين من الدرجة الأولى.

ومع ذلك، في علم البيئة، نادرًا ما يتم استخدام الهرم السكاني، نظرًا للعدد الكبير من الأفراد في كل مستوى غذائي، فمن الصعب جدًا عرض بنية التكاثر الحيوي على نفس المقياس.

هرم الكتلة الحيوية

ويعكس هرم الكتلة الحيوية بشكل كامل العلاقات الغذائية في النظام البيئي، لأنه يأخذ في الاعتبار الكتلة الإجمالية للكائنات الحية (الكتلة الحيوية) لكل مستوى غذائي.

المستطيلات في أهرامات الكتلة الحيوية عرض كتلة الكائنات الحية لكل مستوى غذائي لكل وحدة مساحة أو حجم.

أهرامات الكتلة الحيوية، تمامًا مثل الأهرامات السكانية، لا يمكن أن تكون فقط الشكل الصحيح، ولكن أيضًا مقلوب (معكوس) الشكل 8.

المستهلكين من الدرجة الثالثة

المستهلكين من الدرجة الثانية

المستهلكين من الدرجة الأولى

المنتجين

صحيح (مستقيم) مقلوب (معكوس)

(الأنظمة البيئية الأرضية: (الأنظمة البيئية المائية: البحيرة،

المرج والحقل وما إلى ذلك) البركة وخاصة البحر

النظم البيئية)

الشكل 7. هرم الكتلة الحيوية (1 – صحيح، 2 – مقلوب)

بالنسبة لمعظم النظم البيئية الأرضية (المروج، الحقول، وما إلى ذلك)، فإن إجمالي الكتلة الحيوية لكل مستوى غذائي لاحق من السلسلة الغذائية يتناقص.

وهذا يخلق هرمًا من الكتلة الحيوية، حيث يهيمن المنتجون بشكل كبير، وفوقهم تتناقص المستويات الغذائية للمستهلكين تدريجيًا، أي. هرم الكتلة الحيوية له الشكل الصحيح.

على سبيل المثال:

في المتوسط، من 1000 كجم من النباتات، يتم تشكيل 100 كجم من جسم الحيوانات العاشبة - المستهلكين من الدرجة الأولى (phytophages). الحيوانات آكلة اللحوم - يمكن للمستهلكين من الدرجة الثانية، الذين يأكلون الحيوانات العاشبة، تصنيع 10 كجم من كتلتهم الحيوية من هذه الكمية. والحيوانات المفترسة - المستهلكون من الدرجة الثالثة، الذين يتغذىون على الحيوانات آكلة اللحوم، يقومون بتصنيع 1 كجم فقط من كتلتهم الحيوية.

في النظم الإيكولوجية المائية (البحيرات، البركة، وما إلى ذلك)، يمكن أن يكون هرم الكتلة الحيوية مقلوبًا، حيث تسود الكتلة الحيوية للمستهلكين على الكتلة الحيوية للمنتجين.

ويفسر ذلك حقيقة أن المنتج في النظم الإيكولوجية المائية هو العوالق النباتية المجهرية التي تنمو وتتكاثر بسرعة)، والتي توفر باستمرار الغذاء الحي للمستهلكين بكميات كافية، والتي تنمو وتتكاثر بشكل أبطأ بكثير. تتراكم العوالق الحيوانية (أو غيرها من الحيوانات التي تتغذى على العوالق النباتية) الكتلة الحيوية على مدى سنوات وعقود، في حين أن عمر العوالق النباتية قصير للغاية (بضعة أيام أو ساعات).