екологична пирамида- графични изображения на връзката между производители и консументи от всички нива (тревопасни животни, хищници; видове, които се хранят с други хищници) в екосистемата.

Американският зоолог Чарлз Елтън предложи през 1927 г. да се изобразят схематично тези взаимоотношения.

В схематично представяне всяко ниво е показано като правоъгълник, дължината или площта на който съответства на числените стойности на връзката на хранителната верига (пирамидата на Елтън), тяхната маса или енергия. Правоъгълниците, подредени в определена последователност, образуват пирамиди с различни форми.

Основата на пирамидата е първото трофично ниво - нивото на производителите, следващите етажи на пирамидата се формират от следващите нива на хранителната верига - консументи от различни разряди. Височината на всички блокове в пирамидата е еднаква, а дължината е пропорционална на броя, биомасата или енергията на съответното ниво.

Екологичните пирамиди се разграничават в зависимост от показателите, на базата на които се изгражда пирамидата. В същото време за всички пирамиди се установява основното правило, според което във всяка екосистема има повече растения, отколкото животни, тревопасни, отколкото месоядни, насекоми, отколкото птици.

Въз основа на правилото на екологичната пирамида е възможно да се определят или изчисляват количествените съотношения на различни растителни и животински видове в естествени и изкуствено създадени екологични системи. Например, 1 кг от масата на морско животно (тюлен, делфин) се нуждае от 10 кг изядена риба, а тези 10 кг вече се нуждаят от 100 кг от храната си - водни безгръбначни, които от своя страна трябва да изядат 1000 кг водорасли и бактерии, за да образуват такава маса. В този случай екологичната пирамида ще бъде стабилна.

Въпреки това, както знаете, има изключения от всяко правило, които ще бъдат разгледани във всеки тип екологични пирамиди.

Видове екологични пирамиди

1. пирамиди от числа- на всяко ниво броят на отделните организми се отлага

Пирамидата от числа отразява ясен модел, открит от Елтън: броят на индивидите, които съставляват последователна поредица от връзки от производители към потребители, непрекъснато намалява (фиг. 3).

Например, за да нахраните един вълк, имате нужда от поне няколко заека, които той може да ловува; за да нахраните тези зайци, имате нужда от доста голям брой различни растения. В този случай пирамидата ще изглежда като триъгълник с широка основа, стеснена нагоре.

Тази форма на числова пирамида обаче не е типична за всички екосистеми. Понякога те могат да бъдат обърнати или обърнати. Това се отнася за горските хранителни вериги, когато дърветата служат като производители, а насекомите като първични консуматори. В този случай нивото на първичните потребители е числено по-богато от нивото на производителите (голям брой насекоми се хранят на едно дърво), така че пирамидите от числа са най-малко информативни и най-малко показателни, т.е. броят на организмите от едно и също трофично ниво до голяма степен зависи от техния размер.

1. пирамиди от биомаса- характеризира общата суха или мокра маса на организмите на дадено трофично ниво, например в единици маса на единица площ - g / m 2, kg / ha, t / km 2 или на обем - g ​​/ m 3 (фиг. 4)

Обикновено в сухоземните биоценози общата маса на производителите е по-голяма от всяка следваща връзка. На свой ред общата маса на потребителите от първи ред е по-голяма от тази на потребителите от втори ред и т.н.

В този случай (ако организмите не се различават твърде много по размер), пирамидата също ще изглежда като триъгълник с широка основа, стесняваща се нагоре. Има обаче значителни изключения от това правило. Например в моретата биомасата на тревопасния зоопланктон е значително (понякога 2-3 пъти) по-голяма от биомасата на фитопланктона, който е представен главно от едноклетъчни водорасли. Това се обяснява с факта, че водораслите много бързо се изяждат от зоопланктона, но много високата скорост на делене на клетките им ги предпазва от пълно изяждане.

Като цяло, сухоземните биогеоценози, където производителите са големи и живеят относително дълго, се характеризират с относително стабилни пирамиди с широка основа. Във водните екосистеми, където производителите са малки по размер и имат кратък жизнен цикъл, пирамидата на биомасата може да бъде обърната или обърната (насочена надолу). Така че в езерата и моретата масата на растенията надвишава масата на потребителите само през периода на цъфтеж (пролет), а през останалата част от годината ситуацията може да бъде обратна.

Пирамидите от числа и биомаса отразяват статиката на системата, т.е. характеризират броя или биомасата на организмите за определен период от време. Те не дават пълна информация за трофичната структура на екосистемата, но позволяват решаването на редица практически проблеми, особено тези, свързани с поддържането на стабилността на екосистемите.

Числената пирамида позволява например да се изчисли допустимата стойност на улов на риба или отстрел на животни по време на периода на лов без последствия за нормалното им възпроизводство.

1. енергийни пирамиди- показва големината на енергийния поток или производителността на последователни нива (фиг. 5).

За разлика от пирамидите на числата и биомасата, които отразяват статиката на системата (броя на организмите в даден момент), пирамидата на енергията, отразяваща картината на скоростта на преминаване на маса от храна (количество енергия ) през всяко трофично ниво на хранителната верига, дава най-пълната картина на функционалната организация на общностите.

Формата на тази пирамида не се влияе от промените в размера и интензивността на метаболизма на индивидите и ако се вземат предвид всички източници на енергия, тогава пирамидата винаги ще има типичен външен вид с широка основа и заострен връх. Когато се изгражда енергийна пирамида, към нейната основа често се добавя правоъгълник, показващ притока на слънчева енергия.

През 1942 г. американският еколог Р. Линдеман формулира закона на пирамидата на енергиите (законът на 10 процента), според който средно около 10% от енергията, получена от предишното ниво на екологичната пирамида, преминава от един трофично ниво през хранителни вериги до друго трофично ниво. Останалата част от енергията се губи под формата на топлинно излъчване, движение и др. Организмите, в резултат на метаболитни процеси, губят около 90% от цялата енергия, която се изразходва за поддържане на жизнената им активност във всяка връзка от хранителната верига.

Ако заек изяде 10 кг растителна маса, собственото му тегло може да се увеличи с 1 кг. Лисица или вълк, изяждайки 1 кг заек, увеличават масата си само със 100 г. При дървесните растения този дял е много по-малък поради факта, че дървесината се усвоява слабо от организмите. За тревите и водораслите тази стойност е много по-висока, тъй като те нямат трудносмилаеми тъкани. Въпреки това, общата закономерност на процеса на пренос на енергия остава: много по-малко енергия преминава през горните трофични нива, отколкото през долните.

Помислете за трансформацията на енергия в една екосистема, като използвате примера на проста пасищна трофична верига, в която има само три трофични нива.

1. ниво - тревисти растения,
2. ниво - тревопасни бозайници, например зайци
3. ниво - хищни бозайници, например лисици

Хранителните вещества се създават в процеса на фотосинтеза от растенията, които от неорганични вещества (вода, въглероден диоксид, минерални соли и др.), използвайки енергията на слънчевата светлина, образуват органични вещества и кислород, както и АТФ. След това част от електромагнитната енергия на слънчевата радиация се преобразува в енергията на химичните връзки на синтезираните органични вещества.

Цялата органична материя, създадена по време на фотосинтезата, се нарича брутна първична продукция (GPP). Част от енергията на брутното първично производство се изразходва за дишане, което води до образуването на нетно първично производство (NPP), което е самото вещество, което влиза във второто трофично ниво и се използва от зайците.

Нека пистата е 200 конвенционални единици енергия, а разходите на растенията за дишане (R) са 50%, т.е. 100 конвенционални единици енергия. Тогава чистото първично производство ще бъде равно на: NPP = WPP - R (100 = 200 - 100), т.е. на второто трофично ниво зайците ще получат 100 конвенционални единици енергия.

Въпреки това, поради различни причини, зайците могат да консумират само определена част от NPP (в противен случай ресурсите за развитие на живата материя биха изчезнали), но значителна част от тях под формата на мъртви органични остатъци (подземни части на растенията , твърда дървесина от стъбла, клони и др.) не може да се яде от зайци. Той навлиза в хранителните вериги на детрита и (или) се разлага от декомпозитори (F). Другата част отива за изграждане на нови клетки (размер на популацията, растеж на зайци - P) и осигуряване на енергиен метаболизъм или дишане (R).

В този случай, според балансовия подход, уравнението на баланса на потреблението на енергия (C) ще изглежда така: C = P + R + F, т.е. Енергията, получена на второ трофично ниво, ще бъде изразходвана, съгласно закона на Линдеман, за нарастване на населението - P - 10%, останалите 90% ще бъдат изразходвани за дишане и отстраняване на несмляната храна.

Така в екосистемите с повишаване на трофичното ниво се наблюдава бързо намаляване на енергията, натрупана в телата на живите организми. Оттук става ясно защо всяко следващо ниво винаги ще бъде по-малко от предишното и защо хранителните вериги обикновено не могат да имат повече от 3-5 (рядко 6) връзки, а екологичните пирамиди не могат да се състоят от голям брой етажи: до финала връзката на хранителната верига по същия начин, както на горния етаж на екологичната пирамида, ще получи толкова малко енергия, че няма да е достатъчна в случай на увеличаване на броя на организмите.

Такава последователност и подчиненост на групи организми, свързани под формата на трофични нива, е потокът от материя и енергия в биогеоценозата, основата на нейната функционална организация.

Един от видовете взаимоотношения между организмите в екосистемите са трофичните отношения. Те показват как енергията се движи през хранителните вериги в екосистемите. Модел, който демонстрира промяната в количеството енергия в връзките на хранителните вериги, е екологичната пирамида.

Структурата на пирамидата

Пирамидата е графичен модел. Изображението й е разделено на хоризонтални нива. Броят на нивата съответства на броя на връзките в хранителните вериги.

Всички хранителни вериги започват с производители - автотрофни организми, които образуват органични вещества. Съвкупността от автотрофи на екосистемата е това, което е в основата на екологичната пирамида.

Ориз. 1. Екологична пирамида на населението

Обикновено хранителната пирамида съдържа от 3 до 5 нива.

Последните звена в хранителната верига винаги са големи хищници или хора. Така броят на индивидите и биомасата на последното ниво на пирамидата са най-ниски.

ТОП 2 статиикоито четат заедно с това

Същността на екологичната пирамида е в образа на прогресивното намаляване на биомасата в хранителните вериги.

Условност на модела

Трябва да се разбере, че моделът показва реалността по обобщен начин. В живота всичко е по-трудно. Всеки голям организъм, включително човек, може да бъде изяден и енергията му ще бъде използвана в екологичната пирамида по нетипичен начин.

Част от биомасата на една екосистема винаги се отчита от декомпозитори - организми, които разлагат мъртвата органична материя. Редукторите се изяждат от консуматорите, като частично връщат енергията на екосистемата.

Всеядни животни като кафявата мечка действат и като консуматор от първи ред (яде растения), и като разлагащ (яде мърша), и като голям хищник.

Видове

В зависимост от това каква количествена характеристика на нивата се използва, Има три вида екологични пирамиди:

• числа;
• биомаса;
• енергия.

10% правило

Според изчисленията на еколозите 10% от биомасата или енергията на предишното ниво отиват към всяко следващо ниво на екологичната пирамида. Останалите 90% се изразходват за жизнените процеси на организмите и се разсейват под формата на топлинна радиация.

Този модел се нарича правило на екологичната пирамида на енергията и биомасата.

Разгледайте примери. От един тон зелени растения се формира около 100 кг телесно тегло на тревопасните животни. Когато тревопасните животни се консумират от малки хищници, теглото им се увеличава с 10 кг. Ако малките хищници се ядат от големи, тогава телесното тегло на последните се увеличава с 1 кг.

Ориз. 2. Екологична пирамида на биомасата

Хранителна верига: фитопланктон - зоопланктон - малки риби - големи риби - човек. Тук вече има 5 нива, а за да се увеличи масата на човек с 1 кг, е необходимо на първото ниво да има 10 тона фитопланктон.

Ориз. 3. Екологична пирамида на енергията

Предимства на Apex

Видовете на върха на екологичната пирамида са много по-склонни да еволюират. В древни времена животните, които заемат най-високото ниво в трофичните връзки, се развиват по-бързо.

В мезозоя бозайниците са заемали средните нива на екологичната пирамида и са били активно унищожавани от хищни влечуги. Само благодарение на изчезването на динозаврите те успяха да се издигнат до най-високото ниво и да заемат доминираща позиция във всички екосистеми.

Екологичните пирамиди са графични модели, които отразяват броя на индивидите (пирамида на числата), количеството на тяхната биомаса (пирамида на биомасата) или енергията, съдържаща се в тях (пирамида на енергията) на всяко трофично ниво и показват намаляване на всички показатели с повишаване на трофичното ниво.

Има три вида екологични пирамиди: енергия, биомаса и изобилие. Говорихме за пирамидата на енергията в предишния раздел „Пренос на енергия в екосистемите“. Съотношението на живата материя на различни нива обикновено се подчинява на същото правило като съотношението на входящата енергия: колкото по-високо е нивото, толкова по-ниска е общата биомаса и броят на съставните й организми.

пирамида от биомаса

Пирамидите от биомаса, както и числата, могат да бъдат не само прави, но и обърнати, характерни за водните екосистеми.

Екологичната (трофична) пирамида е графично представяне на количествените отношения между трофичните нива на биоценозата - продуценти, консументи (отделно за всяко ниво) и разлагащи, изразени в техния брой (пирамида от числа), биомаса (пирамида от биомаса) или скоростта на нарастване на биомасата (пирамида на енергиите).

Пирамида на биомаса - съотношението между производители, консументи и разлагачи в една екосистема, изразено в тяхната маса и изобразено като трофичен модел.

Пирамидите от биомаса, както и числата, могат да бъдат не само прави, но и обърнати (фиг. 12.38). Обърнатите пирамиди от биомаса са характерни за водните екосистеми, в които първичните производители, например фитопланктонните водорасли, се делят много бързо, а техните консуматори, зоопланктонните ракообразни, са много по-големи, но имат дълъг цикъл на възпроизвеждане. По-специално, това се отнася за сладководната среда, където основната производителност се осигурява от микроскопични организми, чиято скорост на метаболизма е повишена, т.е. биомасата е ниска, производителността е висока.

Пирамидите на биомасата са от по-фундаментален интерес, тъй като елиминират "физическия" фактор и ясно показват количествените съотношения на биомасата. Ако организмите не се различават твърде много по размер, тогава чрез обозначаване на общата маса на индивидите на трофичните нива може да се получи стъпаловидна пирамида. Но ако организмите от по-ниските нива са средно по-малки от организмите от по-високите нива, тогава има обърната пирамида на биомасата. Например, в екосистеми с много малки производители и големи потребители, общата маса на последните може във всеки един момент да бъде по-висока от общата маса на производителите. За пирамидите от биомаса могат да се направят няколко обобщения.

Пирамидата на биомасата показва промяната в биомасата на всяко следващо трофично ниво: за сухоземните екосистеми пирамидата на биомасата се стеснява нагоре, за екосистемата на океана има обърнат характер (стеснява се надолу), което се свързва с бързото потребление на фитопланктон от потребителите.

Пирамида от числа

Популационната пирамида е екологична пирамида, която отразява броя на индивидите на всяко хранително ниво. Пирамидата на числата не винаги дава ясна представа за структурата на хранителните вериги, тъй като не взема предвид размера и теглото на индивидите, продължителността на живота, скоростта на метаболизма, но основната тенденция - намаляване на броя на лица от връзка до връзка - в повечето случаи могат да бъдат проследени.

И така, в степната екосистема е установен следният брой индивиди: производители - 150 000, тревопасни потребители - 20 000, месоядни потребители - 9000 екз./ар (Одум, 1075), което по отношение на хектар ще бъде 100 пъти повече. Ливадната биоценоза се характеризира със следния брой индивиди на площ от 4 хиляди m2: производители - 5 842 424, тревопасни потребители от 1-ви ред - 708 024, месоядни потребители от 2-ри ред - 35 490, месоядни потребители от 3-ти ред - 3.

обърнати пирамиди

Ако степента на възпроизводство на популацията на плячката е висока, тогава дори и с ниска биомаса, такава популация може да бъде достатъчен източник на храна за хищници с по-висока биомаса, но ниска степен на възпроизводство. Поради тази причина пирамидите на населението могат да бъдат обърнати, т.е. плътността на организмите в даден момент на ниско трофично ниво може да бъде по-ниска от плътността на организмите на високо ниво. Например много насекоми могат да живеят и да се хранят на едно дърво (обърната пирамида от числа).

Обърнатата пирамида на биомасата е характерна за морските екосистеми, където първичните производители (фитопланктонните водорасли) се делят много бързо (имат голям репродуктивен потенциал и бърза смяна на поколенията). В океана за една година могат да се сменят до 50 поколения фитопланктон. Консуматорите на фитопланктон са много по-големи, но се размножават много по-бавно. През времето, през което хищните риби (особено моржовете и китовете) натрупват своята биомаса, ще се сменят много поколения фитопланктон, чиято обща биомаса е много по-голяма.

Пирамидите на биомасата не отчитат продължителността на съществуването на поколения индивиди на различни трофични нива и скоростта на образуване и потребление на биомаса. Ето защо универсален начин за изразяване на трофичната структура на екосистемите са пирамидите на скоростите на образуване на живата материя, т.е. производителност. Те обикновено се наричат ​​енергийни пирамиди, отнасящи се до енергийния израз на производството.

Правилото на Линдеман (10%)

Проходният енергиен поток, преминаващ през трофичните нива на биоценозата, постепенно загасва. През 1942 г. Р. Линдеман формулира закона на пирамидата на енергиите или закона (правилото) на 10%, според който от едно трофично ниво на екологичната пирамида се преминава към друго, по-високо ниво (по "стълбата": производител - потребител - разлагащ) средно около 10% от енергията, получена на предишното ниво на екологичната пирамида. Обратният поток, свързан с потреблението на вещества и енергията, произведена от горното ниво на екологичната пирамида на енергия от по-ниските й нива, например от животни към растения, е много по-слаб - не повече от 0,5% (дори 0,25%) от общия му поток и следователно можем да кажем, че цикълът на енергия в биоценозата не е необходим.

Ако енергията се губи десетократно при прехода към по-високо ниво на екологичната пирамида, то натрупването на редица вещества, включително токсични и радиоактивни, се увеличава приблизително в същата пропорция. Този факт е фиксиран в правилото за биологично усилване. Важи за всички ценози. Във водните биоценози натрупването на много токсични вещества, включително органохлорни пестициди, корелира с масата на мазнините (липидите), т.е. очевидно има енергиен фон.

Екологични пирамиди

За визуализиране на връзката между организмите от различни видове в биоценозата е обичайно да се използват екологични пирамиди, като се прави разлика между пирамидите на изобилието, биомасата и енергията.

Сред екологичните пирамиди най-известните и често използвани са:

§ Пирамида на числата

§ Пирамида на биомасата

Пирамида от числа. За да се изгради пирамида на изобилието, броят на организмите в определена територия се преброява, като се групират според трофичните нива:

§ производители - зелени растения;

§ първични консументи - тревопасни;

§ вторични консументи - месоядни;

§ третични консументи - месоядни;

§ ха-е консуматори („крайни хищници“) – месоядни животни;

§ декомпозитори – деструктори.

Всяко ниво е условно изобразено като правоъгълник, чиято дължина или площ съответства на числовата стойност на броя на индивидите. Поставяйки тези правоъгълници в подчинена последователност, те получават екологична пирамида на изобилието (фиг. 3), чийто основен принцип е формулиран за първи път от американския еколог Ch. Elton Nikolaikin N. I. Ecology: Proc. за университети / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. - 3-то изд., стереотип. - М .: Дропла, 2004 ..

Ориз. Фиг. 3. Екологична пирамида на изобилието за ливада, обрасла със зърнени култури: числа - брой индивиди

Данните за пирамидите на населението се получават лесно чрез директно вземане на проби, но има някои трудности:

§ Производителите се различават значително по размер, въпреки че едно зърнено растение или водорасло има същия статус като едно дърво. Това понякога нарушава правилната пирамидална форма, понякога дори дава обърнати пирамиди (фиг. 4) Пак там;

Ориз.

§ Обхватът на изобилието на различни видове е толкова широк, че е трудно да се поддържа мащаб в графично представяне, но в такива случаи може да се използва логаритмична скала.

Пирамида от биомаса. Екологичната пирамида на биомасата е изградена подобно на пирамидата на изобилието. Основното му значение е да покаже количеството жива материя (биомаса - общата маса на организмите) на всяко трофично ниво. Така се избягват неудобствата, характерни за пирамидите на населението. В този случай размерът на правоъгълниците е пропорционален на масата на живата материя на съответното ниво, на единица площ или обем (фиг. 5, а, б) Николайкин Н. И. Екология: учеб. за университети / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. - 3-то изд., стереотип. - М.: Bustard, 2004 .. Терминът "пирамида на биомаса" възниква поради факта, че в по-голямата част от случаите масата на първичните потребители, живеещи за сметка на производителите, е много по-малка от масата на тези производители, а масата на вторичните потребители е много по-малка от масата на първичните потребители. Прието е биомасата на деструкторите да се показва отделно.

Ориз. Фиг. 5. Пирамиди от биомаса на биоценози на кораловия риф (а) и Ламанша (б): числа - биомаса в грамове сухо вещество на 1 m 2

Вземането на проби определя биомасата или добива в неподвижно състояние (т.е. в даден момент от време), което не съдържа никаква информация за скоростта на производство или потребление на биомаса.

Скоростта на създаване на органично вещество не определя неговите общи запаси, т.е. общата биомаса на всички организми на всяко трофично ниво. Следователно при по-нататъшен анализ могат да възникнат грешки, ако не се вземе предвид следното:

* Първо, ако скоростта на потребление на биомаса (загуба поради изяждане) и скоростта на нейното образуване са равни, стоящата култура не показва производителност, т.е. за количеството енергия и материя, преминаващи от едно трофично ниво на друго, по-високо, за определен период от време (например за една година). Така че, на плодородна, интензивно използвана пасища, добивът на треви на лозата може да бъде по-нисък, а производителността е по-висока, отколкото на по-малко плодородна, но малко използвана за паша;

* второ, дребните производители, като водораслите, се характеризират с висок темп на растеж и възпроизводство, балансиран от интензивното им потребление от други организми и естествена смърт. Следователно тяхната производителност може да бъде не по-малка от тази на големите производители (например дървета), въпреки че биомасата на лозата може да бъде малка. С други думи, фитопланктонът със същата продуктивност като едно дърво ще има много по-ниска биомаса, въпреки че може да поддържа живота на животни със същата маса.

Едно от следствията от описаното е "обърнати пирамиди" (фиг. 3, б). Зоопланктонът на биоценозите на езерата и моретата най-често има по-голяма биомаса от неговата храна - фитопланктон, но скоростта на възпроизвеждане на зелените водорасли е толкова висока, че през деня те възстановяват цялата биомаса, изядена от зоопланктона. Въпреки това в определени периоди от годината (по време на пролетния цъфтеж) се наблюдава обичайното съотношение на техните биомаси (фиг. 6) Николайкин Н. И. Екология: учеб. за университети / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. - 3-то изд., стереотип. - М .: Дропла, 2004 ..

Ориз. Фиг. 6. Сезонни промени в пирамидите на езерната биомаса (на примера на едно от италианските езера): числа - биомаса в грамове сухо вещество на 1 m 3

Привидните аномалии са лишени от пирамиди от енергии, които се разглеждат по-долу.

Енергийна пирамида. Най-фундаменталният начин за отразяване на връзките между организмите от различни трофични нива и функционалната организация на биоценозите е енергийната пирамида, в която размерът на правоъгълниците е пропорционален на енергийния еквивалент за единица време, т.е. количеството енергия (на единица площ или обем), което е преминало през определено трофично ниво през приетия период (фиг. 7) Пак там. Още един правоъгълник може разумно да се добави отдолу към основата на пирамидата на енергията, отразяваща потока от слънчева енергия.

Пирамидата на енергиите отразява динамиката на преминаване на маса храна през хранителната (трофична) верига, което я отличава фундаментално от пирамидите на изобилието и биомасата, които отразяват статиката на системата (броя на организмите в даден момент). момент). Формата на тази пирамида не се влияе от промените в размера и интензивността на метаболизма на индивидите. Ако се вземат предвид всички източници на енергия, тогава пирамидата винаги ще има типична форма (под формата на пирамида с върха нагоре), съгласно втория закон на термодинамиката.

Ориз. 7. Пирамида на енергията: числа - количеството енергия, kJ * m -2 * r -1

Енергийните пирамиди позволяват не само да се сравняват различни биоценози, но и да се идентифицира относителното значение на популациите в рамките на една и съща общност. Те са най-полезните от трите вида екологични пирамиди, но данните за изграждането им са най-трудни за получаване.

Един от най-успешните и илюстративни примери за класически екологични пирамиди са пирамидите, изобразени на фиг. 8 Николайкин Н. И. Екология: учеб. за университети / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. - 3-то изд., стереотип. - М .: Bustard, 2004 .. Те илюстрират условната биоценоза, предложена от американския еколог Y. Odum. „Биоценозата“ се състои от момче, което яде само телешко и телета, които ядат само люцерна.

Ориз.

правило 1% Екология. Лекционен курс. Съставител: кандидат на техническите науки, доцент Тихонов А. И., 2002 г. Точките на Пастьор, както и законът на пирамидата на енергиите от Р. Линдеман, доведоха до формулирането на правилата за един и десет процента. Разбира се, 1 и 10 са приблизителни числа: около 1 и около 10.

"Магическо число" 1% произтича от съотношението на възможностите за потребление на енергия и "капацитетите", необходими за стабилизиране на околната среда. За биосферата делът на възможното потребление от общото първично производство не надвишава 1% (което също следва от закона на Р. Линдеман: около 1% от нетното първично производство в енергийно отношение се консумира от гръбначни животни като потребители от по-високи порядъци, около 10 % от безгръбначни като консументи от по-ниски разряди, а останалите са бактерии и сапрофагни гъби). Веднага след като човечеството, на прага на миналото и нашите векове, започна да използва по-голямо количество биосферно производство (сега поне 10%), принципът на Le Chatelier-Brown престана да бъде удовлетворен (очевидно от около 0,5% от общата енергия на биосферата): растителността не даде растеж на биомаса в съответствие с увеличаването на концентрацията на CO 2 и т.н. (увеличаване на количеството въглерод, свързан от растенията, се наблюдава едва през миналия век).

Емпирично е напълно признат прагът на потребление от 5 - 10% от количеството вещество, което при преминаване през него води до забележими промени в природните системи. Възприето е предимно на емпирично-интуитивно ниво, без да се прави разлика между формите и характера на контрола в тези системи. Приблизително е възможно да се разделят възникващите преходи за природните системи с организмов и консорциален тип контрол, от една страна, и популационните системи, от друга. За първите, интересуващите ни величини са прагът за излизане от стационарно състояние до 1% от енергийния поток ("нормата" на потребление) и прагът на самоунищожение - около 10% от тази "норма". За популационните системи надвишаването на средно 10% от обема на отнемане води до излизане на тези системи от стационарно състояние.

1. Какво е хранителна мрежа?

Отговор. Хранителна (трофична) верига - поредица от видове растения, животни, гъби и микроорганизми, които са свързани помежду си чрез взаимоотношения: храна - потребител. Хранителната мрежа е система от връзки между хранителни вериги.

2. Какви организми са продуценти?

Отговор. Производители - организми, способни да синтезират органични вещества от неорганични, тоест всички автотрофи. Това са предимно зелени растения (те синтезират органични вещества от неорганични вещества в процеса на фотосинтеза), но някои видове хемотрофни бактерии са способни на чисто химичен синтез на органична материя без слънчева светлина.

3. По какво се различават потребителите от производителите?

Въпроси след § 85

1. Какво е екологична пирамида? Какви процеси в обществото отразява?

Отговор. Спадът в количеството енергия по време на прехода от едно трофично ниво към друго (по-високо) определя броя на тези нива и съотношението на хищници към плячка. Изчислено е, че всяко дадено трофично ниво получава около 10% (или малко повече) от енергията на предишното ниво. Следователно общият брой на трофичните нива рядко е повече от четири или шест.

Това явление, изобразено графично, се нарича екологична пирамида. Има пирамида от числа (индивиди), пирамида от биомаса и пирамида от енергия.

Основата на пирамидата се формира от производители (растения). Над тях са консументи от първи ред (тревопасни). Следващото ниво е представено от консуматори от втори ред (хищници). И така до върха на пирамидата, който е зает от най-големите хищници. Височината на пирамидата обикновено съответства на дължината на хранителната верига.

Пирамидата на биомасата показва съотношението на биомасата на организми от различни трофични нива, изобразени графично по такъв начин, че дължината или площта на правоъгълника, съответстваща на определено трофично ниво, е пропорционална на неговата биомаса

2. Каква е разликата между пирамидите на числата и енергията?

Отговор. Екологичните пирамиди могат да бъдат класифицирани в три основни типа:

Пирамиди на изобилието, които отразяват изобилието на отделните организми; пирамиди на биомаса, характеризиращи общата маса на индивидите от всяко трофично ниво; производствени пирамиди, характеризиращи производството на всяко трофично ниво.

Популационните пирамиди, като правило, са най-малко информативни и показателни, тъй като изобилието на организми от едно и също трофично ниво в една екосистема до голяма степен зависи от техния размер. Например, масата на една лисица е равна на масата на няколкостотин мишки.

Обикновено броят на хетеротрофните организми в една екосистема е по-висок от този на автотрофните. На едно дърво (първо трофично ниво) могат да се хранят до няколко хиляди насекоми (второ трофично ниво). С увеличаване на трофичното ниво на хетеротрофните организми средният размер на индивидите, разположени върху него, обикновено се увеличава и техният брой намалява. Следователно пирамидите на населението в екосистемите често приличат на "коледно дърво".

Пирамидите от биомаса изразяват много по-добре връзките между различните трофични нива на една екосистема. Като цяло биомасата на по-ниските нива надвишава тази на по-високите нива. Има обаче значителни изключения от това правило. Например в моретата биомасата на тревопасния зоопланктон е значително (понякога 2-3 пъти) по-голяма от биомасата на фитопланктона, който е представен главно от едноклетъчни водорасли. Това се обяснява с факта, че водораслите много бързо се изяждат от зоопланктона, но много високата скорост на делене на клетките им ги предпазва от пълно изяждане.

Най-пълна картина на функционалната организация на екосистемите дават пирамидите на производствата. В същото време е по-добре да се представят производствените стойности на всяко трофично ниво в общи мерни единици, най-добре в енергийни единици. В този случай пирамидите на производствата ще бъдат пирамидите на енергиите.

За разлика от пирамидите на изобилието и биомасата, които отразяват статиката на системата (т.е. характеризират броя на организмите в даден момент от времето), пирамидите на производството характеризират скоростите на преминаване на хранителната енергия по трофичните вериги. Ако всички стойности на енергийния прием и разход в трофичната верига са правилно взети предвид, тогава, в съответствие с втория закон на термодинамиката, продуктовите пирамиди винаги ще имат правилната форма.

Броят и биомасата на организмите, които могат да поддържат всяко ниво при определени условия, не зависи от количеството фиксирана енергия, налична в момента на предишното ниво (т.е. от биомасата на последното), а от скоростта на производство на храна върху него.

3. Защо пирамидата на числата може да бъде права и обърната?

Отговор. Ако степента на възпроизводство на популацията на плячката е висока, тогава дори и с ниска биомаса, такава популация може да бъде достатъчен източник на храна за хищници с по-висока биомаса, но ниска степен на възпроизводство. Поради тази причина пирамидите на изобилието или биомасата могат да бъдат обърнати, т.е. ниските трофични нива могат да имат по-ниска плътност и биомаса от по-високите нива.

Например много насекоми могат да живеят и да се хранят на едно дърво (обърната пирамида от числа). Обърнатата пирамида на биомасата е характерна за морските екосистеми, където първичните производители (фитопланктонните водорасли) се делят много бързо, а техните консуматори (зоопланктонните ракообразни) са много по-големи, но се размножават много по-бавно. Морските гръбначни имат още по-голяма маса и дълъг цикъл на размножаване.

Изчислете дела на енергията, получена на 5-то трофично ниво, при условие че нейното общо количество на 1-во ниво е 500 единици.

Отговор. Първото ниво е 500, второто е 50, третото е 5, четвъртото е 0,5, петото е 0,05 единици.