ปิรามิดเชิงนิเวศ- ภาพกราฟิกของความสัมพันธ์ระหว่างผู้ผลิตและผู้บริโภคทุกระดับ (สัตว์กินพืช สัตว์ผู้ล่า; ชนิดพันธุ์ที่กินสัตว์ผู้ล่าชนิดอื่น) ในระบบนิเวศ

ชาร์ลส์ เอลตัน นักสัตววิทยาชาวอเมริกันเสนอในปี พ.ศ. 2470 เพื่อพรรณนาถึงความสัมพันธ์เหล่านี้ด้วยแผนผัง

ในการแสดงแผนผัง แต่ละระดับจะแสดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ความยาวหรือพื้นที่ที่สอดคล้องกับค่าตัวเลขของการเชื่อมโยงห่วงโซ่อาหาร (พีระมิดของเอลตัน) มวลหรือพลังงาน สี่เหลี่ยมผืนผ้าที่จัดเรียงในลำดับที่กำหนดจะสร้างปิรามิดที่มีรูปร่างต่างๆ

ฐานของปิรามิดเป็นระดับชั้นแรก - ระดับของผู้ผลิตชั้นที่ตามมาของปิรามิดนั้นเกิดจากระดับถัดไปของห่วงโซ่อาหาร - ผู้บริโภคตามคำสั่งซื้อต่างๆ ความสูงของบล็อกทั้งหมดในพีระมิดเท่ากัน และความยาวเป็นสัดส่วนกับจำนวน มวลชีวภาพ หรือพลังงานในระดับที่สอดคล้องกัน

ปิรามิดเชิงนิเวศน์นั้นแตกต่างกันไปตามตัวบ่งชี้ที่สร้างปิรามิด ในเวลาเดียวกันสำหรับปิรามิดทั้งหมดกฎพื้นฐานถูกสร้างขึ้นตามที่ในระบบนิเวศใด ๆ ที่มีพืชมากกว่าสัตว์สัตว์กินพืชมากกว่าสัตว์กินเนื้อแมลงมากกว่านก

ตามกฎของพีระมิดเชิงนิเวศ เป็นไปได้ที่จะกำหนดหรือคำนวณอัตราส่วนเชิงปริมาณของพืชและสัตว์ชนิดต่างๆ ในระบบนิเวศตามธรรมชาติและที่สร้างขึ้นเทียม ตัวอย่างเช่น มวล 1 กิโลกรัมของสัตว์ทะเล (แมวน้ำ, ปลาโลมา) ต้องการปลาที่กินได้ 10 กิโลกรัม และ 10 กิโลกรัมเหล่านี้ต้องการอาหารอยู่แล้ว 100 กิโลกรัม - สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในน้ำ ซึ่งในทางกลับกันก็ต้องกิน 1,000 กิโลกรัม สาหร่ายและแบคทีเรียเพื่อสร้างมวลดังกล่าว ในกรณีนี้พีระมิดเชิงนิเวศน์จะคงที่

อย่างไรก็ตาม อย่างที่คุณทราบ มีข้อยกเว้นสำหรับทุกกฎ ซึ่งจะพิจารณาในปิรามิดเชิงนิเวศแต่ละประเภท

ประเภทของปิรามิดเชิงนิเวศ

1. ปิรามิดแห่งตัวเลข- ในแต่ละระดับ จำนวนสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะถูกเลื่อนออกไป

พีระมิดแห่งตัวเลขสะท้อนถึงรูปแบบที่ชัดเจนที่เอลตันค้นพบ นั่นคือ จำนวนบุคคลที่ประกอบกันเป็นลำดับของการเชื่อมโยงจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคนั้นลดลงเรื่อยๆ (รูปที่ 3)

ตัวอย่างเช่น ในการให้อาหารหมาป่าหนึ่งตัว คุณต้องมีกระต่ายอย่างน้อยสองสามตัวที่เขาสามารถล่าได้ ในการให้อาหารกระต่ายเหล่านี้คุณต้องมีพืชหลายชนิดพอสมควร ในกรณีนี้ พีระมิดจะมีลักษณะเป็นสามเหลี่ยมที่มีฐานกว้างเรียวขึ้น

อย่างไรก็ตาม รูปแบบของพีระมิดตัวเลขนี้ไม่ปกติสำหรับระบบนิเวศทั้งหมด บางครั้งพวกเขาสามารถย้อนกลับหรือกลับด้านได้ สิ่งนี้ใช้กับห่วงโซ่อาหารของป่า เมื่อต้นไม้ทำหน้าที่เป็นผู้ผลิต และแมลงเป็นผู้บริโภคหลัก ในกรณีนี้ ระดับของผู้บริโภคหลักมีตัวเลขที่สมบูรณ์กว่าระดับของผู้ผลิต (แมลงจำนวนมากกินต้นไม้ต้นเดียว) ดังนั้นพีระมิดของตัวเลขจึงเป็นข้อมูลที่ให้ข้อมูลน้อยที่สุดและบ่งบอกได้น้อยที่สุด เช่น จำนวนสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการเดียวกันส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน

1. ปิรามิดชีวมวล- ระบุลักษณะมวลแห้งหรือเปียกของสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการที่กำหนด เช่น ในหน่วยของมวลต่อหน่วยพื้นที่ - g / m 2, kg / ha, t / km 2 หรือต่อปริมาตร - g / m 3 (รูปที่ . 4)

โดยปกติแล้ว ใน biocenoses บนบก มวลรวมของผู้ผลิตจะมากกว่าแต่ละลิงค์ที่ตามมา ในทางกลับกัน มวลรวมของผู้บริโภคลำดับที่หนึ่งจะมากกว่าผู้บริโภคลำดับที่สอง เป็นต้น

ในกรณีนี้ (หากสิ่งมีชีวิตมีขนาดไม่แตกต่างกันมากเกินไป) พีระมิดก็จะดูเหมือนสามเหลี่ยมที่มีฐานกว้างเรียวขึ้น อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นที่สำคัญสำหรับกฎนี้ ตัวอย่างเช่น ในทะเล มวลชีวภาพของแพลงก์ตอนสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารมีมากกว่ามวลชีวภาพของแพลงก์ตอนพืชอย่างมีนัยสำคัญ (บางครั้ง 2-3 เท่า) ซึ่งส่วนใหญ่แสดงโดยสาหร่ายเซลล์เดียว สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าสาหร่ายถูกกินอย่างรวดเร็วโดยแพลงก์ตอนสัตว์ แต่อัตราการแบ่งเซลล์ที่สูงมากของพวกมันจะปกป้องพวกมันจากการกินที่สมบูรณ์

โดยทั่วไป biogeocenoses บนบกซึ่งผู้ผลิตมีขนาดใหญ่และมีอายุยืนยาว มีลักษณะเป็นพีระมิดที่ค่อนข้างมั่นคงและมีฐานกว้าง ในระบบนิเวศทางน้ำ ซึ่งผู้ผลิตมีขนาดเล็กและมีวงจรชีวิตสั้น พีระมิดมวลชีวภาพสามารถกลับด้านหรือกลับด้านได้ (ชี้ลง) ดังนั้นในทะเลสาบและทะเล มวลของพืชจะเกินจำนวนผู้บริโภคเฉพาะในช่วงออกดอก (ฤดูใบไม้ผลิ) และในช่วงที่เหลือของปี สถานการณ์อาจพลิกกลับ

พีระมิดของตัวเลขและมวลชีวภาพสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบ กล่าวคือ พวกมันแสดงลักษณะจำนวนหรือมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาหนึ่ง พวกเขาไม่ได้ให้ข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับโครงสร้างทางโภชนาการของระบบนิเวศ แม้ว่าจะช่วยให้สามารถแก้ปัญหาในทางปฏิบัติได้หลายอย่าง โดยเฉพาะปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการรักษาเสถียรภาพของระบบนิเวศ

ตัวอย่างเช่น พีระมิดแห่งตัวเลขทำให้สามารถคำนวณมูลค่าที่อนุญาตในการจับปลาหรือยิงสัตว์ในระหว่างช่วงการล่าสัตว์โดยไม่ส่งผลต่อการสืบพันธุ์ตามปกติ

1. ปิรามิดพลังงาน- แสดงขนาดของการไหลของพลังงานหรือผลผลิตในระดับต่อเนื่องกัน (รูปที่ 5)

ตรงกันข้ามกับปิรามิดของตัวเลขและชีวมวลซึ่งสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบ (จำนวนของสิ่งมีชีวิต ณ ช่วงเวลาหนึ่ง) พีระมิดแห่งพลังงานสะท้อนภาพความเร็วของการผ่านของมวลอาหาร (จำนวนพลังงาน ) ผ่านแต่ละระดับของห่วงโซ่อาหาร ให้ภาพที่สมบูรณ์ที่สุดของการจัดองค์กรตามหน้าที่ของชุมชน

รูปร่างของปิรามิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงขนาดและความเข้มของการเผาผลาญของแต่ละบุคคลและหากคำนึงถึงแหล่งพลังงานทั้งหมด ปิรามิดจะมีลักษณะทั่วไปที่มีฐานกว้างและด้านบนเรียวเสมอ เมื่อสร้างปิรามิดแห่งพลังงาน มักจะมีการเพิ่มรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ฐานซึ่งแสดงถึงการไหลเข้าของพลังงานแสงอาทิตย์

ในปี 1942 นักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน R. Lindeman ได้กำหนดกฎของปิรามิดแห่งพลังงาน (กฎของ 10 เปอร์เซ็นต์) โดยเฉลี่ยแล้วประมาณ 10% ของพลังงานที่ได้รับจากพีระมิดเชิงนิเวศระดับก่อนหน้าจะผ่านจากหนึ่ง ระดับโภชนาการผ่านห่วงโซ่อาหารไปสู่ระดับโภชนาการอื่น พลังงานที่เหลือสูญเสียไปในรูปของรังสีความร้อน การเคลื่อนไหว ฯลฯ สิ่งมีชีวิตเป็นผลมาจากกระบวนการเมแทบอลิซึม สูญเสียประมาณ 90% ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ไปเพื่อรักษากิจกรรมที่สำคัญในแต่ละจุดเชื่อมโยงของห่วงโซ่อาหาร

หากกระต่ายกินพืช 10 กิโลกรัม น้ำหนักของมันอาจเพิ่มขึ้น 1 กิโลกรัม สุนัขจิ้งจอกหรือหมาป่ากินกระต่าย 1 กิโลกรัมเพิ่มมวลเพียง 100 กรัมในไม้ยืนต้นสัดส่วนนี้ต่ำกว่ามากเนื่องจากสิ่งมีชีวิตดูดซึมไม้ได้ไม่ดี สำหรับหญ้าและสาหร่าย ค่านี้สูงกว่ามาก เนื่องจากไม่มีเนื้อเยื่อที่ย่อยยาก อย่างไรก็ตามความสม่ำเสมอทั่วไปของกระบวนการถ่ายโอนพลังงานยังคงอยู่: พลังงานน้อยกว่ามากผ่านระดับโภชนาการบนมากกว่าระดับล่าง

พิจารณาการเปลี่ยนแปลงของพลังงานในระบบนิเวศโดยใช้ตัวอย่างห่วงโซ่อาหารของทุ่งหญ้าอย่างง่าย ซึ่งมีเพียงสามระดับเท่านั้น

1. ระดับ - ไม้ล้มลุก
2. ระดับ - สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่กินพืชเป็นอาหารเช่นกระต่าย
3. ระดับ - สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่กินสัตว์อื่นเช่นสุนัขจิ้งจอก

สารอาหารถูกสร้างขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งจากสารอนินทรีย์ (น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ เกลือแร่ ฯลฯ) โดยอาศัยพลังงานจากแสงแดดทำให้เกิดสารอินทรีย์และออกซิเจน รวมทั้ง ATP จากนั้นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้น

สารอินทรีย์ทั้งหมดที่สร้างขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงเรียกว่าการผลิตขั้นต้นขั้นต้น (GPP) พลังงานส่วนหนึ่งของการผลิตเบื้องต้นขั้นต้นใช้ไปกับการหายใจ ส่งผลให้เกิดการผลิตขั้นต้นสุทธิ (NPP) ซึ่งเป็นสารที่เข้าสู่ระดับโภชนาการที่สองและถูกใช้โดยกระต่าย

ให้ทางวิ่งเป็นพลังงานธรรมดา 200 หน่วย และค่าใช้จ่ายของพืชเพื่อการหายใจ (R) เป็น 50% เช่น พลังงานธรรมดา 100 หน่วย จากนั้นการผลิตขั้นต้นสุทธิจะเท่ากับ: NPP = WPP - R (100 = 200 - 100) เช่น ในระดับโภชนาการที่สองกระต่ายจะได้รับพลังงาน 100 หน่วยตามปกติ

อย่างไรก็ตามด้วยเหตุผลหลายประการกระต่ายสามารถบริโภค NPP ได้เพียงบางส่วนเท่านั้น (มิฉะนั้นทรัพยากรสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตจะหายไป) แต่ส่วนสำคัญในรูปของสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว (ส่วนใต้ดินของพืช ไม้เนื้อแข็งของลำต้น กิ่งก้าน ฯลฯ .) กระต่ายไม่สามารถกินได้ มันเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารที่เป็นเศษซาก และ (หรือ) ถูกย่อยสลายโดยผู้ย่อยสลาย (F) อีกส่วนคือการสร้างเซลล์ใหม่ (ขนาดประชากร การเจริญเติบโตของกระต่ายป่า - P) และรับประกันการเผาผลาญพลังงานหรือการหายใจ (R)

ในกรณีนี้ ตามวิธีสมดุล สมการสมดุลของการใช้พลังงาน (C) จะมีลักษณะดังนี้: C = P + R + F เช่น พลังงานที่ได้รับในระดับโภชนาการที่สองจะถูกใช้ไปตามกฎหมายของลินเดมันน์สำหรับการเติบโตของประชากร - P - 10% ส่วนที่เหลืออีก 90% จะใช้ไปกับการหายใจและนำอาหารที่ไม่ได้ย่อยออก

ดังนั้นในระบบนิเวศที่มีระดับโภชนาการเพิ่มขึ้นพลังงานที่สะสมในร่างกายของสิ่งมีชีวิตจะลดลงอย่างรวดเร็ว จากนี้จึงเป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดแต่ละระดับที่ตามมาจึงน้อยกว่าระดับก่อนหน้าเสมอ และเหตุใดห่วงโซ่อาหารจึงไม่สามารถมีการเชื่อมโยงมากกว่า 3-5 (ไม่ค่อย 6) และปิรามิดเชิงนิเวศไม่สามารถประกอบด้วยชั้นจำนวนมาก: สู่ขั้นสุดท้าย การเชื่อมโยงของห่วงโซ่อาหารแบบเดียวกับชั้นบนสุดของพีระมิดเชิงนิเวศจะได้รับพลังงานน้อยมากจนไม่เพียงพอในกรณีที่มีการเพิ่มจำนวนของสิ่งมีชีวิต

ลำดับและการอยู่ใต้บังคับบัญชาของกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เชื่อมต่อกันในรูปแบบของระดับโภชนาการคือการไหลของสสารและพลังงานใน biogeocenosis ซึ่งเป็นพื้นฐานของการจัดระเบียบการทำงาน

ความสัมพันธ์ประเภทหนึ่งระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศคือความสัมพันธ์ทางโภชนาการ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าพลังงานเคลื่อนผ่านห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศอย่างไร แบบจำลองที่แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณพลังงานในการเชื่อมโยงของห่วงโซ่อาหารคือปิรามิดเชิงนิเวศ

โครงสร้างของพีระมิด

ปิรามิดเป็นรูปแบบกราฟิก ภาพของเธอแบ่งออกเป็นระดับแนวนอน จำนวนระดับสอดคล้องกับจำนวนการเชื่อมโยงในห่วงโซ่อาหาร

ห่วงโซ่อาหารทั้งหมดเริ่มต้นด้วยผู้ผลิต - สิ่งมีชีวิต autotrophic ที่สร้างสารอินทรีย์ จำนวนรวมของ autotrophs ในระบบนิเวศคือสิ่งที่อยู่ที่ฐานของพีระมิดระบบนิเวศ

ข้าว. 1. ปิรามิดเชิงนิเวศของประชากร

โดยปกติปิรามิดอาหารจะมีตั้งแต่ 3 ถึง 5 ระดับ

ลิงค์สุดท้ายในห่วงโซ่อาหารมักจะเป็นผู้ล่าขนาดใหญ่หรือมนุษย์ ดังนั้น จำนวนบุคคลและชีวมวลที่ระดับสุดท้ายของพีระมิดจึงต่ำที่สุด

บทความ 2 อันดับแรกที่อ่านไปพร้อมกันนี้

สาระสำคัญของปิรามิดเชิงนิเวศคือภาพของการลดลงของมวลชีวภาพในห่วงโซ่อาหาร

เงื่อนไขของโมเดล

ควรเข้าใจว่าแบบจำลองแสดงความเป็นจริงในลักษณะทั่วไป ทุกอย่างยากขึ้นในชีวิต สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ใดๆ รวมทั้งมนุษย์สามารถรับประทานได้ และพลังงานของมันจะถูกนำไปใช้ในปิรามิดเชิงนิเวศในทางที่ผิดปกติ

ส่วนหนึ่งของมวลชีวภาพของระบบนิเวศมักถูกพิจารณาโดยผู้ย่อยสลาย - สิ่งมีชีวิตที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว ผู้บริโภคจะกินรีดิวเซอร์ คืนพลังงานบางส่วนกลับคืนสู่ระบบนิเวศ

สัตว์กินพืชทุกชนิด เช่น หมีสีน้ำตาลทำหน้าที่เป็นทั้งผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง (กินพืช) และเป็นผู้ย่อยสลาย (กินซากสัตว์) และเป็นผู้ล่าขนาดใหญ่

ชนิด

ขึ้นอยู่กับลักษณะเชิงปริมาณของระดับที่ใช้ ปิรามิดเชิงนิเวศมีสามประเภท:

• ตัวเลข;
• ชีวมวล;
• พลังงาน.

กฎ 10%

จากการคำนวณของนักนิเวศวิทยา 10% ของชีวมวลหรือพลังงานของระดับก่อนหน้าจะไปที่แต่ละระดับถัดไปของพีระมิดเชิงนิเวศ ส่วนที่เหลืออีก 90% ถูกใช้ไปกับกระบวนการที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตและกระจายไปในรูปของการแผ่รังสีความร้อน

รูปแบบนี้เรียกว่ากฎพีระมิดเชิงนิเวศของพลังงานและชีวมวล

พิจารณาตัวอย่าง สัตว์กินพืชมีน้ำหนักตัวประมาณ 100 กก. เกิดจากพืชสีเขียวหนึ่งตัน เมื่อสัตว์กินพืชถูกกินโดยผู้ล่าขนาดเล็ก น้ำหนักของพวกมันจะเพิ่มขึ้น 10 กก. หากผู้ล่าตัวเล็กถูกกินโดยตัวใหญ่น้ำหนักตัวของผู้ล่าจะเพิ่มขึ้น 1 กิโลกรัม

ข้าว. 2. พีระมิดเชิงนิเวศของชีวมวล

ห่วงโซ่อาหาร: แพลงก์ตอนพืช - แพลงก์ตอนสัตว์ - ปลาเล็ก - ปลาใหญ่ - มนุษย์ มี 5 ระดับอยู่แล้วและเพื่อให้มวลของบุคคลเพิ่มขึ้น 1 กิโลกรัมจำเป็นต้องมีแพลงตอนพืช 10 ตันในระดับแรก

ข้าว. 3. ปิรามิดพลังงานเชิงนิเวศ

ประโยชน์ของเอเพ็กซ์

สิ่งมีชีวิตบนยอดพีระมิดเชิงนิเวศมีแนวโน้มที่จะวิวัฒนาการมากขึ้น ในสมัยโบราณมันเป็นสัตว์ที่มีระดับสูงสุดในความสัมพันธ์ทางโภชนาการที่พัฒนาเร็วขึ้น

ใน Mesozoic สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมครอบครองระดับกลางของพีระมิดทางนิเวศวิทยาและถูกกำจัดอย่างแข็งขันโดยสัตว์เลื้อยคลานที่กินสัตว์อื่น ต้องขอบคุณการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์เท่านั้นที่พวกมันสามารถก้าวขึ้นสู่ระดับสูงสุดและครองตำแหน่งที่โดดเด่นในระบบนิเวศทั้งหมด

ปิรามิดเชิงนิเวศเป็นแบบจำลองกราฟิกที่สะท้อนถึงจำนวนบุคคล (พีระมิดแห่งตัวเลข) ปริมาณมวลชีวภาพ (พีระมิดมวลชีวภาพ) หรือพลังงานที่มีอยู่ในพวกมัน (พีระมิดแห่งพลังงาน) ในแต่ละระดับโภชนาการ และบ่งชี้การลดลงของตัวบ่งชี้ทั้งหมดด้วย การเพิ่มขึ้นของระดับโภชนาการ

ปิรามิดเชิงนิเวศมีอยู่สามประเภท ได้แก่ พลังงาน มวลชีวภาพ และความอุดมสมบูรณ์ เราได้พูดถึงพีระมิดพลังงานในหัวข้อที่แล้ว “การถ่ายโอนพลังงานในระบบนิเวศ” อัตราส่วนของสิ่งมีชีวิตในระดับต่างๆ โดยทั่วไปจะเป็นไปตามกฎเดียวกันกับอัตราส่วนของพลังงานที่เข้ามา: ยิ่งระดับสูง มวลชีวภาพรวมและจำนวนของสิ่งมีชีวิตที่เป็นส่วนประกอบก็จะยิ่งต่ำลง

พีระมิดชีวมวล

พีระมิดของมวลชีวภาพและตัวเลข ไม่เพียงแต่เป็นลักษณะตรงเท่านั้น แต่ยังมีลักษณะกลับด้านของระบบนิเวศทางน้ำอีกด้วย

ปิรามิดเชิงนิเวศ (โภชนาการ) เป็นภาพกราฟิกที่แสดงความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างระดับโภชนาการของ biocenosis - ผู้ผลิต ผู้บริโภค (แยกกันสำหรับแต่ละระดับ) และผู้ย่อยสลาย แสดงเป็นตัวเลข (พีระมิดแห่งตัวเลข) มวลชีวภาพ (พีระมิดมวลชีวภาพ) หรืออัตราการเพิ่มขึ้นของชีวมวล (ปิรามิดแห่งพลังงาน)

พีระมิดมวลชีวภาพ - อัตราส่วนระหว่างผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายในระบบนิเวศ แสดงเป็นมวลและแสดงเป็นแบบจำลองทางโภชนาการ

ปิรามิดของมวลชีวภาพรวมถึงตัวเลขไม่เพียง แต่ตรงเท่านั้น แต่ยังกลับด้านอีกด้วย (รูปที่ 12.38) ปิรามิดของมวลชีวภาพกลับหัวเป็นลักษณะเฉพาะของระบบนิเวศทางน้ำ ซึ่งผู้ผลิตหลัก เช่น แพลงก์ตอนพืช สาหร่าย แบ่งตัวอย่างรวดเร็ว และผู้บริโภคแพลงก์ตอนสัตว์จำพวกครัสเตเชียนมีขนาดใหญ่กว่ามาก แต่มีวงจรการสืบพันธุ์ที่ยาวนาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งนี้ใช้กับสภาพแวดล้อมน้ำจืดซึ่งผลผลิตหลักมาจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กซึ่งมีอัตราการเผาผลาญเพิ่มขึ้น เช่น ชีวมวลต่ำ ผลผลิตสูง

พีระมิดมวลชีวภาพเป็นพื้นฐานที่น่าสนใจมากกว่า เนื่องจากพวกมันกำจัดปัจจัย "ทางกายภาพ" และแสดงอัตราส่วนเชิงปริมาณของมวลชีวภาพอย่างชัดเจน หากสิ่งมีชีวิตมีขนาดไม่แตกต่างกันมากนักโดยระบุมวลรวมของบุคคลในระดับโภชนาการเราจะได้พีระมิดแบบขั้นบันได แต่ถ้าสิ่งมีชีวิตในระดับล่างโดยเฉลี่ยมีขนาดเล็กกว่าสิ่งมีชีวิตในระดับที่สูงขึ้น แสดงว่ามีพีระมิดมวลชีวภาพกลับหัว ตัวอย่างเช่น ในระบบนิเวศที่มีผู้ผลิตรายเล็กและผู้บริโภครายใหญ่ มวลรวมของรายหลังอาจสูงกว่าจำนวนรวมของผู้ผลิต ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง สามารถทำภาพรวมได้หลายอย่างสำหรับพีระมิดชีวมวล

พีระมิดมวลชีวภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงของมวลชีวภาพในแต่ละระดับโภชนาการถัดไป: สำหรับระบบนิเวศบนบก พีระมิดมวลชีวภาพจะแคบลงด้านบน สำหรับระบบนิเวศในมหาสมุทร พีระมิดมีลักษณะกลับด้าน (แคบลง) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการบริโภคแพลงก์ตอนพืชอย่างรวดเร็วโดยผู้บริโภค

พีระมิดแห่งตัวเลข

พีระมิดประชากรเป็นพีระมิดเชิงนิเวศที่สะท้อนถึงจำนวนบุคคลในแต่ละระดับอาหาร พีระมิดแห่งตัวเลขไม่ได้ให้แนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับโครงสร้างของห่วงโซ่อาหารเสมอไป เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงขนาดและน้ำหนักของบุคคล อายุขัย อัตราการเผาผลาญ แต่แนวโน้มหลักคือจำนวนที่ลดลง ของบุคคลจากลิงค์ไปยังลิงค์ - ในกรณีส่วนใหญ่สามารถติดตามได้

ดังนั้นในระบบนิเวศบริภาษจึงมีการจัดตั้งบุคคลต่อไปนี้ขึ้น: ผู้ผลิต - 150,000 ราย ผู้บริโภคที่กินพืชเป็นอาหาร - 20,000 ราย ผู้บริโภคที่กินเนื้อเป็นอาหาร - 9,000 ind./ar (Odum, 1075) ซึ่งในแง่ของเฮกตาร์จะใหญ่กว่า 100 เท่า biocenosis ในทุ่งหญ้ามีลักษณะโดยบุคคลต่อไปนี้บนพื้นที่ 4,000 m2: ผู้ผลิต - 5,842,424, ผู้บริโภคที่กินพืชเป็นอาหารลำดับที่ 1 - 708,024, ผู้บริโภคที่กินเนื้อเป็นอาหารลำดับที่ 2 - 35,490, ผู้บริโภคที่กินเนื้อเป็นอาหารลำดับที่ 3 - 3.

ปิรามิดคว่ำ

หากอัตราการขยายพันธุ์ของประชากรเหยื่อสูง แม้จะมีมวลชีวภาพต่ำ ประชากรดังกล่าวก็สามารถเป็นแหล่งอาหารที่เพียงพอสำหรับผู้ล่าที่มีมวลชีวภาพสูงกว่า แต่อัตราการขยายพันธุ์ต่ำ ด้วยเหตุนี้ พีระมิดประชากรจึงกลับด้านได้ เช่น ความหนาแน่นของสิ่งมีชีวิต ณ เวลาใดเวลาหนึ่งในระดับโภชนาการต่ำอาจต่ำกว่าความหนาแน่นของสิ่งมีชีวิตในระดับสูง ตัวอย่างเช่น แมลงหลายชนิดสามารถอาศัยและหากินบนต้นไม้ต้นเดียวได้ (พีระมิดตัวเลขกลับหัว)

พีระมิดมวลชีวภาพกลับหัวเป็นลักษณะเฉพาะของระบบนิเวศทางทะเล ซึ่งผู้ผลิตหลัก (สาหร่ายแพลงก์ตอนพืช) แบ่งตัวอย่างรวดเร็ว (มีศักยภาพในการสืบพันธุ์ขนาดใหญ่และการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของรุ่น) ในมหาสมุทร แพลงก์ตอนพืชสามารถเปลี่ยนแปลงได้มากถึง 50 รุ่นในหนึ่งปี ผู้บริโภคแพลงก์ตอนพืชมีขนาดใหญ่กว่ามาก แต่เพิ่มจำนวนได้ช้ากว่ามาก ในช่วงเวลาที่ปลานักล่า (โดยเฉพาะวอลรัสและวาฬ) สะสมมวลชีวภาพของพวกมัน แพลงก์ตอนพืชหลายชั่วอายุคนจะเปลี่ยนไป ซึ่งมวลชีวภาพทั้งหมดจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก

ปิรามิดของมวลชีวภาพไม่ได้คำนึงถึงระยะเวลาของการดำรงอยู่ของรุ่นของบุคคลในระดับโภชนาการที่แตกต่างกันและอัตราการก่อตัวและการบริโภคของชีวมวล นั่นคือเหตุผลที่วิธีสากลในการแสดงโครงสร้างทางโภชนาการของระบบนิเวศคือปิรามิดของอัตราการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตนั่นคือ ผลผลิต โดยปกติจะเรียกว่าปิรามิดพลังงาน ซึ่งหมายถึงการแสดงออกทางพลังงานของการผลิต

กฎของลินเดมันน์ (10%)

การไหลเวียนของพลังงานผ่านระดับโภชนาการของ biocenosis จะค่อยๆดับลง ในปีพ. ศ. 2485 อาร์ลินเดมันน์ได้กำหนดกฎของปิรามิดแห่งพลังงานหรือกฎหมาย (กฎ) 10% ตามที่ปิรามิดเชิงนิเวศจากระดับโภชนาการหนึ่งเคลื่อนไปยังอีกระดับที่สูงกว่า (ตาม "บันได": ผู้ผลิต - ผู้บริโภค - ผู้ย่อยสลาย) โดยเฉลี่ยประมาณ 10% ของพลังงานที่ได้รับในระดับก่อนหน้าของปิรามิดเชิงนิเวศ การไหลย้อนกลับที่เกี่ยวข้องกับการบริโภคสารและพลังงานที่ผลิตโดยระดับบนของปิรามิดพลังงานเชิงนิเวศในระดับล่างเช่นจากสัตว์สู่พืชนั้นอ่อนแอกว่ามาก - ไม่เกิน 0.5% (แม้แต่ 0.25%) ของการไหลทั้งหมด ดังนั้นเราจึงสามารถพูดเกี่ยวกับวัฏจักรของพลังงานในไบโอซีโนซิสได้โดยไม่จำเป็น

หากพลังงานสูญเสียไปสิบเท่าในระหว่างการเปลี่ยนไปสู่ระดับที่สูงขึ้นของปิรามิดเชิงนิเวศน์ การสะสมของสารจำนวนหนึ่ง รวมทั้งสารที่เป็นพิษและสารกัมมันตภาพรังสี จะเพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่ใกล้เคียงกันโดยประมาณ ข้อเท็จจริงนี้ได้รับการแก้ไขในกฎการขยายทางชีวภาพ เป็นจริงสำหรับทุก cenoses ใน biocenoses ในน้ำ การสะสมของสารพิษจำนวนมาก รวมทั้งสารกำจัดศัตรูพืชกลุ่มออร์กาโนคลอรีน มีความสัมพันธ์กับมวลของไขมัน (ลิพิด) เช่น มีพื้นหลังด้านพลังงานอย่างชัดเจน

ปิรามิดเชิงนิเวศ

เพื่อให้เห็นภาพความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในสปีชีส์ต่างๆ ใน ​​biocenosis เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ปิรามิดเชิงนิเวศน์ โดยแยกแยะระหว่างพีระมิดแห่งความอุดมสมบูรณ์ มวลชีวภาพ และพลังงาน

ในบรรดาปิรามิดเชิงนิเวศที่มีชื่อเสียงที่สุดและใช้บ่อยที่สุดคือ:

§ พีระมิดแห่งตัวเลข

§ พีระมิดชีวมวล

พีระมิดแห่งตัวเลข ในการสร้างพีระมิดแห่งความอุดมสมบูรณ์ จำนวนของสิ่งมีชีวิตในดินแดนหนึ่งจะถูกนับโดยจัดกลุ่มตามระดับโภชนาการ:

§ ผู้ผลิต - พืชสีเขียว

§ ผู้บริโภคหลัก - สัตว์กินพืช;

§ ผู้บริโภคทุติยภูมิ - สัตว์กินเนื้อ;

§ ผู้บริโภคระดับอุดมศึกษา - สัตว์กินเนื้อ;

§ ha-e ผู้บริโภค ("สุดยอดผู้ล่า") - สัตว์กินเนื้อ;

§ ตัวย่อยสลาย - ตัวทำลาย

แต่ละระดับจะแสดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าตามอัตภาพความยาวหรือพื้นที่ซึ่งสอดคล้องกับค่าตัวเลขของจำนวนบุคคล เมื่อวางรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเหล่านี้ในลำดับย่อย จะได้ปิรามิดเชิงนิเวศน์แห่งความอุดมสมบูรณ์ (รูปที่ 3) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานที่คิดค้นโดยนักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน Ch. Elton Nikolaikin N. I. Ecology: Proc. สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova - ฉบับที่ 3 ตายตัว - ม.: อีแร้ง 2547 ..

ข้าว. มะเดื่อ 3. ปิรามิดเชิงนิเวศแห่งความอุดมสมบูรณ์สำหรับทุ่งหญ้าที่รกไปด้วยธัญพืช: ตัวเลข - จำนวนบุคคล

ข้อมูลสำหรับปิรามิดประชากรนั้นหาได้ง่ายโดยการสุ่มตัวอย่างโดยตรง แต่มีปัญหาบางประการ:

§ ผู้ผลิตมีขนาดแตกต่างกันมาก แม้ว่าธัญพืชหรือสาหร่ายหนึ่งต้นจะมีสถานะเหมือนต้นไม้ต้นเดียว บางครั้งสิ่งนี้ละเมิดรูปทรงเสี้ยมที่ถูกต้อง บางครั้งก็ให้ปิรามิดกลับหัว (รูปที่ 4) อ้างแล้ว;

ข้าว.

§ ช่วงของความอุดมสมบูรณ์ของสปีชีส์ต่างๆ นั้นกว้างมากจนยากต่อการรักษามาตราส่วนในการแสดงกราฟิก แต่ในกรณีเช่นนี้ สามารถใช้มาตราส่วนลอการิทึมได้

พีระมิดชีวมวล. พีระมิดมวลชีวภาพเชิงนิเวศถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกับพีระมิดแห่งความอุดมสมบูรณ์ ความหมายหลักของมันคือการแสดงปริมาณของสิ่งมีชีวิต (มวลชีวภาพ - มวลรวมของสิ่งมีชีวิต) ในแต่ละระดับโภชนาการ สิ่งนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงความไม่สะดวกตามแบบฉบับของพีระมิดประชากร ในกรณีนี้ ขนาดของสี่เหลี่ยมเป็นสัดส่วนกับมวลของสิ่งมีชีวิตในระดับที่สอดคล้องกัน ต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตร (รูปที่ 5, a, b) Nikolaykin N. I. นิเวศวิทยา: Proc. สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova - ฉบับที่ 3 ตายตัว - M.: Bustard, 2004 .. คำว่า "พีระมิดชีวมวล" เกิดขึ้นเนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่ มวลของผู้บริโภคหลักที่อาศัยอยู่กับค่าใช้จ่ายของผู้ผลิตนั้นน้อยกว่ามวลของผู้ผลิตเหล่านี้มาก และ มวลของผู้บริโภคทุติยภูมิน้อยกว่ามวลของผู้บริโภคหลักมาก เป็นเรื่องปกติที่จะแสดงมวลชีวภาพของตัวทำลายแยกกัน

ข้าว. มะเดื่อ 5. ปิรามิดมวลชีวภาพของ biocenoses ของแนวปะการัง (a) และช่องแคบอังกฤษ (b): ตัวเลข - มวลชีวภาพเป็นกรัมของวัตถุแห้งต่อ 1 m 2

การสุ่มตัวอย่างจะกำหนดมวลชีวภาพยืนต้นหรือผลผลิตยืนต้น (เช่น ณ เวลาที่กำหนด) ซึ่งไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับอัตราการผลิตหรือการบริโภคมวลชีวภาพ

อัตราการสร้างอินทรียวัตถุไม่ได้กำหนดปริมาณสำรองทั้งหมด เช่น มวลชีวภาพรวมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในแต่ละระดับชั้นอาหาร ดังนั้น ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นในการวิเคราะห์เพิ่มเติมหากไม่คำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้:

* ประการแรก หากอัตราการบริโภคมวลชีวภาพ (การสูญเสียเนื่องจากการกิน) และอัตราการก่อตัวของมันเท่ากัน พืชยืนต้นไม่ได้บ่งชี้ถึงผลผลิต เช่น เกี่ยวกับปริมาณของพลังงานและสสารที่ส่งผ่านจากระดับโภชนาการหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง ซึ่งสูงกว่าในช่วงเวลาหนึ่ง (เช่น เป็นเวลาหนึ่งปี) ดังนั้น บนทุ่งหญ้าที่อุดมสมบูรณ์และใช้อย่างหนาแน่น ผลผลิตของหญ้าบนเถาองุ่นอาจต่ำกว่า และผลผลิตจะสูงกว่าบนทุ่งหญ้าที่อุดมสมบูรณ์น้อยกว่า แต่ใช้เพียงเล็กน้อยสำหรับการเล็มหญ้า

* ประการที่สอง ผู้ผลิตขนาดเล็ก เช่น สาหร่าย มีอัตราการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์สูง สมดุลกับการบริโภคอย่างเข้มข้นของสิ่งมีชีวิตอื่นและความตายตามธรรมชาติ ดังนั้นผลผลิตของพวกเขาจึงไม่น้อยไปกว่าผู้ผลิตรายใหญ่ (เช่น ต้นไม้) แม้ว่ามวลชีวภาพบนเถาจะมีขนาดเล็กก็ตาม กล่าวอีกนัยหนึ่ง แพลงก์ตอนพืชที่มีผลผลิตเท่ากับต้นไม้จะมีมวลชีวภาพต่ำกว่ามาก แม้ว่าจะสามารถช่วยชีวิตสัตว์ที่มีมวลเท่ากันได้

ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งของสิ่งที่อธิบายไว้คือ "ปิรามิดกลับหัว" (รูปที่ 3, ข) แพลงก์ตอนสัตว์ของ biocenoses ในทะเลสาบและทะเลส่วนใหญ่มักมีมวลชีวภาพมากกว่าอาหารของมัน - แพลงก์ตอนพืช อย่างไรก็ตาม อัตราการแพร่พันธุ์ของสาหร่ายสีเขียวนั้นสูงมากจนทำให้มวลชีวภาพทั้งหมดที่แพลงก์ตอนสัตว์กินเข้าไปกลับคืนมาในระหว่างวัน อย่างไรก็ตาม ในบางช่วงของปี (ในช่วงออกดอกในฤดูใบไม้ผลิ) จะสังเกตเห็นอัตราส่วนตามปกติของมวลชีวภาพ (รูปที่ 6) Nikolaikin NI Ecology: Proc. สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova - ฉบับที่ 3 ตายตัว - ม.: อีแร้ง 2547 ..

ข้าว. มะเดื่อ 6. การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในปิรามิดมวลชีวภาพของทะเลสาบ (ในตัวอย่างของทะเลสาบแห่งหนึ่งในอิตาลี): ตัวเลข - มวลชีวภาพเป็นกรัมของวัตถุแห้งต่อ 1 ม. 3

ความผิดปกติที่ดูเหมือนไม่มีปิรามิดแห่งพลังงานซึ่งพิจารณาด้านล่าง

พีระมิดพลังงาน. วิธีพื้นฐานที่สุดในการสะท้อนความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการต่างๆ และการจัดระบบการทำงานของไบโอซีโนสคือพีระมิดพลังงาน ซึ่งขนาดของรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเป็นสัดส่วนกับพลังงานที่เทียบเท่ากันต่อหน่วยเวลา นั่นคือ ปริมาณพลังงาน (ต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตร) ที่ผ่านระดับโภชนาการหนึ่งในช่วงระยะเวลาที่ยอมรับ (รูปที่ 7) อ้างแล้ว. สามารถเพิ่มสี่เหลี่ยมอีกหนึ่งรูปจากด้านล่างไปยังฐานของพีระมิดแห่งพลังงานได้อย่างสมเหตุสมผลซึ่งสะท้อนถึง การไหลของพลังงานแสงอาทิตย์

พีระมิดแห่งพลังงานสะท้อนให้เห็นถึงพลวัตของทางเดินของมวลอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร (โภชนาการ) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วแตกต่างจากพีระมิดแห่งความอุดมสมบูรณ์และมวลชีวภาพซึ่งสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบ (จำนวนของสิ่งมีชีวิต ณ เวลาที่กำหนด ช่วงเวลา). รูปร่างของปิรามิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของขนาดและความเข้มของเมแทบอลิซึมของแต่ละบุคคล หากคำนึงถึงแหล่งพลังงานทั้งหมดปิรามิดจะมีรูปร่างทั่วไปเสมอ (ในรูปของปิรามิดที่มีการเติมด้านบน) ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ข้าว. 7. พีระมิดพลังงาน: ตัวเลข - ปริมาณพลังงาน kJ * m -2 * r -1

ปิรามิดพลังงานไม่เพียงช่วยให้สามารถเปรียบเทียบ biocenoses ที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังสามารถระบุความสำคัญสัมพัทธ์ของประชากรในชุมชนเดียวกันได้อีกด้วย พวกมันมีประโยชน์มากที่สุดในบรรดาปิรามิดเชิงนิเวศทั้งสามประเภท แต่ข้อมูลในการสร้างปิรามิดนั้นยากที่สุด

หนึ่งในตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จและเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของปิรามิดเชิงนิเวศแบบคลาสสิกคือปิรามิดที่แสดงในรูปที่ 8 Nikolaikin N. I. นิเวศวิทยา: Proc. สำหรับมหาวิทยาลัย / N. I. Nikolaykin, N. E. Nikolaykina, O. P. Melekhova - ฉบับที่ 3 ตายตัว - M.: Bustard, 2004 .. พวกเขาแสดงให้เห็นถึง biocenosis ตามเงื่อนไขที่เสนอโดยนักนิเวศวิทยาชาวอเมริกัน Y. Odum "ไบโอซีโนซิส" ประกอบด้วยเด็กผู้ชายที่กินแต่เนื้อลูกวัวและลูกวัวที่กินแต่หญ้าชนิตหนึ่ง

ข้าว.

กฎนิเวศวิทยา 1% หลักสูตรบรรยาย. รวบรวมโดย: ผู้สมัครของ Technical Sciences, รองศาสตราจารย์ Tikhonov AI, 2545 ประเด็นของปาสเตอร์รวมถึงกฎของพีระมิดพลังงานโดย R. Lindemann ก่อให้เกิดการกำหนดกฎหนึ่งและสิบเปอร์เซ็นต์ แน่นอน 1 และ 10 เป็นตัวเลขโดยประมาณ: ประมาณ 1 และประมาณ 10

"เลขมหัศจรรย์" 1% เกิดจากอัตราส่วนความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานและ "ความจุ" ที่จำเป็นต่อการรักษาเสถียรภาพของสิ่งแวดล้อม สำหรับชีวมณฑล ส่วนแบ่งของการบริโภคที่เป็นไปได้ของการผลิตขั้นปฐมภูมิทั้งหมดไม่เกิน 1% (ซึ่งเป็นไปตามกฎของ R. Lindemann เช่นกัน: ประมาณ 1% ของการผลิตขั้นปฐมภูมิสุทธิในแง่พลังงานถูกบริโภคโดยสัตว์มีกระดูกสันหลังในฐานะผู้บริโภคลำดับที่สูงกว่า ประมาณ 10 % โดยสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในฐานะผู้บริโภคลำดับล่าง และที่เหลือบางส่วนเป็นแบคทีเรียและเชื้อรา saprophage) ทันทีที่มนุษยชาติใกล้จะถึงอดีตและศตวรรษของเราเริ่มใช้การผลิตชีวมณฑลจำนวนมากขึ้น (ตอนนี้อย่างน้อย 10%) หลักการของ Le Chatelier-Brown ก็หยุดเป็นที่น่าพอใจ (เห็นได้ชัดว่าจากประมาณ 0.5% ของ พลังงานรวมของชีวมณฑล): พืชไม่ให้การเจริญเติบโตของมวลชีวภาพตามการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ CO 2 เป็นต้น (การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนที่จับกับพืชนั้นสังเกตได้ในศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น)

สังเกตุเกณฑ์การบริโภค 5 - 10% ของปริมาณของสารซึ่งเมื่อผ่านไปจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนในระบบของธรรมชาติ มันถูกนำไปใช้ในระดับเชิงประจักษ์-ใช้งานง่ายเป็นหลัก โดยไม่แยกความแตกต่างระหว่างรูปแบบและธรรมชาติของการควบคุมในระบบเหล่านี้ โดยประมาณ เป็นไปได้ที่จะแบ่งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับระบบธรรมชาติด้วยการควบคุมประเภทสิ่งมีชีวิตและกลุ่มควบคุม และระบบประชากร ในทางกลับกัน ในอดีต ปริมาณที่เราสนใจคือเกณฑ์สำหรับการออกจากสถานะหยุดนิ่งสูงถึง 1% ของการไหลของพลังงาน ("บรรทัดฐาน" ของการบริโภค) และเกณฑ์การทำลายตนเอง - ประมาณ 10% ของ "บรรทัดฐาน" นี้ สำหรับระบบประชากร โดยเฉลี่ยที่เกิน 10% ของปริมาณการถอนนำไปสู่การออกจากระบบเหล่านี้จากสถานะหยุดนิ่ง

1. เว็บอาหารคืออะไร?

ตอบ. ห่วงโซ่อาหาร (โภชนาการ) - ชุดของพืชสัตว์เชื้อราและจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกันโดยความสัมพันธ์: อาหาร - ผู้บริโภค สายใยอาหารเป็นระบบความสัมพันธ์ระหว่างห่วงโซ่อาหาร

2. สิ่งมีชีวิตใดเป็นผู้ผลิต?

ตอบ. ผู้ผลิต - สิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากอนินทรีย์ซึ่งก็คือ autotrophs ทั้งหมด เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นพืชสีเขียว (พวกมันสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง) อย่างไรก็ตามแบคทีเรียเคมีบางชนิดมีความสามารถในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ทางเคมีอย่างหมดจดโดยไม่ต้องใช้แสงแดด

3. ผู้บริโภคแตกต่างจากผู้ผลิตอย่างไร?

คำถามหลัง§ 85

1. พีระมิดเชิงนิเวศคืออะไร? สะท้อนกระบวนการอะไรในชุมชน

ตอบ. ปริมาณพลังงานที่ลดลงระหว่างการเปลี่ยนจากระดับโภชนาการหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง (สูงกว่า) กำหนดจำนวนของระดับเหล่านี้และอัตราส่วนของผู้ล่าต่อเหยื่อ มีการประมาณว่าระดับโภชนาการใด ๆ ที่ได้รับจะได้รับพลังงานประมาณ 10% (หรือมากกว่าเล็กน้อย) ของระดับก่อนหน้า ดังนั้นจำนวนระดับโภชนาการทั้งหมดจึงไม่ค่อยเกินสี่หรือหก

ปรากฏการณ์นี้ซึ่งแสดงเป็นภาพกราฟิกเรียกว่าปิรามิดเชิงนิเวศ มีพีระมิดของตัวเลข (บุคคล) พีระมิดมวลชีวภาพและพีระมิดพลังงาน

ฐานของปิรามิดเกิดจากผู้ผลิต (พืช) เหนือพวกเขาคือผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง (สัตว์กินพืช) ระดับถัดไปจะแสดงโดยผู้บริโภคลำดับที่สอง (ผู้ล่า) และอื่น ๆ จนถึงยอดปิรามิดซึ่งครอบครองโดยผู้ล่าที่ใหญ่ที่สุด ความสูงของพีระมิดมักจะสอดคล้องกับความยาวของห่วงโซ่อาหาร

ปิรามิดมวลชีวภาพแสดงอัตราส่วนของมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการที่แตกต่างกันโดยแสดงภาพกราฟิกในลักษณะที่ความยาวหรือพื้นที่ของสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่สอดคล้องกับระดับโภชนาการหนึ่ง ๆ เป็นสัดส่วนกับมวลชีวภาพของมัน

2. ปิรามิดของตัวเลขและพลังงานแตกต่างกันอย่างไร?

ตอบ. ปิรามิดเชิงนิเวศสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภทหลัก:

ปิรามิดแห่งความอุดมสมบูรณ์ซึ่งสะท้อนถึงความอุดมสมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด ปิรามิดชีวมวลที่แสดงลักษณะมวลรวมของบุคคลในแต่ละระดับโภชนาการ ปิรามิดการผลิตที่แสดงลักษณะการผลิตของแต่ละระดับโภชนาการ

ตามกฎแล้วปิรามิดประชากรเป็นข้อมูลและตัวบ่งชี้ที่น้อยที่สุดเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการเดียวกันในระบบนิเวศส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน ตัวอย่างเช่น มวลของสุนัขจิ้งจอกหนึ่งตัวเท่ากับมวลของหนูหลายร้อยตัว

โดยปกติแล้ว จำนวนของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิกในระบบนิเวศหนึ่งๆ จะสูงกว่าออโตโทรฟิค แมลงหลายชนิดสามารถกินต้นไม้ต้นเดียวได้ (ระดับโภชนาการแรก) (ระดับโภชนาการที่สอง) ด้วยการเพิ่มระดับโภชนาการของสิ่งมีชีวิต heterotrophic ขนาดเฉลี่ยของบุคคลที่อยู่ในนั้นมักจะเพิ่มขึ้นและจำนวนจะลดลง ดังนั้นปิรามิดประชากรในระบบนิเวศจึงดูเหมือน "ต้นคริสต์มาส"

พีระมิดของชีวมวลแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับโภชนาการต่างๆ ของระบบนิเวศได้ดีกว่ามาก โดยทั่วไปแล้ว ชีวมวลในระดับต่ำจะมีค่ามากกว่าระดับที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นที่สำคัญสำหรับกฎนี้ ตัวอย่างเช่น ในทะเล มวลชีวภาพของแพลงก์ตอนสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารมีมากกว่ามวลชีวภาพของแพลงก์ตอนพืชอย่างมีนัยสำคัญ (บางครั้ง 2-3 เท่า) ซึ่งส่วนใหญ่แสดงโดยสาหร่ายเซลล์เดียว สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าสาหร่ายถูกกินอย่างรวดเร็วโดยแพลงก์ตอนสัตว์ แต่อัตราการแบ่งเซลล์ที่สูงมากของพวกมันจะปกป้องพวกมันจากการกินที่สมบูรณ์

ภาพที่สมบูรณ์ที่สุดของการจัดระบบการทำงานของระบบนิเวศนั้นจัดทำโดยปิรามิดแห่งการผลิต ในเวลาเดียวกัน เป็นการดีกว่าที่จะแสดงถึงมูลค่าการผลิตของแต่ละระดับโภชนาการในหน่วยการวัดทั่วไป เหนือสิ่งอื่นใดคือหน่วยพลังงาน ในกรณีนี้ พีระมิดแห่งการผลิตจะเป็นปิรามิดแห่งพลังงาน

ตรงกันข้ามกับปิรามิดแห่งความอุดมสมบูรณ์และมวลชีวภาพซึ่งสะท้อนถึงสถิตยศาสตร์ของระบบ (เช่น ระบุลักษณะจำนวนของสิ่งมีชีวิต ณ ช่วงเวลาหนึ่ง) ปิรามิดแห่งการผลิตแสดงลักษณะอัตราการผ่านของพลังงานอาหารตามห่วงโซ่อาหาร หากคำนึงถึงค่าพลังงานและค่าใช้จ่ายทั้งหมดในห่วงโซ่อาหารอย่างถูกต้องตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ปิรามิดผลิตภัณฑ์จะมีรูปร่างที่ถูกต้องเสมอ

จำนวนและมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตที่สามารถรักษาระดับใดๆ ก็ตามภายใต้เงื่อนไขบางประการไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณของพลังงานคงที่ที่มีอยู่ ณ ระดับก่อนหน้า (กล่าวคือ ในมวลชีวภาพของระดับหลัง) แต่ขึ้นกับอัตราการผลิตอาหารของมัน

3. ทำไมพีระมิดของตัวเลขถึงตรงและกลับด้านได้?

ตอบ. หากอัตราการขยายพันธุ์ของประชากรเหยื่อสูง แม้จะมีมวลชีวภาพต่ำ ประชากรดังกล่าวก็สามารถเป็นแหล่งอาหารที่เพียงพอสำหรับผู้ล่าที่มีมวลชีวภาพสูงกว่า แต่อัตราการขยายพันธุ์ต่ำ ด้วยเหตุนี้ พีระมิดแห่งความอุดมสมบูรณ์หรือมวลชีวภาพอาจกลับด้าน กล่าวคือ ระดับโภชนาการต่ำอาจมีความหนาแน่นและมวลชีวภาพต่ำกว่าระดับที่สูงขึ้น

ตัวอย่างเช่น แมลงหลายชนิดสามารถอาศัยและหากินบนต้นไม้ต้นเดียวได้ (พีระมิดตัวเลขกลับหัว) ปิรามิดของมวลชีวภาพกลับหัวเป็นลักษณะเฉพาะของระบบนิเวศทางทะเล ซึ่งผู้ผลิตหลัก (สาหร่ายแพลงก์ตอนพืช) แบ่งตัวอย่างรวดเร็ว และผู้บริโภค (แพลงก์ตอนสัตว์จำพวกครัสเตเชียน) มีขนาดใหญ่กว่ามาก แต่เพิ่มจำนวนช้ากว่ามาก สัตว์มีกระดูกสันหลังทะเลมีมวลมากขึ้นและมีวงจรการสืบพันธุ์ที่ยาวนาน

คำนวณส่วนแบ่งพลังงานที่ได้รับในระดับโภชนาการที่ 5 โดยมีเงื่อนไขว่าจำนวนรวมที่ระดับ 1 คือ 500 หน่วย

ตอบ. ระดับแรกคือ 500 ระดับที่สองคือ 50 ระดับที่สามคือ 5 ระดับที่สี่คือ 0.5 หน่วยระดับที่ห้าคือ 0.05 หน่วย