آنچه در پایه هرم زیست محیطی قرار دارد. هرم اکولوژیکی

ساختار تغذیه‌ای بیوسنوز معمولاً توسط مدل‌های گرافیکی به شکل هرم‌های اکولوژیکی نمایش داده می‌شود. چنین مدل هایی در سال 1927 توسط جانورشناس انگلیسی سی التون ساخته شد.

اهرام اکولوژیکی- اینها مدلهای گرافیکی (معمولاً به شکل مثلث) هستند که تعداد افراد (هرم اعداد)، مقدار زیست توده آنها (هرم زیست توده) یا انرژی موجود در آنها (هرم انرژی) را در هر سطح تغذیه ای منعکس می کنند و نشان می دهند. کاهش در همه شاخص ها با افزایش سطح تغذیه.

سه نوع اهرام زیست محیطی وجود دارد.

هرم اعداد

هرم اعداد(اعداد) تعداد موجودات منفرد را در هر سطح نشان می دهد. در اکولوژی، هرم اعداد به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا به دلیل تعداد زیاد افراد در هر سطح تغذیه ای، نمایش ساختار بیوسنوز در یک مقیاس بسیار دشوار است.

برای درک اینکه هرم اعداد چیست، بیایید مثالی بزنیم. فرض کنید در پایه هرم 1000 تن علف وجود دارد که جرم آن صدها میلیون تیغه علف جداگانه است. این پوشش گیاهی می تواند 27 میلیون ملخ را تغذیه کند که به نوبه خود توسط حدود 90 هزار قورباغه قابل خوردن است. خود قورباغه ها می توانند به عنوان غذا برای 300 قزل آلا در یک حوض استفاده کنند. و این مقدار ماهی است که یک نفر در یک سال می تواند بخورد! بنابراین، در پایه هرم چند صد میلیون تیغه چمن وجود دارد و در بالای آن یک نفر وجود دارد. این از دست دادن ظاهری ماده و انرژی در طول انتقال از یک سطح تغذیه‌ای به سطح دیگر است.

گاهی اوقات استثناهایی در قاعده هرم وجود دارد و بعد ما با آن سروکار داریم هرم معکوس اعداداین را می توان در جنگل مشاهده کرد، جایی که حشرات روی یک درخت زندگی می کنند که از پرندگان حشره خوار تغذیه می کنند. بنابراین تعداد تولیدکنندگان کمتر از مصرف کنندگان است.

هرم زیست توده

هرم زیست توده -نسبت بین تولیدکنندگان و مصرف کنندگان که بر حسب جرم آنها بیان می شود (وزن خشک کل، محتوای انرژی یا سایر معیارهای کل ماده زنده). معمولاً در بیوسنوزهای زمینی، وزن کل تولیدکنندگان بیشتر از وزن مصرف کنندگان است. به نوبه خود، وزن کل مصرف کنندگان مرتبه اول بیشتر از مصرف کنندگان درجه دوم است و غیره. اگر ارگانیسم ها از نظر اندازه تفاوت زیادی با هم نداشته باشند، به طور معمول در نمودار، یک هرم پلکانی با بالای باریک به دست می آید.

بوم شناس آمریکایی، آر. ریکلفس، ساختار هرم زیست توده را اینگونه توضیح داد: «در اکثر جوامع زمینی، هرم زیست توده مشابه هرم بهره وری است. اگر همه ارگانیسم هایی را که در یک علفزار زندگی می کنند جمع آوری کنیم، وزن گیاهان بسیار بیشتر از وزن همه ارتوپترها و ونگلانی است که از این گیاهان تغذیه می کنند. وزن این علفخواران به نوبه خود از وزن پرندگان و گربه هایی که سطح گوشتخواران اولیه را تشکیل می دهند بیشتر خواهد بود و این دومی ها نیز از وزن شکارچیانی که از آنها تغذیه می کنند، در صورت وجود، بیشتر خواهد بود. وزن یک شیر بسیار زیاد است، اما شیرها به قدری نادر هستند که وزن آنها، که بر حسب گرم در هر متر مربع بیان می شود، ناچیز است.

همانطور که در مورد اهرام اعداد، شما می توانید به اصطلاح هرم معکوس (معکوس) زیست توده، زمانی که زیست توده تولید کنندگان کمتر از مصرف کننده است و گاهی تجزیه کننده ها و در قاعده هرم نه گیاهان، بلکه حیوانات هستند. این به طور عمده در مورد اکوسیستم های آبی صدق می کند. به عنوان مثال، در اقیانوس، با بهره وری نسبتاً بالایی از فیتوپلانکتون، جرم کل آن در یک لحظه معین ممکن است کمتر از جرم زئوپلانکتون و مصرف کننده نهایی (نهنگ ها، ماهی های بزرگ، نرم تنان) باشد.

هرم انرژی

هرم انرژیمیزان جریان انرژی، سرعت عبور یک توده غذا از زنجیره غذایی را منعکس می کند. ساختار بیوسنوز تا حد زیادی تحت تأثیر مقدار انرژی ثابت نیست، بلکه تحت تأثیر نرخ تولید غذا است.

همه اهرام زیست محیطی بر اساس یک قانون ساخته شده اند، یعنی: در پایه هر هرم گیاهان سبز وجود دارد، و هنگام ساخت اهرام، کاهش منظم از پایه آن به بالای تعداد افراد (هرم اعداد)، آنها زیست توده (هرم زیست توده) و انرژی عبوری از مقادیر مواد غذایی در نظر گرفته می شود (هرم انرژی).

در سال 1942، بوم شناس آمریکایی آر. لیندمن فرموله کرد قانون هرم انرژیکه بر اساس آن به طور متوسط حدود 10 درصد از انرژی دریافتی سطح قبلی از طریق قیمت مواد غذایی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر منتقل می شود. هرم اکولوژیکی. بقیه انرژی صرف تامین فرآیندهای حیاتی می شود. در نتیجه فرآیندهای متابولیک، موجودات زنده حدود 90٪ از کل انرژی را در هر حلقه از زنجیره غذایی از دست می دهند. بنابراین برای به دست آوردن مثلاً 1 کیلوگرم سوف، تقریباً 10 کیلوگرم بچه ماهی، 100 کیلوگرم زئوپلانکتون و 1000 کیلوگرم فیتوپلانکتون مصرف شود.

الگوی کلی فرآیند انتقال انرژی به شرح زیر است: انرژی بسیار کمتری از سطوح تروفیک بالایی نسبت به سطوح پایین تر عبور می کند. به همین دلیل است که حیوانات درنده بزرگ همیشه نادر هستند و هیچ شکارچی وجود ندارد که مثلاً از گرگ تغذیه کند. در این مورد، آنها به سادگی خود را تغذیه نمی کنند، بنابراین تعداد کمی از گرگ ها هستند.

>> اهرام زیست محیطی

اهرام اکولوژیکی

1. شبکه غذایی چیست؟
2. 2 چه موجوداتی تولید کننده هستند؟
3. مصرف کنندگان چه تفاوتی با تولیدکنندگان دارند؟

انتقال انرژی در جامعه

در هر زنجیره تغذیه ای، همه مواد غذایی برای رشد افراد استفاده نمی شود، یعنی برای تشکیل زیست توده. بخشی از آن صرف تامین هزینه های انرژی موجودات می شود: تنفس، حرکت، تولید مثل، حفظ دمای بدن و غیره. بنابراین، در هر پیوند بعدی زنجیره غذاییزیست توده در حال کاهش است. معمولاً هر چه جرم حلقه اولیه زنجیره غذایی بیشتر باشد در پیوندهای بعدی بیشتر است.

زنجیره غذایی کانال اصلی برای انتقال انرژی در یک جامعه است. با کاهش فاصله از تولید کننده اولیه، مقدار آن کاهش می یابد. این به دلایل مختلفی است.

انتقال انرژی از یک سطح به سطح دیگر هرگز کامل نیست. بخشی از انرژی در فرآیند فرآوری غذا از بین می رود و بخشی به هیچ وجه جذب بدن نمی شود و با مدفوع از آن دفع می شود و سپس توسط عوامل تخریب کننده تجزیه می شود.

بخشی از انرژی به صورت گرما در طی تنفس از دست می رود. هر حیوانی در حال حرکت، شکار، ساختن لانه یا انجام کارهای دیگر، کارهایی را انجام می دهد که نیاز به انرژی دارد و در نتیجه دوباره گرما آزاد می شود.

افت مقدار انرژی در طول انتقال از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر (بالاتر) تعداد این سطوح و نسبت شکارچیان به طعمه را تعیین می کند. تخمین زده می شود که هر سطح تغذیه ای معین حدود 10٪ (یا کمی بیشتر) از انرژی سطح قبلی را دریافت می کند. از همین رو تعداد کلبه ندرت بیش از چهار یا شش سطح تغذیه ای وجود دارد.

این پدیده که به صورت گرافیکی به تصویر کشیده شده است، هرم اکولوژیکی نامیده می شود. هرم اعداد (افراد)، هرم زیست توده و هرم انرژی وجود دارد.

پایه هرم توسط تولید کنندگان ( گیاهان). در بالای آنها مصرف کنندگان درجه اول (گیاهخواران) قرار دارند. سطح بعدی توسط مصرف کنندگان مرتبه دوم (شکارچیان) نشان داده می شود. و به همین ترتیب به بالای هرم که توسط بزرگترین شکارچیان اشغال شده است. ارتفاع هرم معمولاً با طول زنجیره غذایی مطابقت دارد.

هرم زیست توده نسبت زیست توده موجودات را در سطوح مختلف تغذیه ای نشان می دهد که به صورت گرافیکی به گونه ای ترسیم شده است که طول یا مساحت مستطیل مربوط به یک سطح تغذیه ای خاص با زیست توده آن متناسب باشد (شکل 136).

محتوای درس خلاصه درس و پشتیبانی چهارچوب ارائه درس روش های تسریع و فن آوری های تعاملی تمرینات بسته(فقط برای استفاده معلمان) درجه بندی تمرین وظایف و تمرینات، کارگاه های خودآزمایی، آزمایشگاه، موارد سطح پیچیدگی وظایف: عادی، بالا، تکالیف المپیاد تصاویر تصاویر: کلیپ های ویدئویی، صدا، عکس، گرافیک، جداول، کمیک، تراشه مقالات چند رسانه ای برای طنز گهواره کنجکاو، تمثیل ها، جوک ها، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول ها افزونه ها کتاب های درسی تست مستقل خارجی (VNT) تعطیلات موضوعی اصلی و اضافی، مقالات شعارها ویژگی های ملیواژه نامه اصطلاحات دیگر فقط برای معلمان

هرم اکولوژیکی یک نمایش گرافیکی از تلفات انرژی در زنجیره های غذایی است.

زنجیره های غذایی زنجیره های پایداری از گونه های به هم پیوسته هستند که به طور مداوم مواد و انرژی را از ماده غذایی اصلی استخراج می کنند که در طول تکامل موجودات زنده و بیوسفر به عنوان یک کل ایجاد شده است. آنها ساختار تغذیه ای هر بیوسنوز را تشکیل می دهند که از طریق آن انتقال انرژی و چرخه مواد انجام می شود. زنجیره غذایی از یک سری سطوح تغذیه ای تشکیل شده است که توالی آنها با جریان انرژی مطابقت دارد.

منبع اصلی انرژی در زنجیره های غذایی انرژی خورشیدی است. اولین سطح تغذیه ای - تولیدکنندگان (گیاهان سبز) - از انرژی خورشیدی در فرآیند فتوسنتز استفاده می کنند و تولید اولیه هر بیوسنوز را ایجاد می کنند. در عین حال، تنها 0.1 درصد از انرژی خورشیدی در فرآیند فتوسنتز استفاده می شود. بازدهی که گیاهان سبز انرژی خورشیدی را جذب می کنند با ارزش بهره وری اولیه تخمین زده می شود. بیش از نیمی از انرژی مرتبط با فتوسنتز بلافاصله توسط گیاهان در فرآیند تنفس مصرف می شود، بقیه انرژی بیشتر در طول زنجیره های غذایی منتقل می شود.

در عین حال، یک نظم مهم مرتبط با کارایی استفاده و تبدیل انرژی در فرآیند تغذیه وجود دارد. ماهیت آن به شرح زیر است: مقدار انرژی صرف شده برای حفظ فعالیت زندگی خود در زنجیره های غذایی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر رشد می کند، در حالی که بهره وری کاهش می یابد.

فیتوبیوماس به عنوان منبع انرژی و مواد برای ایجاد زیست توده ارگانیسم های دوم استفاده می شود.

مصرف کنندگان سطح تغذیه ای مرتبه اول - گیاهخواران. معمولاً بهره‌وری سطح تغذیه‌ای دوم بیش از 5 تا 20 درصد (10 درصد) سطح قبلی نیست. این در نسبت زیست توده گیاهی و حیوانی در این سیاره منعکس شده است. حجم انرژی لازم برای اطمینان از فعالیت حیاتی ارگانیسم با افزایش سطح سازمان مورفوفانشنال رشد می کند. بر این اساس، مقدار زیست توده ایجاد شده در سطوح تغذیه‌ای بالاتر کاهش می‌یابد.

اکوسیستم ها بسیار متنوع هستند سرعت نسبیایجاد و هزینه هر دو تولید اولیه خالص و تولید ثانویه خالص در هر سطح تغذیه‌ای. با این حال، همه اکوسیستم ها، بدون استثنا، با نسبت های خاصی از تولید اولیه و ثانویه مشخص می شوند. مقدار ماده گیاهی که به عنوان پایه زنجیره غذایی عمل می کند همیشه چندین برابر (حدود 10 برابر) از جرم کل حیوانات گیاهخوار است و بر این اساس جرم هر حلقه بعدی در زنجیره غذایی به نسبت تغییر می کند.

کاهش تدریجی انرژی جذب شده در یک سری از سطوح تغذیه ای در ساختار اهرام اکولوژیکی منعکس می شود.

کاهش در مقدار انرژی موجود در هر سطح تغذیه ای بعدی با کاهش زیست توده و تعداد افراد همراه است. اهرام زیست توده و فراوانی موجودات برای یک بیوسنوز معین در به طور کلیپیکربندی هرم بهره وری

از نظر گرافیکی، هرم زیست محیطی به صورت چندین مستطیل با ارتفاع یکسان اما طول های متفاوت به تصویر کشیده شده است. طول مستطیل از پایین به بالا کاهش می یابد که مربوط به کاهش بهره وری در سطوح تغذیه ای بعدی است. مثلث پایینی از نظر طول بزرگترین است و مربوط به اولین سطح تغذیه ای است - تولید کنندگان، دومی تقریباً 10 برابر کوچکتر است و مربوط به سطح تغذیه ای دوم است - حیوانات گیاهخوار، مصرف کنندگان مرتبه اول و غیره.

میزان ایجاد مواد آلی کل ذخایر آن را تعیین نمی کند، یعنی. جرم کل موجودات در هر سطح تغذیه ای. زیست توده موجود تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان در اکوسیستم‌های خاص به این بستگی دارد که نرخ‌های تجمع مواد آلی در یک سطح تغذیه‌ای خاص و انتقال آن به سطح بالاتر، یعنی با یکدیگر ارتباط دارند. مصرف ذخایر تشکیل شده چقدر قوی است. سرعت تولید مثل نسل های اصلی تولید کنندگان و مصرف کنندگان نقش مهمی ایفا می کند.

در اکثر اکوسیستم های زمینی، همانطور که قبلا ذکر شد، قانون زیست توده نیز اعمال می شود، یعنی. مجموع جرم گیاهان بیشتر از زیست توده همه گیاهخواران است و جرم گیاهخواران از جرم همه شکارچیان بیشتر است.

لازم است از نظر کمی بین بهره وری - یعنی رشد سالانه پوشش گیاهی - و زیست توده تمایز قائل شد. تفاوت بین تولید اولیه بیوسنوز و زیست توده میزان چرای توده گیاه را تعیین می کند. حتی برای جوامعی با غالب اشکال علفی، که نرخ تولید مثل زیست توده آنها بسیار بالا است، حیوانات تا 70٪ از رشد سالانه گیاه را استفاده می کنند.

در آن زنجیره‌های تغذیه‌ای که انتقال انرژی از طریق اتصالات «شکارچی-شکار» انجام می‌شود، اغلب اهرامی از تعداد افراد مشاهده می‌شود: تعداد کل افراد شرکت‌کننده در زنجیره‌های غذایی با هر پیوند کاهش می‌یابد. این نیز به این دلیل است که شکارچیان، به عنوان یک قاعده، بزرگتر از قربانیان خود هستند. یک استثنا از قوانین هرم اعداد مواردی است که شکارچیان کوچک با شکار گروهی برای حیوانات بزرگ زندگی می کنند.

هر سه قانون هرم - بهره وری، زیست توده و فراوانی - روابط انرژی را در اکوسیستم ها بیان می کنند. در عین حال، هرم بهره وری دارای ویژگی جهانی است، در حالی که هرم های زیست توده و فراوانی در جوامعی با ساختار تغذیه ای خاص ظاهر می شوند.

آگاهی از قوانین بهره وری اکوسیستم، توانایی کمی سازی جریان انرژی از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. تولید اولیه آگروسنوزها و بهره برداری انسانی جوامع طبیعی- منبع اصلی غذا برای انسان. اهمیتهمچنین دارای تولید ثانویه بیوسنوزهای بدست آمده از حیوانات صنعتی و کشاورزی به عنوان منبع پروتئین حیوانی است. آگاهی از قوانین توزیع انرژی، جریان انرژی و ماده در بیوسنوزها، قوانین بهره وری گیاهان و جانوران، درک حدود خروج مجاز زیست توده گیاهی و حیوانی از سیستم های طبیعی به ما امکان می دهد به درستی روابطی را در "جامعه" ایجاد کنیم. - سیستم طبیعت

روابطی که در آن برخی از موجودات موجودات دیگر یا بقایای آنها یا ترشحات آنها (فضولات) را می خورند. تغذیه ای (تروف - تغذیه، غذا، گرم.). در عین حال، روابط تغذیه ای بین اعضای اکوسیستم از طریق بیان می شود زنجیره های تغذیه ای (غذایی). . نمونه هایی از این مدارها عبارتند از:

خزه خزه ← آهو ← گرگ (اکوسیستم توندرا)؛

علف → گاو → انسان (اکوسیستم انسانی)؛

جلبک های میکروسکوپی (فیتوپلانکتون) ← حشرات و دافنیا (زئوپلانکتون) ← سوسک ← پیک ← مرغان دریایی (اکوسیستم آبی).

تأثیرگذاری بر زنجیره های غذایی با هدف بهینه سازی آنها و به دست آوردن محصولات بیشتر یا بهتر با کیفیت همیشه موفقیت آمیز نیست. نمونه واردات گاو به استرالیا بسیار شناخته شده از ادبیات است. قبل از این، مراتع طبیعی عمدتاً توسط کانگوروها استفاده می شد که فضولات آنها با موفقیت توسط سوسک سرگین استرالیایی توسعه و پردازش شد. سرگین گاو توسط سوسک استرالیایی استفاده نشد و در نتیجه تخریب تدریجی مراتع آغاز شد. برای متوقف کردن این روند، سوسک سرگین اروپایی باید به استرالیا آورده شود.

زنجیره های تغذیه ای یا غذایی را می توان به شکل نشان داد اهرام. ارزش عددی هر پله از چنین هرمی را می توان با تعداد افراد، زیست توده آنها یا انرژی انباشته شده در آن بیان کرد.

مطابق با قانون هرم انرژی R. Lindemann و قانون ده درصد ، تقریباً 10٪ (از 7 تا 17٪) انرژی یا ماده از نظر انرژی از هر مرحله به مرحله بعدی منتقل می شود (شکل 3.7). توجه داشته باشید که در هر سطح بعدی، با کاهش مقدار انرژی، کیفیت آن افزایش می یابد، یعنی. توانایی انجام کار یک واحد زیست توده حیوانی به نسبت همان زیست توده گیاهی برابر است.

نمونه بارزیک زنجیره تغذیه ای است دریاهای آزادتوسط پلانکتون ها و نهنگ ها نشان داده شده است. جرم پلانکتون در آب اقیانوس پراکنده می شود و اگر بهره وری زیستی دریای آزاد کمتر از 0.5 گرم در متر مربع در روز باشد، مقدار انرژی پتانسیل در متر مربعآب اقیانوس در مقایسه با انرژی یک نهنگ بی نهایت کوچک است که جرم آن می تواند به چند صد تن برسد. همانطور که می دانید روغن نهنگ یک محصول پر کالری است که حتی برای نورپردازی نیز استفاده می شد.

شکل 3.7. هرم انتقال انرژی در طول زنجیره غذایی (طبق نظر Y. Odum)

در تخریب مواد آلی، دنباله مربوطه نیز مشاهده می شود: به عنوان مثال، حدود 90٪ انرژی تولید اولیه خالص توسط میکروارگانیسم ها و قارچ ها، کمتر از 10٪ توسط بی مهرگان و کمتر از 1٪ توسط مهره داران آزاد می شود. لوازم نهایی مطابق با آخرین رقم، قانون یک درصد : برای پایداری بیوسفر به عنوان یک کل، سهم مصرف نهایی احتمالی خالص تولید اولیه از نظر انرژی نباید از 1٪ تجاوز کند.

بر اساس زنجیره غذایی به عنوان پایه ای برای عملکرد اکوسیستم، می توان موارد انباشته شدن در بافت های برخی از مواد (مثلا سموم مصنوعی) را نیز توضیح داد که با حرکت آنها در امتداد زنجیره تغذیه ای انجام می شود. در متابولیسم طبیعی ارگانیسم ها شرکت نمی کنند. مطابق با قوانین تقویت بیولوژیکی در هنگام تغییر به آلاینده، غلظت آلاینده تقریباً ده برابر افزایش می یابد سطح بالاهرم اکولوژیکی

به طور خاص، محتوای افزایش یافته به ظاهر ناچیز رادیونوکلئیدها در آب رودخانه در سطح اول زنجیره تغذیه ای توسط میکروارگانیسم ها و پلانکتون ها جذب می شود، سپس در بافت ماهی متمرکز می شود و در مرغان به حداکثر مقادیر می رسد. تخم آنها دارای سطح پرتوزا 5000 برابر بیشتر از آلودگی پس زمینه است.

ترکیب گونه ای موجودات معمولاً در سطح مورد مطالعه قرار می گیرد جمعیت ها .

به یاد بیاورید که یک جمعیت مجموعه ای از افراد از یک گونه است که در یک قلمرو ساکن هستند و دارند استخر ژن مشترکو توانایی آمیزش آزادانه. AT مورد کلی، یک یا آن جمعیت ممکن است در یک اکوسیستم خاص قرار داشته باشد، اما ممکن است فراتر از مرزها نیز گسترش یابد. به عنوان مثال، جمعیت مارموت کلاهک سیاه خط الراس Tuora-Sis که در کتاب قرمز ذکر شده است، شناخته شده و محافظت می شود. این جمعیت به این محدوده محدود نمی شود، بلکه به سمت جنوب تا کوه های ورخویانسک در یاکوتیا گسترش می یابد.

محیطی که گونه مورد مطالعه معمولا در آن زندگی می کند زیستگاه آن نامیده می شود.

به عنوان یک قاعده، یک طاقچه اکولوژیکی توسط یک گونه یا جمعیت آن اشغال می شود. با همان الزامات برای محیطو منابع غذایی، دو گونه همواره وارد یک مبارزه رقابتی می شوند که معمولاً به جابجایی یکی از آنها ختم می شود. این وضعیت در اکولوژی سیستم ها به عنوان شناخته شده است اصل G.F گاوز ، که بیان می کند که دو گونه نمی توانند در یک محل وجود داشته باشند اگر نیازهای اکولوژیکی آنها یکسان باشد، یعنی. اگر آنها همان طاقچه را اشغال کنند. بر این اساس، سیستم تعامل، متمایز شده توسط جمعیت های طاقچه اکولوژیکی، مکمل یکدیگر به میزان بیشتری نسبت به رقابت با یکدیگر برای استفاده از فضا، زمان و منابع، جامعه (coenosis) نامیده می شود.

خرس قطبی نمی تواند در اکوسیستم های تایگا زندگی کند، درست مانند خرس قهوه ای در مناطق قطبی.

گونه‌سازی همیشه سازگار است، بنابراین بدیهیات چ داروینهر گونه با مجموعه ای کاملاً تعریف شده از شرایط وجودی خاص خود سازگار است. در همان زمان، موجودات زنده با شدتی تولید مثل می کنند که حداکثر تعداد ممکن از آنها را فراهم می کند. قانون حداکثر "فشار زندگی"" ).

به عنوان مثال، موجودات پلانکتون اقیانوسی به سرعت فضایی از هزاران را پوشش می دهند کیلومتر مربعدر قالب یک فیلم V.I.Vernadsky محاسبه کرد که سرعت پیشروی یک باکتری فیشر با اندازه 10-12 سانتی متر مکعب با تولیدمثل در یک خط مستقیم برابر با 397200 متر در ساعت خواهد بود - سرعت یک هواپیما! با این حال، تولید مثل بیش از حد موجودات توسط عوامل محدود کننده محدود شده و با مقدار منابع غذایی زیستگاه آنها ارتباط دارد.

هنگامی که گونه ها ناپدید می شوند، در درجه اول از افراد بزرگ تشکیل شده اند، در نتیجه، ساختار ماده-انرژی صلاحیت ها تغییر می کند. اگر جریان انرژی که از اکوسیستم عبور می کند تغییر نکند، مکانیسم ها تغییر می کند تقلید زیست محیطی با توجه به اصل: یک گونه در معرض خطر یا نابود شده در یک سطح از هرم اکولوژیکی جایگزین یک گونه عملکردی-همسانی مشابه دیگر می شود. جایگزینی یک گونه بر اساس این طرح انجام می شود: گونه کوچک جایگزین گونه بزرگ می شود، از نظر تکاملی سازمان یافته تر، سازمان یافته تر، از نظر ژنتیکی ناپایدارتر، از نظر ژنتیکی کمتر متغیر است. از آنجایی که یک طاقچه اکولوژیکی در یک بیوسنوز نمی تواند خالی باشد، لزوماً تکرار زیست محیطی رخ می دهد.

تغییر متوالی بیوسنوزها که به طور متوالی در همان قلمرو تحت تأثیر عوامل طبیعی یا تأثیر انسانی ایجاد می شود، نامیده می شود. جانشینی (جانشینی - تداوم، لات.). به عنوان مثال، پس از آتش سوزی جنگل، برای سال ها منطقه سوخته ابتدا با علف ها، سپس با درختچه ها، سپس با درختان برگریز و در نهایت با جنگل های مخروطی پر شده است. در این حالت به جوامع متوالی که جایگزین یکدیگر می شوند سری یا مراحل می گویند. نتیجه نهایی جانشینی وضعیت یک اکوسیستم تثبیت شده خواهد بود - یائسگی (اوج - پله ها، "گام بالغ"، گرم.).

جانشینی که در یک منطقه قبلاً اشغال نشده شروع می شود نامیده می شود اولیه . اینها شامل استقرار گلسنگ ها روی سنگ ها می شود که بعداً جایگزین خزه ها، علف ها و درختچه ها خواهند شد (شکل 3.8). اگر جامعه ای در محل موجودی که قبلاً وجود دارد توسعه یابد (مثلاً پس از آتش سوزی یا ریشه کن کردن، یک حوض یا دستگاه مخزن)، آنگاه در مورد ثانوی توالی البته نرخ جانشینی متفاوت خواهد بود. جانشینی اولیه ممکن است صدها یا هزاران سال طول بکشد، در حالی که جانشینی ثانویه سریعتر است.

تمام جمعیت‌های تولیدکنندگان، مصرف‌کنندگان و هتروتروف‌ها از طریق زنجیره‌های تغذیه‌ای تعامل نزدیک دارند و بنابراین ساختار و یکپارچگی بیوسنوزها را حفظ می‌کنند، جریان‌های انرژی و ماده را هماهنگ می‌کنند و تنظیم محیط خود را تعیین می‌کنند. کل مجموعه اجسام موجودات زنده ساکن زمین از نظر فیزیکی و شیمیایی بدون توجه به وابستگی سیستماتیک آنها یکی هستند و ماده زنده نامیده می شود. قانون وحدت فیزیکی و شیمیایی ماده زنده توسط V.I. Vernadsky). جرم ماده زنده نسبتاً کوچک است و 2.4-3.6 * 1012 تن (در وزن خشک) تخمین زده می شود. اگر در تمام سطح سیاره پخش شود، لایه ای به اندازه یک و نیم سانتی متر به دست می آید. به گفته VI Vernadsky، این "فیلم زندگی" که کمتر از 10-6 جرم از پوسته های دیگر زمین است، "یکی از قوی ترین نیروهای ژئوشیمیایی سیاره ما است."

در نتیجه روابط غذایی پیچیده بین موجودات مختلف، پیوندهای تغذیه ای (غذایی) یا زنجیره های غذایی.زنجیره غذایی معمولاً از چندین حلقه تشکیل شده است:

تولید کنندگان - مصرف کنندگان - تجزیه کننده ها.

هرم اکولوژیکی- مقدار ماده گیاهی که به عنوان پایه تغذیه عمل می کند چندین برابر جرم کل حیوانات گیاهخوار است و جرم هر یک از حلقه های بعدی در زنجیره غذایی کمتر از حلقه قبلی است (شکل 54).

هرم زیست محیطی - تصاویر گرافیکیروابط بین تولید کنندگان، مصرف کنندگان و تجزیه کننده ها در اکوسیستم.

برنج. 54. نمودار ساده شده هرم اکولوژیکی

یا اهرام اعداد (طبق نظر کوروبکین، 2006)

مدل گرافیکی این هرم در سال 1927 توسط یک جانورشناس آمریکایی ساخته شد چارلز التون. پایه هرم اولین سطح تغذیه ای است - سطح تولید کنندگان، و طبقات بعدی هرم توسط سطوح بعدی - مصرف کنندگان سفارشات مختلف تشکیل می شود. ارتفاع همه بلوک ها یکسان است و طول آن متناسب با تعداد، زیست توده یا انرژی در سطح مربوطه است. سه راه برای ساخت اهرام زیست محیطی وجود دارد.

1. هرم اعداد (اعداد) تعداد موجودات منفرد را در هر سطح نشان می دهد (شکل 55 را ببینید). به عنوان مثال، برای تغذیه یک گرگ، لازم است، حداقل، چند خرگوش که می توانست شکار کند. برای تغذیه این خرگوش ها به تعداد نسبتاً زیادی گیاهان مختلف نیاز دارید. گاهی اوقات اهرام اعداد را می توان معکوس یا معکوس کرد. این امر در مورد زنجیره‌های غذایی جنگلی صدق می‌کند، زمانی که درختان به عنوان تولیدکننده و حشرات به عنوان مصرف‌کننده اصلی عمل می‌کنند. در این مورد، سطح مصرف کنندگان اولیه از نظر عددی غنی تر از سطح تولید کنندگان است (تعداد زیادی از حشرات از یک درخت تغذیه می کنند).

2. هرم زیست توده – نسبت توده های موجودات در سطوح مختلف تغذیه ای. معمولاً در بیوسنوزهای زمینی، جرم کل تولیدکنندگان بیشتر از هر پیوند بعدی است. به نوبه خود، مجموع جرم مصرف کنندگان مرتبه اول بیشتر از مصرف کنندگان مرتبه دوم است و غیره. اگر موجودات از نظر اندازه تفاوت چندانی با هم نداشته باشند، نمودار معمولاً یک هرم پلکانی را با بالای باریک نشان می دهد. بنابراین، برای تشکیل 1 کیلوگرم گوشت گاو، 70-90 کیلوگرم علف تازه مورد نیاز است.

در اکوسیستم‌های آبی، زمانی که زیست توده تولیدکنندگان کمتر از مصرف‌کنندگان و گاهی تجزیه‌کننده‌ها باشد، می‌توان یک هرم زیست توده معکوس یا معکوس به دست آورد. به عنوان مثال، در اقیانوس، با بهره وری نسبتاً بالایی از فیتوپلانکتون، جرم کل آن در یک لحظه معین ممکن است کمتر از مصرف کنندگان مصرف کننده (نهنگ ها، ماهی های بزرگ، نرم تنان) باشد (شکل 55).

برنج. 55. اهرام زیست توده برخی از بیوسنوزها (طبق نظر کوروبکین، 2004):

P - تولید کنندگان؛ RK - مصرف کنندگان گیاهخوار؛ PC - مصرف کنندگان گوشتخوار؛

F، فیتوپلانکتون؛ 3 - زئوپلانکتون (راست ترین هرم زیست توده دارای نمای معکوس است)

اهرام اعداد و زیست توده منعکس می شوند ایستاسیستم ها، یعنی تعداد یا زیست توده موجودات را در یک دوره زمانی مشخص مشخص می کنند. آنها اطلاعات کاملی در مورد ساختار تغذیه ای اکوسیستم ارائه نمی دهند، اگرچه آنها اجازه می دهند تعدادی از موارد را حل کنند. وظایف عملی، به ویژه با حفظ پایداری اکوسیستم ها مرتبط است. هرم اعداد امکان محاسبه ارزش مجاز صید ماهی یا تیراندازی حیوانات را در طول دوره شکار بدون عواقب برای تولید مثل طبیعی آنها فراهم می کند.

3. هرم انرژی میزان جریان انرژی، سرعت عبور یک توده غذا از زنجیره غذایی را منعکس می کند. ساختار بیوسنوز تا حد زیادی تحت تأثیر مقدار انرژی ثابت نیست، بلکه تحت تأثیر نرخ تولید غذا است (شکل 56).

مشخص شده است که حداکثر مقدار انرژی منتقل شده به سطح انرژی بعدی در برخی موارد می تواند 30٪ از سطح قبلی باشد و این در بهترین حالت است. در بسیاری از بیوسنوزها، زنجیره های غذایی، مقدار انرژی منتقل شده می تواند تنها 1٪ باشد.

برنج. 56. هرم انرژی (قانون 10% یا 10:1)

(طبق گفته Tsvetkova، 1999)

در سال 1942، بوم شناس آمریکایی آر. لیندمن فرموله کرد قانون هرم انرژی ها (قانون 10 درصد) بر این اساس، به طور متوسط، حدود 10 درصد از انرژی دریافتی توسط سطح قبلی هرم اکولوژیکی از یک سطح تغذیه‌ای از طریق زنجیره‌های غذایی به سطح تغذیه‌ای دیگر منتقل می‌شود. مابقی انرژی به صورت تشعشعات حرارتی، حرکت و غیره از دست می‌رود. موجودات زنده در نتیجه فرآیندهای متابولیکی، حدود 90 درصد انرژی را که صرف حفظ فعالیت زندگی خود در هر یک از حلقه‌های زنجیره غذایی می‌شود، از دست می‌دهند. .

اگر خرگوش 10 کیلوگرم ماده گیاهی بخورد، وزن خود می تواند 1 کیلوگرم افزایش یابد. روباه یا گرگ، با خوردن 1 کیلوگرم خرگوش، جرم خود را تنها 100 گرم افزایش می دهد. در گیاهان چوبی، این نسبت بسیار کمتر است، زیرا چوب به خوبی توسط موجودات جذب می شود. برای علف ها و جلبک ها، این مقدار بسیار بالاتر است، زیرا آنها بافت های سخت هضم ندارند. با این حال، نظم کلی فرآیند انتقال انرژی باقی می ماند: انرژی بسیار کمتری از سطوح تغذیه ای بالایی نسبت به سطوح پایین تر عبور می کند.

به همین دلیل است که زنجیره های غذایی معمولاً نمی توانند بیش از 3-5 (به ندرت 6) پیوند داشته باشند و اهرام زیست محیطی نمی توانند از تعداد زیادی طبقات تشکیل شوند. به حلقه نهایی زنجیره غذایی و همچنین به طبقه بالای هرم اکولوژیکی انرژی آنقدر کم خواهد بود که اگر تعداد موجودات افزایش یابد کافی نخواهد بود.

1. اهرام اعداد- در هر سطح، تعداد ارگانیسم های منفرد رسم می شود.

هرم اعداد نشان دهنده الگوی مشخصی است که التون کشف کرده است: تعداد افرادی که یک سری پیوندهای متوالی از تولیدکنندگان به مصرف کنندگان را تشکیل می دهند به طور پیوسته در حال کاهش است (شکل 3).

به عنوان مثال، برای تغذیه یک گرگ، حداقل به چند خرگوش نیاز دارید که او بتواند آنها را شکار کند. برای تغذیه این خرگوش ها به تعداد نسبتاً زیادی گیاهان مختلف نیاز دارید. در این حالت، هرم مانند یک مثلث با پایه پهن به سمت بالا به نظر می رسد.

با این حال، این شکل از هرم اعداد برای همه اکوسیستم ها معمول نیست. گاهی اوقات آنها می توانند معکوس یا معکوس شوند. این امر در مورد زنجیره‌های غذایی جنگلی صدق می‌کند، زمانی که درختان به عنوان تولیدکننده و حشرات به عنوان مصرف‌کننده اصلی عمل می‌کنند. در این حالت، سطح مصرف‌کنندگان اولیه از نظر عددی غنی‌تر از سطح تولیدکنندگان است (تعداد زیادی از حشرات از یک درخت تغذیه می‌کنند)، بنابراین اهرام اعداد کمترین اطلاعات و کمترین شاخص را دارند، یعنی. تعداد ارگانیسم های یک سطح تغذیه ای تا حد زیادی به اندازه آنها بستگی دارد.

2. اهرام زیست توده- مجموع جرم خشک یا مرطوب موجودات را در یک سطح تغذیه ای معین مشخص می کند، به عنوان مثال، در واحدهای جرم در واحد سطح - گرم / متر مربع، کیلوگرم / هکتار، t / km 2 یا در هر حجم - g / m 3 (شکل 4)

معمولاً در بیوسنوزهای زمینی، جرم کل تولیدکنندگان بیشتر از هر پیوند بعدی است. به نوبه خود، مجموع جرم مصرف کنندگان مرتبه اول بیشتر از مصرف کنندگان مرتبه دوم است و غیره.

در این حالت (اگر موجودات از نظر اندازه تفاوت زیادی با هم نداشته باشند)، هرم نیز مانند مثلثی با قاعده عریض به سمت بالا به نظر می رسد. با این حال، استثناهای قابل توجهی برای این قاعده وجود دارد. به عنوان مثال، در دریاها، زیست توده زئوپلانکتون های گیاهخوار به طور قابل توجهی (گاهی 2-3 برابر) بیشتر از زیست توده فیتوپلانکتون است که عمدتاً توسط جلبک های تک سلولی نشان داده می شود. این با این واقعیت توضیح داده می شود که جلبک ها به سرعت توسط زئوپلانکتون ها خورده می شوند، اما سرعت بسیار بالای تقسیم سلول های آنها آنها را از خوردن کامل محافظت می کند.

به طور کلی، بیوژئوسنوزهای زمینی، که تولیدکنندگان آن بزرگ هستند و نسبتاً طولانی زندگی می کنند، با اهرام نسبتاً پایدار با پایه گسترده مشخص می شوند. در اکوسیستم های آبی، جایی که تولیدکنندگان از نظر اندازه کوچک هستند و چرخه زندگی کوتاهی دارند، هرم زیست توده را می توان معکوس یا معکوس کرد (به سمت پایین اشاره کرد). بنابراین، در دریاچه ها و دریاها، توده گیاهان تنها در دوره گلدهی (بهار) از توده مصرف کنندگان بیشتر می شود و در بقیه ایام سال ممکن است وضعیت معکوس شود.

اهرام اعداد و زیست توده منعکس کننده استاتیک سیستم هستند، به عنوان مثال، آنها تعداد یا زیست توده موجودات را در یک دوره زمانی مشخص مشخص می کنند. آنها اطلاعات کاملی در مورد ساختار تغذیه ای اکوسیستم ارائه نمی دهند، اگرچه امکان حل تعدادی از مشکلات عملی، به ویژه مشکلات مربوط به حفظ پایداری اکوسیستم ها را فراهم می کنند.

هرم اعداد امکان محاسبه ارزش مجاز صید ماهی یا تیراندازی حیوانات را در طول دوره شکار بدون عواقب برای تولید مثل طبیعی آنها فراهم می کند.

3. اهرام انرژی- بزرگی جریان انرژی یا بهره وری را در سطوح متوالی نشان می دهد (شکل 5).

بر خلاف اهرام اعداد و زیست توده، که منعکس کننده استاتیک سیستم (تعداد موجودات در یک لحظه معین)، هرم انرژی است که تصویر سرعت عبور یک توده غذا (مقدار انرژی) را منعکس می کند. ) از طریق هر سطح تغذیه ای از زنجیره غذایی، کامل ترین تصویر را از سازماندهی عملکردی جوامع به دست می دهد.

شکل این هرم تحت تأثیر تغییرات اندازه و شدت متابولیسم افراد قرار نمی گیرد و اگر تمام منابع انرژی در نظر گرفته شود، هرم همیشه ظاهری معمولی با قاعده پهن و بالای باریک خواهد داشت. هنگام ساختن هرم انرژی، اغلب یک مستطیل به پایه آن اضافه می شود که هجوم انرژی خورشیدی را نشان می دهد.

در سال 1942 بوم شناس آمریکایی آر. لیندمن قانون هرم انرژی ها (قانون 10 درصد) را تدوین کرد که بر اساس آن به طور متوسط حدود 10 درصد از انرژی دریافتی سطح قبلی هرم اکولوژیکی از یک می رسد. سطح تغذیه ای از طریق زنجیره های غذایی به سطح تغذیه ای دیگر می رسد. بقیه انرژی به صورت تابش حرارتی، حرکت و غیره از بین می رود. موجودات زنده، در نتیجه فرآیندهای متابولیک، حدود 90٪ از تمام انرژی را که برای حفظ فعالیت حیاتی خود در هر حلقه از زنجیره غذایی صرف می شود، از دست می دهند.

تبدیل انرژی در یک اکوسیستم را با استفاده از مثال زنجیره تغذیه‌ای مرتعی ساده، که در آن تنها سه سطح تغذیه‌ای وجود دارد، در نظر بگیرید.

1. سطح - گیاهان علفی،

2. سطح - پستانداران گیاهخوار، به عنوان مثال، خرگوش

3. سطح - پستانداران درنده، به عنوان مثال، روباه

مواد مغذی در فرآیند فتوسنتز توسط گیاهان ایجاد می شوند که از مواد معدنی (آب، دی اکسید کربن، نمک های معدنی و غیره) با استفاده از انرژی حاصل می شوند. نور خورشیدمواد آلی و اکسیژن و همچنین ATP را تشکیل می دهند. سپس بخشی از انرژی الکترومغناطیسی تابش خورشیدی به انرژی تبدیل می شود پیوندهای شیمیاییمواد آلی سنتز شده

همه مواد آلی، که در فرآیند فتوسنتز ایجاد می شود، تولید اولیه ناخالص (GPP) نامیده می شود. بخشی از انرژی تولید ناخالص اولیه صرف تنفس می شود و در نتیجه تولید خالص اولیه (NPP) تشکیل می شود که همان ماده ای است که وارد سطح تغذیه دوم می شود و توسط خرگوش ها استفاده می شود.

اجازه دهید باند فرودگاه 200 واحد انرژی معمولی باشد و هزینه‌های نیروگاه‌ها برای تنفس (R) 50٪ باشد، یعنی. 100 واحد متعارف انرژی سپس تولید اولیه خالص برابر خواهد بود با: NPP = WPP - R (100 = 200 - 100)، یعنی. در سطح تغذیه‌ای دوم، خرگوش‌ها 100 واحد انرژی معمولی دریافت خواهند کرد.

با این حال، به دلیل دلایل مختلفخرگوش‌ها قادرند تنها بخش معینی از NPP را مصرف کنند (در غیر این صورت، منابع برای توسعه مواد زنده از بین می‌روند)، اما بخش قابل توجهی از آن به شکل باقی‌مانده‌های آلی مرده (بخش‌های زیرزمینی گیاهان، چوب سخت ساقه، شاخه ها و غیره) توسط خرگوش ها قابل خوردن نیست. وارد زنجیره های غذایی ریزه می شود و (یا) توسط تجزیه کننده ها (F) تجزیه می شود. بخش دیگر به ساخت سلول های جدید (اندازه جمعیت، رشد خرگوش - P) و اطمینان از متابولیسم انرژی یا تنفس (R) اختصاص دارد.

در این حالت، با توجه به رویکرد تعادل، معادله تعادل مصرف انرژی (C) به این صورت خواهد بود: C = P + R + F، یعنی. انرژی دریافت شده در سطح تغذیه دوم، طبق قانون لیندمان، برای رشد جمعیت - 10 - P - 90٪ باقی مانده صرف تنفس و حذف غذای هضم نشده می شود.

بنابراین، در اکوسیستم هایی با افزایش سطح تغذیه ای، کاهش سریع انرژی انباشته شده در بدن موجودات زنده وجود دارد. از این جا مشخص می شود که چرا هر سطح بعدی همیشه کمتر از سطح قبلی خواهد بود و چرا زنجیره های غذایی معمولاً نمی توانند بیش از 3-5 (به ندرت 6) پیوند داشته باشند و اهرام زیست محیطی نمی توانند از تعداد زیادی طبقات تشکیل شوند: تا آخرین. پیوند زنجیره غذایی مانند طبقه بالای هرم زیست محیطی انرژی کمی دریافت می کند که در صورت افزایش تعداد موجودات کافی نخواهد بود.

چنین توالی و تابعی از گروه‌های موجودات زنده که در قالب سطوح تغذیه‌ای به هم متصل هستند، جریان ماده و انرژی در بیوژئوسنوز، اساس سازماندهی عملکردی آن است.

مهم ترین نوع رابطه بین موجودات زنده در یک بیوسنوز، که در واقع ساختار آن را تشکیل می دهد، اتصالات غذایی یک شکارچی و طعمه است: برخی خوارند، برخی دیگر خورده می شوند. در عین حال، همه موجودات زنده و مرده غذای موجودات دیگر هستند: خرگوش علف می خورد، روباه و گرگ خرگوش ها را شکار می کنند. پرندگان شکارچی(شاهین، عقاب و...) قادرند هم یک توله روباه و هم یک توله گرگ را بکشند و بخورند. گیاهان مرده، خرگوش‌ها، روباه‌ها، گرگ‌ها، پرندگان به غذای جانوران خوار (تجزیه‌کننده یا تخریب‌کننده‌ها) تبدیل می‌شوند.

زنجیره غذایی مجموعه ای از موجودات است که در آن هر کدام دیگری را می خورد یا تجزیه می کند. این نشان دهنده مسیر یک جریان یک طرفه بخش کوچکی از انرژی خورشیدی بسیار کارآمد است که در طول فتوسنتز جذب شده و به زمین آمده و از میان موجودات زنده حرکت می کند. در نهایت این مدار در قالب انرژی حرارتی کم بازده به محیط طبیعی بازگردانده می شود. مواد مغذی نیز در امتداد آن از تولیدکنندگان به مصرف‌کنندگان و سپس به تجزیه‌کننده‌ها و سپس به تولیدکنندگان برمی‌گردند.

هر حلقه در زنجیره غذایی یک سطح تغذیه نامیده می شود. اولین سطح تغذیه ای توسط اتوتروف ها اشغال می شود که در غیر این صورت به عنوان تولید کنندگان اولیه شناخته می شوند. ارگانیسم های سطح تغذیه ای دوم مصرف کنندگان اولیه، سوم - مصرف کنندگان ثانویه و غیره نامیده می شوند. معمولاً چهار یا پنج سطح تغذیه ای و به ندرت بیش از شش وجود دارد (شکل 1).

دو نوع اصلی زنجیره غذایی وجود دارد - چرا (یا "خوردن") و آواری (یا "پوسیدگی").

برنج. 1. زنجیره های غذایی بیوسنوز بر اساس N.F. رایمرز: تعمیم یافته (الف) و واقعی (ب)

فلش های شکل 1 جهت حرکت انرژی را نشان می دهند و اعداد مقدار نسبی انرژی را نشان می دهند که به سطح تغذیه می رسد.

در زنجیره های غذایی چرا، اولین سطح تغذیه ای توسط گیاهان سبز، دوم توسط حیوانات چرا اشغال می شود (اصطلاح "علفزار" تمام موجوداتی که از گیاهان تغذیه می کنند را در بر می گیرد)، و سوم توسط شکارچیان.

بنابراین، زنجیره های غذایی مراتع عبارتند از:

مواد گیاهی (به عنوان مثال شهد) => FLY => SPIDER =>

=> خردکن => جغد

آب بوته رز => شته => لیدی باگ => عنکبوت =>

=> حشره خوار => پرنده شکاری.

طبق این طرح، زنجیره غذایی آواری با ریزه شروع می شود:

DETRIT-> DETRITOPHY -> PREDATOR

زنجیره های غذایی آواری معمولی عبارتند از:

بستر جنگلی => کرم خاکی => BLACKDRUS =>

=> شاهین گنجشک

حیوان مرده \u003d\u003e لاروهای مگس حامل \u003d\u003e قورباغه علف \u003d\u003e حلزون معمولی.

مفهوم زنجیره های غذایی به ما اجازه می دهد تا چرخه را بیشتر ردیابی کنیم عناصر شیمیاییدر طبیعت، اگرچه زنجیره‌های غذایی ساده مانند آنچه قبلاً نشان داده شد، که در آن هر موجود زنده تنها از یک نوع ارگانیسم تغذیه می‌کند، در طبیعت نادر است.

روابط واقعی غذایی بسیار پیچیده تر است، زیرا یک حیوان می تواند از موجودات زنده تغذیه کند انواع متفاوتدر یک زنجیره غذایی یا در زنجیره های مختلف گنجانده شده است، که به ویژه مشخصه شکارچیان (مصرف کنندگان) سطوح تغذیه ای بالاتر است. رابطه بین زنجیره های غذایی مرتع و ریزه ها توسط مدل جریان انرژی ارائه شده توسط Yu. Odum (شکل 2) نشان داده شده است.

حیوانات همه چیزخوار (به ویژه انسان) هم از مصرف کنندگان و هم از تولیدکنندگان تغذیه می کنند. بنابراین، در طبیعت، زنجیره های غذایی در هم تنیده شده، شبکه های غذایی (تروفیک) را تشکیل می دهند.

برنج. 2. طرح زنجیره های غذایی مرتع و آواری (طبق گفته Yu. Odum)

قانون لیندمان (10%)

جریان عبوری انرژی که از سطوح تغذیه‌ای بیوسنوز عبور می‌کند، به تدریج خاموش می‌شود. در سال 1942، R. Lindemann قانون هرم انرژی ها یا قانون (قاعده) 10٪ را تدوین کرد که بر اساس آن از یک سطح تغذیه ای هرم زیست محیطی به سطح دیگری و بالاتر (در امتداد "نردبان": تولید کننده - مصرف کننده - تجزیه کننده) به طور متوسط حدود 10 درصد از انرژی دریافتی در سطح قبلی هرم اکولوژیکی. جریان معکوس مرتبط با مصرف مواد و انرژی تولید شده توسط سطح بالایی هرم زیست محیطی انرژی توسط سطوح پایین تر آن، به عنوان مثال، از حیوانات به گیاهان، بسیار ضعیف تر است - بیش از 0.5٪ (حتی 0.25٪). از جریان کل آن، و بنابراین می توان گفت در مورد چرخه انرژی در بیوسنوز ضروری نیست.

اگر انرژی در طول انتقال به سطح بالاتر هرم زیست محیطی ده برابر شود، تجمع تعدادی از مواد، از جمله مواد سمی و رادیواکتیو، تقریباً به همان نسبت افزایش می یابد. این واقعیت در قانون تقویت بیولوژیکی ثابت شده است. برای همه سانوزها صادق است. در بیوسنوزهای آبی، تجمع بسیاری از مواد سمی، از جمله آفت‌کش‌های ارگانکلر، با توده چربی‌ها (لیپیدها) مرتبط است. به وضوح دارای پس زمینه انرژی است.

حرا

زنجیره های غذایی را می توان به دو نوع تقسیم کرد. زنجیره مراتع از یک گیاه سبز شروع می شود و به چرای علفخواران و سپس به شکارچیان ادامه می یابد. نمونه هایی از زنجیره های چرا در تصاویر پاراگراف 4.2 نشان داده شده است. زنجیره ریزه‌ای از مواد آلی مرده (دتریتوس) به میکروارگانیسم‌های تجزیه‌کننده و حیواناتی که بقایای مرده را می‌خورند (دتری‌خوارها) و سپس به شکارچیانی می‌رود که از این حیوانات و میکروب‌ها تغذیه می‌کنند. این شکل نمونه ای از زنجیره غذایی ریزه از مناطق استوایی را نشان می دهد. این زنجیره ای است که از ریزش برگ های حرا شروع می شود - درختان و درختچه هایی که در سواحل دریا به طور دوره ای توسط جزر و مد و در خورها سیل می شوند. برگ‌های آن‌ها در آب‌های شور و پر از درختان حرا می‌ریزند و توسط جریان در منطقه وسیعی از خلیج‌ها منتقل می‌شوند. قارچ‌ها، باکتری‌ها و تک یاخته‌ها در آب روی برگ‌های افتاده رشد می‌کنند، که همراه با برگ‌ها توسط ارگانیسم‌های متعددی خورده می‌شوند: ماهی، نرم تنان، خرچنگ، سخت‌پوستان، لارو حشرات و کرم‌های گرد - نماتدها. این حیوانات توسط ماهی های کوچک (مثلاً مینا) تغذیه می شوند و آنها نیز به نوبه خود توسط ماهی های بزرگ و پرندگان ماهی خوار درنده خورده می شوند.

زنجیره ی غذایی(زنجیره تغذیه، زنجیره غذایی)، رابطه موجودات از طریق رابطه غذا - مصرف کننده (برخی به عنوان غذا برای دیگران عمل می کنند). در این صورت تبدیل ماده و انرژی از تهیه کنندگان(تولیدکنندگان اولیه) از طریق مصرف کنندگان(مصرف کنندگان) به تجزیه کننده ها(تبدیل مواد آلی مرده به مواد معدنی قابل هضم توسط تولیدکنندگان).

2 نوع زنجیره غذایی وجود دارد - مرتع و آواری. زنجیره مرتع از شروع می شود گیاهان سبزبه چرای حیوانات علفخوار (مصرف کنندگان درجه 1) و سپس به شکارچیانی که این حیوانات را شکار می کنند (بسته به مکان زنجیره - مصرف کنندگان ردیف دوم و بعدی) می رود. زنجیره آواری با ریزه‌ها (محصول تجزیه مواد آلی) شروع می‌شود، به میکروارگانیسم‌هایی می‌رود که از آن تغذیه می‌کنند و سپس به تغذیه‌کننده‌های ریزه‌ای (حیوانات و میکروارگانیسم‌های درگیر در فرآیند تجزیه مواد آلی در حال مرگ) می‌رود.

نمونه ای از زنجیره مرتع مدل چند کاناله آن در ساوانای آفریقا است. تولیدکنندگان اولیه گیاهان و درختان هستند، مصرف کنندگان مرتبه 1 حشرات گیاهخوار و گیاهخواران (منجارها، فیل ها، کرگدن ها و غیره)، درجه 2 - حشرات شکارچی، درجه 3 - خزندگان گوشتخوار (مارها و غیره)، 4 - پستانداران شکارچی هستند. و پرندگان شکاری به نوبه خود، حشرات خوار (سوسک اسکاراب، کفتار، شغال، کرکس و غیره) در هر مرحله از زنجیره مرتع، لاشه حیوانات مرده و بقایای غذای شکارچیان را از بین می برند. تعداد افراد موجود در زنجیره غذایی به طور مداوم در هر یک از حلقه های آن کاهش می یابد (قاعده هرم زیست محیطی)، یعنی تعداد قربانیان هر بار به طور قابل توجهی از تعداد مصرف کنندگان آنها بیشتر می شود. زنجیره های غذایی از یکدیگر جدا نیستند، بلکه با یکدیگر در هم تنیده شده و شبکه های غذایی را تشکیل می دهند.

حفظ فعالیت حیاتی موجودات و گردش ماده در اکوسیستم ها، یعنی وجود اکوسیستم ها، به هجوم مداوم انرژی لازم برای همه موجودات برای فعالیت حیاتی و تولید مثل خود بستگی دارد (شکل 12.19).

برنج. 12.19. جریان انرژی در یک اکوسیستم (طبق نظر F. Ramad، 1981)

برخلاف موادی که به طور مداوم در بلوک‌های مختلف اکوسیستم در گردش هستند و همیشه می‌توان از آنها استفاده مجدد کرد، وارد چرخه می‌شوند، انرژی فقط یک بار می‌تواند استفاده شود، یعنی یک جریان خطی انرژی در اکوسیستم وجود دارد.

هجوم یک طرفه انرژی به عنوان یک پدیده جهانی طبیعت در نتیجه قوانین ترمودینامیک رخ می دهد. قانون اولبیان می کند که انرژی می تواند از یک شکل (مانند نور) به شکل دیگر (مانند انرژی بالقوه غذا) تغییر کند، اما نمی تواند ایجاد یا از بین برود. قانون دوماستدلال می کند که هیچ فرآیندی با تبدیل انرژی، بدون از دست دادن بخشی از آن، نمی تواند وجود داشته باشد. مقدار معینی از انرژی در چنین تبدیل‌هایی به انرژی حرارتی غیرقابل دسترسی تلف می‌شود و بنابراین از بین می‌رود. از این رو، برای مثال، هیچ تبدیلی از مواد غذایی به ماده ای که بدن یک موجود زنده را تشکیل می دهد، نمی تواند با کارایی 100 درصدی انجام شود.

بنابراین، موجودات زنده مبدل انرژی هستند. و هر بار که انرژی تبدیل می شود، مقداری از آن به عنوان گرما از بین می رود. در نهایت، تمام انرژی وارد شده به چرخه زیستی اکوسیستم به صورت گرما تلف می شود. موجودات زنده در واقع از گرما به عنوان منبع انرژی برای انجام کار استفاده نمی کنند - آنها از نور و انرژی شیمیایی استفاده می کنند.

زنجیره های غذایی و شبکه ها، سطوح تغذیه ای

در داخل یک اکوسیستم، مواد حاوی انرژی توسط ارگانیسم های اتوتروف ایجاد می شوند و به عنوان غذا برای هتروتروف ها عمل می کنند. پیوندهای غذایی مکانیسم هایی برای انتقال انرژی از یک موجود به موجود دیگر هستند.

یک مثال معمولی: یک حیوان گیاهان را می خورد. این حیوان به نوبه خود می تواند توسط حیوان دیگری خورده شود. به این ترتیب، انرژی را می توان از طریق تعدادی از موجودات منتقل کرد - هر موجود بعدی از موجود قبلی تغذیه می کند و مواد خام و انرژی آن را تامین می کند (شکل 12.20).

برنج. 12.20. دوچرخه سواری بیوتیک: زنجیره غذایی

(طبق گفته A. G. Bannikov و همکاران، 1985)

این توالی انتقال انرژی نامیده می شود زنجیره غذایی (تروفیک)،یا مدار برق جای هر حلقه در زنجیره غذایی است سطح تغذیه.اولین سطح تغذیه ای، همانطور که قبلا ذکر شد، توسط اتوتروف ها یا به اصطلاح اشغال می شود. تولیدکنندگان اولیهموجودات در سطح تغذیه ای دوم نامیده می شوند مصرف کنندگان اولیه،سوم - مصرف کنندگان ثانویهو غیره.

به طور کلی سه نوع زنجیره غذایی وجود دارد. زنجیره غذایی شکارچیان با گیاهان شروع می شود و از موجودات کوچک به موجوداتی با اندازه های بزرگتر حرکت می کند. در خشکی، زنجیره های غذایی از سه تا چهار حلقه تشکیل شده است.

یکی از ساده ترین زنجیره های غذایی به نظر می رسد (به شکل 12.5 مراجعه کنید):

گیاه ® خرگوش ® گرگ

تولید کننده ® گیاهخوار ® گوشتخوار

زنجیره های غذایی زیر نیز گسترده هستند:

مواد گیاهی (به عنوان مثال شهد) ® fly ® spider ®

جغد زیرک ®.

آب بوته رز ® شته ® لیدی باگ ®

® عنکبوت ® پرنده حشره خوار ® پرنده شکاری.

- (وارد شده توسط جریان - دریاچه، دریا؛ وارد شده توسط انسان - زمین کشاورزی، حمل شده توسط باد یا بارش - بقایای گیاه در دامنه های کوه فرسوده شده).

تفاوت بین یک اکوسیستم و یک بیوژئوسنوز را می توان به نکات زیر کاهش داد:

1) biogeocenosis - یک مفهوم سرزمینی، به مناطق خاصی از زمین اشاره دارد و دارای مرزهای مشخصی است که منطبق با مرزهای فیتوسنوز است. ویژگیبیوژئوسنوز، که N.V. تیموفیف-رسوفسکی، A.N. Tyurukanov (1966) - هیچ یک از مرزهای بیوسنوتیک، خاک-ژئوشیمیایی، ژئومورفولوژیکی و ریزاقلیمی قابل توجهی از قلمرو biogeocenosis عبور نمی کند.

مفهوم اکوسیستم گسترده تر از مفهوم بیوژئوسنوز است. برای سیستم های بیولوژیکی با پیچیدگی و اندازه های مختلف قابل استفاده است. اکوسیستم ها اغلب حجم مشخص و مرزهای سختی ندارند.

2) در بیوژئوسنوز، مواد آلی همیشه توسط گیاهان تولید می شود، بنابراین جزء اصلی بیوژئوسنوز، فیتوسنوز است;

در اکوسیستم ها، مواد آلی همیشه توسط موجودات زنده ایجاد نمی شوند، بلکه اغلب از خارج می آیند.

(وارد شده توسط جریان - دریاچه، دریا؛ وارد شده توسط انسان - زمین کشاورزی، حمل شده توسط باد یا بارش - بقایای گیاه در دامنه های کوه فرسوده شده است).

3) بیوژئوسنوز به طور بالقوه جاودانه است;

وجود یک اکوسیستم می تواند با توقف ورود ماده یا انرژی به آن پایان یابد.

4) یک اکوسیستم می تواند هم زمینی و هم آبی باشد.

Biogeocenosis همیشه یک اکوسیستم خشکی یا کم عمق است.

5) - در بیوژئوسنوز همیشه باید یک سازنده واحد (گروه بندی یا سینوسیا) وجود داشته باشد که کل زندگی و ساختار سیستم را تعیین می کند.

ممکن است در یک اکوسیستم چندین مورد وجود داشته باشد.

در مراحل اولیه توسعه، اکوسیستم شیب سنوز جنگل آینده است. این شامل گروه بندی ارگانیسم ها با سازنده های مختلف و شرایط محیطی نسبتاً ناهمگون است. فقط در آینده، همان گروه‌بندی می‌تواند نه تنها تحت تأثیر ویراستار آن، بلکه تحت تأثیر سازنده سنوز قرار گیرد. و دومی اصلی خواهد بود.

بنابراین، هر اکوسیستمی یک بیوژئوسنوز نیست، اما هر بیوژئوسنوز یک اکوسیستم است، که کاملاً با تعریف تنزلی مطابقت دارد.

ساختار اکولوژیکی بیوژئوسنوز

هر بیوژئوسنوز از گروه‌های اکولوژیکی خاصی از موجودات تشکیل شده است که نسبت آنها نشان‌دهنده ساختار اکولوژیکی جامعه است که برای مدت طولانی در شرایط خاص اقلیمی، خاک-زمین و منظر به شیوه‌ای کاملاً منظم در حال توسعه بوده است. به عنوان مثال، در بیوژئوسنوزهای مناطق مختلف طبیعی، نسبت فیتوفاژها (حیواناتی که از گیاهان تغذیه می کنند) و ساپروفاژها به طور طبیعی تغییر می کند. در مناطق استپی، نیمه بیابانی و بیابانی، فیتوفاژها بر ساپروفاژها غلبه دارند، در حالی که در جوامع جنگلی، برعکس، ساپروفاژی توسعه یافته تر است. در اعماق اقیانوس، نوع اصلی غذا شکار است، در حالی که در سطح روشن مخزن، فیدرهای فیلتری که فیتوپلانکتون ها یا گونه هایی با رژیم غذایی مخلوط را مصرف می کنند، غالب هستند.