Трофический уровень. Пищевые цепи и трофические уровни. В пищевой цепи растения

3.2 Пищевые цепи. Трофические уровни

Перенос энергии пищи от её источника - автотрофов (растений) - через ряд организмов, происходящий путём поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью. При каждом переносе большая часть (80-90%) потенциальной энергии теряется, переходя в тепло. Поэтому, чем короче пищевая цепь (чем ближе организм к её началу) , тем больше количество энергии, доступной для популяции. Пищевые цепи можно разделить на два основных типа : пастбищная цепь, которая начинается с зелёного растения и идёт далее к пасущимся растительноядным животным (т.е. к организмам, поедающим живые растительные клетки или ткани) и к хищникам (организмам, поедающим животных), и детритная цепь, которая от мёртвого органического вещества идёт к микроорганизмам, а затем к детритофагам и к их хищникам. Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетаются друг с другом, образуя, так называемые пищевые сети. В сложных природных сообществах организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню. Так, зелёные растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные - второй (уровень первичных консументов), первичные хищники, поедающие травоядных, - третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники - четвёртый (уровень третичных консументов).

Пищевые цепи знакомы каждому из нас : человек съедает крупную рыбу, а она ест мелких рыб, поедающих зоопланктон, который питается фитопланктоном, улавливающим солнечную энергию, или же человек может употреблять в пищу мясо коров, которые едят траву, улавливающую солнечную энергию, он может использовать и гораздо более короткую пищевую цепь, питаясь зерновыми культурами, которые улавливают солнечную энергию. В последнем случае человек является первичным консументом на втором трофическом уровне. В пищевой цепи трава - коровы - человек он является вторичным консументом на третьем трофическом уровне. Но чаще человек является одновременно и первичным и вторичным консументом, так как в его диету обычно входит смесь растительной и животной пищи.

При каждом переносе пищи часть потенциальной энергии теряется. Прежде всего, растения фиксируют лишь малую долю поступающей энергии солнечного излучения. Поэтому число консументов (например, людей), которые могут прожить при данном выходе первичной продукции, сильно зависит от длины цепи, переход к каждому следующему звену в нашей традиционной сельскохозяйственной пищевой цепи уменьшает доступную энергию примерно на порядок величины (т.е. в 10 раз). Поэтому если в рационе увеличивается содержание мяса, то уменьшается число людей, которых можно прокормить. Если окажется, что на основе имеющейся первичной продукции придётся кормить очень много новых ртов, то нужно вовсе отказываться от мяса или резко снизить его потребление.

Некоторые вещества по мере продвижения по цепи не рассеиваются, а наоборот накапливаются. Это так называемое концентрирование в пищевой цепи (биоконцентрирование) нагляднее всего демонстрируют устойчивые радионуклиды и пестициды.

Тенденция некоторых радионуклидов, побочных продуктов деления ядра атома увеличивать свою концентрацию с каждым этапом пищевой цепи была обнаружена в 50-ых годах. Крайне малые (следовые) количества радиоактивного J, P, Cs, Se в реке Колумбия концентрировались в тканях рыб и птиц. Было обнаружено, что коэффициент накопления (соотношение количества вещества в тканях и окружающей среде) радиоактивного фосфора в яйцах гусей равен 2 млн. Таким образом, безопасные выбросы в реку могут стать крайне опасными для высших звеньев пищевой цепи.

Пример: ДДТ (4,4 - дихлордифенил трихлорметилметан). Чтобы сократить численность комаров на Лонг-Айленде, болота много лет опыляли ДДТ. Специалисты по борьбе с насекомыми не применяли таких концентраций, которые были бы непосредственно летальны для рыбы и других животных, но они не учли экологических процессов и длительного сохранения остатков ДДТ. Вместо того, чтобы смываться в море, ядовитые остатки адсорбированные на детринге, концентрировались в тканях детрингофагов и мелких рыб и далее - в хищниках высшего порядка (рыбоядные птицы). Коэффициент концентрации (отношение содержания ДДТ в организме к содержанию в воде, выраженное в частях на миллион) составляет для рыбоядных животных около 500 000. У рыб и птиц накоплению способствует значительные жировые накопления, в которых концентрируется ДДТ. Птицы особенно чувствительны к отравлению ДДТ, т.к. этот яд (и др. инсектициды, представляющие собой хлорированные углеводороды ) посредством снижения в крови концентрации стероидных гормонов нарушает образование яичной скорлупы; тонкая скорлупа лопается ещё до того, как разовьётся птенец. Таким образом, очень малые дозы, неопасные для особи, оказываются летальными для популяции.

Принципы биологического накопления надо учитывать при любых решениях, связанных с поступлением загрязнений в среду. Многие небиологические факторы, однако, могут уменьшать или увеличивать коэффициент концентрации. Так, человек получает меньше ДДТ, чем птица, т.к. при обработке и варке пищи часть этого вещества удаляется.

Трофический уровень - это совокупность организмов, занимающих определённое место в пищевой сети.

I трофический уровень - всегда растения,

II трофический уровень - первичные консументы

III трофический уровень - вторичные консументы и т.д.

Детритофаги могут находиться на II и выше трофическом уровне.

Обычно в экосистеме насчитывается 3-4 трофических уровня.

Трофическую структуру и трофическую функцию можно изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Экологические пирамиды можно отнести к трём основным типам :

1. пирамида чисел, отражающая численность отдельных организмов ;

2. пирамида биомассы, характеризующая общую сухую массу, калорийность или другую меру общего количества живого вещества ;

3. пирамида энергии показывающая величину потока энергии и «продуктивность» на последовательных трофических уровнях. С каждым переходом из одного трофического уровня в другой в пределах пищевой цепи или сети совершается работа и в окружающую среду выделяется тепловая энергия, а количество энергии высокого качества, используемой организмами следующего трофического уровня, снижается. Процентное содержание энергии высокого качества, переходящей из одного трофического уровня в другой колеблется от 2 до 30%. Большая часть энергии теряется в окружающей среде как тепловая энергия низкого качества. Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется полезной энергии. Пирамида энергетических потоков объясняет, почему можно прокормить большее количество людей, если сократить пищевую цепь до прямого потребления зерновых (рис – человек), чем если в качестве пищи использовать животных, потребляющих зерно. Чтобы избежать белкового (протеинового) недоедания, вегитарианское питание должно состоять из разнообразных растений.

Пирамиды чисел Можно собрать все образцы организмов в экосистеме и подсчитать численность всех видов, обнаруженных на каждом трофическом уровне. Такая информация необходима для создания пирамиды численностей. Например, миллион особей фитоплангтона в небольшом пруду может прокормить 10 000 особей зооплангтона, которые в свою очередь прокормят 100 окуней, которых будет достаточно, чтобы прокормиться одному человеку в течение месяца.

Рис. 3.2 Пирамида чисел

Но для некоторых экосистем пирамиды численностей имеют другую форму. Например, в лесу небольшое количество больших деревьев, таких как секвойя вечнозеленая, снабжает пищей огромное количество небольших по размеру насекомых-фитофагов и птиц – консументов первого порядка.

Пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества (на ед. площади или объема). Каждый трофический уровень пищевой цепи или сети содержит определённое количество биомассы. В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников.

Для океана правило пирамиды биомасс недействительно – пирамида имеет перевернутый (обращенный) вид. Для экосистемы океана характерно накаливание биомассы на высоких уровнях, у хищников. Хищники живут долго, и скорость оборота их регенерации мала, но у продуцентов – фитопланктонных водорослей оборачиваемость в сотни раз превышает запас биомассы.

Рис. 3.3 Пирамида биомассы

Пирамиды чисел и биомассы могут быть обращёнными, (или частично обращёнными), т.е. основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцентов меньше размеров консументов. Напротив, энергетическая пирамида всегда будет сужаться к верху, при условии, что мы учитываем все источники пищевой энергии в системе.

studfiles.net

Трофический уровень. Пищевые цепи и трофические уровни :: SYL.ru

Пищевые цепи и трофические уровни считаются неотъемлемыми компонентами биологического круговорота. В нем участвует множество элементов. Далее подробнее рассмотрим трофические уровни экосистемы.

Терминология

Пищевая цепь – это перемещение энергии, которая заключена в растительной пище, посредством ряда организмов вследствие поедания ими друг друга. Только растения формируют из неорганического вещества органическое. Трофический уровень представляет собой комплекс организмов. Между ними происходит взаимодействие в процессе переноса питательных веществ и энергии от источника. Трофические цепи (трофический уровень) предполагают определенное положение организмов на той или иной ступени (звене) в ходе этого перемещения. Морские и наземные биологические структуры имеют множество различий. Одним из основных можно назвать то, что в первых пищевые цепи длиннее, чем во вторых.

Ступени

Первый трофический уровень представлен автотрофами. Их еще называют продуцентами. Второй трофический уровень составляют исходные консументы. На следующей ступени находятся консументы, которые потребляют растительноядные организмы. Эти потребители называются вторичными. К ним, например, относятся первичные хищники, плотоядные. Также в 3-й трофический уровень входят консументы 3-го порядка. Они потребляют, в свою очередь, более слабых хищников. Как правило, существует ограниченное число трофических уровней – 4 либо 5. Редко бывает более шести. Эта пищевая цепочка обычно замыкается редуцентами или деструкторами. Они представляют собой бактерии, микроорганизмы, которые разлагают органические остатки.

Консументы: общая информация

Они представляют собой не просто "едоков", которых содержит пищевая цепочка. Удовлетворение своих потребностей ими осуществляется посредством системы обратной (положительной) связи. Консументы оказывают влияние на трофические уровни экосистемы, находящиеся выше. Так, к примеру, потребление растительности в африканских саваннах крупными стадами антилоп вместе с пожарами в засушливый период способствует увеличению скорости возврата в почву питательных элементов. Впоследствии, во время сезона дождей, повышается восстановление травянистых насаждений и их продукция. Достаточно интересен пример Одума. Он описывает воздействие консументов на продуценты в морской экосистеме. Крабы, потребляющие детрит и водоросли, "ухаживают" за своими травами несколькими способами. Они разрывают грунт, усиливая таким образом циркуляцию воды около корней и внося кислород и необходимые элементы в анаэробную прибрежную зону. В процессе постоянной переработки донных илов, богатых органикой, крабы способствуют улучшению условий для развития и роста бентосных водорослей. Один трофический уровень составляют организмы, которые получают энергию посредством одинакового количества ступеней.

Структура

Пища, потребленная на каждом трофическом уровне, ассимилируется не полностью. Это обусловлено значительными ее потерями на этапах обменных процессов. В связи с этим продукция организмов, входящих в следующий трофический уровень, меньше, чем в предыдущем. Внутри биологической системы органические соединения, содержащие энергию, образуются автотрофными организмами. Эти вещества являются источником энергии и нужных компонентов для гетеротрофов. Простым является следующий пример: животное употребляет растения. В свою очередь, зверь может быть съеден другим более крупным представителем фауны. Так может осуществляться перенос энергии посредством нескольких организмов. Следующий употребляет предыдущий, поставляющий энергию и питательные элементы. Именно эта последовательность и образует пищевую цепь, в которой звеном выступает трофический уровень.

Продуценты 1 порядка

Исходный трофический уровень содержит автотрофные организмы. К ним в основном относят зеленые насаждения. У некоторых прокариот, в частности сине-зеленых водорослей, а также немногочисленных видов бактерий тоже есть способность к фотосинтезу. Однако их вклад в трофический уровень незначительный. Благодаря активности фотосинтетиков солнечная энергия превращается в химическую. Она заключается в органические молекулы, из которых, в свою очередь, строятся ткани. Сравнительно небольшой вклад в выработку органического вещества вносится хемосинтезирующими бактериями. Они извлекают энергию из неорганических соединений. В качестве главных продуцентов в водных экосистемах выступают водоросли. Часто они представлены мелкими одноклеточными организмами, формирующими фитопланктон в поверхностных слоях озер и океанов. Большая часть первичной продукции на суше поставляется более высокоорганизованными формами. Они относятся к голосеменным и покрытосеменным растениям. За счет них образуются луга и леса.

Консументы 1 порядка

Они потребляют первичные продуценты. Представлены они в качестве травоядных животных. Типичными представителями на суше считаются рептилии, насекомые, млекопитающие и птицы. К наиболее важным группам относят грызунов и копытных. Среди последних можно выделить пастбищных животных: овец, лошадей, КРС. В водных экосистемах (морских и пресных) в качестве травоядных форм выступают мелкие ракообразные и моллюски. Большинство из них – веслоногие и ветвистоусые раки, двустворчатые моллюски, крабовые личинки и прочие – питаются путем фильтрации первичных продуцентов из водяной толщи. Многие из них, совместно с простейшими, формируют основу зоопланктона, который потребляет фитопланктон. К первичным консументам относятся также растительные паразиты (грибы, животные, культуры).

Потребители 2, 3 порядков

Вторичные консументы потребляют травоядных. Это означает, что они уже входят в категорию плотоядных. К этой же группе относят и третичных консументов, поедающих, в свою очередь, вторичных. И те и другие потребители могут являться хищниками и охотиться, быть паразитами или питаться падалью, схватывать и убивать жертву. Если имеет место паразитарность, то третичные консументы, как правило, имеют меньшие размеры, чем вторичные. Их пищевые цепи специфичны по некоторым параметрам. В типичных системах хищников плотоядные представители становятся крупнее на каждой следующей ступени.

Редуценты

Пищевые цепи могут быть двух видов. В частности, выделяют детритные и пастбищные структуры. Выше описаны примеры последних. В них на первом уровне присутствуют зеленые растения, на втором – пастбищные животные, на третьем – хищники. Однако в телах погибших растений и животных еще содержится энергия и "строительный материал" наряду с прижизненными выделениями (мочой и фекалиями). Все эти органические материалы подвергаются разложению за счет активности микроорганизмов – бактерий и грибов. Они живут на органических остатках как сапрофиты. Организмы данного типа называются редуцентами. Ими выделяются пищеварительные ферменты на отходы жизнедеятельности либо на мертвые тела, а затем поглощаются продукты переваривания. Разложение может происходить с различной скоростью. Потребление органических соединений фекалий, мочи, животных трупов осуществляется в течение нескольких недель. При этом упавшие ветви или деревья могут разлагаться годами.

Детритофаги

Существенная роль в процессе гниения древесины принадлежит грибам. Ими выделяется фермент целлюлаза. Она смягчающе действует на древесину, что дает возможность проникать и поглощать материал мелким животным. Фрагменты разложившегося материала называются детритом. Им питаются многие мелкие живые организмы (детритофаги) и ускоряют процесс разрушения. Поскольку в разложении участвуют два типа организмов (грибы и бактерии, а также животные), то их часто объединяют под одним названием – "редуценты". Но в действительности данный термин применим только к сапрофитам. Детритофаги, в свою очередь, могут поглощаться более крупными организмами. В этом случае формируется цепь иного типа – начинающаяся с детрита. К детритофагам прибрежных и лесных сообществ относят мокрицу, дождевого червя, личинку падальной мухи, багрянку, голотурию, полихету.

Пищевая сеть

В схемах систем каждый организм может быть представлен как потребляющий другие, принадлежащие к определенному типу. Но существующие в биологической структуре пищевые связи имеют намного более сложное строение. Это связано с тем, что животное может потреблять организмы разнообразных типов. При этом они могут принадлежать одной пищевой цепи или относиться к различным. Это особенно явно просматривается среди хищников, находящихся на высоких ступенях биологического круговорота. Существуют животные, которые потребляют других представителей фауны и растения одновременно. Такие особи относятся к категории всеядных. В частности, таким является и человек. В существующей биологической системе достаточно распространено переплетение пищевых цепей. В результате формируется новая многокомпонентная структура – сеть. В схеме могут быть отражены только некоторые из всех возможных связей. Как правило, она содержит только одного либо двух хищников, относящихся к верхним трофическим уровням. В потоке энергии и круговороте в рамках типичной структуры может существовать два пути обмена. С одной стороны взаимодействие осуществляется между хищниками, с другой – между редуцентами и детритоядными. Последние могут потреблять мертвых животных. При этом живые редуценты и детритоядные могут выступать в качестве пищи для хищников.

www.syl.ru

Пищевые цепи и сети

Количество просмотров публикации Пищевые цепи и сети - 1431

Организмы разных трофических групп, связанные в процессе питания и передачи энергии от зелœеных растений к фитофагам и хищникам, образуют пищевые цепи. На рис. 45 приведено пять примеров пищевых цепей. Две первые пищевые цепи представляют естественные экосистемы – наземные и водные. В наземной экосистеме цепь замыкают такие хищники, как лиса, волк, орел, питающийся мышами или сусликами. В водной экосистеме солнечная энергия, усвоенная в основном водорослями, переходит к мелким консументам – рачкам-дафниям, далее к мелким рыбам (плотва) и, наконец, к крупным хищникам – щуке, сому, судаку. Число звеньев пищевой цепи в наземных экосистемах – не более четырех, а в водных – может достигать шести.

В сельскохозяйственных экосистемах пищевая цепь должна быть полной – при разведении сельскохозяйственных животных (третий пример), или укороченной, когда выращиваются растения, непосредственно использующиеся человеком в пищу (четвертый пример).

Наряду с цепями передачи энергии через живое органическое вещество (продуцент – консумент), называемыми пастбищными, существуют детритные пищевые цепи с участием детритофагов, использующих мертвое органическое вещество, и редуцентов. Эти цепи бывают двух типов: ʼʼдетритофаг – редуцентʼʼ и ʼʼдетритофаг – хищникʼʼ.

В первом случае мертвое органическое вещество, съеденное и преобразованное детритофагами, разрушается после их смерти редуцентами до минœеральных соединœении, которые поступают в почвенный раствор и повторно используются продуцентами. В разрушении этого вещества принимают участие разные организмы по принципу эстафеты. К примеру, при разрушении растительного опада, трупов или экскрементов животных работает целый конвейер из животных, грибов и бактерий.

Во втором случае детритофага съедает хищник, и вещества детрита͵ потребленного детритофагом, вовлекаются в круговорот, минуя стадию полного разрушения и потребления продуцентами. К примеру (пятая пищевая цепь), дождевой червь, питающийся опавшими листьями, будет съеден птицей. Личинки мухи-падальщицы, питающиеся на трупе животного, могут стать пищей травяной лягушки, которую, в свою очередь, съест уж.

Пищевые цепи ʼʼдетритофаг – хищникʼʼ широко распространены в природе и используются в хозяйстве человека (откорм домашней птицы дождевыми червями или личинками мух). Пищевые цепи ʼʼдетритофаг – редуцентʼʼ играют важную роль для повышения плодородия почв: запас питательных элементов в почвенном растворе должен быстро пополняться продуктами разложения детрита (в том числе и мертвых детритофагов).

Приведенные примеры упрощают действительную картину, так как одно и то же растение должна быть съедено разными травоядными животными, а они, в свою очередь, стать жертвами разных хищников. Лист растения может съесть гусеница или слизень, гусеница может стать жертвой жука или насекомоядной птицы, которая может заодно склевать и самого жука. Жук может стать также жертвой паука. По этой причине в реальной природе складываются не пищевые цепи, а пищевые сети (рис. 46).

Контрольные вопросы

1. Что такое пищевая цепь?

2. Какие пищевые цепи вы знаете?

3. Как может участвовать в пищевых цепях детрит?

4. В каких пищевых цепях участвует человек?

(ДОП.) § 29. Бюджет солнечной энергии в экосистеме

На рис. 47 показано, как расходуется в экосистеме поступающая на поверхность планеты солнечная энергия. Количество этой энергии очень велико и составляет примерно 55 ккал на 1 см2 в год. При этом растения фиксируют не более 1–2% солнечной энергии (а в пустынях и в океане – сотые доли процента), остальное затрачивается на нагревание атмосферы, суши и испарение воды. Из накопленной растениями солнечной энергии сравнительно немного – не более 7–10% в наземных экосистемах и до 40% в водных – достается растительноядным животным, питающимся живыми растениями. Остальную ее часть используют симбиотрофы (бактерии и грибы), которые получают питание из корней растений, выделяющих в почву углеводы (или живут непосредственно в корне), и детритофаги и редуценты, питающиеся отмершими растениями.

С повышением трофического уровня одновременно растут и полнота выедания в живом состоянии, и усвоение энергии из потребленной пищи. Так, крупные хищники выедают до 70% своих жертв, а усвоение энергии при этом достигает 30-60%.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, в случае если большая часть биомассы растений (особенно в наземных экосистемах) потребляется детритофагами и редуцентами в отмершем состоянии, то основная часть биомассы животных (кроме крупных хищников, которые завершают пищевые цепи и не имеют естественных врагов) съедается в живом состоянии. Крупные хищники умирают от болезней, и их биомасса становится пищей детритофагов и редуцентов.

На снимках, сделанных из космоса, наземные экосистемы имеют зелœеный цвет, а водные – голубой. В случае если бы фитофаги водных экосистем работали также ʼʼплохоʼʼ, как в наземных, то водные экосистемы на космоснимках были бы тоже зелœеными.

Контрольные вопросы

1. Какую часть солнечной энергии могут усвоить растения экосистемы в процессе фотосинтеза?

2. Какая часть солнечной энергии тратится на поддержание круговорота воды в биосфере?

3. Какова судьба солнечной энергии, зафиксированной растением в процессе фотосинтеза?

4. Какая часть биомассы растений съедается в живом состоянии в наземных и водных экосистемах?

5. Каковы закономерности перехода энергии по пищевым цепям с повышением трофического уровня?

Справочный материал

Для понимания процессов превращения энергии в экосистеме полезны законы термодинамики, которые сформулированы физиками.

Первый закон термодинамики гласит, что энергия не возникает и не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. По этой причине энергия в экосистеме не может появиться сама собой, а поступает в нее извне – от Солнца или в результате химических реакций неорганических веществ. В гетеротрофные антропогенные экосистемы энергия поступает от специальных энергетических устройств, на которых получается электрическая энергия или с углеродистыми энергоносителями.

Второй закон термодинамики – о снижении качества энергии. При любом превращении энергии неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ ее количество всœегда переходит в менее качественную, менее полезную, энергию. Так, лишь часть поглощенной растением солнечной энергии расходуется на продукционный процесс, остальная рассеивается при дыхании в виде тепла. При переходе энергии с первого трофического уровня (продуцентов) на второй (фитофагов и симбиотрофов), третий (хищников первого порядка) и т.д. значительное ее количество также рассеивается и снижает свое качество.

В антропогенных экосистемах – сельскохозяйственных, городских, промышленных – человек стремится уменьшить бесполезное рассеивание дорогостоящей энергии.

В соответствии с законами термодинамики экосистема и входящие в ее состав организмы существуют до тех пор, пока поступает энергия извне. Однократное использование энергии, протекающей через экосистему (и круговорот веществ) – основной закон функционирования экосистемы

Понять действие законов термодинамики несложно на примерах-аналогиях. Так, для нагревания чайника с водой необходима энергия. В случае если для этого используется газовая плита͵ то при нагревании воды более качественная энергия газа переходит в тепловую, часть которой идет на нагревание воды, а часть рассеивается в окружающее пространство. В случае если газ выключить, то вода в чайнике начнет остывать, и так будет до тех пор, пока ее температура не сравняется с температурой окружающего воздуха. (Вот почему второй закон термодинамики называют еще ʼʼзаконом выравнивания энергииʼʼ.)

(ДОП.) § 30. АККУМУЛЯЦИЯ ВЕЩЕСТВ ОРГАНИЗМАМИ

В экосистеме вещества, в отличие от энергии, используются многократно: после гибели организмов они возвращаются редуцентами в окружающую среду. При этом при прохождении веществ по ʼʼэстафетамʼʼ пищевых цепей концентрация некоторых из них повышается. Так, на этапе ʼʼрастение – фитофагʼʼ в несколько раз возрастает содержание азота и фосфора (последнего – особенно у рыб).

В то же время, есть вещества (как правило, из числа загрязняющих окружающую среду и не нужных для нормальной жизни организмов), концентрация которых при прохождении по пищевой цепи может возрастать в десятки и сотни раз. Этот процесс принято называть биологической аккумуляцией веществ.

На каждом следующем трофическом уровне концентрация этих веществ возрастает примерно в 10 раз. В итоге в тканях живых организмов их содержание должна быть выше, чем в окружающей среде, в тысячи раз.

Так, концентрация свинца в организмах зоопланктона выше, чем в окружающей среде, в 300 раз, а у моллюсков бентоса – в 4000 раз. У полярных крачек концентрация может увеличиваться даже в 10 млн. раз. Концентраторами ртути являются рыбы, что может, при использовании их в пищу, стать причиной тяжелых заболеваний и даже смерти человека.

В промышленных городах нередко в результате биологической аккумуляции настолько повышается концентрация загрязняющих веществ в материнском молоке, что оно становится опасным для младенцев.

Организмы активно концентрируют радиоактивные изотопы, особенно опасно накопление изотопов с большим физическим периодом полураспада. В случае если принять содержание стронция-90 в воде за единицу, то в донных отложениях оно достигает 200, в водных растениях – 300, в тканях карповых рыб – 1000, в костях окуня – 3000, в костных тканях животных, питающихся рыбой, – 3900 единиц.

Способность организмов накапливать загрязняющие вещества следует учитывать при контроле загрязнения окружающей среды.

Контрольные вопросы

1. Какую опасность для человека представляет накопление в пищевых цепях загрязняющих веществ?

2. Почему в промышленных городах нередко рекомендуют вскармливать младенцев искусственными молочными смесями?

Справочный материал

Морские животные асцидии аккумулируют ванадий, его концентрация в телœе животного может достигать 0,16%. В Японии данный редкий металл уже добывают из таких ʼʼживых месторожденийʼʼ. Активными накопителями металлов являются микроорганизмы.

Последствия отравления ртутью получили название ʼʼболезнь Минаматаʼʼ – по названию бухты в Японии, где в 1953-1969 гᴦ. произошло отравление рыбой, которая аккумулировала ртуть из сточных вод промышленных предприятий. У побережья Корсики в телœе угрей содержание ртути достигает 600 мг на 1 кᴦ. Развитие ʼʼболезни Минаматаʼʼ возможно, в случае если потребление угрей одним человеком составит 2 кг в неделю. Из-за высокого содержания ртути в воде Северного моря не рекомендуется есть выловленную там рыбу чаще двух раз в неделю. А рыбу из реки Рейн вообще не едят.

В последних звеньях пищевых цепей у позвоночных животных в костных и жировых тканях могут накапливаться токсичные органические соединœения – бензо(а)пирен, диоксины. В тканях устриц, гагары и других животных содержание ДДТ должна быть выше, чем в окружающей среде, в 50–100 тыс. раз. (Рис. 48).

Радиоактивные изотопы особенно активно концентрируются в грибах (особенно в масленках, моховиках и волнушках), некоторых видах птиц (утки) и рыб (линь, сом, вьюн). Это нужно учитывать при использовании продуктов питания, которые бывают сильно загрязнены даже при невысоком радиоактивном загрязнении окружающей природной среды.

Биологическая аккумуляция радиоактивных изотопов человеком может происходить как при их попадании в организм с водой и воздухом, так и через посредников в пищевой цепи. Радиоактивный йод, к примеру, вначале усваивается растениями, затем попадает в молоко коров и после этого – в организм человека.

Разные радиоактивные вещества накапливаются в разных органах. Так, йод – в щитовидной желœезе; радон, уран, плутоний, криптон – в легких; сера – в коже; кобальт – в печени; калий и цезий – в мышцах; полоний – в селœезенке; рутений – в почках. Практически всœе радиоактивные элементы накапливаются в костях и печени.

referatwork.ru

Пищевая цепь [Трофическая, питания, связи]

Трофические уровни

Различные уровни питания в экологической системе называются трофическими уровнями.

• Первое звено пищевой цепи представлено автотрофными растениями (продуцентами). В процессе фотосинтеза они превращают солнечную энергию в энергию химических связей. К продуцентам можно отнести также хемосинтезирующие орга­низмы.
• Второе звено образуется травоядными (первичные потреби­тели) и плотоядными (вторичные потребители) животными, или консументами. Второе звено считается гетеротрофными организмами.
• Третье звено пищевой цепи составляют микро­организмы, которые расщепляют органические вещества до минеральных веществ (редуценты). Третье звено также является гетеротрофными организмами.

Пищевые цепи в природе образуются обычно из трёх-четырёх уровней. При переходе от одного уровня к другому количество энергии и биомассы уменьшается примерно в десять раз, так как 90% полученной энергии расходуется на обеспечение жизнедеятельности организмов и лишь 10% — на построение тела организмов. Поэтому на каждом последующем уровне численность особей также прогрессивно уменьшается. Например, если животное поедает 1000 кг растений, то масса его увеличится в среднем на 100 кг. Биомасса хищника, поедающего травоядное животное такой массы, может увеличиться на 10 кг, а биомасса вторичного хищника — всего на 1 кг.

Правило экологический пирамиды

Экологическая пирамида (рис. 68) — это графическое отображение соотношения числа организмов, биомассы и энергии продуцентов, консументов и редуцентов в трофических уровнях цепи питания. Она строится по так называемому правилу экологической пирамиды — закономерности, при которой на пищевых уровнях наблюдается прогрессивное уменьшение вещества и энергии.

Основание пирамиды образуют автотрофные организмы — про­дуценты, выше располагаются травоядные животные, ещё выше — хищники, а на вершине пирамиды находятся крупные хищники. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Типичный пример пищевых цепей водных бассейнов: фито­планктон — зоопланктон — мелкие рыбы — крупные хищные рыбы. В данной цепи также происходит уменьшение количества биомассы и энергии согласно правилу экологической пирамиды.

В искусственных сельскохозяйственных экосистемах также имеет место уменьшение количества энергии до 10 раз на каждом после­дующем уровне пищевых цепей.

Картинки (фото, рисунки)

• Рис. 67. Пищевая цепь

• Рис. 68. Упрощённая экологическая пирамида

• На сколько увеличится масса соболы если в начале пищевой уепи было 1000 кг продуцентов

• Пищеве связи

• Пищевые цепочки в природе

• Цепи питания в кратце

• Сообщение о пищевых цепях

• Что такое цепь питания?

• Что такое трофический уровень.

• Что такое экологическая пирамида?

• Дайте объяснение правила экологической пирамиды.

• Что составляет основу экологической пирамиды?

wikiwhat.ru

ПИЩЕВАЯ ЦЕПЬ ПРИМЕРЫ: Общая экология: Пищевые цепи, трофические уровни

Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам. Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Фитофаги — консументы первого порядка; плотоядные — консументы второго, третьего и т. д. порядков.

Пример пищевой цепи: водоросли и другие растения фотосинтезируют – животные питаются водорослями и растениями – люди питаются мясом животных. По цепи от одного звена к другому накапливаются тяжелые металлы, пестициды и радиоактивность – чем дальше от начала стоит определенный вид, тем выше в пище концентрация вредных составляющих.

Цепи питания – примеры

Таким образом, создаются пищевые цепи из про­дуцентов и консументов, которые на разных этапах смыка­ются с сообществомредуцентов. Все типы пищевых цепей всегда существуют в сообще­стве таким образом, что член одной цепи является также членом другой. Живые организмы в экосистеме, мертвые их остатки и их отбросы являются пищей для других организмов.

Итак, в основе цепей питания лежат зеленые растения. Зелеными растениями питаются и насекомые, и позвоночные животные, которые, в свою очередь, служат источником энергии и вещества для построения тела потребителей второго, третьего и т.д. Это происходит потому, что в каждом звене пищевой цепи, на каждом этапе переноса энергии 80-90% ее теряется, рассеиваясь в форме теплоты. Это обстоятельство ограничивает число звеньев цепи (обычно их бывает от 3 до 5). В среднем из 1 тыс.кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных.

Наибольшее значение в природе имеют пищевые связи, благодаря которым осуществляется непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы. В сообществе живые организмы тесным образом связаны не только между собой, но и с неживой природой. Для любого сообщества можно составить схему всех пищевых взаимосвязей организмов. Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых (трофических) цепей, каждая из которых является как бы отдельным каналом, по которому передаются вещество и энергия.

Пастбищные цепи питания преобладают в травянистых, водных экосистемах. Пример пищевой цепи: капуста → гусеница капустной белянки → синица → ястреб. Стрелка в пищевой цепи направлена от того, кого едят в сторону того, кто ест. Первое звено пищевой цепи – продуцент, последнее – консумент высшего порядка или редуцент. Пищевая цепь не может содержать больше 5-6 звеньев, потому что при переходе на каждое следующее звено 90% энергии теряется (правило 10%, правило экологической пирамиды).

Перенос энергии и вещества от источника – растений через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой или трофической цепью, цепью питания. В лесах существуют пастбищная и детритная пищевые цепи, которые связаны между собой хищниками, поедающими и растительноядных животных, и животных, питающихся отпавшей органической массой.

Пример пищевой сети

В сложном природном сообществе организмы, получающие свою пищу от растений через одинаковое число этапов, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню. Трофический уровень определяют и как совокупность организмов, объединенных одним типом питания, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Итак, первыми потребителями энергии в экосистемах являются растения, вторыми – растительноядные животные или фитофаги.

Это очень точное описание пищевой цепочки. Она представляет собой ряд последовательных связей, возникающих в экосистеме между хищниками и их жертвами. Соотношение тех или иных видов одной пищевой цепи можно наглядно представить в виде пирамиды биомасс. Этот пример еще раз доказывает, как важно сохранять равновесие в пищевых цепочках.

Не плохо на как-то про мозг не очень. И всего 2 цепи питания! В результате деятельности микроорганизмов образуется полуразложившаяся масса – детрит. Детритные цепи бывают довольно длинными, в них могут входить и хищники. Вот пример такой цепи: мертвые ткани растений – грибы – многоножки кивсяки – их экскременты – грибы – ногохвостики – хищные клещи – хищные многоножки – бактерии.

В паразитных пищевых цепях картина противоположная: консументы постепенно мельчают и становятся более многочисленными. Однако, судя по результатам недавних исследований, длина пищевых цепей ограничивается и другими факторами. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче. Жизнь океанов и озер почти полностью зависит от планктонных организмов, составляющих фактически начало всех пищевых цепей в этих экосистемах.

Уже опубликовано на сайте:

• Чехов, рассказ «Дом с мезонином» – краткоПочему Чехов сначала назвал рассказ сценкой? Володичка приехал!» Именно с этих восторженных криков и начинается рассказ, а вместе с ним и наше краткое содержание Чехова «Мальчики». В […]
• Традиции российского производства часов.Часы "Штурманские" первыми летят в космос. Используют калибры: 3105, 3133, 31681, 2609, 2614, 2623 (механические, Россия), а так-же ЕТА 7750 и прочие швейцарские. Компания представляет […]
• Как проявляется ветрянка у взрослых?Чаще всего болезнь диагностируется в детском возрасте, но и взрослый человек не застрахован от инфицирования, если в детском возрасте ветрянка обошла его стороной. Поэтому и взрослый […]

labrowendosin.ru

Документ без названия

Главная

Вернуться к вопросам

17)Пищевой цепью называют ряд живых организмов, в котором одни организмы поедают предшественников по цепи и в свою очередь оказываются съеденными теми, кто следует за ними. Существуют два типа пищевых цепей: одни начинаются живыми растениями автотрофами, которыми питаются травоядные животные; другие начинаются неживыми и более или менее разложившимися веществами растительного или животного происхождения, потребляемые детритоядными формами. 1. В случае, если цепь начинается с живых растений, можно выделить следующие категории: продуценты (растения), первичные консументы (травоядные животные), вторичные консументы, третичные консументы и деструкторы.Среди цепей, начинающихся с животных, можно выделить цепи хищников и цепи паразитов.Трава → кролик → лисицаТрава → травоядное млекопитающее → блохи → жгутиковые одноклеточные 2. В целом ряде случаев цепи начинаются с неживых органических веществ, когда консументами оказываются детритоядные организмы. Это могут быть мелкие животные, преимущественно многочисленные беспозвоночные (черви), которые живут в почве, питаясь опавшей листвой, или же бактерии и грибы, разлагающие органические вещества.Организмы считаются принадлежащими к одному трофическому уровню в том случае, когда в цепи питания они отделены от растительности равным числом звеньев. Зеленые растения составляют первый трофический уровень.Трофические сети отображают совокупность всех трофических связей, которые имеются в той или иной экосистеме. ЗАКОН ЛИНДЕМАНА , правило 10%. Около 90 % выделившейся энергии расходуется организмом на поддержание своей жизнедеятельности, то есть на обеспечение всех необходимых ему функций, после чего она в виде выделяемого организмом тепла рассеивается в окружающую среду и по сути дела безвозвратно теряется для всей живой системы. И только около 10 % энергии идет на построение тела, рост и размножение организма. Именно эти 10 % энергии и доступны следующему трофическому уровню. Таким образом, энергии с переходом от одного уровня к другому остается все меньше.

ksst10.narod.ru

Пищевые цепи

Карта сайта Введение Общая экология Экологические факторы Пищевые цепи Взаимоотношения между организмами Биогеоценоз Круговорот веществ в природе Тест по теме "Общая экология" Прикладная экология Социальная экология Тестирование Список литературы Предметный указатель От автора

Вниз II.Пищевые цепи 1.Цепи питания       Живые организмы в экосистеме, мертвые их остатки и их отбросы являются пищей для других организмов. Питательные вещества1 таким образом переходят из одного организма в другой, образуя непрерывные пищевые цепи.       Начало пищевым цепям дают продуценты. Они усваивают из окружающей среды воду, неорганические(минеральные) соли, углекислый газ, кислород и с помощью фотосинтеза строят свое тело.       Следующие звенья цепи питания составляют консументы, которые поедают как продуцентов, так и себе подобных.       Консументы, которые питаются продуцентами, называются консументами I порядка - травоядные или растительноядные животные.       Консументы, которые поедают травоядных I порядка, называются консументами II порядка - плотоядные животные (хищники).       Хищников, питающихся вторичными консументами, называют консументами III порядка и т.д.       Организмы, употребляющие один тип пищи, принадлежат к одному трофическому уровню2.       Продуценты относятся к первому трофическому уровню, консументы I порядка - ко второму, консументы II порядка - к третьему уровню и т.д.       Дополнительные звенья в пищевой цепи составляют дедритофаги, которые питаясь отходами и трупами, могут стать добычей хищников (напр., муравьед питается муравьями). И так органическое вещество возвращается в органический круговорот3.       В конце пищевой цепи находятся редуценты(деструкторы), которые превращают отмершее органическое вещество в неорганические соединения.       Простые и сложные пищевые цепи связаны между собой, образуя обширную сеть. Она так и называется пищевая сеть. Пример пищевой сети 2.Правило экологической пирамиды       Итак, в основе цепей питания лежат зеленые растения. Зелеными растениями питаются и насекомые, и позвоночные животные, которые, в свою очередь, служат источником энергии и вещества для построения тела потребителей второго, третьего и т.д. порядков. Общая закономерность заключается в том, что количество особей, включенных в пищевую цепь, в каждом звене последовательно уменьшается и численность жертв значительно больше численности их потребителей. Это происходит потому, что в каждом звене пищевой цепи, на каждом этапе переноса энергии 80-90% ее теряется, рассеиваясь в форме теплоты. Это обстоятельство ограничивает число звеньев цепи (обычно их бывает от 3 до 5). В среднем из 1 тыс.кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить из этого количества 10 кг своей биомассы4, а вторичные хищники - только 1кг. Следовательно, живая биомасса в каждом последующем звене цепи прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название Правила экологической пирамиды 5. Вверх

1 К питательным веществам относятся вещества, необходимые для жизнедеятельности организмов, их роста и размножения. 2Трофический уровень - совокупность организмов, получающих преобразованную в пищу энергию. Солнца через одинаковое число посредников пищевой цепи. 3Круговорот веществ - непрерывный циклический процесс перераспределения химических веществ в биосфере. 4Биомасса - выраженное в единицах массы количество живого вещества тех или иных организмов Живое вещество - совокупность всех живых организмов, населяющих Землю. Общая масса живого вещества (в сухом виде) оценивается величиной 2,4-3,6x1012 тонн. 5Правило экологической пирамиды Линдемана: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень не более 10% энергии.

ekol-ush.narod.ru

• 
  Растения в пищевой цепи
• 
  Растения и времена года
• 
  Времена года и растения
• 
  Растения мочковатой корневой системы
• 
  Растения проект по биологии
• 
  Проект по биологии растения
• 
  Живые или неживые растения
• 
  Растения книга зеленые страницы
• 
  Растение сада и огорода
• 
  Растения красной книги исчезающие
• 
  Характеристика животных и растений