Контрольная по экологии атмосферы и почв
ось в
результате использования атомной энергии.
3. Трофические уровни, цепи, сети. Экологические пирамиды численности,
биомассы, продуктивности.
3
Трофические цепи, уровни и трофические сети.
Живые организмы, входящие в состав биоценоза в экосистеме, неодинаковы
с точки зрения специфики ассимиляции ими вещества и энергии. В отличие от
растений и бактерий животные не способны к реакциям фото- и хемосинтеза, а
вынуждены использовать солнечную анергию опосредованно — через органическое
вещество, созданное фото- и хемосинтетиками. Таким образом, в биоценозе
образуется цепочка последовательной передачи вещества и эквивалентной ему
энергии от одних организмов к другим или так называемая трофическая цепь
(от греческого “трофе” — питаюсь).
Поскольку растения строят свой организм без посредников, их называют
автотрофами. Так как, будучи автотрофами, они создают первичное
органическое вещество из неорганического, они являются продуцентами.
Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных
компонентов, используют органику, созданную автотрофами, употребляя их в
пищу. Их называют гетеротрофами, что означает “питаемый другими”, а также
консументами (от лат. “консумо” — потребляю). Однако далеко не все
организмы для удовлетворения своих физиологических потребностей
ограничиваются потреблением растительной пищи, строя белки своего тела
непосредственно из белков растений. Плотоядные животные используют животные
белки со специфическим набором аминокислот. Они тоже являются
консументами, но, в отличие от растительноядных, — консументами вторичными,
или второго порядка. Но и на этом трофическая цепь не всегда
заканчивается, так как вторичный консумент может служить источником питания
для консумента третьего порядка и т.д. Но в одной трофической цепи не
бывает консументов выше пятого порядка вследствие рассеяния энергии.
В процессе питания на всех трофических уровнях появляются “отходы”.
Зеленые растения ежегодно частично или полностью сбрасывают листья.
Значительная часть организмов по тем или иным причинам постоянно отмирает.
В конечном итоге так или иначе созданное органическое вещество должно
частично или полностью замениться. Эта замена происходит благодаря особому
звену трофической цепи — редуцентами (от лат. “редукцио” — возврат). Эти
организмы — преимущественно бактерии, грибы, простейшие, мелкие
беспозвоночные — в процессе жизнедеятельности разлагают органические
остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных
веществ. Минеральные вещества, а также диоксид углерода, выделяющийся при
дыхании редуцентов, вновь возвращаются к продуцентам.
Разные уровни питания в экосистеме называют трофическими уровнями.
Первый трофический уровень образуют продуценты, второй — первичные
консументы, третий — вторичные консументы и так далее. Многие животные
питаются более, чем на одном трофическом уровне, поедая как растения, так и
первичных консументов или как первичных консументов, так и вторичных. Таким
образом, в экологической системе компоненты биоценоза выполняют различные
экологические роли: фитоценоз автотрофен и состоит из продуцентов, в
биоценоз входят гетеротрофные консументы пяти уровней и редуценты, в
составе микробиоценоза — автотрофные хемосинтетики и гетеротрофные
редуценты. Но все они представляют собой звенья трофических цепей.
Разные трофические цепи, в свою очередь, связаны между собой общими
звеньями, образуя очень сложную систему, называемую трофической сетью.
Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновременно цепь энергетическая,
т.е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от
продуцентов ко всем остальным звеньям. Поток энергии через экосистему можно
измерить в различных ее точках, установив тем самым, какое количество
солнечной энергии содержится в органических веществах, образованных в
процессе фотосинтеза; какую часть энергии, заключенной в растительном
материале, может использовать растительноядное животное; какую часть этой
энергии успевает использовать растительноядное, прежде, чем его съедает
плотоядное, и так далее, от одного трофического уровня к другому.
Экологические пирамиды
Трофическую структуру можно изобразить графически, т.е. в виде так
называемых экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень
продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершины
пирамиды. Существуют три основных типа пирамид:
1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне,
2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, - общий
сухой вес, калорийность и т.д.
3) пирамида продукции, имеющая универсальный характер, показывающая
изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных
трофических уровнях.
Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность: количество
особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к
консументам, неуклонно уменьшается. В основе этой закономерности лежит:
1. для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких
тел;
2. от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии;
3. обратная зависимость метаболизма от размера особей (чем мельче
организм, тем интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их
численности и биомассы).
Правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех
травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников.
Для океана это правило недействительно – оно имеет перевернутый вид.
Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы на высоких
уровнях, у хищников. Хищники живут долго и скорость оборота их генераций,
но у продуцентов (водорослей) оборачиваемость может в сотни раз превышать
запас биомассы. Их чистая продукция и здесь превышает продукцию,
поглощенную консументами, т.е. через уровень продуцентов проходит больше
энергии, чем через всех консументов.
Еще более совершенным влиянием трофических отношений на экосистему
должно быть правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем
трофическом уровне количество биомассы, созданной за единицу времени,
больше, чем на последующем.
Генетическая эволюция популяций под действием естественных и антропогенных
факторов.
4
Фотосинтез и его основополагающая роль для функционирования экосистем.
Растение не просто превращает углекислый газ в кислород. Углекислый газ
необходим растениям для жизни, он служит для них настоящей пищей (вместе с
водой и минеральными солями).
Воздушное питание растений называется фотосинтезом. Кислород в
процессе фотосинтеза выделяется в качестве необычного продукта.
Миллиарды лет назад на земле не было свободного кислорода. Весь
кислород, которым дышат почти все живые существа нашей планеты, выделен
растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтез сумел изменить весь облик
нашей планеты!
Начиная с семидесятых годов прошлого столетия, крупные успехи в области
фотосинтеза были получены в России. Работами русских учёных Пуриевича,
Ивановского, Риктера, Иванова, Костычева были изучены многие стороны этого
процесса.
Процесс фотосинтеза слагается из целого ряда последовательных
реакций, часть которых протекает с поглощением световой энергии, а часть –
в темноте. Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются
углеводы (сахара, а затем крахмал), органические кислоты, аминокислоты,
белки.
Фотосинтез при различных условиях протекает с разной интенсивностью.
Интенсивность фотосинтеза также зависит от фазы развития растения.
Максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается в фазе цветения.
Обычное содержание углекислоты в воздухе составляет 0,03% по объему.
Уменьшение содержания углекислоты в воздухе снижает интенсивность
фотосинтеза. Повышение содержания углекислоты до 0,5% увеличивает
интенсивность фотосинтеза почти пропорционально. Однако при дальнейшем
повышении содержания углекислоты, интенсивность фотосинтеза не возрастает,
а при 1% - растение страдает.
Значение фотосинтеза в природе.
Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии. Свет –
единственный на земле пищевой ресурс, энергия которого в соединении с
углекислым газом и водой, рождает процесс фотосинтеза. Фотосинтезирующие
растения создают органическое вещество, которым питаются травоядные
животные, ими питаются плотоядные и т.д., в конечном итоге растения,
«кормят» весь остальной живой мир, т.е. солнечная энергия через растения кА
бы передается всем организмам.
Фотосинтез – единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению ее
свободной энергии за счет внешнего источника. Запасенная в продуктах
фотосинтеза энергия – основной источник энергии для человечества.
Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется 150 млрд. тонн
органического вещества и выделяется около 200 млн. тонн свободного
кислорода.
Круговорот кислорода, углерода и других элементов, вовлекаемых в
фотосинтез, поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для
жизни на Земле. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации СО2,
предотвраща
| |  скачать работу |
Контрольная по экологии атмосферы и почв |
