Sissejuhatus
Ilmekas näide jõuahelast:
Elusorganismide klassifikatsioon nende rolli järgi aineringes
Igas toiduahelas on kolm elusorganismide rühma:
Tootjad (tootjad) | Tarbijad (tarbijad) | Lagundajad (hävitajad) |
Autotroofsed elusorganismid, mis sünteesivad energia abil mineraalainest orgaanilist ainet (taimed). | Heterotroofsed elusorganismid, mis tarbivad (söövad, töötlevad jne) elusorgaanilist ainet ja kannavad toiduahelate kaudu edasi selles sisalduvat energiat. | Heterotroofsed elusorganismid, mis hävitavad (töötlevad) mis tahes päritolu surnud orgaanilist ainet mineraalaineks. |
Organismidevahelised seosed toiduahelas
Toiduahel, olgu see milline tahes, loob tihedad sidemed erinevate nii elus kui ka elutu looduse objektide vahel. Ja absoluutselt iga lüli purunemine võib viia katastroofiliste tulemusteni ja looduse tasakaalustamatuseni. Iga elektriahela kõige olulisem ja lahutamatu osa on päikeseenergia. Ilma selleta pole elu. Mööda toiduahelat liikudes töödeldakse seda energiat ja iga organism muudab selle omaks, andes järgmisele lülile edasi vaid 10%.
Surres satub keha teistesse samalaadsetesse toiduahelatesse ja seega ainete ringkäik jätkub. Kõik organismid võivad kergesti lahkuda ühest toiduahelast ja liikuda teise.
Looduslike alade roll ainete ringis
Loomulikult loovad samas loodusvööndis elavad organismid omavahel oma erilised toiduahelad, mida üheski teises vööndis korduda ei saa. Seega koosneb näiteks stepivööndi toiduahel väga erinevatest kõrrelistest ja loomadest. Stepi toiduahel praktiliselt ei hõlma puid, kuna neid on kas väga vähe või nad on kidurad. Mis puutub loomamaailma, siis siin domineerivad artiodaktüülid, närilised, pistrikud (kullid ja muud sarnased linnud) ja mitmesugused putukad.
Toiteahelate klassifikatsioon
Ökoloogiliste püramiidide põhimõte
Kui arvestada konkreetselt taimedest algavaid ahelaid, siis kogu neis leiduvate ainete tsükkel pärineb fotosünteesist, mille käigus neeldub päikeseenergia. Taimed kulutavad suurema osa sellest energiast oma elutähtsatele funktsioonidele ja ainult 10% läheb järgmisele lülile. Sellest tulenevalt vajab iga järgnev elusorganism järjest rohkem eelmise lüli olendeid (objekte). Seda näitavad hästi ökoloogilised püramiidid, mida neil eesmärkidel kõige sagedamini kasutatakse. Need on massi, koguse ja energia püramiidid.
Toiduahel on anorgaaniliste (biogeensete jne) elementide järjestikune muundamine taimede ja valguse abil orgaanilisteks aineteks (esmane tootmine) ja viimaste - loomsete organismide poolt järgnevates troofilistes (toidu) lülides (sammudes). nende biomassi.
Toiduahel algab päikeseenergiast ja iga ahela lüli tähistab energia muutust. Kõik kogukonna toiduahelad moodustavad troofilisi suhteid.
Ökosüsteemi komponentide vahel on mitmesuguseid seoseid ning ennekõike ühendab neid omavahel energiavool ja aine ringlemine. Kanaleid, mille kaudu energia kogukonda läbib, nimetatakse toiduringideks. Puude latva või tiigi pinnale langeva päikesekiire energia püüavad kinni rohelised taimed – olgu selleks siis hiiglaslikud puud või pisikesed vetikad – ning kasutavad seda fotosünteesi protsessis. See energia läheb taimede kasvule, arengule ja paljunemisele. Taimi kui orgaanilise aine tootjaid nimetatakse tootjateks. Tootjad omakorda pakuvad energiaallikat neile, kes taimi söövad, ja lõpuks kogu kogukonnale.
Esimesed orgaanilise aine tarbijad on taimtoidulised loomad – esimest järku tarbijad. Taimtoidulist saaki söövad kiskjad tegutsevad teise järgu tarbijatena. Ühelt lülilt teisele liikudes läheb energiat paratamatult kaotsi, mistõttu on toiduahelas harva üle 5-6 osaleja. Lagundajad lõpetavad tsükli – bakterid ja seened lagundavad loomade surnukehi ja taimejäänuseid, muutes orgaanilise aine mineraalideks, mille taas omastavad tootjad.
Toiduahelasse kuuluvad kõik taimed ja loomad, samuti vees sisalduvad keemilised elemendid, mis on vajalikud fotosünteesiks. Toiduahel on sidus lineaarne lülide struktuur, millest igaüks on ühendatud naaberlülidega "toidu-tarbija" suhete kaudu. Organismirühmad, näiteks konkreetsed bioloogilised liigid, toimivad ahela lülidena. Vees algab toiduahel kõige väiksematest taimeorganismidest – vetikatest –, mis elavad eufootilises tsoonis ja kasutavad päikeseenergiat orgaaniliste ainete sünteesimiseks anorgaanilistest keemilistest toitainetest ja vees lahustunud süsinikdioksiidist. Toiduenergia ülekandmisel selle allikast - taimedest - läbi mitmete organismide, mis toimub mõne organismi söömisel teiste poolt, toimub energia hajumine, millest osa muutub soojuseks. Iga järjestikuse üleminekuga ühelt troofiliselt lülilt (staadiumilt) teisele kaob kuni 80-90% potentsiaalsest energiast. See piirab võimalike sammude või ahela lülide arvu tavaliselt nelja või viieni. Mida lühem on toiduahel, seda rohkem kättesaadavat energiat talletatakse.
Keskmiselt toodab 100 kg taimtoiduliste taimede 100 kg taimi. Taimtoidulisi söövad kiskjad suudavad sellest kogusest ehitada 10 kg oma biomassi ja sekundaarsed kiskjad vaid 1 kg. Näiteks inimene sööb suurt kala. Selle toit koosneb väikestest kaladest, kes tarbivad zooplanktonit, mis elab päikeseenergiat püüdvast fütoplanktonist.
Seega on 1 kg inimkeha ehitamiseks vaja 10 tuhat kg fütoplanktonit. Järelikult väheneb ahela iga järgneva lüli mass järk-järgult. Seda mustrit nimetatakse ökoloogilise püramiidi reegliks. Seal on arvude püramiid, mis peegeldab isendite arvu toiduahela igas etapis, biomassi püramiid - igal tasandil sünteesitud orgaanilise aine kogus ja energia püramiid - toidus sisalduv energiakogus. Neil kõigil on sama fookus, mis erinevad digitaalsete väärtuste absoluutväärtuse poolest. Reaalsetes tingimustes võib jõuahelatel olla erinev arv lülisid. Lisaks võivad toiteahelad ristuda, moodustades elektrivõrke. Peaaegu kõik loomaliigid, välja arvatud toitumise osas väga spetsialiseerunud loomaliigid, ei kasuta mitte ühte toiduallikat, vaid mitut). Mida suurem on biotsenoosi liigiline mitmekesisus, seda stabiilsem see on. Niisiis on taime-jänese-rebase toiduahelas ainult kolm lüli. Kuid rebane ei söö mitte ainult jäneseid, vaid ka hiiri ja linde. Üldine muster on selline, et toiduahela alguses on alati rohelised taimed, lõpus aga kiskjad. Iga ahela lüliga muutuvad organismid suuremaks, paljunevad aeglasemalt ja nende arv väheneb. Alumiste lülide positsioonil olevad liigid, kuigi neid varustatakse toiduga, tarbitakse ise intensiivselt (hiiri hävitavad näiteks rebased, hundid, öökullid). Valik läheb viljakuse suurendamise suunas. Sellised organismid muutuvad kõrgemate loomade toiduallikaks ilma progressiivse evolutsiooni väljavaadeteta.
Igal geoloogilisel ajastul arenesid toidusuhetes kõige kõrgemal tasemel olevad organismid suurima kiirusega, näiteks devonis olid lobakujulised kalad kalatoidulised kiskjad; karboni perioodil - röövellikud stegotsefaalid. Permi keeles - roomajad, kes jahtisid stegotsefaaliaid. Kogu mesosoikumi ajastu jooksul hävitasid imetajad röövloomad ja alles pärast viimaste väljasuremist mesosoikumi lõpus saavutasid nad domineeriva positsiooni, põhjustades suure hulga vorme.
Toidusuhted on biotsenoosis kõige olulisem, kuid mitte ainus liikidevaheliste suhete tüüp. Üks liik võib teist erineval viisil mõjutada. Organismid võivad asuda teise liigi isendite pinnal või keha sees, moodustada elupaiga ühele või mitmele liigile ning mõjutada ümbritseva ruumi õhu liikumist, temperatuuri ja valgustust. Näiteid liikide elupaiku mõjutavatest seostest on palju. Meritõrud on merevähid, kes elavad istuvat eluviisi ja asuvad sageli vaalade nahale. Paljude kärbeste vastsed elavad lehmasõnnikus. Eriti oluline roll teiste organismide jaoks keskkonna loomisel või muutmisel on taimedel. Taimetihnikus, olgu selleks mets või heinamaa, kõigub temperatuur vähem kui lagendikul ja õhuniiskus on suurem.
Sageli osaleb üks liik teise levimises. Loomad kannavad seemneid, eoseid, õietolmu ja muid väiksemaid loomi. Taimede seemneid võivad loomad püüda juhuslikul kokkupuutel, eriti kui seemnetel või seemnetel on spetsiaalsed konksud (nöör, takjas). Seedimatuid puuvilju ja marju süües eralduvad koos väljaheidetega ka seemned. Imetajad, linnud ja putukad kannavad oma kehal arvukalt lestasid.
Seos kahe lüli vahel tekib siis, kui üks organismirühm toimib teise rühma toiduna. Ahela esimesel lülil ei ole eelkäijat, see tähendab, et selle rühma organismid ei kasuta teisi organisme toiduna, olles tootjad. Kõige sagedamini leidub selles kohas taimi, seeni ja vetikaid. Ahela viimases lülis olevad organismid ei toimi teistele organismidele toiduna.
Igal organismil on teatud kogus energiat, see tähendab, et võime öelda, et igal ahela lülil on oma potentsiaalne energia. Söötmise käigus kandub toidu potentsiaalne energia üle selle tarbijale.
Kõik toiduahela moodustavad liigid eksisteerivad roheliste taimede loodud orgaanilisel ainel. Sel juhul on toitumisprotsessis energia kasutamise ja muundamise tõhususega seotud oluline muster. Selle olemus on järgmine.
Kokku muundub ainult umbes 1% taimele langevast Päikese kiirgusenergiast sünteesitud orgaaniliste ainete keemiliste sidemete potentsiaalseks energiaks ja heterotroofsed organismid saavad seda edasi kasutada toitumiseks. Kui loom sööb taime, kulub suurem osa toidus sisalduvast energiast erinevatele elutähtsatele protsessidele, muutudes soojuseks ja hajudes. Ainult 5-20% toiduenergiast läheb looma keha äsja valminud ainesse. Kui kiskja sööb rohusööja ära, läheb jällegi suurem osa toidus sisalduvast energiast kaotsi. Nii suurte kasuliku energia kadude tõttu ei saa toiduahelad olla väga pikad: need koosnevad tavaliselt mitte rohkem kui 3-5 lülist (toidutasemest).
Toiduahela aluseks oleva taimse aine hulk on alati mitu korda suurem kui taimtoiduliste loomade kogumass, samuti väheneb iga järgneva toiduahela lüli mass. Seda väga olulist mustrit nimetatakse ökoloogilise püramiidi reegliks.
Potentsiaalse energia ülekandmisel lülilt lülile kaob kuni 80-90% soojuse kujul. See asjaolu piirab toiduahela pikkust, mis looduses tavaliselt ei ületa 4-5 lüli. Mida pikem on troofiline ahel, seda madalam on selle viimase lüli produktsioon võrreldes esialgse lüli toodanguga.
Baikalis koosneb pelaagilise vööndi toiduahel viiest lülist: vetikad - epishura - makroektoop - kalad - hüljes või röövkalad (lenok, taimen, täiskasvanud omul jne). Inimene osaleb selles ahelas viimase lülina, kuid ta võib tarbida madalamate lülide tooteid, näiteks kalu või isegi selgrootuid, kui kasutada toiduna vähilaadseid, veetaimi vms. Lühikesed troofilised ahelad on vähem stabiilsed ja alluvad suurematele kõikumistele kui pikad ja keeruka struktuuriga.
2. TOIDUKETTI TASANDID JA STRUKTUURILEMENDID
Tavaliselt saate iga ahela lüli jaoks määrata mitte ühe, vaid mitu muud lüli, mis on sellega seotud "toidu-tarbija" suhte kaudu. Seega ei söö rohtu mitte ainult lehmad, vaid ka teised loomad ja lehmad pole toit mitte ainult inimesele. Selliste ühenduste loomine muudab toiduahela keerukamaks struktuuriks - toiduvõrk.
Mõnel juhul on troofilises võrgustikus võimalik üksikud lingid grupeerida tasemeteks nii, et ühe tasandi lingid toimivad ainult järgmise taseme toiduna. Seda rühmitust nimetatakse troofilised tasemed.
Mis tahes troofilise (toidu) ahela algtase (lüli) reservuaaris on taimed (vetikad). Taimed ei söö kedagi (välja arvatud vähesed putuktoiduliste taimede liigid - päikesekaste, võirohi, põisrohi, nepenthes ja mõned teised); vastupidi, nad on eluallikaks kõigile loomorganismidele. Seetõttu on kiskjate ahela esimene samm taimtoidulised (karjatavad) loomad. Nende järel on väikekiskjad, kes toituvad taimtoidulistest, seejärel suuremate kiskjate lüli. Ahelas on iga järgnev organism eelmisest suurem. Kiskjaahelad aitavad kaasa toiduahela stabiilsusele.
Saprofüütide toiduahel on troofilise ahela viimane lüli. Saprofüüdid toituvad surnud organismidest. Surnud organismide lagunemisel tekkinud kemikaale tarbivad taas taimed – tootvad organismid, millest saavad alguse kõik troofilised ahelad.
3. TROOFIKAKETTIDE LIIGID
Troofilistel ahelatel on mitu klassifikatsiooni.
Esimese klassifikatsiooni järgi on looduses kolm troofilist ahelat (looduse poolt hävitamiseks määratud troofilised vahendid).
Esimene troofiline ahel sisaldab järgmisi vabalt elavaid organisme:
rohusööjad;
kiskjad - kiskjad;
kõigesööjad, sealhulgas inimesed.
Toiduahela põhiprintsiip: "Kes keda sööb?"
Teine troofiline ahel ühendab elusolendeid, mis metaboliseerivad kõike ja kõiki. Seda ülesannet täidavad lagundajad. Nad taandavad surnud organismide kompleksained lihtsateks aineteks. Biosfääri omadus on see, et kõik biosfääri esindajad on surelikud. Lagundajate bioloogiline ülesanne on lagundada surnuid.
Teise klassifikatsiooni järgi eristatakse kahte peamist troofiliste ahelate tüüpi - karjamaa ja detrital.
Karjamaade troofilises ahelas (karjatamisketis) moodustavad aluse autotroofsed organismid, siis on neid tarbivad taimtoidulised loomad (näiteks fütoplanktonist toituv zooplankton), seejärel 1. järku kiskjad (tarbijad) (näiteks kalad). zooplanktonit tarbivad), 2. järku kiskjad (näiteks teistest kaladest toituv koha). Troofilised ahelad on eriti pikad ookeanis, kus paljud liigid (näiteks tuunikala) hõivavad neljanda järgu tarbijate koha.
Detritaalsetes troofilistes ahelates (lagunemisahelates), mis on enim levinud metsades, ei tarbi enamus taimetoodangust otse taimtoidulised, vaid hukkub, seejärel laguneb saprotroofsed organismid ja mineraliseerub. Seega saavad detriitilised troofilised ahelad alguse detriidist, lähevad sellest toituvatele mikroorganismidele ning seejärel detritivooridele ja nende tarbijatele – kiskjatele. Veeökosüsteemides (eriti eutroofsetes reservuaarides ja ookeani sügavustes) tähendab see, et osa taimede ja loomade toodangust satub ka detritaalsetesse troofilistesse ahelatesse.
KOKKUVÕTE
Kõik meie planeedil elavad elusorganismid ei eksisteeri iseseisvalt, nad sõltuvad keskkonnast ja kogevad selle mõju. See on paljude keskkonnategurite täpselt kooskõlastatud kompleks ja elusorganismide kohanemine nendega määrab ära igasuguste organismivormide olemasolu ja nende elu kõige mitmekesisema kujunemise.
Biosfääri põhiülesanne on tagada keemiliste elementide ringkäik, mis väljendub ainete ringluses atmosfääri, pinnase, hüdrosfääri ja elusorganismide vahel.
Kõik elusolendid on teistele toiduobjektid, s.t. omavahel seotud energiasuhetega. Toiduühendused kooslustes on need mehhanismid energia ülekandmiseks ühelt organismilt teisele. Igas kogukonnas troofilineühendused on põimunud kompleksiks net.
Mis tahes liigi organismid on potentsiaalseks toiduks paljudele teistele liikidele
biotsenooside troofilised võrgustikud on väga keerulised ja tundub, et neisse sisenev energia võib pikka aega rännata ühest organismist teise. Tegelikult on roheliste taimede poolt kogutud energia iga konkreetse osa teekond lühike; seda saab edastada mitte rohkem kui 4-6 lüli kaudu, mis koosneb järjestikku üksteisest toituvatest organismidest. Selliseid seeriaid, milles on võimalik jälgida energia algannuse kulutamise viise, nimetatakse toiduahelateks. Iga toiduahela lüli asukohta nimetatakse troofiliseks tasemeks. Esimene troofiline tase on alati tootjad, orgaanilise massi loojad; taimetarbijad kuuluvad teisele troofilisele tasemele; lihasööjad, kes elavad taimtoiduliste vormide järgi - kolmandale; teiste lihasööjate tarbimine - neljandale jne. Seega eristatakse esimese, teise ja kolmanda järjekorra tarbijaid, kes asuvad toiduahelas erinevatel tasanditel. Loomulikult mängib selles suurt rolli tarbijate toiduainete spetsialiseerumine. Laia toitumisega liigid kuuluvad toiduahelatesse erinevatel troofilistel tasemetel.
BIBLIOGRAAFIA
Akimova T.A., Khaskin V.V. Ökoloogia. Õpetus. – M.: DONITI, 2005.
Moisejev A.N. Ökoloogia kaasaegses maailmas // Energia. 2003. nr 4.
Ökosüsteemides eksisteerivad autotroofide ja heterotroofide vahel keerulised toitumisalased koostoimed. Mõned organismid söövad teisi ja teostavad seega ainete ja energia ülekandmist – ökosüsteemi toimimise alust.
Ökosüsteemis loovad orgaanilist ainet autotroofsed organismid, näiteks taimed. Taimi söövad loomad, keda omakorda söövad teised loomad. Seda järjestust nimetatakse toiduahelaks (joonis 1) ja iga toiduahela lüli troofiliseks tasemeks.
Eristama
Rohumaade toiduahelad(karjatamisahelad) - toiduahelad, mis algavad autotroofsete fotosünteetiliste või kemosünteetiliste organismidega (joon. 2.). Karjamaade toiduahelaid leidub valdavalt maismaa- ja mereökosüsteemides.
Näiteks võib tuua rohumaa toiduahela. See ahel algab päikeseenergia püüdmisega taime poolt. Liblikas, kes toitub lille nektarist, on selle ahela teine lüli. Kiili, röövellik lendav putukas, ründab liblikat. Rohelise rohu vahel peidus olev konn püüab küll kiili, kuid ise on saagiks sellisele kiskjale nagu murumao. Ta oleks võinud terve päeva konna seedida, kuid enne päikeseloojangut sai ta ise teise kiskja saagiks.
Taimest läbi liblika, kiili, konna, mao kullini kulgev toiduahel näitab orgaaniliste ainete liikumissuunda, aga ka neis sisalduvat energiat.
Ookeanides ja meredes eksisteerivad autotroofsed organismid (üherakulised vetikad) vaid kuni valguse läbitungimissügavuseni (maksimaalselt kuni 150-200 m). Sügavamates veekihtides elavad heterotroofsed organismid tõusevad öösiti vetikatest toituma veepinnale ja hommikuks lähevad jälle sügavamale, tehes igapäevaseid kuni 500-1000 m pikkuseid vertikaalränneid.Hommiku tulekuga omakorda heterotroofsed veelgi sügavamatest kihtidest pärit organismid tõusevad tippu, et toituda teistest pinnakihtidest laskuvatest organismidest.
Seega on süvameres ja ookeanides omamoodi “toiduredel”, tänu millele transporditakse vee pinnakihtides autotroofsete organismide poolt loodud orgaaniline aine mööda elusorganismide ahelat päris põhja. Sellega seoses peavad mõned mereökoloogid kogu veesammast üheks biogeocenoosiks. Teised usuvad, et keskkonnatingimused vee pinna- ja põhjakihtides on nii erinevad, et neid ei saa käsitleda kui ühtset biogeocenoosi.
Detritaalsed toiduahelad(lagunemisahelad) - toiduahelad, mis algavad detriidiga - surnud taimede jäänused, surnukehad ja loomade väljaheited (joon. 2).
Detriitahelad on kõige tüüpilisemad mandriveekogude, sügavate järvede põhja, ookeanide kooslustele, kus paljud organismid toituvad veehoidla ülemiste valgustatud kihtide surnud organismide moodustatud detriidist või mis on sattunud veehoidlasse näiteks maismaa ökosüsteemidest. lehtede allapanu vorm.
Merede ja ookeanide põhja ökosüsteemid, kuhu päikesevalgus ei tungi, eksisteerivad ainult tänu vee pinnakihtides elavate surnud organismide pidevale elama asumisele. Selle aine kogumass Maailma ookeanis ulatub aastas vähemalt mitmesaja miljoni tonnini.
Detriitahelad on levinud ka metsades, kus suuremat osa taimede iga-aastasest eluskaalu kasvust ei tarbi otseselt rohusööjad, vaid hukkuvad, moodustades allapanu, ning seejärel lagunevad saprotroofsed organismid, millele järgneb mineraliseerumine lagundajate poolt. Seentel on suur tähtsus surnud taimse aine, eriti puidu lagundamisel.
Heterotroofseid organisme, mis toituvad otse detriidist, nimetatakse detritivoorideks. Maismaa ökosüsteemides on need paljud putukate, usside jne liigid. Suuri detritivoorid, mille hulka kuuluvad mõned linnuliigid (raisakotkad, varesed jne) ja imetajad (hüäänid jne), nimetatakse koristajateks.
Veeökosüsteemides on kõige levinumad detritivoorid lülijalgsed – veeputukad ja nende vastsed ning vähid. Detritivoorid võivad toituda teistest suurematest heterotroofsetest organismidest, mis ise võivad olla röövloomade toiduks.
Troofilised tasemed
Tavaliselt ei ole ökosüsteemide erinevad troofilised tasemed ruumis eraldatud. Mõnel juhul on need siiski üsna selgelt eristuvad. Näiteks geotermilistes allikates on autotroofsed organismid - sinivetikad ja autotroofsed bakterid, mis moodustavad spetsiifilisi vetika-bakterite kooslusi ("matte"), temperatuuridel üle 40-45 ° C. Madalamatel temperatuuridel nad ellu ei jää.
Teisest küljest ei leidu heterotroofseid organisme (molluskeid, veeputukate vastseid jne) geotermilistes allikates temperatuuril üle 33–36 ° C, mistõttu nad toituvad mattide fragmentidest, mida hoovus kannab madalama temperatuuriga piirkondadesse.
Seega eristub sellistes geotermilistes allikates selgelt autotroofne tsoon, kus on levinud ainult autotroofsed organismid, ja heterotroofne tsoon, kus autotroofsed organismid puuduvad ja leidub ainult heterotroofseid organisme.
Troofilised võrgud
Ökoloogilistes süsteemides on küll hulk paralleelseid toiduahelaid, nt.
rohttaimestik -> närilised -> väikekiskjad
rohttaimestik -> kabiloomad -> suurkiskjad,
mis ühendavad pinnase, rohttaime, puukihi elanikke, on muid seoseid. Enamasti võib sama organism olla toiduallikaks paljudele organismidele ja seega olla osa erinevatest toiduahelatest ja saagiks erinevatele kiskjatele. Näiteks dafniat võivad süüa mitte ainult väikesed kalad, vaid ka röövkoorikloom kükloobid, särge aga mitte ainult haug, vaid ka saarmas.
Koosluse troofiline struktuur peegeldab tootjate, tarbijate (eraldi esimese, teise jne järgu) ja lagundajate vahelist suhet, mis väljendub kas elusorganismide isendite arvus või nende biomassis või neis sisalduvas energias. arvutatakse pinnaühiku kohta ajaühiku kohta.
Ökosüsteemides ühendavad tootjaid, tarbijaid ja lagundajaid keerukad ainete ja energia ülekandeprotsessid, mis sisalduvad peamiselt taimede loodud toidus.
Taimede poolt tekitatud potentsiaalse toiduenergia ülekandmist mitmete organismide kaudu, süües mõnda liiki teiste poolt, nimetatakse troofiliseks (toidu)ahelaks ja iga lüli troofiliseks tasemeks.
Kõik organismid, mis kasutavad sama tüüpi toitu, kuuluvad samale troofilisele tasemele.
Joonisel 4. esitatakse troofilise ahela diagramm.
Joonis 4. Toiduahela diagramm.
Joonis 4. Toiduahela diagramm.
Esimene troofiline tase moodustavad tootjad (rohelised taimed), mis koguvad päikeseenergiat ja loovad fotosünteesi käigus orgaanilisi aineid.
Sel juhul kulub üle poole orgaanilistes ainetes salvestunud energiast taimede eluprotsessides, muutudes soojuseks ja hajudes ruumis ning ülejäänu satub toiduahelasse ja seda saavad kasutada järgneva troofilise tasemega heterotroofsed organismid. toitumine.
Teine troofiline tase 1. järku tarbijad - need on taimtoidulised organismid (fütofaagid), kes toituvad tootjatest.
Esimese järgu tarbijad kulutavad suurema osa toidus sisalduvast energiast oma eluprotsesside toetamiseks ning ülejäänud energia kulub enda keha ehitamiseks, muutes seeläbi taimekoe loomseks koeks.
Seega , 1. järjekorra tarbijad teostada tootjate sünteesitud orgaanilise aine muundamise esimene, põhiline etapp.
Esmatarbijad võivad olla 2. järku tarbijate toitumisallikaks.
Kolmas troofiline tase 2. järku tarbijad - need on lihasööjad organismid (zoofaagid), kes toituvad eranditult taimtoidulistest organismidest (fütofaagid).
Teise järgu tarbijad viivad läbi orgaanilise aine muundamise teise etapi toiduahelates.
Keemilised ained, millest loomorganismide kuded on ehitatud, on aga üsna homogeensed ja seetõttu ei ole orgaanilise aine muundumine tarbijate teiselt troofiliselt tasemelt kolmandale üleminekul nii fundamentaalne kui üleminekul esimeselt troofiliselt tasemelt. teiseni, kus taimekuded muudetakse loomadeks.
Teisesed tarbijad võivad olla kolmanda järgu tarbijate toitumisallikaks.
Neljas troofiline tase 3. järku tarbijad - need on lihasööjad, kes toituvad ainult lihasööjatest organismidest.
Toiduahela viimane tase hõivavad lagundajad (hävitajad ja detritivoorid).
Redutseerijad-hävitajad (bakterid, seened, algloomad) lagundavad oma elutegevuse käigus tootjate ja tarbijate kõigi troofiliste tasemete orgaanilised jäänused mineraalseteks aineteks, mis tagastatakse tootjatele.
Kõik toiduahela lülid on omavahel seotud ja üksteisest sõltuvad.
Nende vahel, esimesest kuni viimase lülini, toimub ainete ja energia ülekanne. Siiski tuleb märkida, et energia kandmisel ühelt troofiliselt tasemelt teisele läheb see kaotsi. Selle tulemusena ei saa jõuahel olla pikk ja koosneb enamasti 4-6 lülist.
Selliseid toiduahelaid puhtal kujul looduses aga tavaliselt ei leidu, kuna igal organismil on mitu toiduallikat, s.t. kasutab mitut tüüpi toitu ja seda ise kasutavad toidutootena paljud teised organismid samast toiduahelast või isegi erinevatest toiduahelatest.
Näiteks:
Kõigesööjad organismid tarbivad toiduna nii tootjaid kui ka tarbijaid, s.t. on samaaegselt esimese, teise ja mõnikord ka kolmanda järgu tarbijad;
inimeste ja röövloomade verest toituv sääsk on väga kõrgel troofilisel tasemel. Aga sääskedest toitub sookastetaim, kes on seega nii kõrgetasemeline tootja kui ka tarbija.
Seetõttu võib peaaegu iga organism, mis on osa ühest troofilisest ahelast, olla samaaegselt ka teiste troofiliste ahelate osa.
Seega võivad troofilised ahelad mitu korda hargneda ja põimuda, moodustades kompleksi toiduvõrgud ehk troofilised (toidu)võrgud , milles toiduühenduste paljusus ja mitmekesisus toimib olulise mehhanismina ökosüsteemide terviklikkuse ja funktsionaalse stabiilsuse säilitamisel.
Joonisel 5. kujutab maapealse ökosüsteemi elektrivõrgu lihtsustatud diagrammi.
Inimese sekkumisel looduslikesse organismikooslustesse liikide tahtliku või tahtmatu kõrvaldamise kaudu on sageli ettearvamatud negatiivsed tagajärjed ja see viib ökosüsteemide stabiilsuse katkemiseni.
Joonis 5. Troofilise võrgu skeem.
Troofilisi ahelaid on kahte peamist tüüpi:
karjaketid (karjatamisketid või tarbimisketid);
detriitahelad (lagunemisahelad).
Karjaketid (karjatamisketid või tarbimisahelad) on orgaaniliste ainete sünteesi ja transformatsiooni protsessid troofilistes ahelates.
Karjamaaketid algavad tootjatest. Elusaid taimi söövad fütofaagid (esimest järku tarbijad) ja fütofaagid ise on lihasööjate (teise järgu tarbijad) toiduks, mida saavad süüa ka kolmanda järgu tarbijad jne.
Näited maismaaökosüsteemide karjatamiskettide kohta:
3 linki: haab → jänes → rebane; taim → lammas → inimene.
4 linki: taimed → rohutirtsud → sisalikud → kull;
taimeõie nektar → kärbes → putuktoiduline lind →
röövlind.
5 linki: taimed → rohutirtsud → konnad → maod → kotkas.
Veeökosüsteemide karjatamiskettide näited: →
3 linki: fütoplankton → zooplankton → kalad;
5 linki: fütoplankton → zooplankton → kalad → röövkalad →
kiskjalinnud.
Detriitahelad (lagunemisahelad) on troofilistes ahelates olevate orgaaniliste ainete järkjärgulise hävitamise ja mineraliseerumise protsessid.
Detriitahelad saavad alguse surnud orgaanilise aine järkjärgulisest hävitamisest detritivooride poolt, mis asendavad üksteist järjestikku vastavalt teatud toitumisviisile.
Hävitusprotsesside viimastel etappidel toimivad redutseerijad-destruktorid, mis mineraliseerivad orgaaniliste ühendite jäägid lihtsateks anorgaanilisteks aineteks, mida tootjad taas kasutavad.
Näiteks kui surnud puit laguneb, asendavad nad üksteist: mardikad → rähnid → sipelgad ja termiidid → hävitavad seened.
Detriitahelad on enim levinud metsades, kus enamikku (umbes 90%) taimede biomassi aastasest juurdekasvust ei tarbi otse taimtoidulised loomad, vaid need surevad ja satuvad neisse ahelatesse lehtede allapanuna, läbides seejärel lagunemise ja mineraliseerumise.
Veeökosüsteemides on suurem osa ainest ja energiast kaasatud karjamaaahelatesse ning maismaaökosüsteemides on kõige olulisemad detriitahelad.
Seega jaguneb orgaanilise aine vool tarbijate tasandil erinevatesse tarbijarühmadesse:
elusorgaaniline aine järgib karjatamisahelaid;
surnud orgaaniline aine läheb mööda killustikuahelaid.
Elusorganismid vajavad eksisteerimiseks energiat ja toitaineid. Autotroofid muundavad fotosünteesi käigus Päikese kiirgusenergiat, sünteesides süsihappegaasist ja veest orgaanilisi aineid.
Heterotroofid kasutada neid orgaanilisi aineid toitumisprotsessis, lagundades need lõpuks uuesti süsihappegaasiks ja veeks ning neisse kogunenud energia kulutatakse erinevatele organismide eluprotsessidele. Seega muutub Päikese valgusenergia orgaaniliste ainete keemiliseks energiaks ning seejärel mehaaniliseks ja soojusenergiaks.
Kõik ökoloogilises süsteemis olevad elusorganismid võib toitumise tüübi järgi jagada kolme funktsionaalrühma – tootjad, tarbijad, lagundajad.
1. Tootjad- need on rohelised autotroofsed taimed, mis toodavad anorgaanilistest orgaanilisi aineid ja on võimelised päikeseenergiat akumuleerima.
2. Tarbijad- Need on heterotroofsed loomad, kes tarbivad valmis orgaanilisi aineid. Esmajärjekorras tarbijad saavad kasutada taimede (herbivooride) orgaanilist ainet. Loomset toitu kasutavad heterotroofid jagunevad II, III jne järgu tarbijateks (kiskjad). Kõik need kasutavad tootjate poolt orgaanilistesse ainetesse salvestatud keemiliste sidemete energiat.
3. Lagundajad- Need on heterotroofsed mikroorganismid, seened, mis hävitavad ja mineraliseerivad orgaanilisi jääke. Seega lõpetavad lagundajad justkui ainete tsükli, moodustades uude tsüklisse sisenemiseks anorgaanilisi aineid.
Päike varustab pidevalt energiat ja elusorganismid hajutavad selle lõpuks soojusena. Organismide elutegevuse käigus toimub pidev energia- ja ainete ringkäik ning iga liik kasutab ära vaid osa orgaanilistes ainetes sisalduvast energiast. Selle tulemusena on toiteahel - troofilised ahelad, toiduahelad, esindab liikide jada, mis eraldavad algsest toiduainest orgaanilist ainet ja energiat, kusjuures iga eelnev lüli muutub järgmise toiduks (joonis 98).
Riis. 98. Toiduahela üldskeem
Igas lülis kulub suurem osa energiast soojuse kujul ja läheb kaotsi, mis piirab ahela lülide arvu. Kuid enamik ahelaid algab taimega ja lõpeb kiskjaga ning kõige suurem. Lagundajad lagundavad orgaanilist ainet igal tasandil ja on toiduahela viimane lüli.
Energia vähenemise tõttu igal tasandil toimub biomassi vähenemine. Troofilisel ahelal ei ole tavaliselt rohkem kui viis tasandit ja see on ökoloogiline püramiid, mille põhjas on lai ja ülevalt kitsenev alus (joonis 99).
Riis. 99. Biomassi ökoloogilise püramiidi (1) ja numbripüramiidi (2) lihtsustatud diagramm
Ökoloogilise püramiidi reegel peegeldab mustrit, mille kohaselt mis tahes ökosüsteemis on iga järgmise lüli biomass 10 korda väiksem kui eelmisel.
Ökoloogilisi püramiide on kolme tüüpi:
Püramiid, mis peegeldab isendite arvu toiduahela igal tasandil - arvude püramiid;
Igal tasandil sünteesitud orgaanilise aine biomassi püramiid - massipüramiid(biomass);
- energiapüramiid, mis näitab energiavoo hulka. Tavaliselt koosneb jõuahel 3-4 lülist:
taim → jänes → hunt;
taim → hiir → rebane → kotkas;
taim → röövik → tihane → kull;
taim → rästik → kotkas.
Reaalsetes tingimustes ökosüsteemides aga ristuvad erinevad toiduahelad üksteisega, moodustades hargnenud võrgustikke. Peaaegu kõik loomad, välja arvatud haruldased spetsialiseeritud liigid, kasutavad mitmesuguseid toiduallikaid. Seega, kui üks ahela lüli välja kukub, ei teki süsteemis häireid. Mida suurem on liigiline mitmekesisus ja mida rikkamad on toiduvõrgud, seda stabiilsem on biotsenoos.
Biotsenoosides eristatakse kahte tüüpi troofilisi võrgustikke: karjamaad ja detriit.
1. IN rohumaa tüüpi toiduvõrk energiavoog läheb taimedelt taimtoidulisteni ja seejärel kõrgema järgu tarbijateni. See kuhjuv võrk. Sõltumata biotsenoosi ja elupaiga suurusest karjatavad taimtoidulised loomad (maismaa-, vee-, pinnasloomad), söövad rohelisi taimi ja kannavad energiat järgmistele tasanditele (joonis 100).
Riis. 100. Karjamaade toiduvõrgustik maismaa biotsenoosis
2. Kui energiavoog algab surnud taime- ja loomajäänuste, väljaheidetega ja läheb esmasesse detritiivoorid - lagundajad, osaliselt lagunev orgaaniline aine, siis nimetatakse sellist troofilist võrgustikku detriitne, või lagunemise võrgustik(joonis 101). Primaarsete detritivooride hulka kuuluvad mikroorganismid (bakterid, seened), väikesed loomad (ussid, putukate vastsed).
Riis. 101. Detriitne toiduahel
Maapealsetes biogeocenoosides esineb mõlemat tüüpi troofilist ahelat. Veekooslustes on ülekaalus karjatamisahel. Mõlemal juhul on energia täielikult ära kasutatud.
Troofilised ahelad moodustavad eluslooduse suhete aluse, kuid toiduühendused pole ainus organismide vahelise suhte tüüp. Mõned liigid võivad osaleda teiste liikide levimises, paljunemises, asustamises ning luua nende eksisteerimiseks sobivad tingimused. Kõik paljud ja mitmekesised seosed elusorganismide ja keskkonna vahel tagavad liikide olemasolu stabiilses isereguleeruvas ökosüsteemis.
| |
§ 71. Ökoloogilised süsteemid§ 73. Biotsenooside omadused ja struktuur