Peraturan piramid ekologi

Jumlah bahan tumbuhan yang berfungsi sebagai asas rantai makanan adalah kira-kira 10 kali lebih besar daripada jisim haiwan herbivor, dan setiap aras makanan berikutnya juga mempunyai jisim 10 kali lebih kecil.

Piramid nombor (nombor) mencerminkan bilangan organisma individu pada setiap peringkat. Sebagai contoh, untuk memberi makan seekor serigala, dia memerlukan sekurang-kurangnya beberapa ekor arnab untuk diburu; Untuk memberi makan arnab ini, anda memerlukan pelbagai jenis tumbuhan yang agak besar. Kadangkala piramid nombor boleh diterbalikkan, atau terbalik. Ini terpakai kepada rantai makanan hutan, di mana pokok berfungsi sebagai pengeluar dan serangga bertindak sebagai pengguna utama. Dalam kes ini, tahap pengguna utama secara berangka lebih kaya daripada tahap pengeluar (sebilangan besar serangga memakan satu pokok).

Piramid biojisim- nisbah jisim organisma peringkat trofik yang berbeza. Biasanya dalam biocenoses daratan jumlah jisim pengeluar adalah lebih besar daripada setiap pautan berikutnya. Sebaliknya, jumlah jisim pengguna pesanan pertama adalah lebih besar daripada pengguna pesanan kedua, dsb. Jika organisma tidak terlalu berbeza dalam saiz, graf biasanya menghasilkan piramid bertingkat dengan hujung tirus. Jadi, untuk menghasilkan 1 kg daging lembu anda memerlukan 70-90 kg rumput segar.

Dalam ekosistem akuatik, anda juga boleh mendapatkan piramid biojisim terbalik, atau songsang, apabila biojisim pengeluar kurang daripada pengguna, dan kadangkala pengurai. Contohnya, di lautan, dengan produktiviti fitoplankton yang agak tinggi, jumlah jisimnya pada masa tertentu mungkin kurang daripada pengguna pengguna (ikan paus, ikan besar, kerang).

Piramid nombor dan biojisim mencerminkan statik sistem, iaitu, ia mencirikan bilangan atau biojisim organisma dalam tempoh masa tertentu. Mereka tidak memberikan maklumat lengkap tentang struktur trofik ekosistem, walaupun mereka membenarkan menyelesaikan beberapa masalah praktikal, terutamanya yang berkaitan dengan mengekalkan kelestarian ekosistem. Piramid nombor membenarkan, sebagai contoh, untuk mengira jumlah tangkapan ikan atau menembak haiwan yang dibenarkan semasa musim memburu tanpa akibat untuk pembiakan normal mereka.

Piramid Tenaga mencerminkan jumlah aliran tenaga, kelajuan laluan jisim makanan melalui rantai makanan. Struktur biocenosis dipengaruhi pada tahap yang lebih besar bukan oleh jumlah tenaga tetap, tetapi oleh kadar pengeluaran makanan.

Telah ditetapkan bahawa jumlah maksimum tenaga yang dipindahkan ke peringkat trofik seterusnya dalam beberapa kes boleh menjadi 30% daripada yang sebelumnya, dan ini adalah dalam kes terbaik. Dalam banyak biocenosis dan rantai makanan, jumlah tenaga yang dipindahkan boleh hanya 1%.

Pada tahun 1942, ahli ekologi Amerika R. Lindeman merumuskan undang-undang piramid tenaga(undang-undang 10 peratus), mengikut mana, secara purata, kira-kira 10% daripada tenaga yang diterima pada tahap sebelumnya piramid ekologi melepasi satu tahap trofik melalui rantai makanan ke tahap trofik yang lain. Selebihnya tenaga hilang dalam bentuk sinaran haba, pergerakan, dll. Hasil daripada proses metabolik, organisma kehilangan kira-kira 90% daripada semua tenaga dalam setiap pautan rantai makanan, yang dibelanjakan untuk mengekalkan fungsi penting mereka.

Terdapat tiga cara untuk mencipta piramid ekologi:

1. Piramid penduduk mencerminkan nisbah berangka individu yang berbeza tahap trofik ekosistem. Jika organisma dalam aras trofik yang sama atau berbeza sangat berbeza dari segi saiz, maka piramid penduduk memberikan idea yang terpesong tentang hubungan sebenar antara aras trofik. Sebagai contoh, dalam komuniti plankton bilangan pengeluar adalah berpuluh-puluh dan beratus-ratus kali lebih besar daripada bilangan pengguna, dan dalam hutan ratusan ribu pengguna boleh memakan organ satu pokok - pengeluar.

2. Piramid biojisim menunjukkan jumlah bahan hidup, atau biojisim, pada setiap aras trofik. Dalam kebanyakan ekosistem daratan, biojisim pengeluar, iaitu jumlah jisim tumbuhan, adalah yang paling besar, dan biojisim organisma pada setiap aras trofik berikutnya adalah kurang daripada yang sebelumnya. Walau bagaimanapun, dalam sesetengah komuniti biojisim pengguna urutan pertama adalah lebih besar daripada biojisim pengeluar. Sebagai contoh, di lautan, di mana pengeluar utama adalah alga uniselular dengan kadar pembiakan yang tinggi, pengeluaran tahunan mereka boleh berpuluh-puluh atau bahkan ratusan kali lebih besar daripada rizab biojisim. Pada masa yang sama, semua produk yang dibentuk oleh alga sangat cepat terlibat dalam rantai makanan sehingga pengumpulan biojisim alga adalah kecil, tetapi disebabkan oleh kadar pembiakan yang tinggi, bekalan alga yang kecil adalah mencukupi untuk mengekalkan kadar pembinaan semula bahan organik. Dalam hal ini, di lautan piramid biojisim mempunyai hubungan songsang, iaitu, ia adalah "terbalik." Pada tahap trofik yang lebih tinggi, kecenderungan untuk mengumpul biojisim berlaku, kerana jangka hayat pemangsa adalah panjang, kadar pusing ganti generasi mereka, sebaliknya, adalah kecil, dan sebahagian besar bahan yang memasuki rantai makanan dikekalkan dalam mereka. badan.

3. Piramid tenaga mencerminkan jumlah aliran tenaga dalam litar kuasa. Bentuk piramid ini tidak dipengaruhi oleh saiz individu, dan akan sentiasa mempunyai bentuk segi tiga dengan tapak lebar di bahagian bawah, seperti yang ditentukan oleh undang-undang kedua termodinamik. Oleh itu, piramid tenaga memberikan gambaran yang paling lengkap dan tepat tentang organisasi berfungsi komuniti, semua proses metabolik dalam ekosistem. Jika piramid nombor dan biojisim mencerminkan statik ekosistem (bilangan dan biojisim organisma pada masa tertentu), maka piramid tenaga mencerminkan dinamik laluan jisim makanan melalui rantai makanan. Oleh itu, asas dalam piramid nombor dan biojisim mungkin lebih besar atau kurang daripada paras trofik berikutnya (bergantung kepada nisbah pengeluar dan pengguna dalam ekosistem yang berbeza). Piramid tenaga sentiasa menyempit ke arah atas. Ini disebabkan oleh fakta bahawa tenaga yang dibelanjakan untuk pernafasan tidak dipindahkan ke tahap trofik seterusnya dan meninggalkan ekosistem. Oleh itu, setiap peringkat seterusnya akan sentiasa kurang daripada yang sebelumnya. Dalam ekosistem daratan, penurunan dalam jumlah tenaga yang ada biasanya disertai dengan penurunan dalam kelimpahan dan biojisim individu pada setiap peringkat trofik. Oleh kerana kehilangan tenaga yang begitu besar untuk pembinaan tisu baru dan pernafasan organisma, rantai makanan tidak boleh panjang; ia biasanya terdiri daripada 3-5 unit (tahap trofik).

Pengetahuan tentang undang-undang produktiviti ekosistem dan keupayaan untuk mengira aliran tenaga secara kuantitatif adalah sangat penting, kerana pengeluaran komuniti semula jadi dan buatan (agroienoses) adalah sumber utama bekalan makanan untuk manusia. Pengiraan aliran tenaga yang tepat dan skala produktiviti ekosistem memungkinkan untuk mengawal kitaran bahan di dalamnya sedemikian rupa untuk mencapai hasil terbesar produk yang diperlukan untuk manusia.

Penggantian dan jenisnya.

Proses di mana komuniti spesies tumbuhan dan haiwan digantikan dari semasa ke semasa oleh komuniti lain, biasanya lebih kompleks, dipanggil penggantian ekologi, atau hanya penggantian.

Penggantian ekologi biasanya berterusan sehingga masyarakat menjadi stabil dan berdikari. Ahli ekologi membezakan dua jenis penggantian ekologi: primer dan sekunder.

Penggantian utama- ialah pembangunan komuniti yang konsisten di kawasan yang tidak mempunyai tanah.

Peringkat 1 - kemunculan tempat yang tidak mempunyai kehidupan;

Peringkat 2 - penempatan organisma tumbuhan dan haiwan pertama di tempat ini;

Peringkat 3 - penubuhan organisma;

Peringkat 4 – persaingan dan anjakan spesies;

Peringkat 5 - transformasi habitat oleh organisma, penstabilan keadaan dan hubungan secara beransur-ansur.

Contoh penggantian primer yang terkenal ialah penempatan lahar pepejal selepas letusan gunung berapi atau cerun selepas runtuhan salji yang memusnahkan keseluruhan profil tanah, kawasan perlombongan lubang terbuka yang mana lapisan atas tanah telah dikeluarkan, dsb. Di kawasan tandus seperti itu, penggantian utama dari batu kosong kepada hutan matang boleh mengambil masa ratusan hingga ribuan tahun.

Penggantian sekunder- pembangunan komuniti yang konsisten di kawasan di mana tumbuh-tumbuhan semula jadi telah dihapuskan atau diganggu dengan teruk, tetapi tanah tidak dimusnahkan. Penggantian sekunder bermula di tapak biocenosis yang musnah (hutan selepas kebakaran). Penggantian berlaku dengan cepat, kerana benih dan bahagian sambungan makanan dipelihara di dalam tanah dan biocenosis terbentuk. Jika kita melihat penggantian di tanah terbiar yang tidak digunakan untuk pertanian, kita dapat melihat bahawa bekas ladang cepat ditutup dengan pelbagai tanaman tahunan. Benih spesies pokok: pain, spruce, birch, dan aspen juga boleh sampai di sini, kadang-kadang mengatasi jarak jauh dengan bantuan angin atau haiwan. Pada mulanya, perubahan berlaku dengan cepat. Kemudian, apabila tumbuh-tumbuhan yang tumbuh lebih perlahan muncul, kadar penggantian berkurangan. Anak benih birch membentuk pertumbuhan padat yang menaungi tanah, dan walaupun benih cemara bercambah bersama dengan birch, anak benihnya, mendapati diri mereka dalam keadaan yang sangat tidak baik, jauh ketinggalan di belakang yang birch. Birch dipanggil "perintis hutan" kerana ia hampir selalu menjadi yang pertama menetap di tanah yang terganggu dan mempunyai pelbagai kebolehsuaian. Pokok birch pada usia 2-3 tahun boleh mencapai ketinggian 100-120 cm, manakala pokok cemara pada usia yang sama hampir tidak mencapai 10 cm.Perubahan juga mempengaruhi komponen haiwan biocenosis berkenaan. Pada peringkat pertama, mungkin kumbang dan rama-rama birch menetap, kemudian banyak burung muncul: burung kutilang, burung walet, dan burung hantu. Mamalia kecil menetap di: cerek, tahi lalat, landak. Perubahan keadaan pencahayaan mula memberi kesan yang baik pada pokok Krismas muda, yang mempercepatkan pertumbuhannya.

Peringkat penggantian yang stabil, apabila komuniti (biocenosis) terbentuk sepenuhnya dan seimbang dengan persekitaran dipanggil menopaus Komuniti klimaks mampu mengawal kendiri dan boleh kekal dalam keadaan keseimbangan untuk jangka masa yang lama.

Oleh itu, penggantian berlaku, di mana pertama birch, kemudian hutan cemara campuran-birch digantikan oleh hutan cemara tulen. Proses semula jadi menggantikan hutan birch dengan hutan spruce berlangsung lebih daripada 100 tahun. Itulah sebabnya proses penggantian kadang-kadang dipanggil perubahan sekular.

18. Fungsi bahan hidup dalam biosfera. Bahan hidup - ini adalah keseluruhan organisma hidup (biojisim Bumi). Ia adalah sistem terbuka yang dicirikan oleh pertumbuhan, pembiakan, pengedaran, pertukaran bahan dan tenaga dengan persekitaran luaran, pengumpulan tenaga dan penghantarannya dalam rantai makanan. Benda hidup melakukan 5 fungsi:

1. Tenaga (keupayaan untuk menyerap tenaga suria, menukarkannya kepada tenaga ikatan kimia dan menghantarnya melalui rantai makanan)

2. Gas (keupayaan untuk mengekalkan komposisi gas yang berterusan dalam biosfera hasil daripada respirasi dan fotosintesis yang seimbang)

3. Kepekatan (keupayaan organisma hidup untuk mengumpul unsur-unsur tertentu persekitaran dalam badan mereka, yang menyebabkan pengagihan semula unsur-unsur dan pembentukan mineral berlaku)

4. Redoks (keupayaan untuk mengubah keadaan pengoksidaan unsur dan mencipta kepelbagaian sebatian dalam alam semula jadi untuk menyokong kepelbagaian hidupan)

5. Memusnahkan (keupayaan untuk mengurai bahan organik mati, yang disebabkan oleh kitaran bahan berlaku)

1. Fungsi air bahan hidup dalam biosfera dikaitkan dengan kitaran air biogenik, yang penting dalam kitaran air di planet ini.

Menjalankan fungsi yang disenaraikan, bahan hidup menyesuaikan diri dengan persekitaran dan menyesuaikannya dengan keperluan biologinya (dan jika kita bercakap tentang manusia, maka sosial). Dalam kes ini, bahan hidup dan persekitarannya berkembang sebagai satu keseluruhan, tetapi kawalan ke atas keadaan persekitaran dilaksanakan oleh organisma hidup.

Piramid ekologi - perwakilan grafik hubungan antara pengeluar dan pengguna semua peringkat (herbivor, pemangsa, spesies yang memakan pemangsa lain) dalam ekosistem.

Ahli zoologi Amerika Charles Elton mencadangkan secara skematik menggambarkan hubungan ini pada tahun 1927.

Dalam perwakilan skematik, setiap tahap ditunjukkan sebagai segi empat tepat, panjang atau luas yang sepadan dengan nilai berangka pautan dalam rantai makanan (piramid Elton), jisim atau tenaganya. Segi empat tepat yang disusun dalam urutan tertentu menghasilkan piramid pelbagai bentuk.

Asas piramid adalah tahap trofik pertama - tahap pengeluar; tingkat piramid seterusnya dibentuk oleh tahap rantai makanan seterusnya - pengguna pelbagai pesanan. Ketinggian semua blok dalam piramid adalah sama, dan panjangnya adalah berkadar dengan bilangan, biojisim atau tenaga pada tahap yang sepadan.

Piramid ekologi dibezakan bergantung pada penunjuk berdasarkan mana piramid itu dibina. Pada masa yang sama, peraturan asas telah ditetapkan untuk semua piramid, mengikut mana dalam mana-mana ekosistem terdapat lebih banyak tumbuhan daripada haiwan, herbivor daripada karnivor, serangga daripada burung.

Berdasarkan peraturan piramid ekologi, adalah mungkin untuk menentukan atau mengira nisbah kuantitatif spesies tumbuhan dan haiwan yang berbeza dalam sistem ekologi semula jadi dan buatan. Sebagai contoh, 1 kg jisim haiwan laut (anjing laut, lumba-lumba) memerlukan 10 kg ikan yang dimakan, dan 10 kg ini sudah memerlukan 100 kg makanan mereka - invertebrata akuatik, yang seterusnya, perlu makan 1000 kg alga dan bakteria untuk membentuk jisim sedemikian. Dalam kes ini, piramid ekologi akan mampan.

Walau bagaimanapun, seperti yang anda ketahui, terdapat pengecualian untuk setiap peraturan, yang akan dipertimbangkan dalam setiap jenis piramid ekologi.

Jenis piramid ekologi

Piramid nombor - pada setiap peringkat bilangan organisma individu diplot

Piramid nombor memaparkan corak yang jelas ditemui oleh Elton: bilangan individu yang membentuk satu siri pautan berurutan daripada pengeluar kepada pengguna semakin berkurangan (Rajah 3).

Sebagai contoh, untuk memberi makan seekor serigala, dia memerlukan sekurang-kurangnya beberapa ekor arnab untuk diburu; Untuk memberi makan arnab ini, anda memerlukan pelbagai jenis tumbuhan yang agak besar. Dalam kes ini, piramid akan kelihatan seperti segi tiga dengan tapak lebar meruncing ke atas.

Walau bagaimanapun, bentuk piramid nombor ini bukan tipikal untuk semua ekosistem. Kadang-kadang mereka boleh diterbalikkan, atau terbalik. Ini terpakai kepada rantai makanan hutan, di mana pokok berfungsi sebagai pengeluar dan serangga bertindak sebagai pengguna utama. Dalam kes ini, tahap pengguna utama secara berangka lebih kaya daripada tahap pengeluar (sebilangan besar serangga memakan satu pokok), oleh itu piramid nombor adalah yang paling kurang bermaklumat dan paling kurang menunjukkan, i.e. bilangan organisma pada aras trofik yang sama sebahagian besarnya bergantung kepada saiznya.

Piramid biojisim - mencirikan jumlah jisim kering atau basah bagi organisma pada aras trofik tertentu, contohnya, dalam unit jisim per unit luas - g/m2, kg/ha, t/km2 atau setiap isipadu - g/m3 (Rajah 1). 4)

Biasanya dalam biocenoses daratan jumlah jisim pengeluar adalah lebih besar daripada setiap pautan berikutnya. Sebaliknya, jumlah jisim pengguna pesanan pertama adalah lebih besar daripada pengguna pesanan kedua, dsb.

Dalam kes ini (jika organisma tidak terlalu berbeza dalam saiz) piramid juga akan mempunyai rupa segi tiga dengan tapak lebar meruncing ke atas. Walau bagaimanapun, terdapat pengecualian yang ketara kepada peraturan ini. Sebagai contoh, di laut, biojisim zooplankton herbivor adalah ketara (kadang-kadang 2-3 kali) lebih besar daripada biojisim fitoplankton, yang diwakili terutamanya oleh alga unisel. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa alga sangat cepat dimakan oleh zooplankton, tetapi ia dilindungi daripada penggunaan lengkap dengan kadar pembahagian sel yang sangat tinggi.

Secara umum, biogeocenoses daratan, di mana pengeluarnya besar dan hidup agak lama, dicirikan oleh piramid yang agak stabil dengan tapak yang luas. Dalam ekosistem akuatik, di mana pengeluar bersaiz kecil dan mempunyai kitaran hayat yang pendek, piramid biojisim boleh terbalik atau terbalik (dengan hujungnya menghala ke bawah). Oleh itu, di tasik dan laut, jisim tumbuhan melebihi jisim pengguna hanya semasa tempoh berbunga (musim bunga), dan pada sepanjang tahun keadaan yang bertentangan boleh berlaku.

Piramid nombor dan biojisim mencerminkan statik sistem, iaitu, ia mencirikan bilangan atau biojisim organisma dalam tempoh masa tertentu. Mereka tidak memberikan maklumat lengkap tentang struktur trofik ekosistem, walaupun mereka membenarkan menyelesaikan beberapa masalah praktikal, terutamanya yang berkaitan dengan mengekalkan kelestarian ekosistem.

Piramid nombor membenarkan, sebagai contoh, untuk mengira jumlah tangkapan ikan atau menembak haiwan yang dibenarkan semasa musim memburu tanpa akibat untuk pembiakan normal mereka.

Piramid tenaga - menunjukkan jumlah aliran tenaga atau produktiviti pada tahap berturut-turut (Rajah 5).

Berbeza dengan piramid nombor dan biojisim, yang mencerminkan statik sistem (bilangan organisma pada masa tertentu), piramid tenaga, mencerminkan gambaran kelajuan laluan jisim makanan (jumlah tenaga) melalui setiap peringkat trofik rantai makanan, memberikan gambaran paling lengkap tentang organisasi berfungsi komuniti.

Bentuk piramid ini tidak dipengaruhi oleh perubahan saiz dan kadar metabolisme individu, dan jika semua sumber tenaga diambil kira, piramid akan sentiasa mempunyai rupa tipikal dengan tapak yang luas dan puncak yang tirus. Apabila membina piramid tenaga, segi empat tepat sering ditambah pada tapaknya untuk menunjukkan kemasukan tenaga suria.

Pada tahun 1942, ahli ekologi Amerika R. Lindeman merumuskan undang-undang piramid tenaga (undang-undang 10 peratus), mengikut mana, secara purata, kira-kira 10% daripada tenaga yang diterima pada tahap sebelumnya piramid ekologi melepasi satu trofik. tahap melalui rantai makanan ke tahap trofik yang lain. Selebihnya tenaga hilang dalam bentuk sinaran haba, pergerakan, dll. Hasil daripada proses metabolik, organisma kehilangan kira-kira 90% daripada semua tenaga dalam setiap pautan rantai makanan, yang dibelanjakan untuk mengekalkan fungsi penting mereka.

Jika seekor arnab makan 10 kg bahan tumbuhan, maka beratnya sendiri boleh meningkat sebanyak 1 kg. Seekor musang atau serigala, memakan 1 kg daging arnab, meningkatkan jisimnya hanya sebanyak 100 g. Dalam tumbuhan berkayu, perkadaran ini jauh lebih rendah kerana fakta bahawa kayu kurang diserap oleh organisma. Untuk rumput dan rumpai laut, nilai ini jauh lebih besar, kerana ia tidak mempunyai tisu yang sukar dihadam. Walau bagaimanapun, corak umum proses pemindahan tenaga kekal: lebih sedikit tenaga yang melalui tahap trofik atas berbanding dengan yang lebih rendah.

Mari kita pertimbangkan transformasi tenaga dalam ekosistem menggunakan contoh rantai trofik padang rumput yang mudah, di mana terdapat hanya tiga peringkat trofik.

tahap - tumbuhan herba,

tahap - mamalia herbivor, contohnya, arnab

tahap - mamalia pemangsa, contohnya, musang

Nutrien dicipta semasa proses fotosintesis oleh tumbuhan, yang membentuk bahan organik dan oksigen, serta ATP, daripada bahan bukan organik (air, karbon dioksida, garam mineral, dll.) menggunakan tenaga cahaya matahari. Sebahagian daripada tenaga elektromagnet sinaran suria ditukar kepada tenaga ikatan kimia bahan organik tersintesis.

Semua bahan organik yang dicipta semasa fotosintesis dipanggil pengeluaran primer kasar (GPP). Sebahagian daripada tenaga pengeluaran primer kasar dibelanjakan untuk pernafasan, akibatnya pengeluaran primer bersih (NPP) terbentuk, yang merupakan bahan yang memasuki tahap trofik kedua dan digunakan oleh arnab.

Biarkan landasan menjadi 200 unit tenaga konvensional, dan kos tumbuhan untuk pernafasan (R) - 50%, i.e. 100 unit tenaga konvensional. Kemudian pengeluaran primer bersih akan sama dengan: NPP = WPP - R (100 = 200 - 100), i.e. Pada peringkat trofik kedua, arnab akan menerima 100 unit tenaga konvensional.

Walau bagaimanapun, atas pelbagai sebab, arnab hanya dapat mengambil bahagian tertentu NPP (jika tidak, sumber untuk pembangunan bahan hidup akan hilang), manakala sebahagian besar daripadanya adalah dalam bentuk sisa organik mati (bahagian bawah tanah tumbuhan. , kayu keras batang, dahan, dll.) tidak mampu dimakan oleh arnab. Ia memasuki rantai makanan detrital dan/atau diuraikan oleh pengurai (F). Bahagian lain pergi ke pembinaan sel baru (saiz populasi, pertumbuhan arnab - P) dan memastikan metabolisme tenaga atau pernafasan (R).

Dalam kes ini, mengikut pendekatan imbangan, kesamaan keseimbangan penggunaan tenaga (C) akan kelihatan seperti ini: C = P + R + F, i.e. Tenaga yang diterima pada tahap trofik kedua akan dibelanjakan, mengikut undang-undang Lindemann, pada pertumbuhan populasi - P - 10%, baki 90% akan dibelanjakan untuk pernafasan dan penyingkiran makanan yang tidak dicerna.

Oleh itu, dalam ekosistem, dengan peningkatan tahap trofik, terdapat penurunan pesat dalam tenaga yang terkumpul dalam badan organisma hidup. Dari sini jelas mengapa setiap tahap berikutnya akan sentiasa kurang daripada yang sebelumnya dan mengapa rantai makanan biasanya tidak boleh mempunyai lebih daripada 3-5 (jarang 6) pautan, dan piramid ekologi tidak boleh terdiri daripada sebilangan besar tingkat: ke peringkat akhir pautan rantai makanan adalah sama seperti ke tingkat atas piramid ekologi akan menerima begitu sedikit tenaga yang tidak akan mencukupi jika bilangan organisma bertambah.

Urutan dan subordinasi kumpulan organisma yang disambungkan dalam bentuk tahap trofik mewakili aliran bahan dan tenaga dalam biogeocenosis, asas organisasi berfungsinya.

Selalunya, mempelajari piramid ekologi menyebabkan kesukaran yang besar kepada pelajar. Malah, walaupun piramid ekologi yang paling primitif dan mudah mula dipelajari oleh kanak-kanak prasekolah dan pelajar sekolah di sekolah rendah. Ekologi sebagai sains telah mula menerima banyak perhatian sejak beberapa tahun kebelakangan ini, kerana sains ini memainkan peranan penting dalam dunia moden. Piramid ekologi adalah sebahagian daripada ekologi sebagai sains. Untuk memahami apa ini, anda perlu membaca artikel ini.

Apakah piramid ekologi?

Piramid ekologi ialah reka bentuk grafik yang paling kerap digambarkan dalam bentuk segi tiga. Model sedemikian menggambarkan struktur trofik biocenosis. Ini bermakna bahawa piramid ekologi memaparkan bilangan individu, biojisim mereka, atau jumlah tenaga yang terkandung di dalamnya. Setiap daripada mereka boleh menunjukkan mana-mana satu penunjuk. Sehubungan itu, ini bermakna bahawa piramid ekologi boleh terdiri daripada beberapa jenis: piramid yang memaparkan bilangan individu, piramid yang mencerminkan jumlah biojisim individu yang diwakili, dan juga piramid ekologi terakhir, yang jelas menunjukkan jumlah tenaga yang terkandung. dalam individu ini.

Apakah piramid nombor?

Piramid nombor (atau nombor) menunjukkan bilangan organisma pada setiap aras trofik. Model grafik ekologi sedemikian boleh digunakan dalam sains, tetapi ia sangat jarang berlaku. Pautan dalam piramid nombor ekologi boleh digambarkan hampir selama-lamanya, iaitu, struktur biocenosis dalam satu piramid amat sukar untuk digambarkan. Di samping itu, pada setiap peringkat trofik terdapat banyak individu, yang menjadikannya kadang-kadang hampir mustahil untuk menunjukkan keseluruhan struktur biocenosis pada satu skala penuh.

Contoh membina piramid nombor

Untuk memahami piramid nombor dan pembinaannya, adalah perlu untuk mengetahui individu mana dan interaksi antara mereka yang termasuk dalam piramid ekologi ini. Mari lihat contoh secara terperinci sekarang.

Biarkan pangkal rajah itu ialah 1000 tan rumput. Rumput ini, katakan, dalam 1 tahun, akan dapat memberi makan kepada kira-kira 26 juta belalang atau serangga lain di bawah keadaan hidup semula jadi. Dalam kes ini, belalang akan terletak di atas tumbuh-tumbuhan dan membentuk tahap trofik kedua. Tahap trofik ketiga ialah 90 ribu katak, yang akan memakan serangga yang terletak di bawah dalam setahun. Kira-kira 300 ikan trout akan dapat memakan katak ini dalam setahun, yang bermaksud ia akan berada di aras trofik keempat dalam piramid. Seorang dewasa sudah pun berada di bahagian atas piramid ekologi; dia akan menjadi pautan kelima dan terakhir dalam rantai ini, iaitu, peringkat trofik terakhir. Ini akan berlaku kerana seseorang akan dapat makan kira-kira 300 ikan trout dalam setahun. Sebaliknya, seseorang adalah peringkat tertinggi di dunia, dan oleh itu tiada siapa yang boleh memakannya. Seperti yang ditunjukkan dalam contoh, pautan yang hilang dalam piramid nombor ekologi adalah mustahil.

Ia boleh mempunyai pelbagai jenis struktur bergantung kepada ekosistem. Sebagai contoh, piramid untuk ekosistem daratan ini mungkin kelihatan hampir sama dengan piramid tenaga. Ini bermakna piramid biojisim akan dibina sedemikian rupa sehingga jumlah biojisim akan berkurangan dengan setiap aras trofik berikutnya.

Secara umumnya, piramid biojisim dikaji terutamanya oleh pelajar, kerana memahaminya memerlukan sedikit pengetahuan dalam bidang biologi, ekologi dan zoologi. Piramid ekologi ini ialah lukisan grafik yang mewakili hubungan antara pengeluar (iaitu pengeluar bahan organik daripada bukan organik) dan pengguna (pengguna bahan organik ini).

dan protsudenty?

Untuk benar-benar memahami prinsip membina piramid biojisim, adalah perlu untuk memahami siapa pengguna dan pengeluar.

Pengeluar ialah pengeluar bahan organik daripada bahan bukan organik. Ini adalah tumbuhan. Sebagai contoh, daun tumbuhan menggunakan karbon dioksida (bahan tak organik) dan menghasilkan bahan organik melalui fotosintesis.

Pengguna adalah pengguna bahan organik ini. Dalam ekosistem daratan ini adalah haiwan dan manusia, dan dalam ekosistem akuatik mereka adalah pelbagai haiwan marin dan ikan.

Piramid biojisim terbalik

Piramid terbalik biojisim mempunyai binaan segi tiga terbalik ke bawah, iaitu tapaknya lebih sempit daripada bahagian atas. Piramid sedemikian dipanggil terbalik atau terbalik. Piramid ekologi mempunyai struktur ini jika biojisim pengeluar (pengeluar bahan organik) kurang daripada biojisim pengguna (pengguna bahan organik).

Seperti yang kita ketahui, piramid ekologi ialah model grafik ekosistem tertentu. Salah satu model ekologi yang penting ialah pembinaan grafik aliran tenaga. Piramid yang mencerminkan kelajuan dan masa laluan makanan melalui dipanggil piramid tenaga. Ia dirumuskan terima kasih kepada saintis terkenal Amerika, yang merupakan ahli ekologi dan zoologi, Raymond Lindeman. Raymond merumuskan undang-undang (peraturan piramid ekologi), yang menyatakan bahawa semasa peralihan dari peringkat trofik terendah ke peringkat seterusnya, kira-kira 10% (lebih atau kurang) tenaga yang memasuki tahap sebelumnya dalam piramid ekologi melaluinya. rantai makanan. Dan baki bahagian tenaga, sebagai peraturan, dibelanjakan untuk proses kehidupan, pada penjelmaan proses ini. Dan sebagai hasil daripada proses pertukaran itu sendiri dalam setiap pautan, organisma kehilangan kira-kira 90% tenaga mereka.

Corak piramid tenaga

Malah, coraknya adalah lebih sedikit tenaga (beberapa kali) yang melalui aras trofik atas berbanding dengan yang lebih rendah. Atas sebab inilah terdapat lebih sedikit haiwan pemangsa besar daripada, sebagai contoh, katak atau serangga.

Mari kita pertimbangkan, sebagai contoh, haiwan pemangsa seperti beruang. Ia mungkin berada di bahagian atas, iaitu, pada tahap trofik yang terakhir, kerana sukar untuk mencari haiwan yang akan memakannya. Sekiranya terdapat sejumlah besar haiwan yang memakan beruang sebagai makanan, mereka sudah mati, kerana mereka tidak akan dapat memberi makan sendiri, kerana beruang sedikit jumlahnya. Inilah yang dibuktikan oleh piramid tenaga.

Piramid keseimbangan semula jadi

Kanak-kanak sekolah mula mempelajarinya pada gred 1 atau 2, kerana ia agak mudah difahami, tetapi pada masa yang sama sangat penting sebagai komponen sains ekologi. Piramid keseimbangan semula jadi beroperasi dalam ekosistem yang berbeza, baik dalam alam semula jadi daratan dan bawah air. Ia sering digunakan untuk memperkenalkan pelajar sekolah tentang kepentingan setiap makhluk di bumi. Untuk memahami piramid keseimbangan semula jadi, adalah perlu untuk mempertimbangkan contoh.

Contoh membina piramid neraca semula jadi

Piramid keseimbangan semula jadi boleh ditunjukkan dengan jelas melalui interaksi sungai dan hutan. Sebagai contoh, lukisan grafik mungkin menunjukkan interaksi sumber semula jadi berikut: di tebing sungai terdapat hutan yang pergi jauh ke dalam. Sungai itu sangat dalam, dan bunga, cendawan, dan pokok renek tumbuh di tebingnya. Terdapat banyak ikan di perairannya. Dalam contoh ini, terdapat keseimbangan ekologi. Sungai memberikan kelembapannya kepada pokok, tetapi pokok-pokok mencipta naungan dan tidak membenarkan air dari sungai menguap. Mari kita pertimbangkan contoh yang bertentangan dengan keseimbangan semula jadi. Jika berlaku sesuatu kepada hutan, pokok terbakar atau ditebang, sungai boleh kering tanpa mendapat perlindungan. Ini adalah contoh kemusnahan

Perkara yang sama boleh berlaku dengan haiwan dan tumbuhan. Pertimbangkan burung hantu, dan acorn. Acorns adalah asas keseimbangan semula jadi dalam piramid ekologi, kerana mereka tidak memakan apa-apa, tetapi pada masa yang sama mereka memberi makan tikus. Komponen kedua dalam peringkat trofik seterusnya ialah tikus kayu. Mereka memakan acorn. Akan ada burung hantu di bahagian atas piramid kerana mereka makan tikus. Jika acorn yang tumbuh di atas pokok itu hilang, maka tikus tidak akan mempunyai apa-apa untuk dimakan dan kemungkinan besar akan mati. Tetapi kemudian burung hantu tidak akan mempunyai sesiapa untuk dimakan, dan seluruh spesies mereka akan mati. Ini adalah piramid keseimbangan semula jadi.

Terima kasih kepada piramid ini, ahli ekologi boleh memantau keadaan alam semula jadi dan dunia haiwan dan membuat kesimpulan yang sesuai.

Ia boleh digambarkan secara grafik dalam bentuk yang dipanggil piramid ekologi. Asas piramid ialah tahap pengeluar, dan tahap pemakanan seterusnya membentuk lantai dan bahagian atas piramid. Terdapat tiga jenis utama piramid ekologi:

1. Piramid nombor yang mencerminkan bilangan organisma pada setiap peringkat;
2. Piramid biojisim mencirikan jisim bahan hidup - jumlah berat kering, kandungan kalori, dsb.;
3. Piramid pengeluaran (tenaga) bersifat universal, menunjukkan perubahan dalam pengeluaran primer (atau tenaga) pada tahap trofik berturut-turut.

Biasa piramid nombor untuk rantai padang rumput mereka mempunyai tapak yang sangat luas dan penyempitan tajam ke arah pengguna akhir. Dalam kes ini, bilangan "langkah" berbeza sekurang-kurangnya 1-3 urutan magnitud. Tetapi ini benar hanya untuk komuniti herba - biocenosis padang rumput atau padang rumput.

Gambar berubah secara dramatik jika kita menganggap komuniti hutan (ribuan fitofaj boleh makan pada satu pokok) atau jika fitofaj yang berbeza seperti kutu daun dan gajah muncul pada tahap trofik yang sama. herotan ini boleh diatasi dengan piramid biojisim.

Dalam ekosistem daratan, biojisim tumbuhan sentiasa jauh lebih besar daripada biojisim haiwan, dan biojisim fitofaj sentiasa lebih besar daripada biojisim zoophage.

Piramid biojisim untuk akuatik, terutamanya ekosistem marin kelihatan berbeza: biojisim haiwan biasanya jauh lebih besar daripada biojisim tumbuhan. "Kesalahan" ini disebabkan oleh fakta bahawa piramid biojisim tidak mengambil kira tempoh kewujudan generasi individu pada tahap trofik yang berbeza, kadar pembentukan dan penggunaan biojisim. Pengeluar utama ekosistem marin ialah fitoplankton, yang mempunyai potensi pembiakan yang hebat dan perubahan generasi yang pesat. Sepanjang masa sehingga ikan pemangsa (dan lebih-lebih lagi walrus dan ikan paus) mengumpul biojisim mereka, banyak generasi fitoplankton akan berubah, jumlah biojisimnya jauh lebih besar. Itulah sebabnya cara universal untuk menyatakan struktur trofik ekosistem adalah piramid kadar pembentukan bahan hidup, dengan kata lain, piramid tenaga.

Cerminan yang lebih sempurna tentang pengaruh hubungan trofik pada ekosistem ialah peraturan piramid produk (tenaga): Pada setiap aras trofik sebelumnya, jumlah biojisim yang dicipta setiap unit masa (atau tenaga) adalah lebih besar daripada yang seterusnya. Piramid pengeluaran mencerminkan undang-undang perbelanjaan tenaga dalam rantai trofik.

Akhirnya, ketiga-tiga peraturan piramid mencerminkan hubungan tenaga dalam ekosistem, dan piramid produk (tenaga) bersifat universal.

Secara semula jadi, dalam sistem yang stabil, biojisim berubah sedikit, i.e. alam berusaha untuk menggunakan keseluruhan keluaran kasarnya. Pengetahuan tentang tenaga ekosistem dan penunjuk kuantitatifnya memungkinkan untuk mengambil kira dengan tepat kemungkinan mengeluarkan sejumlah biojisim tumbuhan dan haiwan daripada ekosistem semula jadi tanpa menjejaskan produktivitinya.

Manusia menerima cukup banyak produk daripada sistem semula jadi, namun sumber makanan utama baginya adalah pertanian. Setelah mencipta agroekosistem, seseorang berusaha untuk mendapatkan sebanyak mungkin produk tumbuh-tumbuhan tulen, tetapi dia perlu menghabiskan separuh daripada jisim tumbuhan untuk memberi makan herbivor, burung, dll., sebahagian besar produk pergi ke industri dan hilang dalam sisa , iaitu dan di sini kira-kira 90% daripada pengeluaran bersih hilang dan hanya kira-kira 10% digunakan secara langsung untuk kegunaan manusia.