Kama matokeo ya uhusiano mgumu wa lishe kati ya viumbe tofauti, miunganisho ya trophic (chakula) au minyororo ya chakula. Mlolongo wa chakula kawaida huwa na viungo kadhaa:

wazalishaji - watumiaji - waharibifu.

Piramidi ya kiikolojia- kiasi cha mimea ambayo hutumika kama msingi wa lishe ni mara kadhaa zaidi kuliko jumla ya wanyama wanaokula mimea, na wingi wa kila kiungo kinachofuata katika mlolongo wa chakula ni chini ya uliopita (Mchoro 54).

Piramidi ya kiikolojia - uwakilishi wa picha wa uhusiano kati ya wazalishaji, watumiaji na watenganishaji katika mfumo wa ikolojia.

Mchele. 54. Mchoro uliorahisishwa wa piramidi ya kiikolojia

au piramidi za nambari (kulingana na Korobkin, 2006)

Mfano wa picha wa piramidi ulitengenezwa mnamo 1927 na mtaalam wa zoolojia wa Amerika Charles Elton. Msingi wa piramidi ni ngazi ya kwanza ya trophic - kiwango cha wazalishaji, na sakafu ya pili ya piramidi huundwa na ngazi zinazofuata - watumiaji wa maagizo mbalimbali. Urefu wa vitalu vyote ni sawa, na urefu ni sawia na nambari, majani au nishati katika ngazi inayolingana. Kuna njia tatu za kujenga piramidi za kiikolojia.

1. Piramidi ya nambari (wingi) huonyesha idadi ya viumbe binafsi katika kila ngazi (ona Mchoro 55). Kwa mfano, kulisha mbwa mwitu mmoja, anahitaji angalau hares kadhaa kwa ajili yake kuwinda; Ili kulisha hares hizi, unahitaji aina kubwa ya mimea. Wakati mwingine piramidi za nambari zinaweza kugeuzwa, au kichwa chini. Hii inatumika kwa minyororo ya chakula cha misitu, ambapo miti hutumika kama wazalishaji na wadudu hutumika kama watumiaji wa kimsingi. Katika kesi hiyo, kiwango cha watumiaji wa msingi ni idadi kubwa kuliko kiwango cha wazalishaji (idadi kubwa ya wadudu hula kwenye mti mmoja).

2. Piramidi ya biomasi – uwiano wa wingi wa viumbe vya viwango tofauti vya trophic. Kawaida katika biocenoses ya dunia jumla ya wingi wa wazalishaji ni kubwa kuliko kila kiungo kinachofuata. Kwa upande wake, jumla ya wingi wa watumiaji wa amri ya kwanza ni kubwa zaidi kuliko ile ya watumiaji wa pili, nk. Ikiwa viumbe havitofautiani sana kwa ukubwa, grafu kawaida husababisha piramidi iliyopigwa na ncha ya tapering. Kwa hivyo, ili kuzalisha kilo 1 cha nyama ya ng'ombe unahitaji kilo 70-90 cha nyasi safi.

Katika mifumo ikolojia ya majini, unaweza pia kupata piramidi iliyogeuzwa, au iliyogeuzwa, ya biomasi, wakati biomasi ya wazalishaji ni chini ya ile ya watumiaji, na wakati mwingine ya watenganishaji. Kwa mfano, katika bahari, na uzalishaji wa juu wa phytoplankton, jumla ya wingi wake kwa wakati fulani inaweza kuwa chini ya ile ya watumiaji wa watumiaji (nyangumi, samaki kubwa, samakigamba) (Mchoro 55).

Mchele. 55. Piramidi za biomasi ya baadhi ya biocenoses (kulingana na Korobkin, 2004):

P - wazalishaji; RK - walaji wa mimea; PC - watumiaji wa nyama;

F - phytoplankton; 3 - zooplankton (piramidi ya kulia kabisa ya majani ina mwonekano uliogeuzwa)

Piramidi za nambari na biomasi zinaonyesha tuli mifumo, i.e., ina sifa ya idadi au biomasi ya viumbe katika kipindi fulani cha wakati. Hazitoi habari kamili kuhusu muundo wa kitropiki wa mfumo ikolojia, ingawa zinaruhusu kutatua shida kadhaa za kiutendaji, haswa zinazohusiana na kudumisha uendelevu wa mifumo ikolojia. Piramidi ya nambari inaruhusu, kwa mfano, kuhesabu kiasi kinachoruhusiwa cha samaki au risasi ya wanyama wakati wa msimu wa uwindaji bila matokeo kwa uzazi wao wa kawaida.

3. Piramidi ya Nishati huonyesha kiasi cha mtiririko wa nishati, kasi ya kupita kwa wingi wa chakula kupitia mlolongo wa chakula. Muundo wa biocenosis huathiriwa kwa kiasi kikubwa si kwa kiasi cha nishati ya kudumu, lakini kwa kiwango cha uzalishaji wa chakula (Mchoro 56).

Imeanzishwa kuwa kiwango cha juu cha nishati iliyohamishiwa kwenye ngazi ya trophic inayofuata inaweza katika baadhi ya matukio kuwa 30% ya uliopita, na hii ni katika hali nzuri zaidi. Katika biocenoses nyingi na minyororo ya chakula, kiasi cha nishati iliyohamishwa inaweza kuwa 1% tu.

Mchele. 56. Piramidi ya nishati (sheria ya 10% au 10: 1),

(kulingana na Tsvetkova, 1999)

Mnamo 1942, mwanaikolojia wa Amerika R. Lindeman alitengeneza sheria ya piramidi ya nishati (sheria ya asilimia 10); kulingana na ambayo, kwa wastani, karibu 10% ya nishati iliyopokelewa katika kiwango cha awali cha piramidi ya kiikolojia hupita kutoka ngazi moja ya trophic kupitia minyororo ya chakula hadi ngazi nyingine ya trophic. Nishati iliyobaki inapotea kwa njia ya mionzi ya joto, harakati, nk. Viumbe, kama matokeo ya michakato ya kimetaboliki, hupoteza katika kila kiungo cha mnyororo wa chakula karibu 90% ya nishati yote inayotumika kudumisha kazi zao muhimu. .

Ikiwa hare ilikula kilo 10 za mimea, basi uzito wake unaweza kuongezeka kwa kilo 1. Mbweha au mbwa mwitu, kula kilo 1 ya nyama ya hare, huongeza uzito wake kwa g 100 tu. Katika mimea ya miti, sehemu hii ni ya chini sana kutokana na ukweli kwamba kuni haipatikani vizuri na viumbe. Kwa nyasi na mwani, thamani hii ni kubwa zaidi, kwani hawana tishu ngumu za kuchimba. Walakini, muundo wa jumla wa mchakato wa uhamishaji wa nishati unabaki: nishati kidogo hupita kupitia viwango vya juu vya trophic kuliko viwango vya chini.

Ndiyo maana minyororo ya chakula kawaida haiwezi kuwa na viungo zaidi ya 3-5 (mara chache 6), na piramidi za kiikolojia haziwezi kuwa na idadi kubwa ya sakafu. Kiunga cha mwisho cha mnyororo wa chakula, kama sakafu ya juu ya piramidi ya ikolojia, kitapokea nishati kidogo sana ambayo haitatosha ikiwa idadi ya viumbe itaongezeka.

Inaweza kuonyeshwa kwa picha katika mfumo wa kinachojulikana kama piramidi za kiikolojia. Msingi wa piramidi ni kiwango cha wazalishaji, na viwango vya baadae vya lishe vinaunda sakafu na juu ya piramidi. Kuna aina tatu kuu za piramidi za kiikolojia:

1. Piramidi ya nambari inayoonyesha idadi ya viumbe katika kila ngazi;
2. Piramidi ya biomasi inayoonyesha wingi wa vitu hai - jumla ya uzito kavu, maudhui ya kalori, nk;
3. Piramidi ya uzalishaji (nishati) ya asili ya ulimwengu wote, inayoonyesha mabadiliko katika uzalishaji wa msingi (au nishati) katika viwango vya trophic mfululizo.

Mara kwa mara piramidi za nambari kwa minyororo ya malisho wana msingi mpana sana na nyembamba kali kuelekea watumiaji wa mwisho. Katika kesi hii, nambari za "hatua" hutofautiana na angalau maagizo 1-3 ya ukubwa. Lakini hii ni kweli tu kwa jamii za mimea - meadow au steppe biocenoses.

Picha inabadilika sana ikiwa tutazingatia jamii ya msitu (maelfu ya phytophages wanaweza kula kwenye mti mmoja) au ikiwa phytophages tofauti kama vile aphid na tembo huonekana kwa kiwango sawa cha trophic. Upotoshaji huu unaweza kushinda piramidi za majani.

Katika mfumo wa ikolojia wa nchi kavu, majani ya mimea daima ni makubwa zaidi kuliko biomasi ya wanyama, na biomass ya phytophages daima ni kubwa kuliko biomass ya zoophages.

Piramidi za biomasi kwa viumbe vya majini, haswa mifumo ikolojia ya baharini huonekana tofauti: biomasi ya wanyama kawaida ni kubwa zaidi kuliko mimea ya mimea. "Ukosefu" huu ni kutokana na ukweli kwamba piramidi za majani hazizingatii muda wa kuwepo kwa vizazi vya watu binafsi katika viwango tofauti vya trophic, kiwango cha malezi na matumizi ya biomass. Mzalishaji mkuu wa mazingira ya baharini ni phytoplankton, ambayo ina uwezo mkubwa wa uzazi na mabadiliko ya haraka ya vizazi. Wakati hadi samaki wawindaji (na hata zaidi walruses na nyangumi) hujilimbikiza majani yao, vizazi vingi vya phytoplankton vitabadilika, jumla ya biomass ambayo ni kubwa zaidi. Ndio maana njia ya ulimwengu ya kuelezea muundo wa kitropiki wa mazingira ni piramidi ya viwango vya malezi ya vitu hai, kwa maneno mengine, piramidi ya nishati.

Tafakari kamili zaidi ya ushawishi wa uhusiano wa kitropiki kwenye mfumo wa ikolojia ndio kanuni piramidi za bidhaa (nishati): Katika kila kiwango cha trofiki kilichopita, kiasi cha biomasi kilichoundwa kwa kila kitengo cha wakati (au nishati) ni kikubwa kuliko kinachofuata. Piramidi ya uzalishaji inaonyesha sheria za matumizi ya nishati katika minyororo ya trophic.

Hatimaye, sheria zote tatu za piramidi zinaonyesha uhusiano wa nishati katika mfumo wa ikolojia, na piramidi ya bidhaa (nishati) ni ya ulimwengu kwa asili.

Kwa asili, katika mifumo imara, biomass hubadilika kidogo, i.e. asili inajitahidi kutumia pato lake lote la jumla. Ujuzi wa nishati ya mfumo wa ikolojia na viashiria vyake vya kiasi hufanya iwezekanavyo kuzingatia kwa usahihi uwezekano wa kuondoa kiasi fulani cha mimea na wanyama kutoka kwa mazingira ya asili bila kudhoofisha tija yake.

Mwanadamu hupokea bidhaa nyingi kutoka kwa mifumo asilia, hata hivyo, chanzo kikuu cha chakula kwake ni kilimo. Baada ya kuunda mifumo ya kilimo, mtu anajitahidi kupata bidhaa za mimea safi iwezekanavyo, lakini anahitaji kutumia nusu ya wingi wa mimea kulisha wanyama wa mimea, ndege, nk, sehemu kubwa ya bidhaa huenda kwenye tasnia na inapotea kwa taka. , i.e. na hapa karibu 90% ya uzalishaji wa wavu hupotea na karibu 10% tu hutumiwa moja kwa moja kwa matumizi ya binadamu.

Muundo wa kitropiki wa mfumo wa ikolojia unaweza kuonyeshwa kwa picha katika mfumo wa piramidi ya ikolojia, ambayo chini yake iko ngazi ya kwanza. Piramidi hizi zinaonyesha sheria za biomass na matumizi ya nishati katika minyororo ya chakula. Thamani ya nambari ya kila hatua ya piramidi kama hiyo inaweza kuonyeshwa na idadi ya watu binafsi, majani yao au nishati iliyokusanywa ndani yake.

Utando wa chakula unaotokea katika mfumo ikolojia una muundo unaojulikana na idadi fulani ya viumbe katika kila ngazi ya trophic. Ni niliona kwamba idadi ya viumbe hupungua kwa uwiano wa moja kwa moja wakati wa kusonga kutoka ngazi moja ya trophic hadi nyingine. Mchoro huu unaitwa "utawala wa piramidi ya kiikolojia." Katika kesi hii, tulizingatia piramidi ya nambari . Inaweza kukiukwa ikiwa wanyama wanaowinda wanyama wadogo wanaishi kwa shukrani kwa uwindaji wa kikundi cha wanyama wakubwa.

Kila ngazi ya trophic ina yake mwenyewe majani - jumla ya wingi wa viumbe wa kundi lolote. Katika minyororo ya chakula, biomass ya viumbe katika viwango tofauti vya trophic ni tofauti: biomass ya wazalishaji (kiwango cha kwanza cha trophic) ni kubwa zaidi kuliko biomass ya watumiaji - wanyama wa mimea (kiwango cha pili cha trophic). Biomasi ya kila ngazi ya trophic inayofuata ya mnyororo wa chakula pia hupungua hatua kwa hatua. Mchoro huu unaitwa piramidi za majani .

Mchoro sawa unaweza kutambuliwa wakati wa kuzingatia uhamisho wa nishati kwenye viwango vya trophic, yaani, in piramidi ya nishati (bidhaa ) . Kiasi cha nishati inayotumiwa katika kudumisha kazi muhimu za mtu mwenyewe katika mlolongo wa viwango vya trophic huongezeka, na tija hupungua. Mimea inachukua sehemu ndogo tu ya nishati ya jua kupitia photosynthesis. Wanyama wa herbivorous, ambao hufanya kiwango cha pili cha trophic, huchukua sehemu fulani tu (20-60%) ya chakula kilichoingizwa. Chakula kilichochomwa hutumiwa kudumisha michakato muhimu ya viumbe vya wanyama na ukuaji (kwa mfano, kujenga tishu, hifadhi kwa namna ya uwekaji wa mafuta).

Viumbe vya kiwango cha tatu cha trophic (wanyama wanaokula nyama), wakati wa kula wanyama wanaokula mimea, tena hupoteza nishati nyingi zilizomo katika chakula. Kiasi cha nishati katika viwango vya trophic vilivyofuata hupungua polepole. Matokeo ya upotevu huu wa nishati ni idadi ndogo (tatu hadi tano) ya viwango vya trophic katika mnyororo wa chakula.

Nishati inayopotea katika minyororo ya chakula inaweza tu kujazwa na kuwasili kwa sehemu zake mpya. Kwa hiyo, hawezi kuwa na mzunguko wa nishati katika mfumo wa ikolojia, sawa na mzunguko wa vitu. Mifumo ya ikolojia ni mifumo iliyo wazi ambayo inahitaji utitiri wa nishati ya jua au akiba tayari ya vitu vya kikaboni, i.e. uhamisho wa nishati katika mifumo ikolojia hutokea kulingana na inayojulikana sheria za thermodynamics:

1. Nishati inaweza kubadilika kutoka umbo moja hadi nyingine, lakini haijaumbwa tena au kuharibiwa.

2. Hakuwezi kuwa na mchakato mmoja unaohusishwa na mabadiliko ya nishati bila kupoteza baadhi yake kwa namna ya joto, i.e. hakuna ubadilishaji wa nishati na ufanisi wa 100%.

Inakadiriwa kuwa Ni karibu 10% tu ya nishati huhamishwa kutoka ngazi moja ya trophic hadi nyingine. Mchoro huu unaitwa "Sheria ya asilimia kumi"

Kwa hivyo, nishati nyingi katika mzunguko wa nguvu hupotea wakati wa kusonga kutoka ngazi moja hadi nyingine. Kiungo kinachofuata katika mlolongo wa chakula hupokea tu nishati iliyo katika wingi wa kiungo kilichotangulia kinacholiwa. Hasara za nishati huchangia takriban 90% wakati wa kila mpito kupitia mnyororo wa trophic. Kwa mfano, ikiwa nishati ya kiumbe cha mmea ni 1000 J, basi inapoliwa kabisa na wanyama wanaokula mimea, ni 100 J tu ya nishati huingizwa kwenye mwili wa mwisho, 10 J kwenye mwili wa mwindaji, na ikiwa mwindaji huyu atapatikana. kuliwa na mwingine, basi 1 J tu ya nishati inaingizwa katika mwili wake, basi kuna 0.1%.

Matokeo yake, nishati iliyokusanywa na mimea ya kijani katika minyororo ya chakula inaisha haraka. Kwa hiyo, mlolongo wa chakula hauwezi kujumuisha viungo zaidi ya 4-5. Nishati inayopotea katika minyororo ya chakula inaweza tu kujazwa tena kwa kupokea sehemu mpya zake. Katika mifumo ikolojia hakuwezi kuwa na mzunguko wa nishati, kama mzunguko wa vitu. Uhai na utendaji wa mfumo wowote wa kiikolojia unawezekana tu kwa mtiririko wa nishati ulioelekezwa kwa njia moja kwa njia ya mionzi ya jua au kwa utitiri wa akiba ya vitu vya kikaboni vilivyotengenezwa tayari.

Kwa hivyo, piramidi ya nambari huonyesha idadi ya watu binafsi katika kila kiungo cha mlolongo wa chakula. Piramidi ya biomasi huonyesha kiasi cha vitu vya kikaboni vilivyoundwa kwenye kila kiungo - majani yake. Piramidi ya nishati inaonyesha kiasi cha nishati katika kila ngazi ya trophic.

Kupungua kwa kiasi cha nishati inayopatikana katika kila ngazi ya trophic inayofuata inaambatana na kupungua kwa biomass na idadi ya watu binafsi. Piramidi za biomasi na idadi ya viumbe kwa biocenosis iliyotolewa hurudia kwa maneno ya jumla usanidi wa piramidi ya tija.

Kielelezo, piramidi ya ikolojia inaonyeshwa kama mistatili kadhaa ya urefu sawa lakini urefu tofauti. Urefu wa mstatili hupungua kutoka chini hadi juu, sambamba na kupungua kwa tija katika viwango vya trophic vinavyofuata. Pembetatu ya chini ni kubwa zaidi kwa urefu na inalingana na kiwango cha kwanza cha trophic - wazalishaji, pili ni takriban mara 10 ndogo na inalingana na kiwango cha pili cha trophic - mimea ya mimea, watumiaji wa kwanza, nk.

Sheria zote tatu za piramidi - tija, majani na wingi - zinaonyesha uhusiano wa nishati katika mifumo ya ikolojia. Wakati huo huo, piramidi ya tija ina tabia ya ulimwengu wote, na piramidi za biomass na wingi huonekana katika jamii zilizo na muundo fulani wa trophic.

Ujuzi wa sheria za tija ya mfumo wa ikolojia na uwezo wa kuhesabu mtiririko wa nishati ni muhimu sana kwa vitendo. Uzalishaji wa kimsingi wa mazao ya kilimo na unyonyaji wa wanadamu kwa jamii asilia ndio chanzo kikuu cha chakula cha wanadamu. Bidhaa za sekondari za biocenoses zilizopatikana kutoka kwa wanyama wa viwandani na shamba pia ni muhimu kama chanzo cha protini ya wanyama. Ujuzi wa sheria za usambazaji wa nishati, mtiririko wa nishati na vitu katika biocenoses, mifumo ya uzalishaji wa mimea na wanyama, uelewa wa mipaka ya uondoaji unaoruhusiwa wa mimea na wanyama kutoka kwa mifumo ya asili inaruhusu sisi kujenga uhusiano kwa usahihi katika "jamii - asili". " mfumo.

Piramidi za kiikolojia ni mifano ya picha inayoonyesha idadi ya watu (piramidi ya nambari), kiasi cha majani yao (piramidi ya majani) au nishati iliyomo (piramidi ya nishati) katika kila ngazi ya trophic na kuonyesha kupungua kwa viashiria vyote na kuongezeka kwa kiwango cha trophic.

Kuna aina tatu za piramidi za kiikolojia: nishati, majani na nambari. Tulizungumza kuhusu piramidi ya nishati katika sehemu iliyotangulia, "Uhamisho wa Nishati katika Mifumo ya Mazingira." Uwiano wa viumbe hai katika viwango tofauti kwa ujumla hutii sheria sawa na uwiano wa nishati inayoingia: kiwango cha juu, chini ya biomass jumla na idadi ya viumbe wake.

Piramidi ya biomasi

Piramidi za biomass, pamoja na nambari, zinaweza kuwa sio moja kwa moja tu, bali pia inverted, tabia ya mazingira ya majini.

Piramidi ya kiikolojia (trophic) ni uwakilishi wa picha wa uhusiano wa kiasi kati ya viwango vya trophic vya biocenosis - wazalishaji, watumiaji (kila ngazi tofauti) na watenganishaji, walioonyeshwa kwa idadi yao (piramidi ya nambari), biomass (piramidi ya biomass) au kiwango cha ukuaji wa majani (piramidi ya nishati).

Piramidi ya biomasi ni uhusiano kati ya wazalishaji, watumiaji na waharibifu katika mfumo wa ikolojia, ulioonyeshwa kwa wingi wao na kuonyeshwa kwa namna ya mfano wa trophic.

Piramidi za biomass, pamoja na nambari, haziwezi kuwa sawa tu, bali pia inverted (Mchoro 12.38). Piramidi zilizoingia za biomass ni tabia ya mazingira ya majini, ambayo wazalishaji wa msingi, kwa mfano, mwani wa phytoplanktonic, hugawanyika haraka sana, na watumiaji wao - crustaceans za zooplanktonic - ni kubwa zaidi, lakini wana mzunguko mrefu wa uzazi. Hasa, hii inatumika kwa mazingira ya maji safi, ambapo uzalishaji wa msingi hutolewa na viumbe vidogo vidogo ambavyo viwango vya kimetaboliki vinaongezeka, yaani, biomass ni ya chini, tija ni ya juu.

Piramidi za biomass zina maslahi ya msingi zaidi, kwa vile huondoa sababu ya "kimwili" na kuonyesha wazi uhusiano wa kiasi cha biomass. Ikiwa viumbe havitofautiani sana kwa ukubwa, basi kwa kuteua jumla ya watu binafsi katika viwango vya trophic, tunaweza kupata piramidi iliyopigwa. Lakini ikiwa viumbe vya viwango vya chini kwa wastani ni vidogo kuliko viumbe vya viwango vya juu, basi piramidi iliyopinduliwa ya biomass hufanyika. Kwa mfano, katika mifumo ikolojia iliyo na wazalishaji wadogo sana na watumiaji wakubwa, jumla ya misa ya mwisho inaweza wakati wowote kuwa kubwa kuliko wingi wa wazalishaji. Ujumla kadhaa unaweza kufanywa kwa piramidi za majani.

Piramidi ya biomasi inaonyesha mabadiliko ya biomasi katika kila ngazi inayofuata ya trophic: kwa mazingira ya dunia, piramidi ya biomass hupungua juu, kwa mfumo wa ikolojia ya bahari hupinduliwa (hupungua chini), ambayo inahusishwa na matumizi ya haraka ya phytoplankton na watumiaji.

Nambari ya piramidi

Piramidi ya idadi ya watu ni piramidi ya kiikolojia inayoonyesha idadi ya watu katika kila ngazi ya lishe. Piramidi ya nambari haitoi wazo wazi kila wakati juu ya muundo wa minyororo ya chakula, kwani haizingatii saizi na wingi wa watu binafsi, umri wa kuishi na kiwango cha metabolic, lakini tabia kuu - kupungua kwa ulaji wa chakula. idadi ya watu kutoka kwa kiungo hadi kiungo - huzingatiwa katika hali nyingi.

Kwa hivyo, katika mfumo wa ikolojia wa nyika idadi ifuatayo ya watu ilianzishwa: wazalishaji - 150,000, walaji wa mimea - 20,000, walaji wa nyama - watu 9000 / ar (Odum, 1075), ambayo kwa suala la hekta ni sawa na takwimu mara 100 kubwa. Biocenosis ya meadow ina sifa ya idadi ifuatayo ya watu kwenye eneo la m2 elfu 4: wazalishaji - 5,842,424, watumiaji wa mimea ya utaratibu wa kwanza - 708,024, walaji wa nyama ya utaratibu wa pili - 35,490, walaji wa nyama ya tatu. agizo - 3.

Piramidi zilizogeuzwa

Ikiwa kiwango cha kuzaliana kwa idadi ya mawindo ni kubwa, basi hata kwa majani machache, idadi kama hiyo inaweza kuwa chanzo cha kutosha cha chakula kwa wanyama wanaowinda wanyama wengine ambao wana biomasi kubwa lakini kiwango cha chini cha uzazi. Kwa sababu hii, piramidi za idadi ya watu zinaweza kupinduliwa, i.e. Msongamano wa viumbe kwa wakati fulani kwa kiwango cha chini cha trophic inaweza kuwa chini kuliko msongamano wa viumbe katika ngazi ya juu. Kwa mfano, wadudu wengi wanaweza kuishi na kulisha mti mmoja (piramidi ya watu iliyopinduliwa).

Piramidi iliyogeuzwa ya biomasi ni tabia ya mazingira ya baharini, ambapo wazalishaji wa msingi (mwani wa phytoplanktonic) hugawanyika haraka sana (wana uwezo wa juu wa uzazi na mabadiliko ya haraka ya vizazi). Katika bahari, hadi vizazi 50 vya phytoplankton vinaweza kubadilika kwa mwaka. Watumiaji wa Phytoplankton ni kubwa zaidi, lakini huzaa polepole zaidi. Wakati hadi samaki wawindaji (na hata zaidi walruses na nyangumi) hujilimbikiza majani yao, vizazi vingi vya phytoplankton vitabadilika, jumla ya biomass ambayo ni kubwa zaidi.

Piramidi za biomasi hazizingatii muda wa kuwepo kwa vizazi vya watu binafsi katika viwango tofauti vya trophic na kiwango cha malezi na matumizi ya majani. Ndio maana njia ya ulimwengu wote ya kuelezea muundo wa kitropiki wa mazingira ni piramidi ya viwango vya malezi ya vitu hai, i.e. tija. Kawaida huitwa piramidi za nishati, akimaanisha usemi wa nguvu wa bidhaa.

Sheria ya Lindemann (10%)

Mtiririko wa nishati, kupitia viwango vya trophic vya biocenosis, huzimwa polepole. Mnamo 1942, R. Lindeman aliunda sheria ya piramidi ya nishati, au sheria (kanuni) ya 10%, kulingana na ambayo kutoka kwa kiwango cha kitropiki cha piramidi ya kiikolojia huhamia kwa kiwango kingine, cha juu (kando ya "ngazi": mtayarishaji. - walaji - mtenganishaji) kwa wastani kuhusu 10% ya nishati iliyopokelewa katika kiwango cha awali cha piramidi ya ikolojia. Mtiririko wa nyuma unaohusishwa na utumiaji wa vitu na nishati zinazozalishwa na kiwango cha juu cha piramidi ya ikolojia na viwango vyake vya chini, kwa mfano, kutoka kwa wanyama hadi kwa mimea, ni dhaifu sana - sio zaidi ya 0.5% (hata 0.25%) ya jumla yake. mtiririko, na kwa hiyo tunaweza kusema hakuna haja ya kuzungumza juu ya mzunguko wa nishati katika biocenosis.

Ikiwa nishati inapotea mara kumi wakati wa mpito hadi kiwango cha juu cha piramidi ya kiikolojia, basi mkusanyiko wa vitu kadhaa, ikiwa ni pamoja na sumu na mionzi, huongezeka kwa takriban uwiano sawa. Ukweli huu umewekwa katika sheria ya uboreshaji wa kibaolojia. Ni kweli kwa cenoses zote. Katika biocenoses ya maji, mkusanyiko wa vitu vingi vya sumu, ikiwa ni pamoja na dawa za dawa za organochlorine, huhusiana na wingi wa mafuta (lipids), i.e. wazi ina msingi wa nguvu.

Piramidi za kiikolojia

Ili kuwakilisha wazi uhusiano kati ya viumbe vya spishi tofauti katika biocenosis, ni kawaida kutumia piramidi za kiikolojia, kutofautisha piramidi za nambari, majani na nishati.

Kati ya piramidi za kiikolojia, maarufu na zinazotumiwa mara kwa mara ni:

§ Piramidi ya nambari

§ Piramidi ya majani

Piramidi ya nambari. Ili kujenga piramidi ya idadi ya watu, idadi ya viumbe katika eneo fulani huhesabiwa, kuwaweka kwa viwango vya trophic:

§ wazalishaji - mimea ya kijani;

§ walaji wa kimsingi ni wanyama walao majani;

§ watumiaji wa sekondari - carnivores;

§ walaji wa elimu ya juu - carnivores;

§ walaji wa ga-e ("wawindaji wa mwisho") - wanyama wanaokula nyama;

§ waharibifu - waharibifu.

Kila ngazi inaonyeshwa kwa kawaida kama mstatili, urefu au eneo ambalo linalingana na thamani ya nambari ya idadi ya watu binafsi. Kwa kupanga mistatili hii kwa mlolongo wa chini, tunapata piramidi ya kiikolojia ya nambari (Mchoro 3), kanuni ya msingi ambayo iliundwa kwanza na mwanaikolojia wa Marekani C. Elton Nikolaikin N. I. Ekolojia: Kitabu cha maandishi. kwa vyuo vikuu / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Toleo la 3., aina potofu. - M.: Bustard, 2004..

Mchele. 3. Piramidi ya idadi ya watu wa kiikolojia kwa meadow iliyopandwa na nafaka: nambari - idadi ya watu

Data ya piramidi za idadi ya watu hupatikana kwa urahisi na mkusanyiko wa sampuli moja kwa moja, lakini kuna shida kadhaa:

§ Wazalishaji hutofautiana kwa ukubwa, ingawa sampuli moja ya nyasi au mwani ina hadhi sawa na mti mmoja. Hii wakati mwingine inakiuka umbo sahihi wa piramidi, wakati mwingine hata kutoa piramidi zilizopinduliwa (Mchoro 4) Ibid.;

Mchele.

§ Idadi ya spishi tofauti ni pana sana hivi kwamba inafanya iwe vigumu kudumisha mizani inapoonyeshwa kimchoro, lakini katika hali kama hizi kipimo cha logarithmic kinaweza kutumika.

Piramidi ya biomasi. Piramidi ya kiikolojia ya biomass imejengwa sawa na piramidi ya nambari. Maana yake kuu ni kuonyesha kiasi cha viumbe hai (biomass - jumla ya viumbe) katika kila ngazi ya trophic. Hii inaepuka usumbufu wa kawaida wa piramidi za idadi ya watu. Katika kesi hiyo, ukubwa wa rectangles ni sawa na wingi wa suala la maisha ya ngazi inayofanana, kwa eneo la kitengo au kiasi (Mchoro 5, a, b) Nikolaikin N. I. Ikolojia: Kitabu cha maandishi. kwa vyuo vikuu / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Toleo la 3., aina potofu. - M.: Bustard, 2004.. Neno "piramidi ya majani" liliibuka kwa sababu katika hali nyingi wingi wa watumiaji wa msingi wanaoishi kwa gharama ya wazalishaji ni kidogo sana kuliko wingi wa wazalishaji hawa, na wingi wa watumiaji wa sekondari ni kwa kiasi kikubwa chini ya wingi wa watumiaji wa msingi. Biomass ya waharibifu kawaida huonyeshwa tofauti.

Mchele. 5. Piramidi za biomasi ya biocenoses ya miamba ya matumbawe (a) na Idhaa ya Kiingereza (b): nambari - biomass katika gramu za dutu kavu kwa 1 m 2

Wakati wa sampuli, majani yaliyosimama au mavuno yaliyosimama (yaani, kwa wakati fulani) hubainishwa, ambayo haina taarifa yoyote kuhusu kiwango cha uzalishaji au matumizi ya biomasi.

Kiwango cha uumbaji wa suala la kikaboni haitoi hifadhi yake ya jumla, i.e. jumla ya biomasi ya viumbe vyote katika kila ngazi ya trophic. Kwa hivyo, makosa yanaweza kutokea wakati wa uchambuzi zaidi ikiwa yafuatayo hayatazingatiwa:

* kwanza, ikiwa kiwango cha matumizi ya biomass (hasara kutokana na matumizi) na kiwango cha malezi yake ni sawa, mazao yaliyosimama hayaonyeshi tija, i.e. kuhusu kiasi cha nishati na vitu vinavyohamia kutoka ngazi moja hadi nyingine, ya juu zaidi, kwa muda fulani (kwa mfano, mwaka). Kwa hivyo, kwenye malisho yenye rutuba, yaliyotumiwa sana, mavuno ya nyasi zilizosimama yanaweza kuwa ya chini, lakini tija inaweza kuwa ya juu kuliko ya chini ya rutuba, lakini kidogo kutumika kwa ajili ya malisho;

* pili, wazalishaji wa ukubwa mdogo, kama vile mwani, wana sifa ya kiwango cha juu cha ukuaji na uzazi, kusawazishwa na matumizi yao makubwa kama chakula na viumbe vingine na kifo cha asili. Kwa hivyo, tija yao inaweza kuwa sio chini ya ile ya wazalishaji wakubwa (kwa mfano, miti), ingawa biomasi iliyosimama inaweza kuwa ndogo. Kwa maneno mengine, phytoplankton yenye tija sawa na mti itakuwa na majani machache sana, ingawa inaweza kusaidia maisha ya wanyama wa wingi sawa.

Moja ya matokeo ya hii ni "piramidi inverted" (Mchoro 3, b). Zooplankton ya biocenoses ya maziwa na bahari mara nyingi huwa na majani makubwa zaidi kuliko chakula chao - phytoplankton, lakini kiwango cha uzazi wa mwani wa kijani ni juu sana kwamba ndani ya masaa 24 wanarejesha majani yote yaliyoliwa na zooplankton. Hata hivyo, katika vipindi fulani vya mwaka (wakati wa maua ya spring) uwiano wa kawaida wa biomass yao huzingatiwa (Mchoro 6) Nikolaikin N.I. Ikolojia: Kitabu cha maandishi. kwa vyuo vikuu / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Toleo la 3., aina potofu. - M.: Bustard, 2004..

Mchele. 6. Mabadiliko ya msimu katika piramidi za majani ya ziwa (kwa kutumia mfano wa moja ya maziwa nchini Italia): nambari - biomass katika gramu za dutu kavu kwa 1 m3

Piramidi za nishati zilizojadiliwa hapa chini hazina kasoro zinazoonekana.

Piramidi ya nishati. Njia ya msingi zaidi ya kutafakari uhusiano kati ya viumbe vya viwango tofauti vya trophic na shirika la kazi la biocenoses ni piramidi ya nishati, ambayo ukubwa wa rectangles ni sawia na sawa na nishati kwa wakati wa kitengo, i.e. kiasi cha nishati (kwa eneo la kitengo au kiasi) ambacho kilipitia kiwango fulani cha trophic kwa muda fulani (Mchoro 7) Ibid.. Kwa msingi wa piramidi ya nishati, mstatili mmoja zaidi unaweza kuongezwa kwa sababu kutoka chini, kuonyesha mtiririko wa nishati ya jua.

Piramidi ya nishati inaonyesha mienendo ya kifungu cha misa ya chakula kupitia mlolongo wa chakula (trophic), ambayo kimsingi huitofautisha na piramidi za nambari na biomasi, ambayo huonyesha statics ya mfumo (idadi ya viumbe kwa wakati fulani). Sura ya piramidi hii haiathiriwa na mabadiliko katika ukubwa na kiwango cha kimetaboliki ya watu binafsi. Ikiwa vyanzo vyote vya nishati vinazingatiwa, basi piramidi itakuwa na mwonekano wa kawaida (kwa namna ya piramidi iliyo na juu), kulingana na sheria ya pili ya thermodynamics.

Mchele. 7. Piramidi ya nishati: namba - kiasi cha nishati, kJ * m -2 * r -1

Piramidi za nishati hufanya iwezekanavyo sio tu kulinganisha biocenoses tofauti, lakini pia kutambua umuhimu wa jamaa wa idadi ya watu ndani ya jumuiya moja. Ni muhimu zaidi kati ya aina tatu za piramidi za ikolojia, lakini data ya kuziunda ndio ngumu zaidi kupata.

Mojawapo ya mifano iliyofanikiwa zaidi na ya wazi ya piramidi za kiikolojia za kitamaduni ni piramidi zilizoonyeshwa kwenye Mtini. 8 Nikolaikin N.I. Ikolojia: Kitabu cha maandishi. kwa vyuo vikuu / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Toleo la 3., aina potofu. - M.: Bustard, 2004. Wanaonyesha biocenosis ya masharti iliyopendekezwa na mwanaikolojia wa Marekani Yu. Odum. "Biocenosis" inajumuisha mvulana ambaye hula nyama ya ng'ombe tu, na ndama ambao hula alfalfa tu.

Mchele.

Kanuni 1% Ikolojia. Kozi ya mihadhara. Imekusanywa na: Ph.D., Profesa Mshiriki A.I. Tikhonov, 2002. Hoja za Pasteur, kama sheria ya R. Lindemann ya piramidi ya nishati, zilizua uundaji wa sheria za asilimia moja na kumi. Kwa kweli, 1 na 10 ni nambari takriban: karibu 1 na karibu 10.

"Nambari ya uchawi" 1% inatokana na uwiano wa uwezekano wa matumizi ya nishati na "uwezo" unaohitajika ili kuleta utulivu wa mazingira. Kwa biosphere, sehemu ya uwezekano wa matumizi ya jumla ya uzalishaji wa msingi haizidi 1% (ambayo inafuata kutoka kwa sheria ya R. Lindemann: karibu 1% ya uzalishaji wa msingi wa nishati katika suala la nishati hutumiwa na wanyama wenye uti wa mgongo kama watumiaji wa maagizo ya juu, karibu 10% na wanyama wasio na uti wa mgongo kama watumiaji wa maagizo ya chini, na sehemu iliyobaki - bakteria na uyoga wa saprophagous). Mara tu ubinadamu, katika hatihati ya mwisho na karne zetu, ulipoanza kutumia idadi kubwa ya bidhaa za biolojia (sasa angalau 10%), kanuni ya Le Chatelier-Brown ilikoma kuridhika (inavyoonekana, kutoka karibu 0.5% ya jumla ya nishati ya biosphere): mimea haikutoa ukuaji wa biomass kwa mujibu wa ongezeko la mkusanyiko wa CO 2, nk. (ongezeko la kiasi cha kaboni kilichowekwa na mimea kilizingatiwa tu katika karne iliyopita).

Empirically, kizingiti cha matumizi ya 5 - 10% ya kiasi cha dutu, ambayo husababisha mabadiliko yanayoonekana katika mifumo ya asili wakati wa kupita ndani yake, inatambulika vya kutosha. Ilipitishwa haswa kwa kiwango cha angavu, bila kutofautisha aina na asili ya udhibiti katika mifumo hii. Takriban inawezekana kugawanya mabadiliko yanayojitokeza kwa mifumo asilia na aina za usimamizi wa viumbe na muungano kwa upande mmoja, na mifumo ya idadi ya watu kwa upande mwingine. Kwa zamani, maadili tunayopendezwa nayo ni kizingiti cha kutoka kwa hali ya utulivu ya hadi 1% ya mtiririko wa nishati ("kawaida" ya matumizi) na kizingiti cha kujiangamiza - karibu 10% ya hii " kawaida”. Kwa mifumo ya idadi ya watu, kuzidi wastani wa 10% ya kiasi cha uondoaji husababisha kutoka kwa mifumo hii kutoka kwa hali ya utulivu.