Katika mlolongo wowote wa trophic, sio chakula vyote hutumiwa kwa ukuaji wa mtu binafsi, i.e. kwa mkusanyiko wa majani yake. Sehemu yake hutumiwa kukidhi gharama za nishati za mwili (kupumua, harakati, uzazi, kudumisha joto la mwili).
Katika kesi hii, biomass ya kiungo kimoja haiwezi kusindika kabisa na ijayo, na katika kila kiungo kinachofuata cha mnyororo wa trophic kupungua kwa biomass hutokea.
Kwa wastani, inaaminika kuwa karibu 10% tu ya biomass na nishati inayohusishwa nayo hutoka kila ngazi ya trophic hadi ijayo, i.e. Uzalishaji wa viumbe wa kila ngazi inayofuata ya trophic daima ni chini ya wastani wa mara 10 ya uzalishaji wa ngazi ya awali.
Kwa mfano, kwa wastani, kilo 1000 za mimea huzalisha kilo 100 za biomass ya wanyama wa mimea (watumiaji wa kwanza). Wanyama wanaokula nyama (walaji wa pili) wanaokula wanyama walao majani wanaweza kuunganisha kilo 10 za majani kutoka kwa kiasi hiki, na wanyama wanaokula wenzao (watumiaji wa mpangilio wa tatu) ambao hula wanyama wanaokula nyama huunganisha kilo 1 tu ya majani yao.
Hivyo , jumla ya majani, nishati iliyo ndani yake, pamoja na idadi ya watu binafsi hupungua hatua kwa hatua wanapopanda kupitia viwango vya trophic.
Mchoro huu unaitwa sheria za piramidi ya kiikolojia.
Jambo hili lilichunguzwa kwa mara ya kwanza na Charles Elton (1927) na aliitwa jina lake piramidi ya nambari au piramidi ya Elton.
Piramidi ya kiikolojia - huu ni uwakilishi wa picha wa uhusiano kati ya wazalishaji na watumiaji wa maagizo tofauti, yaliyoonyeshwa katika vitengo vya biomass. (piramidi ya biomasi), idadi ya watu binafsi (Piramidi ya nambari) au nishati iliyomo katika wingi wa vitu vilivyo hai (piramidi ya nishati) ( Mtini.6).
Mtini.6. Mchoro wa piramidi ya kiikolojia.
Piramidi ya kiikolojia inaelezea muundo wa trophic wa mazingira katika fomu ya kijiometri.
Kuna aina tatu kuu za piramidi za kiikolojia: piramidi ya nambari (namba), piramidi ya biomasi na piramidi ya nishati.
1) piramidi za nambari, kwa kuzingatia hesabu za viumbe katika kila ngazi ya trophic; 2) piramidi za majani, ambayo hutumia jumla (kawaida kavu) wingi wa viumbe katika kila ngazi ya trophic; 3) piramidi za nishati, kwa kuzingatia nguvu ya nishati ya viumbe katika kila ngazi ya trophic.
Piramidi za nishati wanachukuliwa kuwa muhimu zaidi kwa sababu wanashughulikia moja kwa moja msingi wa mahusiano ya chakula - mtiririko wa nishati muhimu kwa maisha ya kiumbe chochote.
Piramidi ya nambari (nambari)
Piramidi ya nambari (wingi) au piramidi ya Elton inaonyesha idadi ya viumbe katika kila ngazi ya trophic.
Piramidi ya idadi ya watu inawakilisha ukadiriaji rahisi zaidi wa utafiti wa muundo wa kitropiki wa mfumo ikolojia.
Katika kesi hii, idadi ya viumbe katika eneo fulani huhesabiwa kwanza, iliyowekwa na viwango vya trophic na iliyotolewa kwa namna ya mstatili, urefu (au eneo) ambalo ni sawia na idadi ya viumbe wanaoishi katika eneo fulani. au kwa kiasi fulani, ikiwa ni mfumo ikolojia wa majini).
Piramidi ya idadi ya watu inaweza kuwa na sura ya kawaida, i.e. taper juu (ya kawaida au moja kwa moja), na labda na sehemu ya juu iliyogeuzwa chini (iliyopinduliwa au kinyume) Mchoro 7.
sahihi (moja kwa moja) iliyogeuzwa (kubadilishwa)
(bwawa, ziwa, meadow, nyika, malisho, n.k.) (msitu wa joto katika msimu wa joto, n.k.)
Mtini.7. Piramidi ya nambari (1 - sahihi; 2 - iliyogeuzwa)
Piramidi ya idadi ya watu ina sura sahihi, i.e. hupungua wakati wa kusonga kutoka kwa kiwango cha wazalishaji hadi viwango vya juu vya trophic, kwa mazingira ya majini (bwawa, ziwa, nk) na mazingira ya ardhi (meadow, nyika, malisho, nk).
Kwa mfano:
watu elfu moja wa phytoplankton kwenye bwawa ndogo wanaweza kulisha watu 100 wa crustaceans ndogo - watumiaji wa agizo la kwanza, ambayo kwa upande wake italisha watu 10 wa samaki - watumiaji wa mpangilio wa pili, ambayo itakuwa ya kutosha kulisha sangara 1 - agizo la tatu. mtumiaji.
Piramidi ya idadi ya watu kwa baadhi ya mifumo ikolojia, kama vile msitu wa baridi, imegeuzwa.
Kwa mfano:
katika msitu wa joto katika msimu wa joto, idadi ndogo ya miti mikubwa - wazalishaji - hutoa chakula kwa idadi kubwa ya wadudu na ndege wa ukubwa mdogo - watumiaji wa agizo la kwanza.
Walakini, katika ikolojia, piramidi ya idadi ya watu haitumiwi sana, kwani kwa sababu ya idadi kubwa ya watu katika kila ngazi ya trophic ni ngumu sana kuonyesha muundo wa biocenosis kwa kiwango sawa.
Piramidi ya biomasi
Piramidi ya biomasi inaonyesha kikamilifu uhusiano wa lishe katika mfumo wa ikolojia, kwani inazingatia jumla ya viumbe hai (biomass) ya kila ngazi ya trophic.
Mistatili katika piramidi za biomasi onyesha wingi wa viumbe wa kila ngazi ya trophic kwa eneo la kitengo au ujazo.
Piramidi za biomasi, kama piramidi za nambari, haziwezi kuwa za kawaida tu kwa umbo, lakini pia zilizogeuzwa (kubadilishwa) Mchoro 8.
Watumiaji wa agizo la 3
Watumiaji wa agizo la 2
Watumiaji wa agizo la 1
Wazalishaji
sahihi (moja kwa moja) iliyogeuzwa (kubadilishwa)
(mifumo ikolojia ya nchi kavu: (mifumo ikolojia ya majini: ziwa,
meadow, field, etc.) bwawa na hasa bahari
mifumo ikolojia)
Mtini.7. Piramidi ya biomasi (1 - sahihi; 2 - iliyogeuzwa)
Kwa mifumo mingi ya ikolojia ya nchi kavu (mabonde, shamba, n.k.), jumla ya biomasi ya kila ngazi ya trophic inayofuata ya mnyororo wa chakula hupungua.
Hii inaunda piramidi ya biomass, ambapo wazalishaji hutawala kwa kiasi kikubwa, na juu yao hatua kwa hatua hupungua viwango vya trophic vya watumiaji, i.e. Piramidi ya majani ina sura sahihi.
Kwa mfano:
kwa wastani, kutoka kwa kilo 1000 za mimea, kilo 100 za mwili wa wanyama wanaokula mimea - watumiaji wa kwanza (phytophages) - huundwa. Wanyama wanaokula nyama - watumiaji wa mpangilio wa pili, kula wanyama wa mimea, wanaweza kuunganisha kilo 10 za majani yao kutoka kwa kiasi hiki. Na wawindaji - watumiaji wa utaratibu wa tatu, kulisha wanyama wanaokula nyama, huunganisha kilo 1 tu ya majani yao.
Katika mfumo ikolojia wa majini (ziwa, bwawa, n.k.), piramidi ya biomasi inaweza kugeuzwa, ambapo biomasi ya watumiaji inashinda juu ya biomasi ya wazalishaji.
Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba katika mazingira ya majini mzalishaji ni phytoplankton ya microscopic, ambayo inakua na kuzaliana kwa haraka), ambayo kwa kiasi cha kutosha hutoa chakula hai kwa watumiaji, ambayo hukua na kuzaliana polepole zaidi. Zooplankton (au wanyama wengine wanaokula phytoplankton) hujilimbikiza biomasi kwa miaka na miongo kadhaa, wakati phytoplankton wana maisha mafupi sana (siku au saa chache).
Utawala wa piramidi ya kiikolojia
Kiasi cha vitu vya mimea ambavyo hutumika kama msingi wa mnyororo wa chakula ni takriban mara 10 zaidi ya wingi wa wanyama wanaokula mimea, na kila kiwango cha chakula kinachofuata pia kina misa mara 10 chini.
Piramidi ya nambari (nambari) huonyesha idadi ya viumbe katika kila ngazi. 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).
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 tija ya juu ya phytoplankton, jumla ya wingi wake kwa wakati fulani inaweza kuwa chini ya ile ya watumiaji wa watumiaji (nyangumi, samaki kubwa, samakigamba).
Piramidi za nambari na biomasi zinaonyesha statics ya mfumo, ambayo ni, zinaonyesha nambari 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.
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.
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.
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. Kama matokeo ya michakato ya kimetaboliki, viumbe hupoteza karibu 90% ya nishati yote katika kila kiungo cha mnyororo wa chakula, ambayo hutumiwa kudumisha kazi zao muhimu.
Aina moja ya uhusiano kati ya viumbe katika mfumo wa ikolojia ni uhusiano wa kitropiki. Zinaonyesha jinsi nishati inavyosonga kupitia minyororo ya chakula katika mifumo ikolojia. Mfano unaoonyesha mabadiliko katika kiasi cha nishati katika viungo vya minyororo ya chakula ni piramidi ya kiikolojia.
Muundo wa piramidi
Piramidi ni mfano wa picha. Picha yake imegawanywa katika viwango vya usawa. Idadi ya ngazi inalingana na idadi ya viungo katika nyaya za nguvu.
Minyororo yote ya chakula huanza na wazalishaji - viumbe vya autotrophic vinavyounda vitu vya kikaboni. Jumla ya ototrofi katika mfumo wa ikolojia ni kile kilicho chini ya piramidi ya ikolojia.
Mchele. 1. Piramidi ya kiikolojia ya nambari
Kwa kawaida, piramidi ya chakula ina kutoka ngazi 3 hadi 5.
Viungo vya mwisho katika minyororo ya chakula daima ni wanyama wanaowinda wanyama au wanadamu. Kwa hivyo, idadi ya watu binafsi na majani katika ngazi ya mwisho ya piramidi ni ya chini zaidi.
Makala 2 boraambao wanasoma pamoja na hii
Kiini cha piramidi ya ikolojia ni kuonyesha kupungua kwa kasi kwa majani katika minyororo ya chakula.
Mkataba wa mfano
Inapaswa kueleweka kuwa mfano unaonyesha ukweli kwa njia ya jumla. Kila kitu katika maisha ni ngumu zaidi. Kiumbe chochote kikubwa, ikiwa ni pamoja na wanadamu, kinaweza kuliwa na nishati yake itatumika kwa njia isiyo ya kawaida katika piramidi ya kiikolojia.
Sehemu ya biomasi ya mfumo ikolojia daima hutoka kwa viozaji - viumbe vinavyooza vitu vya kikaboni vilivyokufa. Vitenganishi huliwa na watumiaji, na kurudisha nishati kwa mfumo wa ikolojia.
Wanyama wanaokula nyama nyingi kama vile dubu wa kahawia hufanya kama mlaji wa oda ya kwanza (hula mimea), na kama mtenganishaji (hulisha nyama iliyooza), na kama mwindaji mkubwa.
Aina
Kulingana na ni tabia gani ya viwango vya viwango vinavyotumika, Kuna aina tatu za piramidi za kiikolojia:
- nambari;
- majani;
- nishati.
Kanuni ya 10%.
Kulingana na mahesabu ya wanaikolojia, 10% ya biomass au nishati ya kiwango cha awali huenda kwa kila ngazi inayofuata ya piramidi ya kiikolojia. 90% iliyobaki hutumiwa kwenye michakato muhimu ya viumbe na inatolewa kwa njia ya mionzi ya joto.
Mfano huu unaitwa utawala wa piramidi ya kiikolojia ya nishati na majani.
Hebu tuangalie mifano. Tani moja ya mimea ya kijani hutoa takriban kilo 100 za uzito wa mwili wa wanyama wanaokula mimea. Wawindaji wadogo wanapokula wanyama wanaokula mimea, uzito wao huongezeka kwa kilo 10. Ikiwa wanyama wanaowinda wanyama wadogo huliwa na wakubwa, basi uzito wa mwili wa mwisho huongezeka kwa kilo 1.
Mchele. 2. Piramidi ya kiikolojia ya majani
Mlolongo wa chakula: phytoplankton - zooplankton - samaki wadogo - samaki kubwa - binadamu. Tayari kuna viwango 5 na ili misa ya mtu kuongezeka kwa kilo 1, ni muhimu kwamba ngazi ya kwanza ina tani 10 za phytoplankton.
Mchele. 3. Piramidi ya nishati ya kiikolojia
Faida za mkutano huo
Spishi zilizo juu ya piramidi ya ikolojia zina nafasi kubwa zaidi ya kubadilika. Katika nyakati za zamani, ni wanyama ambao walichukua kiwango cha juu zaidi katika uhusiano wa trophic ambao ulikua haraka.
Katika Mesozoic, mamalia walichukua viwango vya kati vya piramidi ya ikolojia na waliangamizwa kikamilifu na wanyama watambaao wawindaji. Shukrani pekee kwa kutoweka kwa dinosaurs waliweza kupanda hadi kiwango cha juu na kuchukua nafasi kubwa katika mifumo yote ya ikolojia.
Muundo wa kitropiki wa biocenosis kawaida huonyeshwa na mifano ya picha kwa namna ya piramidi za kiikolojia. Mifano kama hizo zilitengenezwa mnamo 1927 na mtaalam wa zoolojia wa Kiingereza C. Elton.
Piramidi za kiikolojia- hizi ni mifano ya picha (kawaida katika mfumo wa pembetatu) 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.
Piramidi ya nambari
Piramidi ya nambari(wingi) huonyesha idadi ya viumbe katika kila ngazi. Katika ikolojia, piramidi ya idadi ya watu haitumiwi sana, kwani kutokana na idadi kubwa ya watu katika kila ngazi ya trophic ni vigumu sana kuonyesha muundo wa biocenosis kwa kiwango kimoja.
Ili kuelewa piramidi ya nambari ni nini, wacha tutoe mfano. Tuseme kwamba chini ya piramidi kuna tani 1000 za nyasi, wingi ambao ni mamia ya mamilioni ya vile vya nyasi. Mimea hii itaweza kulisha panzi milioni 27, ambayo, kwa upande wake, inaweza kuliwa na vyura elfu 90. Vyura wenyewe wanaweza kutumika kama chakula cha trout 300 kwenye bwawa. Na hii ni kiasi cha samaki mtu mmoja anaweza kula kwa mwaka! Kwa hivyo, chini ya piramidi kuna majani milioni mia kadhaa ya nyasi, na juu yake kuna mtu mmoja. Hii ni upotezaji wa wazi wa maada na nishati wakati wa mpito kutoka ngazi moja ya trophic hadi nyingine.
Wakati mwingine kuna tofauti na utawala wa piramidi, na kisha tunapaswa kukabiliana nayo piramidi iliyogeuzwa ya nambari. Hii inaweza kuzingatiwa katika msitu, ambapo wadudu huishi kwenye mti mmoja, ambao ndege wadudu hula. Kwa hivyo, idadi ya wazalishaji ni chini ya ile ya watumiaji.
Piramidi ya biomasi
Piramidi ya majani - uwiano kati ya wazalishaji na watumiaji, iliyoonyeshwa kwa wingi wao (jumla ya uzito kavu, maudhui ya nishati au kipimo kingine cha jumla ya viumbe hai). Kwa kawaida, katika biocenoses ya dunia, uzito wa jumla wa wazalishaji ni kubwa zaidi kuliko ile ya watumiaji. Kwa upande wake, uzito wa jumla wa watumiaji wa amri ya kwanza ni kubwa zaidi kuliko ile ya watumiaji wa pili, nk. Ikiwa viumbe havitofautiani sana kwa ukubwa, grafu kawaida itaunda piramidi iliyopigwa na juu ya tapering.
Mwanaikolojia wa Marekani R. Ricklefs alieleza muundo wa piramidi ya biomasi kama ifuatavyo: “Katika jamii nyingi za nchi kavu, piramidi ya biomasi ni sawa na piramidi ya uzalishaji. Ikiwa unakusanya viumbe vyote vinavyoishi katika meadow fulani, basi uzito wa mimea itakuwa kubwa zaidi kuliko uzito wa orthoptera zote na ungulates zinazolisha mimea hii. Uzito wa wanyama hawa wa kula majani, kwa upande wake, utakuwa mkubwa kuliko uzito wa ndege na paka, ambao hujumuisha kiwango cha wanyama wanaokula nyama, na hawa wa mwisho pia watazidi uzito wa wanyama wanaokula wanyama wanaokula, ikiwa wapo. Simba mmoja ana uzani mwingi, lakini simba ni nadra sana hivi kwamba uzito wao, unaoonyeshwa kwa gramu kwa kila m2, hautakuwa na maana.
Kama ilivyo kwa piramidi za nambari, unaweza kupata kinachojulikana piramidi iliyogeuzwa (inverted) ya biomasi, wakati biomass ya wazalishaji inageuka kuwa chini ya watumiaji, na wakati mwingine hutengana, na chini ya piramidi hakuna mimea, lakini wanyama. Hii inatumika hasa kwa mifumo ikolojia ya majini. Kwa mfano, katika bahari, na tija ya juu ya phytoplankton, jumla ya wingi wake kwa wakati fulani inaweza kuwa chini ya ile ya zooplankton na walaji wa mwisho (nyangumi, samaki kubwa, samakigamba).
Piramidi ya Nishati
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.
Piramidi zote za kiikolojia zimejengwa kulingana na sheria moja, ambayo ni: kwa msingi wa piramidi yoyote kuna mimea ya kijani kibichi, na wakati wa kujenga piramidi, kupungua kwa asili kutoka msingi wake hadi juu kwa idadi ya watu (piramidi ya nambari), biomass yao. (piramidi ya majani) na nishati inayopita kwa bei ya chakula huzingatiwa (piramidi ya nishati).
Mnamo 1942, mwanaikolojia wa Amerika R. Lindeman alitengeneza sheria ya piramidi ya nishati, kulingana na ambayo, kwa wastani, karibu 10% ya nishati iliyopokelewa katika ngazi ya awali ya piramidi ya kiikolojia hupita kutoka ngazi moja ya trophic hadi nyingine kupitia bei za chakula. Nishati iliyobaki hutumiwa kusaidia michakato muhimu. Kama matokeo ya michakato ya kimetaboliki, viumbe hupoteza karibu 90% ya nishati yote katika kila kiungo cha mnyororo wa chakula. Kwa hivyo, kupata, kwa mfano, kilo 1 ya sangara, takriban kilo 10 za samaki wachanga, kilo 100 za zooplankton na kilo 1000 za phytoplankton lazima zitumike.
Muundo wa jumla wa mchakato wa uhamishaji nishati ni kama ifuatavyo: nishati kidogo hupita kupitia viwango vya juu vya trophic kuliko zile za chini. Ndio maana wanyama wawindaji wakubwa huwa nadra kila wakati, na hakuna wanyama wanaokula wanyama wanaokula, kwa mfano, mbwa mwitu. Katika kesi hii, hawangeweza kujilisha wenyewe, kwani mbwa mwitu ni wachache kwa idadi.
Piramidi za kiikolojia
Mahusiano ya kiutendaji, i.e. muundo wa kitropiki, yanaweza kuonyeshwa kwa picha, kwa njia ya kinachojulikana. 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 ikolojia: 1) piramidi ya nambari, inayoonyesha idadi ya viumbe katika kila ngazi (piramidi ya Elton); 2) piramidi ya majani, sifa ya wingi wa viumbe hai - jumla ya uzito kavu, maudhui ya kalori, nk; 3) piramidi ya bidhaa(au nishati), kuwa na tabia ya ulimwengu wote, inayoonyesha mabadiliko katika uzalishaji wa msingi (au nishati) katika viwango vya trophic mfululizo.
Piramidi ya nambari huonyesha muundo wazi uliogunduliwa na Elton: idadi ya watu wanaounda safu mfululizo ya viungo kutoka kwa wazalishaji hadi kwa watumiaji inapungua kwa kasi (Mchoro 5.). Mfano huu unategemea, kwanza, juu ya ukweli kwamba kusawazisha wingi wa mwili mkubwa, miili mingi ndogo inahitajika; pili, kiasi cha nishati hupotea kutoka kwa viwango vya chini hadi vya juu vya trophic (asilimia 10 tu ya nishati hufikia kiwango cha awali kutoka kwa kila ngazi) na, tatu, kuna uhusiano wa kinyume kati ya kimetaboliki na ukubwa wa watu binafsi (kiumbe kidogo). kadiri kimetaboliki inavyozidi kuwa kubwa, ndivyo kasi ya ukuaji wa idadi yao na biomasi inavyoongezeka).
Mchele. 5. Mchoro uliorahisishwa wa piramidi ya Elton
Walakini, piramidi za idadi ya watu zitatofautiana sana katika umbo katika mifumo tofauti ya ikolojia, kwa hivyo ni bora kuwasilisha nambari katika fomu ya jedwali, lakini biomasi katika fomu ya picha. Inaonyesha wazi kiasi cha vitu vyote vilivyo hai kwa kiwango fulani cha trophic, kwa mfano, katika vitengo vya wingi kwa eneo la kitengo - g/m2 au kiasi - g/m3, nk.
Katika mifumo ikolojia ya nchi kavu sheria ifuatayo inatumika: piramidi za majani: jumla ya wingi wa mimea huzidi wingi wa wanyama wanaokula mimea, na wingi wao unazidi biomass nzima ya wanyama wanaowinda wanyama wengine. Sheria hii inazingatiwa, na biomass ya mlolongo mzima hubadilika na mabadiliko katika thamani ya uzalishaji wa wavu, uwiano wa ongezeko la kila mwaka ambalo kwa biomasi ya mfumo wa ikolojia ni ndogo na inatofautiana katika misitu ya maeneo tofauti ya kijiografia kutoka 2 hadi 6. %. Na tu katika jamii za mimea ya meadow inaweza kufikia 40-55%, na katika hali nyingine, katika jangwa la nusu - 70-75%. Katika Mtini. Mchoro wa 6 unaonyesha piramidi za biomasi ya baadhi ya biocenoses. Kama inavyoonekana kutoka kwa takwimu, kwa bahari sheria ya hapo juu ya piramidi ya majani ni batili - ina mwonekano uliopinduliwa (uliobadilishwa).
Mchele. 6. Piramidi za majani ya biocenoses fulani: P - wazalishaji; RK - walaji wa mimea; PC - walaji wa nyama; F - phytoplankton; Z - zooplankton
Mfumo ikolojia wa bahari una sifa ya tabia ya biomasi kujilimbikiza kwa viwango vya juu kati ya wanyama wanaowinda wanyama wengine. Mahasimu huishi kwa muda mrefu na kiwango cha mauzo ya vizazi vyao ni cha chini, lakini kwa wazalishaji - mwani wa phytoplanktonic - kiwango cha mauzo kinaweza kuwa mamia ya mara zaidi kuliko hifadhi ya biomass. Hii ina maana kwamba uzalishaji wao wavu hapa pia unazidi uzalishaji unaoingizwa na watumiaji, yaani, nishati zaidi hupita kupitia kiwango cha wazalishaji kuliko kwa watumiaji wote.
Kwa hivyo ni wazi kwamba tafakari kamili zaidi ya ushawishi wa uhusiano wa kitropiki kwenye mfumo wa ikolojia inapaswa. kuwa kanuni ya bidhaa (au nishati) piramidi: katika kila kiwango cha trofiki kilichopita, kiasi cha biomasi kilichoundwa kwa kila kitengo cha wakati (au nishati) ni kikubwa kuliko kinachofuata.
Minyororo ya Trophic au ya chakula inaweza kuwakilishwa kwa sura ya piramidi. Thamani ya nambari ya kila hatua ya piramidi kama hiyo inaweza kuonyeshwa na idadi ya watu binafsi, majani yao au nishati iliyokusanywa ndani yake.
Kulingana na sheria ya piramidi ya nishati ya R. Lindemann na utawala wa asilimia kumi, kutoka kwa kila hatua takriban 10% (kutoka 7 hadi 17%) ya nishati au suala katika suala la nishati hupita kwenye hatua inayofuata (Mchoro 7). Kumbuka kwamba katika kila ngazi inayofuata, kiasi cha nishati kinapungua, ubora wake huongezeka, i.e. uwezo wa kufanya kazi kwa kila kitengo cha majani ya wanyama ni idadi inayolingana ya mara ya juu kuliko kiasi sawa cha majani ya mimea.
Mfano wa kushangaza ni mlolongo wa chakula wa bahari ya wazi, unaowakilishwa na plankton na nyangumi. Wingi wa plankton hutawanywa katika maji ya bahari na, pamoja na uzalishaji wa viumbe hai wa bahari ya wazi chini ya 0.5 g/m 2 siku -1, kiasi cha nishati inayoweza kutokea katika mita ya ujazo ya maji ya bahari ni ndogo ikilinganishwa na nishati ya nyangumi. , ambao wingi wake unaweza kufikia tani mia kadhaa. Kama unavyojua, mafuta ya nyangumi ni bidhaa yenye kalori nyingi ambayo ilitumika hata kwa taa.
Kwa mujibu wa takwimu ya mwisho imeundwa kanuni ya asilimia moja: kwa utulivu wa biosphere kwa ujumla, sehemu ya matumizi ya mwisho ya uwezekano wa uzalishaji wa msingi katika suala la nishati haipaswi kuzidi 1%.
Mtini.7. Piramidi ya uhamishaji nishati kwenye msururu wa chakula (kulingana na Yu. Odum)
Mlolongo unaolingana pia unazingatiwa katika uharibifu wa vitu vya kikaboni: karibu 90% ya nishati ya uzalishaji safi wa msingi hutolewa na vijidudu na kuvu, chini ya 10% na wanyama wasio na uti wa mgongo na chini ya 1% na wanyama wa uti wa mgongo, ambao ni wa mwisho. wanunuzi.
Hatimaye, sheria zote tatu za piramidi zinaonyesha mahusiano ya nishati katika mazingira, na piramidi ya bidhaa (nishati) ina tabia ya ulimwengu wote.
Kwa asili, katika mifumo thabiti, majani hubadilika kidogo, i.e. asili huwa na matumizi ya uzalishaji wote wa 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. , yaani, pia inapotea hapa kuhusu 90% ni uzalishaji safi na tu kuhusu 10% hutumiwa moja kwa moja kwa matumizi ya binadamu.
Katika mazingira ya asili, mtiririko wa nishati pia hubadilika kwa ukubwa na tabia, lakini mchakato huu umewekwa na hatua ya mambo ya mazingira, ambayo yanaonyeshwa katika mienendo ya mazingira kwa ujumla.
Kwa kutegemea mnyororo wa chakula kama msingi wa utendaji wa mfumo wa ikolojia, inawezekana pia kuelezea kesi za mkusanyiko katika tishu za vitu fulani (kwa mfano, sumu za syntetisk), ambazo, zinaposonga kwenye mnyororo wa chakula, hazifanyi. kushiriki katika kimetaboliki ya kawaida ya viumbe. Kulingana na sheria za uboreshaji wa kibaolojia Kuna ongezeko la takriban mara kumi katika mkusanyiko wa uchafuzi wa mazingira wakati wa kuhamia kiwango cha juu cha piramidi ya kiikolojia. Hasa, maudhui yanayoonekana kuwa yasiyo na maana ya radionuclides katika maji ya mto katika ngazi ya kwanza ya mnyororo wa trophic huingizwa na microorganisms na plankton, kisha hujilimbikizia kwenye tishu za samaki na kufikia maadili ya juu katika gulls. Mayai yao yana kiwango cha radionuclides mara 5000 zaidi ya uchafuzi wa nyuma.
Aina za mifumo ikolojia:
Kuna uainishaji kadhaa wa mifumo ya ikolojia. Kwanza, mifumo ya ikolojia imegawanywa kwa asili ya asili na imegawanywa katika asili (swamp, meadow) na bandia (ardhi ya kilimo, bustani, spaceship).
Kwa ukubwa Mifumo ya ikolojia imegawanywa katika:
1. Mifumo midogo ya ikolojia (kwa mfano, shina la mti ulioanguka au uwazi msituni)
2. mifumo ya mesoecosystem (msitu au mwitu wa nyika)
3. mifumo ya ikolojia (taiga, bahari)
4. Mifumo ya ikolojia katika kiwango cha kimataifa (sayari ya Dunia)
Nishati ndio msingi unaofaa zaidi wa kuainisha mifumo ikolojia. Kuna aina nne za msingi za mifumo ikolojia kulingana na aina ya chanzo cha nishati:
- inayoendeshwa na Jua, ruzuku hafifu
- inayoendeshwa na Jua, iliyofadhiliwa na vyanzo vingine vya asili
- inayoendeshwa na Jua na kupewa ruzuku na mwanadamu
- inayoendeshwa na mafuta.
Katika hali nyingi, vyanzo viwili vya nishati vinaweza kutumika - Jua na mafuta.
Mifumo ya ikolojia ya asili inayoendeshwa na jua, ina ruzuku kidogo- hizi ni bahari ya wazi, misitu ya milima ya juu. Wote hupokea nishati karibu pekee kutoka kwa chanzo kimoja - Jua na wana tija ndogo. Matumizi ya nishati kwa mwaka inakadiriwa kuwa takriban 10 3 -10 4 kcal-m 2. Viumbe wanaoishi katika mifumo hii ya ikolojia hubadilika kulingana na kiwango adimu cha nishati na rasilimali zingine na huzitumia kwa ufanisi. Mifumo hii ya ikolojia ni muhimu sana kwa biosphere, kwani inachukua maeneo makubwa. Bahari inashughulikia karibu 70% ya uso wa dunia. Kwa kweli, hizi ndio mifumo kuu ya msaada wa maisha, mifumo ambayo hutulia na kudumisha hali kwenye "spaceship" - Dunia. Hapa, kiasi kikubwa cha hewa husafishwa kila siku, maji yanarudishwa kwa mzunguko, hali ya hewa huundwa, hali ya joto huhifadhiwa, na kazi nyingine za kudumisha maisha zinafanywa. Kwa kuongeza, baadhi ya chakula na vifaa vingine vinazalishwa hapa bila pembejeo yoyote ya kibinadamu. Inapaswa pia kusemwa juu ya maadili ya uzuri ya mazingira haya ambayo hayawezi kuzingatiwa.
Mifumo ya asili inayoendeshwa na Jua, inayofadhiliwa na vyanzo vingine vya asili, ni mifumo ikolojia ambayo ina rutuba kiasili na hutokeza mabaki ya ziada ya kikaboni ambayo yanaweza kujilimbikiza. Wanapokea ruzuku ya nishati asilia kwa njia ya nishati kutoka kwa mawimbi, surf, mikondo, vitu vya kikaboni na madini vinavyotoka eneo la vyanzo vya mvua na upepo, nk. Matumizi yao ya nishati ni kati ya 1 * 10 4 hadi 4 * 10 4 kcal * m. - 2 *mwaka -1 . Sehemu ya pwani ya mwalo wa maji kama vile Neva Bay ni mfano mzuri wa mifumo ikolojia kama hiyo ambayo ina rutuba zaidi ya maeneo ya ardhini ya karibu yanayopokea kiasi sawa cha nishati ya jua. Uzazi mwingi unaweza pia kuzingatiwa katika misitu ya mvua.
Mifumo ya ikolojia inayoendeshwa na jua na ruzuku na wanadamu, ni mifumo ya kilimo ya ardhini na ya majini ambayo hupokea nishati sio tu kutoka kwa Jua, bali pia kutoka kwa wanadamu kwa njia ya ruzuku ya nishati. Uzalishaji wao wa juu unasaidiwa na nishati ya misuli na nishati ya mafuta, ambayo hutumiwa katika kilimo, umwagiliaji, mbolea, uteuzi, usindikaji, usafiri, nk. Mkate, mahindi, viazi "vimetengenezwa kwa sehemu kutoka kwa mafuta." Kilimo chenye tija zaidi hupokea takriban kiwango sawa cha nishati kama mifumo ya ikolojia yenye tija zaidi ya aina ya pili. Uzalishaji wao unafikia takriban 50,000 kcal*m -2 mwaka -1. Tofauti kati yao ni kwamba mwanadamu huelekeza nishati nyingi iwezekanavyo kwa uzalishaji wa aina ndogo ya chakula, wakati asili inasambaza kati ya aina nyingi na kukusanya nishati kwa siku ya mvua, kana kwamba kuiweka katika mifuko tofauti. Mkakati huu unaitwa "mkakati wa utofauti wa kuishi."
Mifumo ya ikolojia ya viwanda-mijini inayoendeshwa na mafuta, ni mafanikio ya taji ya ubinadamu. Katika miji ya viwandani, nishati ya mafuta iliyojilimbikizia sana haisaidii, lakini inachukua nafasi ya nishati ya jua. Chakula, bidhaa ya mifumo inayoendeshwa na Jua, huletwa ndani ya jiji kutoka nje. Kipengele cha mifumo ikolojia hii ni mahitaji makubwa ya nishati ya maeneo ya mijini yenye watu wengi - ni ukubwa wa amri mbili hadi tatu zaidi kuliko katika aina tatu za kwanza za mifumo ikolojia. Ikiwa katika mazingira ambayo hayajafadhiliwa utitiri wa nishati huanzia 10 3 hadi 10 4 kcal*m -2 mwaka -1 , na katika mifumo ya ruzuku ya aina ya pili na ya tatu - kutoka 10 4 hadi 4 * 10 4 kcal * m -2 mwaka -1 , basi katika Katika miji mikubwa ya viwanda, matumizi ya nishati hufikia kilocalories milioni kadhaa kwa 1 m 2: New York -4.8 * 10 6, Tokyo - 3 * 10 6, Moscow - 10 6 kcal * m -2 mwaka -1.
Matumizi ya nishati ya binadamu katika jiji ni wastani wa zaidi ya milioni 80 kcal* mwaka -1; kwa lishe, anahitaji tu kuhusu kcal milioni 1 * mwaka -1, kwa hiyo, kwa aina nyingine zote za shughuli (kaya, usafiri, viwanda, nk) mtu hutumia nishati mara 80 zaidi kuliko inahitajika kwa utendaji wa kisaikolojia wa mwili. . Bila shaka, katika nchi zinazoendelea hali ni tofauti kwa kiasi fulani.