Поток энергии и круговорот питательных веществ

ЛЕКЦИЯ 6 ЭНЕРГЕТИКА ЭКОСИСТЕМ (БИОгеоЦЕНОЗОВ)

1. Поток энергии и круговорот питательных веществ.

2. Пищевые цепи и трофические уровни.

3. Экологические пирамиды.

4. Продуктивность экосистем.

5. Рациональное внедрение экосистем.

Поток энергии и круговорот питательных веществ

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ (круговоротом биогенных частей).

Энергия – способность совершать работу, нужную для поддержания жизни. Т. о Поток энергии и круговорот питательных веществ. экосистема – единый механизм, потребляющий энергию и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества (биогенные элементы) сначало поступают из абиотического компонента экосистемы и в него же ворачиваются в виде отходов жизнедеятельности, или после смерти организма. Таким макаром происходит неизменный круговорот питательных веществ (биогенных частей), в каком участвуют живы и неживые составляющие экосистемы Поток энергии и круговорот питательных веществ – биогеохимические циклы. Движущая сила круговорота – энергия Солнца.

Поток энергии и круговорот биогенных частей в экосистемах (схема):

энергия

Солнце Биотический компонент Термическая энергия

света биогенные

элементы

Абиотический компонент

регуляция

Живы организмы – преобразователи энергии и всякий раз, когда происходит перевоплощение энергии, часть ее пропадает в виде тепла (2 закон термодинамики). В конце концов, вся энергия, поступающая в биотический Поток энергии и круговорот питательных веществ компонент экосистемы, рассеивается в виде тепла. Поток энергии через экосистемы – энергетика экосистем. Единица измерения энергии - калория – количество тепла, нужное для увеличения температуры 1г воды на 1ºС (от 14,5 до 15,5ºС). Источник энергии – Солнце, излучающая электрическую энергию звезда. Часть этой энергии - 10,5·106 кДж/м² в год захватывается землей. 40% этой энергии отражается Поток энергии и круговорот питательных веществ от туч, пыли и поверхности Земли, 15% поглощается озоновым слоем, оставшиеся 45% поглощаются растениями либо земной поверхностью (5·106 кДж/м² в год). Большая часть этой энергии повторно излучается земной поверхностью и нагревает атмосферу, маленькая часть усваивается биотическими компонентами экосистем.

2. Пищевые цепи и трофические уровни.

Снутри экосистемы энергия света с помощью фотосинтеза Поток энергии и круговорот питательных веществ в автотрофных организмах (зеленоватые растения) преобразуется в органическое вещество, которое служит едой для гетеротрофов (животных организмов). Эти животные могут быть съедены другими животными и т. д., т.е. каждый следующий организм питается предшествующим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность – пищевая цепь, а каждое ее звено – трофический уровень.

1 трофический Поток энергии и круговорот питательных веществ уровень – автотрофы – растения (продуценты).

2 трофический уровень – первичные консументы (животные)

3 трофический уровень – вторичные консументы и т. д.

Обычно размеры пищевых цепей ограничиваются 4-5 трофическими уровнями.

Схема: Термическая энергия

Солнечная Продуценты Травоядные Хищники Конечные

энергия хищники

Детритофаги и редуценты

(разрушители мертвых остатков)

Термическая энергия

1. Продуценты – автотрофные организмы (зеленоватые растения). Превращают энергию солнца в энергию хим связей Поток энергии и круговорот питательных веществ органических соединений. В аква экосистемах первичные продуценты – водные растения, составляют фитопланктон поверхностных слоев рек, озер, морей. На суше первичные продуценты – голосеменные и покрытосеменные растения (леса и луга).

2. Первичные консументы – питаются продуцентами – травоядные животные. На суше – насекомые, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. В аква экосистемах – моллюски и маленькие ракообразные – составляющие зоопланктон, питающийся фитопланктоном. К Поток энергии и круговорот питательных веществ первичным консументам относятся также паразиты растений.

3. Консументы второго и третьего порядка – питаются травоядными животными. Могут быть хищниками (схватывают и убивают жертву), могут питаться падалью либо быть паразитами травоядных либо хищных животных. В обычных пищевых цепях каждый следующий организм больше предшествующего (это не относится к пищевым цепям паразитов).

Примеры:

Морская Поток энергии и круговорот питательных веществ цепь: одноклеточная водоросль веслоногие рачки сельдь

Лесная цепь: растение муха паук землеройка сова

4. Редуценты. Тела погибших растений и животных и их прижизненные выделения могут служить источником питания для микробов (грибы, водные растения и бактерии) – редуценты – выделяют пищевые ферменты на мертвые тела и отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их Поток энергии и круговорот питательных веществ переваривания.

5. Детритофаги (детритные пищевые цепи). Выше приведенные цепи – пастбищные пищевые цепи, в каких 1 трофический уровень – растения, 2 уровень – пастбищные животные, 3 уровень – хищники и т.д.

Куски отчасти разложившегося органического материала – детрит. Многие животные питаются им, ускоряя процесс разложения – эти животные являются детритофагами. Детритофагами могут питаться более большие организмы, что ведет Поток энергии и круговорот питательных веществ к образованию детритной пищевой цепи:

Детрит детритофаг хищник.

Пример: Мертвое животное личинки падальных мух травяная лягушка → уж обычный.

Реальные пищевые цепи в экосистеме намного труднее, т. к. животное может питаться организмами различных типов из одной и той же пищевой цепи либо из различных пищевых цепей. Некие питаются и растениями и животными – всеядные Поток энергии и круговорот питательных веществ (человек). В реальности пищевые цепи переплетаются т.о., что появляется пищевая сеть.

Экологические пирамиды.

Экологические пирамиды – это графический метод отображения пищевых отношений в экосистеме.

3 типа экологических пирамид:

1. Пирамиды численности (чисел) – употребляются заместо пищевых цепей. Подсчитывается число разных организмов на данной местности, сгруппированных по трофическим уровням. Количество организмов на Поток энергии и круговорот питательных веществ данном трофическом уровне отражается в виде прямоугольника, длина (площадь) которого пропорциональна числу организмов в данной площади либо объеме.

конечные хищники IV (третичные консументы)

хищные III (вторичные консументы)

травоядные II (первичные консументы)

растения I (продуценты)


Неудобства пирамиды численности:

а) продуценты очень отличаются по размерам, а один экземпляр злака либо водные растения Поток энергии и круговорот питательных веществ имеет тот же статус, что и одно дерево (отсюда появляются перевернутые пирамиды). Цепи питания паразитов также дают перевернутые пирамиды.

б) спектр численности различных видов так широкий, что нередко тяжело соблюсти масштаб при изображении пирамиды.

2. Пирамиды биомассы – учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня.

0,01

1

600


продукция, выражается в

г сухой массы Поток энергии и круговорот питательных веществ на 1 м²

Ряд неудобств:

а) популяции больших и долгоживущих животных и растений владеют наименьшей скоростью обновления биомассы по сопоставлению с маленькими и короткоживущими и аккумулируют вещество и энергию в течение более долгого времени.

б) сезонные конфигурации биомассы (пример: биомасса фитопланктона превосходит биомассу зоопланктона в период «весеннего цветения Поток энергии и круговорот питательных веществ», но в другие периоды вероятны другие соотношения, см. схему, все числа даны в г сух. в-ва на 1м3).


6 вторичные консументы (рыба) 3 10 первичные консументы (зоопланктон) 8

2 продуценты (фитопланктон) 120

осень весна

3. Пирамиды энергии – безупречный метод отражения связей меж организмами на различных трофических уровнях.

Достоинства:

а) отражает скорость образования биомассы. Любая ступень пирамиды Поток энергии и круговорот питательных веществ энергии отражает количество энергии (на единицу площади либо объема), прошедшей через определенный трофический уровень за определенный период.


от хищников к конечным хищникам 88

от травоядных к хищникам 1603

от продуцентов к травоядным 14098

валовая продукция продуцентов 87110

количество энергии (в кДж/м²·год)

б) пирамиды энергии позволяют сопоставить не только лишь разные экосистемы Поток энергии и круговорот питательных веществ, да и относительную значимость популяций снутри экосистемы.

в) к основанию пирамиды энергии можно добавить очередной прямоугольник, отображающий поступление солнечной энергии.


potrebnost-v-kapitalnih-vlozheniyah-soglasno-proektno-smetnoj-dokumentacii.html
potrebnost-v-materialno-tehnicheskih-resursah.html
potrebnost-v-novih-faktah-kotorie-pozvolyat-rasshirit-teoriyu-i-sferu-ee-primeneniya.html