§ 55. ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ

Основные понятия и ключевые термины: Цепи питания. Правило экологической пирамиды. Круговорот веществ и поток энергии.

Вспомните! Что такое экосистема?

Подумайте!

Что связывает эти организмы между собой?

СОДЕРЖАНИЕ

Какие связи являются определяющими в функционировании экосистемы?

Внутри экосистемы обмен веществ, энергии и информации осуществляется благодаря деятельности продуцентов, консументов и редуцентов, связанных между собой пищевыми связями. Например, в лесу гусеница потребляет листья, их поедают синицы, на которых охотится ястреб. Такая последовательность называется цепью питания, а каждое её звено - трофическим уровнем. Цепь питания (трофическая цепь) - это последовательный ряд живых организмов, связанных пищевыми связями, отражающий передачу вещества и энергии в экосистеме. Термин «цепь питания» предложил Ч. Элтон в 1934 г. Первым звеном большинства цепей питания являются продуценты - автотрофные организмы. Следующие звенья трофических цепей занимают гетеротрофные консументы: растениеядные, хищные и всеядные животные. Остатки организмов ещё содержат органические вещества и энергию, поэтому могут быть использованы редуцентами. Это сапротрофные бактерии, грибы и животные. Таким образом, функциональными компонентами экосистем являются продуценты, консументы и редуценты.

Ил. 149. Трофические уровни цепей выедания: листья растений - растениеядные насекомые - хищные насекомые - насекомоядные птицы - хищные птицы

По источнику поступления энергии к консументам цепи питания делятся на пастбищные и детритные. Пастбищные, или цепи выедания (ил. 149), - это ряд организмов, который начинается с зелёных растений (например, трава - зелёный кузнечик - ящерица - ястреб). Детритные, или цепи расщепления (ил. 150), - это ряд организмов, который начинается с мёртвого органического вещества (например, опавшие листья - дождевой червь - крот - лиса).

Ил. 150. Трофические уровни цепей расщепления: опавшие листья (детрит) - почвенные сапротрофы (бактерии, грибы, амёбы, инфузории, черви) - почвенные сапрофаги (хищные насекомые, клещи) - хищные насекомые, насекомоядные млекопитающие

Ил. 151. Трофическая сеть дубравы

В любой экосистеме различные цепи питания не существуют отдельно друг от друга, а взаимосвязаны, поскольку один и тот же вид одновременно может быть звеном различных цепей питания. Переплетаясь, цепи питания формируют сеть питания (трофическую сеть) (ил. 151).

Итак, функционирование экосистем обеспечивается пищевыми связями, объединяющими продуцентов, консументов и редуцентов в цепи и сети.

Каковы основные закономерности функционирования экосистем?

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭКОСИСТЕМ - совокупность процессов, обеспечивающих деятельность, существование и развитие экосистемы во времени. Основные закономерности функционирования экосистем таковы.

1. Правило экологической пирамиды (закон пирамиды энергии Р. Линдемана (1942), правило «десяти процентов»): экологическая эффективность каждого последующего звена примерно в 10 раз меньше предыдущего вследствие потерь энергии на каждом трофическом уровне.

Графически это правило можно изобразить в виде пирамиды, составленной из отдельных блоков (ил. 152). Экологическая пирамида - это графическое отображение трофической структуры цепи питания. В зависимости от показателя, положенного в основу, различают такие виды экологических пирамид:

• пирамида чисел - отражает количество особей в каждом уровне цепи питания; может быть обратной;

• пирамида биомассы - количество органического вещества; только прямого типа;

• пирамида энергии - количество энергии в пище; только прямого типа.

2. Закон однонаправленности потока энергии: энергия, которую получает экосистема, передается в одном направлении от продуцентов к консументам и редуцентам.

Ил. 152. Экологическая пирамида

Эта закономерность иллюстрирует второй закон термодинамики: любой вид энергии в конце концов превращается в теплоту.

3. Закон внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и процессы, их связывающие, находятся в тесной взаимосвязи. Изменение одного из показателей неизбежно приводит к изменениям других при условии сохранения фундаментальных свойств - саморегуляции, самообновления и самовосстановления.

Итак, основные закономерности функционирования экосистем: правило экологической пирамиды, закон однонаправленности потока энергии и закон внутреннего динамического равновесия.

Что является основным условием функционирования экосистем?

Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме - перенесение веществ и энергии в экосистеме, осуществляемое при участии продуцентов, консументов и редуцентов. Источником энергии для подавляющего большинства экосистем нашей планеты является Солнце. Его энергию поглощают зелёные растения и «связывают» в органические вещества, образующиеся в процессах фотосинтеза. Далее эта связанная Солнечная энергия в виде зелёной органической массы (первичная продукция) поедается растениеядными животными, которые, в свою очередь, служат пищей для хищников.

Для понимания сути круговорота веществ и потока энергии в экосистемах следует запомнить, что круговорот веществ в экосистеме имеет циклический характер, а поток энергии - линейный. Питательные элементы и соединения, поступающие в организмы из абиотической части, в конце концов к нему и возвращаются в виде остатков или продуктов жизнедеятельности живых существ. В круговороте веществ участвует множество химических элементов и соединений, но важнейшими из них являются круговорот воды, кислорода, углекислого газа. Поток энергии в экосистемах имеет другую направленность. Энергия Солнца поступает в организмы, которые превращают её в химическую, механическую, световую, и при этом превращение одного вида энергии в другой, согласно второму закону термодинамики, сопровождается потерями в виде теплоты. В конце концов вся энергия, поступившая к живому компоненту экосистемы, рассеивается в среде (ил. 153).

Ил. 153. Обмен веществ и энергии в экосистеме

Итак, в экосистемах происходит постоянный круговорот веществ и линейный поток энергии, что является обязательным условием их существования.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на применение знаний

Распознайте названные организмы по экологической роли в сетях питания экосистем: 1) клевер луговой; 2) кузнечики зелёные; 3) мышь полевая; 4) заяц-русак; 5) жук-гробарик; 6) яблоня лесная; 7) улитка виноградная; 8) земляника; 9) жук-солнышко; 10) личинки мух; 11) лещина; 12) бактерии гниения. С помощью таблицы сравните роль продуцентов, консументов и редуцентов в экосистемах. Составьте несколько пастбищных цепей питания.

Сравнительная характеристика продуцентов, консументов и редуцентов

Практические упражнения «Построение экологических пирамид»

Упражнение 1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько фитопланктона необходимо, чтобы в Арктике смог вырасти и существовать один белый медведь весом 400 кг (цепь питания: фитопланктон - зоопланктон - рыбы - тюлени - белый медведь)? Постройте прямую экологическую пирамиду биомассы.

Упражнение 2. Жгутиковые одноклеточные животные являются паразитами блох, средой обитания для которых служат растениеядные млекопитающие. Постройте пирамиду численности (чисел) для цепи питания: травянистые растения (10 000) - растениеядные млекопитающие (1) - блохи (100) - одноклеточные животные-паразиты (1 000). Постройте обратную экологическую пирамиду численности.

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Геометрия

Как определяется площадь пирамиды? Почему экологическая закономерность, связанная с передачей энергии в цепях питания, названа правилом экологической пирамиды, а не правилом экологического треугольника?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)