Какво представляват хранителните връзки и хранителните вериги. Хранителни вериги, хранителни мрежи и трофични нива. форми на живот

Видовете в биоценозата са свързани помежду си чрез процесите на метаболизъм и енергия, т.е. хранителни взаимоотношения. Проследявайки хранителните връзки между членовете на биоценозата („кой кого и колко яде“), може да се изгради хранителни вериги и мрежи.

Трофични вериги (от гръцки trophe - храна) - хранителните вериги са последователен трансфер на материя и енергия. Например хранителната верига на арктическите морски животни: микроводорасли (фитопланктон) → дребни тревопасни ракообразни (зоопланктон) → месоядни хранещи се с планктон (червеи, мекотели, ракообразни) → риби (възможни са 2-4 връзки в последователността на хищните риби) → тюлени → полярни мечки. Тази хранителна верига е дълга, хранителните вериги на сухоземните екосистеми са по-къси, тъй като на сушата има повече загуби на енергия. Има няколко вида земни хранителни вериги .

1. Пасищните хранителни вериги (вериги на експлоататори) започват с производители. При преминаване от едно трофично ниво към друго се наблюдава увеличаване на размера на индивидите с едновременно намаляване на гъстотата на популацията, скоростта на възпроизводство и производителността по тегло.

Трева → полевки → лисица

Трева → насекоми → жаба → чапла → хвърчило

Ябълково дърво → люспесто насекомо → ездач

Крава → конска муха → бактерии → фаги

детритни вериги. Включени са само декомпозитори.

Паднали листа → плесени → бактерии

Всеки член на всяка хранителна верига е същевременно брънка в друга хранителна верига: той консумира и се консумира от няколко вида други организми. Ето как хранителни мрежи.Например, в храната на ливадния вълк-койот има до 14 хиляди вида животни и растения. В последователността на преноса на вещества и енергия от една група организми към друга има трофични нива. Обикновено веригите не надвишават 5-7 нива. Първото трофично ниво се състои от производители, тъй като само те могат да се хранят със слънчева енергия. На всички останали нива - тревопасни (фитофаги), първични хищници, вторични хищници и т.н. - първоначално натрупаната енергия се изразходва за поддържане на метаболитните процеси.

Удобно е да се представят хранителни отношения във формата трофични пирамиди(изобилие, биомаса, енергия). Пирамида на изобилието - показване на броя на индивидите на всяко трофично ниво в единици (парчета).

Има много широка основа и рязко стесняване към крайните потребители. Това е често срещан тип пирамида за тревни съобщества - ливадни и степни биоценози. Ако вземем предвид горската общност, тогава картината може да бъде изкривена: хиляди фитофаги могат да се хранят с едно дърво или листни въшки и слон (различни фитофаги) ще бъдат на едно и също трофично ниво. Тогава броят на потребителите може да бъде по-голям от броя на производителите. За да се преодолеят възможните изкривявания, се използва пирамида от биомаса. Изразява се в единици тонаж сухо или мокро тегло: кг, тонове и др.

В сухоземните екосистеми растителната биомаса винаги е по-голяма от животинската. Пирамидата на биомасата изглежда различно за водните, особено морските екосистеми. Животинската биомаса е много по-голяма от растителната биомаса. Тази некоректност се дължи на факта, че пирамидите на биомасата не отчитат продължителността на съществуването на поколения индивиди на различни трофични нива и скоростта на образуване и потребление на биомаса. Основният производител на морските екосистеми е фитопланктонът. За една година в океана могат да се сменят до 50 поколения фитопланктон. През времето, през което хищните риби (особено китовете) натрупват своята биомаса, много поколения фитопланктон ще се сменят и общата му биомаса ще бъде много по-голяма. Следователно пирамидите на продуктивността са универсален начин за изразяване на трофичната структура на екосистемите; те обикновено се наричат ​​енергийни пирамиди, което означава енергийно изразяване на производството.

Погълнатата слънчева енергия се преобразува в енергията на химичните връзки на въглехидратите и др органична материя. Някои от веществата се окисляват при дишането на растенията и отделят енергия. Тази енергия в крайна сметка се разсейва под формата на топлина. Останалата енергия определя нарастването на биомасата. Общата биомаса на една стабилна екосистема е относително постоянна. Така при преминаване от едно трофично ниво на друго част от наличната енергия не се възприема, част се отделя под формата на топлина, част се изразходва за дишане. Средно при преминаване от едно трофично ниво на друго общата енергия намалява около 10 пъти. Този модел се нарича по правилото на енергийната пирамида на Линдеман (1942) илиправилото за 10%. Колкото по-дълга е хранителната верига, толкова по-малко енергия е налична към края й, така че броят на трофичните нива никога не е твърде голям.

Ако енергията и по-голямата част от органичната материя намаляват по време на прехода към следващата стъпка на екологичната пирамида, тогава натрупването на вещества, които влизат в тялото, които не участват в нормалния метаболизъм (синтетични отрови), се увеличава приблизително в същата пропорция. Това явление се нарича правилото за биологичното усилване.

Основни принципи на функциониране на екологичните системи

Постоянен приток на слънчева енергия – необходимо условиесъществуването на екосистема.

Цикъл на хранителни вещества.Движещите сили на кръговрата на материята са енергийните потоци на слънцето и дейността на живата материя. Благодарение на циркулацията на биогенните елементи се създава стабилна организация на всички екосистеми и биосферата като цяло и се осъществява тяхното нормално функциониране.

Намаляване на биомасата при по-високи трофични нива: намаляването на количеството налична енергия обикновено е придружено от намаляване на биомасата и изобилието на индивиди на всяко трофично ниво (припомнете си пирамидите на енергия, изобилие и биомаса).

Вече разгледахме тези принципи подробно в хода на лекцията.

Всеки жив организъм избира условията, които са най-благоприятни за неговото местообитание и му осигуряват възможност да се храни пълноценно. Лисицата избира място за пребиваване, където живеят много зайци. Лъвът се заселва по-близо до стадата антилопи. Лепкавата риба не само пътува прикрепена към акулата, но и споделя храна с нея.

Растенията, въпреки че са лишени от възможността съзнателно да избират местообитание, но най-вече също растат на най-удобните места за себе си. Сивата елша често се придружава от коприва, която е взискателна към азотното хранене. Факт е, че елшата съжителства с бактерии, които обогатяват почвата с азот.

Хранителната мрежа е вид симбиоза

Тук се сблъскваме с определен вид взаимоотношения. Това е заза така наречената симбиоза. Това е пряка връзка, в която и двата организма се възползват. Те се наричат ​​още хранителни мрежи и вериги. И двата термина имат сходно значение.

Каква е разликата между хранителна верига и хранителна мрежа? Отделни групи организми (гъби, растения, бактерии, животни) постоянно обменят определени вещества и енергия помежду си. Този процес се нарича хранителна верига. Обменът между групите се извършва, докато се хранят една до друга. Процесът на взаимодействие между такива вериги се нарича хранителна мрежа.

Как организмите са взаимосвързани

Известно е, че бобовите растения (детелина, миши грах, карагана) съжителстват с нодулни бактерии, които превръщат азота във форми, които се усвояват от растенията. Бактериите от своя страна получават необходимите им органични вещества от растенията.

Много от описаните взаимоотношения са със специфичен характер. Във всяка биоценоза обаче има взаимоотношения, в които участва всяка популация. Това са хранителни или трофични (трофос - храна) връзки.

Примери за хранителни мрежи и вериги:

Във всички случаи организмът, който се храни с други, извлича едностранни ползи. Участвайки в процеса на хранене, всички индивиди от населението си осигуряват енергия и различни вещества, необходими за тяхната жизнена дейност. Популацията, която служи като обект на храна, се влияе негативно от хищниците, които я поглъщат.

Автотрофи и хетеротрофи

Припомнете си, че според начина на хранене организмите се делят на две групи.

Автотрофните (autos - self) организми живеят от неорганичен източник на въглеводороди. Тази група включва растения.

Хетеротрофните (хетерос - други) организми живеят за сметка на органичен източник на въглеводороди. Тази група включва гъбички и бактерии. Ако автотрофите са независими от други организми в източника на въглерод и енергия, тогава хетеротрофите в това отношение са напълно зависими от растенията.

Конкурентни отношения между групите

Връзки, които водят до потискане на един от партньорите, не са непременно свързани с хранителни отношения. Много плевели произвеждат метаболити, които инхибират растежа на растенията. Глухарче, пирей, метличина потискащ ефект върху овес, ръж и други култивирани зърнени култури.

Във всяка биоценоза живеят популации от много видове и взаимоотношенията между тях са разнообразни. Може да се каже, че населението е ограничено във възможностите си от тези отношения и трябва да намери своето място.

Степента на осигуреност на дадено местообитание с екологични ресурси определя възможността за съществуването на много ниши. От това зависи и броят на видовите популации, образуващи биоценоза. В условията на благоприятен климат на степите се формират биоценози, състоящи се от стотици видове, а в тропическия климат на гората - от хиляда вида организми. Пустинните биоценози в горещ климат включват няколко десетки вида.

Пространственото разпределение на популациите е еднакво променливо. Тропическите гори са многослойни и живите организми запълват целия обем на пространството. В пустините биоценозите са прости по структура и популациите са малки. По този начин става ясно, че съвместният живот на организмите в биоценозите е необичайно сложен. И все пак растенията и животните, гъбите и бактериите са обединени в биоценози и съществуват само в техния състав. Какви са причините за това?

Най-важната от тях е нуждата на живите организми от хранене, намиращи се в трофична зависимост един от друг.

Това е набор от хранителни вериги на общност, свързани помежду си чрез общи хранителни връзки.

зеле ^ гъсеница ^ синигер ^ ястреб ^ човек

Например: морков ^ заек ^ вълк
Видовете с широк спектър от храни могат да бъдат включени в хранителните вериги на различни трофични нива. Само производителите винаги заемат първото трофично ниво. Използвайки слънчева енергия и биогени, те образуват органично вещество, което съдържа енергия под формата на енергия на химична връзка. Тази органична материя или биомасата на производителите се консумира от организми от второ трофично ниво. Въпреки това, не цялата биомаса от предишното ниво се изяжда от организми от следващото ниво, т.к
че ресурсите за развитие на екосистемата ще изчезнат. При преминаване от едно трофично ниво на друго материята и енергията се трансформират. На всяко трофично ниво на пасищната хранителна верига не цялата изядена биомаса отива за образуването на биомаса от организми. дадено ниво. Значителна част от него се изразходва за осигуряване на жизнената дейност на организмите: дишане, движение, размножаване, поддържане на телесната температура и др. Освен това не цялата изядена биомаса се усвоява. Несмляната част от него под формата на екскременти постъпва околен свят. Процентът на смилаемост зависи от състава на храната и биологичните характеристики на организмите, варира от 12 до 75%. Основната част от усвоената биомаса се изразходва за поддържане на жизнената активност на организмите и само сравнително малка част от нея се използва за изграждане и растеж на тялото. С други думи, повечето отвеществото и енергията се губят по време на прехода от едно трофично ниво към друго, тъй като само тази част от тях, която е била включена в биомасата на предишното трофично ниво, достига до следващия потребител. Според изчисленията е установено, че средно около 90% се губят, а само 10% от материята и енергията се прехвърлят на всеки етап от хранителната верига. Например:
Производители ^ потребители I ^ потребители II ^ потребители III
1000 kJ ^ 100 kJ ^ 10 kJ ^ 1 kJ Този модел е формулиран като "закон за 10%". В него се казва, че при преминаване от една връзка към друга в пасищната хранителна верига се прехвърлят само 10% от материята и енергията, а останалата част се изразходва от предишното трофично ниво за поддържане на живота. Ако количеството материя или енергия на всяко трофично ниво се изобрази под формата на диаграма и се постави едно над друго, тогава ще се получи екологична пирамида на биомаса или енергия (фиг. 13). Този модел се нарича "правилото на екологичната пирамида". Броят на организмите на трофични нива също се подчинява на това правило, така че можете да изградите екологична пирамида от числа (фиг. 13).
Момче 1 Теле 4.5 Люцерна 2107

енергийна пирамида

По този начин запасите от материя и енергия, натрупани от растенията в пасищните хранителни вериги, бързо се изразходват (изяждат), така че хранителните вериги не могат да бъдат дълги. Обикновено те включват 4-5 връзки, но не повече от 10. На всяко трофично ниво на пасищната хранителна верига се образуват мъртви органични вещества и екскременти - детрит, от който започват детритни вериги или вериги на разлагане. В сухоземните екосистеми процесът на разлагане на детрита включва три етапа:
Етапът на механично разрушаване и частична трансформация в захариди. Много е кратък - 3-4 години. Осъществява се от разложители от първи ред - макробиота (червеи, ларви на насекоми, ровещи бозайници и др.). На този етап практически няма загуба на енергия.
Етап на разрушаване на детрита до хуминови киселини. Продължава 10-15 години и все още е слабо разбран. Осъществява се от редуктори от втори ред - мезобиота (гъби, протозои, микро-
организми, по-големи от 0,1 mm). Хуминовите киселини са хумус, разпаднала се органична материя, поради което при образуването им част от химичните връзки се разкъсват и се отделя топлинна енергия, която се разсейва в космическо пространство.
3. Етапът на разрушаване на хуминови киселини до неорганична материя - биогени. Тече много бавно, особено в нашия умерен пояс (стотици и хиляди години) и все още не е практически проучен. Осъществява се от редуктори от III ред - микробиота (микроорганизми под 0,1 mm). Когато хуминовите киселини се разрушат, всички химически връзки се разрушават и се освобождава голямо количество топлинна енергия, която се губи в космическото пространство. Образуваните в резултат на този процес биогени не съдържат енергия, впоследствие се абсорбират от производителите и отново се включват в кръговрата на материята.
Както се вижда от горното, има забавяне на живота на ниво разлагащи се, но това не трябва да е така. В почвата има резерв от хуминови киселини, които са се образували много отдавна, така че няма забавяне на живота. В различните екосистеми скоростта на разрушаване на хуминовите киселини е различна. Ако е по-малко от скоростта на тяхното образуване, тогава плодородието на почвата се увеличава, ако обратното, тогава намалява. Ето защо в умерения пояс след унищожаването на биогеоценозата е възможно дълготрайно използване на почвеното плодородие. В тропиците плодородието на почвата е достатъчно за 2-3 години и след това се превръща в пустиня. Тук разрушаването на хуминовите киселини е бързо. Това се улеснява от висока температура, влажност и аерация. В умерения пояс почвата съдържа до 55% въглерод, а в тропиците - само до 25%. Ето защо не можете да изсечете тропическите гори, за да предотвратите опустиняването на планетата.
По този начин потокът от енергия, навлизащ в екосистемата, е допълнително разделен, така да се каже, на два основни канала - пасищен и детритален. В края на всеки от тях енергията се губи безвъзвратно, тъй като растенията не могат да използват топлинна дълговълнова енергия по време на фотосинтеза.
Съотношението на количеството енергия, преминаващо през пасищата и детритните вериги, е различно в различните видове екосистеми. Загубата на енергия в хранителните вериги може да бъде попълнена само чрез доставка на нови порции. Това става чрез усвояването на слънчевата енергия от растенията. Следователно в една екосистема не може да има енергиен цикъл, подобен на кръговрата на материята. Екосистемата функционира само благодарение на насочения поток от енергия - постоянното й доставяне под формата на слънчева радиация или под формата на готова органична материя.

Хранителната верига се състои от организми различни видове. В същото време организми от един и същи вид могат да бъдат част от различни хранителни вериги. Поради това хранителните вериги са преплетени, образувайки сложни хранителни мрежи, които обхващат всички екосистеми на планетата.[...]

Хранителната (трофична) верига е преносът на енергия от нейния източник - производители - през редица организми. Хранителните вериги могат да бъдат разделени на два основни типа: веригата на паша, която започва със зелено растение и продължава към пасящите тревопасни животни и хищници, и веригата на детрита (от латински износен), която започва от продуктите на разпадане на мъртва органична материя . При формирането на тази верига решаваща роля играят различни микроорганизми, които се хранят с мъртва органична материя и я минерализират, като отново я превръщат в протозои. неорганични съединения. Хранителните вериги не са изолирани една от друга, а са тясно преплетени една с друга. Често животно, което консумира жива органична материя, също яде микроби, които консумират нежива органична материя. Така начините за хранене се разклоняват, образувайки така наречените хранителни мрежи.[ ...]

Хранителната мрежа е сложна тъкан в общността на хранителните вериги.[ ...]

Хранителните мрежи се образуват, защото почти всеки член на хранителна верига е също така брънка в друга хранителна верига: той консумира и се консумира от няколко вида други организми. И така, в храната на ливаден вълк - койот, има до 14 хиляди вида животни и растения. Вероятно същият е редът на броя на видовете, участващи в изяждането, разграждането и унищожаването на веществата от трупа на койот.[...]

Хранителни вериги и трофични нива. Чрез проследяване на хранителните взаимоотношения между членовете на биоценозата („кой кого и колко яде“) е възможно да се изградят хранителни вериги за хранене на различни организми. Пример за дълга хранителна верига е последователността на обитателите на Арктическо море: „микроводорасли (фитопланктон) -> дребни тревопасни ракообразни (зоопланктон) - месоядни хранители на планктон (червеи, ракообразни, мекотели, бодлокожи) -> риби (2-3 възможни са връзки в последователността на хищните риби) - > тюлени -> полярна мечка. Веригите на сухоземните екосистеми обикновено са по-къси. Хранителната верига, като правило, е изкуствено изолирана от истинската хранителна мрежа - плексусът на много хранителни вериги.[...]

Хранителната мрежа е сложна мрежа от хранителни взаимоотношения.[ ...]

Хранителните вериги предполагат линеен поток от ресурси от едно трофично ниво към следващото (фиг. 22.1, а). В този дизайн взаимодействията между видовете са прости. Въпреки това, нито една система от потоци на ресурси в BE не следва тази проста структура; те са много повече като мрежова структура (Фигура 22.1b). Тук видовете на едно трофично ниво се хранят с няколко вида на следващото, по-ниско ниво, а всеядството е широко разпространено (фиг. 22.1, c). И накрая, една напълно дефинирана хранителна мрежа може да показва различни характеристики: множество трофични нива, хищничество и всеядност (фиг. 22.1, [ ...]

Много хранителни вериги, преплетени в биоценози и екосистеми, образуват хранителни мрежи. Ако общата хранителна верига е изобразена под формата на градивни елементи, условно представляващи количественото съотношение на енергията, погълната на всеки етап, и подредени един върху друг, получавате пирамида. Нарича се екологична пирамида на енергиите (фиг. 5).[ ...]

Диаграми на хранителни вериги и хранителни мрежи. Точките представляват изгледи, линиите представляват взаимодействия. Висшите видове са хищници на по-нисшите, така че ресурсите текат нагоре.[ ...]

При първия тип хранителна мрежа потокът от енергия преминава от растенията към тревопасните животни и след това към потребителите от по-висок порядък. Това е мрежа от паша или мрежа от пасища. Независимо от размера на биоценозата и местообитанието, тревопасните животни (сухоземни, водни, почвени) пасат, ядат зелени растения и пренасят енергия на следващите нива (фиг. 96).[ ...]

В общностите хранителните вериги се преплитат по сложни начини и образуват хранителни мрежи. Съставът на храната на всеки вид обикновено включва не един, а няколко вида, всеки от които от своя страна може да служи като храна за няколко вида. От една страна, всяко трофично ниво е представено от много популации от различни видове, от друга страна, много популации принадлежат към няколко трофични нива наведнъж. В резултат на това, поради сложността на хранителните взаимоотношения, загубата на един вид често не нарушава баланса в екосистемата.[...]

[ ...]

Тази диаграма не само илюстрира преплитането на хранителните връзки и показва трите трофични нива, но също така разкрива факта, че някои организми заемат междинна позиция в системата от три основни трофични нива. По този начин ларвите на ручейника, които изграждат мрежа за улавяне, се хранят с растения и животни, заемайки междинна позиция между първичните и вторичните потребители.[...]

Основният източник на човешки хранителни ресурси са тези екосистеми, в които може да съществува. Събирането и ловът бяха начините за получаване на храна и с развитието на производството и използването на все по-модерни инструменти, делът на ловната плячка се увеличи, което означава, че делът на месото, тоест висококачествените протеини, в диетата. Способността да се организират големи стабилни екипи, развитието на речта, което позволява организирането на сложното координирано поведение на много хора, направиха човек „супер хищник“, който зае горната позиция в хранителните мрежи на тези екосистеми, които той овладя, докато заселили се на Земята. И така, единственият враг на мамута беше човек, който заедно с отдръпването на ледника и изменението на климата стана една от причините за смъртта на тези северни слонове като вид.[ ...]

[ ...]

Въз основа на проучване на 14 хранителни мрежи в общности, Коен откри изненадваща последователност в съотношението на броя на „видовете“ плячка към броя на „видовете“ хищници, което беше приблизително 3: 4. Допълнителни данни потвърждават това съотношение са дадени от Bryand и Cohen, които са изследвали 62 подобни мрежи. Графика с такава пропорционалност има наклон, по-малък от 1 както във флуктуираща, така и в постоянна среда. Използването на "типове" организми, а не на истински видове, обикновено дава не напълно обективни резултати, но въпреки че полученото съотношение плячка/хищник може да бъде подценено, неговото постоянство е забележително.[...]

В Белгия много (но със сигурност не всички) хранителни мрежи имат голям брой първични производители, по-малко потребители и малко най-добри хищници, което придава на мрежата формата, показана на фиг. 22.1, б. Всеядните в тези системи може да са рядкост, докато разлагащите са в изобилие. Моделите на хранителната мрежа предоставиха потенциална рамка за ползотворен анализ на потоците от ресурси както в Белгия, така и в PE. Трудности обаче възникват, когато се опитваме да определим количествено ресурсните потоци и да подложим мрежовата структура и свойствата на стабилност на математически анализ. Оказва се, че много от необходимите данни е трудно да се идентифицират със сигурност, особено за организми, които функционират на повече от едно трофично ниво. Това свойство не създава основната трудност при изследванията на ресурсния поток, но сериозно усложнява анализа на стабилността. Твърдението, че по-сложните системи са по-стабилни - защото прекъсването на един вид или път на потока просто прехвърля енергия и ресурси към други пътища, вместо да блокира пътя за целия енергиен или ресурсен поток - е горещо обсъждано.[...]

По този начин анализът на голям брой индустриални хранителни мрежи може да разкрие характеристики, които не са показани в други подходи. В екосистемния проект на фиг. 22.5, например, анализът на мрежата може да отразява липсващ сектор или вид промишлена дейност, която би могла да увеличи свързаността. Тези теми предоставят богата област за подробно изследване.[ ...]

Във всяка екосистема хранителните мрежи имат добре дефинирана структура, която се характеризира с естеството и броя на организмите, присъстващи на всяко ниво на различните хранителни вериги. За изучаване на връзките между организмите в една екосистема и за тяхното графично представяне обикновено се използват екологични пирамиди, а не диаграми на хранителна мрежа. Екологичните пирамиди изразяват трофичната структура на една екосистема в геометрична форма.[...]

Известен интерес представлява дължината на хранителните вериги. Ясно е, че намаляването на наличната енергия с прехода към всяка следваща връзка ограничава дължината на хранителните вериги. Въпреки това, наличието на енергия не изглежда единственият фактор, тъй като дългите хранителни вериги често се срещат в неплодородни системи, като олиготрофни езера, и къси такива във високопродуктивни или еутрофни системи. Бързото производство на хранителен растителен материал може да стимулира бързата паша, в резултат на което енергийният поток се концентрира в първите две до три трофични нива. Еутрофикацията на езерата също така променя състава на планктонната хранителна мрежа „фитопланктон – голям зоопланктон – хищни риби“, превръщайки я в микробно-детритна микрозоопланктонна система, която не е толкова благоприятна за поддържане на спортен риболов.[...]

С постоянен енергиен поток в хранителната мрежа или верига, по-малките сухоземни организми с висок специфичен метаболизъм създават относително по-малко биомаса от по-големите1. Значителна част от енергията се изразходва за поддържане на метаболизма. Това правило "метаболизъм и размер на индивидите", или правилото на Ю. Одум, обикновено не се изпълнява във водните биоценози, като се вземат предвид реалните условия на живот в тях (при идеални условия е от универсално значение). Това се дължи на факта, че малките водни организми до голяма степен поддържат метаболизма си благодарение на външната енергия на тяхната непосредствена среда.[ ...]

Почвената микрофлора има добре развита хранителна мрежа и мощен компенсационен механизъм, основан на функционалната взаимозаменяемост на едни видове с други. Освен това, поради лабилния ензимен апарат, много видове могат лесно да преминават от един хранителен субстрат към друг, като по този начин осигуряват стабилността на екосистемата. Това значително усложнява оценката на въздействието на различни антропогенни фактори върху него и налага използването на интегрирани показатели.[ ...]

[ ...]

На първо място, рандомизираните хранителни мрежи често съдържат биологично безсмислени елементи (например цикли от този тип: A изяжда B, B изяжда C, C изяжда A). Анализът на "смислено" изградените мрежи (Lawlor, 1978; Pimm, 1979a) показва, че (а) те са по-стабилни от разглежданите и (б) няма толкова рязък преход към нестабилност (в сравнение с горното неравенство) , въпреки че стабилността все още пада с нарастваща сложност.[ ...]

21.2

Разбира се, да, ако не като част от биогеоценозите - по-ниските нива на йерархията на екосистемите - то, във всеки случай, в рамките на биосферата. Хората от тези мрежи получават храна (агроценозите са модифицирани екосистеми с естествена основа). Само от "дивата" природа хората добиват гориво - енергия, основните рибни ресурси и други "дарове на природата". Мечтата на В. И. Вернадски за пълната автотрофия на човечеството все още остава ирационална мечта1 - еволюцията е необратима (правилото на Л. Доло), както и историческият процес. Без истински автотрофи, главно растения, човекът не може да съществува като хетеротрофен организъм. И накрая, ако той не беше физически включен в хранителните мрежи на природата, тогава тялото му след смъртта нямаше да бъде унищожено от разлагащи организми и Земята щеше да бъде осеяна с неразложени трупове. Тезата за разделянето на човешките и естествените хранителни вериги се основава на недоразумение и е очевидно погрешна.[ ...]

В гл. 17 анализира начините за комбиниране на различни групи потребители и тяхната храна в мрежа от взаимодействащи елементи, чрез които се осъществява преносът на материя и енергия. В гл. 21 ще се върнем към тази тема и ще разгледаме влиянието на структурата на хранителната мрежа върху динамиката на общностите като цяло, обръщайки Специално вниманиевърху характеристиките на тяхната структура, които допринасят за стабилност.[ ...]

Четири примера са достатъчни, за да илюстрират основните характеристики на хранителните вериги, хранителните мрежи и трофичните нива. Първият пример е районът на Далечния север, наречен тундра, където има относително малко видове организми, които успешно са се адаптирали към ниски температури. Следователно хранителните вериги и хранителни мрежи тук са относително прости. Един от основателите на съвременната екология, британският еколог К. Елтън, осъзнавайки това, още през 20-30-те години на нашия век започва да изучава арктическите земи. Той беше един от първите, които ясно очертаха принципите и концепциите, свързани с хранителните вериги (Elton, 1927). Тундровите растения - лишеи ("еленов мъх") C1a donia, треви, острица и върби джуджета съставляват храната на карибу в северноамериканската тундра и неговия екологичен аналог в тундрата на Стария свят - северните елени. Тези животни от своя страна служат за храна на вълци и хора. Тундровите растения се хранят и с леминги - пухкави късоопашати гризачи, наподобяващи миниатюрна мечка, и тундрови яребици. През дългата зима и краткото лято арктическите лисици и снежните сови се хранят предимно с леминги. Всяка значителна промяна в изобилието на леминг се отразява на други трофични нива, тъй като другите източници на храна са оскъдни. Ето защо изобилието на някои групи арктически организми варира значително от свръхизобилие до почти пълно изчезване. Това често се случва в човешкото общество, ако зависи от един или няколко източника на храна (спомнете си „картофения глад“ в Ирландия1).[ ...]

Едно от последствията от хипотезата за резистентност, която може да бъде тествана по принцип, е, че в среди с по-малко предсказуемо поведение хранителните вериги трябва да са по-къси, тъй като те изглежда задържат само най-еластични хранителни мрежи, а късите вериги имат еластичност по-горе. Брианд (Briand, 1983) разделя 40 хранителни мрежи (според събраните от него данни) на такива, свързани с променлива (позиции 1-28 в таблица 21.2) и постоянна (позиции 29-40) среда. Няма значителни разлики в средната дължина на максималните хранителни вериги между тези групи: броят на трофичните нива е съответно 3,66 и 3,60 (фиг. 21.9). Тези разпоредби все още трябва да бъдат критично преразгледани.[...]

В допълнение, резултатите от симулацията стават различни, когато се вземе предвид, че популациите от потребители са засегнати от хранителните ресурси и те са независими от въздействието на потребителите (¡3,/X), 3(/ = 0: така- наречена „система, регулирана от донори“), в хранителна мрежа от този тип, устойчивостта или не зависи от сложността, или се увеличава заедно с нея (DeAngelis, 1975). На практика единствената група организми, които обикновено отговарят на това условие, са детритиворите.[...]

Въпреки това, такава строга картина на прехода на енергия от ниво на ниво не е напълно реалистична, тъй като трофичните вериги на екосистемите са сложно преплетени, образувайки хранителни мрежи. Например феноменът „трофична каскада“, когато хищничеството променя плътността, биомасата или продуктивността на популация, общност или трофично ниво по повече от една хранителна мрежа (Pace et al., 1999). P. Mitchell (2001) дава следния пример: морските видри се хранят с морски таралежикоито ядат кафяви водорасли, унищожаването на видри от ловци доведе до унищожаването на кафяви водорасли поради увеличаване на популацията на таралежи. Когато ловът на видри беше забранен, водораслите започнаха да се връщат в местообитанията си.[...]

Зелените растения преобразуват фотонната енергия на слънчевата светлина в енергията на сложните химични връзки. органични съединения, които продължават пътя си по разклонените хранителни мрежи на естествените екосистеми. На някои места обаче (например в блата, в устията на реки и морета) част от органичната растителна материя, веднъж попаднала на дъното, се покрива с пясък, преди да стане храна за животни или микроорганизми. При наличието на определена температура и налягане на почвените скали, в продължение на хиляди и милиони години, от органични вещества се образуват въглища, нефт и други изкопаеми горива или, по думите на В. И. Вернадски, „живата материя отива в геологията“. [ ...]

Примери за хранителни вериги: растения – тревопасни животни – хищник; тревно-полска мишка-лисица; фуражни растения - крава - човек. По правило всеки вид се храни с повече от един вид. Следователно хранителните вериги се преплитат, за да образуват хранителна мрежа. Колкото по-тясно са свързани организмите чрез хранителни мрежи и други взаимодействия, толкова по-устойчива е общността срещу потенциални смущения. Естествените, необезпокоявани екосистеми се стремят към баланс. Равновесното състояние се основава на взаимодействието на биотични и абиотични фактори на околната среда.[ ...]

Например унищожаването на икономически значими вредители в горите чрез пестициди, унищожаването на част от животинските популации, улавянето на определени видове търговска риба са частични намеси, тъй като те засягат само отделни звена в хранителните вериги, без да засягат хранителните мрежи като цяло . Колкото по-сложна е хранителната мрежа, структурата на екосистемата, толкова по-малка е значимостта на такава намеса и обратното. В същото време освобождаването и изхвърлянето в атмосферата или водата на химически ксенобиотици, като оксиди на сяра, азот, въглеводороди, флуорни съединения, хлор, тежки метали, радикално променя качеството на околната среда, създава смущения на ниво производители като цяло и следователно води до пълна деградация на екосистемата: тъй като основното трофично ниво умира - производителите.[ ...]

Летлив капацитет = (/gL -)/kW Енергийна схема на примитивна система в Уганда. Г. Енергийна схема селско стопанствов Индия, където основният източник на енергия е светлината, но потокът на енергия през добитъка и зърнените храни се регулира от човека. Г. Електрическа мрежа на високомеханизираното селско стопанство. Високите добиви се основават на значителна инвестиция на енергия чрез използването на изкопаеми горива, които вършат работата, извършвана преди от хората и животните; в същото време хранителната мрежа от животни и растения, които трябваше да бъдат „хранени“ в двете предишни системи, изпада.[...]

Правени са редица опити за математически анализ на връзката между сложността на общността и нейната стабилност, в повечето от които авторите стигат до приблизително еднакви заключения. Преглед на такива публикации е направен от Мей (май 1981 г.). Като пример, разгледайте неговата работа (май, 1972 г.), която демонстрира както самия метод, така и неговите недостатъци. Всеки вид беше повлиян от взаимодействията си с всички други видове; количествено, влиянието на видовата плътност / върху нарастването на броя i се оценява с индекса p. При пълна липса на влияние то е нула, при два конкуриращи се вида Pc и Pji са отрицателни, в случай на хищник (¿) и плячка (/) Ru е положителен, а jjji е отрицателен.[ ...]

Киселинните валежи причиняват смъртоносни ефекти върху живота в реките и резервоарите. Много езера в Скандинавия и източната част на Северна Америка са станали толкова кисели, че рибите не могат не само да хвърлят хайвера си в тях, но просто да оцелеят. През 70-те години рибата напълно изчезна в половината от езерата в тези региони. Най-опасно е подкисляването на океанските плитки води, водещо до невъзможност за възпроизводство на много морски безгръбначни, което може да причини прекъсване на хранителните мрежи и дълбоко да наруши екологичния баланс в океаните.[...]

Моделите на контролирани от донори взаимодействия се различават по редица начини от традиционните модели на взаимодействия от типа Lotka-Volterra на типа хищник-плячка (Глава 10). Една важна разлика е, че взаимодействащите групи от видове, които проявяват контролирана от донорите динамика, се смятат за особено устойчиви и освен това, че устойчивостта всъщност е независима от или дори нарастваща, увеличения на видовото разнообразие и сложността на хранителната мрежа. Тази ситуация е точно противоположна на тази, в която е приложим моделът на Лотка-Волтера. Тези важни въпроси относно сложността на хранителната мрежа и устойчивостта на общността ще бъдат обсъдени по-подробно в гл. 21.

Трофична структура на биоценозите

ЕКОЛОГИЯ НА ОБЩНОСТИТЕ (СИНЕКОЛОГИЯ)

Популации на различни видове в природни условиякомбинирани в системи от по-висок ранг - общностии биоценоза.

Терминът "биоценоза" е предложен от немския зоолог К. Мьобиус и обозначава организирана група от популации от растения, животни и микроорганизми, приспособени да живеят заедно в определен обем пространство.

Всяка биоценоза заема определена област от абиотичната среда. Биотоп– пространство с повече или по-малко еднакви условия, обитавано от едно или друго съобщество от организми.

Размерите на биоценотичните групи организми са изключително разнообразни - от съобщества върху ствол на дърво или върху тупа от блатен мъх до биоценоза на степна тревна трева. Биоценозата (съобществото) е не само сборът от съставните й видове, но и съвкупността от взаимодействия между тях. Екологията на общностите (синекология) също е научен подход в екологията, според който, на първо място, те изучават комплекс от взаимоотношения и доминиращи отношения в биоценозата. Синекологията се занимава предимно с биотични фактори на околната среда.

В рамките на биоценозата има фитоценоза– стабилна общност от растителни организми, зооценоза- колекция от сродни животински видове и микробиоценоза -общност от микроорганизми:

ФИТОЦЕНОЗА + ЗООЦЕНОЗА + МИКРОБИОЦЕНОЗА = БИОЦЕНОЗА.

В същото време, в чиста формав природата не се срещат нито фитоценози, нито зооценози, нито микробиоценози, както и биоценози в изолация от биотопа.

Биоценозата се формира от междувидови връзки, които осигуряват структурата на биоценозата - броя на индивидите, тяхното разпределение в пространството, видов състав и други подобни, както и структурата на хранителната мрежа, продуктивността и биомасата. За оценка на ролята на отделен вид във видовата структура на биоценозата се използва изобилието на вида - показател, равен на броя на индивидите на единица площ или обем заемано пространство.

Най-важният тип връзка между организмите в биоценозата, които всъщност формират нейната структура, са хранителните връзки на хищник и плячка: някои ядат, други се ядат. В същото време всички организми, живи и мъртви, са храна за други организми: заекът яде трева, лисицата и вълкът ловуват зайци, хищните птици (ястреби, орли и др.) са в състояние да влачат и ядат както лисиче и вълче. Мъртвите растения, зайци, лисици, вълци, птици стават храна за детритиви (разлагащи или по друг начин разрушители).

Хранителната верига е поредица от организми, в които всеки един яде или разгражда другия. Той представлява пътя на еднопосочен поток на малка част от високоефективната слънчева енергия, погълната по време на фотосинтезата, която идва на Земята, движейки се през живи организми. В крайна сметка тази верига се връща в околната среда. естествена средапод формата на нискоефективна топлинна енергия. Хранителните вещества също се движат по него от производителите към потребителите и след това към разлагащите и след това обратно към производителите.

Всяко звено в хранителната верига се нарича трофично ниво.Първото трофично ниво е заето от автотрофи, иначе наричани първични производители. Организмите от второто трофично ниво се наричат ​​първични потребители, третият - вторични потребители и т.н. Обикновено има четири или пет трофични нива и рядко повече от шест (фиг. 5.1).

Има два основни типа хранителни вериги - паша (или "хранене") и детритна (или "гниеща").

Ориз. 5.1. Хранителни вериги на биоценозата според N. F. Reimers: обобщено (а)и истински (б).Стрелките показват посоката на движение на енергията, а числата показват относителното количество енергия, идваща на трофично ниво.

AT пасищни хранителни веригипървото трофично ниво се заема от зелени растения, второто - тревопасни животни (терминът "паша" обхваща всички организми, които се хранят с растения), а третото - хищници. И така, пасищните хранителни вериги са:

детритална хранителна веригазапочва с детрит по схемата:

ДЕТРИТ → ДЕТРИТОФИЯ → ХИЩНИК

Типичните детритни хранителни вериги са:

Концепцията за хранителните вериги ни позволява да проследим по-нататък цикъла химически елементив природата, въпреки че прости хранителни вериги като тези, изобразени по-рано, където всеки организъм е представен като хранещ се само с един вид организъм, са рядкост в природата. Реалните хранителни взаимоотношения са много по-сложни, тъй като едно животно може да се храни с организми от различни видове, които са част от една и съща хранителна верига или различни вериги, което е особено характерно за хищници (консуматори) на по-високи трофични нива. Връзката между пасищата и детритните хранителни вериги е илюстрирана от модела на енергийния поток, предложен от Ю. Одум (фиг. 5.2).

Всеядните животни (по-специално хората) се хранят както с потребители, така и с производители. Така в природата хранителните вериги се преплитат, образуват хранителни (трофични) мрежи.