Ecology bemutatója - 12. fejezet
12.7. energiaáramlás ökoszisztémák
Életfunkciók fenntartására szervezetek és az ökoszisztémák a ciklusban az anyag, azaz. E. megléte ökoszisztémák függ a folyamatos ellátás szükséges energia, amelyet minden organizmus megélhetése és önreplikációs (ábra. 12.19).
Ábra. 12.19. Energiaáramlás az ökoszisztémában (a Rámádi F., 1981)
Ezzel szemben a anyagokat keringő folyamatosan különböző ökoszisztémákban blokkok mindig lehet újra felhasználni, hogy bekerüljenek a ciklus az energia csak egyszer használható, azaz a. E. Van egy lineáris energia áramlását az ökoszisztémát.
Egyoldalú energia áramlását, mint egy egyetemes természeti jelenség eredményeként a termodinamika. Az első törvény kimondja, hogy az energia átalakítható egyik formájából (pl fény) a másikba (pl potenciális energiája az étel), de nem lehet létrehozni, vagy megsemmisült. A második törvény kimondja, hogy nem lehet minden olyan eljárás, az energiával kapcsolatos átalakítási veszteség nélkül annak egyes részeit. Egy bizonyos mennyiségű energia disszipálódik az ilyen transzformációk megközelíthetetlen hőenergia, és így elvész. Ennélfogva nem lehet kapcsolva, például élelmiszer anyagok az anyag, amelyből a test áll a test, elérve 100 százalékos hatásfokú.
Így az élő organizmusok energia-átalakító. És ha van energia átalakító annak egy részét elveszik a hőt. Végső soron minden energiát a biotikus ciklus az ökoszisztéma, a hőként eltűnt. Az élő szervezetek valójában nem használják a hőt, mint energiaforrás, hogy készítsen a munka - az általuk használt fény és kémiai energia.
Élelmiszerláncok és hálózatok, táplálkozási szintek. Belül egy ökoszisztéma, amely energiát anyagokat autotróf élőlények és táplálékul szolgálnak heterotrófia. Élelmiszer Communications - az energia transzfer mechanizmusok egyik szervezetből a másikba.
Egy tipikus példa: az állat megeszi a növényi. Ez az állat, viszont meg lehet enni más állatok. Ezen a módon, az energia transzfer is előfordulhat, továbbá egy sor organizmusok - minden ezt követő táplálja előző ellátó nyersanyagok és az energia, hogy ez (ábra 12,20.).
Ábra. 12.20. Biotikus forgalomban anyagok élelmiszerlánc
(A. G. Bannikov et al. 1985)
Egy ilyen szekvenciát nevezzük energia transzfer élelmiszer (trofikus) lánc vagy ellátási lánc. Helyezzük minden kapcsolatot az ellátási lánc a táplálkozási szintre. Az első táplálkozási szinten, amint már fentebb megjegyeztük, autotróf veszi, vagy az úgynevezett elsődleges termé-h fillérekért. Vtorogogo táplálkozási szinten organizmusok az úgynevezett elsődleges fogyasztók, a harmadik - a másodlagos fogyasztók, és így tovább ..
Általában háromféle tápláléklánc. Élelmiszer ragadozók lánc kezdődik a növények és kis organizmusok haladva egyre nagyobb és nagyobb méretű szervezetekre. Földi élelmiszerláncok áll három vagy négy egység.
Az egyik legegyszerűbb élelmiszer lánc formájában (lásd 12.5 ..):
Építőipari ® ® nyúl farkas
termelő ® ® növényevő nagyragadozók
Elterjedt és az ilyen élelmiszerláncok:
növényi anyagból (például, nektár) ® ® fly pók ®
juice rózsabokor ® ® levéltetű katicabogár (tetvek), katicabogár ®
Spider ® ® ® rovarevő baromfi ragadozó madár.
A vizes és különösen, tengeri ökoszisztémák tápláléklánc ragadozók általában hosszabb, mint a földre. Széles körű típusú élelmiszer kapcsolat ábrán látható. És táblázat 12.21. 12.5.
Ábra. 12.21. Élelmiszerláncok a szárazföldi és vízi ökoszisztémák:
I - termelők II - növényevők; III, IV, V - húsevő; 0 - destruktorai (F. Ramada, 1981)
A szerkezet a tápláléklánc a tengeri ökoszisztéma
(F. Ramada, 1981)
Élelmiszerláncok, beleértve a parazitákat eltérnek, és megy a nagy a kis szervezetekre. Egyes esetekben az organizmusok taxonómiailag messze egymástól távol, fejlesztenek egyik a másik belsejében testet, az első belsejében a második parazita, stb Például, rovarok hyperparasitism jelentősen fejlődött, és gyakran a tápláléklánc következő ..:
Építőipari növényevő ® ® ® parazita biparasite
fenyő hernyó ® ® ® braconids lovasok
Abies Choristoneura Apantelessp Chaleididae
Körül minden faj fitofág rovarok, amelyek táplálkoznak a növények képződik zoocenoses paraziták és ragadozók, alkotó számos élelmiszer-lánc, ahol a gazdasejt egy olyan kezdeti kapcsolat.
Az ilyen típusú élelmiszerláncok kezdődik a fotoszintetizáló élőlények-ziruyuschih, és az úgynevezett pasztorális (legelő vagy lánc, vagy a lánc a fogyasztás).
A harmadik típusú élelmiszer láncok kiindulva elhalt növények maradékok, ürülék és az elpusztult állatokat, a továbbiakban a törmelékes (szaprofita) élelmiszer-láncok vagy láncok törmelékes bomlás. A törmelékes tápláléklánc szárazföldi ökoszisztémák fontos szerepet játszanak a lombhullató erdők, a legtöbb levelek nem eszik meg a növényevők, és része az alom a lehullott levelek. A levelek zúzott számos detritophages - gombák, baktériumok, rovarok (például ugróvillások), stb további lenyelte földes (eső) férgek, amelyek hordoznak egy egyenletes eloszlását a felületi réteg humusz a talajban, amely egy ún mull (ábra 12.22) ....
Ábra. 12.22. Törmelékes tápláléklánc a szárazföldi ökoszisztéma
Ezen a szinten a gomba micélium fektetik. Biológiailag lebomló, zárja az áramkört, elő a végső mineralizációjában elhalt szerves maradványok. Általában a tipikus törmelékes élelmiszerlánc erdeink is képviselteti magát az alábbiak szerint:
avarban földigiliszta ® ® ® feketerigó
halott állatot ® lárvái legyek padalnyh ® növényi
Frog ® vízisikló.
A fenti reakcióvázlatokban tápláléklánc egyes organizmus képviseletében a táplálkozó más organizmusok azonos típusú. Az igazi kapcsolat az ökoszisztéma élelmiszer sokkal bonyolultabb, mivel az állat enni szervezetek különböző típusú ugyanazon élelmiszerlánc, vagy a különböző élelmiszer-láncok, például húsevő felső táplálkozási szintek. Gyakran állatok esznek a növények és egyéb állatok. Ezek az úgynevezett mindenevő. Így mindhárom élelmiszerláncok mindig egymás mellett léteznek az ökoszisztéma hogy tagjai egyesül számos metsző élelmiszer linkeket, és minden együtt alkotnak egy táplálkozási (trofikus) lánc (ábra. 12,23).
Táplálékhálózatok ökoszisztémák nagyon összetett, és arra lehet következtetni, hogy az energiát a számukra sokáig vándorolnak egyik szervezetből a másikba.
Ábra. 12.23. Élelmiszer hálózat és egy anyagáramlás irányában
Ökológiai piramis. Az egyes hálózati ökoszisztéma trofikus van egy jól meghatározott szerkezetű, amelyet az jellemez, a jellege és mennyisége organizmusok képviselt minden szinten különböző élelmiszer-lánc. Vizsgálni közötti kapcsolatok organizmusok az ökoszisztéma és a grafikus képek jellemzően non-food hálózati diagramokat, és ökológiai piramis. Környezeti Express trofikus piramis ökoszisztéma geometriai forma. Ezek kialakítani, mint téglalap egyenlő szélességű, de téglalapok hossza legyen arányos a értéke a mért tárgy. Innen lehet kapni a piramis szám, a biomassza és az energia.
Ökológiai piramis tükrözik alapvető jellemzőit az ökológiai közösség, hogy mikor jelenjen meg a trofikus szerkezete:
- a magasságuk hosszával arányos a vizsgált élelmiszerláncban, vagyis a szám abban szereplő táplálkozási szintet; ..
- alakjukat többé-kevésbé tükrözi az energiafelhasználás hatékonyságának átalakítása az átmenet az egyik szintről a másikra.
korfa. Ők képviselik a legegyszerűbb közelítése tanulni táplálkozási ökoszisztéma szerkezetét. Ebben az első számít mikroorganizmusok száma egy adott területen, csoportosítsa őket a táplálkozási szintek és bemutatása, mint egy téglalap, a hossza (vagy terület) arányos a száma élő szervezetek egy adott területen (vagy ezen a képernyőn, ha a vízi ökoszisztéma). Az alapvető szabály, amely kimondja, hogy minden olyan növényt környezet előre állat növényevő előre húsevők, rovarok több mint a madarak, és hasonlók. D. (ábra. 12,24).
Ábra. 12.24. Egyszerűsített diagramja, a piramis mérete
(G. Novikov, 1979)
korfa tükrözi sűrűsége szervezetek egyes táplálkozási szintekre. Az építőiparban a lakosság különböző piramisok jelölt sokféle. Gyakran vannak fordított (ábra. 12,25).
Például, az erdőben, vannak jelentősen kevesebb fa (elsődleges termelők), mint rovarok (növényevők).
Ábra. 12.25. korfa:
Hasonló minta figyelhető meg az élelmiszer-láncban szaprofita és paraziták.
Piramis a biomassza. Ez tükrözi jobban táplálkozó kapcsolatok ökoszisztéma, mivel figyelembe veszi a teljes tömege szervezetek (biomassza) az egyes táplálkozási szintekre. Téglalap piramisok biomassza organizmusok képviseli tömeg egyes táplálkozási szinten egységnyi területet vagy térfogatot. A forma a piramis biomassza gyakran hasonlít az alakja a szám piramis. Jellemző csökkenő biomassza minden a következő trófikus szint (ábra. 12,26 és 12,27).
Ábra. 12.27. Típusú biomassza piramisok különböző egységek
biomassza-piramis, valamint a méret, lehet nem csak egyenes, hanem fejjel lefelé. Fordított piramis biomassza jellemző vízi ökoszisztémák, ahol az elsődleges termelők, mint a fitoplankton algák gyorsan osztódnak, és azok a fogyasztók - zooplankton rákfélék - sokkal nagyobb, de van egy hosszú szaporodási ciklusa. Közelebbről, a találmány tárgya egy édesvízi környezetben, ahol az elsődleges termelés által biztosított mikroszkopikus élőlények, anyagcsere sebességét, amely növelhető, azaz. E. Biomassza alacsony, a termelékenység magas.
energia piramis. A legalapvetőbb módja, hogy bemutassák a kapcsolatok között organizmusok naraznyh táplálkozási szintek szolgálnak energia piramis. Ők képviselik energiaátalakítási hatásfok és a termelékenység a tápláléklánc épülnek számlálásával energia mennyiségét (kcal) felhalmozott egységnyi területen, és az időegység alatt felhasznált organizmusok által az egyes táplálkozási szinten. Így viszonylag könnyű meghatározni a tárolt energia mennyisége a biomassza, és még nehéz megbecsülni a teljes összeg elnyelt energia minden táplálkozási szintekre. Függvényében ábrázoljuk (. Ábra 12,28), azt mondhatjuk, hogy destruktorok, amelynek jelentőségét megjelenik egy kis piramis biomassza, és a szám a piramis éppen ellenkezőleg; készített egy jelentős része az energia áthaladó ökoszisztéma. Ebben az esetben csak egy része ennek az energiának a szervezetek minden táplálkozási szinten ökoszisztéma és tárolják a biomassza, a többi alkalmazott, hogy megfeleljen a metabolikus igényét élőlények: a fenntartó a létezés, a növekedés, a szaporodás. Az állatoknak is fogyaszt jelentős mennyiségű energiát az izmok munkáját.
Ábra. 12.28. Környezeti piramis (E. Odum, 1959):
és - a számok piramisa; b - a piramis biomassza;
in - az energia piramist.
A sötétített dobozok jelzik a nettó termelési
Tekintsük részletesebben, hogy mi történik az energia, annak átvitele során a táplálékláncon keresztül (ábra. 12,29).
Ábra. 12.29. Az energia áramlását a három szintű táplálkozási
lánc (a Dyuvin P. és M. Tanguy, 1968)
Már rámutatott arra, hogy a napenergia által kapott a növény, csak részben használják a fotoszintézis folyamatában. Rögzített szénhidrát energia bruttó termelése az ökoszisztéma (PX). Szénhidrát fognak építeni protoplazma és növényi növekedést. Része az energia költenek légzés (D1). Nettó kimenet (IF) határozza meg a képlet:
Következésképpen az energia áramlását a szint a gyártók, illetve a bruttó termelés, el lehet képzelni:
Egy bizonyos mennyiségű anyag által létrehozott élelmiszer-termelők (K) fitofág. Egyéb meghal, és ennek eredményeként a feldolgozott bontókra (H). A fitofág asszimilálódott takarmány (A) csak részben használják a kialakulását a biomassza (Pd). Ez főleg fordított energiaellátás légzés folyamatok (D), és bizonyos mértékig kiürülnek a szervezetből formájában vizelet és ürülék kiválasztása (E). Az energia fluxus átmenjen a második táplálkozási szinten a következőképpen fejezhető ki:
Consuments másodrendű (ragadozók) nem tette tönkre az egész biomassza az áldozatok. Ebben az esetben az összeg is, ami tönkre, csak egy része a biomasszát használják a létrehozása saját táplálkozási szintre. A többi többnyire fordított légzés energia szabadul fel a salakanyagok és az ürülék. energia áramlását a másodrendű szintje fogyasztók (húsevők) kifejezve a következő képlet:
Hasonlóképpen, nyomon követheti a teljes egészében a tápláléklánc az utolsó táplálkozási szintre. Osszuk függőlegesen különböző energiaköltségek táplálkozási szintet, akkor kap egy teljes képet a tápláléklánc az ökoszisztémában (ábra. 12.30).
Ábra. 12.30. energia piramis (F. Ramada, 1981):
E - felszabaduló energia metabolitok; D - természetes halál; W -fekalii; R - lélegzet
energia fluxus, kifejezett mennyisége anyag asszimilálja a tápegység áramkör csökkenti az egyes táplálkozási szinten vagy:
IF> P2> P3, stb
R. Lindeman 1942 első megfogalmazott törvénye energiák a piramis, amely a tankönyvekben gyakran nevezik „a törvény 10 \%.” E törvény szerint az egyik trofikus-kogourovnya ökológiai piramis mozog egy másik szintjére az átlagosan legfeljebb 10 \% energiát.
Majd a heterotrófia továbbítjuk csak 10-20 \% -a az eredeti energia. A törvény az energia piramis, akkor könnyen kiszámítható, hogy az energia mennyisége összegű tercier ragadozók (V táplálkozási szinten) kb 0.0001 által elnyelt energiát termelőket. Ebből következik, hogy az energia átvitelét egyik szintről a másikra történik nagyon alacsony hatásfokú. Ez magyarázza a korlátozott számú egységek az élelmiszerláncban, függetlenül egy biocönózissal.
Odum E. (1959) rendkívül egyszerűsített tápláléklánc - lucerna ® ® borjú gyermek Nyilvánvaló energiaátalakító szemléltetett értékét a veszteség. Tegyük fel, gondolta, van egy vetés lucerna területén 4 hektár. Ezen a területen táplálkozó borjak (feltételezve, hogy csak enni lucerna), és a 12 éves fiú eszik kizárólag borjúhús. Az eredmények a bemutatott számítások formájában a három piramis: bőségét, a biomassza és az energia (. Ábra 12,31 és 12,32), - bizonyítékok; lucerna, amely csak 0,24 \% a teljes beeső napenergia területén szívódik fel a borjú 8 \% -át ezek a termékek, és csak 0,7 \% borjú biomassza biztosítja a gyermek fejlődését az év során. *
Ábra. 12.31. Egyszerűsített ökoszisztéma: lucerna - borjú - fiatal, fiú
(Az E. Odum, 1959):
A - piramis számok; B - egy piramis biomassza; B - energia piramis
E. Odum így azt mutatta, hogy csak egy milliomod része a beérkező napenergia alakítjuk biomasszára húsevő, ebben az esetben növeli a súlya a gyermek, és a többi elveszett diszpergáljuk formájában lebomlik. Ez a példa a hatékonysága nagyon alacsony környezeti ökoszisztémák és az alacsony hatékonyság az átalakítás a táplálékláncban. Megállapítható, az alábbiak szerint: ha ezen 1000 kcal (m2 nap) rögzített termelők, majd 10 Kcal (m2 nap). Növényevő biomassza belép, és csak 1 kcal (m2 d.) - húsevő biomasszát.
Mivel egy bizonyos mennyiségű anyagot lehet használni többször minden biocoenosis egy részét az energia, amint célszerű mondani, az ökoszisztéma kaszkád energiaátadás következik be (lásd. Ábra. 12.19).
Consuments kezelik és stabilizáló elem az ökoszisztémában (ábra. 12.32). Consuments generál spektrum sokszínűség cenosis, megakadályozva monopol dominánsok. Ellenőrzési rendelet értéke a fogyasztók ésszerűen hozzárendelhető egészen alapvető. Szerint kibernetikus nézetek, az ellenőrzési rendszernek kell lennie bonyolultabb szerkezetű, mint amit az oka, világossá válik, több típusú fogyasztók. A kontroll érték és az energia a fogyasztók olyan alaplap. energia áramlását az egyik vagy a másik táplálkozási szinten nem is lehet abszolút határozza meg az étel jelenléte-rövid szénláncú trofikus szinten. Mindig van, mint tudjuk, a megfelelő „biztonsági”, mint a teljes megsemmisítése élelmiszer vezetne, hogy a halál a fogyasztók. Ezek az általános mintázatot figyeltünk keretében népesedési folyamatokat, közösségek, környezetvédelmi szintet a piramis, biocönózissal egészére.