- •Палеонтологические данные о происхождении человека
- •Основные этапы антропогенеза
- •Движущие силы антропогенеза
- •Человеческие расы
- •Организм и среда. Экологические факторы.
- •Действие экологических факторов на организмы. Ограничивающий фактор.
- •Абиотические факторы
- •Биотические факторы
- •Различные типы взаимодействий между организмами разных видов
- •Динамика численности популяций и их саморегуляция
- •Цепи питания и пищевые (трофические) сети
- •Связь потока энергии с цепями питания. Экологические пирамиды
- •Показатели, характеризующие биогеоценоз
- •Развитие экосистем
- •Устойчивость экосистем
- •Агроценозы
- •Функции живого вещества в биосфере
- •Биомасса гидросферы
- •Биомасса атмосферы.
- •Поток энергии и круговорот веществ в биосфере.
- •Круговорот азота.
- •Круговорот фосфора.
- •Антропогенные воздействия на атмосферу
- •Антропогенные воздействия на гидросферу
- •Антропогенные воздействия на литосферу
- •Антропогенные воздействия на биоту
- •Решение экологических проблем — создание ноосферы
Связь потока энергии с цепями питания. Экологические пирамиды
В сухопутных биогеоценозах все виды, образующие пищевую цепь, существуют за счет органического вещества, созданного растениями. При этом в каждой цепи питания организмы последующих трофических уровней используют для построения вещества своего тела в среднем лишь 10% энергии, заключенной в биомассе, поступившей с предыдущего трофического уровня. Остальная энергия расходуется для поддержания жизнедеятельности организмов, превращается в теплоту и рассеивается. Поэтому пищевые цепи не могут быть длинными. Обычно они состоят не более чем из 5 звеньев (пищевых уровней). При этом биомасса растений, служащая основой пищевой цепи, на порядок превышает общую массу растительноядных животных, а биомасса каждого из последующих звеньев пищевой цепи в такой же степени убывает. Значительное убывание энергии при переходе от одного трофического уровня цепи питания к другому графически изображается в виде пирамиды. Согласно правилу экологической пирамиды, количество энергии, содержащейся в организмах на любом последующем трофическом уровне, меньше ее значений на предыдущем уровне.
Различают три основных типа экологических пирамид: пирамиды энергии, чисел и биомассы. Пирамиды энергии показывают количество энергии, фиксируемой на единице площади за единицу времени, например, кДж/м2. Они дают наиболее полное представление о функциональной организации сообщества, так как отражают скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь (рис 19.9).
Пирамиды чисел дают наглядное представление о численности особей на каждом трофическом уровне пищевой цепи. Пирамиды биомассы характеризуют изменение количества органического вещества при переходе с одного трофического уровня на другой. Экологические пирамиды наглядно свидетельствуют о том, что все процессы энергообмена в биогеоценозах идут в направлении уменьшения потенциальной энергии от первого трофического уровня в основании пирамиды к ее вершине, что соответствует второму закону термодинамики.
Показатели, характеризующие биогеоценоз
К основным показателям, характеризующим состояние биогеоценоза, относятся видовое разнообразие, плотность видовых популяций, биомасса и продуктивность.
Видовое разнообразие — число видов растений и животных, образующих данный биогеоценоз. Плотность видовых популяций — количество особей данного вида, отнесенное к единице площади или объема. Биомасса — общее количество органического вещества всей совокупности особей с заключенной в нем энергией. Биомассу обычно выражают в весовых единицах в пересчете на сухое вещество на единицу площади или объема.
Продуктивность — скорость продуцирования биомассы, которая измеряется количеством биомассы, образованной за какой-то конкретный срок (единицу времени), и выражается обычно в единицах сухого веса на единицу площади (объема) или в энергетическом эквиваленте (например, кДж/м2). Выделяют первичную и вторичную биологическую продуктивность.
Величина биомассы биогеоценозов в каждый данный момент времени зависит не только от их продуктивности, но и от продолжительности жизни организмов и особенностей самих биогеоценозов в целом. Например, в лесных биогеоценозах накопленная за десятки и сотни лет биомасса во много раз превосходит годовую первичную продуктивность. Наоборот, в морских экосистемах первичная годовая продуктивность фитопланктона в сотни раз превосходит наличную его биомассу, так как небольшие по биомассе, быстро размножающиеся одноклеточные водоросли столь же интенсивно потребляются консументами (рис. 19.11). Величины продуктивности и биомассы служат показателями роли тех или иных экосистем в круговороте веществ и стабилизации состояния биосферы. Изучение биологической продуктивности природных систем различного ранга — необходимая основа рационального использования, охраны и обеспечения воспроизводства природных ресурсов.