3.2.4 Биологические пирамиды

Биологические пирамиды представляет собой график-гистограмму, которая отображает изменение определенных параметров по трофическим уровням сообщества.

Общую экологическую продуктивность сообщества и законы передачи энергии от уровня к уровню отражают 3 типа биологических пирамид (пирамиды Элтона):

1. продуктивности или энергии;

2. биомассы;

3. численности.

Биологическая пирамида – графическая модель, отражающая вещества и энергию, проходящую через сообщество.

Пирамиды продуктивности или энергии. Размерность ? или ? – для водных сообществ и летающих тварей. Идет учет вегетативных циклов растений. Пирамиды продуктивности всегда сужены к верху при условии, что все пищевые источники учтены, так как пирамиды являются отражением закона Линдемана.

Пирамиды биомассы. Биомасса может быть представлена в единицах веса и калорийности. Яркий пример перевернутой пирамиды (неправильного вида) – планктонные сообщества, в которых биомасса зоопланктона больше биомассы фитопланктона, но продуктивность фитопланктона настолько высока, что он может прокормить больше по массе зоопланктона. Нет мертвого планктона, это связано с особенностями разложения в данных сообществах. Пирамида биомассы отражает урожай на корню, а не скорость оборота биомассы. Кроме планктонных сообществ перевернутую пирамиду могут давать сообщества с быстрым размножением и высокой скоростью оборота, это дает возможность жертвам с низкой биомассой кормить более высокую биомассу при низкой скорости оборота.

Пирамиды численности (чисел). Отражают число особей на единицу площади или объема. Элтон считал, что одному хищнику необходимо для пропитания большее количество жертв. Так же как и пирамида биомассы она строится без учета времени на основе многих измерений. Пирамиды чисел отражают плотность особей и могут быть перевернутыми (групповая охота).

Закон пирамиды: из всех экологических пирамид только пирамида продуктивности зависит от скорости продуцирования пищи в противоположность пирамидам чисел и биомассы, отражающих статику системы, и характеризующим урожай на корню. Пирамида подробности отражает картину скоростей прохождения массы пищи через трофическую цепь, в соответствии с законом Линдемана эта пирамида всегда имеет правельную форму.

Ю.Одум в 1975 г. сформулировал закон пирамид: пирамида чисел приводит к переоценке значимости мелких особей сообщества, пирамида биомассы переоценивает роль крупных организмов, и лишь пирамида продуктивности отображают экологическую эффективность сообщества.

Тема 4 организация биосферы

1. Структура и границы биосферы

   1. Общая характеристика и определение биосферы

Сам термин «биосфера» был введен К.Зюссом в 1879 г. Концепция биосферы разработана Вернадским.

Биосфера – совокупность частей земной оболочки, которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием, занята продуктами их жизнедеятельности и представляет собой глобальную экосистему.

Биосфера, как оболочка Земли, включает составной частью атмосферу, гидросферу, литосферу и биоту, как особую сферу жизни. Поэтому границами биосферы принято считать границы озонового слоя, но жизнь распределена на гораздо большее расстояния, как в верхних слоях атмосферы, так и вглубь литосферы или гидросферы.

Так как сегодня и на глубине ≈11 км (10919 м) обнаружена жизнь, а космические корабли так же раздвигают границы биосферы, поэтому в настоящее время применима концепция экосферы, разработанная В.Горшковым.

Экосфера – планетарная совокупность живых организмов, а так же все вещества, находящиеся под контролем потребления трансформации и продуцирования живых организмов не относящаяся к геологическому покрову и границы экосферы больше четко определены. Низшая граница проходит по горизонту, максимальная – проникновения корней деревьев; верхняя – под поверхностью растительного покрова (30 м). Экосферой называют «пленкой жизни».

Особенности биосферы:

1. биосфера представляет собой оболочку жизни, то есть оболочку существования живых организмов;

2. биосфера – это оболочка Земли, где происходит трансформация космического излучения в действенную земную энергию: электрическую, химическую, механическую, тепловую;

3. планетарная роль живых организмов: по классификации Вернадского все вещество биосферы делится на следующие группы:

а) живое вещество;

б) биогенное вещество – это продукты жизнедеятельности живых организмов;

в) биокосное вещество – это те вещества, которые циркулируют между живой и неживой материей (N₂, CO₂, );

г) абиогенное вещество – минералы, которые могут быть вовлечены в круговорот жизни;

д) косное или неживое вещество – горные породы, минералы, песок.

Основные жизнеобеспечивающие факторы биосферы следующие:

1. CO₂ + O₂ – их наличие;

2. Термический режим;

3. Влажность, связанная с наличием воды. А так же обеспечивающая нормальный ход ферментным процессов.

На Земле существует буферные системы, позволяющие сохранить живое вещество биосферы.

2^я буферная система – озоновый слой, был образован в результате жизнедеятельности биоты из O₂. Функции озонового слоя – защита и поглощение жесткого ультрафиолетового излучения.

3^я буферная система – атмосфера – плотный газовый слой, инертный по химическому составу. Защищает и дает право на жизнь всем живым организмам биосферы. Функции атмосферы: защитная, транспортная (перемещает воздушные массы), это ускоряет обмен веществ и круговороты, способствует рассеянию вредных примесей.

4^я буферная система – арктическая оболочка, Арктика. Функции: вечные льды являются универсальными адсорбентами загрязняющих примесей, они фильтруют атмосферу, выравнивают концентрацию различных веществ в атмосфере.

5^я буферная система – почва – особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой материи одновременно. Почва образовалась в результате совместного действия воды, воздуха и живых организмов на горные породы. Функции:

• разложение мертвой органики в цепях редуцентов;

• плодородие – производство биомассы.

6^я буферная система – зеленый покров планеты – глобольный фитоценоз. Функции:

• синтез биомассы;

• производство пищи для всех живых организмов;

• выделение О₂;

• поглощение СО₂;

• перераспределение осадков и формирование климата.

7^я буферная система – единый генофонд живых организмов. Основная функция – поддерживание биологического разнообразия.