V. Трофическая структура и поток энергии в экосистеме Трофическая структура: уровни, цепи, сети
Экосистема – функциональное единство живых организмов и неживой среды, однородное на неком участке пространства.
Термин экосистема: 1935, Тенсли.
Термин: биогеоценоз: 1942, Сукачев.
1956 Эванс: экосистема – любая живая система, обменивающаяся с окружающей средой энергией и веществом.
Классификация биоты:
-
таксономическая;
-
по межпопуляционным взаимодействиям;
-
по положению в трофических цепях.
Трофический уровень характеризует положение живого организма по типу получения им органического вещества.
Трофические уровни:
-
продуценты – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических:
-
фотоавтотрофы – запасают энергию на основе фотосинтеза (растения, бактерии, цианобактерии);
-
хемоавтотрофы – запасают энергию на посредством химических реакций бех участия света (серобактерии, бактерии-нитрификаторы, железобактерии и т.д.).
-
консументы – организмы, потребляющие живое органическое вещество:
-
консументы I-ого порядка (питаются продуцентами);
-
консументы II-ого порядка (питаются консументами I порядка);
-
консументы III-ого порядка (питаются консументами II и III порядка);
-
[детритофаги, сапрофаги (питаются детритом), например, - гиена, дождевой червь].
-
редуценты – разлагающие мёртвое органическое вещество (бактерии, грибы).
Фитодетрит – мертвое растительное вещество.
Зоодетрит – мертвое животное вещество.
В процессе дыхания все гетеротрофы разлагают органическое вещество до неорганического для получения энергии, но консументы разлагают живое вещество, а редуценты – мёртвое.
Уравнение дыхания обратно по отношению к уравнению фотосинтеза, и энергия там не поглощается, а выделяется.
Выделяют два типа трофических цепей (на примерах):
|
1. Пастбищная цепь |
2. Детритная цепь |
|
К |
Фитодетрит (мёрт. раст. вещ-во) |
|
Суслик |
Грибы |
|
Лисица |
Почвенные клещи |
|
Блоха |
|
овыль
В океане пастбищные цепи отделены от детритных: глубоководные сообщества живут часто на оседающем на дно детрите. Детритные цепи преобладают на суше.
Органическое вещество растений жестче, чем у животных, в физическом и химическом смысле.
Трофическая сеть – система трофических цепей в экосистеме.
Между трофическими уровнями – не взаимнооднозначное соответствие.
Пример трофической сети (стрелка направляется в сторону того, кто питается):
Поток энергии в экосистемах
Энергия – способность совершать работу. 1 Дж = работа, совершаемая при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы.
I начало термодинамики: энергия ниоткуда не появляется и никуда не исчезает.
Количеством энергии, доступное для данного трофического уровня, определяется нижестоящим трофическим уровнем.
II начало термодинамики: Энергия легко переходит из более концентрированных состояний в более рассеянные (с повышение энтропии).
Сложность биологических систем поддерживается за счёт увеличения энтропии в окружающем мире.