Как составить пирамиду животных

Пищевые цепи, сети и экологическая пирамида

Пищевая цепь — линейная замкнутая последовательность, в которой каждое живое существо питается и само является питанием для другого организма.

Внутри экологической системы органические вещества создаются растениями. Их поедают животные, которых, в свою очередь, съедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено — трофическим уровнем. Термин «трофический» произошел от греческого слова trophos — «питание».

Составляющие пищевой цепи:

1. Продуценты (производители) создают органические вещества из неорганических. Это растения и некоторые бактерии.
2. Консументы (потребители) используют готовые органические вещества. Консументы первого порядка питаются продуцентами; консументы второго порядка питаются консументами первого; консументы третьего порядка питаются консументами второго и т. д.
3. Редуценты (разрушители) разрушают, или минерализуют, органические вещества до неорганических. Редуцентами являются бактерии и грибы.

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида — это графическое изображение соотношения различных трофических уровней пищевой цепи.

Пищевая цепь не может содержать больше 5—6 звеньев, потому что при переходе на каждое следующее звено 90 % энергии теряется. Основная закономерность экологической пирамиды — правило 10 %. Например, для образования 1 кг массы дельфину необходимо съесть около 10 кг рыбы, а этим 10 кг рыбы нужно 100 кг корма — водных позвоночных, которым для образования такой массы необходимо съесть 1000 кг водорослей и бактерий. Если в соответствующем масштабе изобразить эти величины и их зависимость, то получится своеобразная пирамида.

Пищевые сети

В природе не все так просто. Зачастую живые организмы взаимодействуют настолько сложно, что визуально это скорее похоже не на пирамиду, а на сеть.

Например, хищники могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Поделиться ссылкой

Принцип восхождения (от простого к сложному, от низшего к высшему) полностью соответствует всем существующим процессам эволюции и развития на Земле. В том числе и экологических цепей. Если графически изображать все этапы их эволюционирования (прохождения естественных переходов), то объемная картинка принимает вид конуса, а плоская — пирамиды с широким основанием внизу.

Экологическая пирамида и правила ее построения полностью соответствует данной геометрической форме.

Что такое биологическая пирамида

В ее принцип построения положено взаимоотношение всех соседних слоев на основании их пищевых отношений. Массивную основу дает богатая биомасса (растения — на земле, водоросли — в воде), которая становится продуктом потребления для следующего верхнего слоя. Такой процесс питания верхнего (с меньшим количеством организмов) слоя низшим (более массивным) повторяется до верхушки пирамиды — высшего организма или особи.

Виды

Для более полной оценки существующих биогеоценозов и биоценозов с точки зрения их трофических отношений было выделено три фактора оценки. В основу брались их основные показатели и влияние на окружающую среду.

Энергии

Из этих трех типов схема потери/передачи энергии дает наиболее полное представление о функциональной организованности сообщества. Анализ ее работы показывает коэффициент полезного действия всей системы, качество и скорость обменных и природных процессов цепи.

Согласно расчетам специалистов, потребляемая и вырабатываемая энергия только одной десятой частью вливается в следующий уровень. Остальная ее часть идет на обеспечение всех процессов жизнедеятельности и излучается в окружающую среду в виде тепла.

Закон перехода энергии от слоя к слою (уровня к уровню) носит циклический характер с сохранением пропорции передачи и потребления энергии примерно 1:10.

Биомассы

Ее потеря от уровня к уровню обусловлена расходом ее энергетической ценности на функциональные энергозатраты организмов (особей): пищеварение, дыхание, выполнение всех двигательных функций и работу внутренних органов.

Численности

Низший слой всегда имеет большее количество особей и организмов в цепи (в перевернутых схемах наоборот).

Правило экологической пирамиды

В начале XX века рисунок имел только форму и текстовое информативное наполнение с наименованием уровней или конкретных участников (продуцентов и консументов) определенной экосистемы. Позднее было выведено общее количественное соотношение между соседними уровнями. Его назвали «Правилом экологической пирамиды».

Оно гласит:

Перевернутая пирамида

Принцип ее построения сохраняется и в том случае, если количественный состав продуцента меньше консументов первого уровня. Только на этот раз внизу оказывается вершина пирамиды (точка), а широкое основание — вверху.

На это влияет фактор численности организмов — от меньшего к большему.

Биомассы

В морях и океанах некоторым экосистемам свойственна перевернутая конфигурация рисунка. Это обусловлено особенностями их развития и взаимодействия.

Цепь питания

Основная потребность любого живого организма — питание. Исходя из принципа построения биологической трофической пирамиды, в этот процесс включены все виды — от простейших (бактерий) до высших (человека). В каждой отдельной экосистеме количество элементов (уровней) может колебаться от двух до 5—6 (в океане и более).

Линейная последовательность организмов, которые передают питательные вещества и энергию, начиная с продуцентов, высшим хищникам через других потребителей называется цепью питания.

Исходя из структуры и особенностей организмов, им требуется разная по содержанию полезных веществ (БЖУ, минеральных компонентов, витаминов) пища. Таким образом сложились различные цепи питания.

Пастбищная

Она заключается в последовательном переходе энергии, потребляемой в виде пищи. Состав первого продуцента (энергетика) — зеленые растения, съедобные для травоядных (травы, цветы, наземные овощные культуры).

Детритная

Ее структура имеет обратное движение энергии — от умерших крупных животных к микроорганизмам, которые, перерабатывая останки, выделяют специальную субстанцию, называемую детритом.

На картинке пример такой цепи питания.

Примеры

Для понимания работы биосистем по принципу пирамиды рекомендуется ознакомиться с наглядными примерами, которые можно встретить в природе или в повседневной жизни.

На берегу моря после шторма можно наблюдать такую картину: большие стаи чаек кружат над самой водой и атакуют поднимающуюся к поверхности рыбу. Туда же устремляются местные ребята и на небольшой глубине ловят рыбу голыми руками.

Следующий пример носит отпечаток антропогенного влияния на экосистему.

Этот пример интересен тем, что корова одновременно становится участником и простой, и перевернутой схемы. Признак последней — меньшее количество питательных организмов на низшем трофическом уровне.

Значение

Использование закона ступенчатой зависимости уровней и влияние их численности и массы друг на друга позволяет ученым оценивать существующие биоценозы в каждом индивидуальном случае. Зная численность или биомассу одного уровня, учитывая антропогенно-природную обстановку местности, можно рассчитать численные значения всех остальных. Это позволяет существенно сократить временные и экономические расходы на научные исследования.

Эти методы расчетов могут применяться и в народном хозяйстве.

Применение правила экологической пирамиды позволяет в некоторых смежных вопросах решать экологические задачи.

Видео

Познавательный видеоурок по биологии — пример задачи по теме «Цепи питания».

Условие

Решение

Все решения

Написать комментарий

Составьте цепи питания лиса заяц 1 3 2 4 осина 5 7 дрозд ястреб листва Ответ 312 6754 6 Дождевой червь

В реальности пищевые взаимоотношения намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

Правило экологической пирамиды – закономерность отражающая прогрессивное уменьшение массы (энергии, числа особей) каждого последующего звена пищевой цепи. Правило 10 %.

Для удобства анализа количество особей отображаются прямоугольниками или трапециями, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Пирамида чисел (Элтона) – отражает число отдельных организмов на каждом трофическом уровне.

Пирамида биомасс – отражает количество органического вещества, синтезируемого на каждом трофическом уровне Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид.

Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии.

Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы.

Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

Источник: https://present5.com/pishhevye-cepi-i-seti-pitaniya-pravila-ekologicheskoj-piramidy/

Биомасса. Поток энергии и цепи питания. Экологическая пирамида

Для осуществления любых жизненных процессов необходима энергия. Единственным источником энергии для земных растений является Солнце.

Солнечная энергия, попадающая на фотосинтезирующие органы растений, аккумулируется во вновь образующихся органических соединениях. Эта энергия используется продуцентами по-разному. Часть ее тратится на дыхание, т.е.

на биологическое окисление, часть запасается в виде вновь возникшей биомассы.

Биомасса – это масса организмов определенной группы или сообщества в целом. Некоторую долю созданной продуцентами биомассы съедают травоядные животные. Хищники потребляют травоядных животных и получают долю энергии.

Большая часть энергии, полученная консументами с пищей, тратится на процессы, происходящие в клетках, а также выводится с продуктами жизнедеятельности в окружающую среду. Меньшая часть энергии идет на увеличение массы тала, рост и размножение.

Часть биомассы продуцентов, не съеденная животными, отмирает, и с отмершей биомассой аккумулированная в ней энергия поступает в почву в виде растительного опада.

Растительный и животный опад (трупы, экскременты) пища редуцентов. Определенное количество энергии запасается в биомассе редуцентов, а часть рассеивается.

Таким образом, энергия аккумулируется на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в состав органических веществ, почвы, и рассеивается при разрушении ее разнообразных соединений.

Через любую экосистемы проходит поток энергии, определенная часть которого используется каждым живым существом.

Биомасса представляет собой концентрацию живого вещества. Вторым важным показателем экосистемы является продуктивность, которая выражается в скорости нарастания биомассы. За счет фотосинтеза на Земле создается 98 % органического вещества; 2 % приходится на хемосинтез.

Различают валовую первичную продукцию (ВПП), которая представляет собой все органическое вещество экосистемы с затратами на дыхание. Чистая первичная продукция (ЧПП) – это то количество органического вещества, которое остается в экосистеме после затрат на дыхание.

Формулой это можно выразить так:

ЧПП = ВПП – затраты на дыхание.

ЧПП очень различается в разных экосистемах. Например, на коралловых рифах она составляет 2500 г/м кв. в год, во влажных тропических лесах – 2300 г/м кв. в год. Коралловые рифы и влажные тропические леса являются самыми продуктивными экосистемами. Наиболее бедными экосистемами являются открытый океан (125 г/м кв. в год) и пустыня (3 г/м кв. в год).

Цепь питания – перенос энергии от его источника через ряд организмов. Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организмов.

Травоядные животные (потребители первого порядка) поедают растения, первичные хищники (потребители второго порядка) поедают травоядных, вторичные хищники (потребители третьего порядка) поедают хищников помельче.

• Таким образом, создаются пищевые цепи из продуцентов и консументов, которые на разных этапах смыкаются с сообществом редуцентов.
• Цепи питания представляют собой возможные варианты поедания организмами друг друга. Цепи питания, как правило, состоят из трех звеньев:
• Продуценты  консументы  редуценты  неорганические вещества
• Приведем несколько примеров пищевых цепей, где для удобства изображения опустим группу редуцентов, представленных бактериями.
• В лесу: малина  рыжая полевка  ушастая сова
• На лугу: трава  корова  блоха  паразитирующее простейшее
• В озере: диатомовая водоросль  дафния  карась

Приведенные пищевые цепи конечно являются крайне упрощенными. На практике цепи питания разветвляются и образуют пищевую сеть, так как каждый из консументов не может потреблять в пищу только один вид организмов.

Изменения в биогеоценозах. Причины смены биогеоценозов. Агроценоз.

Каждый из уровней питания называется трофическим уровнем. Фактически при поедании организмами друг друга по трофическим уровням переносится энергия. В каждом последующем трофическом звене количество энергии убывает. Это связано с тем, что какое-то количество энергии, поступившей в трофический уровень, всегда будет рассеиваться в виде тепла.

Состояние экосистемы описывается с помощью экологической пирамиды. Экологическая пирамида представляет собой график состояния каждого трофического уровня.

Эти графики строятся на основе изменения в каждом последующем трофическом уровне таких показателей как численность на единицу площади; биомассе на единицу площади, энергии.

Пирамиды, построенные на основе изменений численности и биомассы могут иметь перевернутый вид, а на основе изменений энергии – никогда.

В классической пирамиде каждое следующее основание меньше предыдущего. При составлении экологической пирамиды в нижних основаниях пирамиды оказываются продуценты, а вверху – консументы.

Согласно исследованиям американского гидробиолога Линдеманна только часть энергии поступает на следующий трофический уровень (закон передачи энергии по цепям питания). Это количество энергии равно 10–20 % от предыдущего. Согласно этому закону в природе не может быть более 3–5 трофических звеньев в одной цепи. Наиболее выгодные с энергетической точки зрения цепи, содержащие 2 – 3 звена.

Пищевые цепи разделяются на два типа:

Цепь выедания – начинается с растений, идет к растительноядным животным, далее к хищникам.
Цепь разложения – начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных, далее мелкие животные и микроорганизмы.

Все типы пищевых цепей всегда существуют в сообществе таким образом, что член одной цепи является также членом другой. Соединения цепей образую пищевую сеть экосистемы.

Угнетение или разрушение любого звена экосистемы с неизбежностью отразится на экосистеме в целом.

Источник: http://ebiology.ru/biomassa-potok-energii-i-cepi-pitaniya-ekologicheskaya-piramida/

Вопрос №5.Трофические цепи. Экологические пирамиды

Теория и методика ознакомления детей дошкольного возраста с природой

Вопрос №1. Понятие о среде обитания организмов

Среда обитания– это часть природы, которая окружает организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Среда обитания каждого организма многообразна и изменчива. Она слагается из множества элементов живой и неживой природы, а также элементов, привносимых человеком в результате хозяйственной деятельности.

Следовательно: совокупность природных условий и явлений, окружающих живые организмы, с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии, называется средой обитания. Роль среды двояка. Прежде всего, живые организмы получают из среды, в которой обитают, пищу и энергию.

Кроме того, различные среды ограничивают распространение организмов по земному шару.

• Выделяют четыре основные среды обитания, освоенные живыми организмами:
• 1)водная
• 2)наземно-воздушная
• 3)почвенная
• 4) живые организмы — заселенные паразитами и симбионтами.

Водная среда (гидросфера) -занимает 71% площади земного шара. Характерной чертой водной среды является ее подвижность.

Движение воды обеспечивает снабжение водных организмов кислородом и питательными веществами, приводит к выравниванию температуры во всем водоеме, т.к.

вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью и считается наиболее стабильной по экологическим условиям средой, без резких колебаний температур. В воде кислорода в 20 раз меньше, чем в атмосфере, и здесь он является лимитирующим фактором.

Наземно-воздушная среда — наземная среда самая сложная по экологическим условиям.

Экологические факторы здесь отличаются рядом специфических особенностей: сильные колебания температур, более интенсивный свет, меняющаяся влажность в зависимости от сезона года, времени суток и географического положения.

Особенностью этой среды является то, что организмы, обитающие здесь, окружены воздухом – газообразной средой, характеризующейся низкой влажностью, плотностью, давлением, а также высоким содержанием кислорода.

Почвенная среда.Почва представляет собой сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Почва обладает также своеобразными биологическими особенностями, поскольку она тесно связана с жизнедеятельностью организмов.

Живые организмы.Как известно, для растений и животных, ведущих симбиотический образ жизни, организм, на котором они поселяются (хозяин), является специфичной средой жизни.

У хозяина в результате вырабатываются самые различные защитные реакции.

Паразиты же, в свою очередь, приспосабливаются к этим реакциям, и, таким образом, процесс коадаптации, взаимного приспособления паразита к хозяину и, наоборот, хозяина к паразиту осуществляется постоянно.

1. Вопрос №2. Понятие об экологических факторах
2. Элементы среды, необходимые организму или отрицательно на него воздействующие – это экологический фактор.
3. Экологические факторы делятся на: абиотические, биотические и антропогенные.

• Абиотические факторы делятся на:
• — химические (химический состав атмосферы, морских и пресных вод, донных отложений)
• — физические (тепло, вода, свет, воздух, температура, давление, влажность)
• Влага. В зависимости от места обитания и влажностирастения бывают:
• Гидрофиты – растения, обитающие в сильно влажной почве.
• Мезофиты – средняя влажность почвы.
• Ксерофиты – в сухих почвах.
• В зависимости от места обитания и влажности животные бывают:
• Гидрофилы – влаголюбивые животные.
• Мезофиллы – животные умеренного климата.
• Ксерофилы – сухолюбивые животные.
• Тепло:
• Креофилы – все виды, обитающие в условиях низкой температуры (бактерии, членистоногие).
• Термофилы – организмы, активность которых происходит при высокой температуре.
• По адаптации к низким температурам различают следующие растения:
• Нехолодостойкие – гибнут при температуре выше температуры замерзания воды.
• Льдоустойчивые – выдерживают температуру с промерзанием почвы в 1 метр.
• Неморозостойкие – переносят низкие температуры, но гибнут, когда в почве образуется лед.
• Воздух: Растения делятсяна:
• газоустойчивые (тополь, липа, акация).
• не газоустойчивые (клен, ольха, осина, береза, все хвойные).
• Свет – все живые организмы. Делятся на:
• Светолюбивые – это обитатели открытых мест (лиственница, сосна, пшеница).
• Тенелюбивые – это растения нижних ярусов (папоротник, мох, лишайник).
• Теневыносливые – эти растения могут расти и в тени и на свету (липа, клен, подорожник).
• Биотические факторы. Делятся на:
• Фитогенные – влияние растений на другие растения, животных и человека.
• Зоогенные – влияние животных на других животных и растений.

Антропогенные факторы.Совокупность воздействия деятельности человека на органический мир.

Вопрос №3 и 4. Понятие о биоценозах и экосистеме. Основные компоненты, структура, особенности функционирования.                  Проблема взаимоотношений между организмами. Типы отношений

БИОЦЕНОЗ— совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.).

Биоценоз, или сообщество, (термин предложен Мебиусом в 1877 году) — объединение организмов, которые связаны друг с другом взаимозависимостью и образуют группировку, относительно стабильную во времени и пространстве. Биоценозы могут быть устойчивыми или циклическими.

В современной экологии под биоценозом понимается группировка живых организмов, формируемая в определенных более или менее устойчивых условиях внешней среды, характеризуемая определенным видовым составом и наличием взаимозависимостей между входящими в нее видами. Биоценоз занимает пространство, именуемое биотопом.

Размеры и продолжительность существования биоценоза могут быть весьма различными. Синонимами биоценоза можно считать ассоциацию или сообщество. Экосистема — это система, состоящая из биотопа и населяющего его биоценоза.

Экосистемы обычно складываются в процессе длительной эволюции и являются адаптацией видов к окружающей их среде обитания. Они обладают свойством саморегуляции и способны противостоять изменениям окружающей среды и резким колебаниям численности и плотности составляющих их популяций или их группировок.

Экосистема обычно включает в себя: — биотические органические и неорганические в-ва среды обитания живых организмов; — автотрофные организмы-продуценты, способные синтезировать органические вещества за счет неорганической среды; — гетеротрофные организмы-консументы, питающиеся продуцентами или другими консументами; — редуценты (или биоредукторы, или деструкторы), разлагающие органические вещества на неорганические составляющие.

Выделяют 9 типов наиболее важных взаимодействий между видами (по Ю.

Одуму):Нейтрализм — ассоциация двух видов популяций не сказывается ни на одном из них;Взаимное конкурентное подавление— обе популяции взаимно подавляют друг друга;Конкуренция из-за ресурсов— каждая популяция неблагоприятно воздействует на другую при недостатке пищевых ресурсов;Аменсализм— одна популяция подавляет другую, но сама при этом не испытывает отрицательного влияния;Паразитизм-популяция паразита наносит вред популяции хозяина;Хищничество— одна популяция неблагоприятно воздействует на другую в результате прямого нападения, но зависит от другой;Комменсализм — одна популяция извлекает пользу от объединения с другой, а другой популяции это объединение безразлично;Протокооперация — обе популяции получают пользу от объединения;Мутуализм — связь благоприятна для роста и выживания отдельных популяций, причём в естественных условиях ни одна из них не может существовать без другой.

Вопрос №5.Трофические цепи. Экологические пирамиды

Трофическая цепь— пищевая цепь, цепь питания, взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища — потребитель.

В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты.

Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.

В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина).

Экологическая пирамида— графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.

Экологические пирамиды различают в зависимости от показателей, на основании которых строится пирамида.

При этом для всех пирамид установлено основное правило, согласно которому в любой экосистеме больше растений, чем животных, травоядных, чем плотоядных, насекомых, чем птиц.

1. Типы экологических пирамид
2. 1. пирамиды чисел- на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов
3. 2. пирамиды биомасс- характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м2, кг/га, т/км2или на объем — г/м3

3. пирамиды энергии- показывает величину потока энергии или продуктивности на последовательных уровнях.

Источник: https://studopedia.net/2_20393_vopros-troficheskie-tsepi-ekologicheskie-piramidi.html

Презентация «Поток энергии, цепи питания. Экологическая пирамида. Продукция экосистем.» презентация к уроку по биологии (11 класс) по теме

Слайд 1

Поток энергии и цепи питания Автор презентации = учитель биологии ГБОУ СОШ№113 Архипова Татьяна Сергеевна

Слайд 3

Передача энергии через пищевые связи Вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений.

Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т. е. связаны между собой энергетическими отношениями.

Пищевые связи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.

Слайд 4

Цепи питания (трофические цепи) Путь каждой конкретной порции энергии, накопленной зелеными растениями, короток.

Она может передаваться не более чем через 4–6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов.

Такие ряды последовательно питающихся друг другом организмов , в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания.

• Слайд 5
• растение → заяц → волк; растение → полевка → лисица → орел; растение → гусеница → синица → ястреб; растение → суслик → гадюка → орел . Пример цепей питания
• Слайд 6
• Цепи питания (трофические цепи) Трофические цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (или пастбищными, или цепями потребления )
• Слайд 7
• Детритная трофическая цепь Цепи , которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, – детритными цепями разложения.
• Слайд 8

Трофические уровни Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем.

Первый трофический уровень – это всегда продуценты, создатели органической массы; растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные , живущие за счет растительноядных форм, – к третьему; потребляющие других плотоядных – соответственно к четвертому и т. д. Таким образом, различают консументов первого, второго и третьего порядков, занимающих разные уровни в цепях питания.

1. Слайд 9
2. Трофические уровни 1 трофический уровень 2 трофический уровень 3 трофический уровень 4 трофический уровень
3. Слайд 10

Правило 10 % основная часть потребляемой с пищей энергии идет у животных на поддержание их жизнедеятельности и лишь сравнительно небольшая – на построение тела, рост и размножение.

Иными словами, большая часть энергии при переходе из одного звена пищевой цепи в другое теряется, так как к следующему потребителю может поступить лишь та энергия, которая заключается в массе поедаемого организма.

По грубым подсчетам, эти потери составляют около 90 % при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь.

Слайд 11

Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекрещиваются между собой, образуя разветвленные сети.

Почти все животные, за исключением редких специализированных видов, используют разнообразные источники пищи. Поэтому при выпадении одного звена в цепи не происходит нарушения в системе.

Чем больше видовое разнообразие и богаче пищевые сети, тем устойчивее биоценоз. Пищевые сети

Слайд 12

Первичная продукция Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет продуктивность сообществ.

Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени, называют первичной продукцией сообщества.

Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах – эквивалентном числе джоулей.

Слайд 13

Первичная продукция Валовая первичная продукция – количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на дыхание). Эта часть может быть достаточно большой. В тропических лесах и зрелых лесах умеренного пояса она составляет от 40 до 70 % валовой продукции.

Планктонные водоросли используют на метаболизм около 40 % фиксируемой энергии. Такого же порядка траты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция – это энергетический резерв для консументов и редуцентов .

Слайд 14

Вторичная продукция Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов. Прирост за единицу времени массы консументов – это вторичная продукция сообщества. Вторичную продукцию вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, так как прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего.

• Слайд 15
• Экологические пирамиды
• Слайд 16

Пирамиды биомассы Пирамиды биомассы в некоторых биоценозах (по Ф. Дре , 1976): П – продуценты; РК – растительноядные консументы ; ПК – плотоядные консументы ; Ф – фитопланктон; 3 – зоопланктон Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом.

Слайд 17

В большинстве наземных экосистем действует правило пирамиды биомасс, т. е .

суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников Для океана правило пирамиды биомасс недействительно (пирамида имеет перевернутый вид) .

На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.

1. Слайд 18
2. Пирамида биомасс океана.
3. Слайд 19
4. Пирамиды продукции правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем.
5. Слайд 20
6. Пирамида продукции
7. Слайд 21
8. Пирамида чисел Рассмотрите экологическую пирамиду численности и выявите закономерность. Почему численность организмов уменьшается при переходе с одного трофического уровня к другом
9. Слайд 22

Пирамида чисел В тех трофических цепях, где передача энергии происходит в основном через связи хищник – жертва, часто выдерживается правило пирамиды чисел: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается . Это связано с тем, что хищники, как правило, крупнее объектов своего питания и для поддержания биомассы одного хищника нужно несколько или много жертв .

Слайд 23

Пирамида чисел Из этого правила могут быть и исключения – те редкие случаи , когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных. Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает

• Слайд 24
• Закрепление материала
• Слайд 25

Укажите, какие цепи относятся к пастбищным, а какие к детритным . Обоснуйте свой ответ.

Сосна → тля → божья коровка → паук-крестовик → кукушка → ястреб Листовая подстилка → Дождевой червь → Черный дрозд → Ястреб-перепелятник Мертвое животное → Личинки падальных мух → Травяная лягушка → Обыкновенный уж Фитопланктон → зоопланктон → планктоядные рыбы → хищные рыбы → морские птицы, ластоногие, китообразные Гумус и детрит → Личинки ручейников → Хищные водные жуки → Рыбы Одноклеточные водоросли → Ресничные инфузории → Коловратки → Хищные водные жуки → Рыбы

1. Слайд 26
2. Составьте 2 цепи питания.
3. Слайд 27
4. Что изображено на рисунках?
5. Слайд 28

Что в экологической пирамиде обозначено цифрами? Назовите, кто в этой пирамиде является консументом 1 порядка, а кто — второго?

Слайд 29

Задача 1. В лесном сообществе обитают: гусеницы, синицы, сосны, коршуны. Составьте пищевую цепь и назовите консумента второго порядка. Задача 2. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.

Слайд 30

1 . На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы в лесу вырос один филин массой 3.

5 кг, если цепь питания имеет вид: зерно злаков -> мышь -> полевка -> хорек -> филин. 2.

На основании правила экологической пирамиды определите, сколько орлов может вырасти при наличии 100 т злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки -> кузнечики-> лягушки-> змеи-> орел.

Слайд 31

3.На основании правила экологической пирамиды определите, сколько орлов может вырасти при наличии 100 т злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки -> кузнечики-> насекомоядные птицы-> орел. 4.

Какие из перечисленных организмов экосистемы тайги относят к продуцентам, первичным консументам , вторичным консументам : бактерии гниения, лось, ель, заяц, волк, лиственница, рысь? Составьте цепь питания из 4 или 5 звеньев.

Слайд 32

http://www.newecologist.ru/ecologs-266-1.html http://i-exam-otvety.ru/pic/1743_210936/9043D29EE19B6A124E7554504DB598A8.jpg http://i-exam-otvety.ru/pic/1743_210898/BC76AE5017A9F0E81DA1A9F28AF31285.jpg http://ours-nature.ru/b/book/5/page/9-glava-9-ekosistemi/102-9-3-1-pervichnaya-i-vtorichnaya-produktsiya http://rudocs.exdat.com/docs/index-71199.html http://900igr.net/datai/ekologija/Razvitie-ekologii/0052-104-Potoki-energii.png http://www.home-edu.ru/user/f/00001285/1lesson/foodweb.files/web.png http://im5-tub-ru.yandex.net/i?id=108277838-50-72&n=21

Источник: https://nsportal.ru/shkola/biologiya/library/2013/03/14/prezentatsiya-potok-energii-tsepi-pitaniya-zkologicheskaya

История и описание

В 1927 году концепция экологической пирамиды была впервые предложена английским экологом Чарльзом Элтоном (1900−1991) (поэтому она также известна как элтонская пирамида). Экологическая пирамида — это графическое изображение треугольной формы, которое показывает количество организмов, биомассы и заключённой в них энергии на каждом трофическом уровне в экосистеме и их биологическую продуктивность. Она состоит из ряда горизонтальных полос, изображающих определённые ранги. Длина каждого столбца представляет общее количество особей, или биомассы, или энергии на каждом уровне в экосистеме.

Все организмы в биологии классифицируются на основе различных факторов окружающей среды, таких как образ жизни в определённой экосистеме (что едят и как получают энергию):

• Организмы, которые производят органические вещества из неорганических, называются продуцентами (производителями). Растения и некоторые бактерии являются преобразователями солнечной энергии в процессе фотосинтеза и создают (синтезируют) органические вещества, которые потребители используют в качестве пищи. Как правило, такие пирамиды в окружающем мире начинаются именно с потребителей. Они расположены внизу и проходят через различные ступени, поднимаясь по пирамиде. Вершина представляет самый высокий уровень в цепи питания.
• Следующим уровнем в иерархии являются консументы — это потребители органического вещества. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные — животную. В результате процесса пищеварения, протекающего в организмах консументов, происходит первичное измельчение и разложение органического вещества.
• После этого редуценты разрушают мёртвые или разлагающиеся организмы и при этом осуществляют естественный процесс разложения.

Экологическая эффективность

Экологическая эффективность — это эффективность, с которой энергия передаётся с одного трофического уровня на другой.

Количество трофических уровней в пастбищной пищевой цепи ограничено, поскольку передача энергии осуществляется по закону десяти процентов. Это означает, что только 10% энергии передаётся на каждый трофический уровень с нижестоящего.

Уменьшение на каждом последующем уровне обусловлено двумя причинами:

• ​При каждом трофическом потоке часть доступной энергии теряется при дыхании или расходуется на обмен веществ.
• Часть энергии теряется при каждом преобразовании.

Виды экологических пирамид

Подобные пирамиды представляют трофическую структуру, а также трофическую функцию экосистемы. Они могут быть следующих трёх видов:

1. Пирамида чисел (или численности). Здесь учитывается количество организмов на каждой ступени. В процессе продвижения вверх по уровням количество организмов уменьшается. Производители образуют наибольшее количество и, следовательно, находятся на самом дне.
2. Пирамида энергии. Она вертикальная и представляет собой поток энергии от производителей к конечным потребителям.
3. Пирамида биомассы. Она представляет количество биомассы организмов, присутствующих на каждом уровне. Биомасса — это ни что иное, как вес организмов.

В целом, все они являются вертикальными, за исключением некоторых случаев. Например, в пищевой сети детрита (остатки органических веществ, перегной, которые образуются при переработке мёртвых растений и животных бактериями и простейшими) пирамида чисел не является вертикальной, потому что многие организмы питаются мёртвыми растениями или животными. Перевёрнутой экологической пирамидой также является пирамида биомассы в океане. Но следует отметить, что пирамида энергии находится исключительно в вертикальном положении, поскольку поток энергии является однонаправленным.

Численность особей

Пирамида чисел графически представляет общее количество особей, присутствующее на каждом уровне. Этот вид может иметь две разные формы в зависимости от количества организмов: прямую и перевёрнутую.

В вертикальной числовой пирамиде количественное соотношение организмов обычно уменьшается снизу вверх. Это обычно происходит в экосистемах лугов и прудов, где растения (например, травы) занимают основание пирамиды. Последующие уровни включают потребителей.

Перевёрнутая пирамида чисел, с другой стороны, является противоположностью первой. Это обычно наблюдается в экосистемах леса с деревьями в качестве производителей и насекомых в качестве потребителей.

Среди трёх видов она наименее точна, поскольку не учитывает конкретное количество населения и, следовательно, не может полностью определить трофическую структуру в этой экосистеме. Она игнорирует биомассу организмов, а также не указывает на передаваемую энергию или использование её участвующими группами.

Вертикальная пирамида чисел на примере экосистемы пруда и луга кратко описывается следующим образом:

• Травы занимают самый низкий уровень (основание) из-за их обилия в экологии.
• Следующая более высокая ступень — основной потребитель — травоядные, например, кузнечик. Индивидуальное количество кузнечиков меньше, чем у травы.
• Следующая ступень — это основной хищник, например крысы. Количество крыс меньше, чем кузнечиков, потому что они питаются кузнечиками.
• Далее вторичный хищник, змеи. Они питаются крысами.
• И наконец, верхний хищник, такой как ястреб.

С каждым более высоким уровнем количество индивидуумов уменьшается.

При необходимости определить, какую массу растений сохранит от поедания гусеницами пара синиц при выкармливании 5 птенцов, если вес одного птенца 3 грамма, следует для начала составить цепь питания. Выглядеть она будет так: растения — гусеницы — синицы

Правило экологической пирамиды показывает, что на каждом предыдущем уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени больше, чем на последующем ~ в 10 раз. Следовательно, соотношение будет следующим: растения 1500 г — гусеницы 150 г — синицы 15 г. Таким образом, пара синиц, выкармливая своих птенцов, сохраняет 1,5 кг растений.

Масса живых организмов

Пирамида биомассы определяется как количество доступной пищи и сколько энергии передаётся на единицу площади продукта живого вещества, присутствующего в организме, и общее количество организмов, находящихся на определённой ступени. В менее сложных терминах это относится к пище, доступной для последующего уровня.

Большая часть биомассы, которую потребляют животные, используется для обеспечения энергии, превращается в новые ткани или просто остаётся непереваренной. Основную часть времени данный вид имеет истинную пирамидальную форму, причём биомасса на нижних уровнях выше уровней над ними.

Как и предыдущий вид, пирамида биомассы может иметь две формы: прямую и перевёрнутую. Обычно наземные экосистемы характеризуются вертикальной формой, имеющей большую базу (первичные продуценты) с меньшими уровнями (потребители), расположенными наверху.

С другой стороны, водные экосистемы являются полной противоположностью, поскольку они принимают перевёрнутую структуру. Это связано с тем, что производители фитопланктона (как правило, с меньшей биомассой) расположены у основания, а потребители, имеющие большую биомассу, расположены у вершины.

Биомасса также используется в качестве источника возобновляемой энергии при замене ископаемого топлива. Эта альтернатива существенно помогла в улучшении климатических условий планеты. Благодаря использованию биомассы в качестве топлива можно получить широкий спектр преимуществ, которые включают сокращение отходов и низкие затраты.

Основными характеристиками пирамиды биомассы являются:

• Она обычно определяется путём сбора всех организмов, занимающих каждый уровень отдельно, и измерения их сухого веса. Это преодолевает проблему разницы в размерах, поскольку взвешиваются все виды организмов на трофическом уровне.
• На каждом уровне располагается определённая масса живого материала в определённое время.
• Постоянный урожай измеряется как масса живых организмов (биомасса) или количество в единице площади.

Энергия и её передача

Последний, но не менее важный вид, это энергетическая пирамида, которая показывает общую энергию в экосистеме и сколько её требуется организмам, когда они поднимаются на более высокие уровни.

Структура потока энергии в пирамиде этого вида основана на принципах термодинамики. Этот закон конкретно говорит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, она только превращается в другую форму.

Её задача — показать, что энергия переносится с более низких уровней с большим количеством энергии (производители) на более высокие (потребители) и преобразуется в биомассу.

Следовательно, можно сделать вывод, что организмы, обнаруженные на самых высоких уровнях более коротких пищевых цепей, несут большее количество энергии, чем те, которые обнаруживаются в более длинных.

В отличие от первых двух видов, энергетическая пирамида всегда изображена в вертикальном положении с самыми большими энергоносителями в основании. Её идея очень важна в контексте биологического увеличения, которое определяется как тенденция увеличения количества токсичных веществ по мере продвижения вверх по уровням.

Когда производство рассматривается с точки зрения энергии, пирамида указывает не только количество потока энергии на каждом уровне, но и, что более важно, фактическую роль, которую различные организмы играют в передаче энергии. Она также показывает, сколько энергии нужно, когда она течёт вверх, чтобы поддерживать следующий уровень.

Она строится в соответствии со скоростью, с которой пищевой материал проходит через пищевую цепь. Некоторые организмы могут иметь небольшую биомассу, но общая энергия, которую они ассимилируют и передают, может быть значительно больше, чем у организмов с гораздо большей биомассой.

Примером экологической пирамиды биомассы может служить следующее описание:

1. Предположим, что экосистема получает 1000 калорий световой энергии в данный день. Большая часть энергии не поглощается, а отражается в пространстве.
2. Из поглощённой энергии только небольшая доля используется зелёными растениями, из которых они расходуют часть для дыхания, поэтому только 100 калорий хранятся в качестве энергозатратных материалов.
3. Олень съедает растение, содержащее 100 калорий пищевой энергии. Он использует часть из них для своего метаболизма и сохраняет только 10 калорий в качестве пищевой энергии.
4. Лев, который ест оленей, получает ещё меньше энергии. Таким образом, полезная энергия уменьшается от солнечного света до производителя, от травоядного животного до плотоядного.

Концепция энергетической пирамиды помогает объяснить феномен биологического увеличения — склонность токсических веществ к постепенному увеличению концентрации с более высокими уровнями.

Некоторые ограничения

Хотя все три вида очень специфичны для аспекта экосистемы, которую они хотят описать, все они всё ещё имеют тенденцию не замечать важные аспекты. Некоторые из этих ограничений следующие:

• Эти виды применимы только в простых пищевых цепях, которые не обязательно встречаются в природе. Они также не учитывают возможное присутствие одного и того же вида на разных трофических уровнях.
• Более того, ни одна из трёх экологических пирамид не даёт представления о разнице времён года и климата.
• Другим организмам, таким как микроорганизмы и грибы, не отводится особой роли в пирамидах, несмотря на их жизненно важную роль в экосистемах.
• Они не учитывают один и тот же вид, принадлежащий двум или более трофическим уровням.

Более того, сапрофитам (растениям, грибам или микроорганизмам, живущим на разлагающихся веществах) не отводится места в пирамидах, даже если они играют жизненно важную роль в экосистеме.