Welche Organismen besetzen die erste trophische Ebene? Die trophische Ebene ist ein Element der Nahrungskette. Energie in der Nahrungskette

TROPHISCHES NIVEAU, eine Ansammlung von Organismen, die durch eine Art Ernährung vereint sind. Das Konzept der trophischen Ebene ermöglicht es uns, die Dynamik des Energieflusses und die ihn bestimmende trophische Struktur zu verstehen.

Autotrophe Organismen (hauptsächlich Grünpflanzen) besetzen die erste trophische Ebene (Produzenten), Pflanzenfresser die zweite (Konsumenten erster Ordnung), Raubtiere, die sich von Pflanzenfressern ernähren, die dritte (Konsumenten zweiter Ordnung) und sekundäre Raubtiere die vierte (dritte). -Bestellung von Verbrauchern). Organismen unterschiedlicher trophischer Ketten, die jedoch Nahrung über die gleiche Anzahl von Gliedern in der trophischen Kette erhalten, befinden sich auf derselben trophischen Ebene. So sind eine Kuh und ein Rüsselkäfer der Gattung Siton, die sich von Luzerneblättern ernähren, Konsumenten erster Ordnung. Die tatsächlichen Beziehungen zwischen trophischen Ebenen in einer Gemeinschaft sind sehr komplex. Populationen derselben Art, die an unterschiedlichen trophischen Ketten teilnehmen, können sich je nach verwendeter Energiequelle auf unterschiedlichen trophischen Ebenen befinden. Auf jeder trophischen Ebene wird die aufgenommene Nahrung nicht vollständig assimiliert, da ein erheblicher Teil davon für den Stoffwechsel aufgewendet wird. Daher ist die Produktion von Organismen jeder nachfolgenden trophischen Ebene immer geringer als die Produktion der vorherigen trophischen Ebene, im Durchschnitt zehnmal. Die relative Energiemenge, die von einer trophischen Ebene auf eine andere übertragen wird, wird als ökologische Effizienz der Gemeinschaft oder Effizienz der Nahrungskette bezeichnet.

Die Beziehung zwischen verschiedenen trophischen Ebenen (trophische Struktur) kann grafisch dargestellt werden als ökologische Pyramide, deren Grundlage die erste Ebene (die Ebene der Produzenten) ist.

Ökologische Pyramide kann drei Arten haben:
1) Zahlenpyramide – spiegelt die Anzahl der einzelnen Organismen auf jeder Ebene wider;
2) Biomassepyramide – Gesamttrockengewicht, Energiegehalt oder ein anderes Maß für die Gesamtmenge an lebender Materie;
3) Energiepyramide - die Menge des Energieflusses.

Die Basis in den Zahlen- und Biomassepyramiden kann kleiner sein als die nachfolgenden Ebenen (abhängig vom Größenverhältnis von Erzeugern und Verbrauchern). Die Energiepyramide verjüngt sich immer nach oben. In terrestrischen Ökosystemen geht eine Verringerung der verfügbaren Energiemenge normalerweise mit einer Verringerung der Biomasse und der Anzahl der Individuen auf jeder trophischen Ebene einher.

Zahlenpyramide (1) zeigt, dass, wenn ein Junge ein Jahr lang nur Kalbfleisch essen würde, er 4,5 Kälber bräuchte, und um die Kälber zu füttern, müsste ein 4 Hektar großes Feld mit Luzerne (2x10 (7) Pflanzen) besät werden. In der Biomassepyramide (2) die Anzahl der Individuen wird durch Biomassewerte ersetzt. In der Energiepyramide (3) Berücksichtigung der Solarenergie Luzern verbraucht 0,24 % Solarenergie. Um die Produktion anzukurbeln, verbrauchen Kälber 8 % der Energie, die Luzerne das ganze Jahr über ansammelt. 0,7 % der von Kälbern gesammelten Energie werden im Laufe des Jahres für die Entwicklung und das Wachstum eines Kindes verwendet. Somit wird etwas mehr als ein Millionstel der Sonnenenergie, die auf ein 4 Hektar großes Feld fällt, für die Ernährung eines Kindes für ein Jahr verwendet . (laut Yu. Odum)

Trophäenkette

Das Hauptmerkmal von Ökosystemen ist das Vorhandensein von Nahrungsnetzwerken und -ketten in ihnen.

Definition 1

Die trophische (Nahrungs-)Kette ist eine Reihe spezifischer Organismen, die die Bewegung organischer Substanzen im Ökosystem und die darin enthaltene biochemische Energie widerspiegelt, die durch die Ernährung der Organismen gewonnen wird.

Als nächstes betrachten wir die folgenden Begriffe: Verbraucher, Zersetzer und Produzenten. Produzenten sind Organismen, die aus anorganischen Stoffen organische Verbindungen herstellen. In einem Ökosystem sind Produzenten autotrophe Organismen, die externe Energie durch Photosynthese in biochemische Energie umwandeln und sich in einer organischen Verbindung befinden.

Beispiel 1

Ein Beispiel für Produzenten sind Pflanzen (für terrestrische Ökosysteme). Ein Beispiel für Produzenten aquatischer Ökosysteme ist Phytoplankton – kleine Algen.

Verbraucher sind Organismen, die im Rahmen ihrer Tätigkeit von Produzenten produzierte organische Stoffe verbrauchen. Es gibt Verbraucher unterschiedlicher Ordnung (1. und 2.).

• Verbraucher 1. Ordnung sind Organismen, die Pflanzen fressen (z. B. Ziege, Hase).
• Konsumenten zweiter Ordnung sind Organismen, die ihre Proteine ​​aus tierischen und pflanzlichen Proteinen aufbauen (Konsumenten zweiter Ordnung werden auch Raubtiere genannt).

Reduzierer sind Organismen (hauptsächlich Pilze, Bakterien usw.), die organische Rückstände in anorganische Verbindungen umwandeln.

Trophische (Nahrungs-)Niveaus

In jedem Ökosystem kann eine bestimmte Anzahl trophischer Verbindungen oder Ebenen festgestellt werden. Die allererste Ebene wird durch die Produzenten repräsentiert, und die zweite und die folgenden Ebenen werden durch die Konsumenten repräsentiert. Die letzte Ebene wird hauptsächlich von Pilzen und Mikroorganismen gebildet, die sich von abgestorbenen organischen Verbindungen (Zersetzer) ernähren.

Ihre Hauptfunktion im Ökosystem besteht darin, organische Verbindungen in die ursprünglichen mineralischen Elemente zu zersetzen. Eine miteinander verbundene Reihe trophischer Ebenen ist eine trophische Kette oder Nahrungskette.

Es ist zu beachten, dass die Nahrungskette nicht immer vollständig ist. Erstens kann es an Produzenten (Pflanzen) mangeln. Diese Nahrungsketten sind charakteristisch für Lebensgemeinschaften und entstehen durch den Abbau pflanzlicher oder tierischer Rückstände, die sich beispielsweise in Wäldern auf dem Boden ansammeln (Waldmüll).

Zweitens können Heterotrophe (Tiere) in Nahrungsketten fehlen (oder in sehr geringen Mengen vorhanden sein). Beispielsweise sterben in Wäldern Pflanzen oder Teile davon (Äste, Blätter usw.) ab, d. h. Produzenten werden sofort in den Link der Zersetzer einbezogen.

In einer natürlichen Lebensgemeinschaft werden einige Organismen, die über eine gleiche Anzahl von Stadien Nahrung aus der Vegetation gewinnen, derselben trophischen Ebene zugeordnet. Es ist fair anzumerken, dass diese trophische Klassifizierung nicht die Art selbst, sondern die Art ihrer Lebensaktivität in Gruppen einteilt; Eine Population einer bestimmten Art wird eine oder mehrere trophische Ebenen besetzen, je nachdem, welche Energiequellen sie nutzt.

Die relative Rolle von Nahrungsketten in einem Ökosystem wird durch die Energiemenge bestimmt, die in eine bestimmte Kette fließt, und durch die Effizienz ihrer Nutzung durch trophische Ebenen. Wenn also in planktonischen Gemeinschaften die Hauptrolle bei der Energieübertragung (und damit bei der Freisetzung von Mineralverbindungen) den Verbrauchern der Weidekette zukommt, dann ist es in terrestrischen Ökosystemen die Detrituskette. Insbesondere in Wäldern

Nahrungsketten und trophische Ebenen gelten als integrale Bestandteile des biologischen Kreislaufs. Es sind viele Elemente beteiligt. Schauen wir uns als Nächstes die trophischen Ebenen des Ökosystems genauer an.

Terminologie

Eine Nahrungskette ist die Bewegung der in pflanzlichen Nahrungsmitteln enthaltenen Energie durch eine Reihe von Organismen, die dadurch entstehen, dass sie sich gegenseitig fressen. Nur Pflanzen bilden organische Stoffe aus anorganischen Stoffen. Eine trophische Ebene ist ein Komplex von Organismen. Bei der Übertragung von Nährstoffen und Energie aus der Quelle kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen ihnen. Trophische Ketten (trophische Ebene) setzen eine bestimmte Position von Organismen in der einen oder anderen Phase (Glied) während dieser Bewegung voraus. Marine und terrestrische biologische Strukturen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht. Einer der Hauptgründe ist, dass in ersteren die Nahrungsketten länger sind als in letzterem.

Schritte

Die erste trophische Ebene wird durch Autotrophen repräsentiert. Sie werden auch Produzenten genannt. Die zweite trophische Ebene besteht aus den ursprünglichen Konsumenten. Auf der nächsten Stufe stehen Verbraucher, die pflanzenfressende Organismen konsumieren. Diese Verbraucher werden als sekundär bezeichnet. Dazu gehören beispielsweise primäre Raubtiere, Fleischfresser. Außerdem umfasst die 3. trophische Ebene Konsumenten 3. Ordnung. Sie wiederum fressen schwächere Raubtiere. In der Regel gibt es eine begrenzte Anzahl von Trophiestufen – 4 oder 5. Selten sind es mehr als sechs. Diese Nahrungskette wird in der Regel durch Zersetzer oder Zersetzer geschlossen. Es handelt sich um Bakterien, Mikroorganismen, die organische Rückstände zersetzen.

Verbraucher: Allgemeine Informationen

Sie sind nicht nur „Esser“, die in der Nahrungskette enthalten sind. Sie befriedigen ihre Bedürfnisse durch ein Feedback-System (positives Feedback). Verbraucher beeinflussen höhere trophische Ebenen des Ökosystems. So trägt beispielsweise der Verzehr der Vegetation in afrikanischen Savannen durch große Antilopenherden zusammen mit Bränden während der Trockenzeit dazu bei, die Nährstoffrückführung in den Boden zu erhöhen. Anschließend, während der Regenzeit, nimmt die Regeneration und Produktion der Kräuter zu.

Odums Beispiel ist ziemlich interessant. Es beschreibt die Auswirkungen von Verbrauchern auf Produzenten in einem Meeresökosystem. Krabben, die Detritus und Algen fressen, „pflegen“ ihre Gräser auf verschiedene Weise. Sie lockern den Boden auf, erhöhen dadurch die Wasserzirkulation in der Nähe der Wurzeln und bringen Sauerstoff und notwendige Elemente in die anaerobe Küstenzone. Durch die kontinuierliche Verarbeitung von Bodenschlamm, der reich an organischen Stoffen ist, tragen Krabben dazu bei, die Bedingungen für die Entwicklung und das Wachstum benthischer Algen zu verbessern. Eine trophische Ebene besteht aus Organismen, die durch die gleiche Anzahl von Schritten Energie gewinnen.

Struktur

Auf jeder trophischen Ebene verzehrte Nahrung wird nicht vollständig assimiliert. Dies ist auf die erheblichen Verluste in den Stoffwechselstadien zurückzuführen. In dieser Hinsicht ist die Produktion von Organismen der nächsten trophischen Ebene geringer als in der vorherigen. Innerhalb eines biologischen Systems werden energiehaltige organische Verbindungen von autotrophen Organismen produziert. Diese Stoffe sind eine Energiequelle und notwendige Bestandteile für Heterotrophe. Ein einfaches Beispiel ist das Folgende: Ein Tier verzehrt Pflanzen. Das Tier kann wiederum von einem anderen größeren Vertreter der Fauna gefressen werden. Auf diese Weise kann Energie durch mehrere Organismen übertragen werden. Der nächste nutzt den vorherigen, der Energie und Nährstoffe liefert. Es ist diese Reihenfolge, die die Nahrungskette bildet, in der die trophische Ebene das Glied ist.

Produzenten erster Ordnung

Die anfängliche trophische Ebene enthält autotrophe Organismen. Hierzu zählen vor allem Grünflächen. Auch einige Prokaryoten, insbesondere Blaualgen, sowie einige Bakterienarten verfügen über die Fähigkeit zur Photosynthese. Ihr Beitrag zur trophischen Ebene ist jedoch unbedeutend.

Dank der Aktivität der Photosynthese wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt. Es besteht aus organischen Molekülen, aus denen wiederum Gewebe aufgebaut sind. Einen relativ geringen Beitrag zur Produktion organischer Substanz leisten chemosynthetische Bakterien. Sie gewinnen Energie aus anorganischen Verbindungen. Algen sind die Hauptproduzenten in aquatischen Ökosystemen. Sie werden oft durch kleine einzellige Organismen repräsentiert, die in den Oberflächenschichten von Seen und Ozeanen Phytoplankton bilden. Der Großteil der Primärproduktion an Land erfolgt in höher organisierten Formen. Sie gehören zu den Gymnospermen und Angiospermen. Durch sie entstehen Wiesen und Wälder.

Verbraucher 2, 3 Bestellungen

Es gibt zwei Arten von Nahrungsketten. Dabei werden insbesondere Detritus- und Weidestrukturen unterschieden. Beispiele für Letzteres sind oben beschrieben. Auf der ersten Ebene gibt es grüne Pflanzen, auf der zweiten grasende Tiere und auf der dritten Ebene Raubtiere. Allerdings enthalten die Körper abgestorbener Pflanzen und Tiere neben intravitalen Ausscheidungen (Urin und Kot) noch Energie und „Baumaterial“. Alle diese organischen Materialien unterliegen der Zersetzung durch die Aktivität von Mikroorganismen – Bakterien und Pilzen. Sie leben als Saprophyten auf organischen Abfällen.

Organismen dieser Art werden Zersetzer genannt. Sie geben Verdauungsenzyme an Abfallprodukte oder tote Körper ab und absorbieren dann die Verdauungsprodukte. Die Zersetzung kann unterschiedlich schnell erfolgen. Die Aufnahme organischer Verbindungen aus Kot, Urin und Tierkadavern erfolgt über mehrere Wochen. Allerdings kann es Jahre dauern, bis sich umgestürzte Äste oder Bäume zersetzen.

Detritivoren

Pilze spielen eine wichtige Rolle im Prozess des Holzverfalls. Sie scheiden das Enzym Cellulase aus. Es hat eine weichmachende Wirkung auf das Holz, was es kleinen Tieren ermöglicht, in das Material einzudringen und es aufzunehmen. Fragmente verrotteten Materials werden als Detritus bezeichnet. Viele kleine Lebewesen (Detritivoren) ernähren sich davon und beschleunigen den Zerstörungsprozess.

Da an der Zersetzung zwei Arten von Organismen (Pilze und Bakterien sowie Tiere) beteiligt sind, werden sie oft unter einem Namen zusammengefasst – „Zersetzer“. In Wirklichkeit bezieht sich dieser Begriff jedoch nur auf Saprophyten. Detritivoren wiederum können von größeren Organismen verzehrt werden. In diesem Fall entsteht eine Kette anderer Art – beginnend mit Detritus. Zu den Schädlingsfressern von Küsten- und Waldgesellschaften zählen Asseln, Regenwürmer, Aasfliegenlarven, Scharlachfliegen, Seegurken und Polychaeten.

Nahrungsnetz

In Systemdiagrammen kann jeder Organismus so dargestellt werden, dass er andere einer bestimmten Art konsumiert. Die in der biologischen Struktur vorhandenen Nahrungsverbindungen sind jedoch viel komplexer aufgebaut. Dies liegt daran, dass ein Tier eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von Organismen fressen kann. Darüber hinaus können sie zur gleichen Nahrungskette oder zu unterschiedlichen gehören. Dies zeigt sich besonders deutlich bei Raubtieren, die sich auf hohen Ebenen des biologischen Zyklus befinden. Es gibt Tiere, die gleichzeitig andere Tiere und Pflanzen fressen. Solche Personen gehören zur Kategorie der Allesfresser. Insbesondere sind Menschen so. Im bestehenden biologischen System sind miteinander verflochtene Nahrungsketten weit verbreitet. Dadurch entsteht eine neue Mehrkomponentenstruktur – ein Netzwerk. Das Diagramm kann nur einen Teil aller möglichen Zusammenhänge wiedergeben. In der Regel enthält es nur ein oder zwei Raubtiere der oberen trophischen Ebenen. Im Energiefluss und der Zirkulation innerhalb einer typischen Struktur kann es zwei Austauschwege geben. Einerseits kommt es zu Interaktionen zwischen Raubtieren, andererseits zwischen Zersetzern und Detritivoren. Letztere können tote Tiere verzehren. Gleichzeitig können lebende Zersetzer und Detritivoren als Nahrung für Raubtiere dienen.

Die Übertragung von Nahrungsenergie von ihrer Quelle – Autotrophen (Pflanzen) – durch eine Reihe von Organismen, die durch den Verzehr einiger Organismen durch andere erfolgt, wird als bezeichnet Nahrungskette. Bei jedem Transfer werden die meisten (80–90 %) Potenzielle Energie geht verloren und wird in Wärme umgewandelt. Je kürzer also die Nahrungskette ist (je näher der Organismus an ihrem Anfang steht), desto mehr Energie steht der Bevölkerung zur Verfügung. Nahrungsketten können in zwei Haupttypen unterteilt werden: Weidekette, Dies beginnt bei der grünen Pflanze und geht weiter zu grasenden Pflanzenfressern (d. h. Organismen, die lebende Pflanzenzellen oder -gewebe fressen) und Fleischfressern (Organismen, die Tiere fressen) und Detritalkette, die von toter organischer Substanz über Mikroorganismen bis hin zu Detritivoren und ihren Fressfeinden reicht. Nahrungsketten sind nicht voneinander isoliert, sondern eng miteinander verflochten und bilden die sogenannten Nahrungsnetze. In komplexen natürlichen Gemeinschaften werden Organismen, die ihre Energie von der Sonne über die gleiche Anzahl von Schritten erhalten, als zu denselben gehörend betrachtet trophische Ebene. So besetzen grüne Pflanzen die erste trophische Ebene (Ebene der Produzenten), Pflanzenfresser die zweite (Ebene der primären Konsumenten), primäre Raubtiere, die Pflanzenfresser fressen, die dritte (Ebene der sekundären Konsumenten) und sekundäre Raubtiere die vierte (Ebene der sekundären Konsumenten). Tertiärverbraucher).

Nahrungsketten sind jedem von uns bekannt: Ein Mensch isst einen großen Fisch, und er isst kleine Fische, die Zooplankton fressen, das Phytoplankton frisst, das Sonnenenergie einfängt, oder ein Mensch kann das Fleisch von Kühen essen, die Gras fressen, das Sonnenenergie einfängt. Er kann eine viel kürzere Nahrungskette nutzen und sich von Pflanzen ernähren, die die Energie der Sonne einfangen. Im letzteren Fall ist die Person der Hauptkonsument auf der zweiten trophischen Ebene. In der Nahrungskette Gras – Kühe – Mensch ist er ein Sekundärkonsument auf der dritten trophischen Ebene. Aber häufiger ist ein Mensch sowohl Primär- als auch Sekundärkonsument, da seine Ernährung normalerweise eine Mischung aus pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln umfasst.

Jedes Mal, wenn Lebensmittel bewegt werden, geht potenzielle Energie verloren. Erstens nehmen Pflanzen nur einen kleinen Teil der einfallenden Sonnenstrahlungsenergie auf. Daher hängt die Anzahl der Verbraucher (z. B. Menschen), die bei einer bestimmten Primärproduktionsleistung überleben können, stark von der Länge der Kette ab; der Übergang zu jedem weiteren Glied in unserer traditionellen landwirtschaftlichen Nahrungskette verringert die verfügbare Energie um etwa eine Größenordnung (d. h. 10 Mal). Steigt also der Fleischanteil in der Ernährung, sinkt die Zahl der Menschen, die ernährt werden können. Wenn sich herausstellt, dass Sie aufgrund der vorhandenen Primärproduktion viele neue Münder ernähren müssen, müssen Sie vollständig auf Fleisch verzichten oder den Fleischkonsum stark reduzieren.

Manche Stoffe verflüchtigen sich nicht, wenn sie sich entlang der Kette bewegen, sondern reichern sich an. Das ist das sogenannte Konzentration in der Nahrungskette (Biokonzentration) Am deutlichsten zeigen sich diese bei persistenten Radionukliden und Pestiziden.

In den 1950er Jahren wurde entdeckt, dass die Konzentration einiger Radionuklide, Nebenprodukte der Kernspaltung, mit jedem Schritt in der Nahrungskette zunimmt. Extrem geringe (Spuren-)Mengen an radioaktivem J, P, Cs und Se im Columbia River waren im Gewebe von Fischen und Vögeln konzentriert. Es wurde festgestellt, dass der Akkumulationskoeffizient (das Verhältnis der Stoffmenge im Gewebe und der Umwelt) von radioaktivem Phosphor in Gänseeiern 2 Millionen beträgt. Daher kann eine sichere Freisetzung in den Fluss für die höheren Glieder der Nahrungskette äußerst gefährlich werden .

Beispiel: DDT(4,4 - Dichlordiphenyltrichlormethylmethan). Um die Mückenpopulationen auf Long Island zu reduzieren, wurden die Sumpfgebiete viele Jahre lang mit DDT bestäubt. Insektenbekämpfungsspezialisten verwendeten keine Konzentrationen, die für Fische und andere Tiere direkt tödlich wären, berücksichtigten aber weder Umweltprozesse noch die langfristige Persistenz von DDT-Rückständen. Anstatt ins Meer gespült zu werden, konzentrierten sich die am Detritus adsorbierten giftigen Rückstände im Gewebe von Detringophagen und kleinen Fischen und dann bei Raubtieren höherer Ordnung (fischfressenden Vögeln). Der Konzentrationskoeffizient (das Verhältnis des DDT-Gehalts im Körper zum Gehalt im Wasser, ausgedrückt in Teilen pro Million) beträgt für fischfressende Tiere etwa 500.000. Bei Fischen und Vögeln wird die Anreicherung durch erhebliche Fettablagerungen, in denen sich DDT befindet, erleichtert konzentriert. Vögel reagieren besonders empfindlich auf eine DDT-Vergiftung, weil... Dieses Gift (und andere Insektizide, bei denen es sich um chlorierte Kohlenwasserstoffe handelt) stört die Bildung von Eierschalen, indem es die Konzentration von Steroidhormonen im Blut verringert. Die dünne Schale bricht, bevor sich das Küken entwickelt. Daher sind sehr geringe Dosen, die für den Einzelnen harmlos sind, für die Bevölkerung tödlich.

Bei Entscheidungen über die Freisetzung von Schadstoffen in die Umwelt müssen die Grundsätze der biologischen Akkumulation berücksichtigt werden. Viele nichtbiologische Faktoren können jedoch den Konzentrationsfaktor verringern oder erhöhen. Somit erhält ein Mensch weniger DDT als ein Vogel, weil Beim Verarbeiten und Kochen von Lebensmitteln wird ein Teil dieser Substanz entfernt.

Trophäenniveau ist eine Ansammlung von Organismen, die einen bestimmten Platz im Nahrungsnetz einnehmen.

Ich trophische Ebene - immer Pflanzen,

Trophische Ebene II – Primärkonsumenten

III trophische Ebene – Sekundärkonsumenten usw.

Detritivoren können sich auf der trophischen Stufe II und höher befinden.

Typischerweise gibt es in einem Ökosystem 3-4 trophische Ebenen.

Die trophische Struktur kann entweder durch den Bestandsertrag (pro Flächeneinheit) oder durch die Energiemenge gemessen und ausgedrückt werden, die pro Flächeneinheit und Zeiteinheit auf aufeinanderfolgenden trophischen Ebenen festgelegt wird.

Trophische Struktur und trophische Funktion können grafisch dargestellt werden als Ökologische Pyramiden, dessen Basis die erste Ebene (die Ebene der Produzenten) ist, und die nachfolgenden Ebenen bilden die Böden und die Spitze der Pyramide. Ökologische Pyramiden können in drei Haupttypen eingeteilt werden:

Zahlenpyramide, spiegelt die Anzahl der einzelnen Organismen wider;

Biomassepyramide, charakterisierend die Gesamttrockenmasse, den Kaloriengehalt oder ein anderes Maß für die Gesamtmenge an lebender Materie;

Energiepyramide Zeigt das Ausmaß des Energieflusses und der „Produktivität“ auf aufeinanderfolgenden trophischen Ebenen. Bei jedem Übergang von einer trophischen Ebene zu einer anderen innerhalb einer Nahrungskette oder eines Nahrungsnetzes wird Arbeit geleistet und Wärmeenergie an die Umwelt abgegeben, und die Menge an hochwertiger Energie, die von Organismen auf der nächsten trophischen Ebene verbraucht wird, nimmt ab. Der Prozentsatz hochwertiger Energie, die von einer trophischen Ebene auf eine andere übertragen wird, liegt zwischen 2 und 30 %. Der Großteil der Energie geht als minderwertige Wärmeenergie an die Umwelt verloren. Je länger die Nahrungskette ist, desto mehr nützliche Energie geht verloren. Die Energieflusspyramide erklärt, warum mehr Menschen ernährt werden können, wenn die Nahrungskette auf den direkten Getreidekonsum (Reis für den Menschen) reduziert wird, als wenn man getreidefressende Tiere als Nahrung verwendet. Um eine Proteinmangelernährung zu vermeiden, sollte eine vegetarische Ernährung aus einer Vielzahl von Pflanzen bestehen.

Zahlenpyramiden Es ist möglich, alle Proben von Organismen in einem Ökosystem zu sammeln und die Häufigkeit aller auf jeder trophischen Ebene vorkommenden Arten zu zählen. Solche Informationen sind notwendig, um eine Bevölkerungspyramide zu erstellen. Beispielsweise kann eine Million Phytoplankton in einem kleinen Teich 10.000 Zooplangton ernähren, die wiederum 100 Barsche ernähren, genug, um eine Person einen Monat lang zu ernähren.

Reis. 3.2 Zahlenpyramide

In einigen Ökosystemen haben die Bevölkerungspyramiden jedoch eine andere Form. In einem Wald beispielsweise bieten eine kleine Anzahl großer Bäume, wie zum Beispiel immergrüne Mammutbäume, Nahrung für eine große Anzahl kleiner phytophager Insekten und Vögel – Verbraucher erster Ordnung.

Biomassepyramide , charakterisiert die Masse lebender Materie (pro Flächeneinheit oder Volumen). Jede trophische Ebene einer Nahrungskette oder eines Nahrungsnetzes enthält eine bestimmte Menge an Biomasse. In terrestrischen Ökosystemen gilt: Biomasse-Pyramidenregel: Die Gesamtmasse der Pflanzen übersteigt die Masse aller Pflanzenfresser und ihre Masse übersteigt die gesamte Biomasse der Raubtiere.

Für den Ozean ist die Regel der Biomassepyramide ungültig – die Pyramide schon invertierte (umgekehrte) Ansicht. Das Meeresökosystem ist durch die starke Erwärmung der Biomasse durch Raubtiere gekennzeichnet. Raubtiere leben lange und die Umsatzrate ihrer Regeneration ist gering, aber für Produzenten – phytoplanktonische Algen – ist die Umsatzrate hunderte Male höher als die Biomassereserve.

Reis. 3.3 Biomassepyramide

Zahlen- und Biomassepyramiden können invertiert (oder teilweise invertiert) werden, d. h. Die Basis kann kleiner sein als eines oder mehrere der oberen Stockwerke. Dies geschieht, wenn die durchschnittliche Größe der Produzenten kleiner ist als die Größe der Verbraucher. Im Gegenteil: Die Energiepyramide wird sich immer nach oben hin verengen, sofern wir alle Nahrungsenergiequellen im System berücksichtigen.

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation

Haushaltsbildungseinrichtung des Bundeslandes

höhere Berufsausbildung

„Staatliche Wladimir-Universität

benannt nach Alexander Grigorjewitsch und Nikolai Grigorjewitsch Stoletow“

(VlSU)

Abteilung für Ökologie

Praktische Arbeit.

nach Disziplin:

"Ökologie"

Vollendet:

Kunst. GR. VT-110

Shchegurov R.N.

Akzeptiert:

Zabelina O.N.

Wladimir 2013

Theoretischer Teil.

Ökosystemkonzept

Ökosystem- ist eine Reihe interagierender lebender Organismen und Umweltbedingungen. Ökosysteme sind beispielsweise ein Ameisenhaufen, ein Waldstück, eine geografische Landschaft oder sogar der gesamte Globus.

Ökosysteme bestehen aus lebenden und nichtlebenden Komponenten, die als biotisch bzw. abiotisch bezeichnet werden. Die biotische Komponente ist es Art von Essen Sie werden in autotrophe und heterotrophe Organismen unterteilt.

Autotrophe synthetisieren die benötigten organischen Substanzen aus anorganischen. Basierend auf der Energiequelle für die Synthese werden sie in zwei Typen unterteilt: Photoautotrophe und Chemoautotrophe.

Photoautotrophe Sonnenenergie wird zur Synthese organischer Stoffe genutzt. Dies sind grüne Pflanzen, die Chlorophyll (und andere Pigmente) enthalten und Sonnenlicht absorbieren. Der Prozess, durch den es absorbiert wird, wird Photosynthese genannt.

Chemoautotrophe Zur Synthese organischer Stoffe wird chemische Energie genutzt. Dabei handelt es sich um Schwefelbakterien und Eisenbakterien, die Energie aus der Oxidation von Eisen- und Schwefelverbindungen gewinnen. Chemoautotrophe spielen nur in Grundwasserökosystemen eine bedeutende Rolle. Ihre Rolle in terrestrischen Ökosystemen ist relativ gering.

Heterotrophe Sie nutzen organische Substanzen, die von Autotrophen synthetisiert werden, und gewinnen zusammen mit diesen Substanzen Energie. Daher sind Heterotrophe in ihrer Existenz von Autotrophen abhängig, und das Verständnis dieser Abhängigkeit ist für das Verständnis von Ökosystemen notwendig.

Zu den unbelebten bzw. abiotischen Bestandteilen eines Ökosystems zählen vor allem erstens der Boden bzw. das Wasser und zweitens das Klima.

Nahrungsketten und trophische Ebenen

Innerhalb eines Ökosystems werden energiehaltige organische Substanzen von autotrophen Organismen erzeugt und dienen Heterotrophen als Nahrung (Materie- und Energiequelle). Ein typisches Beispiel: Ein Tier frisst eine Pflanze. Dieses Tier wiederum kann von einem anderen Tier gefressen werden, und auf diese Weise kann Energie durch eine Reihe von Organismen übertragen werden – jeder nachfolgende ernährt sich vom vorherigen und versorgt ihn mit Rohstoffen und Energie. Diese Sequenz wird aufgerufen Nahrungskette , und jeder seiner Links ist trophische Ebene .

Bei jeder weiteren Übertragung geht der größte Teil (80–90 %) der potenziellen Energie verloren und wird in Wärme umgewandelt(10 %-Regel). Je kürzer also die Nahrungskette ist, desto mehr Energie steht der Bevölkerung zur Verfügung. Energieverluste während der Übertragung sind mit einer Begrenzung der Anzahl der Glieder in der trophischen Kette verbunden, die in der Regel 4 bis 5 nicht überschreitet, da die Produktion des letzten Glieds im Verhältnis zur Produktion der Nahrungskette umso geringer ist, je länger die Nahrungskette ist erste.

Die erste trophische Ebene wird von besetzt Produzenten , die Autotrophen sind, sind hauptsächlich grüne Pflanzen. Einige Prokaryoten, nämlich Blaualgen und einige Bakterienarten, betreiben ebenfalls Photosynthese, ihr Beitrag ist jedoch relativ gering. Photosynthese wandelt Sonnenenergie in chemische Energie um, die in den organischen Molekülen enthalten ist, aus denen ihr Gewebe aufgebaut ist. Auch chemosynthetische Bakterien leisten einen kleinen Beitrag zur Produktion organischer Substanz.

Es werden Organismen der zweiten trophischen Ebene genannt Primärverbraucher , dritte - Sekundärverbraucher . Alle Verbraucher sind Heterotrophe.

Es gibt zwei Haupttypen von Nahrungsketten: Beweidung und Detrital. IN Weidefutter Ketten wird die erste trophische Ebene von Grünpflanzen eingenommen, die zweite von Weidetieren und die dritte von Raubtieren.

Allerdings sind die Körper toter Tiere und Pflanzen (Abfall) enthalten noch Energie, ebenso wie intravitale Ausscheidungen, zum Beispiel Urin und Kot. Diese organischen Materialien zersetzen sich Zersetzer. Auf diese Weise, schädliches Essen Die Kette beginnt bei toten organischen Überresten und reicht weiter bis zu den Organismen, die sich von ihnen ernähren. Zum Beispiel ein totes Tier ® Aasfliegenlarve ® Grasfrosch.

In Nahrungskettendiagrammen wird jeder Organismus so dargestellt, dass er sich von anderen Organismen derselben Art ernährt. Allerdings sind die tatsächlichen Nahrungsbeziehungen in einem Ökosystem viel komplexer, da sich Tiere von verschiedenen Arten von Organismen aus derselben oder unterschiedlichen Nahrungsketten ernähren können. Daher sind Nahrungsketten nicht voneinander isoliert, sie sind eng miteinander verflochten und bilden sich Nahrungsnetze .

Ökologische Pyramiden

Ökologische Pyramiden drücken die trophische Struktur eines Ökosystems in geometrischer Form aus. Sie werden durch Überlagerung von Rechtecken gleicher Breite konstruiert, die Länge der Rechtecke muss jedoch proportional zum Wert des gemessenen Parameters sein. Auf diese Weise können Pyramiden aus Zahlen, Biomasse und Energie erhalten werden.

Diese Pyramiden spiegeln zwei grundlegende Merkmale jeder Biozönose wider, wenn sie ihre trophische Struktur zeigen:

Ihre Höhe ist proportional zur Länge der jeweiligen Nahrungskette, d. h. die Anzahl der darin enthaltenen trophischen Ebenen;

Ihre Form spiegelt mehr oder weniger die Effizienz der Energieumwandlungen beim Übergang von einer Ebene zur anderen wider.

Zahlenpyramiden stellen die einfachste Annäherung an die Untersuchung der trophischen Struktur eines Ökosystems dar. Es wurde eine Grundregel aufgestellt, nach der in jeder Umgebung beim Übergang von einer trophischen Ebene zur anderen die Anzahl der Individuen abnimmt und ihre Größe zunimmt (Abb. 1.1).

Reis. 1.1. Ökologische Zahlenpyramide

Zusammenfassend stellen wir fest, dass die Zahlenpyramide die trophischen Beziehungen in der Gemeinschaft nicht ideal widerspiegelt, da sie weder die Größe noch die Masse des Individuums berücksichtigt.

Biomassepyramide spiegelt die Nahrungsbeziehungen im Ökosystem besser wider, da es die Biomasse (Trockenmasse) zu einem bestimmten Zeitpunkt auf jeder Ebene der Nahrungskette anzeigt (Abb. 1.2).

Reis. 1.2. Biomassepyramiden. Typ A ist am häufigsten.

Typ B bezieht sich auf umgekehrte Pyramiden (siehe Text). Die Zahlen bedeuten

Produkte ausgedrückt in g/m2

Es ist wichtig zu verstehen, dass die Menge der Biomasse keine Informationen über die Geschwindigkeit ihrer Bildung oder ihres Verbrauchs enthält.

Kleinproduzenten wie Algen zeichnen sich durch eine hohe Reproduktionsrate aus, die durch ihren intensiven Verzehr als Nahrung durch andere Arten und den natürlichen Tod ausgeglichen wird. Auch wenn ihre Biomasse im Vergleich zu großen Produzenten (Bäumen) gering sein mag, ist ihre Produktivität möglicherweise nicht geringer, da Bäume über einen langen Zeitraum Biomasse ansammeln. Eine mögliche Folge davon ist die in Abbildung 1.2 dargestellte umgekehrte Biomassepyramide, die die Gemeinschaft des Ärmelkanals beschreibt. Zooplankton hat eine größere Biomasse als das Phytoplankton, von dem es sich ernährt.

Solche Unannehmlichkeiten können durch den Einsatz von Energiepyramiden vermieden werden. Energiepyramiden Im grundlegendsten Sinne spiegeln sie die Beziehungen zwischen Organismen auf verschiedenen trophischen Ebenen wider. Jede Stufe der Energiepyramide spiegelt die Energiemenge (pro Flächen- oder Volumeneinheit) wider, die über einen bestimmten Zeitraum eine bestimmte trophische Ebene durchlaufen hat (Abb. 1.3).

Reis. 1.3. Energiepyramide. Die Zahlen geben die Menge an

Energie auf jeder trophischen Ebene in kJ/m 2 Jahr

Mithilfe von Energiepyramiden können wir nicht nur verschiedene Ökosysteme vergleichen, sondern auch die relative Bedeutung von Populationen innerhalb desselben Ökosystems, ohne dass wir auf umgekehrte Pyramiden stoßen.

Ökosystemproduktivität

Jedes Ökosystem zeichnet sich durch eine bestimmte Biomasse aus. Unter Biomasse bezeichnet die Gesamtmasse aller lebenden Stoffe, Pflanzen und Tiere, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Ökosystem oder einem Teil davon vorhanden sind. Biomasse wird normalerweise in Masseneinheiten ausgedrückt, ausgedrückt als Trockenmasse oder Energie, die in einer bestimmten Masse enthalten ist (J, cal). Als Biomasse bezeichnet man die über einen bestimmten Zeitraum (in der Regel ein Jahr) angesammelte Biomasse biologische Produktivität. Mit anderen Worten ist die Produktivität die Geschwindigkeit der Akkumulation organischer Substanz (sie umfasst das gesamte Wachstum von Pflanzengewebe, d. h. Wurzeln, Blättern usw., sowie die Zunahme der Masse von tierischem Gewebe über einen bestimmten Zeitraum).

Die Produktivität des Ökosystems wird in primäre und sekundäre unterteilt. Primärproduktivität oder Primärproduktion ist die Geschwindigkeit der Akkumulation organischer Substanz durch autotrophe Organismen.

Die Primärproduktivität wird wiederum in Brutto und Netto unterteilt. Bruttoprimärproduktion - Dies ist die Gesamtmasse an organischer Substanz, die von den Produzenten über einen bestimmten Zeitraum synthetisiert wird.

Ein Teil der synthetisierten organischen Substanz wird von Pflanzen oder anderen Produzenten zur Aufrechterhaltung ihrer eigenen lebenswichtigen Funktionen verwendet, d. h. beim Atmen verbraucht. Wenn wir von der Bruttoprimärproduktion die organische Substanz abziehen, die für die Atmung der Produzenten aufgewendet wird, erhalten wir: reine Primärproduktion .Es steht Heterotrophen (Konsumenten und Zersetzern) zur Verfügung, die durch den Verzehr von organischem Material, das von Autotrophen synthetisiert wurde, etwas schaffen Sekundärprodukte .