ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ В БІОГЕОЦЕНОЗАХ

Згадаєте! Як відбувається фотосинтез? Що таке детрит, первинна й вторинна продуктивність біогеоценозів?

Перетворення енергії в бигеоценозах. Ланцюга харчування. Функціонування будь-якого біогеоценозу, як і окремо взятого організму, пов'язане з перетворенням енергії. Енергія необхідна всім організмам для росту, розмноження, рухової активності й ін. процесів. Як і окремі організми, біогеоценози - відкриті системи, що бідують у постійному надходженні енергії ззовні. Простежимо за перетвореннями енергії, що відбуваються в біогеоценозі.

Основним джерелом вступник у біогеоценоз енергії є сонячне світло. Енергію сонячного світла вловлюють фотосинтезуючі організми й перетворять її в енергію хімічних зв'язків синтезованих ними органічних речовин. Гетеротрофні організми одержують необхідну їм енергію в результаті ферментативного розщеплення органічних сполук, що надійшли з їжею.

Однак тільки незначна частина сонячної енергії, що досягає поверхні Землі (близько 1%), уловлюється зеленими рослинами, інша ж її частина відбивається в космос або розсіюється у вигляді тепла. У свою чергу, організми, що харчуються зеленими рослинами, також запасають тільки частина енергії, укладеної в хімічних зв'язках речовин рослинної їжі (близько 10-20%). Інша ж її частина розсіюється у вигляді тепла, витрачаючись на процеси життєдіяльності гетеротроф-

ных організмів (мал. 102). Те ж саме спостерігається й при поїданні растительноядных видів хижаками.

Таким чином, на кожному етапі передачі енергії від одних організмів іншим більша її частина розсіюється у вигляді тепла й тільки незначна частина запасається у вигляді потенційної енергії хімічних зв'язків з'єднань, синтезованих у ході пластичного обміну.

Послідовності організмів, у яких особини одного виду, їхні залишки або продукти життєдіяльності служать об'єктом харчування для організмів іншого виду, називають ланцюгами харчування (мал. 103). Кожний ланцюг харчування складається з певної кількості ланок (тобто певної кількості видів організмів). Положення організмів певного виду в ланцюзі харчування визначає його трофічний рівень. В основі ланцюгів харчування, як правило, перебувають продуценти (автотрофні організми). Трофічний рівень консументов (гетеротрофних організмів) визначається кількістю ланок, через які вони одержують енергію від продуцентів.

Так, растительноядные тварини займають наступний після продуцентів трофічний рівень (консумеЛты I порядку), далі йде рівень хижаків, що поїдають растительноядные види (консументы II порядку) і т.д. Якщо консументы мають широкий спектр харчування, то в різних ланцюгах харчування вони зані-

томлять різні трофічні рівні. Наприклад, сіра ворона може харчуватися зерном (консумент I порядку до пташенятами зерноядных (консумент II порядку) або комахоїдних (консумент III порядку) видів птахів.

Частина біомаси загиблих продуцентів, не утилізована консументами (напр., листяний опад), залишки або продукти життєдіяльності консументов (напр., трупи, екскременти тварин), становлять кормову базу редуцентов. Редуценты одержують необхідну їм енергію, розкладаючи в кілька етапів органічні сполуки до неорганічних. Таким чином, енергія в біогеоценозі акумулюється у вигляді хімічних зв'язків органічних сполук, синтезованих продуцентами з неорганічних речовин за рахунок сонячної енергії, а потім проходить через організми консументов і редуцентов. При цьому на кожному трофічному рівні енергія частково розсіюється у вигляді тепла. Енергія, що збереглася в мертвій органічній речовині, остаточно розсіюється при його руйнуванні редуцентами.

Оскільки при передачі енергії з одного трофічного рівня на іншій, більше високий, більша її частина втрачається для організмів, то кількість можливих ланок ланцюга харчування обмежено. Як правило, воно не перевищує п'ять^-п'ятьом-п'яти-п'ятьох-чотирьох-п'яти.

Тому що при передачі енергії від нижчого трофічного рівня на більше високий більша її частину розсіюється у вигляді тепла, круговорот енергії в біогеоценозі, на відміну від круговороту речовин, неможливий: для нормального функціонування біогеоценозу необхідно постійне надходження певної кількості енергії ззовні, що компенсує її втрати живими організмами. Таким чином, основу будь-якого біогеоценозу становлять зелені рослини, здатні вловлювати енергію сонячного світла й переводити її в енергію хімічних зв'язків синтезованих ними органічних сполук. Тому мешканці морського дна, печер і інших місцеперебувань, куди не доходить сонячне світло, не є окремими біогеоценозами. Вони - тільки частини біогеоценозів, що функціонують за рахунок надходження органічної речовини з тих частин, де є продуценти.

Типи ланцюгів харчування. Трофічна мережа. Ми вже говорили про те, що в основі ланцюга харчування, як правило, перебувають продуценти. Але чи всього ланцюга харчування беруть початок від продуцентів? Звичайно ж, немає. Енергія в біогеоценозах як би підрозділяється на два потоки: один берет початок від живих організмів - продуцентів, а іншої - від мертвої органіки (залишки організмів і продукти їхньої життєдіяльності). У результаті в біогеоценозах формуються два типи ланцюгів харчування: пасовищного типу (ланцюга выедания) і детритного (ланцюга розкладання).

Цепи харчування пасовищного типу (мал. 103) беруть початок від продуцентів (в основному зелених рослин) і включають послідовні ланки консументов I і т.д. порядків і завершують-

ся редуцентами. Ланцюга харчування детритного типу починаються від мертвої органіки й ведуть до редуцентам, що розкладає її, і далі до організмів, що харчується редуцентами.

У будь-якому біогеоценозі різні ланцюги харчування не існують окремо одна від інший, а переплітаються. Це пов'язане з тим, що організми одного виду можуть бути ланками різних ланцюгів харчування. Наприклад, особини одного комахоїдного виду птахів можуть харчуватися різними видами комах: растительноядными (виступаючи як консументы II порядку), хижими (виступаючи як консументы III і т.д. порядку), а також насекомыми-сапро-трофами. Переплітаючись, різні ланцюги харчування формують трофічну мережу біогеоценозу. Трофічні мережі забезпечують стійкість біогеоценозів, оскільки при зменшенні чисельності одних видів (або навіть при повнім їхньому зникненні з біогеоценозу) види, що харчуються ними, можуть переходити на інші об'єкти, у результаті чого сумарна продуктивність біогеоценозу залишається більш-менш стабільної.

Правило екологічної піраміди. Ви вже знаєте, що кожний біогеоценоз характеризується певною продуктивністю, що виражають в одиницях маси або енергії. Розрізняють продукцію первинним і вторинну, тобто створену відповідно автотрофним і гетеротрофним організмами. При цьому автотрофні організми значну частину (40-70%) створеної ними первинної продукції використають на забезпечення власних процесів життєдіяльності. частина, Що Залишилася, створеної ними продукції становить чисту первинну продукцію біогеоценозу. Це той резерв, що можуть споживати консументы й редуценты. Таким чином, гетеротрофні організми існують завдяки чистій первинній продукції біогеоценозу.

Різні біогеоценози відрізняються як своєю продуктивністю, так і швидкістю споживання чистої первинної продукції, а також різноманітними ланцюгами харчування. Однак для всіх ланцюгів харчування властиві певні закономірності, що стосуються співвідношення що витрачає й запасає продукции, що (тобто біомаси з укладеної в ній енергією) на кожному із трофічних рівнів. Ці закономірності одержали назву правила екологічної піраміди: на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси й енергії, які запасаються організмами за одиницю часу, значно більше, ніж напос-ледующем (у середньому в 5-10 разів).

Графічно це правило можна зобразити у вигляді піраміди, складеної з окремих блоків. При цьому кожний блок такої піраміди відповідає продуктивності організмів на кожному із трофічних рівнів ланцюга харчування {мал. 104), тобто екологічна піраміда є графічним відображенням трофічної структури ланцюга харчування.

Розрізняють різні типи екологічних пірамід, залежно від того, який показник покладений у її основу. Так, піраміда біомаси {мал. 104) відображає кількісні закономірності передачі по ланцюзі харчування маси органічної речовини (яку виражають в одиницях маси сухої речовини). Піраміда енергії відображає відповідні закономірності передачі енергії від однієї ланки ланцюга харчування до іншого. Розроблено й піраміду чисел, що відображає кількість особин на кожному із трофічних рівнів ланцюга харчування.

ВЫ ВОДЬ*

Біогеоценози - відкриті системи, що вимагають постійного надходження енергії ззовні. У біогеоценозах формуються ланцюги харчування, у яких можна простежити витрату початкової кількості енергії. Переплітаючись, ланцюга харчування певного біогеоценозу формують його трофічну мережу. Закономірності витрати енергії (або біомаси) на різних трофічних рівнях ланцюга харчування одержали назву правила екологічної піраміди.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Що таке ланцюга харчування? 2. Чому кількість ланок ланцюга харчування не перевищує 4-5? 3. Що таке т-офическая мережа? 4. Яка біологічна основа правила эколо; ической піраміди? 5. Які типи екологічних пірамід вам відомі?

Подумайте! Чому біогеоценози не можуть існувати без продуцентів?

Поиск по сайту: