Продуценти, консументи і редуценти

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………………..2

1.Продуценти, консументи і редуценти…………………………………………….3

2. Піраміда біомаси……………………………………………………………………4

3. Піраміда біопродуктивності……………………………………………………….5

4.Піраміда енергії …………………………………………………………………….6

5.Піраміда чисел………………………………………………………………………7

6. Правила екологічної піраміди……………………………………………………...7

7. Приклад екологічної піраміди……………………………………………………...8

Висновки………………………………………………………………………………..9

Список використаної літератури…………………………………………………….10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Екологічна піраміда (або трофічна піраміда, харчова піраміда) — графічне подання зміни кількості біомаси або біопродуктивності на кожному трофічному рівні деякої екосистеми. Піраміда біомаси показує кількість біомаси на кожному з трофічних рівнів, в той час як піраміда біопродуктивності показує кількість надлишкової біомаси, що продукується організмами на кожному з рівнів. 
Екологічні піраміди починаються продуцентами на нижньому рівні і продовжуються вгору через один або кілька рівнів консументів. 
Розрізняють три типи екологічних пірамід: 
− піраміда чисел − відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні; 
− піраміда біомаси − кількість органічної речовини, синтезованої на кожному з рівнів; 
− піраміда енергії − величина потоку енергії. 
Правило екологічної піраміди − продукція організмів кожного наступного трофічного рівня завжди менша у середньому до 10 разів за продукцію попереднього. Тобто маса кожної подальшої ланки ланцюга живлення прогресивно зменшується. 
Зниження біомаси при переході з одного харчового рівня на інший обумовлене тим, що далеко не вся їжа асимілюється консументами. Крім того, велика частка енергії поживних речовин, що всмоктується у кишечнику, витрачається на дихання та інші процеси життєдіяльності і лише 10-15% використовується на побудову нових клітин і тканин.

Мета: ознайомитися з екологічними пірамідами

Об’єкт дослідження: екологічні піраміди

 

1.Продуценти, консументи і редуценти

Різні групи організмів, що входять до складу однієї екосистеми, виконують у ній різні функції. Так, продуценти (від лат. - Producentis «продукує», «створює») утворюють органічну речовину з неорганічних компонентів. Очевидно, що всі продуценти обов'язково повинні бути автотрофами. Основні продуценти як в океані, так і у всіх великих внутрішніх водоймах (як солоних, так і прісних) - це організми фітопланктону, тобто мікроскопічні водорості, зважені у водній товщі. Саме фітопланктон дає життя всьому в океані, і саме тому рівень розвитку фітопланктону в тому чи іншому районі океану визначає кількість відгодовуючоїся там риби і морських ссавців. 
У водоймах продуценти представлені також великими водоростями (наприклад, ламінарією) і деякими вищими квітковими рослинами (звичайними в прісних водах елодєю або рдесника). Їх роль у створенні органічної речовини, як правило, незначна, за винятком вузької прибережної смуги в морях або дрібних зарослих озер. На суші основні продуценти - це великі вищі рослини: трава, чагарники, дерева.

Дві інші важливі групи організмів, що входять до складу будь-якої екосистеми, - консументи (від лат. Consumo - «споживаю») і редуценти (від лат. Reducentis - «котрий повертає», «відновлюючий»). До консументів зазвичай відносять всіх тварин, а до редуцентів - гриби і бактерії. І ті й інші є гетеротрофами, тобто живуть за рахунок органічної речовини, створеного продуцентами. Кордон між консументами і редуцентами дуже умовний, оскільки вони в процесі своєї життєдіяльності здійснюють процес розкладання складних органічних речовин, а продукти їх життєдіяльності можуть бути засвоєні рослинами.  
На даному малюнку представлені різні групи організмів, що входять до складу екосистеми.

 

 

2.Піраміда біомаси

  Екологічна піраміда біомаси показує взаємодію між кількостями біомаси на різних трофічних рівнях, надаючи кількість біомаси на кожному з рівнів. Типовою одиницею біомаси на кожному рівні є грами на квадратний метр, або калорії на квадратний метр. Піраміди біомаси дають уяву про стан екосистеми в деякий момент часу. Одним з недоліків піраміди біомаси є те, що вони часто (при прийнятих зараз процедурах обчислення) показують перебільшені значення кількості біомаси на трофічному рівні. Наприклад, всі птахи мають скелет, кігті та дзьоби, котрі, незважаючи на включення в загальну масу організму при обчисленні, не поїдаються (або, щонайменше, не перетравлюються) організмами наступного трофічного рівня. 
Піраміди біомаси також можуть спотворювати екологічну інформацію завдяки тому, що не беруть до уваги продуктивність кожного з трофічних рівнів. Це може призводити до появи обернених пірамід, де невелика кількість біомаси автотрофів підтримує набагато більшу біомасу наступного рівня гетеротрофів. Це часто трапляється у водних екосистемах, де водорості та фітопланктон, при невеликій власній біомасі в кожний окремий момент часу, завдяки великій біопродуктивності можуть підтримувати набагато більшу біомасу риб тазоопланктона, що ними харчуються.

 

3. Піраміда біопродуктивності

Екологічна піраміда біопродуктивності звичайно є більш наглядною та корисною для кількісного вираження взаємодії між трофічними рівнями, позаяк оперує об'ємами біомаси, що продукується на кожному з рівнів за деякий проміжок часу, а не об'ємами біомаси на кожному рівні в деякий момент часу. Замість показу одномоментного стану системи, така піраміда показує потік енергії через харчовий ланцюг. Типовою одиницею виміру є грами на квадратний метр на рік або калорії на квадратний метр на рік. Як і в піраміді біомаси, графічне представлення в цьому випадку починається продуцентами на нижньому рівні, та вміщує більш високі трофічні рівні наверху. 
Коли екосистема перебуває в здоровому стані, графічне представлення піраміди біопродуктивності загалом виглядає як стандартна екологічна піраміда біомаси. Це обумовлене тією обставиною, що для підтримання рівноваги в системі, відповідно до закону збереження енергії, на нижчому рівні такої піраміди має бути більше енергії, ніж на вищому. Це дозволяє організмам на нижчому рівні підтримувати стабільну кількість популяції одночасно з харчуванням організмів на вищих рівнях, таким чином забезпечуючи перенос енергії на верх піраміди. Винятки з цього правила можуть спостерігатись в разі, коли частина харчового ланцюга отримує харчові ресурси ззовні відносно співтовариства, що піддається спостереженню. Наприклад, в невеликих, сильно зарослих струмках, велика кількість консументів харчуються опалим листям, що потрапляє у водойму. Таким чином, біопродуктивність на цьому трофічному рівні є більшою, аніж може підтримувати попередній трофічний рівень. 
Коли енергія транспортується на наступний трофічний рівень, звичайно лише 10 % від неї використовується для продукування нової біомаси, стаючи запасеною енергією (решта витрачається в процесах метаболізму). Таким чином, в піраміді біопродуктивності кожний наступний рівень становить приблизно 10 % від попереднього (100, 10, 1, 0.1, 0.01 % від первинної кількості, і так далі).

Порівняно до піраміди біомаси, піраміда біопродуктивності має такі переваги:

• Вона бере до уваги рівень продуктивності за деякий період часу

• Два види, що мають приблизно однакову біомасу, можуть при цьому мати дуже різний час життя. Таким чином, використання для порівняння їхніх біомас вводить в оману, але дані щодо їхньої біопродуктивності можуть бути порівняні коректно.

• Відносна кількість енергії, що передається всередині екосистеми, може бути обчислена з використанням енергетичної піраміди; таким чином можна порівнювати різні екосистеми.

• При побудові піраміди біопродуктивності не виникають обернені піраміди.

• При обчисленні потоку енергії є можливість взяти до уваги надходження сонячної енергії до екосистеми.

Недоліки піраміди біопродуктивності:

• Для коректних обчислень треба знати рівень продукування біомаси індивідуальним організмом, що потребує доволі складних спостережень протягом тривалого часу.

• В реальних екосистемах доволі важко віднести організм до чітко визначеного трофічного рівня, з огляду на складність взаємовідносин в харчових мережах. Особливо складним є розміщення на трофічних рівнях редуцентів та детритофагів.

Тим не менше, при умові ретельного збору та обробки інформації, екологічні піраміди є потужним інструментом дослідження взаємовідносин в екологічних співтовариствах.

4.Піраміда енергії

Піраміда енергії - величина потоку енергії, що проходить через різні трофічні рівні. На відміну від піраміди чисел або біомаси, що характеризують статику екосистеми, піраміда енергії характеризує динаміку проходження маси їжі через харчовий ланцюг. На її форму не впливають ні розміри особин, ні інтенсивність їх метаболізму. Крім того, піраміда чисел перебільшує роль дрібних організмів, піраміда біомаси перебільшує роль великих. Тому піраміда енергії є найбільш універсальною характеристикою для порівняння потоку енергії, що проходить через різні рівні, а також для порівняння однієї екосистеми з іншою. 
Вивчення екологічних пірамід дозволяє оцінювати склад і особливості функціонування цілих екосистем або їх окремих частин, а також визначати ступінь антропогенного впливу на окремі організми або екосистему в цілому.

Рух потоку енергії в екосистемі можна представити у вигляді схеми (рис. 2):

Мал. 
Сонячна енергія, що отримується рослинами, тільки частково використовується для фотосинтезу. Енергія, запасена у вуглеводах, витрачається на ріст і дихання рослин. 
Валовою первинною продукцією називається біомаса продуцентів, накопичена ними в процесі фотосинтезу, включаючи ту її частину, яка була витрачена на дихання. 
Чиста первинна продукція - біомаса органічної речовини, накопичена в рослинах за даний період часу без дихання.

Пч = Пв - Д1

Пв - валова первинна продукція; Д1 - витрати на дихання.

Частина органічної речовини, створеного продуцентами - їжа для первинних консументів. Ця енергія використовується ними для утворення біомаси, для покриття витрат на дихання, а незасвоєного частина виділяється у вигляді екскрементів. 
Потік енергії, що проходить через 2 рівень:

А2 = П2 + Д2

П2 - приріст біомаси другого рівня (чиста вторинна продукція).

Потік енергії, що проходить через 3 рівень:

А3 = П3 + Д3

Для трофічних ланцюгів характерні наступні закономірності:

• потік енергії, що виражається кількістю речовини, синтезованої на кожному рівні, у міру просування по ланцюгу зменшується.

• так як певна кількість речовини може бути використана кожним біогеоценозом неодноразово, а порція енергії - лише один раз, то в екосистемі відбувається каскадний перенос енергії та кругообіг речовин.

 
5.Піраміда чисел 
Піраміда чисел - відображає кількісний розподіл окремих організмів на трофічних рівнях. Особливістю такої піраміди є зменшення чисельності організмів при русі від продуцентів до консументів. Ця закономірність пояснюється тим, що в будь-якій екосистемі дрібні тварини чисельно перевершують великих і розмножуються швидше. Для будь-якого хижака існує нижня і верхня межа розмірів їх жертв, кожному хижакові служать їжею жертви певного розміру. Друга піраміда - обернена, так як в лісових пасовищних харчових ланцюгах продуценти - це дерева, а первинні консументи - це комахи. Рівень первинних консументів за чисельністю перевищує рівень продуцентів.

 

6. Правила екологічної піраміди

Кожна з ланок ланцюга живлення може використати лише 5-15 % енергії

харчів для побудови речовини свого тіла. Внаслідок неминучої втрати

енергії кількість утворюваної органічної речовини в кожній наступній

ланці зменшується. Таким чином, кожен ланцюг споживання містить, як

правило, не більше 4-5 ланок, тому що внаслідок втрати енергії загальна

біомаса кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша за попередню.

Ця закономірність називається законом (правилом)  екологічної піраміди.

 

Екологічна піраміда буває трьох типів:

 

1)  Піраміда чисел - показує чисельність окремих організмів

на кожному рівні, причому загальне число особин, що беруть участь у

ланцюгах живлення, з кожною ланкою зменшується;

 

2)  Піраміда біомаси - кількісне співвідношення органічної

речовини; при цьому сумарна маса рослин виявляється більшою, ніж біомаса

всіх травоїдних організмів, маса яких, у свою чергу, перевищує масу всіх

хижаків;

 

3)  Піраміда енергії (продукції) - кількість енергії в харчах

кожного рівня, причому на кожному наступному трофічному рівні кількість

біомаси, що утворюється за одиницю часу, більша, ніж на наступному.

 

Основа в пірамідах чисел і біомаси може бути менша, ніж наступні рівні

(залежно  від співвідношення розмірів  продуцентів і консументів).

Піраміда енергії завжди звужується до верху.

Усі три правила пірамід - продукції, біомаси і чисел - виражають у

підсумку енергетичне відношення в екосистемах. Перші два правила

виявляються в угрупованнях із певною трофічною структурою, останнє

(піраміда продукції) має  універсальний характер.

 
7. Приклад екологічної піраміди

Нехай одну людину протягом року можна прогодувати 300 форелями. Для їхнього годування треба 90 тисяч пуголовків жаб. Для годування цих пуголовків треба 27 000 000 комах. Ці комахи потребують для годування 1000 тон трави.

 

Якщо перевести людину на харчування лише рослинною їжею, проміжні рівні піраміди можна оминути, і тоді 1000 тон біомаси рослин зможе прогодувати приблизно в 1000 разів більше людей.

 

 

 

 

 

 

 

Висновки: Трофічну структуру можна зобразити графічно, у вигляді так званих екологічних пірамід. Підставою піраміди служить рівень продуцентів, а наступні рівні харчування утворюють поверхи і вершину піраміди. Відомі три основних типи екологічних пірамід: це піраміда чисел, піраміда біомаси та піраміда енергії. 
У наземних екосистемах біомаса продуцентів більше, ніж біомаса консументів першого порядку, консументів другого порядку більше, ніж консументів третього порядку, і т. д. У водних екосистемах піраміда біомас може мати зворотний вигляд. 
Основа в пірамідах чисел і біомаси може бути менша, ніж наступні рівні

(залежно від співвідношення  розмірів продуцентів і консументів).

Піраміда енергії завжди звужується до верху.

Харчові ланцюги бувають короткі та довгі. Приклад короткого ланцюга з одним продуцентом і двома консументами: трава - кролик - лисиця. Приклад довгому ланцюгу, що включає консументів 5-го порядку: звичайна сосна - попелиця - сонечко - павуки - комахоїдні птахи - хижі птахи. Іноді в харчового ланцюга відбувається зменшення розмірів особин і збільшення їх чисельності на кожному трофічні рівні: травоїдна ссавець - котрі живуть на ньому паразити (наприклад, блохи) - лептомонади (найпростіші в крові бліх).