Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.

Рисунок. Поток энергии через пастбищную пищевую цепь. Все цифры даны в кДж/м²·год.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспособленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

 

 Трофическую структуру обычно изображают в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит первый трофический уровень – уровень продуцентов, а следующие этажи пирамиды образованы последующими уровнями консументов различных порядков. Высота всех блоков одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне. Различают три способа построения экологических пирамид. Пирамида численностей отражает количество организмов на каждом уровне. Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; а чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений.

 Пирамида биомасс показывает соотношение масс организмов на разных трофических уровнях. Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, чем консументов второго порядка и т.д. В водных экосистемах можно также получить обращенную, или перевернутую, пирамиду биомасс, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, чем консументов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона общая масса в данный момент его может быть меньше, нежели у потребителей- консументов (киты, крупные рыбы, моллюски). Это связано с малым периодом жизни организмов фитопланктона. Пирамиды чисел и биомасс характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем. Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения. Пирамида энергии отражает скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. Установлено, что во многих пищевых цепях величина передаваемой энергии составляет всего лишь 1 %.  

  Типы пищевых цепей

 

Существует 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами).  

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Помехи в биогеоценозах

Естественные и искусственные помехи. Деятельность человека нарушающая биогеноценоз. Помехи в биогеоценозе, создаваемые деятельностью человека: гербициды, вырубка леса, распашка целины, выброс оксида углерода и др.) и естественные природные помехи.

 Обмен веществами организмов между собой и обмен их с окружающей средой - это процесс передачи энергии и информации. Адаптация - эволюционно выработанные и наследственно-закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменяющихся условиях.

Обратная связь, положительная и отрицательная. Естественный отбор.Волк-олень, лиса-заяц.

Гомеостатическое плато - область, в пределах которой механизм обратной связи способен несмотря на стрессовые воздействия сохранить устойчивость системы, хотя и в измененном виде. Жизнь как термодинамический процесс. Жизнь - особая форма материи (Ф.Энгельс “Жизнь - способ существованеия белковых тел, существенный момент которой - постоянный обмен веществ с окружающей средой (их внешней природой)”. Белковое тело - организованная макромолекулярная совокупность ряда специфических веществ: аминокислот, нуклеиновых кислот, соединений фосфора и др.

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема трансформации энергии в биоценозе

Поток вещества и энергии при переходе от автотрофных существ к растительноядным и далее к плотоядным животным. Жизнь может рассматриваться как процесс непрерывного извлечения некоторой системой из окружающей среды энергии, преобразование и рассеивание этой энергии при передаче от одного звена к другому.

Продуктивность - способность к созданию биомассы. Один гектар леса воспринимает 2,1.10⁹ кДж энергии Солнца, но создает 1,5.10⁶ т зеленой массы.

Автотрофы - организмы, которые берут все нужные для жизни элементы из окружающей среды косной материи и не нуждаются в готовых органических соединениях других организмов.

Гетеротрофы - организмы, нуждающиеся для построения своего организма и жизнеобеспечения в органических соединениях других организмов.

Редуценты – деструкторы, организмы, главным образом бактерии и грибы, в ходе жизнедеятельности которых органические остатки превращаются в неорганические вещества.

Анаэробные и аэробные бактерии. Разрушение целлюлозы.

Абиотические факторы - факторы неживой природы (климат, свет, температура, плотность, рельеф, освещенность). Излучение Солнца, фотосинтез, освещение, влажность, газовый состав атмосферы, движение воздушных масс.

Биотические факторы - совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие.