Пищевые связи и трофические уровни, автотрофы и гетеротрофы

 

Пищевая сеть, трофические уровни.

 

Пищевая сеть путь движения вещества как источника энергии и строительного материала из одного организма в другой.

1. Автотрофный – организм синтезирующий из неорганических соединений органические с помощью солнечной энергии (продуценты, зеленые растения).

2. Гетеротрофный – использует в качестве источника питания органические вещества, произведенные автотрофами (консументы, детритофаги, животные, грибы, растения).

3. Миксотрофный – сочетает в себе автотрофный и гетеротрофный (паразиты, растения).

Пищевая сеть – сложная сеть взаимосвязанных пищевых взаимоотношений.

Трофический уровень – совокупность организмов, занимающие определенное место в общей цепи питания.

 

Экологические пирамиды.

Экологические пирамиды – соотношение продуцентами, консументами и редуцентами в природных экосистемах, выраженная в виде (числа) графических моделей (число, масса и энергия). Автор – Ч. Элтон (1927г).

 

1. Пирамида численности.

 

сова

птичка

гусеница

листочки

 

2. Пирамида биомассы – показывает соотношение общей массы организма по отношению к общим пищевым цепям.

 

10 кг лиса

100 кг зайцы

1000 кг растения

 

3. Пирамида энергии – отражает величины потока энергии энергии, проходящего через последовательные трофические уровни (максимум 5).

 

1,3 * 10³ ккал – прибавлено к тканям человека

1,2 * 10⁶ ккал – произведено телятины

1,5 * 10⁷ ккал – произведено люцерна

6,3 * 10⁹ ккал – солнечной энергии

 

Закономерности функционирования экосистем.

Принципы функционирования экосистем.

1) Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть ее трофический уровень.

2) Природные экосистемы существуют засчёт незагрязненной окружающей среды и практически вечной и избыточной солнечной энергии.

3) Получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов.

 

Кругооборот углерода, фосфора, азота, воды.

 

Круговорот веществ.

 

1) Большой круговорот (геологический, абиотический) – миллион лет длительность. Горные породы подвергаются разрушению и сбрасываются в мировой океан. Процесс опускания материков.

2) Малый (биотический). Часть большого круговорота происходит на уровне экосистемы. Питательные вещества почвы C, H₂O аккумулируется в веществе растений, расходуется на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и опять вовлекаются в круговорот веществ. Круговорот химических веществ из неорганической среды через растения и животных попадает обратно в органическую среду путем химических реакций с использованием солнечной энергии – биохимический цикл.

Большой круговорот ярко выражен циркуляцией воздействия масс и воды, на этот процесс расходуется 30% подающейся на Землю солнечной энергии.

 

Круговорот углерода.

 

Процесс расщепления органических молекул с выделением энергии – клеточное дыхание (процесс обратный фотосинтезу).

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ Þ 6H₂O + 6CO₂ + энергия.

Мировой океан обладает способностью поглощать большое количество CO₂ т.к. CO₂ хорошо растворим в воде. Значительная часть растворенного в воде CO₂ участвует в процессе фотосинтеза, другая часть взаимодействует с H₂O образует H₂CO₃: H₂CO₃ + Ca Þ CaCO₃ß + H₂Ý

Масса углерода на Земле распределена следующим образом:

1. Карбонатные отложения на дне океана 1,3 * 10¹⁶т.
2. Кристаллические породы – 10₁₅.
3. Уголь и нефть 3,4 * 10¹⁵.
4. Жизнь на Земле поддерживается углеродом количество которого 5 * 10⁹ .
5. Соотношение CO₂ и С уравновешено.

 

Круговорот фосфора.

 

Фосфор входит в состав ионов и молекул переносящих энергию, в различных минералах он содержится в виде ионов, фосфаты хорошо растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают из воды фосфат – ионы, включая их в состав органических соединений. По пищевым цепям он переходит от одного организма к другому, на каждом этапе велика вероятность окисления соединения в результате клеточного дыхания (фосфор выводится из организма и вновь вовлекается в круговорот). В отличии от круговорота углерода – отсутствие газовой фазы, поэтому нет произвольного возврата в систему.

Фосфат и другие минеральные биогенные почвы циркулируют в экосистеме в том случае, если содержащие фосфор отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения фосфора.

 

Круговорот азота.

 

Азот – важнейший биогенный элемент, входящий в состав белков. Азот включает газовою и минеральную фазу. Большинство растений усваивают азот только в минеральной форме.

Воздух состоит из 75% молекулярного азота. Связывать азот способны только циано бактерии и сине-зеленые водоросли.

Бактерии, живущие в клубнях бобовых растений играют особую роль в связывании азота (например NO₂).

Азот так же используется для промышленного производства NH3.

 

 

Потребление азота.

Выращивание бобвых человеком увеличивает азотфиксацию. Часть N2 смывается и попадает в океан, реки. Человек использует N2 на 50% больше, чем есть в природе часть N2 попадает в водные объекты, накапливается и попадает в организм человека: концентрация N2 почти не изменяется