Факультет агротехнологій Кафедра екології і біології
І екології
Реферат
На тему: «Харчові ланцюги і сітки»
Виконала:
Ст. гр. Еко-25
Кликоцька Марія
Перевірив:
Різель Сергій Артемович
Дубляни 2013
· Зміст Вступ 1.Харчові ланцюги 2.Приклади харчових ланцюгів і сіток 3.Харчові сітки Висновки Література
· Вступ
· Будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів, в якій може здійснюватися кругообіг речовин, називають екосистемою. Такий термін був запропонований в 1935 році англійським екологом А.Тенслі, який підкреслював, що при такому підході неорганічні і органічні чинники виступають як рівноправні компоненти, і ми не можемо відокремити організми від конкретного навколишнього середовища. А.Тенслі розглядав екосистеми як основні одиниці природи на поверхні Землі, хоча вони і не мають певного об'єму і можуть охоплювати простір будь-якої протяжності. Для підтримки круговороту речовин в системі необхідна наявність запасу неорганічних молекул в засвоєній формі і три функціонально різних групи організмів: продуцентів, консументів і редуцентів. Масштаби екосистеми в природі надзвичайно різні. Неоднаковий також ступінь замкнутості підтримуваних в них круговоротів речовини, тобто багатократність залучення одних і тих же атомів в цикли. Як одні екосистеми можна розглядати, наприклад, подушку лишайників на стовбурі дерева і луг, і ліс, і океан, і пустелю, і всю поверхню Землі, зайняту життям. У деяких типах екосистем винесення речовини за їх межі настільки велике, що їх стабільність підтримується в основному за рахунок притоки такої ж кількості речовини ззовні, тоді як внутрішній круговорот малоефективний. Такі проточні водоймища, річки, струмки, ділянки на крутих схилах гір. Інші екосистеми мають значно повніший круговорот речовин і відносно автономні (ліси, луги, озера і т.п.). Проте жодна, навіть найбільша, екосистема Землі не має повністю замкнутого круговороту. Материки інтенсивно обмінюються речовиною з океанами, причому велику роль в цих процесах грає атмосфера, і вся наша планета частина матерії отримує з космічного простору, а частина віддає в космос.
Харчові ланцюги
· Ланцюг живлення - ланцюг взаємозв'язаних видів, що послідовно витягують органічну речовину і енергію з початкової харчової речовини. Кожна попередня ланка ланцюга живлення є їжею для наступної ланки. Харчовий ланцюг - Послідовність груп організмів, кожна з яких (харчова ланка) служить їжею для подальшої, тобто зв'язана відношенням їжа - споживач. Ланка ланцюга харчовою складає рівень екологічної піраміди. Звичайні 2-5 і більш за ланки: фото- і хемопродуценти, що створюють первинну біомасу (продукцію органічної речовини); рослиноїдні тварини (фітофаги, первинні консументи) і паразитичні рослини (фітоконсументи); м'ясоїдні тварини (міофаги, хижаки, вторинні консументи); ряд груп паразитів (паразити фітофагов, паразити паразитів, паразити 3-го порядку, іноді 4-го); руйнівники мертвої органічної речовини - редуценти (деструкції, як правило, мікроорганізми і гриби). Зникнення будь-якої нижчої ланки ланцюга харчовою веде до зникнення всіх вищестоящих, наприклад знищення рослин приводить до загибелі фітофагів, хижаків, паразитів і редуцентів. Іноді під назвою ланцюг живлення, або мережа харчова, позначають взаємини промислового організму з його об'єктами живлення, наприклад ланцюг харчовий осетрових риб, каспійського тюленя і т.п. У трофічному ланцюзі при перенесенні потенційної енергії від ланки до ланки велика її частина (до 80-90%) втрачається у вигляді теплоти. Тому число ланок (видів) в трофічному ланцюзі зазвичай не перевищує 4-5 і, очевидно, чим довше трофічний ланцюг, тим менше продукція її останньої ланки по відношенню до продукції початкового. До складу їжі кожного виду входить зазвичай не один, а декілька або багато видів, кожен з яких у свою чергу може служити їжею декільком видам. Тому трофічні взаємини видів в природі точніше передаються терміном трофічна мережа (або павутина). Проте уявлення про трофічний ланцюг зберігає своє значення, коли виявляється можливим рознести всіх членів співтовариства по окремих ланках ланцюга - трофічним рівням. Трофічний рівень - сукупність організмів, що об'єднуються типом живлення. Уявлення про трофічний рівень дозволяє зрозуміти динаміку потоку енергії і що визначає його трофічну структуру. Автотрофні організми (переважно зелені рослини) займають перший трофічний рівень (продуценти), рослиноїдні тварини - другий (консументи першого порядку), хижаки, що харчуються рослиноїдними тваринами, - третій (консументи другого порядку), вторинні хижаки - четвертий (консументи третього порядку). Організми різних трофічних ланцюгів, але одержуючі пищу через рівне число ланок в трофічному ланцюзі, знаходяться на одному трофічному рівні. Так, люцерна, що харчується листям, корова і жук довгоносик роду ситона є консументом першого порядку. Реальні взаємини між трофічними рівнями в співтоваристві дуже складні. Популяції одного і того ж вигляду, беручи участь в різних трофічних ланцюгах, можуть знаходитися на різних трофічних рівнях, залежно від джерела використовуваної енергії. На кожному трофічному рівні спожита їжа асимілюється не повністю, оскільки значна частина її витрачається на обмін. Тому продукція організмів кожного подальшого трофічного рівня завжди менше продукції попереднього трофічного рівня, в середньому в 10 разів. Відносна кількість енергії, що передається від одного трофічного рівня до іншого, називається екологічною ефективністю співтовариства або ефективністю трофічного ланцюга. Співвідношення різних трофічних рівнів (трофічну структуру) можна зобразити графічно у вигляді екологічної піраміди, підставою якої служить перший рівень (рівень продуцентів). Екологічна піраміда може бути трьох типів: 1) піраміда чисел - відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні; 2) піраміда біомаси - загальна суха вага, енергозміст або інша міра загальної кількості живої речовини; 3) піраміда енергії - величина потоку енергії. Загальним принципам організації трофічних мереж присвячена велика стаття, що з'явилася в одному з останніх номерів журналу Nature. Її автори — Найл Руні з Відділу інтеграційної біології Університету в Гуелфе, Онтаріо, Канада і його колеги з того ж університету і з Університету Північного Колорадо (США) — стверджують, що основний принцип пристрою природних екосистем — це асиметрія. Виявляється вона в тому, що речовина (а з ним і енергія) в більшості екосистем передаються від нижнього трофічного рівня до верхнього принаймні двома потоками («каналами»), що розрізняються по своїй швидкості і потужності. Злиття цих двох каналів відбувається тільки на самих верхніх рівнях, де розташовуються так звані «верховні хижаки».
Приклади харчових ланцюгів і сіток
· Харчовий ланцюг, ланцюг живлення, взаємини між організмами, через які в екосистемі відбувається трансформація речовини і енергії; групи особин (бактерії, гриби, рослини і тварини), пов'язані один з одним відношенням їжа - споживач. Існує 2 основних типи трофічних ланцюгів - пасовищні і детритнні. У пасовищному трофічному ланцюзі (ланцюг виїдання) основу складають автотрофні організми, потім йдуть споживаючі їх рослиноїдні тварини (наприклад, зоопланктон, що харчується фітопланктоном), потім хижаки (консументи) 1-го порядку (наприклад, риби, споживаючі зоопланктон), хижаки 2-го порядку (наприклад, судак, що харчується іншими рибами). Особливо довгі трофічні ланцюги в океані, де багато видів (наприклад, тунці) займають місце консументів 4-го порядку. В детритних трофічних ланцюгах (ланцюги розкладання), найбільш поширених в лісах, велика частина продукції рослин не споживається безпосередньо рослиноїдними тваринами, а відмирає, піддавшись потім розкладанню сапротрофними організмами і мінералізації. Таким чином, детритні трофічні ланцюги починаються від детриту, йдуть до мікроорганізмів, які їм харчуються, а потім до детритофагам і до їх споживачів - хижаків. У водних екосистемах (особливо в евтрофних водоймищах і на великих глибинах океану) означає, частина продукції рослин і тварин також поступає в детритні трофічні ланцюги. Мережа трофічних (харчових) взаємозв'язків в природних екосистемах влаштована асиметрично. Енергія в них передається від нижніх рівнів до верхніх по різних каналах (один — швидший, інший — повільніший), які об'єднуються хижаками тільки на самих верхніх рівнях. В середині ХХ століття екологи, здавалося, були повністю упевнені в тому, що чим складніше влаштована екосистема, чим більше в ній видів, тим більше вона стабільна. Таку точку зору відстоював зокрема видатний британський еколог Чарлз Елтон в своїй книзі «Екологія нашестя тварин і рослин». Проте в 1970-і роки Роберт Мей (уродженець Австралії, за освітою інженер, що став фізиком-теоретиком, а згодом екологом, показав на математичних моделях, що в системі, яка складається з безлічі елементів, зв'язаних між собою відносинами типу «хижак—жертва», збільшення числа елементів само по собі не приводить до зростання стабільності. Швидше, навпаки: складніші системи виявляються нестабільними. Проте, оскільки реальні природні екосистеми деколи бувають вельми складними і при цьому стійкими, очевидно, що вся справа не просто в числі взаємодіючих елементів, а в тому, як вони сполучені між собою, в особливостях трофічної (харчовий) структури системи. Як приклад можна привести систему трофічних зв'язків в озері. У її підставі фітопланктон (що створює органічну речовину, яка потім може бути використане зоопланктоном) і детрит — зважена нежива органічна речовина, яка може бути використане бактеріями, у свою чергу споживаними деякими тваринами. Споживачі фітопланктону і бактерій можуть бути різними, але у складі раціону хижих риб, що знаходяться на самому верхньому трофічному рівні, є види, що представляють як один, так і інший канал (також прожити в озері, не харчуючись їжею з суші, не можна).
· При цьому треба мати на увазі, що хоча на кожному рівні організми витрачають немало енергії для підтримки свого існування і верховним хижакам залишається її зовсім небагато, роль останніх в регуляції (забороні зростання чисельності) своїх жертв може бути такою, що визначає. Проаналізувавши докладні опубліковані дані по трофічних мережах чотири наземних і чотирьох водних екосистем, автори в кожній з систем виділили по два «канали» передачі енергії і виявили, що у міру зростання трофічного статусу (положення в трофічному ланцюзі) того або іншого вигляду (або групи видів) збільшується їх залежність не від одного, а від двох каналів. Висота рівня може бути дробом величиною, оскільки вона обчислюється по процентному співвідношенню енергії, що отримується даними організмами з різних рівнів. Наприклад, здобиччю крупних хижих риб можуть бути як дрібніші хижі риби, так і ті риби, які харчуються планктоном, тобто знаходяться в трофічному ланцюзі на одну сходинку нижче.
· З'ясувалося також, що «канали», що починаються, наприклад, в грунтовій екосистемі від грибів або від бактерій, а у водних екосистемах — від планктонних або бентосних (бентос — сукупність організмів, на дні і в грунті морських і материкових водоймищ) організмів, розрізняються за швидкістю передачі енергії. Бактерійний і планктонний канали швидші, ніж грибний і бентосний: вони характеризуються переважанням організмів з вищим відношенням продукції до біомаси. Вивчення поведінки математичних моделей таких систем показало, що в тих випадках, коли потоки по двох каналах зрівнюються, система стає набагато менш стабільною. Річ у тому, що в цьому випадку зміни в обох каналах відбуваються синхронно, а важлива саме асинхронність і можливість компенсації одного за рахунок іншого. Різке зниження стабільності відбувається і у тому випадку, коли потік йде тільки по одному каналу. Важливе значення в стабілізації належить «верховним хижакам», залежним від обох каналів і здатних ефективно стримувати зростання тих жертв, які починають переважати. Звідси слідують і важливі практичні виводи. Для збереження своєї стійкості екосистеми повинні бути гетерогенними, такими, що допускають можливість різних шляхів («каналів») передачі речовини і енергії від підстави трофічної піраміди до її вершини. Крім того, в них повинні бути «верховні хижаки», здатні перемикатися з одного каналу на іншій. Підстава в пірамідах чисел і біомаси може бути менше, ніж подальші рівні (залежно від співвідношення розмірів продуцентів і консументів). Піраміда енергії завжди звужується догори. У наземних екосистемах зменшення кількості доступної енергії зазвичай супроводжується зменшенням біомаси і чисельності особин на кожному трофічному рівні.
Харчові сітки
· Екосистемна організація життя є однією з необхідних умов її існування. Запаси біогенних елементів, з яких будують тіла живі організми, на Землі в цілому і на кожній конкретній ділянці на її поверхні небезмежна. Лише система круговоротів змогла додати цим запасам властивість нескінченності, необхідну для продовження життя. Підтримувати і здійснювати круговорот можуть тільки функціонально-різні групи організмів. Таким чином, екологічна різноманітність живих істот і організація потоку витянутих з навколишнього середовища речовин в цикли - якнайдавніша властивість життя. Підтримка життєдіяльності організмів і круговорот речовини в екосистемах можливі тільки за рахунок постійної притоки енергії. Зрештою все життя на Землі існує за рахунок енергії сонячного випромінювання, яке переводиться фотосинтезуючими організмами в хімічні зв'язки органічних сполук. Всі живі істоти є об'єктами живлення інших, тобто зв'язані між собою енергетичними відносинами. Харчові зв'язки в співтовариствах - це механізми передачі енергії від одного організму до іншого. У кожному співтоваристві трофічні зв'язки переплетені в складну мережу. Організми будь-якого вигляду є потенційною їжею багатьох інших видів. Ворогами тлій, наприклад, служать личинки і жуки сонечок, личинки мух-сирфід, павуки, насекомоядні птахи і багато інших. За рахунок дубів в широколистяних лісах можуть жити декілька сотень форм різних членистоногих, фітонематод, паразитичних грибків і т.п. Хижаки зазвичай легко перемикаються з одного виду жертв на іншій, а багато хто окрім тваринної їжі здатний споживати в деякій кількості і рослинну. Таким чином, трофічні мережі в біоценозах дуже складні, і створюється враження, що енергія, що поступає в них, може довго мігрувати від одного організму до іншого. Насправді шлях кожної конкретної порції енергії, накопиченої зеленими рослинами, короткий; вона може передаватися не більш, ніж через 4-6 ланок ряду, що складається з що послідовно харчуються друг іншому організмів. Такі ряди, в яких можна прослідкувати шляхи витрачання початкової дози енергії, називають ланцюгами живлення. Місце кожної ланки в ланцюзі живлення називають трофічним рівнем. Перший трофічний рівень - це завжди продуценти, творці органічної маси; рослинні консументи відносяться до другого трофічного рівня; м'ясоїдні, такі, що живуть за рахунок рослиноїдних форм - до третього; споживаючі інших м'ясоїдних - до четвертого і т.д. Таким чином, розрізняють консументів першого, другого і третього порядків, що займають різні рівні в ланцюгах живлення. Природно, що основну роль при цьому грає харчова спеціалізація консументів. Види з широким спектром живлення включаються в харчові ланцюги на різних трофічних рівнях. Так, наприклад, людина, в раціон якого входить як рослинна їжа, так і м'ясо травоїдних і м'ясоїдних тварин, виступає в різних харчових ланцюгах як консументу першого, другого і третього порядків. Види, спеціалізовані на рослинній їжі, наприклад, зайцеобразні, копитні, завжди є другою ланкою в ланцюгах живлення. Енергетичний баланс консументів складається таким чином. Поглинена їжа зазвичай засвоюється не повністю. Незасвоєна частина знов повертається в зовнішнє середовище (у вигляді екскрементів) і надалі може бути залучена в інші ланцюги живлення. Відсоток засвоюваності залежить від складу їжі і набору травних ферментів організму. У тварин засвоюваність харчових матеріалів варіює від 12-20% (деякі сапрофаги) до 75% і більш (м'ясоїдні види). Їжа, що асимілює організмом, разом із запасом в ній енергії витрачається двояким чином. Велика частина енергії використовується на підтримку робочих процесів в клітках, а продукти розщеплювання підлягають видаленню з організму у складі екскрементів (мочи, поту, виділень різних залоз) і вуглекислого газу, що утворюється при диханні. Енергетичні витрати на підтримку всіх метаболічних процесів умовно називається витратою на дихання, оскільки загальні їх масштаби можна оцінити, враховуючи виділення вуглекислого газу організмом. Менша частина засвоєної їжі трансформується в тканині самого організму, тобто йде на зростання або відкладання запасних живильних речовин, збільшення маси тіла. Продуценти - симбіотичні водорості, що здійснюють фотосинтез. Консументи -дрібні членистоногі, такі, що харчуються живими тканинами лишайника, а також грибні гифи, що паразитують на клітках водоростей. Редуценти - грибні гифи, що живуть не тільки за рахунок живих, але і за рахунок загиблих клітин водоростей, і дрібні тварини - сапрофаги, що переробляють відмерлі слої, в руйнуванні яких їм допомагають численні мікроорганізми. Ступінь замкнутості круговороту в такій системі дуже невеликий: значить, частина продуктів розпаду виноситься за межі лишайника - вимивається дощовими водами, обсипається вниз із стовбура. Крім того, частина тварин мігрує в інше місце проживання. Проте частина атомів встигає пройти декілька циклів, включаючись в тіла живих організмів і звільняючись з них, перш ніж покине дану екосистему. У деяких типах екосистем винесення речовини за їх межі настільки велике, що їх стабільність підтримується в основному за рахунок притоки такої ж кількості речовини ззовні, тоді як внутрішній кругообіг малоефективний. Такі проточні водоймища, річки, струмки, ділянки на крутих схилах гір. Інші екосистеми мають значно повніший кругообіг речовин і відносно автономні (ліси, луги, озера і т.п.). Проте жодна, навіть найбільша, екосистема Землі не має повністю замкнутого кругообігу. Материки інтенсивно обмінюються речовиною з океанами, причому велику роль в цих процесах грає атмосфера, і вся наша планета частина матерії отримує з космічного простору, а частина віддає в космос. Головна функція біосфери полягає в забезпеченні круговороту хімічних елементів, який виражається в циркуляції речовин між атмосферою, ґрунтом, гідросферою і живими організмами. Екосистеми - це співтовариства організмів, пов'язані з неорганічним середовищем щонайтіснішими матеріально-енергетичними зв'язками. Рослини можуть існувати тільки за рахунок постійного надходження в них вуглекислого газу, води, кисню, мінеральних солей. У будь-якому конкретному місці запасів неорганічних з'єднань, необхідних для підтримки життєдіяльності організмів, що населяють його, вистачило б ненадовго, якби ці запаси не поновлювалися. Повернення біогенних елементів в місце відбувається як протягом життя організмів (в результаті дихання, екскреції, дефекації), так і після їх смерті, в результаті розкладання трупів і рослинних залишків. Таким чином, співтовариство знаходить з неорганічним середовищем певну систему, в якій потік атомів, що викликається життєдіяльністю організмів, має тенденцію замикатися в кругообіг.
· Висновки
· Мережа трофічних (харчових) взаємозв'язків в природних екосистемах влаштована асиметрично. Енергія в них передається від нижніх рівнів до верхніх по різних каналах (один — швидший, інший — повільніший), які об'єднуються хижаками тільки на самих верхніх рівнях. У трофічному ланцюзі при перенесенні потенційної енергії від ланки до ланки велика її частина (до 80-90%) втрачається у вигляді тепла. Проаналізувавши докладні опубліковані дані по трофічних мережах чотирьох наземних і чотирьох водних екосистем, автори в кожній з систем виділили по два «канали» передачі енергії і виявили, що у міру зростання трофічного статусу (положення в трофічному ланцюзі) того або іншого вигляду (або групи видів) збільшується їх залежність не від одного, а від двох каналів. Висота рівня може бути дробом величиною, оскільки вона обчислюється по процентному співвідношенню енергії, що отримується даними організмами з різних рівнів. Іноді під назвою ланцюг живлення, або мережа харчова, позначають взаємини промислового організму з його об'єктами живлення, наприклад ланцюг харчовий осетрових риб, каспійського тюленя і т.п. На кожному трофічному рівні спожита їжа асимілюється не повністю, оскільки значна частина її витрачається на обмін. Тому продукція організмів кожного подальшого трофічного рівня завжди менше продукції попереднього трофічного рівня, в середньому в 10 разів. Відносна кількість енергії, що передається від одного трофічного рівня до іншого, називається екологічною ефективністю співтовариства або ефективністю трофічного ланцюга.
· Література
· Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 1998. — 455 с.
· Биотехнология сельскохозяйственных растений / Пер. с англ. В.И. Негрука с предислов. Р. Г. Бутенко. — М.: Агропромиздат, 1987. — 301 с
· Білявський Г.О., Фурдуй Р.С. Основи екологічних знань: Підручник. — К.: Либідь, 1995. — 288 с.
· Валиханова Г. Ж. Биотехнология растений. — Алматы, «Конжык», 1996. — 272 с.
· Вопросы социоэкологии / Материалы первой всесоюзной конференции «Проблемы социальной экологии». — Львов, 1986. — 352 с.
· Злобін Ю.А. Основи екології. — К.: Лібра, 1998. — 248 с.
· Основи екології / Під ред. В.М. Черняка. — Тернопіль, 1994. — 122 с.
· Страшнюк Н.М. Проблема збереження біорізноманіття на природно-заповідних територіях та з використанням біотехнологічних методів // Семінар “Охорона біорізноманіття та господарська діяльність на природних територіях, що охороняються; раціональне природокористування, екологічний моніторинг. Тези допов. – Київ, Україна, 2000. – С. 46–48.
· Чарзл Элтон Экология нашествий животных и растений. — М.: Изд-во иностранной литературы, 1960. — 230 с.
