Енергетична структура екосистем

Природнi угруповання, якi отримують додаткову енергiю вiд природних її джерел, дають найбiльшу валову продуктивнiсть. Валова продуктивнiсть тропiчного дощового лiсу може зрiвнятись з найвищими досягненнями с/г.

Людина збiльшує продуктивнiсть, постачаючи воду та iншi поживнi речовини, де вони є лiмiтуючим фактором, перетворюючи органiзми – «у живi машини для виробництва органiки». Природа намагається збiльшити валову продуктивнiсть, а людина – чисту продукцiю.

Продуктивнiсть екосистем оцiнюється швидкiстю, з якою виробляється хімічна енергiя в процесi фотосинтезу.

Потік енергії в екосистемі може бути розглянутий на прикладі простого трофічного ланцюга. Сонячна енергія використовується рослинами у процесі фотосинтезу і є валовою продукцією біоценозу (Пв). Вуглеводи йдуть на побудову протоплазми і ріст рослин, при чому частина їх енергії витрачається на дихання (Д1). Чиста продукція (Пч) = Пв-Д1. Виходячи із цього потік енергії який проходить через рівень продуцентів можна виразити так: валова продукція (Пв) = Пч + Д1.

Методи визначення продуктивностi:

1. Визначення по врожаю – можливе лише в системах, в яких травоїднi тварини мають невелике значення визначають на прикладi посiвiв однолiтнiх с/г культур.

2.Вимiри кiлькостi О2. Оскiльки споживання їжi пропорцiйно продукцiї О2.

3.Визначення СО2.

4.pH-метод. В водних екосистемах pH води залежить вiд вмiсту розчиненого СО2, який в свою чергу зменшується в фотосинтезу i збiльшується за рахунок дихання.

5.Визначення витрат сировини.

6.Метод радiоактивних iзотопiв.

7.Визначення хлорофiлу. Асимiляцiйне число–це продуктивнiсть на 1 г хлорофiлу, яке виражається в кiлькостi г О2 на 1 год. на 1 г хлорофiлу.

 

 

Елтона Ланцюги трофiчнi–це перенесення енергiї їжi вiд її джерела–рослин–через ряд органiзмiв, який проходить шляхом поїдання одних органiзмiв iншими. При кожному, черговому переносi, бiльша частина (80- 90%) потенцiальної енергiї втрачається, переходячи в тепло. Це обмежує число етапiв, або «ланок» ланцюгiв – до 4 – 5.

Ланцюги трофiчнi: ланцюги виїдання (пасовищні), ланцюги розкладання (детритні) – поглинаються з вiдмерлих решток.

Трофiчнi ланцюги не iзольованi один вiд одного–утворюють трофiчну сiтку.

Зеленi рослини займають перший трофiчний рiвень (рiвень продуцентiв), травоїднi–другий (рiвень первинних консументiв), хижаки, якi поїдають травоїдних–третiй (рiвень вторинних консументiв) та вториннi хижаки–четвертий рiвень (рiвень третинних консументiв). Ця трофiчна класифiкацiя дiлить на групи не самi види, а їх типи життєдiяльностi. Популяцiї одного виду можуть займати один або бiльше трофiчних рiвнiв.

Людина найчастiше займає промiжне положення мiж первинними та вторинними консументами.

Потенцiальна енергiя втрачається на кожному з етапiв перенесення харчової енергiї, уже в першiй ланцi трофiчного ланцюга–рослини вловлюють лише 1% сонячної енергiї. Таким чином, число консументiв (зокрема людини), якi можуть прожити при даному виходi первинної продукцiї, залежить вiд довжини трофiчного ланцюга; перехiд до кожної наступної дiлянки зменшує доступну енергiю приблизно на порядок. Вiдповiдно, якщо збiльшується кiлькiсть м'яса в рацiонi, то зменшується число людей, яких можна прогодувати.

Таким чином, втрата енергiї проходить при переміщенні речовини з одного трофiчного рiвня на iнший. Через своєрiдну форму цей тип дiаграми називається екологiчною пiрамiдою. ЇЇ основною рисою є те, що вона є ступiнчастою i не досягає плавностi до вершини.

Можлива пiрамiда для щуки: Фітопланктон–продуценти, ракоподібні– консументи I порядку, плотва – консументи II порядку, щука– онсументи III порядку. Одиницi енергiї можна виразити в калорiях, бiомасою в сухiй речовинi, а чисельнiсть в кiлькостi особин. Видно, що щука знаходиться на 4-му трофiчному рiвнi (може бути бiльше).

Цi закономiрностi були визначенi Елтоном. В 20-30-их роках вiн провiв багато часу в районах Арктики. Вона являється зручною моделлю, так як екологiя цього реґіону дуже спрощена.

Зону мiж пiвнiчною границею поширення лiсiв та вiчною мерзлотою називають тундрою. Одна iз найважливiших рослин тундри–лишайник Cladonia (це симбіоз водоростей i грибiв). Cladonia разом iз травами, та карликовою вербою складають рацiон оленя Цi тварини – їжа та вовка. Тундровi рослини поїдаються лемінгами (пухнастi короткохвостi гризуни). Таким чином, трофiчнi ланцюги короткi, i будь-яка суттєва змiна чисельностi органiзмiв одного iз трьох трофiчних рiвнiв вiдображається на iнших рiвнях. Це обумовлює той факт, що органiзми арктичної зони пiддаються дуже сильним коливанням чисельностi. Такi ж випадки трапляються iз людськими цивiлiзацiями (наприклад, голод в Iрландiї в 1845 – 1847 рр.). На Алясцi людиною було iнтродуковано домашнiй пiвнiчний олень iз Лапландiї. На вiдмiну вiд мiсцевого карiбу вiн не мiгрує–виснаження пасовищ–скорочення їжi для карiбу.

Як пiдкреслював Елтон, в основi iснування трофiчних ланцюгiв лежать так званi принципи спiввiдношення розмiрiв органiзмiв, якi поїдають один одного. Як правило, розмiри їжi, яку добувають певнi тварини, мають нижню та верхню межу. Спiввiдношення розмiрiв органiзмiв мiняється по-рiзному в трофiчному ланцюгу iз хижаками та в ланцюгу iз паразитами: у другому випадку органiзми-консументи в кожнiй наступнiй ланцi ланцюга не збiльшуються, а зменшуються.

Наприклад, блохи–звичайнi паразити ссавцiв i птахiв–в свою чергу мають паразитiв iз найпростiших Leptomonas. В принципi, трофiчнi ланцюги паразитiв повиннi бути коротшi, нiж ланцюги хижакiв, так як iз