Ланцюги живлення, екологічні піраміди.

У природі всі види живих організмів пов'язані один з одним. Для функціонування екосистем необхідна енергія, джерелом якої є енергія Сонця. Організми дістають енергію за рахунок живлення іншими істотами. Внаслідок цього у природі виникають ланцюги живлення. Ланцюги живлення - ряди взаємопов’язаних видів, в яких кожний попередній є об’єктом живлення наступного. Коли тварина з’їдає рослину ,то більша частина енергії ,що містіться в їжі, витрачається на різні процеси життєдіяльності, перетворюється в тепло і розсіюється. Приблизно 10% енергії ,що міститься в їжі переходить у новозбудовану речовину тіла тварин. Ця закономірність відома як правило 10 відсотків.Наприклад, трофічний (харчовий) ланцюг водної системи може бути представлений так: фітопланктон (мікроскопічні водорості) – зоопланктон - молодь риб – дорослі хижі риби (окунь) Відповідно, для отримання 1 кг окунів має бути витрачено приблизно 10 кг молоді риб,
100 кг зоопланктону чи 1000 кг фітопланктону. Тому, з цього можна зробити важливий практичний висновок – економічно більш вигідно використовувати господарсько цінні види, які мають короткі трофічні ланцюги. Розрізняють два типи ланцюгів живлення:

• ланцюг виїдання (пасовищний, починається з продуцентів);
• ланцюг розкладання (детритний, починається з мертвої органічної речовини).

Кількість ланок ланцюга живлення в екосистемі, як правило, не перевищує 4-6 і обмежується правилом екологічної піраміди, згідно з яким загальна біомаса кожної наступної ланки в ланцюзі живлення зменшується. Останнім часом вважають, що краще вживати термін трофічна мережа ,а не ланцюг, оскільки до складу їжі кожного типу входить кілька видів. Кожен з цих видів, у свою чергу, може бути живленням для кількох інших видів.

Ланцюг живлення можна уявити у вигляді піраміди чисел, фундамент якої становлять численні види рослин, наступні рівні утворюють рослиноїдні та м'ясоїдні тварини, чисельність яких швидко зменшується у напрямку вершини, яку посідають нечисленні великі хижаки. Відповідно до того, що саме характеризують піраміди, вони поділяються на три типи:

• піраміда чисел показує чисельність окремих видів;
• піраміда біомаси характеризує загальну суху вагу або іншу міру загальної кількості живої речовини;
• піраміда енергії показує величину потоку енергії чи продуктивність на кожному трофічному рівні.

Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими, тобто основа може бути меншою, ніж один або кілька верхніх поверхів. Так буває, коли середні розміри продуцентів менші ніж розміри консументів. Навпаки, екологічна енергетична піраміда завжди звужується догори за умови, що будуть враховані всі джерела енергії живлення в системі.

У трофічних ланцюгах усі речовини послідовно переходять від одного виду організмів до іншого. Проте якщо біогенні речовини активно засвоюються і беруть участь у біологічному колообігу, то ксенобіотики - речовини, синтезовані людиною, накопичуються при переході від одного виду трофічного ланцюга до іншого. Оскільки величина біомаси в екологічних пірамідах закономірно зменшується приблизно в 10 разів при переході на новий трофічний рівень, концентрація ксенобіотиків на одиницю біомаси збільшується. Так, якщо концентрація пестициду ДДТ у тілі водяних комах становила 0,04 г на один кілограм біомаси, то у рослиноїдних риб вона дорівнювала 10, у хижих риб досягала 50 і у птахів, які харчувалися рибою - до 75 г на один кілограм біомаси. Отже, впродовж чотирьох ланок трофічного ланцюга концентрація ДДТ зросла в 1875 разів. Аналогічно концентруються і інші ксенобіотики. Концентрування речовин у трофічних ланцюгах слід враховувати в разі забруднення біосфери ксенобіотиками, тому що при споживанні в їжу тварин і птахів концентрації цих шкідливих речовин можуть бути значними. Трофічні ланцюги виконують також і бар'єрну функцію, що сприяє самоочищенню завдяки концентруванню речовин і виведенню їх з біологічного колообігу.

Кількість та інтенсивність збільшення біомаси характеризують біологічну продуктивність виду, угруповання або екосистеми. Біопродуктивністю називають швидкість продукування біомаси на певній площі за одиницю часу. Вона може бути первинною (продуктивність продуцентів) і вторинною (біомаса, створена консументами та організмами, які розкладаються). Первинна продуктивність материків становить близько
53 млрд. т. органічної речовини, Світового океану - до 30 млрд. т. На суші основним джерелом первинної біомаси є тропічні ліси, ліси Полісся та Сибіру, в океані - зони глибинних вод біля материків у тропіках, які збагачені фосфором і азотом, а також материкові мілини холодних морів.

Уся біомаса планети здатна приготувати не більш як 7 - 10 млрд. чоловік за одними даними і не більше як 12 млрд. чоловік за іншими. Уже нині щорічної біомаси, яку збирає людство, недостатньо для харчування населення Землі. Тому необхідно вирішити проблему регулювання чисельності населення Землі, підвищення продуктивності біосфери та її охорони від посиленого антропогенного тиску.

Поняття про сукцесію.

Екосистема (біогеоценоз) може нормально функціонувати лише за більш чи менш стабільних умов довкілля, що необхідно для здійснення колообігу речовин. Біогеоценози здатні до підтримання гомеостазу, однак у них можуть відбуватись послідовні зміни. Сукцесія - процес зміни екосистеми за рахунок витіснення одних видів іншими внаслідок зміни зовнішніх умов середовища. Окремі види по-різному реагують на зміну умов:

• знижують чисельність чи гинуть;
• поліпшують умови для інших видів і їх популяція зростає (звалища сміття на околицях населених пунктів зумовлюють заселення їх бур’янами, які люблять пухкий і родючий ґрунт);
• з’являються нові види в екосистемі.

Сукцесії за участю рослин бувають первинними і вторинними. Первинні сукцесії - це поява і розвиток рослинних угруповань в місцях, де рослинності раніше не було (заростання ставків і перетворення їх на болото, а потім на суходільну екосистему). Вторинні сукцесії - це відновлення природної рослинності після певних порушень (пожеж, вирубування лісу ). Процес сукцесії триває аж поки екосистема не досягне значної видової різноманітності.

Закономірності сукцесії:

• процес сукцесії відбувається в одному напрямку;
• зростає видове різноманіття організмів;
• сукцесії сприяють формуванню зрілих (клімаксних) екосистем зі значним видовим різноманіттям, розвиненими механізмами саморегуляції і здатністю до самовідтворення.

Найчастіше причинами сукцесії є :

1) вплив життєдіяльності організмів;

2) антропогенний вплив (осушення боліт, надмірне навантаження на ліси, розорювання земель, забруднення водойм).

Антропогенні дії часто призводять до спрощення екосистем. Такі явища називають дигресіями. Отже, сукцесії можуть бути прогресивними, тобто такими, що ведуть екосистему до стійкого стану розвиненої, зрілої системи, і регресивними, що ведуть екосистему шляхом спрощення і розпаду. Кожна екосистема має певну сталість і може протистояти несприятливим впливам, але такий запас міцності не безмежний. На жаль, це не завжди враховується, хоча протягом історії людства прикладів руйнування екосистем було більш ніж достатньо.

Контрольні питання

1. Які є групи екологічних факторів?

2. Яким може бути характер змін інтенсивності екологічних факторів?

3. Охарактеризуйте форми впливу різних екологічних факторів на живі організми.

4. Що таке популяція, яка її структура?

5. Як регулюється чисельність популяції?

6. Що таке ємність середовища?

7. Що таке біогеоценоз та екосистема?

8. Як відбувається перетворення енергії в екосистемі?

9. Складіть порівняльну характеристику агроценозу та біогеоценозу.

10. Що таке сукцесії, які її типи?