Понятие и виды экологических пирамид

Что такое экологическая пирамида — в чем сущность

Живые и неживые организмы, которые существуют рядом и взаимодействуют друг с другом, образуют экосистему.

Под экосистемой понимают совокупность живых организмов и условий их существования, которые находятся в закономерной связи друг с другом. Таким образом формируется система взаимодействующих элементов, которая получила название «экологическая система» или «экосистема».

Экосистема образует единый природный комплекс.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Синонимом термина экосистемы будет биогеоценоз = жизнь + земля + общий.

Примечание 1

Совокупность биогеоценозов формирует биосферу — живую оболочку Земли.

Экосистема = биоценоз + биотоп + системы связей для осуществления обмена веществом и энергией.

 

Биоценоз — сообщество живых организмов.

 

Биотоп — среда обитания организмов.

 

Экосистемы разбиты на разные ранги или трофические уровни.

 

Термин «трофический» происходит от греческого слова, означающего «еда», «питание». Поэтому трофический уровень — положение организма в пищевой цепи.

Примечание 2

Трофическим уровнем называют такую совокупность организмов, которая занимает одинаковое положение в пищевой цепи относительно ее начала. Организмы объединяют по характерному для них типу питания.

Первый трофический уровень — продуценты — автотрофные организмы: зеленые растения + водоросли.

Второй трофический уровень — консументы I порядка: растительноядные животные.

Третий трофический уровень и последующие — консументы II порядка: первичные хищники, которые едят травоядных животных.

Четвертый трофический уровень — хищники, которые могут питаться другими, более слабыми хищниками.

Есть такие хищники, которые питаются травоядными и другими хищниками.

Пятый трофический уровень — редуценты: грибы + бактерии + некоторые растения.

А трофические уровни составляют экологическую пирамиду.

Концепцию экологической пирамиды предложил в тридцатые годы XX века английский эколог Ч. Элтон.

Примечание 3

Экологическую пирамиду называют также элтонской пирамидой.

Экологическая пирамида иллюстрирует отношения между различными организмами в экосистеме. Она охватывает соотношение продуцентов и консументов всех уровней.

Экологической пирамидой называют графическую иллюстрацию трофических процессов в экосистемах в виде треугольника. Пирамида показывает численность организмов, количество биомассы и энергии, которая в них заключена на соответствующем уровне пищеварительной цепи или сети. Также учитывается биологическая продуктивность.

Каждый трофический уровень основан на закономерностях питания: на том, кто кем питается.

В пищевых цепочках или трофических цепях отражаются взаимоотношения организмов разных трофических уровней. Предыдущее звено — пища для последующего.

Поток веществ и энергии следует в одном направлении — от продуцентов к консументам, от консументов к редуцентам.

Трофические цепи бывают двух типов:

  1. Пастбищные.

Пастбищные трофические цепи начинаются с растений — продуцентов, которые производят органическое вещество.

  1. Детритные.

Детритные трофические цепи начинаются с органических веществ отмерших растений и животных.

Пищевые цепи часто переплетаются в естественных природных сообществах. Так образуются пищевые сети. Одни организм может быть пищей для нескольких разных видов.

Пример 1

Совы охотятся на лесных мышей, полевок и так далее.

Экологическая пирамида представляет собой горизонтальные полосы, которые собираются в треугольник. Полосы изображают уровни питания организмов экологической пирамиды. Длина полосы определяется количеством особей, биомассы или энергии на каждом трофическом уровне экосистемы.

Организмы классифицируют на основе факторов окружающей среды. Например, фактор образа жизни: что едят, как получают энергию.

Когда на каждом трофическом уровне определяют биомассу, число особей и количество энергии, то видят, что эти величины уменьшаются по мере продвижения к концу цепи питания. Закономерность установил Ч. Элтон и предложил выражать графически.

Энергетические затраты связывают с поддержанием метаболических процессов: затраты на дыхание, рост. Часть пищи выделяется в виде экскрементов. Вся энергия превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде. На следующий трофический уровень передается не более десяти процентов энергии от предыдущего.

Правило экологической пирамиды формулируют следующим образом: каждый следующий трофический уровень ассимилирует не более десяти процентов энергии предыдущего. То есть с уровня на уровень переходит 10 % энергии. А остальное рассеивается в виде тепла.

Виды экологических пирамид, по какому принципу строятся

Трофическую структуру экосистемы изображают в виде экологических пирамид:

  • пирамида численности или пирамида чисел;
  • пирамида биомассы;
  • пирамида энергии или производительности.
Пирамида численности
Источник: i0.wp.com

В пирамиде чисел указывают среднее количество организмов на каждом трофическом уровне или ступени. Размер организмов не учитывают. В процессе продвижения вверх по пирамиде численность организмов снижается.

Закономерность уменьшения количества особей последовательных рядов звеньев от продуцентов к консументам обнаружил Ч. Элтон.

Численная пирамида может быть прямой и перевернутой.

Пирамида биомассы представляет собой количество биомассы организмов, которые присутствуют на разных трофических уровнях.

Биомасса = вес организмов.

 

Пирамида биомассы = количество доступной пищи + количество энергии на единицу площади продукта живого вещества в организме + общее количество организмов на конкретной ступени экологической пирамиды.

Большую часть биомассы живые организмы используют для обеспечения энергией. Часть расходуется на новые ткани или остается непереваренной.

Пирамида биомассы бывает прямая и перевернутая.

Особенностями пирамиды биомассы являются:

  • биомасса определяется путем сбора всех организмов определенного уровня и измерения их сухого веса;
  • определенная масса живого вещества содержится на определенном уровне в определенное время;
  • постоянный урожай измеряется как масса живых организмов или количество в единицу площади.
Примечание 4

В наземных системах действует правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных. А масса всех травоядных превышает всю биомассу хищников.

Пирамида энергии вертикальна. Она представляет собой поток энергии от производителей к конечным потребителям.

Правило пирамиды энергии заключается в том, что на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, которая создается за единицу времени, больше, чем на последующем.

Пирамида энергии описывает законы расходования энергии в пищевых цепях и имеет универсальный характер для большинства экосистем.

На принципах термодинамики устроена структура энергетического потока.

Примечание 5

Энергия не может быть:

  • создана;
  • уничтожена.

Энергия превращается в другую форму.

Задача пирамиды энергии состоит в том, чтобы показать, как энергия переносится с более низкого уровня на более высокий и преобразуется в биомассу.

Энергетическую пирамиду всегда изображают с большим основанием. Она не изображается в перевернутом виде.

Понятие перевернутой, что показывают цифры

Вертикальная числовая пирамида отражает количественное соотношение организмов, когда оно уменьшается снизу вверх.

Пример  2

Экосистемы лугов, прудов — растения занимают основание пирамиды.

Перевернутая числовая пирамида противоположна вертикальной.

Пример 3

Экосистема леса: деревья являются производителями, а насекомые, которых больше, — потребители.

Экологическая пирамида становится перевернутой, когда потребителей становится больше, чем производителей.

Если скорость размножения популяции жертвы высокая, то при низкой биомассе такая популяция станет достаточным источником пищи для хищников с более высокой биомассой, но низкой скоростью размножения.

Эта причина определяет возможность для пирамиды чисел быть перевернутой.

Примечание 6

Перевернутая экологическая пирамида характеризуется тем, что плотность организмов в конкретный момент времени на низком трофическом уровне может быть ниже, чем плотность организмов на более высоком уровне.

Пример 4

Пищевая цепь детрита представляет собой перевернутую пирамиду чисел.

Детрит — остатки органических веществ, которые образуются при переработке мертвых растений и животных бактериями и простейшими.

На одном дереве могут жить и кормиться множество насекомых и птиц. В этом случае тоже получаем перевернутую пирамиду чисел.

Перевернутая пирамида биомасс характерна для морских экосистем. В морских экосистемах первичные продуценты или фитопланктонные водоросли быстро делятся. У них большой репродуктивный потенциал и быстрая смена поколений.

Потребители фитопланктона крупнее, а размножаются медленнее. Пока хищные рыбы накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона. И их суммарная биомасса больше.

Примечание 7

В пирамидах биомасс не учитывается продолжительность существования поколений особей на трофических уровнях. Также не берется во внимание скорость образования и выедания биомассы на разных уровнях.

Структура, что лежит в основании

В основании экологической пирамиды находятся продуценты.

Продуцентами или производителями называют такие организмы, которые производят органические вещества из неорганических. Органические вещества потребляются животными.

К продуцентам относят растения и некоторые виды бактерий.

В процессе фотосинтеза растения преобразуют солнечную энергию и синтезируют органические вещества. Побочным продуктом реакции является кислород. Потребители используют полученные вещества в качестве пищи.

Следующий уровень пирамиды — консументы.

Консументами называют организмы, которые потребляют органические вещества.

Консументы I порядка едят растения, консументы II, III порядков — хищники.

Травоядные организмы употребляют растительную пищу, плотоядные организмы — животную.

В процессе пищеварения консументы осуществляют первичное разложение и измельчение органического вещества.

И на следующем уровне экологической пирамиды находятся редуценты.

Редуцентами называют организмы, которые разрушают мертвые или разлагающиеся организмы. Ими осуществляется естественный процесс разложения.

Редуцентами являются сапротрофы. К сапротрофам относят грибы и бактерии, которые разлагают останки мертвых организмов. Некоторые растения тоже относят к сапротрофам.

Функция редуцентов заключается в обеспечении круговорота веществ в процессе преобразования накопленных организмами органических веществ в неорганические.

Вместе продуценты, консументы и редуценты образуют трофические уровни в экосистеме.

Функции пирамид, что отражают

Функции экологических пирамид:

  1. Показать схемы питания в различных экосистемах.
  2. Сформировать представление о том, насколько эффективна или неэффективна передача энергии.
  3. Показать влияние изменения числа организмов на одном трофическом уровне на трофические уровни выше и ниже.
  4. Предсказать последствия состояния экосистемы на основе данных в течение нескольких лет.

Вывод, примеры экологических пирамид

Пример 5

Пирамида численности экосистемы луга:

Основание — растения.

Следующая ступень — основной потребитель: травоядные. Например, кузнечики. Их количество меньше растений.

Следующий уровень — первичный хищник. Например, грызуны едят кузнечиков. Количество грызунов меньше кузнечиков.

Следующая ступень — вторичный хищник. Например, рептилии. Они едят грызунов.

И вершина пирамиды — основной хищник. Например, ястреб.

С каждым уровнем количество представителей уменьшается.

Насколько полезной была для вас статья?

У этой статьи пока нет оценок.

Заметили ошибку?

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»