Біялогія
Выдавец: Народная асвета
Памер: 277с.
Мінск 2006
Мал. 25. Сувязі ў экасістэме
Ланцугі і сеткі харчавання. Трафічныя ўзроўні. Экалагічныя піраміды
Кожны жывы арганізм (ці іх сукупнасць) выконвае пэўную біялагічную функцыю, якая альбо пачынае нейкі працэс, альбо з’яўляецца яго прамежкавым звяном, альбо заканчвае яго, г. зн. фарміруецца своеасаблівы біялагічны канвеер. Такая паслядоўная, узгодненая і ўзаемазвязаная дзейнасць жывых арганізмаў Зямлі і стварае экалагічную сістэму.
Устойлівасць экасістэм. Экасістэмы — надзвычай складаныя дынамічныя прыродныя ўтварэнні, якія складаюцца з многіх сотняў і нават ты
сяч відаў прадуцэнтаў, кансументаў і рэдуцэнтаў, аб’яднаных харчовымі сувязямі і нехарчовымі ўзаемадзеяннямі. Доўгае існаванне экасістэм падтрымліваецца за кошт прытоку сонечнай энергіі і кругавароту рэчываў. Экасістэмы валодаюць устойлівасцю — здольнасцю вытрымліваць знешнія ўздзеянні з наступным узнаўленнем уласцівай ім структуры. Ступень устойлівасці непасрэдна звязана са ступенню ціску знешніх фактараў, а таксама з біялагічнай разнастайнасцю і складанасцю харчовых і нехарчовых сувязей у экасістэме.
В1. Чаму экасістэмы лічацца «цаглінкамі» біясферы? 2. Якія прыкметы ўласцівы экасістэмам? 3. Ці тоесныя паняцці «біягеацэноз» і «экасістэма»? Абгрунтуйце свой вывад. 4. Якая структура экасістэмы? 5. Якія групы вылучаюцца ў экасістэме сярод кансументаў? Якая іх роля ў экасістэме? 6. Чым вызначаецца ўстойлівасць экасістэмы?
13. Ланцугі і сеткі харчавання. Трафічныя ўзроўні. Экалагічныя піраміды
Ланцугі і сеткі харчавання. У развітых, складзеных экалагічных сістэмах існуюць складаныя харчовыя ўзаемадзеянні паміж аўтатрофнымі і гетэратрофнымі арганізмамі. Ддны арганізмы з’ядаюцца іншымі, і такім чынам ажыццяўляецца ланцуговы працэс пераносу рэчыва і энергіі ў экасістэмах, які ляжыць у аснове кругавароту рэчываў у прыродзе. Перанос рэчыва і энергіі ад яе крыніцы — аўтатрофаў — да спажыўцоў — гетэратрофаў, — які адбываецца ў выніку
паслядоўнага паядання аднымі арганізмамі іншых, называецца харчовым ланцугом.
Самы просты харчовы ланцуг у воднай экасістэме можа пачынацца з фітапланктону, які засвойвае сонечную энергію; яго ялуць дробныя першасныя кансументы — планктонныя ракападобныя, напрыклад дафніі. Апошнія служаць кормам другасным кансументам — рыбам, напрыклад плотцы, якая ў сваю чаргу можа быць з’едзена больш буй
ЭКАСІСТЭМА АСНОЎНАЯ СТРУКТУРНАЯ АДЗІНКА БІЯСФЕРЫ
Мал. 26. Харчовы ланцуг прэснага вадаёма
нымі драпежнікамі — шчупаком ці судаком — трацічнымі кансументамі (мал. 26).
Аднак такія харчовыя ланцугі ў чыстым выглядзе ў прыродзе сустракаюцца рэдка. Напрыклад, дафнію можа з’есці плотка, а плотка можа быць з’едзена выдрай ці драпежнай рыбаеднай птушкай скапой. Такім
чынам, адны і тыя ж арганізмы могуць уваходзіць у склад розных харчовых ланцугоў. У выніку ў экасістэме ўтвараюцца складаныя харчовыя сеткі (мал. 27). Складанасць іх значна ўзрастае, калі прыняць пад увагу наяўнасць у членаў ланцугоў харчавання — арганізмаўгаспадароў — спецыфічных паразітаў, якія
Мал. 27. Спрошчаны харчовы ланцуг у наземнай экасістэме
Ланцугі і сеткі харчавання. Трафічныя ўзроўні. Экалагічныя піраміды
Мал. 28. Пашавы харчовы ланцуг
ў сваю чаргу з’яўляюцца звёнамі іншых ланцугоў.
Пашавыя і дэтрытныя харчовыя ланцугі. Харчовыя ланцугі, якія пачынаюцца з аўтатрофных фотасінтэзуючых арганізмаў, называюцца пашавымі ці ланцугамі выядання (мал. 28). Прыкладам можа служыць пашавы харчовы ланцуг лугу. Ён пачынаецца з кветкавай расліны. Матыль лімонніца, які харчуецца нектарам кветак, уяўляе сабой другое звяно ў гэтым ланцугу. Страхаза — драпежнае лятаючае насякомае — нападае на матыля. Жаба, якая схавалася сярод зялёнай травы, ловіць страказу, але сама служыць здабычай вужа. У канцы дня сам вуж можа быць з’едзены драпежнай птушкай змеяедам.
Харчовы ланцуг, які ідзе ад расліны праз матыля, страказу, жабу, вужа да змеяеда, паказвае напрамак руху арганічных рэчываў, а таксама энергіі, што змяшчаецца ў іх.
Калі харчовы ланцуг пачынаецца з адмерлых рэшткаў раслін, трупаў і экскрэментаў жывёл, г. зн. з дэтры
ту, ён называецца дэтрытным ці ланцугом раскладання. Дэтрытныя ланцугі характэрны для экасістэм дна глыбокіх азёр, мораў, дзе жыццё падтрымліваецца за кошт асядання дэтрыту — «трупнага дажджу», утворанага арганізмамі, якія насяляюць верхнія асветленыя слаі вадаёма. Распаўсюджаны дэтрытныя ланйугі і ў лясах, дзе большая частка (звыш 90 %) штогадовага прыросту жывой масы раслін не спажываецца раслінаеднымі жывёламі. Адмерлая маса ўтварае апад, які раскладаецца сапратрофнымі арганізмамі з наступнай мінералізацыяй рэдуцэнтамі.
Тыповым прыкладам дэтрытнага харчовага ланцуга нашых лясоў з’яўляецца наступны: ліставы подсціл —* дажджавы чарвяк ^ сініца + вушастая сава (мал. 29).
Такім чынам, паток энергіі, які ўваходзіць у экасістэму, раздзяляецца на два асноўныя рэчышчы, паступаючы да кансументаў праз жывыя тканкі раслін альбо праз запасы дэтрыту. Пры гэтым у розных відах экасістэм суадносіны гэтых двух патокаў розныя.
ЭКАСІСТЭМА АСНОЎНАЯ СТРУКТУРНАЯ АДЗІНКА БІЯСФЕРЫ
Мал. 29. Дэтрытны харчовы ланцуг
У водных экасістэмах праз пашавыя харчовыя ланцугі праходзіць у сярэднім да 40 % першаснага арганічнага рэчыва, у той час як у наземных экасістэмах гэта велічыня складае ўсяго каля 7 %. Гэта азначае, што роля дэтрытафагаў у наземных экасістэмах значна большая, чым у водных.
Трафічныя ўзроўні і экалагічныя піраміды. Арганізмы, якія складаюць харчовыя ланцугі і атрымліваюць
Мал. 30. Харчовая піраміда
ежу праз роўную колькасць звёнаў гэтага ланцуга, належаць да аднаго трафічнага ўзроўню. Напрыклад, першы трафічны ўзровень экасістэмы ўтвараюць усе аўтатрофныя арганізмы (прадуцэнты) незалежна ад іх таксанамічнай прыналежнасці, другі — усе кансументы I парадку, якія харчуюцца арганізмамі аўтатрофнага звяна. Трэці трафічны ўзровень утвараюць арганізмы, што харчуюцца кансументамі I парадку і г. д.
Такая паслядоўнасць і супадпарадкаванасць звязаных у форме трафічных узроўняў арганізмаў уяўляе сабой паток рэчываў і энергіі ў экасістэме, аснову яе функцыянальнай арганізацыі.
У выніку паслядоўнай перадачы рэчыва і энергіі па трафічных узроўнях у кожнай сістэме ўсталёўваецца пэўная трафічная структура. Яе звычайна паказваюць у выглядзе экалагічнай піраміды, графічную мадэль якой прапанаваў у 1927 г. амерыканскі эколаг Чарлз Элтан. Асновай піраміды служыць першы трафічны ўзровень — узровень прадуцэнтаў, a верхнія паверхі ўтвораны наступнымі
Ланцугі і сеткі харчавання. Трафічныя ўзроўні. Экалагічныя піраміды
ўзроўнямі — кансументамі розных парадкаў (мал. 30).
Адрозніваюць тры спосабы пабудовы экалагічных пірамід (мал. 31).
1. Піраміда лікаў (колькасцей) адлюстроўвае суадносіны колькасцей арганізмаў кожнага трафічнага ўзроўню экасістэмы. Напрыклад, каб пракарміць аднаго ваўка, неабходна, прынамсі, некалькі зайцоў, на якіх ён мог бы паляваць. Каб пракарміць гэтых зайцоў, неабходна даволі вялікая колькасць разнастайных раслін.
Піраміда колькасцей не дае сапраўднага ўяўлення пра суадносіны паміж трафічнымі ўзроўнямі, калі арганізмы моцна адрозніваюцца паводле памераў. Напрыклад, калі прадуцэнты прадстаўлены буйнымі формамі, дрэвамі, то іх колькасць у экасістэме будзе меншай, чым колькасць траў.
Суадносіны паміж колькасцю вусеняў жукоў лістаедаў, якія харчуюцца лісцем дрэў, і буйных капытных мле
какормячых, што ядуць травяністыя расліны, таксама будуць зусім рознымі. У першым выпадку піраміда колькасцей будзе перавернутай: колькасць вусеняў будзе большай, чым колькасць дрэў (мал. 32).
2. Піраміда біямас адлюстроўвае суадносіны паміж трафічнымі ўзроўнямі, выражанымі ў біялагічнай масе, якая маецца на дадзены момант у экасістэме. Біямасу выражаюць у г, кг, т сырога ці сухога рэчыва на адзінку прасторы — м2, км2, га, м3 і да т. п. Знойдзеная велічыня біямасы пры неабходнасці пераводзіцца на ўсю прастору экасістэмы.
Разлічаныя такім спосабам велічыні суадносін паміж трафічнымі ўзроўнямі таксама залежаць ад памераў уваходзячых у іх арганізмаў, гэтаксама як і ў пірамідзе колькасцей. Калі прадуцэнты прадстаўлены арганізмамі дробных памераў, то піраміда будзе перавернутай, г. зн. біямаса праду
Піраміда біямас (сухая вага біямасы, г/м2)
Піраміда лікаў (колькасць асобін на адзінцы плошчы)
30 ■■■■■■■■■I
2000
3000
40 000
Піраміда энергіі ежы (Дж/м2 у год)
Мал. 31. Тыпы экалагічных пірамід
ЭКАСІСТЭМА АСНОЎНАЯ СТРУКТУРНАЯ АДЗІНКА БІЯСФЕРЫ
Мал. 32. Адваротныя піраміды: 1 — лікаў; 2 — біямас
цэнтаў будзе меншая за біямасу кансументаў, напрыклад планктон і крэветкі (гл. мал. 32).
3. Піраміда энергіі ежы, ці рацыёну, з’яўляецца найбольш правільным спосабам знаходжання сапраўдных суадносін паміж трафічнымі ўзроўнямі, паколькі ў яе аснове ляжаць функцыянальныя паказчыкі. На структуру экасістэмы ў вялікай ступені аказвае ўплыў не колькасць фіксаванай энергіі, а хуткасць утварэння ежы. Гэта форма выяўлення суадносін паміж трафічнымі ўзроўнямі не залежыць ад памераў арганізмаў, і піраміда заўсёды будзе мець шырокую аснову і звужацца ўгору.
Заканамернасць колькасных суадносін паміж арганізмамі розных трафічных узроўняў устанавіў у 1942 г.
амерыканскі эколаг Р. Ліндэман. Ён сфармуляваў правіла піраміды энергіі («правіла 10 %»), згодна з якім з аднаго трафічнага ўзроўню на іншы праз харчовыя ланцугі пераходзіць у сярэднім каля 10 % энергіі папярэдняга ўзроўню. Астатняя энергія губляецца ў выглядзе цеплавога выпраменьвання, затрат на рух і г. д. Арганізмы ў выніку падтрымання працэсу жыццядзейнасці ў кожным звяне харчовага ланцуга губляюць каля 90 % усёй энергіі.
Прывядзём спрошчаны прыклад дзеяння «правіла 10 %». Калі на першым узроўні трафічнай піраміды раслінамі ўтворана 1000 Дж энергіі, то пры поўным з’яданні яе траваеднымі жывёламі (кансументамі I парадку) у целе апошніх застаецца толькі 100 Дж,
Ланцугі і сеткі харчавання. Трафічныя ўзроўні. Экалагічныя піраміды
59
а ў целе драпежніка (кансумента II парадку) — толькі 10 Дж энергіі. Калі ж гэты драпежнік будзе з’едзены іншым (кансументам III парадку), то на яго долю прыйдзецца толькі 1 Дж. Такім чынам, запас энергіі, назапашаны зялёнымі раслінамі, у ланцугах харчавання імкліва знікае.
КНІГІ ОНЛАЙН
