Пищевые цепи
Хотя биологический цикл каждого биогенного элемента характеризуется своими собственными свойствами, все элементы включают миграцию биомассы в пищевых цепях. Перенос вещества в ходе круговорота включает следующие основные этапы:
- поглощение и накопление живыми организмами элементов из абиотической среды;
- распределение вещества среди организмов в результате травоядности, хищничества и паразитизма;
- территориальная миграция организмов;
- образование мертвого органического вещества в результате выделения и гибели организмов;
- разложение мортмассы и возвращение элементов в абиотическую среду.
Роль продуцентов, консументов и редуцентов в биоценозе
Основными участниками круговорота питательных веществ являются продуценты и редуценты. Первые являются «двигателем» круговорота; они вовлекают в оборот элементы из абиотической среды и отправляют их дальше в составе постоянно генерирующего высокоэнергетического органического вещества.
Редуценты «закрывают» цикл; они возвращают элементы в абиотическую среду, где они могут быть снова использованы продуцентами. Абиотическое разложение имеет место, но его интенсивность очень мала. Без продуцентов доступные элементы сконцентрировались бы в биомассе и покинули окружающую среду; цикл остановился бы, и развитие жизни прекратилось бы. Простейшие искусственные устойчивые экосистемы, функционирующие в закрытых колбах, включали популяции продуцентов (одноклеточные водоросли) и редуцентов (бактерии и грибы).
Теоретически можно представить себе продуцентов, самостоятельно реализующих функцию сокращения по отношению к собственной биомассе. Но на самом деле эта возможность не реализуется. Этот факт можно объяснить отсутствием эволюционных причин формирования «самодостаточных» организмов, если верна гипотеза о происхождении гетеротрофов (продуцентов и редуцентов) до продуцентов. Стабильные биологические циклы могут формироваться постепенно, в процессе совместной адаптации продуцентов и редуцентов. Тесный симбиоз и видовое своеобразие характерны для отношений между ними.
Наиболее распространенные потоки вещества в биосфере, включая пищевые цепи и абиотические актуальные пути, представлены в виде четырех экосистем различной природы: наземная; шельфовая; открытое море; глубоководный черный гейзер. Основным циклом для каждой экосистемы является цикл 1: «продуценты — мортмасса — редуценты — неорганические соли — продуценты».
Для наземной экосистемы это может быть: «продуценты — редуценты мусора — продуценты почвы»;
Для водной: «продуценты — отложения — редуценты — продуценты воды».
Циклы инициируются блоком — продуценты, который преобразует солнечную энергию в химическую в процессе фотосинтеза. Это самый быстрый и универсальный цикл в биосфере.
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Контрольная
| от 300 ₽ |
Реферат
| от 500 ₽ |
Курсовая
| от 1 000 ₽ |
Нужна помощь
Понятие о биомассе и продукции экосистемы
Как вы уже знаете, вещества в экосистеме используются многократно, превращаясь по принципу круговорота. Причем в движении веществ участвуют живые организмы, поэтому круговорот веществ является биогенным. Он начинается с поступления химических элементов из почвы (вода и минеральные соли) и атмосферы (углекислый газ) в живые организмы — продуценты. Продуценты синтезируют органические вещества, часть которых дальше передается по пищевой цепи консументам, а часть остается неиспользованной. Определенное количество органических веществ продуцентов и консументов возвращается в почву с трупным материалом, экскрементами (детрит). В результате деятельности редуцентов они превращаются в минеральные вещества, атомы которых снова вовлекаются продуцентами в круговорот. Но совершенно замкнутым круговорот веществ быть не может. Атомы некоторых химических элементов могут на длительное время выводиться из круговорота, накапливаясь в литосфере в составе известняка (мела), каменного угля, природного газа, нефти, торфа, руд различных металлов.
Превращение энергии в экосистеме идет несколько иначе, чем превращение веществ. Поток солнечной энергии, поступивший в экосистему, как бы разделяется на два русла — пастбищное и детритное. В каждом из них энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов. Соотношение количества энергии, проходящей через пастбищные и детритные цепи, в разных типах экосистем разное. Потеря энергии в пищевых цепях может быть восполнена только за счет поступления новых порций солнечной энергии или готового органического вещества (энергия корма). Поэтому в экосистеме не может быть круговорота энергии, аналогичного круговороту веществ. Экосистема функционирует только за счет направленного потока энергии.
Благодаря многократному использованию вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом обеспечивают возобновление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется. Скорость возобновления биомассы организмов экосистемы называется биологической продуктивностью. Она выражается количеством образующейся продукции.
Продукция экосистемы — количество биомассы, образующейся в экосистеме на единице площади или в единице объема биотопа за единицу времени.
Экосистемы сильно различаются по количеству образующейся продукции. Она убывает в следующей последовательности: тропический лес — субтропический лес — лес в зоне умеренного климата — степь — океан — пустыня.
Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах и т. д. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.
Биомасса экосистемы — общее количество органического вещества всех живых организмов, накопившегося в данной экосистеме за предыдущий период ее существования.
Биомасса экосистемы выражается в единицах сырой массы или массы сухого органического вещества на единицу площади: в г/м2, кг/м2, кг/га, т/км2 (наземные экосистемы) или на единицу объема (водные экосистемы).
Биомасса экосистемы и ее биологическая продуктивность могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.
Уровни (звенья) пищевой (трофической) цепи
В пищевой цепи, как и говорилось выше, в основном четыре или пять уровней, каждый из которых отличается по значимости и их представителям. Некоторые живые организмы в один и тот же момент могут относиться сразу к нескольким уровням, но это больше исключение из правил, поэтому говорить о них не имеет смысла. Ниже будут перечислены пять основных уровней трофической цепи, благодаря которым биосфера функционирует до сих пор без особых перебоев:
Первый трофический уровень
Любой процесс должен с чего-то начинаться, поэтому в начале пищевой цепи лежит первый трофический уровень. Он состоит из автотрофных организмов (продуцентов), которые для своего выживания генерируют пищу из солнечной энергии или химических реакций. Основными представителями можно назвать практически все растения, поскольку фотосинтез – это то, чего попросту не может быть у животных или бактерий.
Второй трофический уровень
После первого уровня начинается второй, что вполне логично. К нему относятся все растительноядные потребители, которые в свою пищу употребляют растения. В основном это гусеницы, насекомые, небольшие животные, такие как зайцы или овцы, а также множество других живых организмов. Данный уровень можно назвать промежуточным, ведь его представители не настолько сильные, чтобы питаться другими гетеротрофами или деструкторами, но у них в то же время есть возможность съедать автотрофов.
Третий трофический уровень
К третьему уровню относится большинство не самых больших, но и не слабых животных, которые питаются травоядными. Их называют вторичными потребителями или хищниками. Больше нельзя сказать что-то об этом уровне, поскольку к нему принадлежит слишком большое количество живых организмов.
Четвертый трофический уровень
Четвертый уровень является пристанищем сильных хищников, которые без особых проблем съедают представителей второго и третьего. У них есть естественные враги, но их количество очень мало, поскольку именно эти живые организмы получают способность к сопротивлению и защите от других. Например, к ним относятся совы, которые поедают змей, а те в свою очередь питаются зайцами или другими грызунами. Таким образом можно заметить закономерность и последовательность, ведь зайцы питаются растениями. Вот и всё, четыре шага, четыре уровня, четыре живых организма.
Пятый трофический уровень
Это последних из основных звеньев. Представителей данной группы называют высшими хищниками или даже суперхищниками. У животных, относящихся к пятому уровню, нет естественных врагов. Они являются королями своей экосистемы и могут делать всё, что захотят.
К тому же, примечательным можно назвать тот факт, что после смерти какого-либо организма, его труп съедают детритофаги, а остатки разлагаются при помощи редуцентов. Пищевая цепь полностью последовательна, ведь разложенные деструкторами остатки отправляются обратно в почву, а ими уже питаются растения, т.е. представители первого уровня, и вся цепь начинается по новой. Именно поэтому можно с уверенностью сказать, что пищевая цепь является замкнутой системой, в которой есть свой круговорот питательных веществ.
Некоторые живые организмы могут кочевать от одного уровня к другому, в зависимости от экосистемы, в которой они обитают. Из самого понятного примера можно привести медведя, который относится к пятому уровню и считается высшим хищником. Это животное нередко ест ягоды, а значит выступает в качестве представителя травоядных и относится ко второму уровню, но это ведь не значит, что вторичные потребители сумеют его съесть. Кстати, человек лишь за один день может изменить своё местоположение в цепи несколько раз.
Первый трофический уровень
Располагающиеся на первом трофическом уровне растения (автотрофы) – основа каждой экосистемы. Именно от них зависят все живые организмы, находящиеся выше по своему трофическому уровню.
На суше основу первого уровня составляют зеленые растения с большими листьями и корнями. В океане к этой категории относится фитопланктон.
К первому трофическому уровню причисляют также бактерий и архебактерий. Их называют хемоавтотрофами: данные организмы используют энергию химических связей в процессе синтеза органических веществ.
Источником питания для организмов, находящихся на первом трофическом уровне, является солнечная энергия. Обитатели океанов черпают энергию из гидротермальных источников. Больше половины этой энергии растения (или водоросли) расходуют в процессе собственного дыхания, остальная часть достается гетеротрофам.
Отличительная особенность автотрофов в том, что они не используют в пищу другие организмы, получают все необходимые питательные вещества из почвы и воды
Еще одно важное свойство – они способны к фотосинтезу
Используя одну только солнечную энергию, которая по своей сути не является органической, представители первого трофического уровня способны создавать органические соединения: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты).
Все последующие трофические уровни напрямую зависят от первого. Если на уровне экосистемы случается нечто, приводящее к гибели растений, за этим немедленно следуют негативные изменения в каждом последующем уровне пищевой цепочки.
*Пастбищные и детритные цепи
В зависимости от вида источника вещества и энергии цепи питания разделяют на два типа: пастбищные (цепи выедания) и детритные (цепи разложения).
Пастбищные цепи (цепи выедания) — пищевые цепи, которые начинаются с продуцентов и включают консументов разных порядков. В общем виде пастбищную цепь можно показать следующей схемой.
Например, пищевая цепь луга: клевер луговой → бабочка → лягушка → змея; пищевая цепь водоемахламидомонада → дафния → пескарь → судак.
Стрелки в схеме показывают направление переноса вещества и энергии в цепи питания.
! Это интересно
В природе почти все организмы питаются не одним, а несколькими видами корма. Следовательно, любой организм может находиться на разных трофических уровнях в одной и той же пищевой цепи в зависимости от характера корма. Например, ястреб, питаясь мышами, занимает третий трофический уровень, а поедая змей, — четвертый. Кроме того, один и тот же организм может быть звеном разных пищевых цепей, связывая их между собой. Так, ястреб может съесть ящерицу, зайца или змею, которые входят в состав разных цепей питания.
Примеры решения задач на составление и анализ пастбищных цепей питания приведены в разделе «Методика решения задач (А)».
Детритные цепи (цепи разложения) — пищевые цепи, которые начинаются с отмерших органических остатков (детрита), включают детритофагов и редуцентов и заканчиваются образованием минеральных веществ. В детритных цепях происходит перенос вещества и энергии детрита между детритофагами и редуцентами через продукты их жизнедеятельности. В общем виде детритную цепь можно показать следующей схемой.
Автотрофы, гетеротрофы и деструкторы пищевой цепи.
Автотрофы (их также называют продуцентами) представляют собой основу любой известной экосистемы. Они же стоят у истоков пищевой цепи.
Эти живые организмы (растения, водоросли) могут производить пищу для собственного потребления (так, например, растения, поглощая углекислый газ, выделяют необходимый для жизни кислород).
Именно благодаря автотрофам существуют все остальные живые организмы на планете.
Гетеротрофы (или по-другому консументы) являются потребителями той энергии, которую вырабатывают автотрофы. Самостоятельно они не могут воспринимать солнечную или химическую энергии, поэтому получают ее, питаясь растениями и водорослями.
Класс гетеротрофов обширен: помимо травоядных животных, к нему относятся человек, насекомые, некоторые виды бактерий, грибов и растений).
Деструкторы (называемые в некоторых источниках редуцентами) перерабатывают отходы и мертвую органическую материю, превращая ее в простые соединения.
Эту группу иногда представляют, как отдельный трофический уровень. Но, по сути, их можно отнести и к гетеротрофам – ведь деструкторы могут поглощать и отмершую растительность.
В большинстве экосистем в роли деструкторов выступают грибы и бактерии. Их роль в экосистеме – одна из самых важных. Благодаря представителям данной группы в почву возвращаются питательные вещества, которые впоследствии становятся основой питания для автотрофов.
Пищевые сети и пищевые цепи
Пищевая сеть показывает поток энергии между организмами в экосистеме. Производители преобразуют энергию света в химическую энергию в форме глюкозы. Часть этой энергии передается основным потребителям, когда они едят производителей.
Когда первичный потребитель становится добычей для вторичного потребителя, энергия передается от добычи к хищнику. Когда производители, жертвы и хищники умирают, часть энергии передается разложителям.
Передача энергии указывается трофическим уровнем организма или уровнем питания в пищевой сети. Линейное движение ряда энергетических передач внутри пищевой сети с одного трофического уровня на другой называется пищевой цепью .
Структура, компоненты и факторы экосистемы
Экосистема определяется как природная функциональная экологическая единица, состоящая из живых организмов (биоценоза) и их неживой окружающей среды (абиотической или физико-химической), которые взаимодействуют между собой и создают стабильную систему. Пруд, озеро, пустыня, пастбища, луга, леса и т.д. являются распространенными примерами экосистем.
Каждая экосистема состоит из абиотических и биотических компонентов:
Структура экосистемы
Абиотические компоненты
Абиотические компоненты представляют собой не связанные между собой факторы жизни или физическую среду, которая оказывает влияние на структуру, распределение, поведение и взаимодействие живых организмов.
Абиотические компоненты представлены в основном двумя типами:
- Климатическими факторами, которые включают в себя дождь, температуру, свет, ветер, влажность и т.д.
- Эдафическими факторами, включающие в себя кислотность почвы, рельеф, минерализацию и т.д.
Значение абиотических компонентов
Почвы содержат минеральные и органические вещества, а также живые организмы. Почва обеспечивает живых существ питательными веществами, влагой и средой обитания. Растительность верхней части почвенного покрова тесно с ней связана через круговорот питательных веществ.
Атмосфера обеспечивает живые организмы углекислым газом (для фотосинтеза) и кислородом (для дыхания). Процессы испарения, транспирации и круговорота воды происходят между атмосферой и поверхностью Земли.
Солнечное излучение нагревает атмосферу и испаряет воду. Свет также необходим для фотосинтеза. Фотосинтез обеспечивает растения энергией, для роста и обмена веществ, а также органическими продуктами для питания других форм жизни.
Большинство живой ткани состоит из высокого процента воды, до 90% и даже более. Немногие клетки способны выжить, если содержание воды падает ниже 10%, и большинство из них погибают, когда вода составляет менее 30-50%.
Вода является средой, с помощью которой минеральные пищевые продукты поступают в растения. Она также необходима для фотосинтеза. Растения и животные получают воду с поверхности Земли и почвы. Основной источник воды — атмосферные осадки.
Биотические компоненты
Живые существа, включая растения, животных и микроорганизмы (бактерии и грибы), присутствующие в экосистеме, являются биотическими компонентами.
На основе их роли в экологической системе, биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:
- Продуценты производят органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию;
- Консументы питаются готовыми органическими веществами, произведенными продуцентами (травоядные, хищники и всеядные);
- Редуценты. Бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические соединения продуцентов (растений) и консументов (животных) для питания, и выбрасывающие в окружающую среду простые вещества (неорганические и органические), образующихся в качестве побочных продуктов их метаболизма.
Эти простые вещества повторно производятся в результате циклического обмена веществ между биотическим сообществом и абиотической средой экосистемы.
Что такое экосистемы
Экосистема – это сложная система, в которой живые организмы взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Она включает в себя все живые существа, такие как растения, животные и микроорганизмы, а также их неживую среду, такую как почва, вода и воздух.
В экосистеме каждый организм выполняет свою роль и взаимодействует с другими организмами. Например, растения, называемые продуцентами, производят пищу с помощью процесса фотосинтеза, используя энергию солнца. Животные, называемые потребителями, питаются растениями или другими животными, чтобы получить энергию и питательные вещества. Разлагатели, такие как бактерии и грибы, разлагают органические отходы и возвращают их в почву, обогащая ее питательными веществами.
Экосистемы могут быть разнообразными и встречаться в различных местах, от лесов и океанов до пустынь и горных вершин. Каждая экосистема имеет свои уникальные особенности и зависит от множества факторов, таких как климат, географическое положение и наличие ресурсов.
Экология экосистемы
гидротермальный источник
Экология экосистемы изучает процессы и динамику экосистем, а также то, как потоки материи и энергии через них структурируют естественные системы. Изучение экосистем может охватывать 10 порядков, от поверхностных слоев горных пород до поверхности планеты.
Не существует единого определения того, что составляет экосистему. Немецкий эколог Эрнст-Детлеф Шульце и соавторы определили экосистему как область, которая «однородна с точки зрения биологического круговорота и содержит все потоки над и под рассматриваемой землей». Они категорически отвергают использование Gene Likens целиком речных водосборов как «слишком широкую границу», чтобы быть единой экосистемой, учитывая уровень неоднородности в такой области. Другие авторы предположили, что экосистема может охватывать гораздо большую территорию, даже всю планету. Шульце и соавторы также отвергли идею о том, что отдельное гниющее бревно может быть изучено как экосистема, потому что размер потоков между бревном и его окружением слишком велик по сравнению с долей циклов внутри бревна. Философ науки Марк Сагофф считает, что неспособность определить «тип объекта, который он изучает» является препятствием для развития теории экосистемной экологии.
Экосистемы можно изучать с помощью различных подходов — теоретических исследований, исследований мониторинг конкретных экосистем в течение длительного периода времени, тех, которые изучают различия между экосистемами, чтобы выяснить, как они работают, и руководят манипулятивными экспериментами. Исследования могут проводиться в различных масштабах, от исследований всей экосистемы до изучения микрокосмов или мезокосмов (упрощенное представление экосистем). Американский эколог Стивен Р. Карпентер утверждал, что эксперименты с микрокосмом могут быть «нерелевантными и отвлекающими», если они не проводятся вместе с полевыми исследованиями, проводимыми в масштабе экосистемы. Эксперименты с микрокосмом часто не могут точно предсказать динамику на уровне экосистемы.
Исследование экосистемы ручья Хаббард началось в 1963 году с целью изучения Белых гор в Нью-Гэмпшире. Это была первая успешная попытка изучить весь водораздел как экосистему. В исследовании использовался поток химия как средство мониторинга свойств экосистемы, и была разработана подробная биогеохимическая модель экосистемы. Долгосрочные исследования на месте привели к открытие кислотных дождей в Северной Америке в 1972 году. Исследователи задокументировали истощение почвенных катионов (особенно кальция) в течение следующих нескольких десятилетий.
Бактерии-гетеротрофы и автотрофы, а также сапрофиты, хемосинтетики и хемотрофы
Бактерии, которые еще называются гетеротрофы, – это микроорганизмы, использующие в качестве источника энергии химические соединения, содержащие углерод. Этим они отличаются от автотрофных организмов, ведь гетеротрофы не могут существовать без внешнего источника питания.
Гетеротрофные организмы: что это
Гетеротрофные микроорганизмы не могут синтезировать органические соединения у себя внутри путем фотосинтеза или хемосинтеза. В первом случае органические соединения синтезируются при наличии солнечного света. Хемосинтетики же образуют питательные соединения путем переработки некоторых органических веществ.
Все бактерии, будь то гетеротрофы или автотрофы, непременно питаются определенными источниками. Граница между такими формами жизни условная, так как наука знает примеры организмов, имеющих переходную форму питания. Их называют миксотрофными.
Как питаются гетеро-организмы
Гетеротрофы и автотрофы тесно связаны между собой. Ведь выживание этих микроорганизмов напрямую связано с наличием автотрофных существ. В эту категорию входят и хемотрофы. Выходит, эти прожорливые микросущества потребляют то, что произвели для них автотрофы.
Все гетеротрофы делятся на такие виды.
- Плесень и дрожжи, питающиеся готовой пищей. Это наиболее четко отличает такие бактерии – автотрофы это или гетеротрофы.
- Бактерии, которые называются гетеротрофы сапрофиты, питаются мертвой пищей.
- Гетеротрофы, питание которых происходит за счет живых существ. Они являются болезнетворными.
Некоторые виды бактерий-гетеротрофов имеют похожее питание, что и хемосинтетики. Так, они окисляют органические соединения без усвоения кислоты. Такое питание является промежуточным. Однако особенности таких переходных типов организмов, питающихся так же, как и хемотрофы, находят свое применение в различных видах хозяйственной деятельности человека.
Роль гетеротрофных микробов в природе
Гетеротрофы перерабатывают готовые органические соединения, добывая из них углерод и окисляя его. Благодаря этим микросуществам, до 90 процентов углекислого газа попадает в атмосферу именно благодаря гетеротрофам.
Гетеротрофы и хемотрофы способствуют образованию плодородной почвы. В одном грамме почвы содержится такое колоссальное количество микробов, что позволяет говорить о ней как о живой системе.
Отметим также, что гетеротрофы сапрофиты способствуют переработке органического материала. Если бы не эти бактерии, то планета покрылась бы толстым слоем опавшей листвы, веток, а также погибших животных. Проще говоря, сапрофиты «поедают» органические отходы.
Благодаря деятельности, которую выполняют гетеротрофы или автотрофы, происходит самоочищение водоемов. Что такое самоочищение, знает каждый школьник: без этого процесса вся вода на планете очень скоро превратилась бы в полностью непригодную для употребления и жизни.
Без сапрофитов невозможна переработка органических веществ. Сапрофиты способствуют поддержанию постоянного количества биомассы.
Аэробные и анаэробные гетеротрофные организмы
Анаэробы живут в местах, где нет кислорода. Для них этот элемент, как ни странно, является токсичным. Поэтому они получают энергию для жизни путем так называемого фосфорилирования. Этот процесс происходит путем распада аминокислот и белков.
Путем брожения расщепляется глюкоза и другие глюкозообразные вещества. Известные нам процессы – молочнокислое, спиртовое, а также метановое брожение – являются анаэробными.
Аэробные формы жизни гетеротрофного типа живут только за счет кислорода. Все эти бактерии имеют достаточно разнообразную дыхательную цепь. Она помогает им приспосабливаться к разным концентрациям кислорода в воздухе.
Гетеротрофы получают энергию путем окисления АТФ (аденозинтрифосфата – важнейшего белкового соединения), для чего им и нужен кислород. Однако большое количество кислорода не означает, что в такой атмосфере смогут существовать микроорганизмы.
Экспериментально доказано, что если количество свободного О2 в атмосфере достигнет половины общего объема, то развитие практически всех известных бактерий прекратится.
А в атмосфере чистого 100-процентного кислорода не может развиваться ни один простейший организм, даже прокариот.
Значение пищевой цепи
Основным значением пищевой цепи является сохранение стабильного состояния живых организмов, ведь если бы не существовала подобная иерархия, то какие-то определённые хищники имели бы возможность уничтожать всех, лишая более слабых возможности питаться и развиваться. Пищевая цепь является неким регулятором всей энергии в биосфере, ведь даже растения, которые считаются пищей для травоядных животных, являются лишь частью цепи. В случае отсутствия таких взаимоотношений между живыми организмами, биосфера ещё миллионы лет назад стала бы безжизненной. Именно поэтому пищевая цепь должна существовать и мешать ей ни в коем случае нельзя, ведь при уничтожении одного звена, другие начинают погибать вслед за ним, создавая цепную реакцию.
Поток энергии в экосистеме
Поток энергии в экосистеме — одна из главных вещей, которая делает возможным существование столь многих организмов.
Солнечная энергия является основным источником энергии практически для всего живого на Земле. Забавно узнать, что менее половины эффективного солнечного излучения достигает Земли.
Когда мы говорим об «эффективном излучении», мы имеем в виду тот вид излучения, который растения могут использовать для фотосинтез.
Земная атмосфера обычно отправляет обратно в космос большую часть солнечного излучения, попадающего на планету. Этот полезный свет называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР) (ФАР).
В целом мы получаем около 40–50% энергии, поступающей от фотосинтетически активной радиации, но только 2–10% энергии используется растениями для производства пищи посредством фотосинтеза.
Таким образом, этот процент ФАР поддерживает работу всего мира, поскольку растения являются производители в экосистеме, и все другие живые существа так или иначе зависят от них, чтобы выжить.
Поток энергии происходит через пищевую цепь и пищевую сеть. В рамках потока энергии в экосистеме растения используют хлоропласты для поглощения солнечного света, а процесс фотосинтеза превращает часть этой световой энергии в химическую энергию.
Эта энергия запасается в различных органических соединениях растений, и когда травоядные поедают растения, они передают эту энергию первым людям в пищевой цепи.
Затем химическая энергия, запасенная в растительных продуктах, превращается в кинетическую энергию, а энергия теряется при превращении в тепло.
Затем пришли клиенты второго эшелона
Когда этих травоядных поедают хищники первого порядка (вторичные потребители), они будут разбиты еще больше.
И последнее, но не менее важное: когда третичные потребители поедают плотоядных, энергия снова будет потеряна. Таким образом, поток энергии идет только в одном направлении.
Кроме того, закон 10 процентов показывает, как энергия движется по пищевой цепи
Этот закон гласит, что только 10% энергии переходит с одного трофического уровня на другой. Остальная энергия уходит в атмосферу.
Это ясно показано на следующем рисунке, на котором изображена энергетическая пирамида.
Изображение предоставлено: изменено из потока энергии: рисунок 3, OpenStax College, Biology CC BY 4.0.
Заключение
Экосистемы – это сложные системы, в которых взаимодействуют различные организмы и их окружающая среда. В экосистемах существуют три основные функциональные группы организмов: продуценты, потребители и разлагатели. Продуценты, такие как растения, играют важную роль в процессе фотосинтеза, производя органические вещества и кислород. Потребители, такие как животные, питаются продуцентами и другими организмами, передвигая энергию и питательные вещества по экосистеме. Разлагатели, такие как бактерии и грибы, разлагают органические отходы, возвращая их в природу. Понимание роли каждой из этих функциональных групп помогает нам лучше понять и сохранять баланс в экосистемах.