Ekolojik piramit güç devrelerindeki enerji kayıplarının grafiksel bir temsilidir.

Besin zincirleri, kaynaktan malzeme ve enerjiyi sırayla çıkaran birbirine bağlı türlerin kararlı zincirleridir. gıda maddesi canlı organizmaların ve bir bütün olarak biyosferin evrimi sırasında oluşur. Enerji transferinin ve maddelerin dolaşımının gerçekleştirildiği herhangi bir biyosenozun trofik yapısını oluştururlar. Besin zinciri, sırası enerji akışına karşılık gelen bir dizi trofik seviyeden oluşur.

Güneş enerjisi, güç devrelerinde birincil enerji kaynağıdır. Birinci tropik seviye- üreticiler (yeşil bitkiler) - fotosentez sürecinde güneş enerjisini kullanarak herhangi bir biyosenozun birincil üretimini oluşturur. Ayrıca, fotosentez sürecinde güneş enerjisinin sadece %0,1'i kullanılmaktadır. Yeşil bitkilerin güneş enerjisini özümsediği verimlilik, birincil üretkenlik ile ölçülür. Fotosentez ile ilişkili enerjinin yarısından fazlası solunum sırasında bitkiler tarafından hemen tüketilir, geri kalan enerji besin zincirleri boyunca daha fazla aktarılır.

Aynı zamanda, beslenme sürecinde enerjinin kullanımı ve dönüştürülmesinin verimliliği ile ilgili önemli bir düzenlilik vardır. Özü şunda yatar: kişinin besin zincirlerinde kendi hayati aktivitesini sürdürmek için harcadığı enerji miktarı bir trofik seviyeden diğerine büyür ve üretkenlik düşer.

Fitobiyokütle, ikinci organizmaların biyokütlesini oluşturmak için bir enerji ve malzeme kaynağı olarak kullanılır.

birinci dereceden tüketicilerin trofik seviyesi - otoburlar. Tipik olarak, ikinci trofik seviyenin üretkenliği, önceki seviyenin %5-20'sinden (%10) fazla değildir. Bu, gezegendeki bitki ve hayvan kaynaklı biyokütle oranlarına yansır. Seviye arttıkça vücudun hayati fonksiyonlarını desteklemek için gereken enerji miktarı da artar. biçimsel işlevli organizasyon... Buna göre, daha yüksek trofik seviyelerde oluşturulan biyokütle miktarı azalır.

Ekosistemler, her bir trofik düzeyde hem saf birincil üretimin hem de saf ikincil üretimin nispi yaratım ve tüketim oranı açısından çok çeşitlidir. Bununla birlikte, istisnasız tüm ekosistemler, belirli birincil ve ikincil ürün oranları ile karakterize edilir. Her zaman besin zincirinin temeli olarak hizmet eden bitki maddesi miktarı, otçul hayvanların toplam kütlesinden birkaç kat (yaklaşık 10 kat) daha fazladır ve besin zincirindeki sonraki her bağlantının kütlesi buna göre orantılı olarak değişir. .

Bir dizi trofik seviyede asimile edilmiş enerjideki aşamalı azalma, ekolojik piramitlerin yapısına yansır.

Her bir sonraki trofik seviyede mevcut enerji miktarındaki azalmaya, biyokütlede ve birey sayısında bir azalma eşlik eder. Belirli bir biyosenoz için biyokütle piramitleri ve organizma sayısı, Genel taslak verimlilik piramidinin yapılandırılması.

Grafiksel olarak, bir ekolojik piramit, aynı yükseklikte, ancak farklı uzunluklarda birkaç dikdörtgen olarak tasvir edilir. Dikdörtgenin uzunluğu aşağıdan yukarıya doğru azalır, bu da sonraki trofik seviyelerde üretkenlikte bir düşüşe karşılık gelir. Alt üçgen uzunluk olarak en büyüktür ve birinci trofik seviyeye karşılık gelir - üreticiler, ikincisi - yaklaşık 10 kat daha küçüktür ve ikinci trofik seviyeye - otçul hayvanlar, birinci dereceden tüketiciler vb.

oluşturma hızı organik madde toplam rezervlerini belirlemez, yani. her bir trofik seviyedeki organizmaların toplam kütlesi. Belirli ekosistemlerdeki üreticilerin ve tüketicilerin mevcut biyokütlesi, belirli bir trofik seviyede organik madde birikim oranlarının ve daha yüksek bir seviyeye transferinin birbirleriyle nasıl ilişkili olduğuna bağlıdır, yani. oluşan rezervlerin otlatma ne kadar güçlü. Bunda önemli bir rol, ana üretici ve tüketici nesillerinin yeniden üretim hızı tarafından oynanır.

Çoğu karasal ekosistemde, daha önce de belirtildiği gibi, biyokütle kuralı da geçerlidir, yani. bitkilerin toplam kütlesi, tüm otoburların biyokütlesinden daha büyük olduğu ortaya çıktı ve otoburların kütlesi, tüm etoburların kütlesini aşıyor.

Verimlilik - yani bitki örtüsünün yıllık büyümesi - ile biyokütle arasında niceliksel olarak ayrım yapmak gerekir. Biyosenozun birincil üretimi ile biyokütle arasındaki fark, bitki kütlesinin otlatma derecesini belirler. Otsu formların baskın olduğu topluluklar için bile, biyokütlenin üreme oranı yeterince yüksek olan hayvanlar, bitkilerin yıllık büyümesinin% 70'ini kullanır.

Enerji transferinin "yırtıcı - av" bağlantıları yoluyla gerçekleştirildiği bu trofik zincirlerde, birey sayısının piramitleri sıklıkla gözlenir: toplam sayısı Besin zincirlerine katılan bireylerin sayısı her bağlantıda azalır. Bu aynı zamanda avcıların kural olarak avlarından daha büyük olmasından kaynaklanmaktadır. Sayı piramidinin kurallarının bir istisnası, küçük yırtıcıların büyük hayvanlar için grup avcılığı yaparak yaşadığı durumlardır.

Üç piramit kuralının tümü - üretkenlik, biyokütle ve bolluk - ekosistemlerdeki enerji ilişkilerini ifade eder. Aynı zamanda üretkenlik piramidi evrensel bir karaktere sahiptir ve biyokütle ve bolluk piramitleri belirli bir trofik yapıya sahip topluluklarda kendini gösterir.

Ekosistem üretkenliği yasaları bilgisi, enerji akışını ölçme yeteneği büyük pratik öneme sahiptir. Agrocenozların birincil üretimi ve doğal toplulukların insan tarafından sömürülmesi, insanlar için ana besin kaynağıdır. Hayvansal protein kaynağı olarak endüstriyel ve tarımsal hayvanlardan elde edilen biyosenozların ikincil üretimi de büyük önem taşımaktadır. Biyosenozlarda enerji dağıtım yasaları, enerji ve madde akışları, bitki ve hayvanların üretkenlik düzenleri, bitki ve hayvan biyokütlesinin doğal sistemlerden izin verilen geri çekilme sınırlarının anlaşılması, "toplum - Doğa" sistemi.

Bazı organizmaların diğer organizmaları veya kalıntılarını veya dışkılarını (dışkılarını) yediği bağlantılara denir. trofik (kupa - yemek, yemek, gr.)... Aynı zamanda, ekosistemin üyeleri arasındaki besin ilişkileri şu şekilde ifade edilir: trofik (gıda) zincirleri ... Bu tür devrelere örnekler:

Yosun → geyik → kurt (tundra ekosistemi);

· Çim → inek → insan (antropojenik ekosistem);

Mikroskobik algler (fitoplankton) → böcekler ve su piresi (zooplankton) → hamamböceği → turna → martılar (su ekosistemi).

Gıda zincirlerini daha iyi veya daha kaliteli ürünler için optimize etmek için etkilemek her zaman başarılı değildir. Avustralya'ya inek ithal etme örneği literatürden yaygın olarak bilinmektedir. Bundan önce, doğal meralar çoğunlukla, dışkıları Avustralya bok böceği tarafından başarıyla asimile edilen ve işlenen kangurular tarafından kullanılıyordu. İnek dışkısı, Avustralya böceği tarafından asimile edilmedi, bunun sonucunda meraların kademeli olarak bozulması başladı. Bu süreci durdurmak için Avustralya'ya bir Avrupa bok böceği getirilmesi gerekiyordu.

Trofik veya besin zincirleri şeklinde sunulabilir. piramitler. Böyle bir piramidin her aşamasının sayısal değeri, içinde depolanan bireylerin sayısı, biyokütlesi veya enerjisi ile ifade edilebilir.

Uyarınca enerji piramidi yasası R. Lindemann ve yüzde on kuralı , her adımdan bir sonraki adıma, enerji veya maddenin enerji cinsinden yaklaşık %10'u (%7'den %17'ye) aktarılır (Şekil 3.7). Sonraki her seviyede, enerji miktarında bir azalma ile kalitesinin arttığını, yani. Bir hayvanın biyokütle birimi başına iş yapma yeteneği, aynı bitki biyokütlesininkinden karşılık gelen sayıda kat daha yüksektir.

Çarpıcı bir örnek plankton ve balinalarla temsil edilen açık denizin besin zinciridir. Plankton kütlesi okyanus suyunda dağılır ve açık denizin biyoverimliliği 0,5 g/m2 gün-1'den daha az olduğu için, sudaki potansiyel enerji miktarı metreküp okyanus suyu, kütlesi birkaç yüz tona ulaşabilen bir balinanın enerjisine kıyasla sonsuz derecede küçüktür. Bildiğiniz gibi balina yağı, aydınlatma için bile kullanılan yüksek kalorili bir üründür.

Şekil 3.7. Besin zinciri boyunca piramit enerji transferi (Yu.Odum'a göre)

Organik maddenin yok edilmesinde de buna karşılık gelen bir dizi gözlemlenir: bu nedenle saf birincil üretim enerjisinin yaklaşık %90'ı mikroorganizmalar ve mantarlar tarafından, %10'dan azı - omurgasızlar ve %1'den azı - omurgalılar tarafından salınır. son kostum. Formüle edilen son şekle göre yüzde bir kuralı : bir bütün olarak biyosferin istikrarı için, net birincil ürünlerin olası nihai tüketiminin enerji açısından payı %1'i geçmemelidir.

Ekosistemin işleyişinin temeli olarak besin zincirine dayanarak, trofik zincir boyunca hareket ederken katılmayan belirli maddelerin (örneğin sentetik zehirler) dokularında birikme vakaları da açıklanabilir. organizmaların normal metabolizması. Buna göre biyolojik iyileştirme kuralları ekolojik piramidin daha yüksek bir düzeyine geçiş sırasında kirletici konsantrasyonunda yaklaşık on kat artış vardır.

Özellikle, trofik zincirin ilk seviyesinde nehir suyunda görünüşte önemsiz bir şekilde artan radyonüklid içeriği mikroorganizmalar ve plankton tarafından asimile edilir, daha sonra balık dokularında yoğunlaşır ve ulaşır. maksimum değerler martılar. Yumurtaları, arka plan kontaminasyonundan 5000 kat daha yüksek bir radyonüklid seviyesine sahiptir.

Organizmaların tür bileşimi genellikle şu düzeyde incelenir: popülasyonlar .

Bir popülasyonun, aynı bölgede yaşayan, ortak bir gen havuzuna ve özgürce iç içe geçme yeteneğine sahip aynı türden bireylerin bir koleksiyonu olduğunu hatırlayın. Genel olarak, şu veya bu popülasyon belirli bir ekosistem içinde yer alabilir, ancak sınırların ötesine yayılabilir. Örneğin, Kırmızı Kitapta listelenen Tuora-Sis sırtının siyah saçlı dağ sıçanının nüfusu biliniyor ve korunuyor. Bu nüfus bu sırtla sınırlı değildir, daha güneyde Yakutya'daki Verkhoyansky Dağları'na kadar uzanır.

İncelenen türün genellikle içinde bulunduğu ortama habitatı denir.

Kural olarak, bir tür veya popülasyonu ekolojik bir niş işgal eder. Aynı gereksinimlerle Çevre ve gıda kaynakları, iki tür değişmez bir şekilde rekabete girer ve bu da genellikle birini dışarıda bırakır. Benzer bir durum sistemik ekolojide şu şekilde bilinir: G.F.'nin prensibi gazlı bez Bu, ekolojik ihtiyaçları aynıysa, iki türün aynı bölgede var olamayacağını belirtir, yani. aynı nişi işgal ederlerse. Buna göre, ekolojik nişler tarafından farklılaştırılan, birbirlerini alan, zaman ve kaynakların kullanımı için rekabet etmekten daha büyük ölçüde tamamlayan etkileşimli popülasyonlar sistemine topluluk (cenosis) denir.

Kutup bölgelerinde boz ayı gibi tayga ekosistemlerinde kutup ayısı yaşayamaz.

Türleşme her zaman uyarlanabilirdir, bu nedenle Charles Darwin'in aksiyomu her tür, kesin olarak tanımlanmış, kendine özgü bir varoluş koşulları kümesine uyarlanmıştır. Bu durumda, organizmalar mümkün olan maksimum sayıdaki bir yoğunlukla çoğalırlar ( maksimum "yaşam basıncı" kuralı" ).

Örneğin, okyanus planktonunun organizmaları, bir film şeklinde hızla binlerce kilometrekarelik bir alanı kaplar. VI Vernadsky, 10-12 cm3 boyutundaki bir Fischer bakterisinin düz bir çizgide çoğaltılarak yayılma hızının yaklaşık 397.200 m / s - bir uçağın hızına eşit olacağını hesapladı! Bununla birlikte, organizmaların aşırı üremesi, sınırlayıcı faktörlerle sınırlıdır ve habitatlarının besin kaynaklarının miktarı ile ilişkilidir.

Esas olarak büyük bireylerden oluşan türler ortadan kalktığında, bunun sonucunda niteliklerin maddi-enerji yapısı değişir. Ekosistemden geçen enerji akışı değişmezse mekanizmalar devreye girer. ilkesine göre ekolojik çoğaltma: ekolojik piramidin bir seviyesindeki nesli tükenmekte olan veya yok edilmiş bir tür, başka bir işlevsel-senotik, benzer olanın yerini alır. Bir türün değiştirilmesi şemaya göre ilerler: küçük olan büyük olanın yerini alır, evrimsel olarak daha düşük organize olan daha yüksek düzeyde organize olmuş, genetik olarak daha kararsız, daha az genetik olarak değişken olanla. Olarak ekolojik niş biyosenozda boş olamaz, daha sonra ekolojik çoğaltma hatasız gerçekleşir.

Etkisi altında aynı bölgede art arda ortaya çıkan biyosenozların ardışık değişimi doğal faktörler veya insan maruziyeti denir halefiyet (ardıllık - süreklilik, lat.)... Örneğin, bir orman yangınından sonra, uzun yıllar yanmış bir ormanda, önce otlar, sonra çalılar, sonra yaprak döken ağaçlar ve son olarak iğne yapraklı bir orman bulunur. Bu durumda birbirinin yerini alan ardışık topluluklara diziler veya aşamalar denir. sonuç ardıllık, istikrarlı bir ekosistemin durumu olacaktır - doruk (doruk - merdivenler, "olgun adım", gr.).

Daha önce işgal edilmemiş bir sitede başlayan ardıllık denir öncelik ... Bunlar, daha sonra yosunların, otların ve çalıların yerini alacak olan kayalar üzerindeki liken yerleşimlerini içerir (Şekil 3.8). Halihazırda var olan bir sitede bir topluluk gelişirse (örneğin, bir yangın veya kökten sökme, bir gölet veya rezervuar inşaatından sonra), o zaman hakkında konuşurlar. ikincil halefiyet. Tabii ki, art arda oranı değişecektir. Birincil ardıllıklar yüzlerce veya binlerce yıl sürebilirken ikincil olanlar daha hızlıdır.

Üreticilerin, tüketicilerin ve heterotrofların tüm popülasyonları, trofik zincirler aracılığıyla yakından etkileşime girer ve böylece biyosenozların yapısını ve bütünlüğünü korur, enerji ve madde akışlarını koordine eder ve çevrelerinin düzenlenmesini belirler. Yeryüzünde yaşayan canlı organizmaların tüm kümesi, sistematik bağlantılarına bakılmaksızın fiziksel ve kimyasal olarak birdir ve buna canlı madde denir ( V.I. Vernadsky'nin canlı maddenin fiziksel ve kimyasal birliği yasası). Canlı maddenin kütlesi nispeten küçüktür ve 2.4-3.6 * 1012 ton (kuru ağırlıkta) olarak tahmin edilmektedir. Gezegenin tüm yüzeyine dağıtırsanız, yalnızca bir buçuk santimetrelik bir katman elde edersiniz. VI Vernadsky'ye göre, Dünya'nın diğer kabuklarının 10-6 kütlesinden daha az olan bu "yaşam filmi", "gezegenimizin en güçlü jeokimyasal kuvvetlerinden biridir".

Bir ekosistemin trofik yapısı, tabanında birinci seviye olan bir ekolojik piramit şeklinde grafiksel olarak gösterilebilir. Bu piramitler, besin ağlarında biyokütle ve enerji kullanımını yöneten yasaları yansıtır. Böyle bir piramidin her adımının sayısal değeri, bireylerin sayısı, içinde depolanan biyokütle veya enerji ile ifade edilebilir.

Bir ekosistemde ortaya çıkan besin ağları, her trofik seviyede belirli sayıda organizma ile karakterize edilen bir yapıya sahiptir. fark edilir ki organizmaların sayısı, bir trofik seviyeden diğerine geçişle doğru orantılı olarak azalır.... Bu desen denir "Ekolojik piramidin kuralı." İÇİNDE bu durum gözden geçirildi sayılar piramidi ... Büyük hayvanlar için grup avı sayesinde küçük avcılar yaşarsa ihlal edilebilir.

Her trofik seviyenin kendi biyokütle - herhangi bir grubun toplam organizma kütlesi... Besin zincirlerinde, farklı trofik seviyelerdeki organizmaların biyokütlesi farklıdır: üreticilerin biyokütlesi (birinci trofik seviye), tüketicilerin biyokütlesinden çok daha yüksektir - otçul hayvanlar (ikinci trofik seviye). Besin zincirinin sonraki trofik seviyelerinin her birinin biyokütlesi de giderek azalır. Bu desenin adı biyokütle piramitleri .

Benzer bir model, enerjinin trofik seviyeler yoluyla aktarımı göz önüne alındığında tanımlanabilir. enerji piramidi (ürünler ) ... Trofik seviyeler zincirinde kişinin kendi hayati aktivitesini sürdürmek için harcanan enerji miktarı artar ve üretkenlik düşer. Bitkiler, fotosentez sürecinde güneş enerjisinin sadece küçük bir bölümünü özümser. İkinci trofik seviyeyi oluşturan otçul hayvanlar, emilen yemin sadece belirli bir kısmını (%20-60) özümser. Asimile edilmiş gıda, hayvan organizmalarının ve büyümenin hayati süreçlerini desteklemek için kullanılır (örneğin, dokuların inşası için, yağ birikintileri şeklinde rezervler).

Üçüncü trofik seviyedeki organizmalar (etçil hayvanlar), otçul hayvanları yerken, yine gıdada bulunan enerjinin çoğunu kaybeder. Sonraki trofik seviyelerdeki enerji miktarı tekrar giderek azalır. Bu enerji kayıpları, besin zincirinde az sayıda (üç ila beş) trofik seviye ile sonuçlanır.

Güç devrelerinde kaybedilen enerji, ancak yeni bölümlerinin gelmesiyle yenilenebilir. Bu nedenle ekosistem, madde döngüsüne benzer bir enerji döngüsüne sahip olamaz. Ekosistemler, güneş enerjisi akışı veya hazır organik madde rezervleri gerektiren açık sistemlerdir, yani. Ekosistemlerde enerji transferi bilinenlere göre gerçekleşir. termodinamik yasaları:

1. Enerji bir biçimden diğerine geçebilir ama bir daha asla yaratılmaz ve yok olmaz.

2. Enerjinin bir kısmını ısı biçiminde kaybetmeden, yani enerjinin dönüştürülmesiyle ilgili tek bir süreç olamaz. %100 verimlilikle enerji dönüşümü yok.

şu şekilde hesaplanır Enerjinin sadece %10'u bir trofik seviyeden diğerine aktarılır.... Bu desenin adı "yüzde on kuralı".

Böylece, çoğu güç kaynağı devresindeki enerji, bir seviyeden diğerine geçiş sırasında kaybolur. Besin zincirindeki bir sonraki bağlantı, yalnızca bir önceki yenen bağlantının kütlesinde bulunan enerjiyi alır. Trofik zincirden her geçişte enerji kayıpları yaklaşık %90'dır. Örneğin, bir bitki organizmasının enerjisi 1000 J ise, o zaman bir otobur onu tamamen yediğinde, ikincisinin vücudunda sadece 100 J, bir avcının vücudunda 10 J asimile olur ve bu avcı tarafından yenilirse bir diğeri, o zaman vücudunda sadece 1 J enerji asimile edilir, o zaman% 0.1 vardır.

Sonuç olarak, yeşil bitkilerin besin zincirlerinde biriktirdiği enerji hızla tükeniyor. Bu nedenle, besin zinciri 4 - 5'ten fazla bağlantı içeremez. Güç kaynağı devrelerinde kaybolan enerji, ancak yeni bölümlerinin gelmesi nedeniyle yeniden doldurulabilir. Ekosistemlerde madde döngüsü gibi bir enerji döngüsü olamaz. Herhangi bir ekolojik sistemin yaşamı ve işleyişi, yalnızca güneş radyasyonu şeklinde tek taraflı yönlendirilmiş bir enerji akışıyla veya hazır organik madde stoklarının akışıyla mümkündür.

Böylece sayılar piramidi, besin zincirindeki her bağlantıdaki bireylerin sayısını yansıtır. Biyokütle piramidi, her bağlantıda oluşan organik madde miktarını - biyokütlesini - yansıtır. Enerji piramidi, her bir trofik seviyedeki enerji miktarını gösterir.

Her bir sonraki trofik seviyede mevcut enerji miktarındaki azalmaya, biyokütlede ve birey sayısında bir azalma eşlik eder. Belirli bir biyosenoz için biyokütle piramitleri ve organizma sayısı genellikle üretkenlik piramidinin konfigürasyonunu tekrarlar.

Piramidin üç kuralı da - üretkenlik, biyokütle ve bolluk - ekosistemlerdeki enerji ilişkilerini ifade eder. Aynı zamanda üretkenlik piramidi evrensel bir karaktere sahiptir ve biyokütle ve bolluk piramitleri belirli bir trofik yapıya sahip topluluklarda ortaya çıkar.

Ekosistem üretkenliği yasaları bilgisi, enerji akışını ölçme yeteneği büyük pratik öneme sahiptir. Agrocenozların birincil üretimi ve doğal toplulukların insan sömürüsü, insanlar için ana besin kaynağıdır. Hayvansal protein kaynağı olarak endüstriyel ve tarımsal hayvanlardan elde edilen biyosenozların ikincil üretimi de büyük önem taşımaktadır. Biyosenozlarda enerji dağıtım yasaları, enerji ve madde akışları, bitki ve hayvanların üretkenlik düzenleri, bitki ve hayvan biyokütlesinin doğal sistemlerden izin verilen geri çekilme sınırlarının anlaşılması, "toplum - Doğa" sistemi.

Ekolojik piramitler şeklinde grafiksel olarak gösterilebilir. Piramidin tabanı, üreticilerin seviyesidir ve sonraki beslenme seviyeleri, piramidin tabanlarını ve tepesini oluşturur. Üç ana ekolojik piramit türü vardır:

Her seviyedeki organizmaların sayısını yansıtan bir sayılar piramidi;
Canlı maddenin kütlesini karakterize eden biyokütle piramidi - toplam kuru ağırlık, kalori vb.
Ardışık trofik seviyelerde birincil üretimdeki (veya enerjideki) değişimi gösteren evrensel bir karaktere sahip üretim (enerji) piramidi.

Düzenli piramit sayıları mera zincirleri için çok geniş bir tabana ve son tüketicilere doğru keskin bir daralmaya sahiptir. Bu durumda, "adımların" sayısı en az 1-3 büyüklük sırası ile farklılık gösterir. Ancak bu sadece otsu topluluklar için geçerlidir - çayır veya bozkır biyosenozları.

Bir orman topluluğunu (bir ağaçta binlerce fitofaj beslenebilir) veya yaprak bitleri ve bir fil gibi farklı fitofajların aynı trofik seviyede ortaya çıktığını düşünürsek, resim çarpıcı biçimde değişir. Bu bozulmanın üstesinden gelinebilir. biyokütle piramitleri.

Karasal ekosistemlerde, bitkilerin biyokütlesi her zaman hayvanların biyokütlesinden önemli ölçüde daha fazladır ve fitofajların biyokütlesi her zaman zoofajların biyokütlesinden daha büyüktür.

Su, özellikle deniz ekosistemleri için biyokütle piramitleri farklı görünür: Hayvanların biyokütlesi genellikle bitkilerin biyokütlesinden çok daha yüksektir. Bu "yanlışlık", biyokütle piramitlerinin, farklı trofik seviyelerde bireylerin nesillerinin varlığının süresini, biyokütlenin oluşum ve tüketim oranını hesaba katmamasından kaynaklanmaktadır. Deniz ekosistemlerinin ana üreticisi, üreme potansiyeli yüksek ve hızlı nesil değişimine sahip fitoplanktonlardır. Yırtıcı balıklar (ve hatta daha çok morslar ve balinalar) biyokütlelerini biriktirirken, toplam biyokütlesi çok daha büyük olan birçok fitoplankton nesli değişecektir. Bu nedenle canlı maddenin oluşum oranlarının piramitleri, diğer bir deyişle enerji piramitleri, ekosistemlerin trofik yapısını ifade etmenin evrensel bir yoludur.

Trofik ilişkilerin ekosistem üzerindeki etkisinin daha mükemmel bir yansıması kuraldır. ürün piramitleri (enerji): her bir önceki trofik seviyede, birim zaman (veya enerji) başına oluşturulan biyokütle miktarı bir sonrakinden daha fazladır. Üretim piramidi, besin zincirlerindeki enerji tüketimi yasalarını yansıtır.

Sonuç olarak, her üç piramit kuralı da ekosistemdeki enerji ilişkilerini yansıtır ve üretim (enerji) piramidi evrenseldir.

Doğada, kararlı sistemlerde biyokütle önemsiz derecede değişir, yani. doğa tamamen brüt üretimi kullanmaya çalışır. Ekosistemin enerjisi ve nicel göstergeleri hakkında bilgi, geri çekilme olasılığını doğru bir şekilde hesaba katmayı mümkün kılar. doğal ekosistem verimliliğine zarar vermeden belirli bir miktarda bitki ve hayvan biyokütlesi.

Bir kişi doğal sistemlerden birçok ürün alır, yine de onun için ana besin kaynağı Tarım... Agroekosistemler yaratan bir kişi, mümkün olduğunca saf bitki üretimi elde etmeye çalışır, ancak bitki kütlesinin yarısını otçulları, kuşları vb. beslemek için harcaması gerekir, üretimin önemli bir kısmı endüstriye gider ve atıklarda kaybolur , yani ve burada net üretimin yaklaşık %90'ı kaybolur ve yalnızca yaklaşık %10'u doğrudan insan tüketimi için kullanılır.

Ekosistemlerdeki organizmalar arasındaki ilişki türlerinden biri de trofik ilişkilerdir. Enerjinin ekosistemlerde besin zincirleri boyunca nasıl hareket ettiğini gösterirler. Ekolojik piramit, besin zincirlerinin halkalarındaki enerji miktarındaki değişimi gösteren bir modeldir.

piramit yapısı

Piramit grafik bir modeldir. Görüntüsü yatay seviyelere ayrılmıştır. Seviye sayısı, tedarik zincirlerindeki bağlantıların sayısına karşılık gelir.

Tüm besin zincirleri üreticilerle başlar - organik madde oluşturan ototrof organizmalar. Ekosistemin ototroflarının toplamı, ekolojik piramidin tabanında bulunan şeydir.

Pirinç. 1. Ekolojik sayılar piramidi

Tipik olarak, bir besin piramidi 3 ila 5 seviye içerir.

Besin zincirindeki son halkalar her zaman büyük yırtıcı hayvanlar veya insanlardır. Böylece piramidin son seviyesindeki birey sayısı ve biyokütle en düşüktür.

TOP-2 makalelerbununla birlikte okuyanlar

Ekolojik piramidin özü, besin zincirlerindeki biyokütlenin giderek azalması görüntüsündedir.

Model sözleşmesi

Modelin gerçekliği genelleştirilmiş bir şekilde gösterdiği anlaşılmalıdır. Hayatta her şey daha karmaşıktır. İnsanlar da dahil olmak üzere herhangi bir büyük organizma yenebilir ve enerjisi ekolojik piramitte atipik bir şekilde kullanılabilir.

Ekosistemin biyokütlesinin bir kısmı her zaman ayrıştırıcılar - ölü organik maddeleri ayrıştıran organizmalar - tarafından açıklanır. Redüktörler tüketiciler tarafından yenir ve kısmen enerjiyi ekosisteme geri döndürür.

Boz ayı gibi omnivorlar, birinci dereceden bir tüketici (bitkileri yer) ve bir ayrıştırıcı (leşle beslenir) ve büyük bir yırtıcı olarak hareket eder.

Görüntüleme

hangisine bağlı olarak nicel özellik kullanılan seviyeler, üç tür ekolojik piramit vardır:

numara;
biyokütle;
enerji.

Kural %10

Ekolojistlerin hesaplamalarına göre, bir önceki seviyenin biyokütlesinin veya enerjisinin %10'u ekolojik piramidin sonraki her seviyesine gider. Kalan% 90, organizmaların hayati süreçlerine harcanır ve termal radyasyon şeklinde dağılır.

Bu modele ekolojik enerji ve biyokütle piramidinin kuralı denir.

Bazı örneklere bakalım. Bir ton yeşil bitkiden yaklaşık 100 kg otobur vücut ağırlığı oluşur. Otçullar küçük yırtıcılar tarafından tüketildiğinde ağırlıkları 10 kg artar. Küçük avcılar büyükler tarafından yenirse, ikincisinin vücut ağırlığı 1 kg artar.

Pirinç. 2. Biyokütlenin ekolojik piramidi

Besin zinciri: fitoplankton - zooplankton - küçük balıklar - büyük balık- İnsan. Burada zaten 5 seviye var ve bir kişinin ağırlığının 1 kg artması için ilk seviyede 10 ton fitoplankton olması gerekiyor.

Pirinç. 3. Ekolojik enerji piramidi

En iyi avantajlar

Ekolojik piramidin tepesindeki türlerin evrimleşme olasılığı çok daha yüksektir. Antik çağda, daha hızlı gelişen trofik ilişkilerde en üst düzeyde yer alan hayvanlardı.

Mesozoyik'te, memeliler ekolojik piramidin orta seviyelerini işgal etti ve yırtıcı sürüngenler tarafından aktif olarak yok edildi. Ancak dinozorların neslinin tükenmesi sayesinde bir üst seviyeye çıkabilmiş ve tüm ekosistemlerde baskın bir konuma gelebilmişlerdir.

Lindemann kuralı (%10)

Biyosenozun trofik seviyelerinden geçen enerji akışı yavaş yavaş söner. 1942'de R. Lindemann, ekolojik piramidin bir trofik seviyesinden diğerine, daha yüksek seviyesine ("merdiven" boyunca) geçtiğine göre, enerji piramidi yasasını veya% 10 yasasını (kuralını) formüle etti: üretici - tüketici - redüktör) ekolojik piramidin önceki seviyesinde alınan enerjinin ortalama %10'u. Ekolojik piramidin üst seviyesi tarafından, örneğin hayvanlardan bitkilere, daha düşük seviyeleri tarafından üretilen maddelerin tüketimi ve enerji ile ilişkili ters akış, çok daha zayıftır - en fazla % 0,5'i (hatta % 0,25'i) toplam akış ve bu nedenle biyosenozda enerjinin dolaşımı hakkında konuşmak gerekli değildir.

Ekolojik piramidin daha yüksek bir seviyesine geçiş sırasında enerji on kat kaybedilirse, toksik ve radyoaktif olanlar da dahil olmak üzere bir dizi maddenin birikimi yaklaşık olarak aynı oranda artar. Bu gerçek biyolojik amplifikasyon kuralında sabitlenmiştir. Bütün cenozlar için geçerlidir. Suda yaşayan biyosenozlarda, organoklorlu pestisitler de dahil olmak üzere birçok toksik maddenin birikmesi, yağların (lipidlerin) kütlesiyle, yani. enerjik bir temele sahip olduğu açıktır.

Ekolojik piramitler

Organizmalar arasındaki ilişkinin temsilinin netliği için farklı şekiller biyosenozda, bolluk, biyokütle ve enerji piramitleri arasında ayrım yapan ekolojik piramitler kullanmak gelenekseldir.

Ekolojik piramitler arasında en ünlüsü ve en sık kullanılanları şunlardır:

§ Sayı piramidi

§ Biyokütle piramidi

Sayıların piramidi. Bir sayı piramidi oluşturmak için, belirli bir bölgedeki organizmaların sayısı sayılır ve bunları trofik seviyelere göre gruplandırır:

§ üreticiler yeşil bitkilerdir;

§ birincil tüketiciler otçullardır;

§ ikincil tüketiciler - etoburlar;

§ üçüncül tüketiciler - etoburlar;

§ g-e tüketicileri ("nihai yırtıcılar") - etoburlar;

§ azaltıcılar - yıkıcılar.

Her seviye, geleneksel olarak, uzunluğu veya alanı, birey sayısının sayısal değerine karşılık gelen bir dikdörtgen şeklinde gösterilir. Bu dikdörtgenleri alt sıralarda düzenleyerek, temel ilkesi ilk olarak Amerikalı ekolojist Ch. Elton Nikolaykin NI Ekoloji: Ders Kitabı tarafından formüle edilen ekolojik bir sayılar piramidi (Şekil 3) elde ederiz. üniversiteler için / N.I. Nikolaykin, N.E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, Stereotip. - M.: Bustard, 2004 ..

Pirinç. 3. Tahıllarla büyümüş bir çayır için ekolojik bolluk piramidi: sayılar - birey sayısı

Nüfus piramitleri için veriler doğrudan örnekleme yoluyla kolayca elde edilebilir, ancak bazı zorluklar vardır:

§ Bir tahıl veya alg örneğinin bir ağaçla aynı statüye sahip olmasına rağmen, üreticilerin büyüklükleri büyük ölçüde değişir. Bu bazen doğru piramidal şekli bozar, bazen ters piramitler bile verir (Şekil 4) age;

Pirinç.

§ Farklı türlerin bolluk aralığı o kadar geniştir ki, grafik görüntüölçeği korumayı zorlaştırır, ancak bu gibi durumlarda logaritmik bir ölçek kullanılabilir.

Biyokütle piramidi. Ekolojik biyokütle piramidi, nüfus piramidine benzer şekilde inşa edilmiştir. Temel anlamı, her bir trofik seviyedeki canlı madde miktarını (biyokütle - organizmaların toplam kütlesi) göstermektir. Bu, boyut piramitlerinin tipik rahatsızlığını önler. Bu durumda, dikdörtgenlerin boyutu, birim alan veya hacim başına karşılık gelen seviyedeki canlı maddenin kütlesi ile orantılıdır (Şekil 5, a, b) Nikolaykin NI Ekoloji: Ders Kitabı. üniversiteler için / N.I. Nikolaykin, N.E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, Stereotip. - M.: Bustard, 2004 .. "Biyokütle piramidi" terimi, vakaların büyük çoğunluğunda, üreticilerin dışında yaşayan birincil tüketicilerin kütlesinin bu üreticilerin kütlesinden ve ikincil kitlenin kütlesinden çok daha az olması nedeniyle ortaya çıktı. tüketiciler, birincil tüketicilerin kütlesinden çok daha azdır. Yıkıcıların biyokütlesini ayrı ayrı göstermek gelenekseldir.

Pirinç. 5. Mercan resifi (a) ve İngiliz Kanalı (b) biyosenozlarının biyokütle piramitleri: sayılar - 1 m2 başına gram kuru madde cinsinden biyokütle

Örnekleme yapılırken, büyüyen biyokütle veya büyüyen verim (yani zaman içinde belirli bir noktada) belirlenir ve bu, biyokütle oluşumu veya tüketimi hakkında herhangi bir bilgi içermez.

Organik maddenin yaratılma hızı toplam rezervlerini belirlemez, yani. her trofik seviyedeki tüm organizmaların toplam biyokütlesi. Bu nedenle, aşağıdakiler dikkate alınmadığında daha fazla analiz hatalara yol açabilir:

* Birincisi, biyokütle tüketim oranı (yemekten kaynaklanan kayıp) ve oluşum hızı eşitse, ayakta kalan mahsul üretkenliği göstermez, yani. belirli bir süre (örneğin, bir yıl) için bir trofik seviyeden diğerine geçen enerji ve madde miktarı hakkında, daha yüksek. Bu nedenle, verimli, yoğun olarak kullanılan bir merada, ayakta kalan otların verimi daha düşük olabilir ve üretkenlik, daha az verimli, ancak otlatma için çok az kullanılandan daha yüksektir;

* ikincisi, örneğin algler gibi küçük boyutlu üreticiler, diğer organizmalar tarafından yoğun gıda tüketimi ve doğal ölüm ile dengelenen yüksek büyüme ve üreme oranı ile karakterize edilir. Bu nedenle, kökteki biyokütle küçük olsa da, üretkenlikleri büyük üreticilerinkinden (örneğin ağaçlardan) daha az olamaz. Başka bir deyişle, bir ağaçla aynı üretkenliğe sahip fitoplankton, aynı kütledeki hayvanların yaşamını destekleyebilmesine rağmen, çok daha düşük bir biyokütleye sahip olacaktır.

Yukarıdakilerin sonuçlarından biri "ters piramitler"dir (Şekil 3, b). Göllerin ve denizlerin biyosenozlarının zooplanktonları çoğunlukla gıdalarından daha yüksek bir biyokütleye sahiptir - fitoplankton, ancak yeşil alglerin üreme oranı o kadar yüksektir ki, gün boyunca zooplankton tarafından yenen tüm biyokütleyi geri yüklerler. Bununla birlikte, yılın belirli dönemlerinde (ilkbahar çiçeklenme döneminde), biyokütlelerinin olağan oranı gözlenir (Şekil 6) Nikolaykin NI Ekoloji: Ders Kitabı. üniversiteler için / N.I. Nikolaykin, N.E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, Stereotip. - M.: Bustard, 2004 ..

Pirinç. 6. Bir gölün biyokütlesinin piramitlerindeki mevsimsel değişiklikler (örneğin, İtalya'daki göllerden biri): sayılar - 1 m3 başına gram kuru madde cinsinden biyokütle

Aşağıda ele alınan enerji piramitleri, belirgin anormalliklerden yoksundur.

Enerji piramidi. Farklı trofik seviyelerdeki organizmalar ile biyosenozların işlevsel organizasyonu arasındaki bağlantıları yansıtmanın en temel yolu, dikdörtgenlerin boyutunun birim zaman başına enerji eşdeğeriyle orantılı olduğu enerji piramididir, yani. belirli bir süre boyunca belirli bir trofik seviyeden geçen enerji miktarı (birim alan veya hacim başına) (Şekil 7) age .. Enerji piramidinin tabanına, makul bir şekilde aşağıdan bir dikdörtgen daha eklenebilir, bu da aşağıdakileri yansıtır: Güneş enerjisinin akışı.

Enerji piramidi, bir gıda kütlesinin gıda (trofik) zincirinden geçişinin dinamiklerini yansıtır; bu, temelde onu sistemin statiğini (belirli bir anda organizmaların sayısı) yansıtan sayı ve biyokütle piramitlerinden ayırır. ). Bu piramidin şekli, bireylerin büyüklüğündeki ve metabolizma hızındaki değişikliklerden etkilenmez. Tüm enerji kaynakları hesaba katılırsa, termodinamiğin ikinci yasasına göre piramit her zaman tipik bir şekle (yukarıda bir piramit şeklinde) sahip olacaktır.

Pirinç. 7. Enerji piramidi: sayılar - enerji miktarı, kJ * m -2 * r -1

Enerji piramitleri, yalnızca farklı biyosenozları karşılaştırmayı değil, aynı zamanda aynı topluluk içindeki popülasyonların göreceli önemini ortaya çıkarmayı da mümkün kılar. Üç tür ekolojik piramidin en kullanışlılarıdır, ancak bunları inşa etmek için elde edilmesi en zor olan verilerdir.

Klasik ekolojik piramitlerin en başarılı ve açıklayıcı örneklerinden biri Şekil 2'de gösterilen piramitler. 8 Nikolaykin N.I. Ekoloji: Ders Kitabı. üniversiteler için / N.I. Nikolaykin, N.E. Nikolaykina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, Stereotip. - M.: Bustard, 2004 .. Amerikan ekolog Y. Odum tarafından önerilen koşullu biyosenozu gösteriyorlar. "Biocenosis", yalnızca dana eti ve yalnızca yonca yiyen buzağıları yiyen bir çocuktan oluşur.

Pirinç.

Kural%1 Ekoloji. Ders anlatımı. Derleyen: Ph.D., Doçent Al Tikhonov, 2002 .. Pasteur'ün noktaları, tıpkı R. Lindemann'ın enerji piramidi yasası gibi, yüzde bir ve yüzde on kurallarının formüle edilmesine yol açtı. Elbette 1 ve 10 yaklaşık sayılardır: yaklaşık 1 ve yaklaşık 10.

"Sihirli sayı"%1, enerji tüketimi olasılıkları ile çevreyi stabilize etmek için gereken "kapasite" oranından kaynaklanmaktadır. Biyosfer için, toplam birincil üretimin olası tüketiminin payı %1'i geçmez (bu da R. Lindemann yasasından çıkar: enerji açısından net birincil üretimin yaklaşık %1'i, daha yüksek dereceli tüketiciler olarak omurgalılar tarafından tüketilir, yaklaşık 10 % - düşük dereceli tüketiciler olarak omurgasızlar ve geri kalan kısım - bakteri ve mantar-saprofajlar). İnsanlık geçmişin eşiğinde ve yüzyıllarımız daha büyük miktarda biyosfer üretimi kullanmaya başlar başlamaz (şu anda en az %10), Le Chatelier - Brown ilkesi (görünüşe göre, biyosferin toplam enerjisinin yaklaşık % 0,5'inden) ) tatmin olmayı bıraktı: bitki örtüsü, CO2 konsantrasyonundaki artışa göre biyokütlede bir artış vermedi, vb. (bitkiler tarafından bağlanan karbon miktarında bir artış sadece geçen yüzyılda gözlendi).

Ampirik olarak, doğa sistemlerinde gözle görülür değişikliklere geçişe yol açan bir maddenin miktarının% 5 - 10'unun tüketim eşiği yeterince kabul edilmektedir. Bu sistemlerde yönetim biçimleri ve doğası arasında ayrım yapılmadan esas olarak ampirik-sezgisel düzeyde benimsenmiştir. Kabaca, doğal sistemler için ana hatlarıyla belirtilen geçişleri, bir yanda organizma ve konsorsiyum tipi bir yönetim ve diğer yanda nüfus sistemleri ile bölmek mümkündür. Birincisi için, bizi ilgilendiren değerler, enerji akışının% 1'ine ("tüketim normu") kadar durağan durumdan çıkma eşiği ve kendi kendini imha etme eşiği - bunun yaklaşık% 10'u "norm". Nüfus sistemleri için, çekme hacminin ortalama %10'luk bir fazlası, bu sistemlerin durağan bir durumdan çıkmasına neden olur.