Was ist in der ökologischen Pyramide. Arten von ökologischen Pyramiden


Das Konzept der trophischen Ebenen

Trophische Ebene Eine Gruppe von Organismen, die eine bestimmte Position in einer Nahrungskette einnehmen. Organismen, die ihre Energie von der Sonne über die gleiche Anzahl von Schritten erhalten, gehören zur gleichen trophischen Ebene.

Eine solche Abfolge und Unterordnung von Gruppen von Organismen, die in Form von Trophieebenen verbunden sind, ist ein Stoff- und Energiefluss in einem Ökosystem, die Grundlage seiner Organisation.

Trophische Struktur des Ökosystems

Durch die Abfolge von Energieumwandlungen in Nahrungsketten erwirbt jede Gemeinschaft lebender Organismen in einem Ökosystem ein gewisses Maß an Energie trophische Struktur. Die trophische Struktur der Lebensgemeinschaft spiegelt das Verhältnis zwischen Erzeugern, Verbrauchern (getrennt nach erster, zweiter usw. Ordnung) und Zersetzern wider, ausgedrückt entweder durch die Anzahl der Individuen lebender Organismen oder ihre Biomasse oder die in ihnen enthaltene Energie, pro Flächeneinheit pro Zeiteinheit berechnet.

Die trophische Struktur wird normalerweise als ökologische Pyramiden dargestellt. Dieses grafische Modell wurde 1927 von dem amerikanischen Zoologen Charles Elton entwickelt. Die Basis der Pyramide ist die erste trophische Ebene - die Ebene der Produzenten, und die nächsten Ebenen der Pyramide werden von nachfolgenden Ebenen gebildet - Verbraucher verschiedener Ordnungen. Die Höhe aller Blöcke ist gleich, und die Länge ist proportional zur Anzahl, Biomasse oder Energie auf der entsprechenden Ebene. Es gibt drei Möglichkeiten, ökologische Pyramiden zu bauen.

1. Zahlenpyramide (Zahlen) spiegelt die Anzahl der einzelnen Organismen auf jeder Ebene wider. Um zum Beispiel einen Wolf zu füttern, braucht man mindestens ein paar Hasen, die er jagen kann; Um diese Hasen zu füttern, benötigen Sie eine ziemlich große Anzahl verschiedener Pflanzen. Manchmal können Zahlenpyramiden invertiert oder invertiert werden. Dies gilt für die Nahrungskette des Waldes, wenn Bäume als Produzenten und Insekten als Hauptkonsumenten dienen. In diesem Fall ist die Ebene der Primärverbraucher zahlenmäßig höher als die Ebene der Produzenten (eine große Anzahl von Insekten ernährt sich von einem Baum).

2. Pyramide der Biomasse - das Verhältnis der Massen von Organismen verschiedener trophischer Ebenen. Normalerweise ist in terrestrischen Biozönosen die Gesamtmasse der Produzenten größer als jedes nachfolgende Glied. Die Gesamtmasse der Verbraucher erster Ordnung wiederum ist größer als die der Verbraucher zweiter Ordnung, und so weiter. Wenn sich die Organismen in der Größe nicht zu sehr unterscheiden, zeigt die Grafik normalerweise eine Stufenpyramide mit einer sich verjüngenden Spitze. Für die Bildung von 1 kg Rindfleisch werden also 70-90 kg frisches Gras benötigt.

In aquatischen Ökosystemen ist es auch möglich, eine umgekehrte oder umgekehrte Biomassepyramide zu erhalten, wenn die Biomasse der Erzeuger geringer ist als die der Verbraucher und manchmal der Zersetzer. Beispielsweise kann im Ozean mit einer ziemlich hohen Produktivität von Phytoplankton seine Gesamtmasse zu einem bestimmten Zeitpunkt geringer sein als die der Verbraucher (Wale, große Fische, Weichtiere).

Zahlenpyramiden und Biomasse spiegeln sich wider statisch Systeme, d.h. charakterisieren die Anzahl oder Biomasse von Organismen in einem bestimmten Zeitraum. Sie liefern keine vollständigen Informationen über die trophische Struktur des Ökosystems, obwohl sie es ermöglichen, eine Reihe praktischer Probleme zu lösen, insbesondere solche im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung der Stabilität von Ökosystemen. Die Zahlenpyramide ermöglicht es beispielsweise, den zulässigen Wert für den Fang von Fischen oder das Abschießen von Tieren während der Jagdzeit ohne Folgen für ihre normale Fortpflanzung zu berechnen.

3. Energiepyramide spiegelt die Größe des Energieflusses wider, die Geschwindigkeit des Durchgangs der Nahrungsmasse durch die Nahrungskette. Die Struktur der Biozönose wird maßgeblich nicht von der Menge an fixierter Energie, sondern von der Geschwindigkeit der Nahrungsproduktion beeinflusst.

Es wurde festgestellt, dass die maximale Energiemenge, die auf die nächste Trophieebene übertragen wird, in einigen Fällen 30% der vorherigen betragen kann, und dies ist bestenfalls. In vielen Biozönosen, Nahrungsketten, kann der Wert der übertragenen Energie nur 1 % betragen.

1942 formulierte der amerikanische Ökologe R. Lindeman das Gesetz der Energiepyramide (das Gesetz der 10 Prozent) , wonach im Durchschnitt etwa 10 % der Energie, die von der vorherigen Ebene der ökologischen Pyramide aufgenommen wird, von einer trophischen Ebene durch Nahrungsketten zu einer anderen trophischen Ebene gelangt. Der Rest der Energie geht in Form von Wärmestrahlung, Bewegung etc. verloren. Organismen verlieren durch Stoffwechselvorgänge in jedem Glied der Nahrungskette etwa 90 % der gesamten Energie, die für die Aufrechterhaltung ihrer lebenswichtigen Funktionen aufgewendet wird.

Wenn ein Hase 10 kg Pflanzenmaterial frisst, kann sein Eigengewicht um 1 kg zunehmen. Ein Fuchs oder Wolf, der 1 kg Hase frisst, erhöht seine Masse nur um 100 g. Bei Gehölzen ist dieser Anteil viel geringer, da Holz von Organismen schlecht aufgenommen wird. Bei Gräsern und Algen ist dieser Wert viel höher, da sie kein schwer verdauliches Gewebe haben. Die allgemeine Regelmäßigkeit des Energieübertragungsprozesses bleibt jedoch bestehen: Durch die oberen Trophieebenen fließt viel weniger Energie als durch die unteren.

Deshalb können Nahrungsketten in der Regel nicht mehr als 3-5 (selten 6) Glieder haben und ökologische Pyramiden nicht aus einer großen Anzahl von Stockwerken bestehen. Bis zum letzten Glied der Nahrungskette sowie bis zum obersten Stockwerk der ökologischen Pyramide wird es so wenig Energie geben, dass es nicht ausreichen wird, wenn die Anzahl der Organismen zunimmt.

Diese Aussage lässt sich erklären, indem man sich anschaut, wofür die Energie der verzehrten Nahrung verbraucht wird: Ein Teil davon geht in den Aufbau neuer Zellen, d.h. Für das Wachstum wird ein Teil der Energie der Nahrung für die Gewährleistung des Energiestoffwechsels oder für die Atmung aufgewendet. Da die Verdaulichkeit von Lebensmitteln nicht vollständig sein kann, d.h. 100%, dann wird ein Teil der unverdauten Nahrung in Form von Exkrementen aus dem Körper entfernt.

Wenn man bedenkt, dass die für die Atmung aufgewendete Energie nicht auf die nächste trophische Ebene übertragen wird und das Ökosystem verlässt, wird klar, warum jede nachfolgende Ebene immer niedriger sein wird als die vorherige.

Deshalb sind große Raubtiere immer seltener. Daher gibt es auch keine Raubtiere, die sich von Wölfen ernähren würden. In diesem Fall würden sie sich einfach nicht ernähren, da die Wölfe nicht zahlreich sind.

Die trophische Struktur eines Ökosystems drückt sich in komplexen Nahrungsbeziehungen zwischen seinen konstituierenden Arten aus. Ökologische Zahlen-, Biomasse- und Energiepyramiden, dargestellt in Form von grafischen Modellen, drücken die quantitativen Verhältnisse von Organismen aus, die sich in ihrer Ernährung unterscheiden: Produzenten, Konsumenten und Zersetzer.



Nahrungsnetze innerhalb jeder Biogeozänose haben eine genau definierte Struktur.

Sie ist gekennzeichnet durch die Anzahl, Größe und Gesamtmasse der Organismen – Biomasse – auf jeder Stufe der Nahrungskette. Weidenahrungsketten zeichnen sich durch eine Zunahme der Populationsdichte, Reproduktionsrate und Produktivität ihrer Biomasse aus.

Die Abnahme der Biomasse beim Übergang von einer Lebensmittelebene zur anderen ist darauf zurückzuführen, dass nicht alle Lebensmittel vom Verbraucher aufgenommen werden.

So wird beispielsweise bei einer Raupe, die sich von Blättern ernährt, nur die Hälfte des Pflanzenmaterials im Darm aufgenommen, der Rest wird in Form von Exkrementen ausgeschieden.

Darüber hinaus werden die meisten der vom Darm aufgenommenen Nährstoffe für die Atmung verwendet, und nur 10-15% werden letztendlich zum Aufbau neuer Raupenzellen und -gewebe verwendet. Aus diesem Grund ist die Produktion von Organismen jeder nachfolgenden trophischen Ebene immer geringer (im Durchschnitt zehnmal) als die Produktion der vorherigen, d. h. die Masse jedes nachfolgenden Glieds in der Nahrungskette nimmt fortschreitend ab. Dieses Muster wird als Regel der ökologischen Pyramide bezeichnet.

Es gibt drei Möglichkeiten, ökologische Pyramiden zu erstellen:

  • 1. Die Zahlenpyramide spiegelt das zahlenmäßige Verhältnis von Individuen verschiedener trophischer Ebenen des Ökosystems wider. Wenn sich Organismen innerhalb derselben oder verschiedener trophischer Ebenen stark in der Größe unterscheiden, vermittelt die Zahlenpyramide verzerrte Vorstellungen über die wahren Verhältnisse der trophischen Ebenen. Beispielsweise ist in einer Planktongemeinschaft die Zahl der Erzeuger zehn- und hundertmal größer als die Zahl der Verbraucher, und im Wald können sich Hunderttausende von Verbrauchern von den Organen eines Baums – des Erzeugers – ernähren;
  • 2. Die Biomassepyramide zeigt die Menge an lebender Materie oder Biomasse auf jeder trophischen Ebene. In den meisten terrestrischen Ökosystemen ist die Biomasse der Erzeuger, d. h. die Gesamtmasse der Pflanzen, am größten, und die Biomasse der Organismen jeder nachfolgenden Trophiestufe ist geringer als die vorherige. In manchen Gemeinden ist die Biomasse der Verbraucher erster Ordnung jedoch größer als die Biomasse der Erzeuger. In den Ozeanen beispielsweise, wo die Hauptproduzenten einzellige Algen mit einer hohen Reproduktionsrate sind, kann ihre jährliche Produktion die Biomassereserve um das Zehn- und sogar Hundertfache übersteigen. Gleichzeitig werden alle von Algen gebildeten Produkte so schnell in die Nahrungskette eingebunden, dass die Akkumulation von Algenbiomasse gering ist, aber aufgrund hoher Reproduktionsraten ihre geringe Reserve ausreicht, um die Reproduktionsrate organischer Substanz aufrechtzuerhalten. In dieser Hinsicht hat die Biomassepyramide im Ozean eine umgekehrte Beziehung, d. h. „umgekehrt“. Auf den höchsten trophischen Ebenen überwiegt die Tendenz zur Akkumulation von Biomasse, da die Lebensdauer von Raubtieren lang ist, die Fluktuationsrate ihrer Generationen im Gegenteil gering ist und ein erheblicher Teil der in die Nahrungsketten gelangenden Substanz zurückgehalten wird in ihrem Körper;
  • 3. Die Energiepyramide spiegelt die Menge des Energieflusses in der Nahrungskette wider. Die Form dieser Pyramide wird nicht von der Größe der Individuen beeinflusst und wird immer dreieckig mit einer breiten Basis an der Unterseite sein, wie es der zweite Hauptsatz der Thermodynamik vorschreibt. Daher gibt die Energiepyramide die vollständigste und genaueste Vorstellung von der funktionellen Organisation der Gemeinschaft, von allen Stoffwechselprozessen im Ökosystem. Wenn die Zahlenpyramide und die Biomasse die Statik des Ökosystems widerspiegeln (die Anzahl und Biomasse der Organismen zu einem bestimmten Zeitpunkt), dann spiegelt die Energiepyramide die Dynamik des Durchgangs einer Masse von Nahrungsmitteln durch die Nahrungskette wider. So kann die Basis in den Pyramiden von Zahlen und Biomasse größer oder kleiner sein als die nachfolgenden Trophiestufen (je nach Verhältnis von Produzenten und Konsumenten in verschiedenen Ökosystemen). Die Energiepyramide verengt sich immer nach oben. Dies liegt daran, dass die für die Atmung aufgewendete Energie nicht auf die nächste trophische Ebene übertragen wird und das Ökosystem verlässt. Daher ist jede nachfolgende Stufe immer kleiner als die vorherige. In terrestrischen Ökosystemen geht eine Abnahme der verfügbaren Energiemenge normalerweise mit einer Abnahme der Häufigkeit und Biomasse von Individuen auf jeder trophischen Ebene einher. Aufgrund dieser großen Energieverluste für den Aufbau neuer Gewebe und die Atmung von Organismen können Nahrungsketten nicht lang sein, sie bestehen normalerweise aus 3-5 Gliedern (trophische Ebenen).

Eine der Arten von Beziehungen zwischen Organismen in Ökosystemen sind trophische Beziehungen. Sie zeigen, wie sich Energie durch Nahrungsketten in Ökosystemen bewegt. Ein Modell, das die Veränderung der Energiemenge in den Gliedern von Nahrungsketten demonstriert, ist die ökologische Pyramide.

Die Struktur der Pyramide

Die Pyramide ist ein grafisches Modell. Ihr Bild ist in horizontale Ebenen unterteilt. Die Anzahl der Ebenen entspricht der Anzahl der Glieder in den Nahrungsketten.

Alle Nahrungsketten beginnen mit Erzeugern - autotrophen Organismen, die organische Substanzen bilden. Die Gesamtheit der Ökosystem-Autotrophen bildet die Basis der ökologischen Pyramide.

Reis. 1. Ökologische Bevölkerungspyramide

Normalerweise enthält die Ernährungspyramide 3 bis 5 Stufen.

Die letzten Glieder in der Nahrungskette sind immer große Raubtiere oder Menschen. Daher sind die Anzahl der Individuen und die Biomasse auf der letzten Ebene der Pyramide am geringsten.

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Das Wesen der ökologischen Pyramide ist das Bild einer fortschreitenden Abnahme der Biomasse in Nahrungsketten.

Modellbedingtheit

Es versteht sich, dass das Modell die Realität auf verallgemeinerte Weise darstellt. Alles ist schwieriger im Leben. Jeder große Organismus, einschließlich des Menschen, kann gegessen werden, und seine Energie wird in der ökologischen Pyramide auf atypische Weise verwendet.

Ein Teil der Biomasse eines Ökosystems entfällt immer auf Zersetzer – Organismen, die tote organische Materie zersetzen. Reduzierer werden von Verbrauchern gegessen und geben teilweise Energie an das Ökosystem zurück.

Allesfresser wie der Braunbär fungieren sowohl als Verbraucher erster Ordnung (frisst Pflanzen), als Zersetzer (frisst Aas) als auch als großes Raubtier.

Arten

Je nachdem, welches quantitative Merkmal der Ebenen verwendet wird, Es gibt drei Arten von ökologischen Pyramiden:

  • Zahlen;
  • Biomasse;
  • Energie.

10%-Regel

Nach Berechnungen von Ökologen gehen 10 % der Biomasse oder Energie der vorherigen Ebene in jede weitere Ebene der ökologischen Pyramide. Die restlichen 90 % werden für lebenswichtige Prozesse von Organismen aufgewendet und in Form von Wärmestrahlung abgeführt.

Dieses Muster wird als Regel der ökologischen Pyramide von Energie und Biomasse bezeichnet.

Betrachten Sie Beispiele. Aus einer Tonne Grünpflanzen werden etwa 100 kg Körpergewicht von Pflanzenfressern gebildet. Wenn Pflanzenfresser von kleinen Raubtieren verzehrt werden, erhöht sich ihr Gewicht um 10 kg. Wenn kleine Raubtiere von großen gefressen werden, erhöht sich das Körpergewicht der letzteren um 1 kg.

Reis. 2. Ökologische Biomassepyramide

Nahrungskette: Phytoplankton - Zooplankton - kleiner Fisch - großer Fisch - Mensch. Hier gibt es bereits 5 Ebenen, und damit sich die Masse einer Person um 1 kg erhöht, müssen sich auf der ersten Ebene 10 Tonnen Phytoplankton befinden.

Reis. 3. Ökologische Energiepyramide

Apex-Vorteile

Arten an der Spitze der ökologischen Pyramide werden sich viel wahrscheinlicher weiterentwickeln. In der Antike waren es die Tiere, die die höchste Ebene in trophischen Beziehungen einnahmen, die sich schneller entwickelten.

Im Mesozoikum besetzten Säugetiere die mittleren Ebenen der ökologischen Pyramide und wurden aktiv von räuberischen Reptilien ausgerottet. Nur dank dem Aussterben der Dinosaurier konnten sie an die Spitze aufsteigen und in allen Ökosystemen eine dominierende Stellung einnehmen.

Es gibt drei Möglichkeiten, ökologische Pyramiden zu erstellen:

1. Die Zahlenpyramide spiegelt das zahlenmäßige Verhältnis von Individuen verschiedener trophischer Ebenen des Ökosystems wider. Wenn sich Organismen innerhalb derselben oder verschiedener trophischer Ebenen stark in der Größe unterscheiden, vermittelt die Zahlenpyramide verzerrte Vorstellungen über die wahren Verhältnisse der trophischen Ebenen. Beispielsweise ist in einer Planktongemeinschaft die Zahl der Erzeuger zehn- und hundertmal größer als die Zahl der Verbraucher, und im Wald können sich Hunderttausende von Verbrauchern von den Organen eines Baums ernähren – dem Erzeuger.

2. Die Biomassepyramide zeigt die Menge an lebender Materie oder Biomasse auf jeder trophischen Ebene. In den meisten terrestrischen Ökosystemen ist die Biomasse der Erzeuger, d. h. die Gesamtmasse der Pflanzen, am größten, und die Biomasse der Organismen jeder nachfolgenden Trophiestufe ist geringer als die vorherige. In manchen Gemeinden ist die Biomasse der Verbraucher erster Ordnung jedoch größer als die Biomasse der Erzeuger. In den Ozeanen beispielsweise, wo die Hauptproduzenten einzellige Algen mit einer hohen Reproduktionsrate sind, kann ihre jährliche Produktion die Biomassereserve um das Zehn- und sogar Hundertfache übersteigen. Gleichzeitig werden alle von Algen gebildeten Produkte so schnell in die Nahrungskette eingebunden, dass die Akkumulation von Algenbiomasse gering ist, aber aufgrund hoher Reproduktionsraten ihre geringe Reserve ausreicht, um die Reproduktionsrate organischer Substanz aufrechtzuerhalten. In dieser Hinsicht hat die Biomassepyramide im Ozean eine umgekehrte Beziehung, d. h. „umgekehrt“. Auf den höchsten trophischen Ebenen überwiegt die Tendenz zur Akkumulation von Biomasse, da die Lebensdauer von Raubtieren lang ist, die Fluktuationsrate ihrer Generationen im Gegenteil gering ist und ein erheblicher Teil der in die Nahrungsketten gelangenden Substanz zurückgehalten wird in ihrem Körper.

3. Die Energiepyramide spiegelt die Menge des Energieflusses in der Nahrungskette wider. Die Form dieser Pyramide wird nicht von der Größe der Individuen beeinflusst und wird immer dreieckig mit einer breiten Basis an der Unterseite sein, wie es der zweite Hauptsatz der Thermodynamik vorschreibt. Daher gibt die Energiepyramide die vollständigste und genaueste Vorstellung von der funktionellen Organisation der Gemeinschaft, von allen Stoffwechselprozessen im Ökosystem. Wenn die Zahlenpyramide und die Biomasse die Statik des Ökosystems widerspiegeln (die Anzahl und Biomasse der Organismen zu einem bestimmten Zeitpunkt), dann spiegelt die Energiepyramide die Dynamik des Durchgangs einer Masse von Nahrungsmitteln durch die Nahrungskette wider. So kann die Basis in den Pyramiden von Zahlen und Biomasse größer oder kleiner sein als die nachfolgenden Trophiestufen (je nach Verhältnis von Produzenten und Konsumenten in verschiedenen Ökosystemen). Die Energiepyramide verengt sich immer nach oben. Dies liegt daran, dass die für die Atmung aufgewendete Energie nicht auf die nächste trophische Ebene übertragen wird und das Ökosystem verlässt. Daher ist jede nachfolgende Stufe immer kleiner als die vorherige. In terrestrischen Ökosystemen geht eine Abnahme der verfügbaren Energiemenge normalerweise mit einer Abnahme der Häufigkeit und Biomasse von Individuen auf jeder trophischen Ebene einher. Aufgrund solch großer Energieverluste für den Aufbau neuer Gewebe und die Atmung von Organismen können Nahrungsketten nicht lang sein; normalerweise bestehen sie aus 3-5 Gliedern (trophische Ebenen).


Die Kenntnis der Gesetzmäßigkeiten der Ökosystemproduktivität, die Fähigkeit zur Quantifizierung des Energieflusses sind von großer praktischer Bedeutung, da die Produkte natürlicher und künstlicher Lebensgemeinschaften (Agroenosen) die Hauptnahrungsquelle der Menschheit darstellen. Genaue Berechnungen des Energieflusses und des Ausmaßes der Produktivität von Ökosystemen ermöglichen es, den Stoffkreislauf in ihnen so zu regulieren, dass der größtmögliche Ertrag an für den Menschen notwendigen Produkten erzielt wird.

Nachfolge und ihre Typen.

Der Prozess, durch den Lebensgemeinschaften von Pflanzen- und Tierarten im Laufe der Zeit durch andere, meist komplexere Lebensgemeinschaften ersetzt werden, wird als „Lebensgemeinschaften“ bezeichnet ökologische Nachfolgen, oder einfach Nachfolge.

Die ökologische Sukzession setzt sich normalerweise fort, bis die Gemeinschaft stabil und selbsterhaltend ist. Ökologen unterscheiden zwei Arten der ökologischen Sukzession: primäre und sekundäre.

primäre Nachfolge- das ist die konsequente Entwicklung von Gemeinschaften in erdlosen Gebieten.

Stufe 1 - die Entstehung eines Ortes ohne Leben;

2. Stufe - Ansiedlung der ersten Pflanzen- und Tierorganismen an diesem Ort;

3. Stufe - Überleben von Organismen;

4. Stufe - Konkurrenz und Verdrängung von Arten;

5. Stufe - Transformation des Lebensraums durch Organismen, allmähliche Stabilisierung der Bedingungen und Beziehungen.

Ein bekanntes Beispiel für Primärsukzession ist die Besiedlung von erhärteter Lava nach einem Vulkanausbruch oder ein Hang nach einer Lawine, die das gesamte Bodenprofil zerstörte, Tagebaugebiete, bei denen der Oberboden abgetragen wurde, etc. In solchen kargen Gebieten kann die primäre Sukzession von nacktem Fels zu reifem Wald Hunderte bis Tausende von Jahren dauern.

sekundäre Nachfolge- konsequente Entwicklung von Gemeinschaften in einem Gebiet, in dem die natürliche Vegetation beseitigt oder stark gestört, der Boden jedoch nicht zerstört wurde. Am Ort der zerstörten Biozönose (Wald nach Brand) beginnt die Sekundärsukzession. Die Nachfolge ist schnell, weil Samen, Teile von Nahrungsverbindungen bleiben im Boden erhalten und es bildet sich eine Biozönose. Betrachtet man die Sukzession auf Brachflächen, die nicht landwirtschaftlich genutzt werden, stellt man fest, dass die ehemaligen Felder schnell mit einer Vielzahl einjähriger Pflanzen bedeckt sind. Samen von Baumarten: Kiefer, Fichte, Birke, Espe können auch hierher gelangen und manchmal große Entfernungen mit Hilfe von Wind oder Tieren überwinden. Am Anfang geht die Veränderung schnell. Wenn dann langsamer wachsende Pflanzen entstehen, nimmt die Sukzessionsrate ab. Birkensämlinge bilden dichte Triebe, die den Boden beschatten, und selbst wenn Fichtensamen zusammen mit Birken keimen, bleiben ihre Sämlinge unter sehr ungünstigen Bedingungen weit hinter Birken zurück. Die Birke wird als "Pionier des Waldes" bezeichnet, da sie sich fast immer als erste in gestörten Ländern ansiedelt und eine große Anpassungsfähigkeit aufweist. Birken können im Alter von 2-3 Jahren eine Höhe von 100-120 cm erreichen, während Tannen im gleichen Alter kaum 10 cm erreichen.Änderungen betreffen auch die tierische Komponente der betrachteten Biozönose. In den ersten Stadien siedeln sich Maiträger, Birkenmotten an, dann erscheinen zahlreiche Vögel: Finken, Grasmücken, Grasmücken. Kleine Säugetiere siedeln sich an: Spitzmäuse, Maulwürfe, Igel. Veränderte Lichtverhältnisse beginnen sich positiv auf junge Weihnachtsbäume auszuwirken, die ihr Wachstum beschleunigen.

Das stabile Stadium der Sukzession wird bezeichnet, wenn sich die Lebensgemeinschaft (Biozönose) vollständig gebildet hat und im Gleichgewicht mit der Umwelt ist Höhepunkt. Die Höhepunktgemeinschaft ist zur Selbstregulierung fähig und kann lange Zeit im Gleichgewicht sein.

Es kommt also zu einer Sukzession, bei der zunächst ein Birken-, dann ein Fichten-Birken-Mischwald durch einen reinen Fichtenwald ersetzt wird. Der natürliche Prozess der Umwandlung von Birkenwald in Fichtenwald dauert mehr als 100 Jahre. Deshalb wird der Prozess der Nachfolge manchmal als säkularer Wandel bezeichnet.

18. Funktionen lebender Materie in der Biosphäre. lebende Materie - es ist die Gesamtheit der lebenden Organismen (Biomasse der Erde). Es ist ein offenes System, das durch Wachstum, Fortpflanzung, Verteilung, Stoff- und Energieaustausch mit der äußeren Umgebung, Energieakkumulation und deren Übertragung in Nahrungsketten gekennzeichnet ist. Lebende Materie erfüllt 5 Funktionen:

1. Energie (die Fähigkeit, Sonnenenergie zu absorbieren, sie in die Energie chemischer Bindungen umzuwandeln und durch Nahrungsketten zu übertragen)

2. Gas (die Fähigkeit, die Gaszusammensetzung der Biosphäre durch das Gleichgewicht von Atmung und Photosynthese konstant zu halten)

3. Konzentration (die Fähigkeit lebender Organismen, bestimmte Elemente der Umwelt in ihrem Körper anzusammeln, wodurch die Elemente neu verteilt und Mineralien gebildet wurden)

4. Redox (die Fähigkeit, den Oxidationszustand von Elementen zu ändern und eine Vielzahl von Verbindungen in der Natur zu schaffen, um die Vielfalt des Lebens zu erhalten)

5. Destruktiv (die Fähigkeit, totes organisches Material zu zersetzen, wodurch die Zirkulation von Substanzen durchgeführt wird)

  1. Die Wasserfunktion lebender Materie in der Biosphäre ist mit dem biogenen Wasserkreislauf verbunden, der im Wasserkreislauf auf der Erde von großer Bedeutung ist.

Durch die Erfüllung der aufgeführten Funktionen passt sich lebende Materie an die Umwelt an und passt sie an ihre biologischen (und wenn wir über eine Person sprechen, dann auch soziale) Bedürfnisse an. Gleichzeitig entwickeln sich lebende Materie und ihr Lebensraum als Ganzes, aber die Kontrolle über den Zustand der Umwelt wird von lebenden Organismen ausgeübt.

Der Hauptprozess, der in allen Ökosystemen stattfindet, ist die Übertragung und Zirkulation von Materie oder Energie. Verluste sind jedoch unvermeidlich. Das Ausmaß dieser Verluste von Ebene zu Ebene spiegeln die Regeln der ökologischen Pyramiden wider.

Einige akademische Begriffe

Der Stoff- und Energieaustausch ist ein gerichteter Fluss in der Kette von Erzeugern - Verbrauchern. Einfach ausgedrückt, das Essen einiger Organismen durch andere. Gleichzeitig wird eine Kette oder Abfolge von Organismen aufgebaut, die als Glieder der Kette durch die Beziehung „Nahrung – Konsument“ verbunden sind. Diese Sequenz wird als Trophie- oder Nahrungskette bezeichnet. Und die Verbindungen darin sind trophische Ebenen. Die erste Stufe der Kette sind Erzeuger (Pflanzen), denn nur sie können aus anorganischen organische Stoffe bilden. Die nächsten Glieder sind Verbraucher (Tiere) verschiedener Ordnungen. Pflanzenfresser sind Verbraucher 1. Ordnung, und Raubtiere, die sich von Pflanzenfressern ernähren, sind Verbraucher 2. Ordnung. Das nächste Glied in der Kette werden Zersetzer sein – Organismen, deren Nahrung die Überreste des Lebens oder die Leichen lebender Organismen sind.

Grafische Pyramiden

Der britische Ökologe Charles Elton (1900-1991) führte 1927, ausgehend von der Analyse quantitativer Veränderungen in Nahrungsketten, das Konzept der ökologischen Pyramiden als anschauliche Darstellung der Verhältnisse im Ökosystem von Erzeugern und Verbrauchern in die Biologie ein. Eltons Pyramide wird als Dreieck dargestellt, geteilt durch die Anzahl der Glieder in der Kette. Oder in Form von übereinander stehenden Rechtecken.

Muster der Pyramide

C. Elton analysierte die Anzahl der Organismen in Ketten und stellte fest, dass es immer mehr Pflanzen als Tiere gibt. Darüber hinaus ist das Verhältnis der Ebenen in quantitativer Hinsicht immer gleich - auf jeder nächsten Ebene tritt eine Abnahme auf, und dies ist eine objektive Schlussfolgerung, die sich in den Regeln der ökologischen Pyramiden widerspiegelt.

Eltons Regel

Diese Regel besagt, dass die Anzahl der Individuen in einer Sequenz von Ebene zu Ebene abnimmt. Die Regeln der ökologischen Pyramide sind das quantitative Verhältnis der Produkte aller Ebenen einer bestimmten Nahrungskette. Es besagt, dass der Indikator für die Kettenebene ungefähr 10-mal niedriger sein wird als der der vorherigen Ebene.

Gegeben ein einfaches Beispiel, das das "und" punktieren wird. Betrachten Sie die trophische Kette von Algen - wirbellosen Krebstieren - Hering - Delphin. Ein 40 kg schwerer Delphin muss 400 kg Hering fressen, um zu leben. Und damit diese 400 Kilogramm Fisch existieren, werden etwa 4 Tonnen ihrer Nahrung benötigt - wirbellose Krebstiere. Für die Bildung von 4 Tonnen Krebstieren werden bereits 40 Tonnen Algen benötigt. Das spiegeln die Regeln der ökologischen Pyramide wider. Und nur in einem solchen Verhältnis ist diese ökologische Struktur nachhaltig.

Arten von Ecoramiden

Basierend auf dem Kriterium, das bei der Bewertung der Pyramiden berücksichtigt wird, gibt es:

  • Numerisch.
  • Biomasseschätzungen.
  • Energiekosten.

In allen Fällen spiegelt die Regel der ökologischen Pyramide eine Verringerung des Hauptbewertungskriteriums um das 10-fache wider.

Anzahl der Individuen und trophische Stufen

In der Zahlenpyramide wird die Anzahl der Organismen berücksichtigt, was sich in der Regel der ökologischen Pyramide widerspiegelt. Und das Beispiel mit dem Delphin passt voll und ganz auf die Beschreibung dieser Art von Pyramiden. Aber es gibt Ausnahmen - ein Waldökosystem mit einer Kette von Pflanzen - Insekten. Die Pyramide wird invertiert (eine große Anzahl von Insekten ernährt sich von einem Baum). Aus diesem Grund gilt die Zahlenpyramide nicht als die informativste und aussagekräftigste.

Und was bleibt?

Die Biomassepyramide verwendet als Bewertungskriterium die trockene (selten feuchte) Masse von Personen gleichen Niveaus. Maßeinheiten - Gramm / Quadratmeter, Kilogramm / Hektar oder Gramm / Kubikmeter. Aber auch hier gibt es Ausnahmen. Die Regeln der ökologischen Pyramiden, die eine Abnahme der Biomasse der Verbraucher im Verhältnis zur Biomasse der Erzeuger widerspiegeln, werden für Biozönosen durchgeführt, in denen beide groß sind und einen langen Lebenszyklus haben. Aber für Wassersysteme kann die Pyramide wieder umgedreht werden. Beispielsweise ist in den Meeren die Biomasse von Zooplankton, das sich von Algen ernährt, manchmal dreimal größer als die Biomasse von Pflanzenplankton selbst. speichert die hohe Vermehrungsrate von Phytoplankton.

Der Energiefluss ist der genaueste Indikator

Energiepyramiden zeigen die Geschwindigkeit des Durchgangs von Nahrung (ihrer Masse) durch trophische Ebenen. Das Gesetz der Energiepyramide wurde von dem herausragenden Ökologen aus Amerika Raymond Lindeman (1915-1942) formuliert, der nach seinem Tod 1942 in die Biologie als Regel mit zehn Prozent eintrat. Demnach gehen 10 % der Energie der vorherigen Ebene in die jeweils nachfolgende Ebene, die restlichen 90 % sind Verluste, die zur Unterstützung der Vitalfunktionen des Körpers (Atmung, Wärmeregulierung) verwendet werden.

Die Bedeutung der Pyramiden

Wir haben analysiert, was die Regeln ökologischer Pyramiden widerspiegeln. Aber wozu brauchen wir dieses Wissen? Pyramiden aus Zahlen und Biomasse ermöglichen die Lösung einiger praktischer Probleme, da sie den statischen und stabilen Zustand des Systems beschreiben. Sie werden beispielsweise zur Berechnung der zulässigen Fangwerte von Fischen oder zur Zählung der Anzahl der Tiere für den Abschuss verwendet, um die Stabilität des Ökosystems nicht zu stören, und zur Bestimmung der maximalen Größe einer bestimmten Population von Individuen für a gegebenes Ökosystem in seiner Gesamtheit. Und die Energiepyramide gibt eine klare Vorstellung von der Organisation funktionaler Gemeinschaften und ermöglicht es Ihnen, verschiedene Ökosysteme hinsichtlich ihrer Produktivität zu vergleichen.

Jetzt wird der Leser nicht verlegen sein, nachdem er eine Aufgabe wie „beschreibe, was die Regeln ökologischer Pyramiden widerspiegeln“ erhalten hat, und mutig antworten, dass dies der Verlust von Materie und Energie in einer bestimmten trophischen Kette ist.

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