ტროფიკული დონის კონცეფცია

ტროფიკული დონეორგანიზმების ჯგუფი, რომლებიც იკავებენ გარკვეულ ადგილს კვებით ჯაჭვში. ორგანიზმები, რომლებიც იღებენ ენერგიას მზისგან იმავე რაოდენობის საფეხურებით, მიეკუთვნებიან იმავე ტროფიკულ დონეს.

ტროფიკული დონეების სახით დაკავშირებული ორგანიზმების ჯგუფების ასეთი თანმიმდევრობა და დაქვემდებარება არის მატერიისა და ენერგიის ნაკადი ეკოსისტემაში, მისი ორგანიზაციის საფუძველი.

ეკოსისტემის ტროფიკული სტრუქტურა

კვების ჯაჭვებში ენერგიის გარდაქმნების თანმიმდევრობის შედეგად, ეკოსისტემაში ცოცხალი ორგანიზმების თითოეული საზოგადოება იძენს გარკვეულ ტროფიკული სტრუქტურა.საზოგადოების ტროფიკული სტრუქტურა ასახავს თანაფარდობას მწარმოებლებს, მომხმარებლებს (ცალკე პირველი, მეორე და ა.შ. ბრძანებები) და რღვევებს შორის, რომელიც გამოიხატება ან ცოცხალი ორგანიზმების ინდივიდების რაოდენობით, ან მათი ბიომასით, ან მათში შემავალი ენერგიით. გამოითვლება ერთეულ ფართობზე დროის ერთეულზე.

ტროფიკული სტრუქტურა ჩვეულებრივ გამოსახულია როგორც ეკოლოგიური პირამიდები. ეს გრაფიკული მოდელი შეიქმნა 1927 წელს ამერიკელმა ზოოლოგმა ჩარლზ ელტონმა. პირამიდის საფუძველია პირველი ტროფიკული დონე - მწარმოებლების დონე, ხოლო პირამიდის შემდეგი სართულები ყალიბდება შემდგომი დონეებით - სხვადასხვა შეკვეთის მომხმარებლები. ყველა ბლოკის სიმაღლე ერთი და იგივეა, ხოლო სიგრძე პროპორციულია რაოდენობის, ბიომასის ან ენერგიის შესაბამის დონეზე. ეკოლოგიური პირამიდების აშენების სამი გზა არსებობს.

1. რიცხვთა პირამიდა (რიცხვები) ასახავს ცალკეული ორგანიზმების რაოდენობას თითოეულ დონეზე. მაგალითად, ერთი მგლის გამოსაკვებად საჭიროა სულ მცირე რამდენიმე კურდღელი, რომლებზეც მას შეეძლო ნადირობა; ამ კურდღლების გამოსაკვებად გჭირდებათ საკმაოდ დიდი რაოდენობით სხვადასხვა მცენარეები. ზოგჯერ რიცხვების პირამიდები შეიძლება იყოს შებრუნებული ან შებრუნებული. ეს ეხება ტყის კვების ჯაჭვებს, როდესაც ხეები არიან მწარმოებლები, ხოლო მწერები, როგორც ძირითადი მომხმარებლები. ამ შემთხვევაში, პირველადი მომხმარებლების დონე რიცხობრივად უფრო მდიდარია, ვიდრე მწარმოებლების დონე (მწერების დიდი რაოდენობა იკვებება ერთ ხეზე).

2. ბიომასის პირამიდა - სხვადასხვა ტროფიკული დონის ორგანიზმების მასების თანაფარდობა. ჩვეულებრივ, ხმელეთის ბიოცენოზებში მწარმოებელთა მთლიანი მასა ყოველი მომდევნო რგოლზე მეტია. თავის მხრივ, პირველი რიგის მომხმარებელთა საერთო მასა მეტია მეორე რიგის მომხმარებელზე და ა.შ. თუ ორგანიზმები ძალიან არ განსხვავდებიან ზომით, მაშინ დიაგრამაზე ჩვეულებრივ ნაჩვენებია საფეხუროვანი პირამიდა შემცირებული ზევით. ასე რომ, 1 კგ საქონლის ხორცის ფორმირებისთვის საჭიროა 70-90 კგ ახალი ბალახი.

წყლის ეკოსისტემებში შესაძლებელია აგრეთვე ინვერსიული ან ინვერსიული ბიომასის პირამიდის მიღება, როდესაც მწარმოებლების ბიომასები ნაკლებია ვიდრე მომხმარებელთა, ზოგჯერ კი დაშლის. მაგალითად, ოკეანეში, ფიტოპლანქტონის საკმაოდ მაღალი პროდუქტიულობით, მისი მთლიანი მასა მოცემულ მომენტში შეიძლება იყოს ნაკლები, ვიდრე მომხმარებელთა (ვეშაპები, დიდი თევზი, მოლუსკები).

რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები ასახავს სტატიკურისისტემები, ანუ ახასიათებს ორგანიზმების რაოდენობას ან ბიომასას დროის გარკვეულ პერიოდში. ისინი არ აწვდიან სრულ ინფორმაციას ეკოსისტემის ტროფიკული სტრუქტურის შესახებ, თუმცა საშუალებას იძლევა გადაჭრას მთელი რიგი პრაქტიკული პრობლემები, განსაკუთრებით ეკოსისტემების სტაბილურობის შენარჩუნებასთან დაკავშირებული. რიცხვთა პირამიდა შესაძლებელს ხდის, მაგალითად, გამოვთვალოთ ნადირობის პერიოდში თევზის დაჭერის ან ცხოველების სროლის დასაშვები მნიშვნელობა მათი ნორმალური გამრავლების შედეგების გარეშე.

3. ენერგიის პირამიდა ასახავს ენერგიის ნაკადის სიდიდეს, საკვების მასის კვებით ჯაჭვში გავლის სიჩქარეს. ბიოცენოზის სტრუქტურაზე დიდ გავლენას ახდენს არა ფიქსირებული ენერგიის რაოდენობა, არამედ საკვების წარმოების სიჩქარე.

დადგენილია, რომ მომდევნო ტროფიკულ დონეზე გადაცემული ენერგიის მაქსიმალური რაოდენობა ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება იყოს წინას 30% და ეს საუკეთესო შემთხვევაშია. ბევრ ბიოცენოზში, კვების ჯაჭვებში, გადაცემული ენერგიის ღირებულება შეიძლება იყოს მხოლოდ 1%.

1942 წელს ამერიკელმა ეკოლოგმა რ.ლინდემანმა ჩამოაყალიბა ენერგიების პირამიდის კანონი (10 პროცენტის კანონი) , რომლის მიხედვითაც, საშუალოდ, ეკოლოგიური პირამიდის წინა დონის მიერ მიღებული ენერგიის დაახლოებით 10% ერთი ტროფიკული დონიდან კვებითი ჯაჭვების გავლით მეორე ტროფიკულ დონეზე გადადის. დანარჩენი ენერგია იკარგება თერმული გამოსხივების, მოძრაობის და ა.შ. ორგანიზმები, მეტაბოლური პროცესების შედეგად, კარგავენ კვებითი ჯაჭვის თითოეულ რგოლში მთელი ენერგიის დაახლოებით 90%-ს, რომელიც იხარჯება მათი სასიცოცხლო ფუნქციების შენარჩუნებაზე.

თუ კურდღელმა შეჭამა 10 კგ მცენარეული ნივთიერება, მაშინ მისი წონა შეიძლება გაიზარდოს 1 კგ-ით. მელა ან მგელი, რომელიც ჭამს 1 კგ კურდღელს, ზრდის მის მასას მხოლოდ 100 გ-ით, მერქნიან მცენარეებში ეს პროპორცია გაცილებით დაბალია იმის გამო, რომ ხე ცუდად შეიწოვება ორგანიზმების მიერ. ბალახებისა და წყალმცენარეებისთვის ეს მნიშვნელობა გაცილებით მაღალია, რადგან მათ არ აქვთ ძნელად მოსანელებელი ქსოვილები. ამასთან, ენერგიის გადაცემის პროცესის ზოგადი კანონზომიერება რჩება: გაცილებით ნაკლები ენერგია გადის ზედა ტროფიკულ დონეებზე, ვიდრე ქვედა.

ამიტომ კვების ჯაჭვებს, როგორც წესი, არ შეიძლება ჰქონდეს 3-5 (იშვიათად 6) რგოლზე მეტი, ხოლო ეკოლოგიური პირამიდები არ შეიძლება შედგებოდეს დიდი რაოდენობით სართულებისგან. კვებითი ჯაჭვის ბოლო რგოლამდე, ისევე როგორც ეკოლოგიური პირამიდის ზედა სართულამდე, იმდენად მცირე ენერგია იქნება, რომ არ იქნება საკმარისი, თუ ორგანიზმების რაოდენობა გაიზრდება.

ეს განცხადება შეიძლება აიხსნას იმით, თუ სად იხარჯება მოხმარებული საკვების ენერგია: მისი ნაწილი მიდის ახალი უჯრედების აშენებაზე, ე.ი. ზრდისთვის საკვების ენერგიის ნაწილი იხარჯება ენერგეტიკული მეტაბოლიზმის უზრუნველსაყოფად ან სუნთქვაზე. ვინაიდან საკვების მონელება არ შეიძლება იყოს სრული, ე.ი. 100%-ით, შემდეგ გადაუმუშავებელი საკვების ნაწილი ექსკრემენტის სახით გამოიყოფა ორგანიზმიდან.

იმის გათვალისწინებით, რომ სუნთქვაზე დახარჯული ენერგია არ გადადის შემდეგ ტროფიკულ დონეზე და ტოვებს ეკოსისტემას, ცხადი ხდება, რატომ იქნება ყოველი მომდევნო დონე ყოველთვის წინაზე ნაკლები.

ამიტომ დიდი მტაცებელი ცხოველები ყოველთვის იშვიათია. ამიტომ, ასევე არ არსებობენ მტაცებლები, რომლებიც მგლებით იკვებებოდნენ. ამ შემთხვევაში, ისინი უბრალოდ არ იკვებებოდნენ თავს, რადგან მგლები არ არიან მრავალრიცხოვანი.

ეკოსისტემის ტროფიკული სტრუქტურა გამოიხატება მის შემადგენელ სახეობებს შორის კომპლექსურ საკვებ ურთიერთობებში. რიცხვების, ბიომასისა და ენერგიის ეკოლოგიური პირამიდები, რომლებიც გამოსახულია გრაფიკული მოდელების სახით, გამოხატავს ორგანიზმების რაოდენობრივ თანაფარდობებს, რომლებიც განსხვავდება მათი კვების წესით: მწარმოებლები, მომხმარებლები და დამშლელები.



თითოეული ბიოგეოცენოზის კვებით ქსელს აქვს კარგად განსაზღვრული სტრუქტურა.

მას ახასიათებს ორგანიზმების – ბიომასის – რაოდენობა, ზომითა და მთლიანი მასა კვებითი ჯაჭვის თითოეულ დონეზე. საძოვრების კვების ჯაჭვები ხასიათდება მოსახლეობის სიმჭიდროვის, გამრავლების სიჩქარის და მათი ბიომასის პროდუქტიულობის ზრდით.

საკვების ერთი დონიდან მეორეზე გადასვლისას ბიომასის შემცირება განპირობებულია იმით, რომ ყველა საკვები არ არის ათვისებული მომხმარებლების მიერ.

ასე, მაგალითად, მუხლუხში, რომელიც ფოთლებით იკვებება, მცენარეული მასალის მხოლოდ ნახევარი შეიწოვება ნაწლავებში, დანარჩენი გამოიყოფა ექსკრემენტის სახით.

გარდა ამისა, ნაწლავების მიერ შეწოვილი საკვები ნივთიერებების უმეტესობა გამოიყენება სუნთქვისთვის და მხოლოდ 10-15% საბოლოოდ გამოიყენება ახალი მუხლუხო უჯრედებისა და ქსოვილების შესაქმნელად. ამ მიზეზით, ყოველი მომდევნო ტროფიკული დონის ორგანიზმების გამომუშავება ყოველთვის ნაკლებია (საშუალოდ 10-ჯერ) ვიდრე წინა, ანუ კვებითი ჯაჭვის ყოველი მომდევნო რგოლის მასა თანდათან მცირდება. ამ ნიმუშს ეკოლოგიური პირამიდის წესს უწოდებენ.

ეკოლოგიური პირამიდების შედგენის სამი გზა არსებობს:

• 1. რიცხვთა პირამიდა ასახავს ეკოსისტემის სხვადასხვა ტროფიკული დონის ინდივიდების რიცხვობრივ თანაფარდობას. თუ ორგანიზმები იმავე ან განსხვავებულ ტროფიკულ დონეზე ძლიერ განსხვავდებიან ზომით, მაშინ რიცხვთა პირამიდა იძლევა დამახინჯებულ იდეებს ტროფიკული დონის ჭეშმარიტ თანაფარდობაზე. მაგალითად, პლანქტონის საზოგადოებაში მწარმოებელთა რიცხვი ათობით და ასეულჯერ აღემატება მომხმარებელთა რაოდენობას, ტყეში კი ასიათასობით მომხმარებელს შეუძლია იკვებოს ერთი ხის - მწარმოებლის ორგანოებით;
• 2. ბიომასის პირამიდა გვიჩვენებს ცოცხალი ნივთიერების, ანუ ბიომასის რაოდენობას თითოეულ ტროფიკულ დონეზე. ხმელეთის ეკოსისტემების უმეტესობაში მწარმოებელთა ბიომასა, ანუ მცენარეთა მთლიანი მასა, ყველაზე დიდია და ყოველი შემდგომი ტროფიკული დონის ორგანიზმების ბიომასა ნაკლებია წინაზე. თუმცა, ზოგიერთ თემში, პირველი რიგის მომხმარებელთა ბიომასა უფრო დიდია, ვიდრე მწარმოებლების ბიომასა. მაგალითად, ოკეანეებში, სადაც მთავარი მწარმოებლები არიან ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები მაღალი გამრავლების მაჩვენებლით, მათი წლიური წარმოება შეიძლება ათობით და თუნდაც ასჯერ გადააჭარბოს ბიომასის რეზერვს. ამავდროულად, წყალმცენარეების მიერ წარმოქმნილი ყველა პროდუქტი იმდენად სწრაფად არის ჩართული კვების ჯაჭვში, რომ წყალმცენარეების ბიომასის დაგროვება მცირეა, მაგრამ რეპროდუქციის მაღალი მაჩვენებლების გამო, მათი მცირე რეზერვი საკმარისია ორგანული ნივთიერებების რეპროდუქციის სიჩქარის შესანარჩუნებლად. ამასთან დაკავშირებით, ოკეანეში, ბიომასის პირამიდას აქვს შებრუნებული ურთიერთობა, ანუ "შებრუნებული". უმაღლეს ტროფიკულ დონეზე ჭარბობს ბიომასის დაგროვების ტენდენცია, რადგან მტაცებლების სიცოცხლის ხანგრძლივობა გრძელია, მათი თაობების ბრუნვის მაჩვენებელი, პირიქით, დაბალია და საკვების ჯაჭვებში შემავალი ნივთიერების მნიშვნელოვანი ნაწილი შენარჩუნებულია. მათ სხეულში;
• 3. ენერგიის პირამიდა ასახავს ენერგიის ნაკადის რაოდენობას კვებით ჯაჭვში. ამ პირამიდის ფორმაზე გავლენას არ ახდენს ინდივიდების ზომა და ყოველთვის იქნება სამკუთხა, ფართო ფუძით ბოლოში, როგორც ამას თერმოდინამიკის მეორე კანონი გვკარნახობს. ამრიგად, ენერგიის პირამიდა იძლევა ყველაზე სრულ და ზუსტ წარმოდგენას საზოგადოების ფუნქციონალური ორგანიზაციის, ეკოსისტემაში არსებული ყველა მეტაბოლური პროცესის შესახებ. თუ რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები ასახავს ეკოსისტემის სტატიკას (ორგანიზმების რაოდენობა და ბიომასა მოცემულ მომენტში), მაშინ ენერგიის პირამიდა ასახავს საკვების მასის კვებით ჯაჭვში გავლის დინამიკას. ამრიგად, რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდებში საფუძველი შეიძლება იყოს უფრო დიდი ან პატარა, ვიდრე შემდგომი ტროფიკული დონეები (დამოკიდებულია სხვადასხვა ეკოსისტემებში მწარმოებლებისა და მომხმარებლების თანაფარდობაზე). ენერგიის პირამიდა ყოველთვის ზევით ვიწროვდება. ეს გამოწვეულია იმით, რომ სუნთქვაზე დახარჯული ენერგია არ გადადის შემდეგ ტროფიკულ დონეზე და ტოვებს ეკოსისტემას. ამიტომ, ყოველი მომდევნო დონე ყოველთვის იქნება წინაზე ნაკლები. ხმელეთის ეკოსისტემებში, ხელმისაწვდომი ენერგიის რაოდენობის შემცირებას ჩვეულებრივ თან ახლავს ინდივიდების სიმრავლისა და ბიომასის შემცირება თითოეულ ტროფიკულ დონეზე. ახალი ქსოვილების ასაშენებლად და ორგანიზმების სუნთქვისთვის ენერგიის ასეთი დიდი დანაკარგების გამო, კვებითი ჯაჭვები არ შეიძლება იყოს გრძელი; ისინი ჩვეულებრივ შედგება 3-5 რგოლისგან (ტროფიკული დონეები).

ეკოსისტემებში ორგანიზმებს შორის ურთიერთობის ერთ-ერთი სახეობაა ტროფიკული ურთიერთობები. ისინი აჩვენებენ, თუ როგორ მოძრაობს ენერგია ეკოსისტემებში კვების ჯაჭვებში. მოდელი, რომელიც აჩვენებს ენერგიის რაოდენობის ცვლილებას კვების ჯაჭვების რგოლებში, არის ეკოლოგიური პირამიდა.

პირამიდის სტრუქტურა

პირამიდა არის გრაფიკული მოდელი. მისი სურათი დაყოფილია ჰორიზონტალურ დონეზე. დონეების რაოდენობა შეესაბამება კვების ჯაჭვებში ბმულების რაოდენობას.

ყველა კვების ჯაჭვი იწყება მწარმოებლებით - ავტოტროფული ორგანიზმებით, რომლებიც ქმნიან ორგანულ ნივთიერებებს. ეკოსისტემის ავტოტროფების მთლიანობა არის ის, რაც ეკოლოგიური პირამიდის ძირშია.

ბრინჯი. 1. მოსახლეობის ეკოლოგიური პირამიდა

ჩვეულებრივ, კვების პირამიდა შეიცავს 3-დან 5 დონეს.

კვების ჯაჭვის ბოლო რგოლები ყოველთვის დიდი მტაცებლები ან ადამიანები არიან. ამრიგად, პირამიდის ბოლო დონეზე ინდივიდების და ბიომასის რაოდენობა ყველაზე დაბალია.

TOP 2 სტატიავინც ამას კითხულობს

ეკოლოგიური პირამიდის არსი მდგომარეობს კვების ჯაჭვებში ბიომასის პროგრესული შემცირების გამოსახულებაში.

მოდელის პირობითობა

უნდა გვესმოდეს, რომ მოდელი განზოგადებულად აჩვენებს რეალობას. ცხოვრებაში ყველაფერი უფრო რთულია. ნებისმიერი დიდი ორგანიზმის, მათ შორის ადამიანების ჭამა შეიძლება და მისი ენერგია ეკოლოგიურ პირამიდაში ატიპიურად იქნება გამოყენებული.

ეკოსისტემის ბიომასის ნაწილს ყოველთვის იღებენ დამშლელები - ორგანიზმები, რომლებიც ანადგურებენ მკვდარ ორგანულ ნივთიერებებს. რედუქტორებს მიირთმევენ მომხმარებლები, ნაწილობრივ აბრუნებენ ენერგიას ეკოსისტემაში.

ყოვლისმჭამელი ცხოველები, როგორიცაა მურა დათვი, მოქმედებენ როგორც პირველი რიგის მომხმარებელი (ჭამს მცენარეებს), ასევე როგორც დაშლის (ჭამს ლეშის) და როგორც დიდი მტაცებელი.

სახეები

იმის მიხედვით, თუ რა რაოდენობრივი მახასიათებელია გამოყენებული დონეები, არსებობს სამი სახის ეკოლოგიური პირამიდები:

• ნომრები;
• ბიომასა;
• ენერგია.

10% წესი

ეკოლოგების გამოთვლებით, წინა დონის ბიომასის ან ენერგიის 10% მიდის ეკოლოგიური პირამიდის ყოველ მომდევნო დონეზე. დარჩენილი 90% იხარჯება ორგანიზმების სასიცოცხლო პროცესებზე და იშლება თერმული გამოსხივების სახით.

ამ ნიმუშს ენერგიისა და ბიომასის ეკოლოგიური პირამიდის წესს უწოდებენ.

განვიხილოთ მაგალითები. დაახლოებით 100 კგ ბალახეულის სხეულის წონა წარმოიქმნება ერთი ტონა მწვანე მცენარისგან. როდესაც ბალახისმჭამელები მოიხმარენ პატარა მტაცებლებს, მათი წონა იზრდება 10 კგ-ით. თუ პატარა მტაცებლებს მსხვილნი ჭამენ, მაშინ ამ უკანასკნელის სხეულის წონა 1 კგ-ით იზრდება.

ბრინჯი. 2. ბიომასის ეკოლოგიური პირამიდა

კვებითი ჯაჭვი: ფიტოპლანქტონი - ზოოპლანქტონი - პატარა თევზი - დიდი თევზი - კაცი. აქ უკვე 5 დონეა და იმისთვის, რომ ადამიანის მასა 1 კგ-ით გაიზარდოს, აუცილებელია პირველ დონეზე იყოს 10 ტონა ფიტოპლანქტონი.

ბრინჯი. 3. ენერგიის ეკოლოგიური პირამიდა

Apex უპირატესობები

ეკოლოგიური პირამიდის მწვერვალზე მყოფი სახეობები უფრო მეტად განვითარდებიან. ძველ დროში ტროფიკულ ურთიერთობებში ყველაზე სწრაფად ვითარდებოდა ცხოველები.

მეზოზოურ ხანაში ძუძუმწოვრებს ეკოლოგიური პირამიდის შუა დონეები ეკავათ და მტაცებელი ქვეწარმავლების მიერ აქტიურად განადგურდნენ. მხოლოდ დინოზავრების გადაშენების წყალობით შეძლეს მათ უმაღლეს დონეზე ასვლა და დომინანტური პოზიციის დაკავება ყველა ეკოსისტემაში.

ეკოლოგიური პირამიდების შედგენის სამი გზა არსებობს:

1. რიცხვთა პირამიდა ასახავს ეკოსისტემის სხვადასხვა ტროფიკული დონის ინდივიდების რიცხვობრივ თანაფარდობას.თუ ორგანიზმები იმავე ან განსხვავებულ ტროფიკულ დონეზე ძლიერ განსხვავდებიან ზომით, მაშინ რიცხვთა პირამიდა იძლევა დამახინჯებულ იდეებს ტროფიკული დონის ჭეშმარიტ თანაფარდობაზე. მაგალითად, პლანქტონის საზოგადოებაში მწარმოებელთა რიცხვი ათობით და ასეულჯერ მეტია მომხმარებელთა რაოდენობაზე, ტყეში კი ასობით ათასი მომხმარებელს შეუძლია იკვებოს ერთი ხის ორგანოებით - მწარმოებლით.

2. ბიომასის პირამიდა გვიჩვენებს ცოცხალი ნივთიერების, ანუ ბიომასის რაოდენობას თითოეულ ტროფიკულ დონეზე.ხმელეთის ეკოსისტემების უმეტესობაში მწარმოებელთა ბიომასა, ანუ მცენარეთა მთლიანი მასა, ყველაზე დიდია და ყოველი შემდგომი ტროფიკული დონის ორგანიზმების ბიომასა ნაკლებია წინაზე. თუმცა, ზოგიერთ თემში, პირველი რიგის მომხმარებელთა ბიომასა უფრო დიდია, ვიდრე მწარმოებლების ბიომასა. მაგალითად, ოკეანეებში, სადაც მთავარი მწარმოებლები არიან ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები მაღალი გამრავლების მაჩვენებლით, მათი წლიური წარმოება შეიძლება ათობით და თუნდაც ასჯერ გადააჭარბოს ბიომასის რეზერვს. ამავდროულად, წყალმცენარეების მიერ წარმოქმნილი ყველა პროდუქტი იმდენად სწრაფად არის ჩართული კვების ჯაჭვში, რომ წყალმცენარეების ბიომასის დაგროვება მცირეა, მაგრამ რეპროდუქციის მაღალი მაჩვენებლების გამო, მათი მცირე რეზერვი საკმარისია ორგანული ნივთიერებების რეპროდუქციის სიჩქარის შესანარჩუნებლად. ამასთან დაკავშირებით, ოკეანეში, ბიომასის პირამიდას აქვს შებრუნებული ურთიერთობა, ანუ "შებრუნებული". უმაღლეს ტროფიკულ დონეზე ჭარბობს ბიომასის დაგროვების ტენდენცია, რადგან მტაცებლების სიცოცხლის ხანგრძლივობა გრძელია, მათი თაობების ბრუნვის მაჩვენებელი, პირიქით, დაბალია და საკვების ჯაჭვებში შემავალი ნივთიერების მნიშვნელოვანი ნაწილი შენარჩუნებულია. მათ სხეულში.

3. ენერგიის პირამიდა ასახავს ენერგიის ნაკადის რაოდენობას კვებით ჯაჭვში. ამ პირამიდის ფორმაზე გავლენას არ ახდენს ინდივიდების ზომა და ყოველთვის იქნება სამკუთხა, ფართო ფუძით ბოლოში, როგორც ამას თერმოდინამიკის მეორე კანონი გვკარნახობს. ამრიგად, ენერგიის პირამიდა იძლევა ყველაზე სრულ და ზუსტ წარმოდგენას საზოგადოების ფუნქციონალური ორგანიზაციის, ეკოსისტემაში არსებული ყველა მეტაბოლური პროცესის შესახებ. თუ რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები ასახავს ეკოსისტემის სტატიკას (ორგანიზმების რაოდენობა და ბიომასა მოცემულ მომენტში), მაშინ ენერგიის პირამიდა ასახავს საკვების მასის კვებით ჯაჭვში გავლის დინამიკას. ამრიგად, რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდებში საფუძველი შეიძლება იყოს უფრო დიდი ან პატარა, ვიდრე შემდგომი ტროფიკული დონეები (დამოკიდებულია სხვადასხვა ეკოსისტემებში მწარმოებლებისა და მომხმარებლების თანაფარდობაზე). ენერგიის პირამიდა ყოველთვის ზევით ვიწროვდება. ეს გამოწვეულია იმით, რომ სუნთქვაზე დახარჯული ენერგია არ გადადის შემდეგ ტროფიკულ დონეზე და ტოვებს ეკოსისტემას. ამიტომ, ყოველი მომდევნო დონე ყოველთვის იქნება წინაზე ნაკლები. ხმელეთის ეკოსისტემებში, ხელმისაწვდომი ენერგიის რაოდენობის შემცირებას ჩვეულებრივ თან ახლავს ინდივიდების სიმრავლისა და ბიომასის შემცირება თითოეულ ტროფიკულ დონეზე. ახალი ქსოვილების ასაშენებლად და ორგანიზმების სუნთქვისთვის ენერგიის ასეთი დიდი დანაკარგების გამო, კვებითი ჯაჭვები არ შეიძლება იყოს გრძელი; ჩვეულებრივ, ისინი შედგება 3-5 ბმულისგან (ტროფიკული დონეები).

ეკოსისტემის პროდუქტიულობის კანონების ცოდნას, ენერგიის ნაკადის რაოდენობრივად განსაზღვრის უნარს დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს, რადგან ბუნებრივი და ხელოვნური თემების პროდუქტები (აგროენოზები) არის კაცობრიობის საკვების მთავარი წყარო. ენერგეტიკული ნაკადის ზუსტი გამოთვლები და ეკოსისტემის პროდუქტიულობის მასშტაბები შესაძლებელს ხდის მათში არსებული ნივთიერებების ციკლის რეგულირებას ისე, რომ მივაღწიოთ ადამიანებისთვის საჭირო პროდუქტების ყველაზე დიდ მოსავალს.

მემკვიდრეობა და მათი ტიპები.

პროცესი, რომლითაც მცენარეთა და ცხოველთა სახეობების თემები დროთა განმავლობაში იცვლება სხვა, ჩვეულებრივ უფრო რთული თემებით, ე.წ. ეკოლოგიური მემკვიდრეობა,ან უბრალოდ მემკვიდრეობა.

ეკოლოგიური მემკვიდრეობა ჩვეულებრივ გრძელდება მანამ, სანამ საზოგადოება არ გახდება სტაბილური და თვითშენარჩუნებული. ეკოლოგები განასხვავებენ ეკოლოგიური მემკვიდრეობის ორ ტიპს: პირველადი და მეორადი.

პირველადი მემკვიდრეობა- ეს არის თემების თანმიმდევრული განვითარება ნიადაგდაცლილ ადგილებში.

ეტაპი 1 - სიცოცხლისგან დაცლილი ადგილის გაჩენა;

მე-2 ეტაპი - ამ ადგილზე პირველი მცენარეული და ცხოველური ორგანიზმების განსახლება;

მე-3 ეტაპი - ორგანიზმების გადარჩენა;

მე-4 ეტაპი - სახეობათა შეჯიბრი და გადაადგილება;

მე-5 ეტაპი - ორგანიზმების მიერ ჰაბიტატის გარდაქმნა, პირობებისა და ურთიერთობების თანდათანობითი სტაბილიზაცია.

პირველადი მემკვიდრეობის ცნობილი მაგალითია გამაგრებული ლავის კოლონიზაცია ვულკანური ამოფრქვევის შემდეგ ან ფერდობი ზვავის შემდეგ, რომელმაც გაანადგურა ნიადაგის მთლიანი პროფილი, ღია ორმოების მოპოვება, საიდანაც ამოიღეს ნიადაგის ზედა ფენა და ა.შ. ასეთ უნაყოფო ადგილებში, პირველადი მემკვიდრეობა შიშველი კლდიდან მომწიფებულ ტყემდე შეიძლება ასობით-ათასობით წლამდე დასჭირდეს.

მეორადი მემკვიდრეობა- თემების თანმიმდევრული განვითარება იმ არეალში, სადაც ბუნებრივი მცენარეულობა ლიკვიდირებულია ან ძლიერ დარღვეულია, მაგრამ ნიადაგი არ განადგურდა. მეორადი მემკვიდრეობა იწყება განადგურებული ბიოცენოზის ადგილზე (ტყე ხანძრის შემდეგ). მემკვიდრეობა სწრაფია იმიტომ თესლი, საკვები რგოლების ნაწილები ინახება ნიადაგში და იქმნება ბიოცენოზი. თუ განვიხილავთ მემკვიდრეობას მიტოვებულ მიწებზე, რომლებიც არ გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში, დავინახავთ, რომ ყოფილი მინდვრები სწრაფად იფარება სხვადასხვა ერთწლიანი მცენარეებით. ხის ჯიშების თესლები: ფიჭვი, ნაძვი, არყი, ასპენი, ასევე შეიძლება აქ მოხვდეს, ხანდახან შორ მანძილზე გადალახავს ქარის ან ცხოველების დახმარებით. დასაწყისში ცვლილება სწრაფად ხდება. შემდეგ, რაც უფრო ნელა მზარდი მცენარეები ჩნდება, თანმიმდევრობის მაჩვენებელი მცირდება. არყის ნერგები ქმნიან მკვრივ ყლორტებს, რომლებიც ჩრდილავს ნიადაგს და მაშინაც კი, თუ ნაძვის თესლი არყთან ერთად აღმოცენდება, მისი ნერგები, ძალიან არახელსაყრელ პირობებში ყოფნისას, არყის ხეებს ჩამორჩებიან. არყს უწოდებენ "ტყის პიონერს", რადგან ის თითქმის ყოველთვის პირველია დასახლებული შეწუხებულ მიწებზე და აქვს ადაპტაციის ფართო სპექტრი. 2-3 წლის ასაკში არყებმა შეიძლება მიაღწიონ სიმაღლეს 100-120 სმ-მდე, ხოლო ნაძვის ხეები ძლივს აღწევენ 10 სმ-ს. ცვლილებები ასევე მოქმედებს განხილული ბიოცენოზის ცხოველურ კომპონენტზე. პირველ ეტაპებზე სახლდებიან მაისიანები, არყის თითები, შემდეგ ჩნდება უამრავი ფრინველი: ფინჩები, წიწაკები, ბუჩქები. პატარა ძუძუმწოვრები სახლდებიან: ღორები, ხალიჩები, ზღარბი. განათების პირობების შეცვლა დადებითად მოქმედებს ახალგაზრდა ნაძვის ხეებზე, რაც აჩქარებს მათ ზრდას.

მემკვიდრეობის სტაბილურ სტადიას, როდესაც საზოგადოება (ბიოცენოზი) სრულად ჩამოყალიბდა და გარემოსთან წონასწორობაშია, ე.წ. კულმინაცია.კლიმაქსის საზოგადოებას შეუძლია თვითრეგულირება და შეიძლება დიდი ხნის განმავლობაში იყოს წონასწორობაში.

ამრიგად, ხდება მემკვიდრეობა, რომელშიც ჯერ არყი, შემდეგ შერეული ნაძვნარ-არყის ტყე იცვლება სუფთა ნაძვის ტყით. არყის ტყის ნაძვნარად გადაქცევის ბუნებრივი პროცესი 100 წელზე მეტ ხანს გრძელდება. ამიტომ მემკვიდრეობის პროცესს ზოგჯერ სეკულარულ ცვლილებას უწოდებენ.

18. ცოცხალი მატერიის ფუნქციები ბიოსფეროში. ცოცხალი მატერია -ეს არის ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობა (დედამიწის ბიომასა). ეს არის ღია სისტემა, რომელსაც ახასიათებს ზრდა, გამრავლება, განაწილება, მატერიისა და ენერგიის გაცვლა გარე გარემოსთან, ენერგიის დაგროვება და მისი გადატანა კვებით ჯაჭვებში. ცოცხალი მატერია ასრულებს 5 ფუნქციას:

1. ენერგია (მზის ენერგიის შთანთქმის, ქიმიური ბმების ენერგიად გარდაქმნის და კვების ჯაჭვების მეშვეობით გადაცემის უნარი)

2. გაზი (სუნთქვისა და ფოტოსინთეზის ბალანსის შედეგად ბიოსფეროს აირის შემადგენლობის მუდმივობის შენარჩუნების უნარი)

3. კონცენტრაცია (ცოცხალი ორგანიზმების უნარი დააგროვონ გარემოს გარკვეული ელემენტები სხეულში, რის გამოც მოხდა ელემენტების გადანაწილება და მინერალების წარმოქმნა)

4. რედოქსი (ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის შეცვლისა და ბუნებაში სხვადასხვა ნაერთების შექმნის უნარი სიცოცხლის მრავალფეროვნების შესანარჩუნებლად)

5. დესტრუქციული (მკვდარი ორგანული ნივთიერების დაშლის უნარი, რის გამოც ხდება ნივთიერებების მიმოქცევა)

1. ბიოსფეროში ცოცხალი ნივთიერების წყლის ფუნქცია დაკავშირებულია წყლის ბიოგენურ ციკლთან, რომელსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს პლანეტის წყლის ციკლში.

ჩამოთვლილი ფუნქციების შესრულებისას ცოცხალი მატერია ადაპტირდება გარემოსთან და ადაპტირებს მას მის ბიოლოგიურ (და თუ საუბარია ადამიანზე, მაშინ ასევე სოციალურ) საჭიროებებზე. ამავდროულად, ცოცხალი მატერია და მისი ჰაბიტატი ვითარდება მთლიანობაში, მაგრამ გარემოს მდგომარეობაზე კონტროლი ხორციელდება ცოცხალი ორგანიზმების მიერ.

ძირითადი პროცესი, რომელიც ხდება ყველა ეკოსისტემაში, არის მატერიის ან ენერგიის გადაცემა და მიმოქცევა. თუმცა, დანაკარგები გარდაუვალია. ამ დანაკარგების სიდიდე დონიდან დონემდე არის ის, რასაც ასახავს ეკოლოგიური პირამიდების წესები.

რამდენიმე აკადემიური ტერმინი

მატერიისა და ენერგიის გაცვლა არის მიმართული ნაკადი მწარმოებელ-მომხმარებელთა ჯაჭვში. მარტივად რომ ვთქვათ, ზოგიერთი ორგანიზმის ჭამა სხვების მიერ. ამავდროულად, შენდება ორგანიზმების ჯაჭვი ან თანმიმდევრობა, რომლებიც, როგორც ჯაჭვის რგოლები, დაკავშირებულია ურთიერთობით „საკვები – მომხმარებელი“. ამ თანმიმდევრობას ტროფიკულ ან კვებით ჯაჭვს უწოდებენ. და მასში არსებული ბმულები ტროფიკული დონეებია. ჯაჭვის პირველი დონეა მწარმოებლები (მცენარეები), რადგან მხოლოდ მათ შეუძლიათ შექმნან ორგანული ნივთიერებები არაორგანულიდან. შემდეგი ბმულები არიან სხვადასხვა შეკვეთის მომხმარებლები (ცხოველები). ბალახისმჭამელები პირველი რიგის მომხმარებლები არიან, ხოლო მტაცებლები, რომლებიც ბალახისმჭამელებით იკვებებიან, მე-2 რიგის მომხმარებლები იქნებიან. ჯაჭვის შემდეგი რგოლი იქნება დამშლელები - ორგანიზმები, რომელთა საკვები არის სიცოცხლის ნარჩენები ან ცოცხალი ორგანიზმების გვამები.

გრაფიკული პირამიდები

ბრიტანელმა ეკოლოგმა ჩარლზ ელტონმა (1900-1991) 1927 წელს, კვების ჯაჭვებში რაოდენობრივი ცვლილებების ანალიზის საფუძველზე, ბიოლოგიაში შემოიტანა ეკოლოგიური პირამიდების კონცეფცია, როგორც მწარმოებლებისა და მომხმარებლების ეკოსისტემაში თანაფარდობების გრაფიკული ილუსტრაცია. ელტონის პირამიდა გამოსახულია სამკუთხედის სახით გაყოფილი ჯაჭვის რგოლების რაოდენობაზე. ან ერთმანეთზე მდგარი ოთხკუთხედების სახით.

პირამიდის ნიმუშები

C. Elton-მა გააანალიზა ორგანიზმების რაოდენობა ჯაჭვებში და აღმოაჩინა, რომ ყოველთვის უფრო მეტი მცენარეა ვიდრე ცხოველი. უფრო მეტიც, დონეების თანაფარდობა რაოდენობრივი თვალსაზრისით ყოველთვის ერთი და იგივეა - კლება ხდება ყოველ მომდევნო დონეზე და ეს არის ობიექტური დასკვნა, რომელიც აისახება ეკოლოგიური პირამიდების წესებში.

ელტონის წესი

ეს წესი ამბობს, რომ ინდივიდების რაოდენობა თანმიმდევრობით მცირდება დონიდან დონეზე. ეკოლოგიური პირამიდის წესები არის კონკრეტული კვების ჯაჭვის ყველა დონის პროდუქტების რაოდენობრივი თანაფარდობა. ნათქვამია, რომ ჯაჭვის დონის მაჩვენებელი იქნება დაახლოებით 10-ჯერ ნაკლები წინა დონის მაჩვენებელზე.

მოყვანილია მარტივი მაგალითი, რომელიც იქნება წერტილი "და". განვიხილოთ წყალმცენარეების ტროფიკული ჯაჭვი - უხერხემლო კიბოსნაირები - ქაშაყი - დელფინი. 40 კგ დელფინს სასიცოცხლოდ სჭირდება 400 კგ ქაშაყის ჭამა. და იმისთვის, რომ ეს 400 კილოგრამი თევზი არსებობდეს, საჭიროა დაახლოებით 4 ტონა მათი საკვები - უხერხემლო კიბოსნაირები. 4 ტონა კიბოსნაირთა ფორმირებისთვის უკვე საჭიროა 40 ტონა წყალმცენარეები. სწორედ ამას ასახავს ეკოლოგიური პირამიდის წესები. და მხოლოდ ასეთი თანაფარდობით იქნება ეს ეკოლოგიური სტრუქტურა მდგრადი.

ეკოპირამიდების სახეები

იმ კრიტერიუმიდან გამომდინარე, რომელიც გათვალისწინებული იქნება პირამიდების შეფასებისას, არსებობს:

• რიცხვითი.
• ბიომასის შეფასებები.
• ენერგიის ხარჯები.

ყველა შემთხვევაში ეკოლოგიური პირამიდის წესი ასახავს შეფასების მთავარი კრიტერიუმის 10-ჯერ შემცირებას.

ინდივიდების რაოდენობა და ტროფიკული საფეხურები

რიცხვთა პირამიდაში გათვალისწინებულია ორგანიზმების რაოდენობა, რაც აისახება ეკოლოგიური პირამიდის წესში. და დელფინის მაგალითი სრულად ერგება ამ ტიპის პირამიდების აღწერას. მაგრამ არის გამონაკლისები - ტყის ეკოსისტემა მცენარეთა ჯაჭვით - მწერები. პირამიდა ინვერსიული გახდება (მწერების დიდი რაოდენობა იკვებება ერთ ხეზე). სწორედ ამიტომ, რიცხვების პირამიდა ითვლება არა ყველაზე ინფორმაციულ და საჩვენებელად.

და რა დარჩა?

ბიომასის პირამიდა შეფასების კრიტერიუმად იყენებს იმავე დონის ინდივიდების მშრალ (იშვიათად სველ) მასას. საზომი ერთეულები - გრამი/კვადრატული მეტრი, კილოგრამი/ჰექტარი ან გრამი/კუბური მეტრი. მაგრამ აქაც არის გამონაკლისები. ეკოლოგიური პირამიდების წესები, რომლებიც ასახავს მომხმარებელთა ბიომასის შემცირებას მწარმოებლების ბიომასასთან მიმართებაში, ტარდება ბიოცენოზისთვის, სადაც ორივე დიდია და აქვს ხანგრძლივი სასიცოცხლო ციკლი. მაგრამ წყლის სისტემებისთვის, პირამიდა შეიძლება კვლავ შეტრიალდეს. მაგალითად, ზღვებში წყალმცენარეებით იკვებება ზოოპლანქტონის ბიომასა ზოგჯერ 3-ჯერ აღემატება თავად მცენარეული პლანქტონის ბიომასას. ზოგავს ფიტოპლანქტონის გამრავლების მაღალ მაჩვენებელს.

ენერგიის ნაკადი ყველაზე ზუსტი მაჩვენებელია

ენერგიის პირამიდები აჩვენებენ საკვების (მისი მასის) გავლის სიჩქარეს ტროფიკულ დონეზე. ენერგეტიკული პირამიდის კანონი ჩამოაყალიბა გამოჩენილმა ეკოლოგმა ამერიკიდან რაიმონდ ლინდემანმა (1915-1942), მისი გარდაცვალების შემდეგ 1942 წელს იგი ბიოლოგიაში შევიდა ათი პროცენტის წესით. მისი თანახმად, წინა ენერგიის 10% მიდის ყოველ მომდევნო დონეზე, დანარჩენი 90% არის დანაკარგები, რომლებიც მიდიან სხეულის სასიცოცხლო ფუნქციების შესანარჩუნებლად (სუნთქვა, სითბოს რეგულირება).

პირამიდების მნიშვნელობა

ჩვენ გავაანალიზეთ რას ასახავს ეკოლოგიური პირამიდების წესები. მაგრამ რატომ გვჭირდება ეს ცოდნა? რიცხვებისა და ბიომასის პირამიდები შესაძლებელს ხდის რამდენიმე პრაქტიკული პრობლემის გადაჭრას, რადგან ისინი აღწერენ სისტემის სტატიკური და სტაბილურ მდგომარეობას. მაგალითად, ისინი გამოიყენება თევზის დაჭერის დასაშვები მნიშვნელობების გამოსათვლელად ან სროლისთვის ცხოველების რაოდენობის დათვლაში, რათა არ დაირღვეს ეკოსისტემის სტაბილურობა და არ დადგინდეს ინდივიდების კონკრეტული პოპულაციის მაქსიმალური ზომა. მოცემული ეკოსისტემა მთლიანად. და ენერგიების პირამიდა იძლევა ნათელ წარმოდგენას ფუნქციური თემების ორგანიზების შესახებ, საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ სხვადასხვა ეკოსისტემები მათი პროდუქტიულობის თვალსაზრისით.

ახლა მკითხველი არ იქნება ზარალი, რომელმაც მიიღო დავალება, როგორიცაა "აღწერეთ რას ასახავს ეკოლოგიური პირამიდების წესები" და თამამად უპასუხებს, რომ ეს არის მატერიისა და ენერგიის დაკარგვა კონკრეტულ ტროფიკულ ჯაჭვში.