Qual é a regra da pirâmide ecológica. Pirâmides ecológicas - Hipermercado do conhecimento

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Ministério da Educação e Ciênciajuventude e esportes da Ucrânia

NTU "KhPI"

Departamento de Trabalho e Meio Ambiente

resumo

sobre o tema: "Pirâmides ecológicas"

Concluído: Art. gr. MT-30b

Mazanova Daria

Verificado pelo Prof. Dreval A. N.

cidade de Harkov

Introdução

1. Pirâmides de números

2. Pirâmides de biomassa

3. Pirâmides de energia

Conclusão

Bibliografia

Introdução

A pirâmide ecológica é uma representação gráfica da relação entre produtores e consumidores de todos os níveis (herbívoros, predadores, espécies que se alimentam de outros predadores) em um ecossistema. O efeito das pirâmides na forma de modelos gráficos foi desenvolvido em 1927 por C. Elton.

A regra da pirâmide ecológica é que a quantidade de matéria vegetal que serve como base da cadeia alimentar é cerca de 10 vezes maior que a massa dos animais herbívoros, e cada nível alimentar subsequente também tem uma massa 10 vezes menor. Essa regra é conhecida como regra de Lindemann ou regra dos 10%.

Uma cadeia de espécies interconectadas que extraem sequencialmente matéria orgânica e energia da substância alimentar original. Cada elo anterior da cadeia alimentar é alimento para o próximo elo.

Aqui está um exemplo simples de uma pirâmide ecológica:

Deixe uma pessoa durante o ano pode ser alimentada com 300 trutas. Para sua alimentação, são necessários 90 mil girinos de rã. Para alimentar esses girinos, são necessários 27 milhões de insetos, que consomem 1.000 toneladas de capim por ano. Se uma pessoa come alimentos vegetais, todos os passos intermediários da pirâmide podem ser descartados e então 1.000 toneladas de biomassa vegetal podem alimentar 1.000 vezes mais pessoas.

1. pirâmidesnúmeros

Para estudar as relações entre os organismos em um ecossistema e representar graficamente essas relações, é mais conveniente usar pirâmides ecológicas em vez de diagramas de teias alimentares. Nesse caso, primeiro é calculado o número de organismos diferentes em um determinado território, agrupando-os de acordo com os níveis tróficos.

Após tais cálculos, torna-se óbvio que o número de animais diminui progressivamente durante a transição do segundo nível trófico para o seguinte. O número de plantas do primeiro nível trófico também muitas vezes excede o número de animais que compõem o segundo nível. Isso pode ser exibido como uma pirâmide de números.

Por conveniência, o número de organismos em um determinado nível trófico pode ser representado como um retângulo, cujo comprimento (ou área) é proporcional ao número de organismos que vivem em uma determinada área (ou em um determinado volume, se for um ecossistema aquático).

2. pirâmidesbiomassa

O inconveniente associado ao uso de pirâmides populacionais pode ser evitado com a construção de pirâmides de biomassa, que levam em consideração a massa total de organismos (biomassa) de cada nível trófico.

A determinação da biomassa inclui não só a contagem do número, mas também a pesagem dos indivíduos, por isso este é um processo mais trabalhoso, exigindo mais tempo e equipamentos especiais.

Assim, os retângulos nas pirâmides de biomassa representam a massa de organismos de cada nível trófico por unidade de área ou volume.

Na amostragem, em outras palavras, a chamada biomassa em crescimento, ou cultura em pé, é sempre determinada em um determinado momento. É importante entender que este valor não contém nenhuma informação sobre a taxa de formação de biomassa (produtividade) ou seu consumo; Caso contrário, podem ocorrer erros por dois motivos:

1. Se a taxa de consumo de biomassa (perda devido à ingestão) corresponde aproximadamente à taxa de sua formação, então a cultura em pé não indica necessariamente produtividade, ou seja, a quantidade de energia e matéria transferida de um nível trófico para outro ao longo de um determinado período de tempo, por exemplo, por ano.

Assim, numa pastagem fértil e intensamente utilizada, o rendimento de gramíneas na videira pode ser menor, e a produtividade é maior do que numa pastagem menos fértil, mas pouco utilizada para pastoreio.

2. Um pequeno produtor, como as algas, caracteriza-se por uma alta taxa de renovação, ou seja, alta taxa de crescimento e reprodução, equilibrada pelo seu consumo intensivo por outros organismos como alimento e morte natural.

Assim, embora a biomassa em pé possa ser pequena em comparação com grandes produtores (por exemplo, árvores), a produtividade pode não ser menor porque as árvores acumulam biomassa durante um longo período de tempo.

Em outras palavras, o fitoplâncton com a mesma produtividade de uma árvore terá uma biomassa muito menor, embora possa suportar a mesma massa de animais.

Em geral, populações de plantas e animais grandes e de vida longa têm uma taxa de renovação mais lenta em comparação com as pequenas e de vida curta, e acumulam matéria e energia por mais tempo.

O zooplâncton tem uma biomassa maior do que o fitoplâncton de que se alimentam. Isso é típico de comunidades de plâncton em lagos e mares em certas épocas do ano; a biomassa de fitoplâncton excede a biomassa de zooplâncton durante a "floração" da primavera, mas em outros períodos a relação inversa é possível. Tais anomalias aparentes podem ser evitadas usando pirâmides de energia.

3. pirâmidesenergia

biomassa da população do ecossistema

Os organismos em um ecossistema estão ligados pela comunhão de energia e nutrientes. Todo o ecossistema pode ser comparado a um único mecanismo que consome energia e nutrientes para realizar o trabalho. Os nutrientes vêm originalmente do componente abiótico do sistema, ao qual eventualmente retornam como produtos residuais ou após a morte e destruição dos organismos. Assim, a ciclagem de nutrientes ocorre no ecossistema, no qual participam componentes vivos e não vivos. A força motriz por trás desses ciclos é, em última análise, a energia do Sol. Os organismos fotossintéticos usam diretamente a energia da luz solar e depois a transferem para outros representantes do componente biótico.

O resultado é um fluxo de energia e nutrientes através do ecossistema. A energia pode existir em várias formas interconversíveis, como energia mecânica, química, térmica e elétrica. A transição de uma forma para outra é chamada de transformação de energia. Ao contrário do fluxo de matéria em um ecossistema, que é cíclico, o fluxo de energia é como uma rua de mão única. Os ecossistemas recebem energia do Sol e, gradualmente mudando de uma forma para outra, é dissipada na forma de calor, perdendo-se no espaço sideral sem fim.

Deve-se notar também que os fatores climáticos do componente abiótico, como temperatura, movimento atmosférico, evaporação e precipitação, também são regulados pelo influxo de energia solar. Assim, todos os organismos vivos são conversores de energia, e cada vez que a energia é convertida, parte dela é perdida na forma de calor. Eventualmente, toda a energia que entra no componente biótico do ecossistema é dissipada como calor. Em 1942, R. Lindemann formulou a lei da pirâmide de energias, ou a lei (regra) dos 10%, segundo a qual de um nível trófico da pirâmide ecológica vai para outro nível superior (ao longo da "escada": produtor consumidor decompositor) em média cerca de 10% da energia recebida no nível anterior da pirâmide ecológica.

O fluxo reverso associado ao consumo de substâncias e à energia produzida pelo nível superior da pirâmide ecológica para seus níveis inferiores, por exemplo, de animais para plantas, é muito mais fraco do que não mais que 0,5% (até 0,25%) de sua fluxo total e, portanto, podemos falar sobre o ciclo não há energia na biocenose. Se a energia é perdida dez vezes durante a transição para um nível mais alto da pirâmide ecológica, então o acúmulo de várias substâncias, incluindo tóxicas e radioativas, aumenta aproximadamente na mesma proporção.

Este fato é fixado na regra de amplificação biológica. É verdade para todas as cenoses. Com um fluxo de energia constante na cadeia ou cadeia alimentar, os organismos terrestres menores com um metabolismo específico alto criam relativamente menos biomassa do que os grandes.

Portanto, devido à perturbação antropogênica da natureza, o indivíduo “médio” que vive em terra está sendo esmagado, grandes animais e pássaros são exterminados, em geral, todos os grandes representantes do reino vegetal e animal estão se tornando cada vez mais raridades. Isso deve inevitavelmente levar a uma diminuição geral na produtividade relativa dos organismos terrestres e à discórdia termodinâmica nos biossistemas, incluindo comunidades e biocenoses.

O desaparecimento de espécies compostas por grandes indivíduos altera a estrutura material-energética das cenoses. Como o fluxo de energia que passa pela biocenose e pelo ecossistema como um todo praticamente não muda (caso contrário haveria uma mudança no tipo de cenose), os mecanismos de duplicação biocenótica, ou ecológica, são acionados: organismos da mesma espécie trófica grupo e o nível da pirâmide ecológica substituem-se naturalmente. Além disso, uma espécie pequena toma o lugar de uma grande, uma evolutivamente menos organizada substitui uma mais altamente organizada, uma mais geneticamente móvel substitui uma menos variável geneticamente. Assim, quando os ungulados são exterminados na estepe, eles são substituídos por roedores e, em alguns casos, por insetos herbívoros.

Por outras palavras, é na perturbação antropogénica do equilíbrio energético dos ecossistemas naturais de estepe que devemos procurar uma das razões para o aumento da frequência de invasões de gafanhotos. Na ausência de predadores nas bacias hidrográficas do sul de Sakhalin, nas florestas de bambu, seu papel é desempenhado pelo rato cinza.

Talvez este seja o mesmo mecanismo para o surgimento de novas doenças infecciosas humanas. Em alguns casos, surge um nicho ecológico completamente novo, enquanto em outros, a luta contra doenças e a destruição de seus patógenos liberam tal nicho nas populações humanas. Mesmo 13 anos antes da descoberta do HIV, a probabilidade de uma “doença semelhante à gripe com alta letalidade” foi prevista.

Conclusão

Obviamente, os sistemas que contradizem os princípios e leis naturais são instáveis. As tentativas de preservá-los estão se tornando cada vez mais caras e complexas, e estão fadadas ao fracasso de qualquer maneira.

Estudando as leis de funcionamento dos ecossistemas, estamos lidando com o fluxo de energia que passa por um determinado ecossistema. A taxa de acúmulo de energia na forma de matéria orgânica que pode ser usada como alimento é um parâmetro importante, pois determina o fluxo total de energia através do componente biótico do ecossistema e, portanto, o número (biomassa) de organismos animais que podem existem no ecossistema.

"Colheita" significa a remoção do ecossistema daqueles organismos ou partes deles que são usados para alimentação (ou para outros fins). Ao mesmo tempo, é desejável que o ecossistema produza produtos adequados para alimentação da maneira mais eficiente. A gestão racional da natureza é a única saída para a situação.

O objetivo geral da gestão de recursos naturais é selecionar as melhores, ou ótimas, maneiras de explorar os ecossistemas naturais e artificiais (por exemplo, na agricultura). Além disso, a exploração significa não apenas a colheita, mas também o impacto de certos tipos de atividade econômica nas condições de existência de biogeocenoses naturais. Portanto, o uso racional dos recursos naturais implica a criação de uma produção agrícola equilibrada, que não esgote o solo e os recursos hídricos e não polua a terra e os alimentos; preservação das paisagens naturais e garantia da limpeza do meio ambiente, mantendo o funcionamento normal dos ecossistemas e seus complexos, mantendo a diversidade biológica das comunidades naturais do planeta.

Listaliteratura

1. Reimers N. F. Ecologia. M., 1994.

2. Reimers N. F. Dicionário biológico popular.

3. Nebel B. Ciência Ambiental: Como o mundo funciona. Em 2 vols. M.: Mir, 1993.

4. M. D. Goldfein, N. V. Kozhevnikov, et al., Problems of Life in the Environment.

5. Revvel P., Revvel Ch. Ambiente do nosso habitat. M., 1994.

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Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa

Pesquisa Nacional

Universidade Técnica Estadual de Irkutsk

Corpo docente da noite de correspondência

Departamento de Disciplinas Educacionais Gerais

Teste de ecologia

completado por: Yakovlev V.Ya

Número do livro de registro: 13150837

grupo: EPbz-13-2

Irkutsk 2015

1. Dê o conceito de fator ambiental. Classificação de fatores ambientais

2. Pirâmides ecológicas e suas características

3. O que é chamado de poluição biológica do meio ambiente?

4. Quais são os tipos de responsabilidade dos funcionários por infrações ambientais?

Bibliografia

1. Dê o conceito de fator ambiental. Classificação de fatores ambientais

O habitat é aquela parte da natureza que envolve um organismo vivo e com a qual ele interage diretamente. Os componentes e propriedades do ambiente são diversos e mutáveis. Qualquer ser vivo vive em um mundo complexo em mudança, adaptando-se constantemente a ele e regulando sua atividade vital de acordo com suas mudanças.

Propriedades separadas ou partes do ambiente que afetam os organismos são chamadas de fatores ambientais. Os fatores ambientais são diversos. Podem ser necessários ou, inversamente, prejudiciais aos seres vivos, favorecendo ou dificultando sua sobrevivência e reprodução. Os fatores ambientais têm uma natureza e especificidade de ação diferentes.

Fatores abióticos - temperatura, luz, radiação radioativa, pressão, umidade do ar, composição salina da água, vento, correntes, terreno - são todas propriedades da natureza inanimada que afetam direta ou indiretamente os organismos vivos. Entre eles destacam-se:

Fatores físicos - tais fatores, cuja fonte é um estado ou fenômeno físico (por exemplo, temperatura, pressão, umidade, movimento do ar, etc.).

Fatores químicos - fatores que são devidos à composição química do ambiente (salinidade da água, teor de oxigênio no ar, etc.).

Fatores edáficos (solo) - um conjunto de propriedades químicas, físicas e mecânicas de solos e rochas que afetam tanto os organismos para os quais são o habitat quanto o sistema radicular das plantas (umidade, estrutura do solo, teor de nutrientes, etc.) .

Fatores bióticos são todas as formas de influência dos seres vivos uns sobre os outros. Cada organismo experimenta constantemente a influência direta ou indireta de outros, entra em contato com representantes de sua própria espécie e outras espécies - plantas, animais, microorganismos - dependem deles e tem um impacto sobre eles. O mundo orgânico circundante é parte integrante do ambiente de cada ser vivo.

Fatores antropogênicos são todas as formas de atividade da sociedade humana que levam a uma mudança na natureza, como o habitat de outras espécies, ou afetam diretamente suas vidas. No curso da história humana, o desenvolvimento da caça primeiro e depois a agricultura, a indústria e o transporte mudaram muito a natureza do nosso planeta. A importância dos impactos antropogênicos em todo o mundo vivo da Terra continua a crescer rapidamente.

Os seguintes grupos de fatores antropogênicos são distinguidos:

Mudança na estrutura da superfície terrestre;

Alterações na composição da biosfera, circulação e equilíbrio das suas substâncias constituintes;

Mudanças no balanço de energia e calor de seções e regiões individuais;

Alterações feitas na biota.

As condições de existência são um conjunto de elementos do ambiente necessários ao organismo, com o qual ele está em unidade inseparável e sem o qual não pode existir. Elementos do ambiente, necessários para o corpo ou que o afetam negativamente, são chamados de fatores ambientais. Na natureza, esses fatores não atuam isoladamente uns dos outros, mas na forma de um complexo complexo. O complexo de fatores ambientais, sem os quais o organismo não pode existir, são as condições para a existência desse organismo.

Todas as adaptações dos organismos à existência em várias condições se desenvolveram historicamente. Como resultado, foram formados agrupamentos de plantas e animais específicos para cada área geográfica.

Fatores Ambientais:

Elementar - luz, calor, umidade, comida e assim por diante;

Complexo;

Antropogênico;

A influência dos fatores ambientais sobre os organismos vivos é caracterizada por certos padrões quantitativos e qualitativos. O agroquímico alemão J. Liebig, observando o efeito dos fertilizantes químicos nas plantas, descobriu que limitar a dose de qualquer um deles leva ao retardo do crescimento. Essas observações permitiram ao cientista formular uma regra que é chamada de lei do mínimo (1840).

2. Pirâmides ecológicas e suas características

Uma pirâmide ecológica é uma representação gráfica da relação entre produtores e consumidores de todos os níveis (herbívoros, predadores; espécies que se alimentam de outros predadores) em um ecossistema.

O zoólogo americano Charles Elton propôs em 1927 representar esquematicamente essas relações.

Em uma representação esquemática, cada nível é mostrado como um retângulo, o comprimento ou área de \u200b\u200bque corresponde aos valores numéricos do elo da cadeia alimentar (pirâmide de Elton), sua massa ou energia. Retângulos dispostos em uma determinada sequência criam pirâmides de várias formas.

A base da pirâmide é o primeiro nível trófico - o nível dos produtores, os andares subsequentes da pirâmide são formados pelos próximos níveis da cadeia alimentar - consumidores de várias ordens. A altura de todos os blocos da pirâmide é a mesma e o comprimento é proporcional ao número, biomassa ou energia no nível correspondente.

As pirâmides ecológicas são distinguidas dependendo dos indicadores com base nos quais a pirâmide é construída. Ao mesmo tempo, para todas as pirâmides, a regra básica é estabelecida, segundo a qual em qualquer ecossistema há mais plantas que animais, herbívoros que carnívoros, insetos que pássaros.

Com base na regra da pirâmide ecológica, é possível determinar ou calcular as proporções quantitativas de diferentes espécies vegetais e animais em sistemas ecológicos naturais e criados artificialmente. Por exemplo, 1 kg da massa de um animal marinho (foca, golfinho) precisa de 10 kg de peixe comido, e esses 10 kg já precisam de 100 kg de sua alimentação - invertebrados aquáticos, que, por sua vez, precisam comer 1000 kg de algas e bactérias para formar tal massa. Neste caso, a pirâmide ecológica será estável.

No entanto, como você sabe, existem exceções para todas as regras, que serão consideradas em cada tipo de pirâmide ecológica.

Tipos de pirâmides ecológicas

Pirâmides de números - em cada nível, o número de organismos individuais é adiado

A pirâmide de números reflete um padrão claro descoberto por Elton: o número de indivíduos que compõem uma série sequencial de ligações de produtores a consumidores está diminuindo constantemente (Fig. 3).

Por exemplo, para alimentar um lobo, você precisa de pelo menos algumas lebres que ele possa caçar; para alimentar essas lebres, você precisa de um número bastante grande de várias plantas. Nesse caso, a pirâmide parecerá um triângulo com uma base larga afunilando para cima.

No entanto, essa forma de pirâmide de números não é típica para todos os ecossistemas. Às vezes, eles podem ser invertidos ou invertidos. Isso se aplica às cadeias alimentares florestais, quando as árvores servem como produtoras e os insetos como consumidores primários. Nesse caso, o nível de consumidores primários é numericamente mais rico que o nível de produtores (um grande número de insetos se alimenta de uma árvore), então as pirâmides de números são as menos informativas e menos indicativas, ou seja, o número de organismos do mesmo nível trófico depende em grande parte de seu tamanho.

Pirâmides de biomassa - caracteriza a massa seca ou úmida total de organismos em um determinado nível trófico, por exemplo, em unidades de massa por unidade de área - g/m2, kg/ha, t/km2 ou por volume - g/m3 (Fig. 4)

Normalmente, nas biocenoses terrestres, a massa total de produtores é maior que cada elo subsequente. Por sua vez, a massa total de consumidores de primeira ordem é maior que a de consumidores de segunda ordem, e assim por diante.

Nesse caso (se os organismos não diferirem muito em tamanho), a pirâmide também se parecerá com um triângulo com uma base larga afunilando para cima. No entanto, existem exceções significativas a essa regra. Por exemplo, nos mares, a biomassa do zooplâncton herbívoro é significativamente (às vezes 2-3 vezes) maior do que a biomassa do fitoplâncton, que é representado principalmente por algas unicelulares. Isso é explicado pelo fato de que as algas são rapidamente consumidas pelo zooplâncton, mas a taxa muito alta de divisão de suas células as protege de uma alimentação completa.

Em geral, as biogeocenoses terrestres, onde os produtores são grandes e vivem relativamente longos, são caracterizadas por pirâmides relativamente estáveis com uma base ampla. Em ecossistemas aquáticos, onde os produtores são pequenos em tamanho e têm ciclos de vida curtos, a pirâmide de biomassa pode ser invertida ou invertida (apontada para baixo). Assim, em lagos e mares, a massa de plantas supera a massa de consumidores apenas durante o período de floração (primavera), e no restante do ano a situação pode ser revertida.

Pirâmides de números e biomassa refletem a estática do sistema, ou seja, caracterizam o número ou biomassa de organismos em um determinado período de tempo. Eles não fornecem informações completas sobre a estrutura trófica do ecossistema, embora permitam resolver uma série de problemas práticos, principalmente aqueles relacionados à manutenção da estabilidade dos ecossistemas.

A pirâmide de números permite, por exemplo, calcular o valor permitido de pescar ou caçar animais durante a temporada de caça sem consequências para sua reprodução normal.

Pirâmides de energia - mostra a quantidade de fluxo de energia ou produtividade em níveis sucessivos (Fig. 5).

Em contraste com as pirâmides de números e biomassa, que refletem a estática do sistema (o número de organismos em um determinado momento), a pirâmide de energia, refletindo a imagem da velocidade de passagem de uma massa de alimento (quantidade de energia ) através de cada nível trófico da cadeia alimentar, dá o quadro mais completo da organização funcional das comunidades.

A forma desta pirâmide não é afetada por mudanças no tamanho e intensidade do metabolismo dos indivíduos e, se todas as fontes de energia forem levadas em consideração, a pirâmide sempre terá uma aparência típica com uma base larga e um topo afilado. Ao construir uma pirâmide de energia, um retângulo é frequentemente adicionado à sua base, mostrando o influxo de energia solar.

Em 1942, o ecologista americano R. Lindeman formulou a lei da pirâmide de energias (a lei dos 10%), segundo a qual, em média, cerca de 10% da energia recebida pelo nível anterior da pirâmide ecológica passa de um nível trófico através das cadeias alimentares para outro nível trófico. O restante da energia é perdido na forma de radiação térmica, movimento, etc. Os organismos, como resultado de processos metabólicos, perdem cerca de 90% de toda a energia que é gasta para manter sua atividade vital em cada elo da cadeia alimentar.

Se uma lebre comeu 10 kg de matéria vegetal, seu próprio peso poderia aumentar em 1 kg. Uma raposa ou um lobo, comendo 1 kg de lebre, aumenta sua massa em apenas 100 g. Nas plantas lenhosas, essa proporção é muito menor devido ao fato de a madeira ser pouco absorvida pelos organismos. Para gramíneas e algas, esse valor é muito maior, pois não possuem tecidos de difícil digestão. No entanto, a regularidade geral do processo de transferência de energia permanece: muito menos energia passa pelos níveis tróficos superiores do que pelos inferiores.

Considere a transformação de energia em um ecossistema usando o exemplo de uma cadeia trófica de pastagem simples, na qual existem apenas três níveis tróficos.

nível - plantas herbáceas,

nível - mamíferos herbívoros, por exemplo, lebres

nível - mamíferos predadores, por exemplo, raposas

Os nutrientes são criados no processo de fotossíntese pelas plantas, que a partir de substâncias inorgânicas (água, dióxido de carbono, sais minerais, etc.) usando a energia da luz solar formam substâncias orgânicas e oxigênio, além de ATP. Parte da energia eletromagnética da radiação solar é então convertida em energia de ligações químicas de substâncias orgânicas sintetizadas.

Toda a matéria orgânica criada durante a fotossíntese é chamada de produção primária bruta (GPP). Parte da energia da produção primária bruta é gasta na respiração, resultando na formação da produção primária líquida (NPP), que é a própria substância que entra no segundo nível trófico e é utilizada pelas lebres.

Seja a pista de 200 unidades convencionais de energia e os custos das plantas para respiração (R) sejam 50%, ou seja, 100 unidades convencionais de energia. Então a produção primária líquida será igual a: NPP = WPP - R (100 = 200 - 100), ou seja, no segundo nível trófico, as lebres receberão 100 unidades convencionais de energia.

No entanto, por várias razões, as lebres são capazes de consumir apenas uma certa proporção de NPP (caso contrário, os recursos para o desenvolvimento da matéria viva desapareceriam), mas uma parte significativa dela, na forma de resíduos orgânicos mortos (partes subterrâneas de plantas , madeira dura de caules, galhos, etc.) não pode ser comida pelas lebres. Entra nas cadeias alimentares dos detritos e (ou) é decomposto pelos decompositores (F). A outra parte vai para a construção de novas células (tamanho da população, crescimento de lebres - P) e garantir o metabolismo energético ou respiração (R).

Neste caso, de acordo com a abordagem de equilíbrio, a equação de equilíbrio do consumo de energia (C) ficará assim: C = P + R + F, ou seja, A energia recebida no segundo nível trófico será gasta, segundo a lei de Lindemann, para o crescimento populacional - P - 10%, os 90% restantes serão gastos na respiração e na remoção de alimentos não digeridos.

Assim, em ecossistemas com aumento do nível trófico, ocorre uma rápida diminuição da energia acumulada nos corpos dos organismos vivos. A partir disso, fica claro por que cada nível subsequente será sempre menor que o anterior e por que as cadeias alimentares geralmente não podem ter mais de 3-5 (raramente 6) elos, e as pirâmides ecológicas não podem consistir em um grande número de andares: até o final elo da cadeia alimentar da mesma forma que o último andar da pirâmide ecológica receberá tão pouca energia que não será suficiente em caso de aumento do número de organismos.

Tal sequência e subordinação de grupos de organismos conectados na forma de níveis tróficos é o fluxo de matéria e energia na biogeocenose, base de sua organização funcional.

3. O que é chamado de poluição biológica do meio ambiente?

A ecologia é a base teórica para a gestão ambiental racional, desempenha um papel preponderante no desenvolvimento de uma estratégia para a relação entre a natureza e a sociedade humana. A ecologia industrial considera a violação do equilíbrio natural como resultado da atividade econômica. Ao mesmo tempo, a poluição ambiental é a mais significativa em suas consequências. O termo "meio ambiente" é comumente entendido como tudo o que afeta direta ou indiretamente a vida e as atividades humanas.

O papel das leveduras nos ecossistemas naturais também deve ser avaliado de uma nova maneira. Por exemplo, por muito tempo consideradas comensais inofensivas, muitas leveduras epífitas que semeiam abundantemente as partes verdes das plantas podem não ser tão “inocentes” se considerarmos que elas representam apenas um estágio haplóide no ciclo de vida de organismos intimamente relacionados ao carvão fitopatogênico ou fungos da ferrugem . Por outro lado, leveduras patogênicas para humanos, causando doenças perigosas e intratáveis - candidíase e criptococose - na natureza apresentam um estágio saprotrófico e são facilmente isoladas de substratos orgânicos mortos. Pode-se ver a partir desses exemplos que para entender as funções ecológicas das leveduras, é necessário estudar os ciclos de vida completos de cada espécie. Também foram encontradas leveduras de solo autóctones com funções específicas importantes para a formação da estrutura do solo. Inesgotável em variedade e conexão de levedura com animais, especialmente com invertebrados.

A poluição atmosférica pode estar associada a processos naturais: erupções vulcânicas, tempestades de poeira, incêndios florestais.

Além disso, a atmosfera está poluída como resultado das atividades de produção humana.

As fontes de poluição do ar são as emissões de fumaça de empresas industriais. As emissões são organizadas e desorganizadas. As emissões provenientes das tubulações das empresas industriais são especialmente direcionadas e organizadas. Antes de entrar na tubulação, eles passam por instalações de tratamento, nas quais algumas das substâncias nocivas são absorvidas. Das janelas, portas, aberturas de ventilação de edifícios industriais, as emissões fugitivas entram na atmosfera. Os principais poluentes nas emissões são material particulado (poeira, fuligem) e substâncias gasosas (monóxido de carbono, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio).

A seleção e identificação de microrganismos com propriedades úteis para uma determinada produção é um trabalho muito importante do ponto de vista ecológico, pois seu uso pode intensificar o processo ou utilizar mais plenamente os componentes do substrato.

A essência dos métodos de biorremediação, purificação biológica, bioprocessamento e biomodificação é o uso de vários agentes biológicos no meio ambiente, principalmente microrganismos. Nesse caso, é possível utilizar tanto microrganismos obtidos por métodos tradicionais de melhoramento quanto aqueles criados por engenharia genética, além de plantas transgênicas que podem afetar o equilíbrio biológico dos ecossistemas naturais.

O ambiente pode conter cepas industriais de diversos microrganismos - produtores da biossíntese de certas substâncias, bem como produtos de seu metabolismo, que atuam como fator biológico de poluição. Sua ação pode ser alterar a estrutura das biocenoses. Os efeitos indiretos da poluição biológica se manifestam, por exemplo, quando antibióticos e outros medicamentos são usados na medicina, quando aparecem cepas de microrganismos resistentes à sua ação e perigosas para o ambiente interno humano; na forma de complicações ao usar vacinas e soros contendo impurezas de substâncias de origem biológica; como efeito alergênico e genético de microrganismos e seus produtos metabólicos.

As produções biotecnológicas de grande capacidade são fonte de emissão de bioaerossóis contendo células de microrganismos não patogênicos, bem como produtos de seu metabolismo. As principais fontes de bioaerossóis contendo células vivas de microrganismos são as fases de fermentação e separação, e de células inativadas - a fase de secagem. Com uma liberação massiva, a biomassa microbiana, entrando no solo ou em um corpo d'água, altera a distribuição dos fluxos de energia e substâncias nas cadeias alimentares tróficas e afeta a estrutura e a função das biocenoses, reduz a atividade de autopurificação e, portanto, afeta a função global da biota. Ao mesmo tempo, é possível provocar o desenvolvimento ativo de certos organismos, incluindo microrganismos de grupos sanitários-indicativos.

A dinâmica das populações introduzidas e os indicadores de seu potencial biotecnológico dependem do tipo de microrganismo, do estado do sistema microbiano do solo no momento da introdução, do estágio de sucessão microbiana e da dose da população introduzida. Ao mesmo tempo, as consequências da introdução de novos microrganismos nas biocenoses do solo podem ser ambíguas. Devido à autopurificação, nem toda população microbiana introduzida no solo é eliminada. A natureza da dinâmica populacional de microrganismos introduzidos depende do grau de sua adaptação a novas condições. Populações não adaptadas morrem, as adaptadas sobrevivem.

O fator de poluição biológica pode ser definido como um conjunto de componentes biológicos, cujo impacto sobre o homem e o meio ambiente está associado à sua capacidade de se reproduzir em condições naturais ou artificiais, produzir substâncias biologicamente ativas e, se elas ou seus produtos metabólicos entrarem o meio ambiente, têm efeitos adversos sobre o meio ambiente. , pessoas, animais, plantas.

Os fatores biológicos de poluição (mais frequentemente microbianos) podem ser classificados da seguinte forma: microrganismos vivos com genoma natural que não apresentam toxicidade, saprófitas, microrganismos vivos com genoma natural que possuem atividade infecciosa, patógenos patogênicos e oportunistas que produzem toxinas, microrganismos vivos obtidos por métodos genéticos. engenharia (microrganismos geneticamente modificados contendo genes estranhos ou novas combinações de genes - GMMOs), vírus infecciosos e outros, toxinas de origem biológica, células inativadas de microrganismos (vacinas, poeira de biomassa de microrganismos termicamente inativada para alimentos e rações ), produtos metabólicos de microrganismos, organelas e compostos celulares orgânicos são os produtos de seu fracionamento.

O objetivo do nosso trabalho foi o isolamento e identificação de microrganismos de levedura no laboratório de biotecnologia da Universidade Agrária do Estado de Gorsky, pertencentes ao primeiro grupo dos organismos acima. Por serem microrganismos com genoma natural e não apresentarem toxicidade, seu impacto no meio ambiente é muito orgânico e pouco significativo.

As fontes de microrganismos, incluindo os oportunistas e patogênicos, são os esgotos (fecais domésticos, industriais, pluviais urbanos). Nas áreas rurais, a poluição fecal vem do escoamento residencial, pastagens, currais de gado e pássaros e vida selvagem. No processo de tratamento de águas residuais, o número de microrganismos patogênicos diminui. A escala do seu impacto no ambiente é insignificante, no entanto, uma vez que esta fonte de emissão de células microbianas existe, deve ser considerada como um fator de poluição ambiental.

A água utilizada no decurso do nosso trabalho para a preparação de meios, descargas, aquecimento de autoclave e termostatos pode ser tratada em estações de tratamento de águas residuais municipais juntamente com as águas residuais municipais de forma aeróbica ou anaeróbica.

Os poluentes biológicos em termos de propriedades ambientais diferem significativamente dos químicos. Em termos de composição química, a poluição biológica tecnogênica é idêntica aos componentes naturais; eles estão incluídos no ciclo natural de substâncias e cadeias alimentares tróficas sem acúmulo no meio ambiente.

Todos os laboratórios microbiológicos e virológicos devem estar equipados com um receptor de águas residuais, onde os efluentes recolhidos devem ser neutralizados por um método químico, físico ou biológico ou um método combinado antes de serem lançados no esgoto da cidade.

4. Quais são os tipos de responsabilidade dos funcionários por infrações ambientais?

A responsabilidade legal e ambiental é um tipo de responsabilidade legal geral, mas ao mesmo tempo difere de outros tipos de responsabilidade legal.

A responsabilidade ambiental e legal é considerada em três aspectos inter-relacionados:

como coação estatal para cumprir os requisitos previstos em lei;

como relação jurídica entre o Estado (representado por seus órgãos) e os infratores (sujeitos a sanções);

como instituição legal, ou seja, um conjunto de normas legais, vários ramos do direito (terra, mineração, água, floresta, meio ambiente, etc.). As infrações ambientais são punidas de acordo com os requisitos da legislação da Federação Russa. O objetivo final da legislação ambiental e de cada um de seus artigos individuais é proteger contra a poluição, garantir o uso lícito do meio ambiente e de seus elementos protegidos por lei. O escopo da legislação ambiental é o meio ambiente e seus elementos individuais. O objeto da ofensa é um elemento do meio ambiente. As exigências da lei exigem o estabelecimento de uma relação causal clara entre a violação e a deterioração do meio ambiente.

O sujeito de infracções ambientais é uma pessoa que tenha atingido a idade de 16 anos, a quem as funções oficiais relevantes são atribuídas por actos legais regulamentares (cumprimento das regras de protecção do ambiente, controlo do cumprimento das regras), ou qualquer pessoa que tenha atingiu a idade de 16 anos que violou os requisitos da legislação ambiental.

Uma infração ambiental é caracterizada pela presença de três elementos:

conduta ilícita;

causar dano ambiental (ou ameaça real) ou violação de outros direitos e interesses legais do sujeito do direito ambiental;

relação de causalidade entre comportamento ilícito e dano ambiental ou ameaça real de causar tal dano ou violação de outros direitos e interesses legais de sujeitos de direito ambiental.

A responsabilidade por infrações ambientais é um dos principais meios para garantir o cumprimento dos requisitos da legislação sobre proteção ambiental e uso de recursos naturais. A eficácia desta ferramenta depende em grande parte, em primeiro lugar, dos órgãos estatais autorizados a aplicar medidas de responsabilidade legal aos infratores da legislação ambiental. De acordo com a legislação russa no campo da proteção ambiental, funcionários e cidadãos por infrações ambientais têm responsabilidade disciplinar, administrativa, criminal, civil e material e empresas - responsabilidade civil e administrativa.

A responsabilidade disciplinar decorre do descumprimento de planos e medidas de proteção da natureza e do uso racional dos recursos naturais, por violação de normas ambientais e demais exigências da legislação ambiental decorrentes de função trabalhista ou cargo oficial. A responsabilidade disciplinar é assumida por funcionários e outros funcionários culpados de empresas e organizações de acordo com os regulamentos, cartas, regulamentos internos e outros regulamentos (artigo 82 da Lei "Sobre a Proteção Ambiental"). De acordo com o Código de Leis do Trabalho (alterado e complementado em 25 de setembro de 1992), as seguintes sanções disciplinares podem ser aplicadas aos infratores: repreensão, repreensão, repreensão severa, demissão do trabalho, outras punições (Artigo 135).

A responsabilidade também é regulada pelo Código do Trabalho da Federação Russa (artigos 118-126). Tal responsabilidade recai sobre os funcionários e demais empregados da empresa, por cuja culpa a empresa incorreu nos custos de indenização por danos causados por uma infração ambiental.

A aplicação da responsabilidade administrativa é regulada pela legislação ambiental e pelo Código de Contra-ordenações RSFSR de 1984 (com alterações e aditamentos). A Lei “Sobre a Proteção do Meio Ambiente” ampliou a lista de elementos de infrações ambientais, em cuja prática os responsáveis, pessoas físicas e jurídicas são responsáveis administrativamente. Tal responsabilidade surge por exceder o máximo permitido de emissões e descargas de substâncias nocivas no meio ambiente, descumprimento das obrigações de realizar a revisão ambiental estadual e dos requisitos contidos na conclusão da revisão ambiental, fornecer conclusões deliberadamente incorretas e irracionais, prestação intempestiva de informações e fornecimento de informações distorcidas, recusa em fornecer informações oportunas, completas e confiáveis sobre o estado do ambiente natural e a situação da radiação, etc.

O montante específico da coima é determinado pelo órgão que aplica a coima, dependendo da natureza e tipo da infracção, do grau de culpa do infractor e do dano causado. As multas administrativas são impostas por órgãos estatais autorizados no campo da proteção ambiental, supervisão sanitária e epidemiológica da Federação Russa. Nesse caso, a decisão de aplicar uma multa pode ser objeto de recurso para um tribunal ou tribunal de arbitragem. A aplicação de uma multa não exime os autores da obrigação de indemnizar os danos causados (artigo 84.º da Lei “Sobre a Protecção do Ambiente”).

No novo Código Penal da Federação Russa, os crimes ambientais são destacados em um capítulo separado (Capítulo 26). Prevê a responsabilidade criminal por violação das regras de segurança ambiental no decurso do trabalho, violação das regras de armazenamento, eliminação de substâncias e resíduos perigosos para o ambiente, violação das regras de segurança ao manusear agentes microbiológicos ou outros agentes biológicos ou toxinas, poluição da água, atmosfera e mar, violação da legislação sobre a plataforma continental, danos à terra, colheita ilegal de animais e plantas aquáticas, violação das regras de proteção dos estoques de peixes, caça ilegal, derrubada ilegal de árvores e arbustos, destruição ou danos às florestas.

A aplicação de medidas de responsabilidade disciplinar, administrativa ou criminal por infrações ambientais não exime os autores da obrigação de indenizar os danos causados por uma infração ambiental. A Lei "Sobre a Proteção do Meio Ambiente" considera que as empresas, organizações e cidadãos que causem danos ao meio ambiente, à saúde ou à propriedade dos cidadãos, à economia nacional por poluição ambiental, danos, destruição, danos, uso irracional de recursos naturais, destruição de os sistemas ambientais naturais e outras infrações ambientais são obrigados a compensá-lo integralmente de acordo com a lei aplicável (artigo 86).

A responsabilidade civil na esfera da interação entre a sociedade e a natureza consiste, principalmente, em impor ao infrator a obrigação de indenizar o lesado por danos materiais ou morais decorrentes da violação de requisitos legais ambientais.

A responsabilidade por infrações ambientais desempenha uma série de funções principais:

incentivo ao cumprimento da legislação ambiental;

compensatória, destinada a compensar perdas no ambiente natural, compensação por danos à saúde humana;

preventiva, que consiste em punir o culpado pela prática de uma infração ambiental.

A legislação ambiental prevê três níveis de punição: por violação; violação que causou danos significativos; uma violação resultando na morte de uma pessoa (consequências graves). A morte de uma pessoa como resultado de um crime ambiental é avaliada pela lei como negligência (cometida por negligência ou frivolidade). Os tipos de punição para violações ambientais podem ser multa, privação do direito de ocupar determinados cargos, privação do direito de exercer determinadas atividades, trabalho correcional, restrição de liberdade, prisão.

Um dos crimes ambientais mais graves é o ecocídio - a destruição em massa da flora (comunidades vegetais da terra da Rússia ou de suas regiões individuais) ou do mundo animal (a totalidade dos organismos vivos de todos os tipos de animais selvagens que habitam o território da Rússia ou uma determinada região dela), envenenando a atmosfera e os recursos hídricos (águas superficiais e subterrâneas que são utilizadas ou podem ser utilizadas), bem como o cometimento de outras ações que possam causar uma catástrofe ambiental. O perigo social do ecocídio consiste em ameaçar ou causar grandes danos ao meio ambiente natural, a preservação do patrimônio genético das pessoas, flora e fauna.

Uma catástrofe ecológica se manifesta em uma grave violação do equilíbrio ecológico na natureza, a destruição de uma composição estável de espécies de organismos vivos, uma redução completa ou significativa em seus números e na violação dos ciclos de mudanças sazonais na circulação biótica de substâncias e processos biológicos. O ecocídio pode ser motivado por interesses militares ou estatais incompreendidos, o cometimento de ações com intenção direta ou indireta.

O sucesso no estabelecimento da lei e da ordem ambiental é alcançado por um aumento gradual da influência pública e estatal sobre os infratores persistentes, por uma combinação ideal de medidas educacionais, econômicas e legais.

crime de poluição ambiental

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Existem três maneiras de compilar pirâmides ecológicas:

1. A pirâmide de números reflete a proporção numérica de indivíduos de diferentes níveis tróficos do ecossistema. Se os organismos dentro do mesmo ou de diferentes níveis tróficos diferem muito em tamanho, então a pirâmide de números dá idéias distorcidas sobre as verdadeiras proporções dos níveis tróficos. Por exemplo, em uma comunidade planctônica, o número de produtores é dezenas e centenas de vezes maior que o número de consumidores, e na floresta, centenas de milhares de consumidores podem se alimentar dos órgãos de uma árvore - o produtor.

2. A pirâmide de biomassa mostra a quantidade de matéria viva, ou biomassa, em cada nível trófico. Na maioria dos ecossistemas terrestres, a biomassa dos produtores, ou seja, a massa total de plantas, é a maior, e a biomassa dos organismos de cada nível trófico subsequente é menor que a anterior. No entanto, em algumas comunidades, a biomassa dos consumidores de primeira ordem é maior que a biomassa dos produtores. Por exemplo, nos oceanos, onde os principais produtores são algas unicelulares com alta taxa de reprodução, sua produção anual pode exceder a reserva de biomassa em dezenas e até centenas de vezes. Ao mesmo tempo, todos os produtos formados pelas algas são tão rapidamente envolvidos na cadeia alimentar que o acúmulo de biomassa de algas é pequeno, mas devido às altas taxas de reprodução, sua pequena reserva é suficiente para manter a taxa de reprodução da matéria orgânica. Nesse sentido, no oceano, a pirâmide de biomassa tem uma relação inversa, ou seja, “invertida”. Nos níveis tróficos mais altos, prevalece a tendência de acúmulo de biomassa, pois a vida útil dos predadores é longa, a taxa de rotatividade de suas gerações, ao contrário, é baixa e uma parte significativa da substância que entra nas cadeias alimentares é retida em seu corpo.

3. A pirâmide de energia reflete a quantidade de fluxo de energia na cadeia alimentar. A forma desta pirâmide não é afetada pelo tamanho dos indivíduos, e será sempre triangular com uma base larga na parte inferior, conforme dita a segunda lei da termodinâmica. Portanto, a pirâmide de energia dá a ideia mais completa e precisa da organização funcional da comunidade, de todos os processos metabólicos no ecossistema. Se as pirâmides de números e biomassa refletem a estática do ecossistema (o número e a biomassa de organismos em um determinado momento), então a pirâmide de energia reflete a dinâmica da passagem de uma massa de alimentos pela cadeia alimentar. Assim, a base nas pirâmides de números e biomassa pode ser maior ou menor que os níveis tróficos subsequentes (dependendo da proporção de produtores e consumidores nos diferentes ecossistemas). A pirâmide de energia sempre se estreita para cima. Isso se deve ao fato de que a energia gasta na respiração não é transferida para o próximo nível trófico e sai do ecossistema. Portanto, cada nível subsequente será sempre menor que o anterior. Nos ecossistemas terrestres, uma diminuição na quantidade de energia disponível é geralmente acompanhada por uma diminuição na abundância e biomassa dos indivíduos em cada nível trófico. Devido a grandes perdas de energia para a construção de novos tecidos e a respiração dos organismos, as cadeias alimentares não podem ser longas; geralmente consistem em 3-5 links (níveis tróficos).

O conhecimento das leis de produtividade dos ecossistemas, a capacidade de quantificar o fluxo de energia são de grande importância prática, uma vez que os produtos das comunidades naturais e artificiais (agroenoses) são a principal fonte de alimento da humanidade. Cálculos precisos do fluxo de energia e da escala de produtividade do ecossistema permitem regular o ciclo de substâncias neles de forma a obter o maior rendimento de produtos necessários para os seres humanos.

Sucessões e seus tipos.

O processo pelo qual comunidades de espécies vegetais e animais são substituídas ao longo do tempo por outras comunidades, geralmente mais complexas, é chamado de sucessão ecológica, ou apenas sucessão.

A sucessão ecológica geralmente continua até que a comunidade esteja estável e auto-sustentável. Os ecologistas distinguem dois tipos de sucessão ecológica: primária e secundária.

sucessão primária- é o desenvolvimento consistente das comunidades em áreas desprovidas de solo.

Fase 1 - o surgimento de um lugar desprovido de vida;

2ª fase - reassentamento neste local dos primeiros organismos vegetais e animais;

3ª etapa - sobrevivência dos organismos;

4ª etapa - competição e deslocamento de espécies;

5ª etapa - transformação do habitat pelos organismos, estabilização gradual das condições e relações.

Um exemplo bem conhecido de sucessão primária é a colonização de lava endurecida após uma erupção vulcânica ou uma encosta após uma avalanche que destruiu todo o perfil do solo, áreas de mineração a céu aberto das quais o solo foi removido, etc. Nessas áreas áridas, a sucessão primária da rocha nua à floresta madura pode levar centenas a milhares de anos.

sucessão secundária- desenvolvimento consistente de comunidades em uma área em que a vegetação natural foi eliminada ou severamente perturbada, mas o solo não foi destruído. A sucessão secundária começa no local da biocenose destruída (floresta após um incêndio). A sucessão é rápida porque sementes, partes de ligações alimentares são preservadas no solo, e uma biocenose é formada. Se considerarmos a sucessão em terras abandonadas que não são utilizadas na agricultura, podemos ver que os antigos campos são rapidamente cobertos por uma variedade de plantas anuais. Sementes de espécies arbóreas: pinheiro, abeto, bétula, álamo, também podem chegar aqui, às vezes superando longas distâncias com a ajuda do vento ou de animais. No início, a mudança acontece rapidamente. Então, à medida que surgem plantas de crescimento mais lento, a taxa de sucessão diminui. Os brotos de bétula formam um crescimento denso que sombreia o solo e, mesmo que as sementes de abeto germinem junto com a bétula, seus brotos, estando em condições muito desfavoráveis, ficam muito atrás das bétulas. A bétula é chamada de "pioneira da floresta", pois é quase sempre a primeira a se estabelecer em terras perturbadas e possui uma ampla variedade de adaptabilidade. Bétulas com idade de 2-3 anos podem atingir uma altura de 100-120 cm, enquanto os abetos da mesma idade atingem apenas 10 cm.As mudanças também afetam o componente animal da biocenose considerada. Nos primeiros estágios, os portadores de maio, as mariposas de bétula se estabelecem, depois aparecem numerosos pássaros: tentilhões, toutinegras, toutinegras. Pequenos mamíferos se instalam: musaranhos, toupeiras, ouriços. A mudança das condições de iluminação começa a ter um efeito positivo nas jovens árvores de Natal, que aceleram seu crescimento.

O estágio estável de sucessão, quando a comunidade (biocenose) está totalmente formada e em equilíbrio com o meio ambiente, é chamada de clímax. A comunidade clímax é capaz de auto-regulação e pode estar em equilíbrio por muito tempo.

Assim, ocorre a sucessão, na qual primeiro uma bétula, depois uma floresta mista de abetos e bétulas é substituída por uma floresta pura de abetos. O processo natural de mudança de floresta de bétula para floresta de abetos dura mais de 100 anos. É por isso que o processo de sucessão às vezes é chamado de mudança secular.

18. Funções da matéria viva na biosfera. viver importa -é a totalidade dos organismos vivos (biomassa da Terra). É um sistema aberto que se caracteriza pelo crescimento, reprodução, distribuição, troca de matéria e energia com o meio externo, acúmulo de energia e sua transferência nas cadeias alimentares. A matéria viva desempenha 5 funções:

1. Energia (a capacidade de absorver energia solar, convertê-la em energia de ligações químicas e transferi-la através das cadeias alimentares)

2. Gás (a capacidade de manter a constância da composição gasosa da biosfera como resultado do equilíbrio da respiração e da fotossíntese)

3. Concentração (a capacidade dos organismos vivos de acumular certos elementos do ambiente em seu corpo, devido à qual os elementos foram redistribuídos e os minerais foram formados)

4. Redox (a capacidade de alterar o estado de oxidação dos elementos e criar uma variedade de compostos na natureza para manter a diversidade da vida)

5. Destrutivo (a capacidade de decompor matéria orgânica morta, devido à qual a circulação de substâncias é realizada)

A função da água da matéria viva na biosfera está associada ao ciclo biogênico da água, que é de grande importância no ciclo da água no planeta.

Desempenhando as funções listadas, a matéria viva se adapta ao ambiente e o adapta às suas necessidades biológicas (e se estamos falando de uma pessoa, também sociais). Ao mesmo tempo, a matéria viva e seu habitat se desenvolvem como um todo, mas o controle sobre o estado do ambiente é realizado por organismos vivos.

O principal processo que ocorre em todos os ecossistemas é a transferência e circulação de matéria ou energia. No entanto, as perdas são inevitáveis. A magnitude dessas perdas de nível para nível é o que as regras das pirâmides ecológicas refletem.

Alguns termos acadêmicos

A troca de matéria e energia é um fluxo direcionado na cadeia de produtores - consumidores. Simplificando, a ingestão de alguns organismos por outros. Ao mesmo tempo, constrói-se uma cadeia ou sequência de organismos que, como elos da cadeia, estão ligados pela relação “alimento-consumidor”. Essa sequência é chamada de cadeia trófica ou alimentar. E os links nele são níveis tróficos. O primeiro nível da cadeia são os produtores (plantas), pois somente eles podem formar substâncias orgânicas a partir das inorgânicas. Os próximos links são consumidores (animais) de diversas ordens. Herbívoros são consumidores de 1ª ordem, e predadores que se alimentam de herbívoros serão consumidores de 2ª ordem. O próximo elo da cadeia serão os decompositores - organismos cujo alimento são os restos de vida ou os cadáveres de organismos vivos.

Pirâmides gráficas

O ecologista britânico Charles Elton (1900-1991) em 1927, com base na análise das mudanças quantitativas nas cadeias alimentares, introduziu o conceito de pirâmides ecológicas na biologia como uma ilustração gráfica das proporções no ecossistema de produtores e consumidores. A pirâmide de Elton é representada como um triângulo dividido pelo número de elos da corrente. Ou na forma de retângulos em cima uns dos outros.

Padrões da pirâmide

C. Elton analisou o número de organismos em cadeias e descobriu que sempre há mais plantas do que animais. Além disso, a proporção de níveis em termos quantitativos é sempre a mesma - ocorre uma diminuição em cada nível seguinte, e esta é uma conclusão objetiva, que se reflete nas regras das pirâmides ecológicas.

Regra de Elton

Esta regra afirma que o número de indivíduos em uma sequência diminui de nível para nível. As regras da pirâmide ecológica são a proporção quantitativa dos produtos de todos os níveis de uma determinada cadeia alimentar. Diz que o indicador de nível da cadeia será aproximadamente 10 vezes menor que o do nível anterior.

Dado um exemplo simples que pontilhará o "e". Considere a cadeia trófica de algas - crustáceos invertebrados - arenque - golfinho. Um golfinho de 40 kg precisa comer 400 kg de arenque para viver. E para que esses 400 quilos de peixes existam, são necessárias cerca de 4 toneladas de sua comida - crustáceos invertebrados. Para a formação de 4 toneladas de crustáceos, já são necessárias 40 toneladas de algas. É isso que refletem as regras da pirâmide ecológica. E somente nessa proporção essa estrutura ecológica será sustentável.

Tipos de ecopyramids

Com base no critério que será levado em consideração ao avaliar as pirâmides, existem:

Numérico.
Estimativas de biomassa.
Custos de energia.

Em todos os casos, a regra da pirâmide ecológica reflete uma diminuição do critério principal de avaliação em 10 vezes.

Número de indivíduos e etapas tróficas

Na pirâmide de números, o número de organismos é levado em consideração, o que se reflete na regra da pirâmide ecológica. E o exemplo com o golfinho se encaixa perfeitamente na descrição desse tipo de pirâmide. Mas há exceções - um ecossistema florestal com uma cadeia de plantas - insetos. A pirâmide ficará invertida (um grande número de insetos se alimentando de uma árvore). É por isso que a pirâmide de números não é considerada a mais informativa e indicativa.

E o que resta?

A pirâmide de biomassa usa a massa seca (raramente úmida) de indivíduos do mesmo nível como critério de avaliação. Unidades de medida - grama/metro quadrado, quilograma/hectare ou grama/metro cúbico. Mas mesmo aqui há exceções. As regras das pirâmides ecológicas, que refletem uma diminuição da biomassa dos consumidores em relação à biomassa dos produtores, são realizadas para biocenoses, onde ambas são grandes e têm um longo ciclo de vida. Mas para sistemas de água, a pirâmide pode ser novamente invertida. Por exemplo, nos mares, a biomassa do zooplâncton que se alimenta de algas às vezes é 3 vezes maior do que a biomassa do próprio plâncton vegetal. salva a alta taxa de reprodução do fitoplâncton.

O fluxo de energia é o indicador mais preciso

Pirâmides de energia mostram a velocidade de passagem do alimento (sua massa) através dos níveis tróficos. A lei da pirâmide de energia foi formulada pelo notável ecologista da América Raymond Lindeman (1915-1942), após sua morte em 1942, ele ingressou na biologia como regra de dez por cento. Segundo ele, 10% da energia do anterior vai para cada nível subsequente, os 90% restantes são perdas que vão para apoiar as funções vitais do corpo (respiração, regulação do calor).

O significado das pirâmides

Analisamos o que refletem as regras das pirâmides ecológicas. Mas por que precisamos desse conhecimento? Pirâmides de números e biomassa permitem resolver alguns problemas práticos, pois descrevem o estado estático e estável do sistema. Por exemplo, eles são usados no cálculo dos valores permitidos da captura de peixes ou na contagem do número de animais para tiro, para não perturbar a estabilidade do ecossistema e determinar o tamanho máximo de uma determinada população de indivíduos para um dado ecossistema em sua totalidade. E a pirâmide de energias dá uma ideia clara da organização das comunidades funcionais, permite comparar diferentes ecossistemas em termos de produtividade.

Agora o leitor não ficará perdido, tendo recebido uma tarefa como “descrever o que as regras das pirâmides ecológicas refletem”, e responder com ousadia que são a perda de matéria e energia em uma cadeia trófica específica.

1. Pirâmides de números- em cada nível, o número de organismos individuais é plotado.

A pirâmide de números reflete um padrão distinto descoberto por Elton: o número de indivíduos que compõem uma série sequencial de ligações de produtores a consumidores está diminuindo constantemente (Fig. 3).

2. pirâmides de biomassa- caracteriza a massa seca ou úmida total de organismos em um determinado nível trófico, por exemplo, em unidades de massa por unidade de área - g/m 2, kg/ha, t/km 2 ou por volume - g/m 3 (Fig. . 4)

A pirâmide de números permite, por exemplo, calcular o valor permitido de pescar ou caçar animais durante a temporada de caça sem consequências para sua reprodução normal.

3. pirâmides de energia- mostra a magnitude do fluxo de energia ou produtividade em níveis sucessivos (Fig. 5).

Considere a transformação de energia em um ecossistema usando o exemplo de uma cadeia trófica de pastagem simples, na qual existem apenas três níveis tróficos.

1. Nível - plantas herbáceas,

2. Nível - mamíferos herbívoros, por exemplo, lebres

3. Nível - mamíferos predadores, por exemplo, raposas

Neste caso, de acordo com a abordagem de equilíbrio, a equação de equilíbrio do consumo de energia (C) ficará assim: C = P + R + F, ou seja, a energia recebida no segundo nível trófico será gasta, segundo a lei de Lindemann, para o crescimento populacional - P - 10%, os 90% restantes serão gastos na respiração e remoção de alimentos não digeridos.

Tal sequência e subordinação de grupos de organismos conectados na forma de níveis tróficos é o fluxo de matéria e energia na biogeocenose, base de sua organização funcional.

O tipo mais importante de relação entre os organismos em uma biocenose, que realmente forma sua estrutura, são as conexões alimentares de um predador e presa: alguns são comedores, outros são comidos. Ao mesmo tempo, todos os organismos, vivos e mortos, são alimento para outros organismos: uma lebre come capim, uma raposa e um lobo caçam lebres, aves de rapina (falcões, águias, etc.) filhote de raposa e um filhote de lobo. Plantas mortas, lebres, raposas, lobos, pássaros tornam-se alimento para detritívoros (decompositores ou outros destruidores).

Uma cadeia alimentar é uma sequência de organismos em que cada um come ou decompõe o outro. Ele representa o caminho de um fluxo unidirecional de uma pequena parte da energia solar altamente eficiente absorvida durante a fotossíntese, que chegou à Terra, movendo-se através de organismos vivos. Em última análise, este circuito é devolvido ao ambiente natural na forma de energia térmica de baixa eficiência. Os nutrientes também se movem ao longo dele dos produtores para os consumidores e depois para os decompositores e depois de volta aos produtores.

Cada elo da cadeia alimentar é chamado de nível trófico. O primeiro nível trófico é ocupado por autótrofos, também chamados de produtores primários. Organismos do segundo nível trófico são chamados de consumidores primários, o terceiro - consumidores secundários, etc. Geralmente há quatro ou cinco níveis tróficos e raramente mais de seis (Fig. 1).

Existem dois tipos principais de cadeias alimentares - pastoreio (ou "comer") e detrítico (ou "decomposição").

Arroz. 1. Cadeias alimentares da biocenose de acordo com N.F. Reimers: generalizado (a) e real (b)

As setas na Figura 1 mostram a direção do movimento da energia e os números mostram a quantidade relativa de energia que chega ao nível trófico.

Nas cadeias alimentares de pastoreio, o primeiro nível trófico é ocupado por plantas verdes, o segundo por animais de pasto (o termo "prados" abrange todos os organismos que se alimentam de plantas) e o terceiro por predadores.

Assim, as cadeias alimentares de pastagens são:

MATERIAL DE PLANTAS (por exemplo, néctar) => VOAR => ARANHA =>

=> TRITURADO => CORUJA

SUCO DE ROSA => pulgões => JOANINHA => ARANHA =>

=> AVE INSECTIVORUS => AVE DE RAPINA.

A cadeia alimentar detrítica começa com detritos de acordo com o esquema:

DETRITO-> DETRITOFIA -> PREDADOR

As cadeias alimentares detríticas típicas são:

NINHADA DA FLORESTA => Minhoca => BLACKDRUS =>

=> FALCÃO DE PARDAL

ANIMAL MORTO \u003d\u003e CARRIER FLY LARVIES \u003d\u003e GRASS FROG \u003d\u003e CARACOL COMUM.

O conceito de cadeias alimentares nos permite traçar ainda mais o ciclo dos elementos químicos na natureza, embora cadeias alimentares simples como as descritas anteriormente, onde cada organismo é representado como se alimentando de organismos de apenas um tipo, raramente sejam encontradas na natureza.

As relações alimentares reais são muito mais complicadas, pois um animal pode se alimentar de organismos de diferentes tipos que fazem parte da mesma cadeia alimentar ou de cadeias diferentes, o que é especialmente característico de predadores (consumidores) de níveis tróficos superiores. A relação entre as cadeias alimentares de pastagens e detritos é ilustrada pelo modelo de fluxo de energia proposto por Yu. Odum (Fig. 2).

Animais onívoros (em particular, humanos) se alimentam tanto de consumidores quanto de produtores. Assim, na natureza, as cadeias alimentares se entrelaçam, formando redes alimentares (tróficas).

Arroz. 2. Esquema de pastagens e cadeias alimentares detríticas (de acordo com Yu. Odum)

Regra de Lindemann (10%)

O fluxo contínuo de energia, passando pelos níveis tróficos da biocenose, é gradualmente extinto. Em 1942, R. Lindemann formulou a lei da pirâmide de energias, ou a lei (regra) dos 10%, segundo a qual de um nível trófico da pirâmide ecológica se move para outro nível superior (ao longo da "escada": produtor - consumidor - decompositor) em média cerca de 10% da energia recebida no nível anterior da pirâmide ecológica. O fluxo reverso associado ao consumo de substâncias e à energia produzida pelo nível superior da pirâmide ecológica de energia por seus níveis inferiores, por exemplo, de animais para plantas, é muito mais fraco - não mais que 0,5% (até 0,25%) do seu fluxo total e, portanto, podemos dizer que o ciclo de energia na biocenose não é necessário.

Se a energia é perdida dez vezes durante a transição para um nível mais alto da pirâmide ecológica, então o acúmulo de várias substâncias, incluindo tóxicas e radioativas, aumenta aproximadamente na mesma proporção. Este fato é fixado na regra de amplificação biológica. É verdade para todas as cenoses. Nas biocenoses aquáticas, o acúmulo de muitas substâncias tóxicas, incluindo pesticidas organoclorados, correlaciona-se com a massa de gorduras (lipídios), ou seja, claramente tem um fundo de energia.

Manguezais

As cadeias alimentares podem ser divididas em dois tipos. A cadeia de pastagens começa a partir de uma planta verde e segue para herbívoros pastando e depois para predadores. Exemplos de cadeias de pastoreio são mostrados nas ilustrações do parágrafo 4.2. A cadeia de detritos vai de matéria orgânica morta (detritos) para microrganismos decompositores e animais que comem restos mortos (detritívoros), e depois para predadores que se alimentam desses animais e micróbios. Esta figura mostra um exemplo de uma cadeia alimentar detrítica dos trópicos; esta é uma cadeia que parte das folhas que caem dos manguezais - árvores e arbustos que crescem nas costas marítimas periodicamente inundadas pelas marés e nos estuários. Suas folhas caem em águas salobras cobertas de manguezais e são levadas pela correnteza por uma vasta área de baías. Cogumelos, bactérias e protozoários se desenvolvem na água em folhas caídas, que, juntamente com as folhas, são comidas por vários organismos: peixes, moluscos, caranguejos, crustáceos, larvas de insetos e lombrigas - nematóides. Esses animais são alimentados por peixes pequenos (por exemplo, peixinhos) e, por sua vez, são comidos por peixes grandes e pássaros predadores que comem peixes.

CADEIA ALIMENTAR(cadeia trófica, cadeia alimentar), a relação dos organismos através da relação alimento-consumidor (alguns servem de alimento para outros). Neste caso, a transformação de matéria e energia de produtores(produtores primários) através consumidores(consumidores) para decompositores(conversores de orgânicos mortos em substâncias inorgânicas digeríveis pelos produtores).

Existem 2 tipos de cadeias alimentares - pastagens e detríticas. A cadeia de pastagens começa com plantas verdes, passa para animais herbívoros em pastejo (consumidores de 1ª ordem) e depois para predadores que se alimentam desses animais (dependendo do lugar na cadeia - consumidores de 2ª ordem e subsequentes). A cadeia detrítica começa com os detritos (produto da decomposição da matéria orgânica), segue para os microrganismos que se alimentam dele e depois para os detritívoros (animais e microrganismos envolvidos no processo de decomposição da matéria orgânica morta).

Um exemplo de cadeia de pastagens é seu modelo multicanal na savana africana. Os produtores primários são forragem e árvores, consumidores de 1ª ordem são insetos herbívoros e herbívoros (ungulados, elefantes, rinocerontes, etc.), 2ª ordem - insetos predadores, 3ª ordem - répteis carnívoros (cobras, etc.), 4ª - mamíferos predadores e aves de rapina. Por sua vez, os detritívoros (besouros escaravelhos, hienas, chacais, abutres, etc.) em cada etapa da cadeia de pastagens destroem as carcaças dos animais mortos e os restos de comida dos predadores. O número de indivíduos incluídos na cadeia alimentar diminui consistentemente em cada um de seus elos (regra da pirâmide ecológica), ou seja, o número de vítimas a cada vez supera significativamente o número de seus consumidores. As cadeias alimentares não são isoladas umas das outras, mas entrelaçadas entre si, formando teias alimentares.

A manutenção da atividade vital dos organismos e a circulação da matéria nos ecossistemas, ou seja, a existência dos ecossistemas, depende do influxo constante de energia necessária a todos os organismos para sua atividade vital e auto-reprodução (Fig. 12.19).

Arroz. 12.19. Fluxo de energia em um ecossistema (de acordo com F. Ramad, 1981)

Diferentemente das substâncias que circulam continuamente pelos diferentes blocos do ecossistema, que sempre podem ser reaproveitadas, entram no ciclo, a energia só pode ser utilizada uma vez, ou seja, há um fluxo linear de energia pelo ecossistema.

O influxo unilateral de energia como um fenômeno universal da natureza ocorre como resultado das leis da termodinâmica. Primeira lei afirma que a energia pode mudar de uma forma (como a luz) para outra (como a energia potencial dos alimentos), mas não pode ser criada ou destruída. Segunda lei defende que não pode haver nenhum processo associado à transformação de energia, sem a perda de parte de sua parte. Uma certa quantidade de energia em tais transformações é dissipada em energia térmica inacessível e, portanto, é perdida. Assim, não pode haver transformações, por exemplo, de substâncias alimentares na substância que compõe o corpo de um organismo, indo com 100% de eficiência.

Assim, os organismos vivos são conversores de energia. E toda vez que a energia é convertida, parte dela é perdida como calor. Em última análise, toda a energia que entra no ciclo biótico do ecossistema é dissipada na forma de calor. Os organismos vivos não usam calor como fonte de energia para realizar trabalho - eles usam luz e energia química.

Cadeias e teias alimentares, níveis tróficos

Dentro de um ecossistema, substâncias contendo energia são criadas por organismos autotróficos e servem de alimento para heterótrofos. As ligações alimentares são mecanismos de transferência de energia de um organismo para outro.

Um exemplo típico: um animal come plantas. Este animal, por sua vez, pode ser comido por outro animal. Desta forma, a energia pode ser transferida através de vários organismos - cada um subsequente se alimenta do anterior, fornecendo-lhe matéria-prima e energia (Fig. 12.20).

Arroz. 12.20. Ciclo biótico: a cadeia alimentar

(de acordo com A. G. Bannikov et al., 1985)

Essa sequência de transferência de energia é chamada de cadeia alimentar (trófica), ou circuito de alimentação. O lugar de cada elo na cadeia alimentar é nível trófico. O primeiro nível trófico, como observado anteriormente, é ocupado por autótrofos, ou os chamados produtores primários. Os organismos do segundo nível trófico são chamados de consumidores primários, terceiro - consumidores secundários etc.

Geralmente, existem três tipos de cadeias alimentares. A cadeia alimentar dos predadores começa com as plantas e se move de pequenos organismos para organismos de tamanhos cada vez maiores. Em terra, as cadeias alimentares consistem em três a quatro elos.

Uma das cadeias alimentares mais simples se parece com (veja a Fig. 12.5):

planta ® lebre ® lobo

produtor ® herbívoro ® carnívoro

As seguintes cadeias alimentares também são difundidas:

material vegetal (por exemplo, néctar) ® fly ® spider ®

musaranho ® coruja.

suco de roseira ® pulgão ® joaninha ®

® spider ® pássaro insetívoro ® ave de rapina.

- (trazida pela corrente - lago, mar; trazida pelo homem - terras agrícolas, levadas pelo vento ou precipitação - restos de plantas nas encostas erodidas das montanhas).

As diferenças entre um ecossistema e uma biogeocenose podem ser reduzidas aos seguintes pontos:

1) biogeocenose - um conceito territorial, refere-se a áreas específicas de terra e tem certos limites que coincidem com os limites da fitocenose. Uma característica da biogeocenose, que N.V. Timofeev-Resovsky, A. N. Tyurukanov (1966) - nem um único limite biocenótico significativo, geoquímico do solo, geomorfológico e microclimático passa pelo território da biogeocenose.

O conceito de ecossistema é mais amplo do que o conceito de biogeocenose; é aplicável a sistemas biológicos de complexidade e tamanho variados; os ecossistemas muitas vezes não têm um certo volume e limites estritos;

2) na biogeocenose, a matéria orgânica é sempre produzida pelas plantas, portanto o principal componente da biogeocenose é a fitocenose;

Nos ecossistemas, a matéria orgânica nem sempre é criada por organismos vivos, muitas vezes vem de fora.

(trazidas pela corrente - lago, mar; trazidas pelo homem - terras agrícolas, levadas pelo vento ou precipitação - restos de plantas nas encostas erodidas das montanhas).

3) a biogeocenose é potencialmente imortal;

A existência de um ecossistema pode terminar com a cessação da chegada de matéria ou energia a ele.

4) um ecossistema pode ser tanto terrestre quanto aquático;

A biogeocenose é sempre um ecossistema terrestre ou de águas rasas.

5) - na biogeocenose deve haver sempre um único edificador (agrupamento edificatório ou sinusia), que determina toda a vida e estrutura do sistema.

Pode haver vários em um ecossistema.

Nos estágios iniciais de desenvolvimento, o ecossistema de encostas é a futura cenose florestal. Consiste em agrupamentos de organismos com diferentes edificadores e condições ambientais bastante heterogêneas. Só no futuro, o mesmo agrupamento poderá ser influenciado não só pelo seu edificador, mas também pelo edificador da cenosis. E o segundo será o principal.

Assim, nem todo ecossistema é uma biogeocenose, mas cada biogeocenose é um ecossistema, que corresponde totalmente à definição de Tensley.

Estrutura ecológica da biogeocenose

Cada biogeocenose é composta por certos grupos ecológicos de organismos, cuja proporção reflete a estrutura ecológica da comunidade, que vem se desenvolvendo há muito tempo em certas condições climáticas, solo-terra e paisagem de maneira estritamente regular. Por exemplo, em biogeocenoses de diferentes zonas naturais, a proporção de fitófagos (animais que se alimentam de plantas) e saprófagos muda naturalmente. Nas regiões de estepe, semi-deserto e deserto, os fitófagos prevalecem sobre os saprófagos, enquanto nas comunidades florestais, ao contrário, a saprofagia é mais desenvolvida. Nas profundezas do oceano, o principal tipo de alimento é a predação, enquanto na superfície iluminada do reservatório predominam os filtradores que consomem fitoplâncton ou espécies com dieta mista.

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