Ce determină numărul de niveluri trofice? Nivelurile trofice, tipurile, semnificația, modelele și definiția lanțului trofic

Nivelul 1, producători

Nivelul 2, iepure

Nivelul 3, vulpe

Nivelul 4, vultur

Nivel trofic- o unitate care indică distanța unui organism față de producătorii din lanțul alimentar (trofic). Cuvânt trofic provine din greacă τροφή (trophē) - hrană.

Atât numărul de niveluri trofice, cât și complexitatea studiului lor sunt în creștere, cu excepția extincțiilor periodice în masă.

Niveluri

Există mai multe niveluri în lanțul trofic. Lanțul trofic începe la nivelul 1 - aici se află producătorii, cum ar fi plantele. La nivelul 2 sunt ierbivore care se hrănesc cu producători. Carnivorele se găsesc la nivelul 3. Uneori lanțul trofic se termină cu prădători de vârf, care se găsesc la nivelurile trofice 4 sau 5. Comunitățile ecologice cu biodiversitate mai mare formează căi trofice mai complexe.

Metode de obținere a alimentelor

Conceptul de „nivel trofic” a fost introdus de Raymond Lindemann în 1942, pe baza terminologiei lui August Thienmann (1926), care a numit metodele de obținere a alimentelor:

Nivelurile trofice nu sunt întotdeauna definite de numere întregi naturale, deoarece organismele mănâncă adesea alimente diferite și se află la mai mult de un nivel trofic. De exemplu, unele carnivore mănâncă și plante. Un prădător mare se poate hrăni atât cu prădători mai mici, cât și cu ierbivore. Balenele ucigașe sunt prădători de vârf, dar sunt împărțite în specii separate care vânează prade specifice - ton, rechini mici și foci. Daniel Poli a prezentat calcule ale nivelurilor trofice:

T L i = 1 + ∑ j (T L j ⋅ D C i j) (\displaystyle TL_(i)=1+\sum _(j)(TL_(j)\cdot DC_(ij))\ !},

Unde T L j (\displaystyle TL_(j)) este nivelul trofic al pradei j, A D C i j (\displaystyle DC_(ij)) este o cotă jîn dieta organismului i.

] [ Limba rusă ] [ Limba ucraineană ] [ Limba belarusă ] [ Literatura rusă ] [ Literatura belarusă ] [ Literatura ucraineană ] [ Fundamentele sănătății ] [ Literatura străină ] [ Istoria naturală ] [ Omul, societatea, statul ] [ Alte manuale ]

§ 8. Niveluri trofice. Piramide ecologice

Conceptul de niveluri trofice. Nivel trofic- Aceasta este o colecție de organisme care ocupă o anumită poziție în lanțul trofic general. LA organismele care își primesc energia de la Soare prin același număr de pași aparțin aceluiași nivel trofic.

O astfel de secvență și subordonare a grupurilor de organisme conectate sub formă de niveluri trofice reprezintă fluxul de materie și energie într-un ecosistem, baza organizării acestuia.

Structura trofică a ecosistemului. Ca urmare a secvenței transformărilor energetice din lanțurile trofice, fiecare comunitate de organisme vii din ecosistem dobândește un anumit structura trofică. Structura trofică a unei comunități reflectă relația dintre producători, consumatori (separat de primul, al doilea, etc.) și descompozitori, exprimată fie prin numărul de indivizi ai organismelor vii, fie ph biomasa sau energia conținută în acestea, calculată pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp.

Structura trofică este de obicei descrisă ca piramide ecologice. Acest model grafic a fost dezvoltat în 1927 de zoologul american Charles Elton. Baza piramidei este primul nivel trofic - nivelul producătorilor, iar etajele următoare ale piramidei sunt formate din nivelurile ulterioare - consumatori de diverse ordine. Înălțimea tuturor blocurilor este aceeași, iar lungimea este proporțională cu numărul, biomasa sau energia de la nivelul corespunzător. Există trei moduri de a construi piramide ecologice.

1. Piramida numerelor(abundența) reflectă numărul de organisme individuale la fiecare nivel. De exemplu, pentru a hrăni un lup, are nevoie de cel puțin mai mulți iepuri de câmp pentru a-i vâna; Pentru a hrăni acești iepuri, aveți nevoie de o varietate destul de mare de plante. Uneori, piramidele de numere pot fi inversate sau inversate. Acest lucru se aplică lanțurilor alimentare forestiere, unde copacii servesc ca producători, iar insectele servesc ca consumatori primari. În acest caz, nivelul consumatorilor primari este numeric mai bogat decât nivelul producătorilor (un număr mare de insecte se hrănesc cu un singur copac).

2. Piramida biomasei- raportul maselor de organisme de diferite niveluri trofice. De obicei, în biocenozele terestre masa totală a producătorilor este mai mare decât fiecare legătură ulterioară. La rândul său, masa totală a consumatorilor de ordinul întâi este mai mare decât cea a consumatorilor de ordinul doi etc. Dacă organismele nu diferă prea mult ca mărime, graficul are ca rezultat, de obicei, o piramidă în trepte cu un vârf conic. Deci, pentru a produce 1 kg carne de vită ai nevoie de 70-90 kg de iarbă proaspătă.

În ecosistemele acvatice, puteți obține și o piramidă de biomasă inversată, sau inversată, atunci când biomasa producătorilor este mai mică decât cea a consumatorilor și, uneori, a descompunetorilor. De exemplu, în ocean, cu o productivitate destul de mare a fitoplanctonului, masa sa totală la un moment dat poate fi mai mică decât cea a consumatorilor consumatori (balene, pești mari, crustacee).

Piramidele de numere și de biomasă reflectă static sisteme, adică ele caracterizează numărul sau biomasa organismelor într-o anumită perioadă de timp. Ele nu oferă informații complete despre structura trofică a unui ecosistem, deși permit rezolvarea unui număr de probleme practice, în special legate de menținerea sustenabilității ecosistemelor. Piramida numerelor permite, de exemplu, să se calculeze cantitatea permisă de captură de pește sau împușcarea animalelor în timpul sezonului de vânătoare, fără consecințe pentru reproducerea lor normală.

3. Piramida Energiei reflectă cantitatea de flux de energie, viteza de trecere a masei alimentare prin lanțul trofic. Structura biocenozei este influențată într-o măsură mai mare nu de cantitatea de energie fixă, ci de rata producției de alimente.

S-a stabilit că cantitatea maximă de energie transferată la următorul nivel trofic poate fi în unele cazuri de 30% din cea precedentă, iar acesta este în cel mai bun caz. În multe biocenoze și lanțuri trofice, cantitatea de energie transferată poate fi de numai 1%.

În 1942, ecologistul american R. Lindeman a formulat legea piramidei energiilor (legea 10 la sută), conform căreia, în medie, aproximativ 10% din energia primită la nivelul anterior al piramidei ecologice trece de la un nivel trofic prin lanțurile trofice la un alt nivel trofic. Restul energiei se pierde sub formă de radiație termică, mișcare etc. Ca urmare a proceselor metabolice, organismele pierd aproximativ 90% din toată energia din fiecare verigă a lanțului trofic, care este cheltuită pentru menținerea funcțiilor lor vitale.

Dacă un iepure a mâncat 10 kg de materie vegetală, atunci propria sa greutate poate crește cu 1 kg. O vulpe sau un lup, care mănâncă 1 kg de carne de iepure, își mărește masa cu doar 100 g. La plantele lemnoase, această proporție este mult mai mică datorită faptului că lemnul este slab absorbit de organisme. Pentru ierburi și alge marine, această valoare este mult mai mare, deoarece nu au țesuturi greu de digerat. Cu toate acestea, tiparul general al procesului de transfer de energie rămâne: mult mai puțină energie trece prin nivelurile trofice superioare decât prin cele inferioare.

Acesta este motivul pentru care lanțurile trofice de obicei nu pot avea mai mult de 3-5 (rar 6) verigi, iar piramidele ecologice nu pot consta dintr-un număr mare de etaje. Veriga finală a lanțului trofic, la fel ca ultimul etaj al piramidei ecologice, va primi atât de puțină energie încât nu va fi suficientă dacă numărul de organisme crește.

Această afirmație poate fi explicată prin urmărirea unde este cheltuită energia alimentelor consumate (C). O parte din aceasta este destinată construirii de noi celule, de ex. pe creștere (P). O parte din energia alimentară este cheltuită pentru metabolismul energetic 7 sau pentru respirație (i?). Deoarece digestibilitatea alimentelor nu poate fi completă, de exemplu. 100%, apoi o parte din hrana nedigerată sub formă de excremente este îndepărtată din organism (F). Ecuația bilanțului va arăta astfel:

C = P+R + F .

Având în vedere că energia cheltuită pentru respirație nu este transferată la următorul nivel trofic și părăsește ecosistemul, devine clar de ce fiecare nivel ulterior va fi întotdeauna mai mic decât cel anterior.

Acesta este motivul pentru care animalele de pradă mari sunt întotdeauna rare. Prin urmare, nu există nici prădători care se hrănesc cu lupi. În acest caz, pur și simplu nu ar avea suficientă hrană, deoarece lupii sunt puțini la număr.

Structura trofică a unui ecosistem este exprimată în relații alimentare complexe între speciile sale constitutive. Piramidele ecologice de numere, biomasă și energie, reprezentate sub formă de modele grafice, exprimă relațiile cantitative ale organismelor cu diferite metode de hrănire: producători, consumatori și descompunetori.

1. Definiți nivelul trofic. 2. Dați exemple de organisme aparținând aceluiași nivel trofic. 3. După ce principiu sunt construite piramidele ecologice? 4. De ce un lanț alimentar nu poate include mai mult de 3 până la 5 verigi?

Biologie generală: Manual pentru clasa a XI-a a unei școli medii de 11 ani, pentru niveluri de bază și avansate. N.D. Lisov, L.V. Kamlyuk, N.A. Lemeza şi colab. Ed. N.D. Lisova.- Mn.: Belarus, 2002.- 279 p.

Conținutul manualului Biologie generală: Manual pentru clasa a XI-a:

Capitolul 1. Specia – unitate de existență a organismelor vii

• § 2. Populația este o unitate structurală a unei specii. Caracteristicile populației

Capitolul 2. Relaţiile speciilor, populaţiilor cu mediul. Ecosisteme

• § 6. Ecosistem. Conexiunile organismelor dintr-un ecosistem. Biogeocenoza, structura biogeocenozei
• § 7. Mișcarea materiei și energiei într-un ecosistem. Circuite și rețele de alimentare
• § 9. Circulaţia substanţelor şi fluxul de energie în ecosisteme. Productivitatea biocenozelor

Capitolul 3. Formarea vederilor evolutive

• § 13. Precondiții pentru apariția teoriei evoluționiste a lui Charles Darwin
• § 14. Caracteristici generale ale teoriei evoluţioniste a lui Charles Darwin

Capitolul 4. Idei moderne despre evoluție

• § 18. Dezvoltarea teoriei evoluţioniste în perioada post-darwiniană. Teoria sintetică a evoluției
• § 19. Populaţia este o unitate elementară a evoluţiei. Precondiții pentru evoluție

Capitolul 5. Originea și dezvoltarea vieții pe Pământ

• § 27. Dezvoltarea ideilor despre originea vieții. Ipoteze despre originea vieții pe Pământ
• § 32. Principalele etape ale evoluţiei florei şi faunei
• § 33. Diversitatea lumii organice moderne. Principiile taxonomiei

Capitolul 6. Originea și evoluția omului

• § 35. Formarea ideilor despre originea omului. Locul omului în sistemul zoologic
• § 36. Etape şi direcţii ale evoluţiei umane. Predecesorii omului. Cei mai timpurii oameni
• § 38. Factorii biologici şi sociali ai evoluţiei umane. Diferențele calitative ale unei persoane

Cicluri biogeochimice stabile ale materiei și energiei în biosfera planetei noastre se formează datorită diversității biologice a setului de substanțe consumate de organisme și a deșeurilor eliberate în mediul natural. Baza ciclului biologic al substanțelor este niveluri trofice, care sunt reprezentate de tipuri specifice de organisme vii, împărțite în trei grupe principale: producători, consumatori și descompunetori. Nivelul trofic constă din populații de organisme care îndeplinesc aceleași funcții trofice în ecosistem și au o compoziție diferită a speciilor (din troful grecesc - „hrană”).

Primul nivel trofic - nivelul producţiei primare- formează autotrofe. Acestea sunt organisme care sintetizează substanțe organice (carbohidrați, grăsimi, proteine, acizi nucleici) din compuși anorganici folosind energia solară. Producția primară este biomasa țesuturilor vegetale. Producătorii primari sunt plantele, bacteriile fotoautotrofe și bacteriile chemosintetice (chemotrofe). Chemotrofele sunt microorganisme care sintetizează materia organică folosind energia de oxidare a amoniacului, hidrogenului sulfurat și a altor substanțe găsite în apă și sol.

Al doilea nivel trofic este reprezentat de consumatori (heterotrofe):

1) ordinul întâi - fitofagii - folosesc plantele ca hrană;

2) de ordinul doi - se hrănește cu hrană pentru animale.

La al treilea nivel trofic - descompunetori. Acestea sunt organisme care descompun deșeurile și organismele moarte în minerale, dioxid de carbon și apă. Consumatorii participă și la mineralizarea materiei organice.

Toate organismele folosesc biomasa de la nivelurile trofice anterioare pentru hrană, pierzând energie prin respirație, încălzirea corpului, diferite forme de activitate și excremente.

Există relații între specii de diferite niveluri trofice care formează un sistem de lanțuri trofice (lanțuri trofice). Utilizarea resurselor la fiecare nivel trofic depinde de diversitatea speciilor din ecosistem.

Diversitatea speciilor poate scădea în zonele poluate, determinând o simplificare a structurii trofice.

Astăzi se înregistrează perturbări în structura biocenozelor din cauza poluării mediului natural. Toxicanții se transmit prin lanțurile trofice și contribuie la moartea animalelor, păsărilor, organismelor acvatice și, de asemenea, se acumulează în produsele alimentare consumate de oameni.

Materiale anterioare:

Lanțurile trofice și nivelurile trofice sunt considerate componente integrante ale ciclului biologic. Sunt multe elemente implicate. În continuare, să aruncăm o privire mai atentă asupra nivelurilor trofice ale ecosistemului.

Terminologie

Un lanț alimentar este mișcarea energiei conținute în alimentele vegetale printr-un număr de organisme, ca urmare a consumului lor reciproc. Numai plantele formează materie organică din materie anorganică. Un nivel trofic este un complex de organisme. Interacțiunea are loc între ele în procesul de transfer al nutrienților și energiei de la sursă. Lanțurile trofice (nivel trofic) presupun o anumită poziție a organismelor într-unul sau altul (legătură) în timpul acestei mișcări. Structurile biologice marine și terestre diferă în multe privințe. Unul dintre principalele este că în primul lanțurile trofice sunt mai lungi decât în ​​cel din urmă.

trepte

Primul nivel trofic este reprezentat de autotrofi. Se mai numesc si producatori. Al doilea nivel trofic este format din consumatorii originali. La următoarea etapă sunt consumatorii care consumă organisme erbivore. Acești consumatori sunt numiți secundari. Acestea includ, de exemplu, prădători primari, carnivore. De asemenea, nivelul 3 trofic include consumatorii de ordinul 3. Ei, la rândul lor, consumă prădători mai slabi. De regulă, există un număr limitat de niveluri trofice - 4 sau 5. Rareori există mai mult de șase. Acest lanț trofic este de obicei închis de descompozitori sau descompozitori. Sunt bacterii, microorganisme care descompun reziduurile organice.

Consumatori: informatii generale

Nu sunt doar „mâncătorii” pe care îi conține lanțul trofic. Ei își satisfac nevoile printr-un sistem de feedback (pozitiv). Consumatorii influențează nivelurile trofice mai ridicate ale ecosistemului. Deci, de exemplu, consumul de vegetație din savanele africane de către turmele mari de antilope, împreună cu incendiile în perioada secetoasă, ajută la creșterea ratei de returnare a nutrienților în sol. Ulterior, în sezonul ploios, regenerarea și producția ierboasă crește.

Exemplul lui Odum este destul de interesant. Descrie efectele consumatorilor asupra producătorilor dintr-un ecosistem marin. Crabii, care consumă detritus și alge, își „au grijă” iarba în mai multe moduri. Ele descompun solul, crescând astfel circulația apei în apropierea rădăcinilor și introducând oxigen și elementele necesare în zona de coastă anaerobă. În procesul de prelucrare constantă a nămolurilor de fund bogate în materie organică, crabii ajută la îmbunătățirea condițiilor de dezvoltare și creștere a algelor bentonice. Un nivel trofic este format din organisme care obțin energie prin același număr de pași.

Structura

Alimentele consumate la fiecare nivel trofic nu sunt complet asimilate. Acest lucru se datorează pierderilor sale semnificative în etapele proceselor metabolice. În acest sens, producția de organisme incluse în următorul nivel trofic este mai mică decât în ​​cel precedent. În cadrul unui sistem biologic, compușii organici care conțin energie sunt produși de organismele autotrofe. Aceste substanțe sunt o sursă de energie și componente necesare pentru heterotrofi. Un exemplu simplu este următorul: un animal mănâncă plante. La rândul său, animalul poate fi mâncat de un alt reprezentant mai mare al faunei. În acest fel, energia poate fi transferată prin mai multe organisme. Următorul îl folosește pe cel precedent, care furnizează energie și nutrienți. Această secvență este cea care formează lanțul trofic, în care nivelul trofic este veriga.

Producători de ordinul 1

Nivelul trofic inițial conține organisme autotrofe. Acestea includ în principal spații verzi. Unele procariote, în special algele albastre-verzi, precum și câteva specii de bacterii, au, de asemenea, capacitatea de a fotosintetiza. Cu toate acestea, contribuția lor la nivelul trofic este nesemnificativă.

Datorită activității fotosinteticei, energia solară este transformată în energie chimică. Este format din molecule organice, din care, la rândul lor, sunt construite țesuturi. O contribuție relativ mică la producerea de materie organică este adusă de bacteriile chimiosintetice. Ei extrag energie din compușii anorganici. Algele sunt principalii producători în ecosistemele acvatice. Ele sunt adesea reprezentate de mici organisme unicelulare care formează fitoplancton în straturile de suprafață ale lacurilor și oceanelor. Cea mai mare parte a producției primare de pe uscat vine în forme mai bine organizate. Ele aparțin gimnospermelor și angiospermelor. Datorită acestora se formează pajişti şi păduri.

Consumatori 2, 3 comenzi

Lanțurile trofice pot fi de două tipuri. În special, se disting structurile de detritus și pășuni. Exemple ale acestora din urmă sunt descrise mai sus. Ele conțin plante verzi la primul nivel, animale care pasc la al doilea și prădători la al treilea. Cu toate acestea, corpurile plantelor și animalelor moarte mai conțin energie și „material de construcție”, împreună cu excreții intravitale (urină și fecale). Toate aceste materiale organice sunt supuse descompunerii din cauza activității microorganismelor - bacterii și ciuperci. Ei trăiesc pe resturi organice ca saprofite.

Organismele de acest tip se numesc descompozitoare. Ele secretă enzime digestive pe deșeuri sau corpuri moarte și apoi absorb produsele de digestie. Descompunerea poate avea loc la viteze diferite. Consumul de compuși organici din fecale, urină și cadavre de animale are loc pe parcursul mai multor săptămâni. Cu toate acestea, ramurile sau copacii căzuți pot dura ani să se descompună.

Detritivore

Ciupercile joacă un rol important în procesul de degradare a lemnului. Ele secretă enzima celulaza. Are un efect de înmuiere asupra lemnului, ceea ce face posibil ca animalele mici să pătrundă și să absoarbă materialul. Fragmentele de material degradat se numesc detritus. Multe organisme vii mici (detritivore) se hrănesc cu el și accelerează procesul de distrugere.

Deoarece două tipuri de organisme (ciuperci și bacterii, precum și animale) participă la descompunere, ele sunt adesea combinate sub un singur nume - „descompozitori”. Dar, în realitate, acest termen se aplică numai saprofitelor. Detritivorele, la rândul lor, pot fi consumate de organisme mai mari. În acest caz, se formează un lanț de alt tip - începând cu detritus. Detritivorele comunităților de coastă și forestiere includ păduchi, râme, larve de muște, musca stacojie, castraveți de mare și polihete.

reţea trofica

În diagramele de sisteme, fiecare organism poate fi reprezentat ca consumând altele de un anumit tip. Dar legăturile alimentare existente în structura biologică au o structură mult mai complexă. Acest lucru se datorează faptului că un animal poate consuma o varietate de tipuri diferite de organisme. Mai mult, pot aparține aceluiași lanț alimentar sau aparțin altora diferite. Acest lucru este evident mai ales în rândul prădătorilor aflați la niveluri înalte ale ciclului biologic. Sunt animale care consumă și alte faună și plante în același timp. Astfel de indivizi aparțin categoriei omnivore. În special, așa sunt oamenii. În sistemul biologic existent, lanțurile trofice împletite sunt destul de comune. Ca rezultat, se formează o nouă structură multicomponentă - o rețea. Diagrama poate reflecta doar unele dintre toate conexiunile posibile. De regulă, conține doar unul sau doi prădători aparținând nivelurilor trofice superioare. În fluxul de energie și circulație în cadrul unei structuri tipice, pot exista două căi de schimb. Pe de o parte, interacțiunea are loc între prădători, pe de altă parte, între descompozitori și detritivori. Acesta din urmă poate consuma animale moarte. În același timp, descompozitorii și detritivorii vii pot acționa ca hrană pentru prădători.

Transferul energiei alimentare din sursa sa - autotrofe (plante) - printr-un număr de organisme, care are loc prin consumul unor organisme de către altele, se numește lant trofic. Cu fiecare transfer, majoritatea (80-90%) energia potențială se pierde, transformându-se în căldură. Prin urmare, cu cât lanțul trofic este mai scurt (cu cât organismul este mai aproape de începutul său), cu atât este mai mare cantitatea de energie disponibilă pentru populație. Lanțurile trofice pot fi împărțite în două tipuri principale: lanț de pășune, care începe cu planta verde și merge mai departe la pășunat ierbivorele (adică organisme care mănâncă celule sau țesuturi vegetale vii) și carnivore (organisme care mănâncă animale) și lanț detritic, care trece de la materia organică moartă la microorganisme, iar apoi la detritivore și prădătorii lor. Lanțurile trofice nu sunt izolate unele de altele, ci sunt strâns împletite între ele, formând așa-numita rețele trofice.În comunitățile naturale complexe, organismele care își primesc energia de la Soare prin același număr de pași sunt considerate ca aparținând aceluiași nivel trofic. Astfel, plantele verzi ocupă primul nivel trofic (nivelul producătorilor), erbivorele ocupă al doilea (nivelul consumatorilor primari), prădătorii primari care mănâncă ierbivore ocupă al treilea (nivelul consumatorilor secundari), iar prădătorii secundari ocupă al patrulea (nivelul de consumatori terțiari).

Lanțurile trofice sunt familiare fiecăruia dintre noi: o persoană mănâncă un pește mare și mănâncă pești mici care mănâncă zooplancton, care mănâncă fitoplancton care captează energia solară, sau o persoană poate mânca carnea vacilor care mănâncă iarbă care captează energia solară, poate folosi și un lanț trofic mult mai scurt, hrănindu-se cu culturi care captează energia soarelui. În acest din urmă caz, persoana este consumatorul primar la al doilea nivel trofic. În lanțul trofic iarbă - vaci - oameni, el este un consumator secundar la al treilea nivel trofic. Dar, mai des, o persoană este atât un consumator primar, cât și un consumator secundar, deoarece dieta sa include de obicei un amestec de alimente vegetale și animale.

De fiecare dată când mâncarea este mutată, se pierde o parte de energie potențială. În primul rând, plantele înregistrează doar o mică parte din energia radiației solare primite. Prin urmare, numărul de consumatori (de exemplu, oameni) care pot supraviețui la o anumită producție primară depinde în mare măsură de lungimea lanțului; trecerea la fiecare verigă ulterioară din lanțul nostru alimentar agricol tradițional reduce energia disponibilă cu aproximativ un ordin de mărime. (adică de 10 ori). Prin urmare, dacă conținutul de carne din dietă crește, numărul persoanelor care pot fi hrănite scade. Dacă se dovedește că, pe baza producției primare existente, va trebui să hrăniți o mulțime de guri noi, atunci trebuie să abandonați complet carnea sau să reduceți drastic consumul acesteia.

Unele substanțe nu se risipesc pe măsură ce se mișcă de-a lungul lanțului, ci mai degrabă se acumulează. Acesta este așa-numitul concentrație în lanțul alimentar (bioconcentrare) Acestea sunt cel mai clar demonstrate de radionuclizi și pesticide persistente.

Tendința unor radionuclizi, produse secundare ale fisiunii nucleare, de a crește în concentrație cu fiecare pas din lanțul trofic a fost descoperită în anii 1950. Cantități extrem de mici (urme) de J, P, Cs și Se radioactiv în râul Columbia au fost concentrate în țesuturile peștilor și păsărilor. S-a constatat că coeficientul de acumulare (raportul dintre cantitatea de substanță din țesuturi și mediul înconjurător) al fosforului radioactiv din ouăle de gâște este de 2 milioane. Astfel, eliberările sigure în râu pot deveni extrem de periculoase pentru verigile superioare ale lanțului alimentar. .

Exemplu: DDT(4,4 - diclorodifenil triclormetilmetan). Pentru a reduce populațiile de țânțari de pe Long Island, mlaștinile au fost polenizate cu DDT timp de mulți ani. Specialiștii în combaterea insectelor nu au folosit concentrații care ar fi direct letale pentru pești și alte animale, dar nu au ținut cont de procesele de mediu și de persistența pe termen lung a reziduurilor de DDT. În loc să fie spălate în mare, reziduurile toxice adsorbite pe detritus s-au concentrat în țesuturile detringofagelor și ale peștilor mici și apoi în prădătorii de ordin superior (păsări care mănâncă pește). Coeficientul de concentrație (raportul dintre conținutul de DDT din corp și conținutul din apă, exprimat în părți per milion) este de aproximativ 500.000 pentru animalele mâncând pește.La pești și păsări, acumularea este facilitată de depozitele semnificative de grăsime în care DDT este concentrat. Păsările sunt deosebit de sensibile la otrăvirea cu DDT, deoarece... această otravă (și alte insecticide care sunt hidrocarburi clorurate) prin reducerea concentrației de hormoni steroizi în sânge perturbă formarea cojilor de ouă; coaja subțire se rupe înainte ca puiul să se dezvolte. Astfel, dozele foarte mici care sunt inofensive pentru un individ sunt letale pentru populație.

Principiile acumulării biologice trebuie să fie luate în considerare în orice decizie legată de eliberarea de poluanți în mediu. Cu toate acestea, mulți factori non-biologici pot scădea sau crește factorul de concentrație. Astfel, o persoană primește mai puțin DDT decât o pasăre, deoarece La procesarea și gătirea alimentelor, o parte din această substanță este îndepărtată.

Nivel trofic este o colecție de organisme care ocupă un loc specific în rețeaua trofica.

I nivel trofic - întotdeauna plante,

Nivelul trofic II - consumatorii primari

III nivel trofic - consumatori secundari etc.

Detritivorele pot fi la nivelul trofic II și mai mare.

De obicei, există 3-4 niveluri trofice într-un ecosistem.

Structura trofică poate fi măsurată și exprimată fie prin randament în picioare (pe unitate de suprafață), fie prin cantitatea de energie fixată pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp la niveluri trofice succesive.

Structura trofică și funcția trofică pot fi descrise grafic ca piramide ecologice, a cărui bază este primul nivel (nivelul producătorilor), iar nivelurile ulterioare formează etajele și vârful piramidei. Piramidele ecologice pot fi clasificate în trei tipuri principale:

piramida numerelor, reflectarea numărului de organisme individuale;

piramida biomasei, care caracterizează masa uscată totală, conținutul de calorii sau altă măsură a cantității totale de materie vie;

piramida energetica arătând amploarea fluxului de energie și a „productivității” la niveluri trofice succesive. Cu fiecare tranziție de la un nivel trofic la altul în cadrul unui lanț trofic sau rețea, se lucrează și energia termică este eliberată în mediu, iar cantitatea de energie de înaltă calitate utilizată de organisme la următorul nivel trofic scade. Procentul de energie de înaltă calitate transferat de la un nivel trofic la altul variază de la 2 la 30%. Cea mai mare parte a energiei este pierdută în mediu sub formă de energie termică de calitate scăzută. Cu cât lanțul trofic este mai lung, cu atât se pierde mai multă energie utilă. Piramida Fluxului Energetic explică de ce mai mulți oameni pot fi hrăniți prin reducerea lanțului trofic pentru a direcționa consumul de cereale (orez către oameni) decât prin utilizarea animalelor care mănâncă cereale ca hrană. Pentru a evita malnutriția proteică, o dietă vegetariană ar trebui să conțină o varietate de plante.

Piramidele numerelor Este posibilă colectarea tuturor probelor de organisme dintr-un ecosistem și numărarea abundenței tuturor speciilor găsite la fiecare nivel trofic. Astfel de informații sunt necesare pentru a crea o piramidă a populației. De exemplu, un milion de fitoplancton dintr-un iaz mic poate hrăni 10.000 de zooplangton, care la rândul lor vor hrăni 100 de biban, suficient pentru a hrăni o persoană timp de o lună.

Orez. 3.2 Piramida numerelor

Dar pentru unele ecosisteme, piramidele populației au o formă diferită. De exemplu, într-o pădure, un număr mic de copaci mari, cum ar fi sequoia veșnic verde, furnizează hrană pentru un număr imens de insecte și păsări fitofage de dimensiuni mici - consumatori de ordinul întâi.

Piramida biomasei , care caracterizează masa materiei vii (pe unitate de suprafață sau de volum). Fiecare nivel trofic al unui lanț trofic sau rețea conține o anumită cantitate de biomasă. În ecosistemele terestre se aplică următoarele: regula piramidei biomasei: masa totală a plantelor depășește masa tuturor ierbivorelor, iar masa lor depășește întreaga biomasă a prădătorilor.

Pentru ocean, regula piramidei biomasei este invalidă - piramida are vedere inversată (inversată).. Ecosistemul oceanic se caracterizează prin încălzirea biomasei la niveluri ridicate, printre prădători. Prădătorii trăiesc mult timp, iar rata de rotație a regenerării lor este scăzută, dar pentru producători - alge fitoplanctonice - rata de rotație este de sute de ori mai mare decât rezerva de biomasă.

Orez. 3.3 Piramida biomasei

Piramidele de numere și de biomasă pot fi inversate (sau parțial inversate), adică baza poate fi mai mică decât unul sau mai multe etaje superioare. Acest lucru se întâmplă atunci când dimensiunea medie a producătorilor este mai mică decât dimensiunea consumatorilor. Dimpotrivă, piramida energetică se va îngusta întotdeauna spre vârf, cu condiția să luăm în considerare toate sursele de energie alimentară din sistem.