Čo určuje počet trofických úrovní? Trofické úrovne, typy, význam, vzory a definícia potravinového reťazca

Úroveň 1, výrobcovia

Úroveň 2, zajac

Úroveň 3, líška

Úroveň 4, orol

Trofická úroveň- jednotka označujúca vzdialenosť organizmu od producentov v potravinovom (trofickom) reťazci. Slovo trofický pochádza z gréčtiny τροφή (trophē) - jedlo.

Rastie tak počet trofických úrovní, ako aj ich náročnosť štúdia, s výnimkou periodických masových vymieraní.

Úrovne

V trofickom reťazci je niekoľko úrovní. Potravinový reťazec začína na úrovni 1 – tu sa nachádzajú výrobcovia, napríklad rastliny. Na úrovni 2 sú bylinožravce, ktoré sa živia producentmi. Mäsožravce sa nachádzajú na úrovni 3. Niekedy sa potravinový reťazec končí vrcholovými predátormi, ktorí sa nachádzajú na trofických úrovniach 4 alebo 5. Ekologické spoločenstvá s vyššou biodiverzitou tvoria zložitejšie trofické dráhy.

Spôsoby získavania potravy

Pojem „trofická úroveň“ zaviedol Raymond Lindemann v roku 1942 na základe terminológie Augusta Thienmanna (1926), ktorý metódy získavania potravy nazval:

Trofické úrovne nie sú vždy definované prirodzenými celými číslami, pretože organizmy často jedia rôzne potraviny a nachádzajú sa vo viac ako jednej trofickej úrovni. Niektoré mäsožravce jedia napríklad aj rastliny. Veľký dravec sa môže živiť menšími predátormi aj bylinožravcami. Kosatky sú vrcholové predátory, no delia sa na samostatné druhy, ktoré lovia špecifickú korisť – tuniaky, malé žraloky a tulene. Daniel Poli predstavil výpočty trofických úrovní:

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

Kde T L j (\displaystyle TL_(j)) je trofická úroveň koristi j, A D C i j (\displaystyle DC_(ij)) je podiel j v strave tela i.

] [ Ruský jazyk ] [ Ukrajinský jazyk ] [ Bieloruský jazyk ] [ Ruská literatúra ] [ Bieloruská literatúra ] [ Ukrajinská literatúra ] [ Základy zdravia ] [ Zahraničná literatúra ] [ Prírodopis ] [ Človek, spoločnosť, štát ] [ Iné učebnice ]

§ 8. Trofické úrovne. Ekologické pyramídy

Koncept trofických úrovní. Trofická úroveň- Ide o súbor organizmov, ktoré zaujímajú určitú pozíciu v celkovom potravinovom reťazci. TO organizmy, ktoré prijímajú energiu zo Slnka rovnakým počtom krokov, patria do rovnakej trofickej úrovne.

Takáto postupnosť a podriadenosť skupín organizmov spojených vo forme trofických úrovní predstavuje tok hmoty a energie v ekosystéme, základ jeho organizácie.

Trofická štruktúra ekosystému. V dôsledku postupnosti energetických premien v potravinových reťazcoch získava každé spoločenstvo živých organizmov v ekosystéme určitú trofická štruktúra. Trofická štruktúra spoločenstva odráža vzťah medzi výrobcami, konzumentmi (zvlášť prvého, druhého atď. rádu) a rozkladačmi, vyjadrený buď počtom jedincov živých organizmov, resp. ph biomasa alebo energia v nich obsiahnutá, vypočítaná na jednotku plochy za jednotku času.

Trofická štruktúra je zvyčajne znázornená ako ekologické pyramídy. Tento grafický model vyvinul v roku 1927 americký zoológ Charles Elton. Základom pyramídy je prvá trofická úroveň – úroveň výrobcov a ďalšie poschodia pyramídy tvoria ďalšie úrovne – spotrebitelia rôznych rádov. Výška všetkých blokov je rovnaká a dĺžka je úmerná počtu, biomase alebo energii na zodpovedajúcej úrovni. Existujú tri spôsoby, ako postaviť ekologické pyramídy.

1. Pyramída čísel(početnosť) odráža počet jednotlivých organizmov na každej úrovni. Napríklad na nakŕmenie jedného vlka potrebuje na lov aspoň niekoľko zajacov; Na kŕmenie týchto zajacov potrebujete pomerne veľké množstvo rastlín. Niekedy môžu byť pyramídy čísel obrátené, alebo naopak. Týka sa to lesných potravinových reťazcov, kde stromy slúžia ako producenti a hmyz ako primárni konzumenti. Úroveň primárnych spotrebiteľov je v tomto prípade číselne bohatšia ako úroveň výrobcov (na jednom strome sa živí veľké množstvo hmyzu).

2. Pyramída biomasy- pomer hmotností organizmov rôznych trofických úrovní. Zvyčajne je v suchozemských biocenózach celková hmotnosť výrobcov väčšia ako každý nasledujúci článok. Celkový počet spotrebiteľov prvého rádu je zase väčší ako počet spotrebiteľov druhého rádu atď. Ak sa organizmy príliš nelíšia vo veľkosti, výsledkom grafu je zvyčajne stupňovitá pyramída so zužujúcim sa hrotom. Takže na produkciu 1 kg hovädzieho mäsa potrebujete 70-90 kg čerstvej trávy.

Vo vodných ekosystémoch môžete získať aj obrátenú, čiže obrátenú pyramídu biomasy, kedy je biomasy producentov menej ako konzumentov a niekedy aj rozkladačov. Napríklad v oceáne s pomerne vysokou produktivitou fytoplanktónu môže byť jeho celková hmotnosť v danom okamihu menšia ako hmotnosť spotrebiteľov (veľryby, veľké ryby, mäkkýše).

Pyramídy čísel a biomasy sa odrážajú statické systémy, teda charakterizujú počet alebo biomasu organizmov v určitom časovom období. Neposkytujú úplné informácie o trofickej štruktúre ekosystému, aj keď umožňujú riešiť množstvo praktických problémov súvisiacich najmä so zachovaním udržateľnosti ekosystémov. Pyramída čísel umožňuje napríklad vypočítať prípustné množstvo úlovku rýb alebo odstrel zveri počas poľovníckej sezóny bez následkov na ich bežné rozmnožovanie.

3. Energetická pyramída odráža množstvo toku energie, rýchlosť prechodu potravinovej hmoty cez potravinový reťazec. Štruktúru biocenózy vo väčšej miere neovplyvňuje množstvo fixnej ​​energie, ale rýchlosť produkcie potravín.

Zistilo sa, že maximálne množstvo energie prenesenej na ďalšiu trofickú úroveň môže byť v niektorých prípadoch 30% predchádzajúcej, a to je v najlepšom prípade. V mnohých biocenózach a potravinových reťazcoch môže byť množstvo prenesenej energie len 1 %.

V roku 1942 sformuloval americký ekológ R. Lindeman zákon pyramídy energií (zákon 10 percent), podľa ktorého v priemere asi 10 % energie prijatej na predchádzajúcej úrovni ekologickej pyramídy prechádza z jednej trofickej úrovne cez potravinové reťazce do inej trofickej úrovne. Zvyšok energie sa stráca vo forme tepelného žiarenia, pohybu atď. V dôsledku metabolických procesov strácajú organizmy asi 90 % všetkej energie v každom článku potravinového reťazca, ktorá sa vynakladá na udržanie ich životných funkcií.

Ak zajac zjedol 10 kg rastlinnej hmoty, jeho vlastná hmotnosť sa môže zvýšiť o 1 kg. Líška alebo vlk, ktoré zjedia 1 kg zajačieho mäsa, zväčšia svoju hmotnosť len o 100 g U drevín je tento podiel oveľa nižší, pretože drevo je slabo absorbované organizmami. Pre trávy a morské riasy je táto hodnota oveľa väčšia, keďže nemajú ťažko stráviteľné tkanivá. Všeobecný vzorec procesu prenosu energie však zostáva: cez horné trofické úrovne prechádza oveľa menej energie ako cez nižšie.

To je dôvod, prečo potravinové reťazce zvyčajne nemôžu mať viac ako 3-5 (zriedka 6) článkov a ekologické pyramídy nemôžu pozostávať z veľkého počtu poschodí. Konečný článok potravinového reťazca, rovnako ako najvyššie poschodie ekologickej pyramídy, dostane tak málo energie, že nebude stačiť, ak sa počet organizmov zvýši.

Toto tvrdenie možno vysvetliť sledovaním, kde sa spotrebuje energia skonzumovanej potravy (C). Časť ide na budovanie nových buniek, t.j. na zvýšenie (P). Časť energie z potravy sa minie na energetický metabolizmus 7 alebo na dýchanie (i?). Keďže stráviteľnosť potravy nemôže byť úplná, t.j. 100%, potom sa časť nestrávenej potravy vo forme exkrementov z tela odstráni (F). Súvahová rovnica bude vyzerať takto:

C = P+R + F .

Ak vezmeme do úvahy, že energia vynaložená na dýchanie sa neprenesie na ďalšiu trofickú úroveň a opustí ekosystém, je jasné, prečo bude každá nasledujúca úroveň vždy menšia ako predchádzajúca.

To je dôvod, prečo sú veľké dravé zvieratá vždy zriedkavé. Preto neexistujú ani predátori, ktorí sa živia vlkmi. V tomto prípade by jednoducho nemali dostatok potravy, keďže vlkov je málo.

Trofická štruktúra ekosystému je vyjadrená v zložitých potravinových vzťahoch medzi jednotlivými druhmi. Ekologické pyramídy čísel, biomasy a energie, znázornené vo forme grafických modelov, vyjadrujú kvantitatívne vzťahy organizmov s rôznymi spôsobmi výživy: producentov, konzumentov a rozkladačov.

1. Definujte trofickú úroveň. 2. Uveďte príklady organizmov patriacich do rovnakej trofickej úrovne. 3. Akým princípom sa stavajú ekologické pyramídy? 4. Prečo potravinový reťazec nemôže obsahovať viac ako 3 - 5 článkov?

Všeobecná biológia: Učebnica pre 11. ročník 11-ročnej strednej školy, pre základný a pokročilý stupeň. N.D. Lisov, L.V. Kamlyuk, N.A. Lemeza a kol., Ed. N.D. Lisova.- Mn.: Bielorusko, 2002.- 279 s.

Obsah učebnice Všeobecná biológia: Učebnica pre 11. ročník:

Kapitola 1. Druh - jednotka existencie živých organizmov

• § 2. Populácia je štruktúrna jednotka druhu. Charakteristiky populácie

Kapitola 2. Vzťahy druhov, populácií s prostredím. Ekosystémy

• § 6. Ekosystém. Spojenie organizmov v ekosystéme. Biogeocenóza, štruktúra biogeocenózy
• § 7. Pohyb hmoty a energie v ekosystéme. Silové obvody a siete
• § 9. Obeh látok a tok energie v ekosystémoch. Produktivita biocenóz

Kapitola 3. Formovanie evolučných názorov

• § 13. Predpoklady pre vznik evolučnej teórie Charlesa Darwina
• § 14. Všeobecná charakteristika evolučnej teórie Charlesa Darwina

Kapitola 4. Moderné predstavy o evolúcii

• § 18. Vývoj evolučnej teórie v postdarwinovskom období. Syntetická evolučná teória
• § 19. Obyvateľstvo je elementárnou jednotkou evolúcie. Predpoklady pre evolúciu

Kapitola 5. Vznik a vývoj života na Zemi

• § 27. Rozvíjanie predstáv o vzniku života. Hypotézy o pôvode života na Zemi
• § 32. Hlavné etapy vývoja flóry a fauny
• § 33. Rozmanitosť moderného organického sveta. Princípy taxonómie

Kapitola 6. Pôvod a vývoj človeka

• § 35. Formovanie predstáv o pôvode človeka. Miesto človeka v zoologickom systéme
• § 36. Etapy a smery vývoja človeka. Predchodcovia človeka. Najskorší ľudia
• § 38. Biologické a sociálne faktory evolúcie človeka. Kvalitatívne rozdiely človeka

Stabilné biogeochemické cykly hmoty a energie v biosfére našej planéty vznikajú vďaka biologickej diverzite súboru látok spotrebovaných organizmami a odpadových produktov uvoľňovaných do prírodného prostredia. Základom biologického cyklu látok je trofické úrovne, ktoré predstavujú špecifické druhy živých organizmov, rozdelené do troch hlavných skupín: producenti, konzumenti a rozkladači. Trofická úroveň pozostáva z populácií organizmov, ktoré vykonávajú rovnaké trofické funkcie v ekosystéme a majú rôzne druhové zloženie (z gréckeho trofa - „potrava“).

Prvá trofická úroveň - úroveň prvovýroby- tvoria autotrofy. Ide o organizmy, ktoré pomocou slnečnej energie syntetizujú organické látky (sacharidy, tuky, bielkoviny, nukleové kyseliny) z anorganických zlúčenín. Primárnou produkciou je biomasa rastlinných tkanív. Primárnymi producentmi sú rastliny, fotoautotrofné baktérie a chemosyntetické baktérie (chemotrofy). Chemotrofy sú mikroorganizmy, ktoré syntetizujú organickú hmotu pomocou energie oxidácie amoniaku, sírovodíka a iných látok nachádzajúcich sa vo vode a pôde.

Druhú trofickú úroveň predstavuje konzumenti (heterotrofy):

1) prvý rád – fytofágy – využívajú rastliny ako potravu;

2) druhý rád - kŕmenie živočíšnou potravou.

Na tretej trofickej úrovni - rozkladačov. Ide o organizmy, ktoré rozkladajú odpadové látky a mŕtve organizmy na minerály, oxid uhličitý a vodu. Na mineralizácii organických látok sa podieľajú aj spotrebitelia.

Všetky organizmy využívajú biomasu z predchádzajúcich trofických úrovní na potravu, pričom energiu strácajú dýchaním, zahrievaním tela, rôznymi formami aktivity a exkrementmi.

Medzi druhmi rôznych trofických úrovní existujú vzťahy, ktoré tvoria systém trofických reťazcov (potravných reťazcov). Využitie zdrojov na každej trofickej úrovni závisí od druhovej diverzity ekosystému.

V znečistených oblastiach sa môže znížiť druhová diverzita, čo spôsobí zjednodušenie trofickej štruktúry.

Dnes sa zaznamenávajú poruchy v štruktúre biocenóz v dôsledku znečistenia prírodného prostredia. Toxické látky sa prenášajú cez potravinové reťazce a prispievajú k smrti zvierat, vtákov, vodných organizmov a tiež sa hromadia v potravinách konzumovaných ľuďmi.

Predchádzajúce materiály:

Potravinové reťazce a trofické úrovne sa považujú za neoddeliteľnú súčasť biologického cyklu. Je tu veľa prvkov. Ďalej sa pozrime bližšie na trofické úrovne ekosystému.

Terminológia

Potravinový reťazec je pohyb energie obsiahnutej v rastlinných potravinách cez množstvo organizmov v dôsledku ich vzájomného jedenia. Iba rastliny tvoria organickú hmotu z anorganickej hmoty. Trofická úroveň je komplex organizmov. Medzi nimi dochádza k interakcii v procese prenosu živín a energie zo zdroja. Trofické reťazce (trofická úroveň) predpokladajú pri tomto pohybe určitú polohu organizmov v tej či onej fáze (spojke). Morské a suchozemské biologické štruktúry sa líšia mnohými spôsobmi. Jedným z hlavných je, že v prvom sú potravinové reťazce dlhšie ako v druhom.

kroky

Prvú trofickú úroveň predstavujú autotrofy. Nazývajú sa aj výrobcovia. Druhú trofickú úroveň tvoria pôvodní konzumenti. V ďalšej fáze sú konzumenti, ktorí konzumujú bylinožravé organizmy. Títo spotrebitelia sa nazývajú sekundárne. Patria sem napríklad primárne predátory, mäsožravce. Taktiež 3. trofická úroveň zahŕňa spotrebiteľov 3. rádu. Tie zase konzumujú slabších predátorov. Spravidla je obmedzený počet trofických úrovní - 4 alebo 5. Málokedy je viac ako šesť. Tento potravinový reťazec zvyčajne uzatvárajú rozkladače alebo rozkladače. Sú to baktérie, mikroorganizmy, ktoré rozkladajú organické zvyšky.

Spotrebitelia: všeobecné informácie

Nie sú to len „žrúti“, ktorých potravinový reťazec obsahuje. Svoje potreby uspokojujú prostredníctvom systému spätnej (pozitívnej) spätnej väzby. Spotrebitelia ovplyvňujú vyššie trofické úrovne ekosystému. Takže napríklad konzumácia vegetácie v afrických savanách veľkými stádami antilop spolu s požiarmi v období sucha pomáha zvyšovať rýchlosť návratu živín do pôdy. Následne sa v období dažďov zvyšuje regenerácia a produkcia bylín.

Odumov príklad je celkom zaujímavý. Opisuje vplyvy spotrebiteľov na výrobcov v morskom ekosystéme. Kraby, ktoré konzumujú detritus a riasy, sa o svoje trávy „starajú“ niekoľkými spôsobmi. Rozbíjajú pôdu, čím zvyšujú cirkuláciu vody v blízkosti koreňov a privádzajú kyslík a potrebné prvky do anaeróbnej pobrežnej zóny. V procese neustáleho spracovania spodných kalov bohatých na organické látky pomáhajú kraby zlepšovať podmienky pre vývoj a rast bentických rias. Jedna trofická úroveň pozostáva z organizmov, ktoré získavajú energiu rovnakým počtom krokov.

Štruktúra

Jedlo konzumované na každej trofickej úrovni nie je úplne asimilované. Je to spôsobené jeho výraznými stratami v štádiách metabolických procesov. V tomto ohľade je produkcia organizmov zaradených do ďalšej trofickej úrovne nižšia ako v predchádzajúcej. V rámci biologického systému sú organické zlúčeniny obsahujúce energiu produkované autotrofnými organizmami. Tieto látky sú zdrojom energie a nevyhnutných komponentov pre heterotrofy. Jednoduchý príklad je nasledujúci: zviera konzumuje rastliny. Zviera zase môže zjesť iný väčší zástupca fauny. Týmto spôsobom môže byť energia prenášaná cez niekoľko organizmov. Ďalší využíva ten predchádzajúci, ktorý dodáva energiu a živiny. Práve táto sekvencia tvorí potravinový reťazec, v ktorom je článkom trofická úroveň.

Výrobcovia 1. rádu

Počiatočná trofická úroveň obsahuje autotrofné organizmy. Patria sem najmä zelené plochy. Niektoré prokaryoty, najmä modrozelené riasy, ako aj niekoľko druhov baktérií, majú tiež schopnosť fotosyntézy. Ich prínos k trofickej úrovni je však zanedbateľný.

Vďaka činnosti fotosyntézy sa slnečná energia premieňa na chemickú energiu. Skladá sa z organických molekúl, z ktorých sú zase postavené tkanivá. Relatívne malý príspevok k produkcii organickej hmoty majú chemosyntetické baktérie. Energiu získavajú z anorganických zlúčenín. Riasy sú hlavnými producentmi vo vodných ekosystémoch. Často sú zastúpené malými jednobunkovými organizmami, ktoré tvoria fytoplanktón v povrchových vrstvách jazier a oceánov. Väčšina prvovýroby na pôde prichádza vo viac organizovaných formách. Patria medzi nahosemenné a krytosemenné. Vďaka nim vznikajú lúky a lesy.

Spotrebitelia 2, 3 objednávky

Potravinové reťazce môžu byť dvoch typov. Rozlišujú sa najmä suťové a pastevné štruktúry. Príklady posledne menovaných sú opísané vyššie. Obsahujú zelené rastliny na prvej úrovni, pasúce sa zvieratá na druhej a dravce na tretej. Telá mŕtvych rastlín a živočíchov však stále obsahujú energiu a „stavebný materiál“ spolu s intravitálnymi výlučkami (moč a výkaly). Všetky tieto organické materiály podliehajú rozkladu v dôsledku činnosti mikroorganizmov – baktérií a húb. Žijú na organickom odpade ako saprofyty.

Organizmy tohto typu sa nazývajú rozkladače. Vylučujú tráviace enzýmy na odpadové produkty alebo mŕtve telá a potom absorbujú produkty trávenia. Rozklad môže prebiehať rôznymi rýchlosťami. Spotreba organických zlúčenín z výkalov, moču a mŕtvol zvierat sa vyskytuje počas niekoľkých týždňov. Spadnutým konárom alebo stromom však môže trvať roky, kým sa rozložia.

Detritivores

Huby zohrávajú významnú úlohu v procese rozpadu dreva. Vylučujú enzým celuláza. Má zmäkčujúci účinok na drevo, čo umožňuje malým zvieratám preniknúť do materiálu a absorbovať ho. Fragmenty rozpadnutého materiálu sa nazývajú detritus. Živí sa ním množstvo malých živých organizmov (detritivorov) a urýchľujú proces ničenia.

Keďže sa na rozklade podieľajú dva typy organizmov (huby a baktérie, ako aj zvieratá), často sa kombinujú pod jedným názvom - „rozkladače“. Ale v skutočnosti sa tento termín vzťahuje iba na saprofyty. Detritivory zase môžu konzumovať väčšie organizmy. V tomto prípade sa vytvorí reťaz iného typu - počnúc detritom. Detritivormi pobrežných a lesných spoločenstiev sú lykožrút, dážďovka, larva mrcha, šarlátová mucha, morská uhorka a mnohoštetinavca.

internetová stránka o jedle

V systémových diagramoch môže byť každý organizmus reprezentovaný ako požierajúci iné určitého typu. Ale potravinové spojenia existujúce v biologickej štruktúre majú oveľa zložitejšiu štruktúru. Je to preto, že zviera môže konzumovať množstvo rôznych druhov organizmov. Okrem toho môžu patriť do rovnakého potravinového reťazca alebo do rôznych. Toto je obzvlášť zrejmé medzi predátormi nachádzajúcimi sa na vysokých úrovniach biologického cyklu. Existujú živočíchy, ktoré zároveň konzumujú inú faunu a rastliny. Takéto jedince patria do kategórie všežravcov. Najmä takí sú ľudia. V existujúcom biologickom systéme sú prepletené potravinové reťazce celkom bežné. V dôsledku toho sa vytvára nová viaczložková štruktúra - sieť. Diagram môže odrážať len niektoré zo všetkých možných spojení. Spravidla obsahuje iba jedného alebo dvoch predátorov patriacich do vyšších trofických úrovní. V toku energie a obehu v rámci typickej štruktúry môžu existovať dve výmenné cesty. Na jednej strane dochádza k interakcii medzi predátormi, na druhej strane medzi rozkladačmi a detritivormi. Ten môže konzumovať mŕtve zvieratá. Zároveň môžu živé rozkladače a detritivory pôsobiť ako potrava pre predátorov.

Prenos potravinovej energie z jej zdroja - autotrofov (rastlín) - cez množstvo organizmov, ku ktorému dochádza požitím niektorých organizmov inými, sa nazýva potravinový reťazec. Pri každom prevode väčšina (80 – 90 %) potenciálna energia sa stráca a mení sa na teplo. Preto čím kratší je potravinový reťazec (čím bližšie je organizmus k jeho začiatku), tým väčšie množstvo energie má obyvateľstvo k dispozícii. Potravinové reťazce možno rozdeliť do dvoch hlavných typov: pastvinový reťazec, ktorá začína zelenou rastlinou a pokračuje ďalej k pasúcim sa bylinožravcom (t. j. organizmom, ktoré jedia živé rastlinné bunky alebo tkanivá) a mäsožravcom (organizmom, ktoré jedia zvieratá), a suťový reťazec, ktorý prechádza z odumretej organickej hmoty k mikroorganizmom a potom k detritivorom a ich predátorom. Potravinové reťazce nie sú od seba izolované, ale sú navzájom úzko prepletené, pričom tvoria tzv potravinové siete. V zložitých prírodných spoločenstvách sa organizmy, ktoré prijímajú energiu zo Slnka rovnakým počtom krokov, považujú za organizmy, ktoré do nich patria trofická úroveň. Zelené rastliny teda zaberajú prvú trofickú úroveň (úroveň producentov), ​​bylinožravce druhú (úroveň primárnych konzumentov), ​​primárni predátori, ktorí sa živia bylinožravcami, zaberajú tretiu (úroveň sekundárnych konzumentov) a sekundárni predátori štvrtú (úroveň terciárni spotrebitelia).

Potravinové reťazce pozná každý z nás: človek zje veľkú rybu a ona zje malé ryby, ktoré žerú zooplanktón, ktorý žerie fytoplanktón, ktorý zachytáva slnečnú energiu, alebo človek môže zjesť mäso kráv, ktoré jedia trávu, ktorá zachytáva slnečnú energiu, môže použiť a oveľa kratší potravinový reťazec, ktorý sa živí plodinami, ktoré zachytávajú slnečnú energiu. V druhom prípade je osoba primárnym spotrebiteľom na druhej trofickej úrovni. V potravinovom reťazci tráva – krava – človek je sekundárnym konzumentom na treťom trofickom stupni. Ale častejšie je človek primárnym aj sekundárnym konzumentom, keďže jeho strava zvyčajne obsahuje zmes rastlinných a živočíšnych potravín.

Zakaždým, keď sa jedlo premiestni, časť potenciálnej energie sa stratí. Po prvé, rastliny zaznamenávajú len malý zlomok energie slnečného žiarenia. Preto počet spotrebiteľov (napríklad ľudí), ktorí môžu prežiť pri danom výstupe primárnej výroby, vo veľkej miere závisí od dĺžky reťazca; prechod na každý nasledujúci článok v našom tradičnom poľnohospodárskom potravinovom reťazci znižuje dostupnú energiu približne o jeden rád. (t.j. 10-krát). Ak sa teda zvyšuje obsah mäsa v strave, znižuje sa počet ľudí, ktorí môžu byť kŕmení. Ak sa ukáže, že na základe existujúcej prvovýroby budete musieť kŕmiť veľa nových úst, musíte úplne opustiť mäso alebo výrazne znížiť jeho spotrebu.

Niektoré látky sa pri pohybe po reťazci nerozptyľujú, ale skôr hromadia. Toto je tzv koncentrácie v potravinovom reťazci (biokoncentrácia) Najjasnejšie ich demonštrujú perzistentné rádionuklidy a pesticídy.

Tendencia niektorých rádionuklidov, vedľajších produktov jadrového štiepenia, zvyšovať koncentráciu s každým krokom v potravinovom reťazci bola objavená v 50. rokoch 20. storočia. Extrémne malé (stopové) množstvá rádioaktívneho J, P, Cs a Se v rieke Columbia sa koncentrovali v tkanivách rýb a vtákov. Zistilo sa, že akumulačný koeficient (pomer množstva látky v tkanivách a prostredí) rádioaktívneho fosforu v husích vajciach je 2 mil.. Bezpečné úniky do rieky sa tak môžu stať extrémne nebezpečnými pre vyššie články potravinového reťazca. .

Príklad: DDT(4,4-dichlórdifenyltrichlórmetylmetán). Aby sa znížila populácia komárov na Long Islande, močiare boli dlhé roky opeľované DDT. Špecialisti na dezinsekciu nepoužili koncentrácie, ktoré by boli pre ryby a iné živočíchy priamo smrteľné, nebrali však do úvahy environmentálne procesy a dlhodobú perzistenciu rezíduí DDT. Namiesto toho, aby boli zmyté do mora, toxické zvyšky adsorbované na detrite sa koncentrovali v tkanivách detringofágov a malých rýb a potom u predátorov vyššieho rádu (rybožravé vtáky). Koncentračný koeficient (pomer obsahu DDT v tele k obsahu vo vode, vyjadrený v dieloch na milión) je pre rybožravé živočíchy asi 500 000. U rýb a vtákov akumuláciu uľahčujú značné tukové usadeniny, v ktorých je DDT koncentrovaný. Vtáky sú obzvlášť citlivé na otravu DDT, pretože... tento jed (a iné insekticídy, ktoré sú chlórovanými uhľovodíkmi) znížením koncentrácie steroidných hormónov v krvi narúša tvorbu vaječných škrupín; tenká škrupina sa zlomí skôr, ako sa kuriatko vyvinie. Veľmi malé dávky, ktoré sú pre jednotlivca neškodné, sú teda pre populáciu smrteľné.

Pri akýchkoľvek rozhodnutiach súvisiacich s uvoľňovaním znečisťujúcich látok do životného prostredia je potrebné brať do úvahy princípy biologickej akumulácie. Mnohé nebiologické faktory však môžu koncentračný faktor znížiť alebo zvýšiť. Človek teda dostáva menej DDT ako vták, pretože Pri spracovaní a varení potravín sa časť tejto látky odstráni.

Trofická úroveň je súbor organizmov, ktoré zaberajú špecifické miesto v potravinovej sieti.

I trofická úroveň - vždy rastliny,

Trofický stupeň II - primárni konzumenti

III trofická úroveň - sekundárni konzumenti atď.

Detritivory môžu byť na trofickej úrovni II a vyššej.

Typicky existujú 3-4 trofické úrovne v ekosystéme.

Trofická štruktúra môže byť meraná a vyjadrená buď stálym výnosom (na jednotku plochy) alebo množstvom energie fixovanej na jednotku plochy za jednotku času na po sebe nasledujúcich trofických úrovniach.

Trofickú štruktúru a trofickú funkciu možno graficky znázorniť ako ekologické pyramídy, ktorej základ tvorí prvá úroveň (úroveň výrobcov), a následné úrovne tvoria poschodia a vrchol pyramídy. Ekologické pyramídy možno rozdeliť do troch hlavných typov:

číselná pyramída, odrážajúci počet jednotlivých organizmov;

biomasová pyramída charakterizujúce celkovú sušinu, obsah kalórií alebo inú mieru celkového množstva živej hmoty;

energetická pyramída ukazujúci veľkosť toku energie a „produktivitu“ na po sebe nasledujúcich trofických úrovniach. Pri každom prechode z jednej trofickej úrovne do druhej v rámci potravinového reťazca alebo siete sa vykoná práca a tepelná energia sa uvoľní do prostredia a množstvo kvalitnej energie, ktorú organizmy využívajú na ďalšej trofickej úrovni, klesá. Percento vysoko kvalitnej energie prenesenej z jednej trofickej úrovne na druhú sa pohybuje od 2 do 30 %. Väčšina energie sa stráca do životného prostredia ako tepelná energia nízkej kvality. Čím dlhší je potravinový reťazec, tým viac užitočnej energie sa stráca. Pyramída toku energie vysvetľuje, prečo sa môže viac ľudí nasýtiť zredukovaním potravinového reťazca na priamu konzumáciu obilia (ryža pre ľudí) než používaním zvierat, ktoré sa živia obilím. Aby sa zabránilo podvýžive bielkovín, vegetariánska strava by mala pozostávať z rôznych rastlín.

Pyramídy čísel Je možné zhromaždiť všetky vzorky organizmov v ekosystéme a spočítať početnosť všetkých druhov nájdených na každej trofickej úrovni. Takéto informácie sú potrebné na vytvorenie populačnej pyramídy. Napríklad milión fytoplanktónu v malom jazierku dokáže nakŕmiť 10 000 zooplangtonov, ktoré zase nakŕmia 100 ostriežov, čo stačí na nakŕmenie jedného človeka na mesiac.

Ryža. 3.2 Pyramída čísel

Ale pre niektoré ekosystémy majú populačné pyramídy iný tvar. Napríklad v lese malé množstvo veľkých stromov, ako je sekvojovec vždyzelený, poskytuje potravu veľkému množstvu drobného fytofágneho hmyzu a vtákov – konzumentov prvého rádu.

Pyramída z biomasy , charakterizujúce hmotnosť živej hmoty (na jednotku plochy alebo objemu). Každá trofická úroveň potravinového reťazca alebo siete obsahuje určité množstvo biomasy. V suchozemských ekosystémoch platí: pravidlo pyramídy biomasy: celková hmotnosť rastlín presahuje hmotnosť všetkých bylinožravcov a ich hmotnosť presahuje celú biomasu predátorov.

Pre oceán je pravidlo pyramídy z biomasy neplatné – pyramída má obrátený (obrátený) pohľad. Oceánsky ekosystém sa vyznačuje zahrievaním biomasy na vysokej úrovni medzi predátormi. Dravce žijú dlho a rýchlosť ich regenerácie je nízka, ale u producentov - fytoplanktonických rias - je rýchlosť obratu stokrát vyššia ako rezerva biomasy.

Ryža. 3.3 Pyramída biomasy

Pyramídy čísel a biomasy môžu byť prevrátené (alebo čiastočne prevrátené), t.j. základňa môže byť menšia ako jedno alebo viac horných poschodí. Stáva sa to vtedy, keď je priemerná veľkosť výrobcov menšia ako veľkosť spotrebiteľov. Naopak, energetická pyramída sa bude vždy smerom k vrcholu zužovať za predpokladu, že berieme do úvahy všetky zdroje potravinovej energie v systéme.