Природная цепочка питания. Круговорот веществ в природе и цепи питания

В – контур, проходящий через вершины 2, 4,

Главная

Про природу

Цель: расширить знания о биотических факторах среды.

Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты животных, иллюстрации различных растений и животных.

Ход работы:

1. Используйте оборудование и составьте две цепи питания. Помните, что цепь всегда начинается продуцентом и заканчивается редуцентом.

Растения → насекомые → ящерица → бактерии

Растения → кузнечик → лягушка → бактерии

Вспомните свои наблюдения в природе и составьте две цепи питания. Подпишите продуценты, консументы (1 и 2 порядков), редуценты.

Фиалка → Ногохвостки → хищные клещи → хищные многоножки → бактерии

Продуцент- консумент1- консумент2 - консумент2 - редуцент

Капуста → слизень → лягушка → бактерии

Продуцент – консумент1 - консумент2 - редуцент

Что такое цепь питания и что лежит в её основе? Чем определяется устойчивость биоценоза? Сформулируйте вывод.

Вывод:

Пищева́я (трофи́ческая ) цепь - ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища - потребитель (последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю). Организмы, последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80-90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4-5. Устойчивость биоценоза определяется разнообразием его видового состава. Продуце́нты - организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических, то есть, все автотрофы. Консументы - гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). В отличие от редуцентов

Консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических.Редуце́нты - микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки живых существ, превращающие их в неорганические и простейшие органические соединения.

3. Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих пищевых цепей.

1) Паук, лиса

2) древоед-гусеница, ястреб-змеед

3) гусеница

4. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть:

трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик. Укажите количество энергии, которое переходит с одного уровня на другой.

1. Трава (100%) -- кузнечик (10%) -- лягушка (1%) -- уж (0,1%) -- бактерии гниения (0,01%).

2. Кустарник (100%) -- заяц (10%) -- волк (1%) -- бактерии гниения (0,1%).

3. Трава (100%) -- муха (10%) -- синица (1%) -- волк (0,1%) -- бактерии гниения (0,01%).

4. Трава (100%) -- комар (10%) -- лягушка (1%) -- уж (0,1%) -- бактерии гниения (0,01%).

5. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около10%), постройте пирамиду биомассы третьей пищевой цепи (задание 1). Биомасса растений составляет 40 тонн.

Трава (40 тонн) -- кузнечик (4 тонны) -- воробей (0,4 тонны) -- лиса (0,04).

6. Вывод: что отражают правила экологических пирамид?

Правило экологических пирамид очень условно передает закономерность передачи энергии с одного уровня питания на следующий, в пищевой цепочке. Впервые эти графические модели были разработаны Ч. Элтоном в 1927 году. По этой закономерности суммарная масса растений должна быть на порядок больше растительноядных животных, а суммарная масса растительноядных животных на порядок больше хищников первого уровня и т.д. до самого конца пищевой цепи.

Лабораторная работа № 1

1. Продуценты (производители) производят органические вещества из неорганических. Это растения, а так же фото- и хемосинтезирующие бактерии.

2. Консументы (потребители) потребляют готовые органические вещества.

консументы 1 порядка питаются продуцентами (корова, карп, пчела)
консументы 2 порядка питаются консументами первого (волк, щука, оса)
и т. д.

3. Редуценты (разрушители) разрушают (минерализуют) органические вещества до неорганических - бактерии и грибы.

Пример пищевой цепи: капуста → гусеница капустной белянки → синица → ястреб . Стрелка в пищевой цепи направлена от того, кого едят в сторону того, кто ест. Первое звено пищевой цепи - продуцент, последнее - консумент высшего порядка или редуцент.

Пищевая цепь не может содержать больше 5-6 звеньев, потому что при переходе на каждое следующее звено 90% энергии теряется (правило 10% , правило экологической пирамиды). Например, корова съела 100 кг травы, но потолстела только на 10 кг, т.к.
а) часть травы она не переварила и выбросила с калом
б) часть переваренной травы была окислена до углекислого газа и воды для получения энергии.

Каждое последующее звено в пищевой цепи весит меньше предыдущего, поэтому пищевую цепь можно представить в виде пирамиды биомассы (внизу производители, их больше всего, на самом верху - консументы высшего порядка, их меньше всего). Кроме пирамиды биомассы, можно построить пирамиду энергии, численности и т.п.

Установите соответствие между функцией, выполняемой организмом в биогеоценозе, и представителями царства, выполняющими данную функцию: 1) растения, 2) бактерии, 3) животные. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) основные производители глюкозы в биогеоценозе
Б) первичные потребители солнечной энергии
В) минерализуют органические вещества
Г) являются консументами разных порядков
Д) обеспечивают усвоение азота растениями
Е) передают вещества и энергию в пищевых цепях

Ответ

Выберите три варианта. Водоросли в экосистеме водоема составляют начальное звено в большинстве цепей питания, так как они
1) аккумулируют солнечную энергию
2) поглощают органические вещества
3) способны к хемосинтезу
4) синтезируют органические вещества из неорганических
5) обеспечивают энергией и органическими веществами животных
6) растут в течение всей жизни

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В экосистеме хвойного леса к консументам 2-го порядка относят
1) ель обыкновенную
2) лесных мышей
3) таежных клещей
4) почвенных бактерий

Ответ

Установите правильную последовательность звеньев в пищевой цепи, используя все названные объекты
1) инфузория-туфелька
2) сенная палочка
3) чайка
4) рыба
5) моллюск
6) ил

Ответ

Установите правильную последовательность звеньев в пищевой цепи, используя всех названных представителей
1) еж
2) полевой слизень
3) орел
4) листья растений
5) лисица

Ответ

Установите соответствие между характеристикой организмов и функциональной группой, к которой она относится: 1) продуценты, 2) редуценты
А) поглощают из окружающей среды углекислый газ
Б) синтезируют органические вещества из неорганических
В) включают растения, некоторые бактерии
Г) питаются готовыми органическими веществами
Д) включают бактерии-сапротрофы и грибы
Е) разлагают органические вещества до минеральных

Ответ

1. Выберите три варианта. К продуцентам относят
1) плесневый гриб - мукор
2) северного оленя
3) можжевельник обыкновенный
4) землянику лесную
5) дрозда-рябинника
6) ландыш майский

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести. Запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам относятся
1) патогенные прокариоты
2) бурые водоросли
3) фитофаги
4) цианобактерии
5) зеленые водоросли
6) грибы-симбионты

Ответ

3. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам биоценозов относят
1) гриб-пеницилл
2) молочнокислую бактерию
3) берёзу повислую
4) белую планарию
5) верблюжью колючку
6) серобактерию

Ответ

4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам относят
1) пресноводную гидру
2) кукушкин лен
3) цианобактерию
4) шампиньон
5) улотрикс
6) планарию

Ответ

ФОРМИРУЕТСЯ 5. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам относят
А) дрожжи

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В биогеоценозе гетеротрофы, в отличие от автотрофов,
1) являются продуцентами
2) обеспечивают смену экосистем
3) увеличивают запас молекулярного кислорода в атмосфере
4) извлекают органические вещества из пищи
5) превращают органические остатки в минеральные соединения
6) выполняют роль консументов или редуцентов

Ответ

1. Установите соответствие между характеристикой организма и его принадлежностью к функциональной группе: 1) продуцент, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) синтезируют органические вещества из неорганических
Б) используют готовые органические вещества
В) используют неорганические вещества почвы
Г) растительноядные и плотоядные животные
Д) аккумулируют солнечную энергию
Е) в качестве источника энергии используют животную и растительную пищу

Ответ

2. Установите соответствие между экологическими группами в экосистеме и их характеристиками: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) являются автотрофами
Б) гетеротрофные организмы
В) основными представителями являются зеленые растения
Г) производят вторичную продукцию
Д) синтезируют из неорганических веществ органические соединения

Ответ

Установите последовательность основных этапов круговорота веществ в экосистеме, начиная с фотосинтеза. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) разрушение и минерализация органических остатков
2) первичный синтез автотрофами органических веществ из неорганических
3) использование органических веществ консументами II порядка
4) использование энергии химических связей растительноядными животными
5) использование органических веществ консументами III порядка

Ответ

Установите последовательность расположения организмов в цепи питания. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) лягушка
2) уж
3) бабочка
4) растения луга

Ответ

1. Установите соответствие между организмами и их функцией в экосистеме леса: 1) продуценты, 2) консументы, 3) редуценты. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) хвощи и папоротники
Б) плесневые грибы
В) трутовики, обитающие на живых деревьях
Г) птицы
Д) березы и ели
Е) бактерии гниения

Ответ

2. Установите соответствие между организмами - обитателями экосистемы и функциональной группой, к которой их относят: 1) продуценты, 2) консументы, 3) редуценты.
А) мхи, папоротники
Б) беззубки и перловицы
В) ели, лиственницы
Г) плесневые грибы
Д) гнилостные бактерии
Е) амебы и инфузории

Ответ

3. Установите соответствие между организмами и функциональными группами в экосистемах, к которым их относят: 1) продуценты, 2) консументы, 3) редуценты. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) спирогира
Б) серобактерии
В) мукор
Г) пресноводная гидра
Д) ламинария
Е) бактерии гниения

Ответ

4. Установите соответствие между организмами и функциональными группами в экосистемах, к которым они относятся: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) голый слизень
Б) обыкновенный крот
В) серая жаба
Г) чёрный хорь
Д) капуста листовая
Е) сурепка обыкновенная

Ответ

5. Установите соответствие между организмами и функциональными группами: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) серобактерии
Б) полевая мышь
В) мятлик луговой
Г) пчела медоносная
Д) пырей ползучий

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие из приведённых организмов являются потребителями готового органического вещества в сообществе соснового леса?
1) почвенные зелёные водоросли
2) гадюка обыкновенная
3) мох сфагнум
4) подрост сосны
5) тетерев
6) лесная мышь

Ответ

1. Установите соответствие между организмом и его принадлежностью к определенной функциональной группе: 1) продуценты, 2) редуценты. Запишите цифры 1 и 2 в правильной последовательности.
А) клевер красный
Б) хламидомонада
В) бактерия гниения
Г) береза
Д) ламинария
Е) почвенная бактерия

Ответ

2. Установите соответствие между организмом и трофических уровнем, на котором он находится в экосистеме: 1) Продуцент, 2) Редуцент. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Сфагнум
Б) Аспергилл
В) Ламинария
Г) Сосна
Д) Пеницилл
Е) Гнилостные бактерии

Ответ

3. Установите соответствие между организмами и их функциональными группами в экосистеме: 1) продуценты, 2) редуценты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) серобактерия
Б) цианобактерия
В) бактерия брожения
Г) почвенная бактерия
Д) мукор
Е) ламинария

Ответ

Выберите три варианта. Какова роль бактерий и грибов в экосистеме?
1) превращают органические вещества организмов в минеральные
2) обеспечивают замкнутость круговорота веществ и превращения энергии
3) образуют первичную продукцию в экосистеме
4) служат первым звеном в цепи питания
5) образуют доступные растениям неорганические вещества
6) являются консументами II порядка

Ответ

1. Установите соответствие между группой растений или животных и ее ролью в экосистеме пруда: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) прибрежная растительность
Б) рыбы
В) личинки земноводных
Г) фитопланктон
Д) растения дна
Е) моллюски

Ответ

2. Установите соответствие между обитателями наземной экосистемы и функциональной группой, к которой они относятся: 1) консументы, 2) продуценты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) ольха
Б) жук-типограф
В) вяз
Г) кислица
Д) клест
Е) сорока

Ответ

3. Установите соответствие между организмом и функциональной группой биоценоза, к которой его относят: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) гриб трутовик
Б) пырей ползучий
В) серобактерия
Г) холерный вибрион
Д) инфузория-туфелька
Е) малярийный плазмодий

Ответ

4. Установите соответствие между примерами и экологическими группами в пищевой цепи: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) заяц
Б) пшеница
В) дождевой червь
Г) синица
Д) ламинария
Е) малый прудовик

Ответ

Установите соответствие между животными и их ролями в биогеоценозе тайги: 1) консумент 1 порядка, 2) консумент 2 порядка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) кедровка
Б) ястреб-тетеревятник
В) обыкновенная лисица
Г) благородный олень
Д) заяц-русак
Е) обыкновенный волк

Ответ

Установите правильную последовательность организмов в пищевой цепи.
1) зёрна пшеницы
2) рыжая лисица
3) клоп вредная черепашка
4) степной орёл
5) обыкновенный перепел

Ответ

Установите соответствие между характеристикой организмов и функциональной группой, к которой их относят: 1) Продуценты, 2) Редуценты. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Является первым звеном в цепи питания
Б) Синтезируют органические вещества из неорганических
В) Используют энергию солнечного света
Г) Питаются готовыми органическими веществами
Д) Возвращают минеральные вещества в экосистемы
Е) Разлагают органические вещества до минеральных

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В биологическом круговороте происходит:
1) разложение продуцентов консументами
2) синтез органических веществ из неорганических продуцентами
3) разложение консументов редуцентами
4) потребление продуцентами готовых органических веществ
5) питание продуцентов консументами
6) потребление консументами готовых органических веществ

Ответ

1. Выберите организмы, относящиеся к редуцентам. Три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) пеницилл
2) спорынью
3) гнилостные бактерии
4) мукор
5) клубеньковые бактерии
6) серобактерии

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К редуцентам в экосистеме относят
1) бактерии гниения
2) грибы
3) клубеньковые бактерии
4) пресноводные рачки
5) бактерии-сапрофиты
6) майские жуки

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных организмов участвуют в разложении органических остатков до минеральных?
1) бактерии-сапротрофы
2) крот
3) пеницилл
4) хламидомонада
5) заяц-беляк
6) мукор

Ответ

Установите последовательность организмов в цепи питания, начиная с организма, поглощающего солнечный свет. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) гусеница непарного шелкопряда
2) липа
3) обыкновенный скворец
4) ястреб перепелятник
5) жук пахучий красотел

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Что общего у грибов и бактерий
1) наличие цитоплазмы с органоидами и ядра с хромосомами
2) бесполое размножение при помощи спор
3) разрушение ими органических веществ до неорганических
4) существование в виде одноклеточных и многоклеточных организмов

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В экосистеме смешанного леса первый трофический уровень занимают
1) зерноядные млекопитающие
2) береза бородавчатая
3) тетерев-косач
4) ольха серая
5) кипрей узколистный
6) стрекоза коромысло

Ответ

1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Второй трофический уровень в экосистеме смешанного леса занимают
1) лоси и косули
2) зайцы и мыши
3) снегири и клесты
4) поползни и синицы
5) лисицы и волки
6) ежи и кроты

Ответ

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Ко второму трофическому уровню экосистемы относятся
1) русская выхухоль
2) тетерев-косач
3) кукушкин лен
4) северный олень
5) куница европейская
6) мышь полевая

Ответ

Установите последовательность организмов в цепи питания. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) мальки рыб
2) водоросли
3) окунь
4) дафнии

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В цепях питания консументами первого порядка являются
1) ехидна
2) саранча
3) стрекоза
4) лисица
5) лось
6) ленивец

Ответ

Расположите в правильном порядке организмы в детритной цепи питания. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) мышь
2) опенок
3) ястреб
4) трухлявый пень
5) змея

Ответ

Установите соответствие между животным и его ролью в саванне: 1) консумент первого порядка, 2) консумент второго порядка. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) антилопа
Б) лев
В) гепард
Г) носорог
Д) страус
Е) гриф

Ответ

Проанализируйте таблицу «Трофические уровни в цепи питания». Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) вторичные хищники
2) первый уровень
3) сапротрофные бактерии
4) редуценты
5) консументы второго порядка
6) второй уровень
7) продуценты
8) третичные хищники

Ответ

Расположите в правильном порядке организмы в цепи разложения (детритной). Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) мелкие плотоядные хищники
2) останки животных
3) насекомоядные животные
4) жуки-сапрофаги

Ответ

Проанализируйте таблицу «Трофические уровни в цепи питания». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
Список терминов:
1) первичные хищники
2) первый уровень
3) сапротрофные бактерии
4) редуценты
5) консументы первого порядка
6) гетеротрофы
7) третий уровень
8) вторичные хищники

Ответ

Проанализируйте таблицу «Функциональные группы организмов в экосистеме». Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) вирусы
2) эукариоты
3) сапротрофные бактерии
4) продуценты
5) водоросли
6) гетеротрофы
7) бактерии
8) миксотрофы

Ответ

Рассмотрите рисунок с изображением пищевой цепи и укажите (А) тип пищевой цепи, (Б) продуцента и (В) консумента второго порядка. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) детритная
2) канадский рдест
3) скопа
4) пастбищная
5) большой прудовик
6) зеленая лягушка

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Редуценты в экосистеме леса участвуют в круговороте веществ и превращениях энергии, так как
1) синтезируют органические вещества из минеральных
2) освобождают заключённую в органических остатках энергию
3) аккумулируют солнечную энергию
4) разлагают органические вещества
5) способствуют образованию гумуса
6) вступают в симбиоз с консументами

Ответ

Установите, в какой последовательности в пищевой цепи должны располагаться перечисленные объекты.
1) паук-крестовик
2) ласка
3) личинка навозной мухи
4) лягушка
5) навоз

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К экологическим терминам относят
1) гетерозис
2) популяция
3) аутбридинг
4) консумент
5) дивергенция

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Каких из перечисленных животных можно отнести к консументам II порядка?
1) серая крыса
2) колорадский жук
3) дизентерийная амеба
4) виноградная улитка
5) божья коровка
6) медоносная пчела

Ответ

Огромную роль в воспроизводстве жизни играет энергия Солнца. Количество этой энергии очень велико (примерно 55 ккал на 1 см 2 в год). Из этого количества продуценты — зеленые растения — в результате фотосинтеза фиксируют не более 1-2 % энергии, а пустыни и океан — сотые доли процента.

Число звеньев в пищевой цепи может быть различным, но обычно их 3-4 (реже 5). Дело в том, что к конечному звену пищевой цепи поступает так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

Рис. 1. Пищевые цепи в наземной экосистеме

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Простейшая пищевая цепь (или цепь питания) может состоять из фитопланктона, затем идут более крупные травоядные планктонные ракообразные (зоопланктон), а заканчивается цепь китом (или мелкими хищниками), которые фильтруют этих ракообразных из воды.

Природа сложна. Все ее элементы, живые и неживые, — одно целое, комплекс приспособленных друг к другу, взаимодействующих и взаимосвязанных явлений и существ. Это звенья одной цепи. И если удалить из общей цепочки хотя бы одно такое звено, результаты могут быть непредвиденными.

Особенно негативно разрыв цепей питания может сказаться на леса — будь то лесные биоценозы умеренной зоны либо отличающиеся богатым видовым разнообразием биоценозы тропического леса. Многие виды деревьев, кустарников или травянистых растений пользуются услугами определенного опылителя — пчелы, осы, бабочки или колибри, обитающих в пределах ареала данного растительного вида. Как только погибнет последнее цветущее дерево или травянистое растение, опылитель вынужден будет покинуть данное местообитание. В результате погибнут питающиеся этими растениями или плодами дерева фитофаги (травоядные). Без пиши останутся охотившиеся на фитофагов хищники, а далее изменения последовательно коснутся остальных звеньев пищевой цепи. В итоге они скажутся и на человеке, поскольку у него есть свое определенное место в пищевой цепи.

Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищную и детритную. Пищевые цени, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих организмов, называются пастбищными, или цепями выедания. На вершине пастбищной цепи стоят зеленые растения. На втором уровне пастбищной цепи обычно находятся фитофаги, т.е. животные, питающиеся растениями. Примером пастбищной пищевой цепи могут служить взаимоотношения между организмами на пойменном лугу. Начинается такая цепь с лугового цветкового растения. Следующее звено — бабочка, питающаяся нектаром цветка. Затем идет обитатель влажных местообитаний — лягушка. Ее покровительственная окраска позволяет ей подстеречь жертву, но не спасает от другого хищника — обыкновенного ужа. Цапля, поймав ужа, замыкает пищевую цепь на пойменном лугу.

Если пищевая цепь начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детрита, она называется детритной , или цепью разложения. Термин «детрит» означает продукт распада. Он позаимствован из геологии, где детритом называют продукты разрушения горных пород. В экологии детрит — это органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения. Такие цепи характерны для сообществ дна глубоких озер, океанов, где многие организмы питаются за счет оседания детрита, образованного отмершими организмами верхних освещенных слоев водоема.

В лесных биоценозах детритная цепь начинается с разложения мертвого органического вещества животными-сапрофагами. Наиболее активное участие в разложении органики здесь принимают почвенные беспозвоночные животные (членистоногие, черви) и микроорганизмы. Присутствуют и крупные сапрофаги — насекомые, которые готовят субстрат для организмов, осуществляющих процессы минерализации (для бактерий и грибов).

В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а, наоборот, уменьшаются. Так, на втором уровне могут стоять насекомые-могильщики. Но наиболее типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие процесс разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений на вершине пастбищной цепи, начиная тем самым новый круг движения вещества.

В одних экосистемах преобладают пастбищные, в других — детритные цепи. Например, лес считается экосистемой с преобладанием детритных цепей. В экосистеме гниющего пня пастбищная цепь вообще отсутствует. В то же время, например, в экосистемах поверхности моря практически все продуценты, представленные фитопланктоном, потребляются животными, а их трупы опускаются на дно, т.е. уходят изданной экосистемы. В таких экосистемах преобладают пастбищные пищевые цепи, или цепи выедания.

Общее правило , касающееся любой пищевой цепи, гласит: на каждом трофическом уровне сообщества большая часть поглощаемой с пищей энергии тратится на поддержание жизнедеятельности, рассеивается и больше не может быть использована другими организмами . Таким образом, потребленная пища на каждом трофическом уровне ассимилируется не полностью. Значительная ее часть расходуется на обмен веществ. При переходе к каждому последующему звену пищевой цепи общее количество пригодной для использования энергии, передаваемой на следующий, более высокий трофический уровень, уменьшается.

Пищевая цепь - это сложная структура звеньев, в которой каждое из них взаимосвязано с соседним или же каким-либо другим звеном. Этими составляющими цепочки являются различные группы организмов флоры и фауны.

В природе пищевая цепь - это способ движения вещества и энергии в среде. Все это необходимо для развития и "строительства" экосистем. Трофическими уровнями называется сообщество организмов, которое располагается на определенном уровне.

Биотический круговорот

Пищевая цепь является биотическим круговоротом, который объединяет живые организмы и компоненты неживой природы. Данное явление также называется биогеоценозом и включает в себя три группы: 1. Продуценты. Группа состоит из организмов, которые производят пищевые вещества для других существ в результате фотосинтеза и хемосинтеза. Продуктом данных процессов являются первичные органические вещества. Традиционно, продуценты являются первыми в пищевой цепи. 2. Консументы. Пищевая цепь располагает данную группу над продуцентами, поскольку они потребляют те питательные вещества, которые произвели продуценты. В данную группу входят различные гетеротрофные организмы, к примеру, животные, съедающие растения. Различают несколько подвидов консументов: первичные и вторичные. В разряду первичных потребителей можно отнести травоядных животных, а ко вторичным - плотоядных, которые поедают описанных ранее травоядных. 3. Редуценты. Сюда относятся организмы, которые разрушают все предыдущие уровни. Наглядным примером может стать случай, когда беспозвоночные и бактерии разлагают остатки растений или мертвые организмы. Таким образом, пищевая цепь завершается, но круговорот веществ в природе продолжается, поскольку в результате данных превращений образуются минеральные и другие полезные вещества. В дальнейшем образованные компоненты используются продуцентами для образования первичной органики. Пищевая цепьсложная структура, поэтому вторичные консументы запросто могут стать пищей для других хищников, которых причисляют к третичным консументам.

Классификация

таким образом, принимает непосредственное участие в круговороте веществ в природе. Различают два типа цепей: детритные и пастбищные. Как видно из названий, первая группа наиболее часто встречается в лесных массивах, а вторая - на открытых пространствах: поле, луг, пастбище.

Такая цепь имеет более сложную структуру связей, там даже возможно появление хищников четвертого порядка.

Пирамиды

одна или несколько, существующие в конкретной среде обитания, образуют пути и направления движения веществ и энергии. Все это, то есть организмы и их места обитания, образуют функциональную систему, которая носит название экосистемы (экологической системы). Трофические связи достаточно редко бывают прямолинейными, обычно они имеют вид сложной и запутанной сети, в которых каждый компонент взаимосвязан с остальными. Переплетение пищевых цепей образует пищевые сети, которые в основном служат для построения и рассчетов экологических пирамид. В основе каждой пирамиды находится уровень продуцентов, наверх которого настраиваются все последующие уровни. Различают пирамиду чисел, энергии и биомассы.

ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Цель работы : получение навыков составления и анализа пищевых (трофических) цепей.

Общие сведения

Между живыми организмами экосистем существуют разнообразные связи. Одной из центральных связей, которая как бы цементирует самые разные организмы в одну экосистему, является пищевая, или трофическая. Пищевые связи объединяют между собой организмы по принципу пища - потребитель. Это ведет к возникновению пищевых, или трофических цепей. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. Типичный пример – животное поедает растения. Это животное, в свою очередь, может быть съедено другим животным. Таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов

Каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию.

Такая последовательность переноса энергии пищи в процессе питания от ее источника через последовательный ряд живых организмов называется пищевой (трофической) цепью, или цепью питания.Трофические цепи - это путь однонаправленного потока солнечной энергии, поглощенной в процессе фотосинтеза, через живые организмы экосистемы в окружающую среду, где неиспользованная часть ее рассеивается в виде низкотемпературной тепловой энергии.

ные мыши, воробьи, голуби. Иногда в экологической литературе любую пищевую связь называют связью «хищник – жертва», понимая под хищником поедателя. Стабильность системы «хищник-жертва» обеспечивается следующими факторами:

- неэффективность хищника, бегство жертвы;

- экологические ограничения, налагаемые внешней средой на численность популяции;

- наличие у хищников альтернативных пищевых ресурсов;

- уменьшение запаздывания в реакции хищника.

Место каждого звена в цепи питания являетсятрофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемыепервичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называютсяпер-

вичными консументами, третьего - вторичными консументамии т. д.

Трофические цепи делятся на два основных типа: пастбищные (цепи выедания, цепи потребления) идетритные (цепи разложения).

Растение → заяц → волк Продуцент → травоядное животное → плотоядное животное

Широко распространены и такие пищевые цепи:

Растительный материал (например, нектар) → муха → паук → землеройка → сова.

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

В водных, в частности, морских экосистемах пищевые цепи хищников длиннее, чем в наземных.

Детритная цепь начинается с мертвого органического вещества - детрита, который разрушается детритофагами, поедаемыми мелкими хищниками, и заканчивается работой редуцентов, минерализующих органические остатки. В детритных пищевых цепях наземных экосистем важную роль играют лиственные леса, большая часть листвы которых не употребляется растительноядными животными в пищу и входит в состав лесной подстилки. Листья измельчаются многочисленными детритофагами (грибами, бактериями, насекомыми), далее заглатываются дождевыми червями, которые осуществляют равномерное распределение гумуса в поверхностном слое почвы, образуя мулль. Разлагающие

микроорганизмы, завершающие цепь, производят окончательную минерализацию мертвых органических остатков (рис. 1).

В целом типичные детритные цепи наших лесов можно представить следующим образом:

листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястребперепелятник;

мертвое животное → личинки падальных мух → травяная лягушка → уж.

Рис. 1. Детритная пищевая цепь (по Небелу, 1993)

В качестве исходного органического материала, который подвергается в почве биологической переработке организмами, населяющими почву, можно для примера рассмотреть древесину. Древесина, попадающая на поверхность почвы, прежде всего, подвергается переработке личинками насекомых усачей, златок, сверлил, которые используют ее в пищу. Им на смену приходят грибы, мицелий которых в первую очередь поселяется в ходах, проделанных в древесине насекомыми. Грибы еще сильнее разрыхляют и разрушают древесину. Такая рыхлая древесина и сам мицелий оказываются пищей для личинок огнецветки. На следующем этапе в уже сильно разрушенной древесине поселяются муравьи, которые уничтожают почти всех личинок и создают условия для поселения в древесине новой генерации грибов. Такими грибами начинают кормиться улитки. Завершают же разрушение и гумификацию древесины микробы-редуценты.

Аналогично идет гумификация и минерализация навоза диких и домашних животных, поступающего в почву.

Как правило, пища каждого живого существа более или менее разнообразна. Только все зеленые растения «питаются» одинаково: углекислым газом и ионами минеральных солей. У животных случаи узкой специализации питания довольно редки. В результате возможной смены питания животных все организмы экосистем вовлечены в сложную сеть пищевых взаимоотношений. Пищевые цепи тесно переплетаются друг с другом, образуя пищевые, или трофические сети. В трофической сети каждый вид прямо или косвенно связан со многими. Пример трофической сети с размещением организмов по трофическим уровням представлен на рис. 2.

Пищевые сети в экосистемах весьма сложные, и можно сделать вывод, что поступающая в них энергия долго мигрирует от одного организма к другому.

Рис. 2. Трофическая сеть

В биоценозах пищевые связи играют двоякую роль. Во-первых, они

обеспечивают передачу вещества и энергии от одного организма к другому.

Вместе, таким образом, уживаются виды, которые поддерживают жизнь друг друга. Во-вторых, пищевые связислужат механизмом регуляции численно-

Представление трофических сетей может быть традиционным (рис.2) или с использованием ориентированных графов (орграфов).

Геометрически ориентированный граф можно представить в виде набора вершин, обозначаемых кружками с номерами вершин, и дуг, соединяющих эти вершины. Дуга задаёт направление от одной вершины к другой.Путём в графе называется такая конечная последовательность дуг, в которой начало каждой последующей дуги совпадает с концом предыдущей. Дуги можно обозначать парой вершин, которые она соединяет. Путь записывается в виде последовательности вершин, через которые он проходит.Контуром называется путь, начальная вершина которого совпадает с конечной.

НАПРИМЕР:

В 3;

1, 2 или 1, 3, 2 – пути от вершины

		к вершине

В сети питания вершиной графа отображаются объекты моделирования; дуги, обозначаемые стрелками, проводят от жертвы кхищнику.

Любой живой организм занимает определённую экологическую нишу . Экологическая ниша – это совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида. Никакие два вида не имеют в экологическом фазовом пространстве одинаковых ниш. Согласно принципу конкурентного исключения Гаузе, два вида с близкими экологическими требованиями длительное время не могут занимать одну экологическую нишу. Эти виды конкурируют, и один из них вытесняет другой. На основе сетей питания можно построитьграф конкуренции. Живые организмы в графе конкуренции отображаются в виде вершин графа, между вершинами проводится ребро (связь без направления) в том случае, если существуетживой организм , который служит пищей для организмов, отображаемых вышеуказанными вершинами.

Разработка графа конкуренции позволяет выделить конкурирующие виды организмов и проанализировать функционирование экосистемы и её уязвимость.

Широко распространён принцип соответствия роста сложности экосистемы и увеличения её устойчивости. Если экосистема представлена сетью питания, можно использовать разные способы измерения сложности:

- определить число дуг;

- найти отношение числа дуг к числу вершин;

Для измерения сложности и разнообразия сети питания используется также трофический уровень, т.е. место организма в цепи питания. Трофический уровень можно определять как по наиболее короткой, как и по наиболее длинной цепи питания от рассматриваемой вершины, имеющей трофический уровень, равный «1».

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1

Составьте сеть для 5 участников: трава, птицы, насекомые, зайцы, лисы.

Задание 2

Установите цепи питания и трофический уровень по наиболее короткому и наиболее длинному пути сети питания из задания «1».

		Трофический уровень и пищевая цепь
сети питания	по кратчайшему пути		по наиболее длинному пути

4 . Насекомые

Примечание: пастбищная пищевая цепь начинается с продуцентов . Организм, указанный в колонке 1, является верхним трофическим уровнем. Для консументов I порядка длинный и короткий пути трофической цепи совпадают.

Задание 3

Предложите трофическую сеть согласно варианта задания (табл. 1П) и составьте таблицу трофических уровней по наиболее длинному и наиболее короткому пути. Пищевые предпочтения консументов приведены в табл. 2П.

Задание 4

Составьте трофическую сеть по рис. 3 и разместите ее участников по трофическим уровням

ПЛАН ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Граф трофической сети и граф конкуренции по учебному примеру (задания 1, 2).

3. Таблица трофических уровней по учебному примеру (задание 3).

4. Граф сети питания, граф конкуренции, таблица трофических уровней согласно варианту задания.

5. Схема трофической сети с размещением организмов по трофическим уровням (по рис.3).

Рис. 3. Биоценоз тундры.

Первый ряд: мелкие воробьиные, различные двукрылые насекомые, мохноногий канюк. Второй ряд: песец, лемминги, полярная сова. Третий ряд: белая куропатка, зайцы-беляки. Четвертый ряд: гусь, волк, северный олень.

Литература

1. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. 637 с.

2. Жизнь животных в 7-ми томах. М.: Просвещение, 1983-1989.

3. Злобин Ю.А. Общая экология. Киев.: Наукова думка, 1998. – 430 с.

4. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИДАНА,

5. Небел Б. Наука об окружающей среде: как устроен мир. – М.: Мир, 1993.

–т.1 – 424 с.

6. Экология: Учебник для технических вузов/ Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, и др.; Под ред. Л.И. Цветковой. –М.: АСВ; СПб: Химиздат, 2001.-552с.

7. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов/Под ред. Проф. Э.В. Гирусова. – М.: Закон и право, ЮНИТИ,

		Таблица 1П
		Видовая структура биоценоза
	Название био-	Видовой состав биоценоза

	Кедровник	Кедр корейский, береза желтая, лещина разнолистная,
		осока, заяц-беляк, белка летяга, белка обыкновенная,
		волк, бурый медведь, гималайский медведь, соболь,
		мышь, кедровка, дятел, папоротник.
	Заболоченный	Осоки, ирис, тростник обыкновенный.Заходят волк, лиса,
		бурый медведь, косуля, мышь. Амфибии – углозуб сибир-
	вейниковый	ский, квакша дальневосточная, лягушка сибирская. Улит-
		ка, земляной червь. Птицы – дальневосточный белый
		аист, пегий лунь, фазан, японский журавль, даурский жу-
		равль. Бабочки махаоны.
	Белоберезовый	Осина, береза плосколистная (белая) осина, ольха, дио-
		скорея ниппонская (травянистая лиана), злаки, осоки,
		разнотравье (клевер, чина). Кустарники – леспедеца, ря-
		бинник, таволга. Грибы – подберезовики, подосиновики.
		Животные - енотовидная собака, волк, лиса, медведь бу-
		рый, колонок, изюбрь, косуля, углозуб сибирский, лягуш-
		ка сибирская, мышь. Птицы – подорлик большой, синица,

	Ельник травя-	Растения – пихта, лиственница, кедр корейский, клен, ря-
		бинник рябинолистный, жимолость, ель, осоки, злаки.
	кустарниковый	Животные – заяц-беляк, белка обыкновенная, белка летя-
		га, волк, медведь бурый, медведь гималайский, соболь,
		харза, рысь, изюбрь, лось, рябчик, сова, мышь, бабочка

		Растения - дуб монгольский, осина, береза плосколистная,
		липа, ильм, маакия (единственное на Дальнем Востоке
		дерево, относящееся к семейству бобовых), кустарники –
		леспедеца, калина, рябинник рябинолистный, шиповник,
		травы – ландыш, осоки, чемерица, черемша, бубенчики,
		колокольчики. Животные – бурундук, енотовидная соба-
		ка, волк, лиса, медведь бурый, барсук, колонок, рысь, ка-
		бан, изюбрь, косуля, заяц, углозуб сибирский, квакша
		дальневосточная, лягушка сибирская, мышь, ящерица жи-
		вородящая, сойка, дятел, поползень, жук-дровосек, кузне-

		Растения - осина, береза плосколистная, боярышник, ши-
		повник, спирея, пион, злаки. Животные – енотовидная
		собака, волк, лиса, медведь бурый, колонок, изюбрь, ко-
		суля, углозуб сибирский, лягушка сибирская, мышь, яще-
		рица живородящая, сойка, дятел, поползень, подорлик,
		жук-дровосек, кузнечик,

		Таблица 2П
	Спектр питания некоторых видов

Живые организмы		Пищевые пристрастия - «меню»
	Трава (злаки, осоки); кора осины, липы, лещины; ягоды (земляни-

	Семена злаков, насекомые, черви.
Белка летяга

	и их личинки.
Растения	Потребляют солнечную энергию и минеральные вещества, воду,
	кислород, углекислый газ.
	Грызуны, зайцы, лягушки, ящерицы, мелкие птицы.

Белка обыкновен-	Кедровые орехи, орехи лещины, желуди, семена злаков.
	Семена кустарников (элеутерококк), ягоды (брусника), насекомые
	и их личинки.
Личинки насеко-	Личинки комаров – водоросли, бактерии.
мых комаров,	Личинки стрекоз – насекомые, мальки рыб.
	Сок трав.
	Грызуны, зайцы, лягушки, ящерицы.

Орлан белоплечий	Рыба, мелкие птицы.

Медведь бурый	Эврифаг, предпочтение отдает животной пище: кабаны (подсвин-
	ки), рыба (лосось). Ягоды (малина, черемуха, жимолость, голуби-
	ка), коренья.
Медведь гималай-	Дудник (медвежья дудка), лесные ягоды (брусника, малина, чере-
	муха, голубика), мед (осы, пчелы), лилейные (луковицы), грибы,
	орехи, желуди, личинки муравьев.
Насекомые	Травянистые растения, листья деревьев.

	Мышь, белка, зайчата, рябчик.
	Хищник. Зайцы, белка, подсвинки.
		трава (хвощ зимующий), бобовые (вика, чина),
		кора лещины, ив, подрост берез, корни кустарников (ле-
	щина, малина).
	Почки берез, ольхи, липы; злаки; ягоды рябины, калины; хвоя пих-
	ты, ели, лиственницы.
	Мышь, бурундук, зайчата, лисята, змеи (уж, полоз), ящерица, бел-
	ка, летучая мышь.
	Мыши, зайцы, косуля, стаей могут убить оленя, лося, кабана.
Уховертка	Хищник. Блохи, жуки (мелкие), слизни, дождевые черви.
Жук -дровосек	Кора березы, кедра, липы, кленов, лиственницы.
	Пыльца растений.
павлиноглазка
	Мышь, зайчата, бурундук, углозуб сибирский, птенцы журавлей,
	аиста, уток; квакша дальневосточная, фазанята, черви,
	крупные насекомые.
	Кора лещины, березы, ив, дуба, осока, вейник, тростник; листья бе-
	резы, ивы, дуба, лещины.
	Хищник. Рачки, личинки комара.

Квакша дальнево-		Водные беспозвоночные.

		Травы (вейник), осока, грибы, растительные остатки и почва.
		Растения, рыба и ее икра во время нереста, насекомые и их личин-

Земляной червяк		Отмершие растительные остатки.
Дальневосточный		Улитка, квакша, сибирская лягушка, рыба (вьюн, ротан), змеи,
белый аист		мыши, саранча, птенцы воробьиных птиц.
Журавль японский		Корневища осок, рыба, лягушки, мелкие грызуны, птенцы.
Лунь пегий		Мышь, мелкие птицы (овсянки, камышевки, воробья), лягушки,
		ящерицы, крупные насекомые.
		Почки березы, ольхи, вейник.
Бабочки махаоны		Пыльца растений (фиалки, хохлатки).
		Плотояден предпочтение отдает животной пище – зайцы, молодые
		лосята, косули, олени, кабаны.
Енотовидная со-		Рыба тухлая, птицы (жаворонки, овсяницы, камышевки).

		Веточный корм (береза, осина, ива, лещина; листья дуба, липы),
		желуди, кора дуба, водоросли на мелководьях, вахта трехлистная.
		Комар, пауки, муравьи, кузнечики.

Ящерица живоро-		Насекомые и их личинки, черви дождевые.

Подорлик		Хищник. Мелкие млекопитающие, фазан, мыши, зайцы, лисята,
		птицы, рыба, грызуны.
		Белки, бурундуки, птицы.
Бурундук		Семена яблони, шиповника, калины, рябинника, рябины; грибы;
		орехи; желуди.
		Корни, черви дождевые, мыши, насекомые (муравьи и их личинки).
		Хищник. Мыши.
		Семена злаков, орехи.
		Орехи кедровые, желуди, ягода (рябина), яблоня.
		Жуки дровосеки, насекомые древоточцы.
		Кабан, заяц, косуля, лосята, оленята, лось, олень (подранки).
Поползень		Насекомые; семена древесных, ягоды, орехи.
Лемминги		Зерноядные. Осоки, шикша, злаки.
		Зерноядные.
		Хищник. Лемминги, птенцы куропаток, чаек.
Полярная сова		Лемминги, мыши полевки, зайцы, утки, фазаны, тетерева.

Белая куропатка		Растительноядные. Семена злаков; почки берез, ив, ольхи.
		Травоядные, листья и кора деревьев, мох – ягель.
Заяц-беляк		Зимой – кора; летом – ягоды, грибы.
		Травоядные. Осоки, злаки, водоросли, побеги водных растений.
Северный олень		Ягель, злаки, ягоды (морошка, клюква), мыши.
		Косуля, изюбр, пятнистый олень, кабан.
Дафнии, циклопы		Одноклеточные водоросли.

Разделы