Енергія не може бути ні народжена, ні знищена, вона може бути лише трансформована з однієї форми в іншу.
Закон збереження енергії
Основні поняття й ключові терміни: Ланцюги живлення. Правило екологічної піраміди. Колообіг речовин і потік енергії.
Пригадайте! Що таке екосистема?
Поміркуйте!
Що пов’язує ці організми між собою?
ЗМІСТ
Які зв'язки є визначальними у функціонуванні екосистеми?
Всередині екосистеми обмін речовин, енергії та інформації здійснюється завдяки діяльності продуцентів, консументів й редуцентів, пов’язаних між собою харчовими зв’язками. Наприклад, у лісі гусінь споживає листя, їх поїдають синиці, на яких полює яструб. Така послідовність називається ланцюгом живлення, а кожна його ланка - трофічним рівнем. Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) - це послідовний ряд живих організмів, пов’язаних харчовими зв’язками, який відображає передачу речовини та енергії в екосистемі. Термін «ланцюг живлення» запропонував Ч. Елтон у 1934 р. Першою ланкою більшості ланцюгів живлення є продуценти, якими є автотрофні організми. Наступні ланки трофічних ланцюгів займають гетеротрофні консументи: рослиноїдні, м’ясоїдні та всеїдні тварини. Рештки організмів ще містять органічні речовини й енергію, тому можуть бути використані редуцентами.
Це сапротрофні бактерії, гриби й тварини. Таким чином, функціональними компонентами екосистем є продуценти, консументи йредуценти.
Іл. 150. Трофічні рівні ланцюгів виїдання: листя рослин - рослиноїдні комахи - хижі комахи - комахоїдні птахи - хижі птахи
За джерелом надходження енергії до консументів ланцюги живлення поділяють на пасовищні та детритні. Пасовищні, або ланцюги виїдання (іл. 150), - це ряд організмів, який починається із зелених рослин (наприклад, трава - зелений коник - ящірка - яструб). Детритні, або ланцюги розщеплення (іл. 151), - це ряд організмів, що починається з мертвої органічної речовини (наприклад, опале листя - дощовий черв’як - кріт - лисиця).
У будь-якій екосистемі різні ланцюги живлення не існують окремо один від одного, а взаємопереплетені, оскільки один і той самий вид одночасно може бути ланкою різних ланцюгів живлення. Переплітаючись, ланцюги живлення формують мережу живлення (трофічну мережу) (іл. 152).
Іл. 152. Трофічна мережа діброви
Отже, функціонування екосистем забезпечується харчовими зв'язками, що поєднують продуцентів, консументів та редуцентів у ланцюги й мережі живлення.
Які основні закономірності функціонування екосистем?
ФУНКЦІОНУВАННЯ ЕКОСИСТЕМ - сукупність процесів, що забезпечують діяльність, існування та розвиток екосистеми в часі. Основними закономірностями функціонування екосистем є такі.
Правило екологічної піраміди (закон піраміди енергії Р. Ліндемана (1942), правило «десяти відсотків»): екологічна ефективність кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша попередньої внаслідок втрат енергії на кожному трофічному рівні.
Графічно це правило можна зобразити у вигляді піраміди, складеної з окремих блоків (іл. 153). Екологічна піраміда - це графічне відображення трофічної структури ланцюга живлення. Залежно від показника, покладеного в основу, є різні види екологічних пірамід:
піраміда чисел — відображає кількість особин у кожному рівні ланцюга живлення; може бути оберненою;
піраміда біомаси — кількість органічної речовини; лише прямого типу;
піраміда енергії — кількість енергії в їжі; лише прямого типу.
Закон односпрямованості потоку енергії: енергія, що її отримує екосистема, передається в одному напрямку від продуцентів до консументів та редуцентів.
Наблюдая за одним и тем же биогеоценозом, можно увидеть, как заметно изменяется его облик в течение года. Выжженная в конце лета степь не похожа на ту же степь весной, красочную от цветущих тюльпанов, ирисов, примул, крокусов. Зимний лес, одетый в снежные "шапки", совершенно не похож осенний, окрашенный в оранжевые, желтые, багряные краски. Изменяется облик луга по мере того, как весной и летом зацветают на нем разные травы. В то же время, кроме сезонных изменений, в экосистемах происходят и многолетние изменения.
Несмотря на то, что экосистема - это устойчивая, саморегулирующаяся система, ей свойственно развитие. Под развитием любой системы понимают необратимое качественное изменение, которое обычно сопровождается количественными переменами. Так, в процессе развития экосистемы простые сообщества в ней замещаются более сложными, с богатым видовым составом, со сложной пространственной и трофической структурами. То есть в основе развития экосистемы лежит смена сообществ (растительных, животных, грибных, микробиологических), входящих в состав биоценоза данной экосистемы.
Развитие и смену сообществ можно наблюдать на кротовинах, которые зарастают, сменяя ряд последовательных этапов, несколько лет. Обнажения почвы, образовавшиеся в результате падения старых деревьев, восстанавливаются более длительно - десятки лет. Крупные вырубки леса или участки после пожарищ требуют для восстановления 100-200 лет.
Смена природных сообществ может проходить под влиянием биотических абиотических факторов и человека.
Енергія не може бути ні народжена, ні знищена, вона може бути лише трансформована з однієї форми в іншу.
Закон збереження енергії
Основні поняття й ключові терміни: Ланцюги живлення. Правило екологічної піраміди. Колообіг речовин і потік енергії.
Пригадайте! Що таке екосистема?
Поміркуйте!
Що пов’язує ці організми між собою?
ЗМІСТ
Які зв'язки є визначальними у функціонуванні екосистеми?
Всередині екосистеми обмін речовин, енергії та інформації здійснюється завдяки діяльності продуцентів, консументів й редуцентів, пов’язаних між собою харчовими зв’язками. Наприклад, у лісі гусінь споживає листя, їх поїдають синиці, на яких полює яструб. Така послідовність називається ланцюгом живлення, а кожна його ланка - трофічним рівнем. Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) - це послідовний ряд живих організмів, пов’язаних харчовими зв’язками, який відображає передачу речовини та енергії в екосистемі. Термін «ланцюг живлення» запропонував Ч. Елтон у 1934 р. Першою ланкою більшості ланцюгів живлення є продуценти, якими є автотрофні організми. Наступні ланки трофічних ланцюгів займають гетеротрофні консументи: рослиноїдні, м’ясоїдні та всеїдні тварини. Рештки організмів ще містять органічні речовини й енергію, тому можуть бути використані редуцентами.
Це сапротрофні бактерії, гриби й тварини. Таким чином, функціональними компонентами екосистем є продуценти, консументи йредуценти.
Іл. 150. Трофічні рівні ланцюгів виїдання: листя рослин - рослиноїдні комахи - хижі комахи - комахоїдні птахи - хижі птахи
За джерелом надходження енергії до консументів ланцюги живлення поділяють на пасовищні та детритні. Пасовищні, або ланцюги виїдання (іл. 150), - це ряд організмів, який починається із зелених рослин (наприклад, трава - зелений коник - ящірка - яструб). Детритні, або ланцюги розщеплення (іл. 151), - це ряд організмів, що починається з мертвої органічної речовини (наприклад, опале листя - дощовий черв’як - кріт - лисиця).
Іл. 151. Трофічні рівні ланцюгів розщеплення: опале листя (детрит) - ґрунтові сапротрофи (бактерії, гриби, амеби, інфузорії, черви) - ґрунтові сапрофаги (хижі комахи, кліщі) - хижі комахи, комахоїдні ссавці
У будь-якій екосистемі різні ланцюги живлення не існують окремо один від одного, а взаємопереплетені, оскільки один і той самий вид одночасно може бути ланкою різних ланцюгів живлення. Переплітаючись, ланцюги живлення формують мережу живлення (трофічну мережу) (іл. 152).
Іл. 152. Трофічна мережа діброви
Отже, функціонування екосистем забезпечується харчовими зв'язками, що поєднують продуцентів, консументів та редуцентів у ланцюги й мережі живлення.
Які основні закономірності функціонування екосистем?
ФУНКЦІОНУВАННЯ ЕКОСИСТЕМ - сукупність процесів, що забезпечують діяльність, існування та розвиток екосистеми в часі. Основними закономірностями функціонування екосистем є такі.
Правило екологічної піраміди (закон піраміди енергії Р. Ліндемана (1942), правило «десяти відсотків»): екологічна ефективність кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша попередньої внаслідок втрат енергії на кожному трофічному рівні.
Графічно це правило можна зобразити у вигляді піраміди, складеної з окремих блоків (іл. 153). Екологічна піраміда - це графічне відображення трофічної структури ланцюга живлення. Залежно від показника, покладеного в основу, є різні види екологічних пірамід:
піраміда чисел — відображає кількість особин у кожному рівні ланцюга живлення; може бути оберненою;
піраміда біомаси — кількість органічної речовини; лише прямого типу;
піраміда енергії — кількість енергії в їжі; лише прямого типу.
Закон односпрямованості потоку енергії: енергія, що її отримує екосистема, передається в одному напрямку від продуцентів до консументів та редуцентів.
Наблюдая за одним и тем же биогеоценозом, можно увидеть, как заметно изменяется его облик в течение года. Выжженная в конце лета степь не похожа на ту же степь весной, красочную от цветущих тюльпанов, ирисов, примул, крокусов. Зимний лес, одетый в снежные "шапки", совершенно не похож осенний, окрашенный в оранжевые, желтые, багряные краски. Изменяется облик луга по мере того, как весной и летом зацветают на нем разные травы. В то же время, кроме сезонных изменений, в экосистемах происходят и многолетние изменения.
Несмотря на то, что экосистема - это устойчивая, саморегулирующаяся система, ей свойственно развитие. Под развитием любой системы понимают необратимое качественное изменение, которое обычно сопровождается количественными переменами. Так, в процессе развития экосистемы простые сообщества в ней замещаются более сложными, с богатым видовым составом, со сложной пространственной и трофической структурами. То есть в основе развития экосистемы лежит смена сообществ (растительных, животных, грибных, микробиологических), входящих в состав биоценоза данной экосистемы.
Развитие и смену сообществ можно наблюдать на кротовинах, которые зарастают, сменяя ряд последовательных этапов, несколько лет. Обнажения почвы, образовавшиеся в результате падения старых деревьев, восстанавливаются более длительно - десятки лет. Крупные вырубки леса или участки после пожарищ требуют для восстановления 100-200 лет.
Смена природных сообществ может проходить под влиянием биотических абиотических факторов и человека.