Курсовая работа: Біогеоценологія – вчення про екосистеми
Вчені підтверджують, що трофічна структура екосистем склалася на дуже ранніх стадіях існування життя на Землі. У викопних залишках чітко проглядається поділ тварин на рослиноїдних і хижих із відповідною спеціалізацією кісток і зубів.
У харчових мережах живі організми одного трофічного рівня об'єднані горизонтальними зв'язками, тобто, наявністю загальних об'єктів харчування. Природно, що виникає харчова конкуренція. Проте, сильна харчова конкуренція між різноманітними видами в складі угруповання невигідна для біоценозу в цілому.
4. Первинна продукція - продукція автотрофних організмів. Екологічна ефективність екосистем
Усі живі організми нашої планети підтримують свою життєдіяльність тільки завдяки енергії Сонця. Але не слід собі уявляти, що дана енергія космічного походження є загальнодоступною і широко використовується живими організмами. Тільки незначна частина енергії сонця вловлюється рослинами, використовується для фотосинтезу. Енергія Сонця в основному йде на випаровування і на підтримання температурного режиму земної поверхні. Таким чином, тільки близько 40-50% енергії Сонця проникає в біосферу, і тільки 0,1% зв'язується в процесі фотосинтезу. За рік у масштабах нашої планети синтезується 150-200 млрд. сухої органічної речовини. Що таке продукція?
Приріст біомаси за одиницю часу називається (валовою) продукцією, тобто, це кількість органічної речовини, що нагромаджує екосистема за одиницю часу.
Частина продукції, яка утворилася понад кількості потрібної для підтримання життєдіяльності всіх форм життя в екосистемі, називається - чистою продукцією.
Людина завжди намагається наростити показники чистої продукції, природа валової - відношення чистої продукції до загальної первинної продукції. Важливою характеристикою продуктивності екосистем є показник біомаси, що утворюється в тому чи іншому типі екосистеми.
Біомаса - вся органічна речовина екосистеми, тобто, це виражена в одиницях маси чи енергії кількість живої речовини організмів, окремих живих компонентів, які припадають на одиницю площі або об'єму.
Біомаса створюється за довгі періоди часу. Всі організми, що населяють екосистему, будуть творити біомасу. Показники біомаси відрізняються в різних екосистемах, що зумовлено, насамперед, швидкістю обмінних процесів в самій екосистемі та темпами накопичення енергії в екосистемі. Яскравим прикладом різниці параметрів біомаси різних екосистем нашої планети є наступні дані (табл.1).
Табл.1 . Біомаса деяких екосистем Землі.
| Екосистеми | Площа (%) | Біомаса в середньому, кг/м |
| Вологі тропічні ліси | 17,0 | 45 |
| Вічнозелені ліси помірного поясу | 5,0 | 35 |
| Тундра і високогір'я | 8,0 | 0,6 |
| Пустелі і напівпустелі | 18,0 | 0,7 |
| Культивовані землі | 2,0 | 1 |
| Болота | 2,0 | 15 |
Як бачимо, прямого зв'язку із об'ємом або площею, що займають екосистеми, і їх продуктивністю, нема.
Одним із надзвичайно важливих показників автотрофної ланки харчового ланцюга екосистеми є первинна продукція.
Первинна продукція - біомаса підземних і надземних органів, а також: енергія і леткі речовини, вироблені автотрофною рослинністю на одиниці площі за одиницю часу.
Первинну продукцію виражають, як правило, в грамах біомаси на їм2 на рік. Отже, простіше кажучи, продукція зелених рослин і буде первинною продукцією. Визначення параметрів первинної продукції є важливою передумовою для оптимізації природокористування. На сьогоднішній день людині не під силу моделювання природних процесів, щоб збільшити рівень первинної продукції хоча б до середніх параметрів природних екосистем.
Ми знаємо, що трофічні зв'язки, започатковані автотрофними організмами, творять складні ланцюги живлення гетеротрофної та сапротрофної ланки харчових зв'язків. Внаслідок споживання енергії, акумульованої гетеротрофними організмами, утворюється вторинна продукція.
Слід розуміти, що енергія не повертається до основного джерела, як це відбувається з хімічними речовинами. Кожен організм запасає частину відібраної енергії у своїх тканинах, а частину виділяє у вигляді теплоти або механічної роботи. Проілюструємо схему потоку енергії за Ю. Злобіним ( 1998) (мал.2)
Мал.2 . Схема потоку енергії в екосистемі.
Як видно із наведеної схеми, енергія у досить великій кількості не використовується. Тому і постає питання, наскільки ефективно використовується енергія в екосистемі (мал.3).
Мал.3 . Використання енергії в екосистемі.
Аналіз вказаних схем показує, що екологічна ефективність залежить від ефективності трьох головних ступенів у потоці енергії: експлуатації, асиміляції, чистої продукції.
5. Екологічна піраміда. Піраміди мас, чисел та енергії
Кількісні оцінки трофічних рівнів екосистеми вказують на існування певної закономірності у відповідності нижчого трофічного рівня відносно іншого. Ч. Елтон встановив, що кількість особин, що утворюють послідовний ланцюг, невпинно зменшується. В подальшому дане твердження Елтона неодноразово перевірялось і підтверджувалось. На сьогодні даний висновок більше відомий як "піраміда Елтона", так як схематичне зображення даної закономірності має вигляд піраміди (мал.4).
Подальший аналіз енергетичних зв'язків в екосистемі показав, що встановлена "пірамідальна" закономірність має своє відображення і при оцінціпараметрів біомаси та енергії, (табл.2).
Мал.4 . Схематичне зображення піраміди Елтона.
Таблиця 5.2. Порівняння трофічних рівнів за чисельністю, біомасою та продуктивністю.
| Трофічний рівень | Чисельність екз/м2 | Біомаса г/м2 | Продуктивність мг/м2 /день |
| Продуценти | 7,2*1012 | 17,7 | 280,0 |
| Рослиноїдні | 1,5*104 | 1,25 | 26,8 |
| Хижаки: первинні | 100 | 0,66 | 1,2 |
| вторинні | 15 | 0,1 | 0,1 |
Отже, існує три типи пірамід: піраміда чисел, піраміда біомаси та піраміда енергії, (мал.5).
Піраміда чисел
