Энергетика экосистемы. Пищевая цепь. Закон линдемана и его связь с законами физики
Изначально поступает в экосистемы энергия от Солнца. Это, можно сказать, первичная. Использовать ее на Земле могут только организмы, обладающие способностью к фотосинтезу. А именно высшие растения, водоросли, в том числе сине-зеленые, фотоавтотрофные простейшие и бактерии. Это первый этап, на котором неорганические соединения переходят в состояние органических, то есть те, что могут быть использованы в качестве источника питания для вышестоящих живых организмов.
Зеленые растения из воды, углекислого газа, используя в качестве питания неорганические вещества, принимают солнечную энергию и производят кислород. Растения автотрофы и продуценты или производители. Они стоят на нижнем ярусе пищевой цепи. Надо отметить, что для этих целей растения используют не более 1%, проникающей на Землю через атмосферу.
Сами растения и кислород, выработанный ими, становятся «питанием» и «дыханием» для всех остальных живых организмов. С ними химические элементы и энергия начинают свое «путешествие» по пищевой цепи. В процессе, они будут переходить из одной системы в другую и менять форму.
Попадая на второй пищевой уровень, происходит первое существенное рассеивание. С переходом на каждый последующий, такая потеря будет продолжаться. На более высоком уровне используется не более 10% энергии предыдущего. Такая статистика получила название «Правило десяти процентов». Если его применить и произвести несложный расчет, то количество ступеней в трофической цепи не может превышать шести. Иначе для жизни будет не хватать.
|
|
|
Пищевая цепь состоит из автотрофных и гетеротрофных организмов. Автотрофные – это растения, которые питаются неорганическими соединениями. Все остальные – гетеротрофные. Они потребляют органику и называются консументами или потребителями. Они подразделяются на травоядных и хищников.
Автотрофные
Растение — адуванчик
Основной пищей хищников являются животные, хотя едят и траву и падаль. Живые организмы, которые питаются только мертвой органикой, называются редуценты или разрушителями. К ним относят грибы, бактерии, микроорганизмы, червей, личинок насекомых. Редуценты – это последние живые организмы, использующие энергию. После них она заканчивает свое движение по пищевой цепи, а органические соединения превращаются в неорганические.
Уменьшаясь, поток энергии в экосистемах тем не менее позволяет живым организмам существовать. Принято это объяснять тем, что у живых организмов, стоящих на более высокой ступени в пищевой цепи, степень усваивания выше. Если травоядные усваивают около 20%, то у хищников этот показатель 75% и более. Травоядным для выживания приходиться поедать значительно больше пищи в количественном выражении, чем хищнику.
|
|
|
Однако часть теряется. Животные дышат, переваривают пищу, отдают энергию в виде тепла в атмосферу и так далее. В науке разработана формула, которая определяет баланс пищи и энергии для отдельного живого организма. В ней количество потребленной равно сумме энергий: дыхания и жизнеобеспечения, в том числе движения, сердцебиения, поддержания температуры и так далее, прироста или запасов в теле, а также остающейся в продуктах выделения.
читается, что поток энергии в экосистемах теряет ее около 90% и на следующий уровень передается всего лишь 10% от объема предыдущего. На основании этого расчета было выведено «Правило 10%». Сторонники этой теории сразу же оговариваются, что это правило не совсем корректно, так как пищевые цепи переплетаются, создавая сети или паутину, но энергия в экосистемах сохраняется и одновременно рассеивается, то есть подчиняется основным законам термодинамики.
Сомнения «Правило 10%», называемой еще «число Линденмана», вызывает уже при первом ее рассмотрении, так как в основе ее лежит предположение, что представители следующего пищевого звена полностью поглощают представителей предыдущего. В жертве, которую съедает хищник, содержится лишь 10% ее энергии. Остальная израсходована на дыхание, поддержание температуры и так далее. То есть он съедает только прирост, если следовать формуле.
|
|
|
Точнее – закономерность в области биологии, установленная РаймондомЛиндеманом, согласно которой только часть (примерно 10%) энергии, поступившей на определенный системный уровень, передаётся организмам, находящимся на более высоких уровнях. Например, растения могут усваивать при фотосинтезе до 1% солнечной энергии. В свою очередь, растительноядные животные потребляют около до 10% энергии растений (или: до 90% энергии, накопленной растениями, просто теряется…). Хищники, питаясь растительноядными животными, получают 10% энергии, содержащихся в биомассе всего ими съеденного. Обратный поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемой верхним уровнем экологической пирамиды энергии более низкими её уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее - не более 0,5% от общего её потока, и потому можно полагать, что круговорота энергии в биоценозе не происходит.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 755; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!