Харчові (трофічні) ланцюги

Частина отриманої живими організмами енергії витрачається на підтримання життєвих процесів, частина передається організмам наступних харчових рівнів. На початку ж цього потоку знаходиться процес АВТОТРОФНОГО (від грецького авто – сам і трофе – харчування) харчування рослин – ФОТОСИНТЕЗ, при якому підвищується упорядкованість енергії та органічних і мінеральних речовин, що деградували.

В загальному виді трофічний ланцюг може бути зображений таким чином (рис 2.2).

Продуценти за допомогою механізму фотосинтезу виробляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, вуглекислий газ, воду і мінеральні солі. Хемопродуценти використовують енергію хімічних реакцій, наприклад, окислення з`єднань заліза чи сірки, і також виробляють органічну речовину. Можна сказати, що продуценти керують неживою частиною біосфери, її неживою речовиною.

Продуцентами керують консументи, діяльність яких визначають зворотні зв`язки, що йдуть від продуцентів. Консументи першого порядку (травоїдні тварини) харчуються органічною масою рослин. Консументи другого і третього порядків (хижаки, паразити, хижі рослини та гриби) харчуються іншими консументами.

Рис. 2.2. Трофічний ланцюг.

Редуценти споживають частину поживних речовин, розкладаючи мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних елементів ( води, вуглекислого газу і мінеральних солів),. замикаючи таким чином коловорот речовин в біосфері.

На прикладі харчового ланцюга наочно видні взаємодії між організмами у виді зв`язків "жертва-хижак" (на рис.2.2 розташовані по вертикалі від 1 до 5) та "хазяїн-паразит" (визначені пунктиром).

В природі, як правило, деякі кільця харчових ланцюгів є загальними для інших ланцюгів. Внаслідок картина взаємодій та взаємовідносин значно ускладнюється, що дає можливість казати про наявність просторових харчових сітей.

Отже, в харчових ланцюгах з одного трофічного рівня на інший передається речовина (біомаса) та енергія, яка еквівалентна цієї біомасі.

При передачі з одного харчового рівня на інший у простір розсіюється приблизно 90% енергії.

Оскільки у зворотний потік (від редуцентів до продуцентів) надходить незначна кількість первісно утягуваної енергії (не більш 0,25%), казати про "коловорот енергії" не можна.

Екологічні піраміди.

В основі існування харчових ланцюгів лежать розмірні закономірності організмів, що споживаються.

У трофічний оборот екосистеми включається в середньому 1% енергії, що надходить від Сонця. На кожному наступному трофічному рівні зберігається лише приблизно 10% енергії, що засвоюється організмами попереднього трофічного рівня, а 80-90% її розсіюється в екосистемі у вигляді тепла. Тому, чим вище рівень консумента, тим менше сумарна біомаса його особин.

Співвідношення між продуцентами, консументами та редуцентами в екосистемі може бути виражено через один з видів екологічних пірамід.

Розрізняють три види екологічних пірамід:

1. Піраміда чисел Елтона – відображає співвідношення кількості особин у харчовому ланцюгу.
2. Піраміда біомас – відображає співвідношення мас живої речовини кожного кільця трофічного ланцюга.
3. Піраміда енергій – відображає співвідношення енергетичних еквівалентів на одиницю часу кожного кільця трофічного ланцюга.

Піраміди чисел та біомас відображають статику системи (кількість організмів в даний момент). Піраміда енергій відображає швидкість проходження маси їжі крізь харчовий ланцюг (динаміку системи). Якщо враховані усі джерела енергії, піраміда завжди буде мати типовий вигляд, як це диктується другим законом термодинаміки.

Екологічні піраміди дозволяють ілюструвати кількісні стосунки в окремих, особливо цікавих випадках, наприклад, у зв`язках "жертва-хижак" чи "хазяїн-паразит".

Рис. 2.3 Піраміда біомас у Світовому океані (млн..т.) (сира маса).

Антропогенні впливи призводять до перерозподілу потоків енергії по харчових ланцюгах екосистем чи заміни одного харчового ланцюга іншим. Ці зміни широко розповсюджені та передують вимиранню видів.

Окрім цих впливів на тонку структуру енергетичних потоків в екосистемі чинять немаловажний вплив і інші, що не пов`язані з харчовими сітями. Такими є впливи, що порушують звичайний для екосистеми потік теплової енергії:

1. Антропогенні викиди (емісії) тепла, що пов`язані з енергетикою і промисловістю
2. Зміна балансу радіації, що надходить від Сонця, внаслідок зміни відбиваючої спроможності (альбедо) поверхні екосистеми (зведення лісів та заміна на інші екосистеми – зменшується частка поглинаючої екосистемою сонячної радіації. Або "почорніння" поверхні – розширення водної поверхні, чи випалювання рослинності).

Внаслідок розгляду викладених вище питань, можна зробити висновок, що головними завданнями охорони екосистем є:

1. Підтримання найважливіших екологічних процесів та життєзабезпечуючих систем.
2. Збереження генетичної різноманітності.
3. Надання використанню видів та екосистем постійного, невиснаженого характеру..

Тести до теми БІОСФЕРА

1. Складна за складом, будовою й організованості оболонка, що охоплює нижню частину атмосфери, всю гідросферу та верхню частину літосфери, що населені живими організмами, "область існування живої речовини" називається:
1. Ноосфера
2. Ризосфера
3. Біосфера
4. Мезосфера
5. Астеносфера

1. Термін "біосфера" введений: (визначте необхідне)
1. У 1935 р. А. Теслі
2. У 1926 р. В Вернадським
3. У 1875 р. Е Зюсом
4. У 1933 р. В. Вольтерра
5. У 1913 р. В. Шелфордом

1. Ким створено вчення про біосферу, як про активну оболонку Землі, в якій сукупна діяльність живих організмів (у тому числі й людини) проявляється як геохімічний фактор планетарного масштабу та значення ?
1. В.І.Вернадським
2. Е.Геккелем
3. І.Жоффруа Сент Ілером
4. В.В.Докучаєвим
5. Б. Коммонером

1. Вік біосфери складає: (визначте необхідне)
1. 2,3 млрд. років
2. 4 млрд. років
3. 3 млн. років
4. 6,7 млрд. років
5. 150 млн. років

1. Біосфера включає до себе такі види речовини: живу (1), біогенну (2), абіогенну (3), біокосну (4), ноогенну (5), косну (6), первинну (7), вторинну (8). (визначте необхідне)
1. 1, 5, 7, 8
2. 2, 3, 4, 6
3. 4, 6, 7, 8
4. 1, 2, 4, 6
5. 1, 2, 3, 4

1. Сукупність тіл живих організмів, що населяють Землю поза залежності від їх систематичної належності, називається:
1. Біогенною речовинною
2. Живою речовиною
3. Первинною речовиною
4. Вторинною речовиною
5. Біокосною речовиною

1. Речовина, що утворювалася або перероблялася організмами, називається:
1. Антропогенною
2. Біокосною
3. Біогенною
4. Первинною
5. Вторинною

1. Речовина, що утворюється одночасно живими організмами і косними процесами, називається:
1. Біокосною
2. Біогенною
3. Первинною
4. Вторинною
5. Живою

1. Речовина, що утворюється процесами, в яких жива речовина не бере участь, називається:
1. Первинною
2. Вторинною
3. Біокосною
4. Антропогенною
5. Косною

1. Чим, передусім, зумовлені межі біосфери?
1. Термодинамічною рівновагою
2. Полем існування життя
3. Наявністю кисню у атмосфері
4. Речовинно-енергетичним обміном
5. Станом метеорологічних умов

1. Верхня межа біосфери знаходиться на висоті близько ............. над рівнем моря. (підставити пропущені розміри)
1. 25 км
2. 11 км
3. 6 км
4. 8,5 км
5. 4 км

1. Нижня межа існування активного життя у гідросфері знаходиться на глибині близько: (підставити пропущені розміри)
1. 3,8 км
2. 14 км
3. 11 км
4. 12,6 км
5. 6 км

1. Нижня межа існування активного життя у літосфері знаходиться на глибині (фактично): (підставити пропущені розміри)
1. 1-2 км
2. 2-3 км
3. 3-4 км
4. 4-5 км
5. 5-6 км

1. Вертикальна потужність біосфери в океанічній області Землі досягає ............ км, в суходільній - ............. км. (підставити пропущені розміри)
1. 39 і 31
2. 17 12
3. 7,8 і 14
4. 21,1 і 9
5. 12 і 6

1. "Міграція хімічних елементів на земній поверхні й у біосфері в цілому здійснюється під переважним впливом живої речовини" - це формулювання: (визначте необхідне)
1. Закону розвитку природної системи за рахунок оточуючого її середовища
2. Періодичного закону хімічних елементів
3. Природно-історичного закону
4. Закону біогенної міграції атомів
5. Закону внутрішньої динамічної рівноваги

1. Основні етапи еволюції біосфери це: (визначте необхідне)
1. Антропогенез та ноогенез
2. Біогенез та ноогенез
3. Абіогенез та біогенез
4. Біогенез та антропогенез
5. Антропогенез та техногенез

1. "Появлення на Землі живої речовини, її розвиток та перетворення на одну з найпотужніших геохімічних сил нашої планети" - це зміст першого етапу еволюції біосфери - ...... (підставити пропущені слова)
1. Антропогенезу
2. Абіогенезу
3. Біогенезу
4. Техногенезу
5. Ноогенезу

1. "Появлення людини, людського суспільства, перетворення його у потужну силу, що свідомо, цілеспрямовано, закономірно та неповоротно змінює все навколишнє середовище" - це зміст другого етапу еволюції біосфери - ........ (підставити пропущені слова)
1. Антропогенезу
2. Абіогенезу
3. Біогенезу
4. Техногенезу
5. Ноогенезу

1. Ноосфера це: (визначте необхідне)
1. Сукупність всіх вищих тварин і людей на Землі
2. Сукупність людей на Землі та їх область існування
3. Фаза розвитку біосфери, в ході якої діяльність людства стає головним фактором її функціонування
4. Розумна сфера
5. Немає вірної відповіді

1. Найбільший внесок у розвиток учення про біосферу зробив: (визначте необхідне)
1. Е. Леруа
2. П. Тейяр де Шарден
3. В. І. Вернадський
4. Е. Зюс
5. Ч. Р. Дарвін

1. Спроможність природної екосистеми до відновлення внутрішніх властивостей й структур після якогось природного або антропогенного впливу, що змінив ці властивості й структури, називається: (визначте необхідне)
1. Динамічною рівновагою
2. Саморегуляцією
3. Сукцесією
4. Інформаційною забезпеченістю
5. Ентропією

1. Саморегуляція заснована на принципі: (визначте необхідне)
1. Стійкої нерівновагі
2. Залежності життєдіяльності організмів від рівнів дії оточуючих факторів
3. Зворотного зв'язку окремих підсистем, що складають природну систему, й екологічних компонентів
4. Природних ланцюгових реакцій
5. Переривисті і безперервності еволюції

1. Необхіднішими для людини функціями екосистем є: виробництво харчу (1). накопичування інформації (2), виробництво кисню (3), виробництво незамінних ресурсів біологічного походження (4), підтримання пружній стійкості біосистем (5), підтримання резистентної стійкості біосистем (6), переробка й знешкодження різноманітних відходів (7), рекреація й підтримання нормального стану нервової системи людини (8). (визначте необхідне)
1. 1, 2, 3, 4, 6
2. 4, 5, 6, 7, 8
3. 2, 4, 5, 6, 8
4. 1, 3, 4, 7, 8
5. 1, 3, 5, 7, 8

1. Найбільш важливими для існування людини є наступні екосистеми: антропогенні (1), техногенні (2). сільськогосподарські (3), лісні (4), полідомінантні (5), прибережні та прісноводні (6).(визначте необхідне)
1. 1, 2, 5
2. 1, 3, 6
3. 3, 4, 6
4. 1, 2, 3, 4
5. 1, 2, 3, 4, 6

1. Які групи потоків можна виділити усередині функціонуючої екосистеми? (визначте необхідне)
1. Інформаційні, хімічні, енергетичні потоки
2. Акустичні, ефірні, хімічні
3. Речовинні, енергетичні, інформаційні
4. Хімічні, речовинні, енергетичні
5. Енергетичні, акустичні, інформаційні

1. Енергетично слабка дія, яка сприймається організмом як закодоване повідомлення про змогу багаторазово більш міцної дії на нього з боку інших організмів або факторів середовища, та викликає у організму відповідну реакцію, називається: (визначте необхідне)
1. Релаксація
2. Інформація
3. Ентропія
4. Сукцесія
5. Деградація

1. Що відіграє універсальну роль носія інформації у біосфері? (визначте необхідне)
1. Хімічні речовини
2. Ефірні потоки
3. Акустичні поля
4. Світлові хвилі
5. Електромагнітні поля

1. .............., як засіб зв'язку у біосфері у порівнянні з іншими засобами, мають такі переваги: – розповсюджуються у будь-якому середовищі життя; мають максимальну швидкість розповсюдження; можуть передаватися на будь-яку відстань; на них реагують усі біосистеми. (підставити пропущені слова)
1. Хімічні речовини
2. Ефірні потоки
3. Акустичні поля
4. Світлові хвилі
5. Електромагнітні поля

1. Які бувають потоки речовини? (визначте необхідне)
1. Періодичними та аперіодичними
2. Циклічними та нециклічними
3. Монотонними та дискретними
4. Періодичними, циклічними та монотонними
5. Нециклічними, аперіодичними та дискретними

1. Багаторазова участь речовин у процесах, що протікають в атмосфері, гідросфері, літосфері, в тому числі у тих їх верствах, які надходять до біосфери, називається: (визначте необхідне)
1. Утилізацією речовин
2. Стратифікацією речовин
3. Кругообігом речовин
4. Локалізацією речовин
5. Іммобілізацією речовин

1. Основні біохімічні кругообіги такі: великий (геологічний) (1), середній (біогеологічний) (2), малий (біотичний) (3), загальний (4), частковий (5). (визначте необхідне)
1. 1, 2, 3
2. 4, 5
3. 1, 2, 3, 4, 5
4. 1, 3
5. 1, 2, 3, 4

1. Кругообіг хімічних речовин із неорганічного середовища через рослинні й тваринні організми назад у неорганічне середовище, що йде з використанням сонячної енергії хімічних реакцій, називається: (визначте необхідне)
1. Біохімічним циклом
2. Геохімічним циклом
3. Біогеохімічним циклом
4. Термодинамічним циклом
5. Фізико-хімічний циклом

1. .................. кругообіг укладається в тому, що гірські породи зазнають руйнування, вивітрювання, продукти вивітрювання зносяться струмами води у Світовий океан та утворюють морські напластування; великі повільні геотектонічні зміни призводять бо того, що ці напластування повертаються до суходолу й процес починається знову. (підставити пропущені слова)
1. Великий
2. Середній
3. Малий
4. Загальний
5. Частковий

1. ........................ кругообіг укладається в тому, що поживні речовини грунту, вода, вуглець акумулюється в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла і життєві процеси як їх самих, так і організмів – консументів; продукти розпаду органічної речовини знов розкладаються до мінеральних компонентів, доступних рослинам, що знов утягують їх у потік речовин. (підставити пропущені слова)
1. Великий
2. Середній
3. Малий
4. Загальний
5. Частковий

1. У чому полягає динамічний стан екосистеми? (визначте необхідне)
1. Постійній коагуляції й флокуляції
2. Постійному синтезі й розпаді
3. Періодичному синтезі й розпаді
4. Постійної сорбції й десорбції
5. Періодичної сорбції й адсорбції

1. Підтримання динамічного стану екосистеми вимагає: споживання вільної енергії (1), певних метеорологічних умов (2), просторової організації (3), наявності у складі атмосфери необхідної кількості кисню (4), часової організації (5), максимальної ентропії (6). (визначте необхідне)
1. 1, 2, 3
2. 1, 2, 4, 6
3. 2, 4, 6
4. 1, 3, 5
5. 3, 5, 6

1. У термінах екологічні системи будь-якого рангу є: (визначте необхідне)
1. Відкритими дисипативними системами, що знаходяться вдалині від термодинамічної рівноваги
2. Ізольованими системами, , що знаходяться у термодинамічній рівновазі
3. Ізольованими системами, що заходяться вдалині від термодинамічної рівноваги
4. Відкритими системами, що знаходяться у стані теплового хаосу
5. Ізольованими дисипативними системами, що знаходяться вдалині від теплового хаосу

1. "Усі і тільки живі системи ніколи не бувають у рівновазі й виконують за рахунок вільної енергії постійну роботу проти рівноваги, що вимагається законами фізики й хімії при відповідних зовнішніх умовах" - це формулювання: (визначте необхідне)
1. Принципу спрямованості еволюції
2. Принципу перетворення природи
3. Принципу "стійкої нерівновагі"
4. Принципу Реді
5. Принципу Ле Шательє-Брауна

1. Для екосистеми стан термодинамічної рівноваги означає, що: (визначте необхідне)
1. Починають йти енергетичні процеси
2. Починають йти дисипативні процеси
3. Подальші енергетичні процеси неможливі
4. Відкрита екосистема перетворюється на ізольовану
5. Система перестає бути дисипативною

1. Система у стані термодинамічної рівноваги характеризується: (визначте необхідне)
1. Мінімальною ентропією
2. Максимальною ентропією
3. Мінімальною еманацією
4. Максимальною елімінацією
5. Мінімальною еміграцією

1. Ентропія відображає: можливість перетворенні енергії (1), виробництва кисню (2), переробці різноманітних відходів (3), створення нових білкових з'єднань (4), розглядається як міра невпорядкованості системи (5), а також потоків інформації (6). (визначте необхідне)
1. 1, 2
2. 5, 6
3. 3, 5, 6
4. 1, 5
5. 1, 6

1. Необхідну для боротьби з ентропією енергію система одержує від: (визначте необхідне)
1. Термоядерних реакцій
2. Броунівського руху молекул
3. Сонця
4. Космосу
5. Всесвіту

1. Максимальній ентропії відповідає: (визначте необхідне)
1. Максимальний рівень невпорядкованості (хаос)
2. Мінімальний рівень невпорядкованості (порядок).
3. Між цими поняттями не має зв'язку
4. Середній рівень невпорядкованості
5. Не має вірної відповіді

1. В остаточному підсумку, термодинамічна рівновага для живої екосистеми означає: (визначте необхідне)
1. Її розквіт
2. Її загибель
3. Подальше зростання її продуктивності
4. Значне зменшення споживання енергії
5. Зміну інформаційної структури

1. У харчових ланцюгах з одного трофічного рівня на інший передається: (визначте необхідне)
1. Енергія та інформація, яка еквівалентна цієї енергії
2. Речовина (біомаса) та інформація, яка еквівалентна цієї біомасі
3. Речовина (біомаса) та енергія, яка еквівалентна цієї біомасі
4. Інформація та енергія, яка еквівалентна цієї інформації
5. Енергія та речовина, яка еквівалентна цієї енергії

1. При передаванні з одного харчового рівня на інший у простір розсіюється приблизно ........% енергії. (підставити необхідне)
1. 60
2. 100
3. 45
4. 90
5. 0

1. Організми, які споживають частину поживних речовин, розкладаючи мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних елементів, називається: (визначте необхідне)
1. Автотрофами
2. Продуцентами
3. Консументами
4. Редуцентами
5. Гетеротрофами

1. Організми, які за допомогою механізму фотосинтезу виробляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, вуглекислий газ, воду і мінеральні солі, називається: (визначте необхідне)
1. Гетеротрофами
2. Продуцентами
3. Консументами
4. Редуцентами
5. Деструкторами

1. Організми, які харчуються органічною речовиною (рослинами або тваринами), називається: (визначте необхідне)
1. Автотрофами
2. Продуцентами
3. Редуцентами
4. Деструкторами
5. Консументами

1. У трофічному ланцюгу на кожному харчовому рівні зберігається приблизно .......% енергії, що засвоюється організмами попереднього харчового рівня, а решта її розсіюється в екосистемі у вигляді тепла. (підставити необхідне)
1. 60
2. 35
3. 25
4. 10
5. 0,25

1. Види екологічних пірамід: піраміда чисел (1), піраміда вікова (2), піраміда статево-вікова (3), піраміда біомас (4), піраміда інформації (5), піраміда енергій (6) (визначте необхідне)
1. 1, 2, 3
2. 1, 5, 6
3. 2, 4, 5
4. 3, 4, 5
5. 1, 4, 6

1. Піраміда .................. відображає співвідношення кількості особин у харчовому ланцюзі. (підставити пропущені слова)
1. Чисел
2. Вікова
3. Біомас
4. Інформації
5. Енергій

1. Піраміда ............ відображає співвідношення енергетичних еквівалентів в одиницю часу кожного кільця трофічного ланцюга. (підставити пропущені слова)
1. Чисел
2. Вікова
3. Біомас
4. Інформації
5. Енергії

1. Піраміда ............ відображає співвідношення мас живої речовини кожного кільця трофічного ланцюга. (підставити пропущені слова)
1. Чисел
2. Вікова
3. Біомас
4. Інформації
5. Енергії

1. Головні завдання охорони екосистем: створення найкращих умов для розвитку людського суспільства (1); підтримання найважливіших екологічних процесів та життєзабезпечуючих систем (2); збереження генетичної різноманітності (3); сприяння якнайшвидшому розвиненню ноосфери (4); придання використанню видів та екосистем постійного, невиснаженого характеру (5). (визначте необхідне)
1. 1, 2, 3
2. 1, 3, 5
3. 2, 3, 4
4. 2, 3, 5
5. 3, 4, 5