Продукция и энергия в экосистемах. Правило экологической пирамиды.
Энергетические превращения осуществляются по законам термодинамики — энергия переходит из одной формы в другую, но не исчезает и не появляется заново. Самопроизвольно идут только те процессы, где энергия рассеивается. ЭНТРОПИЯ — мера упорядоченности системы. Живые системы открыты для обмена энергией. Из вне поступает даровая энергия солнца. Только живые системы способны улавливать и концентрировать, рассеиватьэнергию. Процесс образования порядка в системе из хаоса окружающей среды называется самоорганизацией, он ведет к уменьшению энтропии. Живые системы поддерживают свою жизнедеятельность благодаря наличию даровой избыточной энергии, во-вторых благодаря способности за счет устройств, составляющих ее компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а использовав, рассеивать в окружающую среду.
ФОТОСИНТЕЗ — синтез сахара из неорганических веществ — CO2 и H2O, при помощи солнечной энергии.
6CO2 + 12H20 (2816 дж, хлорофил) à C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ — скорость образования вещества в единицу времени. Продуктивность бывает первичной и вторичной. Первичная — продуценты, вторичная — консументы и редуценты.
Первичная бывает валовая и чистая. Валовая — вся энергия, которую растения уловили и перевели в органическое вещество. Чистая — все вещество за вычетом расходов на дыхание и отмирание. На каждом уровне трофической цепи теряется от 90% до 99% энергии.
ПОТОК ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМЕ: Трофическая цепь является энергетической цепью. Любое количество органического вещества эквивалентно количеству энергии. Ее извлекают, разрывая энергетические связи вещества. Поток вещества — это перемещение вещества в форме химических элементов или их соединений от продуцентов к редуцентам, или без них. Поток энергии — это переход энергии в виде химической связи по цепям питания от одного трофического уровня к другому. Энергия может быть использована 1 раз. Скорость потока энергии — это количество энергии, перемещающееся с одного трофического уровня на другой в единицу времени. Правило пирамиды. Соотношение численности, биомассы или эквивалентной ей энергии живых организмов называется пирамидой численности биомассы или энергии. Длина или площадь пропорциональна числу организмов их биомассе или эквивалентной ей энергии.
С помощью экологических пирамид можно изучать изменения, происходящие в экосистемах, а также взаимоотношения видов. В экологической пирамиде каждый прямоугольник означает определенный трофический уровень.
Экологические пирамиды бывают трех типов:
1. Пирамиды численности - показывают количество особей на каждом уровне. Такие пирамиды удобны тем, что для их создания требуется только подсчет особей. Подчиняются закономерности Элтона: количество особей от продуцентов к консументам неуклонно уменьшается. Неудобство этих пирамид в том, что могут возникать перевернутые пирамиды в цепях паразитов.
2. Пирамиды биомассы - показывают общую массу особей на каждом уровне на данный период. Такие пирамиды составлять труднее, и они тоже могут быть перевернутыми, т.к. одинаковое количество биомассы разных видов может синтезировать различное количество энергии.
3. Пирамиды энергии - отображают скорость синтеза энергии на каждом трофическом уровне. Они являются фундаментальными пирамидами, т.к. не бывают перевернутыми, но для их составления требуется много данных.
Закон пирамиды энергий (правило 10%): каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего.
Численность и биомасса организмов, которые может поддерживать какой-либо уровень в тех или иных условиях зависит не от количества фиксированной энергии, имеющейся в данный момент на предыдущем уровне (т.е. от биомассы последнего), а от скорости продуцирования пищи на нем.