생물권의 영양 구조는 일반적으로 생태 피라미드 형태의 그래픽 모델로 표시됩니다. 이러한 모델은 1927년 영국의 동물학자 C. Elton에 의해 개발되었습니다.

생태 피라미드- 각 영양 수준에서 개인 수(숫자 피라미드), 바이오매스 양(바이오매스 피라미드) 또는 그 안에 포함된 에너지(에너지 피라미드)를 반영하는 그래픽 모델(일반적으로 삼각형 형태)입니다. 영양 수준이 증가함에 따라 모든 지표가 감소함을 나타냅니다.

생태 피라미드에는 세 가지 유형이 있습니다.

숫자의 피라미드

숫자의 피라미드(풍부함)은 각 수준의 개별 유기체 수를 반영합니다. 생태학에서는 인구 피라미드가 거의 사용되지 않습니다. 많은 분량각 영양 수준의 개인을 동일한 규모로 생물권의 구조를 표시하는 것은 매우 어렵습니다.

숫자 피라미드가 무엇인지 이해하기 위해 예를 들어 보겠습니다. 피라미드 바닥에 1000톤의 풀이 있고 그 질량은 수억 개의 풀잎에 해당한다고 가정합니다. 이 초목은 2,700만 마리의 메뚜기에게 먹이를 줄 수 있으며, 이를 약 9만 마리의 개구리가 먹을 수 있습니다. 개구리 자체는 연못에 있는 송어 300마리의 먹이가 될 수 있습니다. 그리고 이것은 한 사람이 1년에 먹을 수 있는 생선의 양입니다! 따라서 피라미드의 바닥에는 수억 개의 풀잎이 있고 그 꼭대기에는 한 사람이 있습니다. 이는 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로 전환하는 동안 물질과 에너지의 명백한 손실입니다.

때때로 피라미드 규칙에는 예외가 있으며, 그런 다음 우리는 다음 사항을 처리해야 합니다. 숫자의 역피라미드.이것은 곤충이 한 나무에 살고 식충 새가 먹는 숲에서 볼 수 있습니다. 따라서 생산자의 수가 소비자의 수보다 적다.

바이오매스 피라미드

바이오매스 피라미드 -질량(총 건조 중량, 에너지 함량 또는 총 생물의 기타 척도)으로 표현되는 생산자와 소비자 간의 비율입니다. 일반적으로 육상 생물권에서는 생산자의 총 비중이 소비자의 총 비중보다 큽니다. 결과적으로 1차 소비자의 총 가중치는 2차 소비자 등의 총 가중치보다 큽니다. 유기체의 크기가 크게 다르지 않으면 그래프는 일반적으로 꼭대기가 점점 가늘어지는 계단식 피라미드를 형성합니다.

미국 생태학자 R. Ricklefs는 바이오매스 피라미드의 구조를 다음과 같이 설명했습니다. “대부분의 육상 공동체에서 바이오매스 피라미드는 생산성 피라미드와 유사합니다. 일부 초원에 사는 모든 유기체를 수집하면 식물의 무게는 이러한 식물을 먹는 모든 정골류와 유제류의 무게보다 훨씬 더 커질 것입니다. 이 초식 동물의 무게는 일차 육식 동물의 수준을 구성하는 새와 고양이의 무게보다 더 클 것이며, 후자는 자신을 잡아먹는 포식자(있는 경우)의 무게도 초과할 것입니다. 사자 한 마리의 무게는 꽤 나가지만, 사자는 워낙 희귀해서 1m2당 그램으로 표현하는 무게는 미미할 것입니다.”

숫자 피라미드의 경우와 마찬가지로 소위를 얻을 수 있습니다. 역(역) 바이오매스 피라미드, 생산자의 바이오 매스가 소비자, 때로는 분해자보다 적은 것으로 밝혀지고 피라미드 바닥에는 식물이 아니라 동물이 있습니다. 이는 주로 수생 생태계에 적용됩니다. 예를 들어, 식물성 플랑크톤의 생산성이 상당히 높은 바다에서는 특정 순간의 총 질량이 동물성 플랑크톤과 최종 소비자(고래, 대형 어류, 조개류)의 질량보다 작을 수 있습니다.

에너지 피라미드

에너지 피라미드에너지 흐름의 양, 먹이 사슬을 통한 먹이 덩어리의 통과 속도를 반영합니다. 생물권의 구조는 고정 에너지의 양이 아니라 식량 생산 속도에 의해 더 큰 영향을 받습니다.

모든 생태 피라미드는 하나의 규칙에 따라 만들어집니다. 즉, 피라미드의 바닥에는 녹색 식물이 있으며, 피라미드를 만들 때 바닥에서 맨 위로 개인 수(숫자 피라미드), 바이오매스가 자연적으로 감소합니다. (바이오매스 피라미드)와 식량 가격을 통과하는 에너지가 고려됩니다(에너지 피라미드).

1942년 미국의 생태학자 R. Lindeman은 다음과 같은 공식을 발표했습니다. 에너지 피라미드 법칙, 이에 따르면 평균적으로 생태 피라미드의 이전 수준에서 받은 에너지의 약 10%가 식량 가격을 통해 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로 전달됩니다. 나머지 에너지는 중요한 프로세스를 지원하는 데 사용됩니다. 대사 과정의 결과로 유기체는 먹이 사슬의 각 연결에서 전체 에너지의 약 90%를 잃습니다. 따라서 농어 1kg을 얻으려면 약 10kg의 치어, 100kg의 동물성 플랑크톤, 1000kg의 식물성 플랑크톤을 섭취해야 합니다.

에너지 전달 과정의 일반적인 패턴은 다음과 같습니다. 낮은 영양 수준보다 상위 영양 수준을 통과하는 에너지가 훨씬 적습니다. 이것이 바로 대형 포식 동물이 항상 드물고, 예를 들어 늑대를 잡아먹는 포식 동물이 없는 이유입니다. 이 경우 늑대의 수가 너무 적기 때문에 스스로 먹이를 줄 수 없습니다.

린데만 법칙(10%)

생물권의 영양 수준을 통과하는 에너지 흐름은 점차 소멸됩니다. 1942년에 R. Lindeman은 에너지 피라미드의 법칙 또는 10%의 법칙(규칙)을 공식화했습니다. 이에 따라 생태 피라미드의 한 영양 수준에서 다른 더 높은 수준(“사다리”를 따라 생산자)으로 이동합니다. - 소비자 - 분해자) 생태 피라미드의 이전 수준에서 받은 에너지의 평균 약 10%입니다. 예를 들어 동물에서 식물로의 낮은 수준에서 생태 피라미드의 상위 수준에서 생산되는 물질 및 에너지 소비와 관련된 역방향 흐름은 훨씬 약합니다. 전체의 0.5%(심지어 0.25%)도 넘지 않습니다. 따라서 우리는 생물권화의 에너지 순환에 대해 말할 필요가 없다고 말할 수 있습니다.

생태 피라미드의 더 높은 수준으로 전환하는 동안 에너지가 10배 손실되면 독성 및 방사성 물질을 포함한 여러 물질의 축적이 거의 같은 비율로 증가합니다. 이 사실은 생물학적 강화의 법칙으로 정해져 있습니다. 이는 모든 인구조사에 해당됩니다. 수생 생물권에서 유기염소 농약을 포함한 많은 독성 물질의 축적은 지방(지질)의 질량과 관련이 있습니다. 분명히 에너지 기반이 있습니다.

생태 피라미드

유기체 간의 관계를 시각화하려면 다양한 방식생물권화에서는 숫자, 바이오매스 및 에너지의 피라미드를 구별하는 생태 피라미드를 사용하는 것이 일반적입니다.

생태 피라미드 중에서 가장 유명하고 자주 사용되는 것은 다음과 같습니다.

§ 숫자의 피라미드

§ 바이오매스 피라미드

숫자의 피라미드. 인구 피라미드를 구축하려면 특정 지역의 유기체 수를 계산하여 영양 수준에 따라 그룹화합니다.

§ 생산자 - 녹색 식물;

§ 주요 소비자는 초식동물입니다.

§ 2차 소비자 - 육식동물;

§ 3차 소비자 - 육식동물;

§ 가이 소비자(“궁극의 포식자”) – 육식동물;

§ 분해자 - 소멸자.

각 레벨은 일반적으로 개인 수의 수치에 해당하는 길이 또는 면적의 직사각형으로 표시됩니다. 이 직사각형을 하위 순서로 배열함으로써 우리는 미국 생태학자인 C. Elton Nikolaikin N.I.가 처음 공식화한 기본 원리인 숫자의 생태 피라미드(그림 3)를 얻습니다. 대학용 / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3판, 고정관념. - M.: 버스타드, 2004..

쌀. 3. 곡물로 자란 초원의 생태학적 인구 피라미드: 숫자 - 개인 수

인구 피라미드에 대한 데이터는 직접 표본 수집을 통해 매우 쉽게 얻을 수 있지만 몇 가지 어려움이 있습니다.

§ 곡물이나 조류의 한 개체는 한 그루의 나무와 동일한 지위를 가지지만 생산자의 크기는 매우 다양합니다. 이는 때때로 올바른 피라미드 모양을 방해하고 때로는 역 피라미드를 제공하기도 합니다(그림 4) Ibid.;

쌀.

§ 다양한 종의 수의 범위가 너무 넓어서 그래픽으로 묘사할 때 축척을 유지하기가 어려우나, 이러한 경우에는 로그 축척을 사용할 수 있습니다.

바이오매스 피라미드. 바이오매스의 생태 피라미드는 숫자의 피라미드와 유사하게 구축됩니다. 주요 의미는 각 영양 수준에서 생물체(바이오매스 - 유기체의 총 질량)의 양을 표시하는 것입니다. 이는 인구 피라미드의 전형적인 불편함을 방지합니다. 이 경우 직사각형의 크기는 단위 면적 또는 부피당 해당 수준의 생물체 질량에 비례합니다 (그림 5, a, b) Nikolaikin N. I. 생태학 : 교과서. 대학용 / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3판, 고정관념. - M.: Bustard, 2004.. "바이오매스 피라미드"라는 용어는 대부분의 경우 질량이 1차 소비자, 생산자를 희생하여 생활하는 것은 이러한 생산자의 질량보다 훨씬 적고 2차 소비자의 질량은 1차 소비자의 질량보다 훨씬 적습니다. 소멸자의 바이오매스는 일반적으로 별도로 표시됩니다.

쌀. 5. 산호초 (a) 및 영국 해협 (b)의 생물권 바이오 매스 피라미드 : 숫자 - 1m 2 당 건조 물질 그램 단위의 바이오 매스

샘플링 시, 정지 바이오매스 또는 정지 생산량(즉, 특정 시점에서의)이 결정되며, 여기에는 바이오매스 생산 또는 소비 속도에 대한 정보가 포함되지 않습니다.

유기물의 생성 속도는 총 매장량을 결정하지 않습니다. 각 영양 수준에 있는 모든 유기체의 총 바이오매스. 따라서 다음 사항을 고려하지 않으면 추가 분석 중에 오류가 발생할 수 있습니다.

* 첫째, 바이오매스 소비율(소비로 인한 손실)과 그 형성율이 동일한 경우, 입립 작물은 생산성을 나타내지 않습니다. 특정 기간(예: 1년) 동안 한 영양 수준에서 다른 영양 수준, 더 높은 영양 수준으로 이동하는 에너지와 물질의 양에 대해 설명합니다. 따라서 비옥하고 집중적으로 사용되는 목초지에서는 덜 비옥하지만 방목에 거의 사용되지 않는 목초지에 비해 서 있는 풀의 수확량은 더 낮고 생산성은 더 높을 수 있습니다.

* 둘째, 조류와 같은 소규모 생산자는 높은 성장률과 번식률을 특징으로 하며, 다른 유기체의 먹이로 집중적으로 소비되고 자연사한다는 점에서 균형을 이룹니다. 그러므로, 이들의 생산성은 대규모 생산자(예: 나무)의 생산성보다 낮지 않을 수 있지만, 현존하는 바이오매스는 작을 수 있습니다. 즉, 나무와 동일한 생산성을 지닌 식물성 플랑크톤은 동일한 질량의 동물의 생명을 지탱할 수는 있지만 바이오매스가 훨씬 적습니다.

그 결과 중 하나는 "역피라미드"입니다(그림 3, b). 호수와 바다 생물권의 동물성 플랑크톤은 먹이인 식물성 플랑크톤보다 더 큰 바이오매스를 갖는 경우가 가장 많지만, 녹조류의 번식률이 너무 높아서 24시간 이내에 동물성 플랑크톤이 먹는 모든 바이오매스를 복원합니다. 그럼에도 불구하고 연중 특정 기간(봄 개화 기간)에는 바이오매스의 일반적인 비율이 관찰됩니다(그림 6) Nikolaikin N.I. 생태학: 교과서. 대학용 / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3판, 고정관념. - M.: 버스타드, 2004..

쌀. 6. 호수 바이오매스 피라미드의 계절적 변화(이탈리아 호수 중 하나의 예 사용): 숫자 - 1m3당 건조 물질 그램 단위의 바이오매스

아래에서 논의되는 에너지 피라미드에는 명백한 이상이 없습니다.

에너지의 피라미드. 서로 다른 영양 수준의 유기체와 생물권의 기능적 구성 사이의 연결을 반영하는 가장 근본적인 방법은 에너지 피라미드입니다. 여기서 직사각형의 크기는 단위 시간당 에너지 등가량에 비례합니다. 주어진 기간 동안 특정 영양 수준을 통과한 에너지의 양(단위 면적 또는 부피당)(그림 7) Ibid.. 에너지 피라미드의 바닥에는 아래에서 직사각형을 하나 더 합리적으로 추가할 수 있습니다. 태양 에너지의 흐름.

에너지 피라미드는 먹이(영양) 사슬을 통한 식량 질량의 이동 역학을 반영하며, 이는 시스템의 정적 상태(주어진 순간의 유기체 수)를 반영하는 숫자 및 바이오매스 피라미드와 근본적으로 구별됩니다. 이 피라미드의 모양은 개인의 크기와 대사율 변화에 영향을 받지 않습니다. 모든 에너지원을 고려하면 열역학 제2법칙에 따라 피라미드는 항상 전형적인 모양(위가 위로 향하는 피라미드 형태)을 갖게 됩니다.

쌀. 7. 에너지 피라미드: 숫자 - 에너지 양, kJ * m -2 * r -1

에너지 피라미드를 사용하면 다양한 생물권을 비교할 수 있을 뿐만 아니라 한 공동체 내 인구의 상대적 중요성을 확인할 수 있습니다. 세 가지 유형의 생태 피라미드 중 가장 유용하지만 이를 구축하기 위한 데이터를 얻기가 가장 어렵습니다.

고전 생태 피라미드의 가장 성공적이고 명확한 예 중 하나는 그림 1에 표시된 피라미드입니다. 8 Nikolaikin N.I. 생태학: 교과서. 대학용 / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3판, 고정관념. - M.: Bustard, 2004. 그들은 미국 생태학자인 Yu. "생물권"은 송아지 고기만 먹는 소년과 알팔파만 먹는 송아지로 구성됩니다.

쌀.

규칙 1% 생태. 강의과정. 편집자: Ph.D., 부교수 A.I. Tikhonov, 2002. R. Lindemann의 에너지 피라미드 법칙과 같은 파스퇴르의 요점은 1%와 10%의 규칙을 공식화했습니다. 물론 1과 10은 대략 1과 10 정도의 숫자입니다.

"매직넘버" 1%는 에너지 소비 가능성과 환경을 안정화하는 데 필요한 "용량"의 비율에서 발생합니다. 생물권의 경우, 총 1차 생산량의 가능한 소비 비율은 1%를 초과하지 않습니다(R. Lindemann의 법칙에 따릅니다: 에너지 측면에서 순 1차 생산량의 약 1%는 척추동물이 더 높은 주문의 소비자로서 소비하고, 약 10%는 무척추 동물은 낮은 주문의 소비자이고 나머지 부분은 박테리아 및 부생 곰팡이입니다. 지난 세기와 현재 세기를 앞두고 인류가 더 많은 양의 생물권 제품(현재 최소 10%)을 사용하기 시작하자마자 Le Chatelier-Brown 원칙은 더 이상 만족되지 않았습니다(분명히 약 0.5%에서). 생물권의 총 에너지): 식생은 CO 2 농도 증가 등에 따른 바이오매스 성장을 제공하지 못했습니다. (식물에 의해 고정된 탄소 양의 증가는 지난 세기에만 관찰되었습니다).

경험적으로, 물질을 통과할 때 자연계에 눈에 띄는 변화를 가져오는 물질량의 5~10% 소비 임계값은 충분히 인식됩니다. 이는 이러한 시스템에서 통제의 형태와 성격을 구별하지 않고 주로 경험적-직관적 수준에서 채택되었습니다. 자연계에 대한 새로운 전환을 한편으로는 유기체 및 컨소시엄 유형의 관리로, 다른 한편으로는 개체군 시스템으로 나누는 것이 대략 가능합니다. 전자의 경우, 우리가 관심을 갖는 값은 에너지 흐름(소비의 "표준")의 최대 1%에 해당하는 정지 상태를 벗어나는 임계값과 자체 파괴 임계값(이 "의 약 10%)입니다. 표준". 인구 시스템의 경우, 철수량의 평균 10%를 초과하면 이러한 시스템이 정지 상태에서 빠져나옵니다.

1. 먹이그물이란 무엇인가요?

답변. 먹이(영양) 사슬 - 음식 - 소비자라는 관계로 서로 연결된 일련의 식물, 동물, 균류 및 미생물 종입니다. 먹이그물은 먹이사슬 간의 관계 시스템이다.

2. 생산자는 어떤 유기체인가요?

답변. 생산자는 무기물로부터 유기물을 합성할 수 있는 유기체, 즉 모든 독립영양생물이다. 이들은 주로 녹색 식물(광합성 과정에서 무기 물질로부터 유기 물질을 합성함)이지만, 일부 유형의 화학 영양 박테리아는 햇빛 없이 유기 물질을 순수하게 화학적으로 합성할 수 있습니다.

3. 소비자는 생산자와 어떻게 다릅니까?

§ 85 이후의 질문

1. 생태피라미드란 무엇인가? 커뮤니티의 어떤 프로세스를 반영합니까?

답변. 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로(더 높은) 전환하는 동안 에너지 양의 감소는 이러한 수준의 수와 포식자와 먹이의 비율을 결정합니다. 특정 영양 수준은 이전 수준의 에너지의 약 10%(또는 약간 더 많은)를 받는 것으로 추정됩니다. 따라서 총 영양 수준 수는 4~6개를 초과하는 경우가 거의 없습니다.

그래픽으로 묘사된 이 현상을 생태 피라미드라고 합니다. 숫자(개인)의 피라미드, 바이오매스의 피라미드, 에너지의 피라미드가 있습니다.

피라미드의 기초는 생산자(식물)에 의해 형성됩니다. 그 위에는 1차 소비자(초식동물)가 있습니다. 다음 수준은 2차 소비자(포식자)로 표시됩니다. 그리고 가장 큰 포식자가 차지하는 피라미드 꼭대기까지 계속됩니다. 피라미드의 높이는 일반적으로 먹이사슬의 길이에 해당합니다.

바이오매스 피라미드는 특정 영양 수준에 해당하는 직사각형의 길이 또는 면적이 바이오매스에 비례하는 방식으로 그래픽으로 묘사된 다양한 영양 수준의 유기체의 바이오매스 비율을 보여줍니다.

2. 숫자 피라미드와 에너지 피라미드의 차이점은 무엇입니까?

답변. 생태 피라미드는 세 가지 주요 유형으로 분류될 수 있습니다.

개별 유기체의 수를 반영하는 숫자의 피라미드; 각 영양 수준에서 개체의 전체 질량을 특징짓는 바이오매스 피라미드; 각 영양 수준의 생산을 특징짓는 생산 피라미드.

일반적으로 인구 피라미드는 생태계에서 한 영양 수준의 유기체 수는 크기에 따라 크게 달라지기 때문에 정보 및 지표가 가장 적습니다. 예를 들어, 여우 한 마리의 질량은 수백 마리의 쥐의 질량과 같습니다.

일반적으로 생태계의 종속 영양 유기체의 수는 독립 영양 유기체의 수보다 높습니다. 한 그루의 나무(첫 번째 영양 수준)는 최대 수천 마리의 곤충(두 번째 영양 수준)을 먹일 수 있습니다. 종속 영양 유기체의 영양 수준이 증가함에 따라 그 위에 위치한 개체의 평균 크기는 일반적으로 증가하고 그 수는 감소합니다. 따라서 생태계의 인구 피라미드는 종종 "크리스마스 트리"처럼 보입니다.

바이오매스 피라미드는 생태계의 다양한 영양 수준 간의 관계를 훨씬 더 잘 표현합니다. 전반적으로 바이오매스가 더 많습니다. 낮은 수준더 높은 생물량을 초과합니다. 그러나 이 규칙에는 중요한 예외가 있습니다. 예를 들어, 바다에서 초식 동물성 플랑크톤의 바이오매스는 주로 단세포 조류로 대표되는 식물성 플랑크톤의 바이오매스보다 상당히(때로는 2~3배) 더 큽니다. 이는 조류가 동물성 플랑크톤에 의해 매우 빨리 먹히지만 세포 분열 속도가 매우 빠르기 때문에 조류가 완전히 먹히는 것을 방지한다는 사실로 설명됩니다.

생태계의 기능적 조직에 대한 가장 완벽한 그림은 제품 피라미드로 제공됩니다. 이 경우 각 영양 수준의 생산 가치를 단일 측정 단위, 바람직하게는 에너지 단위로 표현하는 것이 좋습니다. 이 경우 제품 피라미드는 에너지 피라미드가 됩니다.

시스템의 정적인 상태를 반영하는(즉, 주어진 시간에 유기체의 수를 특성화하는) 숫자 및 바이오매스의 피라미드와 달리 생산 피라미드는 영양 사슬을 통해 식량 에너지가 전달되는 속도를 특성화합니다. 영양 사슬의 에너지 섭취량과 소비량의 모든 값이 올바르게 고려되면 열역학 제2법칙에 따라 제품 피라미드는 항상 올바른 모양을 갖게 됩니다.

특정 조건 하에서 어느 수준에서나 유지될 수 있는 유기체의 수와 바이오매스는 이전 수준에서 현재 이용 가능한 고정 에너지의 양(즉, 후자의 바이오매스)에 의존하지 않고, 해당 단계의 식량 생산 속도에 따라 달라집니다. 그것.

3. 인구 피라미드가 직선형이거나 역전될 수 있는 이유는 무엇입니까?

답변. 먹이 집단의 번식률이 높다면, 낮은 바이오매스에도 불구하고 그러한 집단은 바이오매스는 더 높지만 번식률은 낮은 포식자에게 충분한 먹이 공급원이 될 수 있습니다. 이러한 이유로 풍부함이나 바이오매스의 피라미드는 역전될 수 있습니다. 즉, 낮은 영양 수준은 높은 수준보다 밀도와 바이오매스가 낮을 수 있습니다.

예를 들어, 많은 곤충이 한 나무에 살고 먹이를 먹을 수 있습니다(역전된 인구 피라미드). 바이오매스의 역피라미드는 해양 생태계의 특징으로, 1차 생산자(식물성 플랑크톤 조류)는 매우 빠르게 분열하고, 그 소비자(동물성 플랑크톤 갑각류)는 훨씬 크지만 훨씬 더 느리게 번식합니다. 해양 척추동물은 훨씬 더 큰 질량과 긴 번식 주기를 가지고 있습니다.

1단계의 총량이 500단위인 경우 5단계 영양 수준에서 받은 에너지의 몫을 계산합니다.

답변. 첫 번째 레벨은 500, 두 번째는 50, 세 번째는 5, 네 번째는 0.5, 다섯 번째는 0.05 단위입니다.

모든 생태계에서 일어나는 주요 과정은 물질이나 에너지의 이동과 순환입니다. 동시에 손실은 불가피합니다. 수준에 따른 이러한 손실의 규모는 생태 피라미드의 규칙이 반영하는 것입니다.

일부 학술 용어

물질과 에너지의 대사는 생산자, 즉 소비자 사슬의 방향성 흐름입니다. 간단히 말해서, 다른 유기체가 일부 유기체를 먹는 것입니다. 이 경우, 사슬의 고리처럼 "식품-소비자" 관계로 연결된 유기체 사슬 또는 일련의 유기체가 구축됩니다. 이 순서를 영양사슬 또는 먹이사슬이라고 합니다. 그리고 그 링크는 영양 수준입니다. 사슬의 첫 번째 수준은 생산자(식물)입니다. 왜냐하면 그들만이 무기물로부터 유기물을 형성할 수 있기 때문입니다. 다음 링크는 다양한 주문의 소비자(동물)입니다. 초식동물은 1차 소비자이고, 초식동물을 잡아먹는 포식자는 2차 소비자가 됩니다. 사슬의 다음 링크는 분해자, 즉 중요한 활동의 ​​잔해 또는 살아있는 유기체의 시체를 먹이로 삼는 유기체입니다.

그래픽 피라미드

영국의 생태학자인 Charles Elton(1900-1991)은 1927년 영양 사슬의 양적 변화에 대한 분석을 기반으로 생산자와 소비자 생태계의 관계를 그래픽으로 보여 주는 생태 피라미드 개념을 생물학에 도입했습니다. Elton의 피라미드는 체인의 링크 수로 나눈 삼각형으로 표시됩니다. 또는 서로 위에 서있는 직사각형 형태입니다.

피라미드 패턴

C. Elton은 사슬에 있는 유기체의 수를 분석하여 항상 동물보다 식물이 더 많다는 사실을 발견했습니다. 또한 양적 측면에서 수준의 비율은 항상 동일합니다. 각 후속 수준에서 감소가 발생하며 이는 생태 피라미드의 규칙에 반영되는 객관적인 결론입니다.

엘튼의 법칙

이 규칙은 일련의 개인 수가 수준에서 수준으로 감소함을 나타냅니다. 생태 피라미드의 규칙은 특정 먹이 사슬의 모든 수준의 제품의 양적 비율입니다. 체인 레벨 표시기가 이전 레벨보다 약 10배 낮아질 것이라고 합니다.

다음은 i에 점을 찍는 간단한 예입니다. 조류의 영양 사슬 - 무척추 갑각류 - 청어 - 돌고래를 생각해 봅시다. 40kg의 돌고래가 생존하려면 400kg의 청어를 먹어야 합니다. 그리고 이 400kg의 물고기가 존재하려면 약 4톤의 먹이인 무척추동물 갑각류가 필요합니다. 4톤의 갑각류를 생산하려면 40톤의 조류가 필요합니다. 이것이 생태 피라미드의 규칙이 반영하는 것입니다. 그리고 오직 이 비율에서만 이 생태 구조가 지속 가능하게 될 것입니다.

에코라미드의 종류

피라미드를 평가할 때 고려되는 기준에 따라 다음이 구별됩니다.

• 숫자.
• 바이오매스 추정.
• 에너지 소비.

모든 경우에 생태 피라미드의 규칙은 주요 평가 기준이 10배 감소하는 것을 반영합니다.

개인 수 및 영양 수준

숫자의 피라미드는 유기체의 수를 고려하며 이는 생태 피라미드의 규칙에 반영됩니다. 그리고 돌고래의 예는 이러한 유형의 피라미드의 특성에 완전히 들어맞습니다. 그러나 여기에는 예외가 있습니다. 식물 사슬이있는 숲 생태계, 곤충입니다. 피라미드는 거꾸로 될 것입니다 (한 나무에 엄청난 수의 곤충이 먹이를 먹고 있음). 그렇기 때문에 숫자 피라미드가 가장 유익하고 지표가 아닌 것으로 간주됩니다.

무엇이 남았나요?

바이오매스 피라미드는 동일한 수준의 개체의 건조(덜 습한) 질량을 평가 기준으로 사용합니다. 측정 단위는 그램/평방 미터, 킬로그램/헥타르 또는 그램/입방 미터입니다. 그러나 여기에도 예외가 있습니다. 생산자의 바이오매스 대비 소비자의 바이오매스 감소를 반영하는 생태 피라미드의 규칙은 둘 다 크고 수명이 긴 생물권에 대해 충족됩니다. 수명주기. 그러나 물 시스템의 경우 피라미드가 다시 반전될 수 있습니다. 예를 들어, 바다에서는 조류를 먹고 사는 동물성 플랑크톤의 바이오매스가 때로는 식물 플랑크톤 자체의 바이오매스보다 3배 더 많습니다. 식물성 플랑크톤의 높은 재생률을 저장합니다.

에너지 흐름은 가장 정확한 지표입니다

에너지 피라미드는 영양 수준을 통한 음식의 통과율(질량)을 보여줍니다. 에너지 피라미드의 법칙은 미국의 뛰어난 생태학자인 Raymond Lindeman(1915-1942)에 의해 공식화되었으며, 1942년 사망한 후 그는 10%의 법칙으로 생물학에 들어갔습니다. 이에 따르면 이전 에너지의 10%는 각 후속 레벨로 전달되고 나머지 90%는 신체의 필수 기능(호흡, 체온 조절)을 지원하는 데 사용되는 손실입니다.

피라미드의 의미

우리는 생태 피라미드의 규칙이 무엇을 반영하는지 분석했습니다. 그런데 왜 이런 지식이 필요한가? 숫자와 바이오매스의 피라미드는 시스템의 정적이고 안정적인 상태를 설명하므로 몇 가지 실제적인 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 허용되는 어획량 값을 계산하거나 촬영할 동물의 수를 계산할 때 생태계의 안정성을 방해하지 않고 주어진 생태계에 대한 특정 개체군의 최대 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 전체. 그리고 에너지 피라미드는 기능적 공동체의 조직에 대한 명확한 아이디어를 제공하고 생산성에 따라 다양한 생태계를 비교할 수 있게 해줍니다.

이제 독자는 "생태 피라미드의 규칙이 무엇을 반영하는지 설명"과 같은 작업이 주어질 때 혼란스러워하지 않을 것이며 이것이 특정 영양 사슬에서 물질과 에너지의 손실이라고 대담하게 대답할 것입니다.

생태 피라미드를 만드는 방법에는 세 가지가 있습니다.

1. 인구 피라미드는 생태계의 다양한 영양 수준에 있는 개체의 수치 비율을 반영합니다.동일하거나 다른 영양 수준 내의 유기체가 크기가 크게 다른 경우 인구 피라미드는 영양 수준 간의 실제 관계에 대한 왜곡된 아이디어를 제공합니다. 예를 들어, 플랑크톤 군집에서는 생산자의 수가 소비자의 수보다 수십 배, 수백 배 더 많고, 숲에서는 수십만 명의 소비자가 한 나무, 즉 생산자의 기관을 먹을 수 있습니다.

2. 바이오매스 피라미드는 각 영양 수준에서 생물체, 즉 바이오매스의 양을 보여줍니다.대부분의 육상 생태계에서는 생산자의 바이오매스, 즉 식물의 전체 질량이 가장 크며, 이후의 각 영양 수준에서 유기체의 바이오매스는 이전 영양 수준보다 적습니다. 그러나 일부 지역사회에서는 1차 소비자의 바이오매스가 생산자의 바이오매스보다 큽니다. 예를 들어, 번식률이 높은 단세포 조류가 주요 생산자인 해양에서는 연간 생산량이 바이오매스 매장량보다 수십 배, 심지어 수백 배 더 클 수 있습니다. 동시에, 조류에 의해 형성된 모든 생성물은 먹이 사슬에 매우 빠르게 관여하므로 조류 바이오매스의 축적은 적지만 번식률이 높기 때문에 소량의 조류 공급만으로도 조류의 재건 속도를 유지하기에 충분합니다. 유기물. 이와 관련하여 해양에서 바이오매스 피라미드는 역관계, 즉 "역전" 관계를 갖습니다. 더 높은 영양 수준에서는 포식자의 수명이 길고 세대의 회전율이 작으며 먹이 사슬에 들어가는 물질의 상당 부분이 유지되기 때문에 바이오 매스를 축적하는 경향이 우세합니다. 몸.

3. 에너지 피라미드는 전력 회로의 에너지 흐름량을 반영합니다.. 이 피라미드의 모양은 개인의 크기에 영향을 받지 않으며, 열역학 제2법칙에 따라 항상 아래쪽이 넓은 삼각형 모양을 갖습니다. 따라서 에너지 피라미드는 생태계의 모든 대사 과정과 공동체의 기능적 조직에 대한 가장 완전하고 정확한 그림을 제공합니다. 숫자와 바이오매스의 피라미드가 생태계의 정적 상태(주어진 순간에 유기체의 수와 바이오매스)를 반영한다면, 에너지 피라미드는 먹이 사슬을 통한 먹이 덩어리 통과의 역학을 반영합니다. 따라서 숫자와 바이오매스의 피라미드의 기본은 후속 영양 수준보다 크거나 작을 수 있습니다(다양한 생태계의 생산자와 소비자의 비율에 따라 다름). 에너지 피라미드는 항상 위쪽으로 좁아집니다. 이는 호흡에 소비된 에너지가 다음 영양 수준으로 전달되지 않고 생태계를 떠나기 때문입니다. 따라서 각 후속 레벨은 항상 이전 레벨보다 작습니다. 육상 생태계에서 이용 가능한 에너지 양의 감소는 일반적으로 각 영양 수준에서 개체의 풍부함과 바이오매스의 감소를 동반합니다. 새로운 조직을 구성하고 유기체의 호흡을 위한 에너지 손실이 크기 때문에 먹이 사슬은 길 수 없습니다. 일반적으로 3~5개 단위(영양 수준)로 구성됩니다.

생태계 생산성 법칙에 대한 지식과 에너지 흐름을 정량적으로 설명하는 능력은 실제적으로 매우 중요합니다. 왜냐하면 자연 및 인공 공동체(농약)의 생산이 인류를 위한 식량 공급의 주요 원천이기 때문입니다. 에너지 흐름과 생태계의 생산성 규모를 정확하게 계산하면 인간에게 필요한 최대 생산량을 달성하는 방식으로 물질 순환을 조절할 수 있습니다.

계승과 그 유형.

식물과 동물 종의 군집이 시간이 지남에 따라 다른 군집, 일반적으로 더 복잡한 군집으로 대체되는 과정을 다음과 같이 부릅니다. 생태학적 계승,또는 단순히 계승.

생태학적 계승은 일반적으로 공동체가 안정되고 자립할 때까지 계속됩니다. 생태학자들은 두 가지 유형의 생태적 천이, 즉 1차 및 2차 천이를 구별합니다.

1차 승계- 토양이 부족한 지역에서 지속적으로 공동체를 발전시키는 것입니다.

1단계 – 생명이 없는 장소의 출현

2단계 – 이곳에 최초의 식물과 동물 유기체가 정착합니다.

3단계 – 유기체의 확립;

4단계 – 종의 경쟁과 대체;

5단계 – 유기체에 의한 서식지 변화, 조건과 관계의 점진적인 안정화.

넓은 유명한 예 1차 천이는 화산 폭발 후 굳어진 용암이 침전되거나 전체 토양 단면을 파괴한 눈사태 이후의 경사면, 토양의 최상층이 제거된 노천 채굴 지역 등을 말합니다. 이러한 불모지에서는 맨바위에서 성숙한 숲으로 일차적으로 천이하는 데 수백 년에서 수천 년이 걸릴 수 있습니다.

2차 계승- 자연 식생이 제거되거나 심하게 교란되었으나 토양이 파괴되지 않은 지역에서 지속적인 공동체 개발. 2차 천이는 파괴된 생물권(화재 후 숲)이 있는 장소에서 시작됩니다. 승계가 빨리 일어나기 때문에 씨앗과 식량 연결의 일부가 토양에 보존되고 생물권이 형성됩니다. 사용되지 않는 버려진 토지에 대한 승계를 고려한다면 농업, 이전 밭이 다양한 일년생 식물로 빠르게 덮이는 것을 볼 수 있습니다. 소나무, 가문비나무, 자작나무, 사시나무 등 나무 종의 씨앗도 여기에 도달할 수 있으며 때로는 바람이나 동물의 도움으로 장거리를 극복할 수도 있습니다. 처음에는 변화가 빠르게 일어납니다. 그런 다음, 느리게 자라는 식물이 출현함에 따라 계승 속도가 감소합니다. 자작 나무 묘목은 토양을 가리는 빽빽한 성장을 형성하며 가문비 나무 씨앗이 자작 나무와 함께 발아하더라도 매우 불리한 조건에 처한 묘목은 자작 나무보다 훨씬 뒤쳐집니다. 자작나무는 거의 항상 교란된 땅에 가장 먼저 정착하고 광범위한 적응성을 가지고 있기 때문에 "숲의 개척자"라고 불립니다. 2-3 세의 자작 나무는 높이가 100-120cm에 도달 할 수 있지만 같은 나이의 전나무는 거의 10cm에 도달하지 않습니다. 변화는 문제의 생물권의 동물 구성 요소에도 영향을 미칩니다. 첫 번째 단계에서는 5월 딱정벌레와 자작나무 나방이 자리를 잡고 핀치새, 꾀꼬리, 꾀꼬리 등 수많은 새가 나타납니다. 작은 포유류가 정착합니다 : 뒤쥐, 두더지, 고슴도치. 조명 조건의 변화는 어린 크리스마스 트리에 유익한 영향을 미치기 시작하여 성장을 가속화합니다.

안정적인 계승 단계, 즉 공동체(생물권화)가 완전히 형성되고 환경과 균형을 이루는 단계를 호출합니다. 폐경기클라이막스 공동체는 자기 조절이 가능하고 오랫동안 평형 상태를 유지할 수 있습니다.

따라서 처음에는 자작나무가, 그 다음에는 가문비나무-자작나무 혼합 숲이 순수 가문비나무 숲으로 대체되는 천이가 발생합니다. 자작나무 숲이 가문비나무 숲으로 바뀌는 자연적인 과정은 100년 이상 지속됩니다. 이것이 바로 승계 과정을 때때로 세속적 변화라고 부르는 이유입니다.

18. 생물권에서 생명체의 기능. 생명체 -이것은 살아있는 유기체의 총체입니다 (지구의 바이오 매스). 이는 성장, 번식, 분포, 외부 환경과의 물질 및 에너지 교환, 에너지 축적 및 먹이 사슬에서의 전달을 특징으로 하는 개방형 시스템입니다. 생명체는 5가지 기능을 수행합니다.

1. 에너지(태양에너지를 흡수하여 에너지로 변환하는 능력) 화학 접착제그리고 다음으로 전송 먹이 사슬)

2. 가스(균형적인 호흡과 광합성의 결과로 생물권의 가스 구성을 일정하게 유지하는 능력)

3. 농도 (살아있는 유기체가 신체에 환경의 특정 요소를 축적하여 요소의 재분배와 미네랄 형성이 발생하는 능력)

4. 산화환원(원소의 산화 상태를 변화시키고 자연에서 다양한 화합물을 생성하여 생명의 다양성을 지원하는 능력)

5. 파괴적(죽은 사람을 분해하는 능력) 유기물, 이로 인해 물질 순환이 발생함)

1. 생물권에서 생명체의 물 기능은 지구상의 물 순환에서 중요한 생물학적 물 순환과 관련이 있습니다.

위의 기능을 수행하며, 생명체적응하다 환경생물학적(사람에 대해 이야기하는 경우 사회적) 요구에 맞게 조정합니다. 이 경우 생명체와 그 환경은 하나의 전체로 발전하지만 환경 상태에 대한 통제는 살아있는 유기체에 의해 수행됩니다.