Elton의 피라미드 인 경우 계산하는 방법. 그것들이 필요한 이유와 생태 피라미드의 규칙은 무엇을 반영합니까?

모든 생태계에서 일어나는 주요 과정은 물질이나 에너지의 이동과 순환입니다. 그러나 손실은 불가피합니다. 수준에서 수준으로 이러한 손실의 규모는 생태 피라미드의 규칙이 반영하는 것입니다.

일부 학술 용어

물질과 에너지의 교환은 생산자-소비자 사슬의 직접적인 흐름입니다. 간단히 말해서, 다른 유기체가 일부 유기체를 먹는 것입니다. 동시에 유기체의 사슬 또는 시퀀스가 ​​만들어지며 사슬의 링크로서 "음식 - 소비자"의 관계로 연결됩니다. 이 순서를 영양 또는 먹이 사슬이라고 합니다. 그리고 그 링크는 트로피 수준입니다. 사슬의 첫 번째 수준은 생산자(식물)입니다. 왜냐하면 그들은 무기물로부터 유기물을 형성할 수 있기 때문입니다. 다음 링크는 다양한 주문의 소비자(동물)입니다. 초식 동물은 1차 소비자이고 초식 동물을 먹는 포식자는 2차 소비자가 됩니다. 사슬의 다음 링크는 분해자입니다. 음식이 생명체의 잔해 또는 살아있는 유기체의 시체인 유기체입니다.

그래픽 피라미드

1927년 영국의 생태학자 찰스 엘튼(Charles Elton, 1900-1991)은 먹이 사슬의 양적 변화에 대한 분석을 바탕으로 생산자와 소비자 생태계의 비율을 그래픽으로 보여주는 생태 피라미드 개념을 생물학에 도입했습니다. Elton의 피라미드는 사슬의 연결 수로 나눈 삼각형으로 묘사됩니다. 또는 서로의 위에 서있는 직사각형 형태로.

피라미드의 패턴

C. Elton은 사슬에 있는 유기체의 수를 분석하고 항상 동물보다 식물이 더 많다는 것을 발견했습니다. 또한 양적 측면에서 수준의 비율은 항상 동일합니다. 각 다음 수준에서 감소가 발생하며 이것은 생태 피라미드의 규칙에 반영되는 객관적인 결론입니다.

엘튼의 법칙

이 규칙은 순서에 있는 개인의 수가 수준에서 수준으로 감소한다는 것을 나타냅니다. 생태 피라미드의 규칙은 특정 먹이 사슬의 모든 수준의 제품의 양적 비율입니다. 체인 레벨 표시기가 이전 레벨보다 약 10배 작아진다고 합니다.

"and"가 표시되는 간단한 예가 제공됩니다. 조류 - 무척추 갑각류 - 청어 - 돌고래의 영양 사슬을 고려하십시오. 40kg의 돌고래가 살기 위해서는 400kg의 청어를 먹어야 합니다. 그리고 이 400kg의 물고기가 존재하기 위해서는 약 4톤의 먹이가 필요합니다. 바로 무척추동물 갑각류입니다. 4톤의 갑각류를 만들기 위해서는 이미 40톤의 조류가 필요합니다. 이것이 생태 피라미드의 규칙이 반영하는 것입니다. 그리고 그러한 비율에서만 이 생태학적 구조가 지속 가능합니다.

생태 피라미드의 종류

피라미드를 평가할 때 고려할 기준에 따라 다음이 있습니다.

• 숫자.
• 바이오매스 추정.
• 에너지 비용.

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

개인 및 트로피 단계 수

숫자 피라미드에서는 유기체의 수가 고려되며 이는 생태 피라미드의 규칙에 반영됩니다. 그리고 돌고래의 예는 이러한 유형의 피라미드에 대한 설명과 완전히 일치합니다. 그러나 식물 사슬이있는 산림 생태계 인 곤충은 예외입니다. 피라미드는 거꾸로 될 것입니다 (한 나무에 먹이를주는 수많은 곤충). 이것이 숫자 피라미드가 가장 유익하고 지표가 아닌 것으로 간주되는 이유입니다.

그리고 남은 것은 무엇입니까?

바이오매스 피라미드는 평가 기준으로 같은 수준의 개인의 건조(드물게 습한) 질량을 사용합니다. 측정 단위 - 그램/제곱 미터, 킬로그램/헥타르 또는 그램/입방 미터. 그러나 여기에도 예외가 있습니다. 생산자의 바이오 매스와 관련하여 소비자의 바이오 매스 감소를 반영하는 생태 피라미드의 규칙은 둘 다 크고 수명주기가 긴 생물권에 대해 수행됩니다. 그러나 수계의 경우 피라미드를 다시 뒤집을 수 있습니다. 예를 들어, 바다에서 조류를 먹고 사는 동물성 플랑크톤의 바이오매스는 때때로 식물 플랑크톤 자체의 바이오매스보다 3배 더 많습니다. 식물성 플랑크톤의 높은 번식률을 저장합니다.

에너지 흐름은 가장 정확한 지표입니다.

에너지 피라미드는 영양 수준을 통해 음식(질량)이 통과하는 속도를 보여줍니다. 에너지 피라미드의 법칙은 미국의 뛰어난 생태학자인 Raymond Lindeman(1915-1942)이 공식화했으며, 1942년 사망한 후 10% 법칙으로 생물학에 입문했습니다. 그것에 따르면 이전 에너지의 10%는 다음 단계로 가고 나머지 90%는 신체의 중요한 기능(호흡, 열 조절)을 지원하는 손실입니다.

피라미드의 의미

우리는 생태 피라미드의 규칙이 반영하는 것을 분석했습니다. 그런데 왜 이런 지식이 필요할까요? 숫자의 피라미드와 바이오매스는 시스템의 정적이고 안정적인 상태를 설명하기 때문에 몇 가지 실용적인 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 그들은 생태계의 안정성을 방해하지 않고 주어진 생태계 전체에 대한 특정 개체군의 최대 크기를 결정하기 위해 허용되는 어획량을 계산하거나 촬영을 위한 동물의 수를 계산하는 데 사용됩니다. . 그리고 에너지 피라미드는 선명한 시야기능적 커뮤니티의 조직에 대한 정보를 통해 생산성 측면에서 다양한 생태계를 비교할 수 있습니다.

이제 독자는 "생태 피라미드의 규칙이 반영하는 것을 설명"과 같은 작업을 받았고 이것이 특정 영양 사슬에서 물질과 에너지의 손실이라고 대담하게 대답하는 것과 같은 작업을 받았을 때 길을 잃지 않을 것입니다.

모든 영양 사슬에서 모든 음식이 개인의 성장에 사용되는 것은 아닙니다. 바이오 매스의 축적을 위해. 그 중 일부는 신체의 에너지 비용(호흡, 운동, 번식, 체온 유지)을 충족하는 데 사용됩니다.

동시에, 한 링크의 바이오매스는 다음 링크에서 완전히 처리될 수 없으며, 영양 사슬의 각 후속 링크에서 바이오매스의 감소가 발생합니다.

평균적으로 바이오매스 및 이와 관련된 에너지의 약 10%만이 각 영양 수준에서 다음 영양 수준으로 전달되는 것으로 믿어집니다. 각 후속 영양 수준의 유기체 생산량은 항상 이전 수준 생산량의 평균 10배 미만입니다.

예를 들어, 평균적으로 1000kg의 식물에서 초식 동물(1차 소비자)의 100kg의 바이오 매스가 형성됩니다. 초식 동물을 먹는 육식 동물(2차 소비자)은 이 양에서 10kg의 바이오매스를 합성할 수 있는 반면 육식 동물을 먹는 포식자(3차 소비자)는 1kg의 바이오매스를 합성할 수 있습니다.

이런 식으로 , 총 바이오매스, 그 안에 포함된 에너지, 개인의 수는 영양 수준이 올라갈수록 점진적으로 감소합니다.

이 패턴의 이름은 생태 피라미드 규칙.

이 현상은 C. Elton(1927)에 의해 처음 연구되었으며 그에 의해 명명되었습니다. 숫자의 피라미드 또는 엘튼의 피라미드.

생태 피라미드 - 이것은 바이오매스 단위로 표현되는 다양한 주문의 생산자와 소비자 사이의 관계를 그래픽으로 표현한 것입니다. (바이오매스 피라미드), 개인의 수 (인구 피라미드) 또는 생명체의 덩어리에 포함된 에너지 (에너지의 피라미드) (그림 6).

그림 6. 생태 피라미드의 다이어그램입니다.

생태 피라미드는 생태계의 영양 구조를 기하학적 형태로 표현합니다.

생태 피라미드에는 숫자 피라미드(숫자), 바이오매스 피라미드 및 에너지 피라미드의 세 가지 주요 유형이 있습니다.

1) 숫자의 피라미드, 각 영양 수준의 유기체 수를 기준으로 합니다. 2) 바이오매스 피라미드, 각 영양 수준에서 유기체의 총 질량(보통 건조)을 사용합니다. 삼) 에너지 피라미드, 각 영양 수준의 유기체의 에너지 강도를 고려합니다.

에너지 피라미드영양 관계의 기초, 즉 모든 유기체의 삶에 필요한 에너지 흐름을 직접 참조하기 때문에 가장 중요한 것으로 간주됩니다.

숫자의 피라미드(숫자)

숫자의 피라미드(숫자) 또는 Elton의 피라미드는 각 영양 수준에서 개별 유기체의 수를 반영합니다.

인구 피라미드는 생태계의 영양 구조 연구에 대한 가장 간단한 근사치입니다.

동시에 주어진 지역의 유기체 수를 먼저 계산하여 영양 수준별로 그룹화하고 직사각형으로 표시하며, 길이(또는 면적)는 해당 지역에 살고 있는 유기체의 수에 비례합니다( 또는 수생 생태계인 경우 주어진 부피에서).

인구 피라미드는 규칙적인 모양을 가질 수 있습니다. 위쪽으로 가늘어지고(정확하거나 직선), 위쪽이 아래쪽으로 뒤집힐 수 있습니다(반전 또는 반전). 그림 7.

오른쪽(직선) 반전(반전)

(연못, 호수, 초원, 초원, 초원 등) (여름의 온대림 등)

그림 7. 숫자 피라미드(1 - 맞음, 2 - 반전됨)

인구 피라미드는 규칙적인 모양을 가지고 있습니다. 수생 생태계(연못, 호수 등) 및 육상 생태계(초원, 대초원, 목초지 등)에 대해 생산자 수준에서 더 높은 영양 수준으로 이동할 때 좁아집니다.

예를 들어:

1,000 식물성 플랑크톤 작은 연못작은 갑각류 100마리를 먹일 수 있습니다. 첫 번째 주문의 소비자는 차례로 10명의 물고기를 먹일 수 있습니다. 두 번째 주문의 소비자는 1개의 농어를 먹일 수 있을 만큼 충분합니다.

온대림과 같은 일부 생태계의 풍요 피라미드는 반전됩니다.

예를 들어:

여름에 온대림에서 소량 큰 나무- 생산자는 엄청난 수의 작은 식물 파지 곤충과 새에 의해 음식을 공급받습니다. - 첫 번째 주문의 소비자.

그러나 생태학에서 인구 피라미드는 거의 사용되지 않습니다. 각 영양 수준의 많은 개체로 인해 동일한 규모로 생물 군집의 구조를 표시하기가 매우 어렵 기 때문입니다.

바이오매스 피라미드

바이오 매스 피라미드는 각 영양 수준의 유기체 (바이오 매스) 총 질량을 고려하기 때문에 생태계의 영양 관계를보다 완전히 반영합니다.

바이오매스 피라미드의 직사각형 단위 면적 또는 부피당 각 영양 수준의 유기체 질량을 표시합니다.

풍부한 피라미드뿐만 아니라 바이오매스의 피라미드는 모양이 규칙적일 뿐만 아니라 역(역)도 가능합니다(그림 8).

3차 소비자

2차 주문의 소비자

1차 주문의 소비자

생산자

오른쪽(직선) 반전(반전)

(육상생태계: (수생태계: 호수,

초원, 들판 등) 연못 및 특히 해양

생태계)

그림 7. 바이오매스 피라미드(1 - 정답, 2 - 반전)

대부분의 육상 생태계(초원, 들판 등)의 경우, 먹이 사슬의 각 후속 영양 수준의 총 바이오매스는 감소합니다.

이것은 생산자가 상당히 우세하고 점차 감소하는 소비자의 영양 수준이 그 위에 위치하는 바이오 매스 피라미드를 만듭니다. 바이오 매스 피라미드는 규칙적인 모양을 가지고 있습니다.

예를 들어:

평균적으로 1000kg의 식물 중에서 100kg의 초식 동물이 형성됩니다 - 1 차 소비자 (식물성). 육식 동물 - 초식 동물을 먹는 두 번째 주문의 소비자는이 양에서 10kg의 바이오 매스를 합성 할 수 있습니다. 그리고 육식 동물 - 육식 동물을 먹는 세 번째 주문의 소비자는 1kg의 바이오 매스 만 합성합니다.

수생 생태계(호수, 연못 등)에서 소비자의 바이오매스가 생산자의 바이오매스보다 우세한 곳에서 바이오매스 피라미드는 역전될 수 있습니다.

이것은 수생 생태계에서 생산자가 빠르게 성장하고 번식하는 미세한 식물성 플랑크톤)이라는 사실에 의해 설명되며, 이는 훨씬 더 느리게 성장하고 번식하는 소비자에게 충분한 양의 살아있는 음식을 지속적으로 공급합니다. 동물성 플랑크톤(또는 식물성 플랑크톤을 먹는 다른 동물)은 수년 및 수십 년에 걸쳐 바이오매스를 축적하는 반면 식물성 플랑크톤은 수명이 매우 짧습니다(수일 또는 몇 시간).

1. 숫자의 피라미드- 각 수준에서 개별 유기체의 수가 표시됩니다.

숫자 피라미드는 Elton이 발견한 독특한 패턴을 반영합니다. 생산자에서 소비자로 이어지는 일련의 연결을 구성하는 개인의 수는 꾸준히 감소하고 있습니다(그림 3).

예를 들어, 늑대 한 마리에게 먹이를 주려면 사냥할 수 있는 최소한 몇 마리의 토끼가 필요합니다. 이 토끼에게 먹이를주기 위해서는 상당히 많은 수의 다양한 식물이 필요합니다. 이 경우 피라미드는 넓은 밑면이 위쪽으로 가늘어지는 삼각형처럼 보입니다.

그러나 이러한 형태의 숫자 피라미드는 모든 생태계에 일반적이지는 않습니다. 때로는 반전되거나 반전될 수 있습니다. 이것은 나무가 생산자 역할을 하고 곤충이 1차 소비자 역할을 하는 산림 먹이 사슬에 적용됩니다. 이 경우 1차 소비자 수준은 생산자 수준(많은 수의 곤충이 한 나무에 먹음)보다 수치적으로 더 풍부하므로 숫자 피라미드는 정보가 가장 적고 지표가 가장 적습니다. 동일한 영양 수준의 유기체의 수는 주로 크기에 따라 다릅니다.

2. 바이오매스 피라미드- 주어진 영양 수준에서 유기체의 총 건조 또는 습윤 질량을 특성화합니다. 예를 들어 단위 면적당 질량 단위 - g / m 2, kg / ha, t / km 2 또는 부피당 - g / m 3 (그림 4)

일반적으로 육상 생물권에서 생산자의 총 질량은 각 후속 연결보다 큽니다. 차례로, 1차 소비자의 총 질량은 2차 소비자보다 큽니다.

이 경우(생물체의 크기가 너무 다르지 않은 경우) 피라미드도 위쪽으로 가늘어지는 넓은 밑면을 가진 삼각형처럼 보일 것입니다. 그러나 이 규칙에는 중요한 예외가 있습니다. 예를 들어, 바다에서 초식 동물성 플랑크톤의 바이오매스는 주로 단세포 조류로 대표되는 식물성 플랑크톤의 바이오매스보다 훨씬(때로는 2-3배) 더 큽니다. 이것은 조류가 동물성 플랑크톤에 의해 매우 빨리 먹어 치우지 만 매우 높은 세포 분열 속도가 완전한 섭취로부터 조류를 보호한다는 사실에 의해 설명됩니다.

일반적으로 생산자가 크고 상대적으로 오래 사는 육상 생물지질세는 넓은 기반을 가진 상대적으로 안정적인 피라미드가 특징입니다. 생산자가 작고 수명 주기가 짧은 수생 생태계에서는 바이오매스 피라미드가 뒤집히거나 거꾸로 될 수 있습니다(아래쪽을 가리킴). 따라서 호수와 바다에서 식물의 질량은 개화기(봄)에만 소비자의 질량을 초과하며 나머지 기간에는 상황이 역전될 수 있습니다.

숫자 피라미드와 바이오 매스는 시스템의 정적을 반영합니다. 즉, 특정 기간 동안 유기체의 수 또는 바이오 매스를 특성화합니다. 그들은 주지 않는다 완전한 정보생태계의 영양 구조에 대해 설명하지만, 특히 생태계의 안정성 유지와 관련된 여러 실제 문제를 해결할 수 있습니다.

숫자 피라미드를 사용하면 예를 들어 정상적인 번식에 영향을 미치지 않고 사냥 기간 동안 물고기를 잡거나 동물을 쏘는 데 허용되는 가치를 계산할 수 있습니다.

3. 에너지 피라미드- 연속적인 수준에서 에너지 흐름 또는 생산성의 크기를 보여줍니다(그림 5).

시스템의 정적(주어진 순간에 유기체의 수)을 반영하는 숫자와 바이오매스의 피라미드와 대조적으로, 에너지의 피라미드는 음식 덩어리의 통과 속도의 그림을 반영합니다(에너지의 양 ) 먹이 사슬의 각 영양 수준을 통해 지역 사회의 기능적 조직에 대한 가장 완전한 그림을 제공합니다.

이 피라미드의 모양은 개인의 신진 대사의 크기와 강도의 변화에 ​​영향을받지 않으며 모든 에너지 원을 고려하면 피라미드는 항상 넓은 바닥과 끝이 가늘어지는 전형적인 모양을 갖습니다. 에너지 피라미드를 만들 때 종종 직사각형이 바닥에 추가되어 태양 에너지의 유입을 보여줍니다.

1942 년 미국 생태 학자 R. Lindeman은 에너지 피라미드의 법칙 (10 %의 법칙)을 공식화했으며, 이에 따르면 평균적으로 이전 수준의 생태 피라미드에서받은 에너지의 약 10 %가 하나에서 전달됩니다. 먹이 사슬을 통해 다른 영양 수준으로 영양 수준. 나머지 에너지는 열 복사, 운동 등의 형태로 손실됩니다. 유기체는 대사 과정의 결과로 먹이 사슬의 각 연결에서 중요한 활동을 유지하는 데 소비되는 모든 에너지의 약 90%를 잃습니다.

토끼가 10kg의 식물 물질을 먹으면 자체 무게가 1kg 증가 할 수 있습니다. 1kg의 토끼를 먹는 여우 또는 늑대는 100g만 질량을 증가시킵니다. 목본 식물이 비율은 목재가 유기체에 잘 흡수되지 않기 때문에 훨씬 낮습니다. 풀과 조류의 경우 소화하기 어려운 조직이 없기 때문에 이 값이 훨씬 높습니다. 그러나 에너지 전달 과정의 일반적인 규칙성은 그대로 유지됩니다. 상위 영양 수준을 통과하는 에너지가 하위 영양 수준보다 훨씬 적습니다.

3개의 영양 수준만 있는 단순한 목초지 영양 사슬의 예를 사용하여 생태계에서 에너지의 변환을 고려하십시오.

1. 수준 - 초본 식물,

2. 수준 - 초식 포유 동물, 예를 들어 산토끼

3. 수준 - 육식성 포유동물(예: 여우)

영양소는 식물이 광합성을 하는 과정에서 생성되며 무기물(물, 이산화탄소, 무기염 등)로부터 햇빛의 에너지를 이용하여 ATP는 물론 유기물과 산소를 ​​형성합니다. 태양 복사의 전자기 에너지의 일부는 합성된 유기 물질의 화학 결합 에너지로 변환됩니다.

광합성 과정에서 생성되는 모든 유기물을 총 1차 생산(GPP)이라고 합니다. 총 1차 생산 에너지의 일부는 호흡에 사용되어 순 1차 생산(NPP)이 형성되며, 이는 2차 영양 수준에 들어가고 토끼가 사용하는 바로 그 물질입니다.

활주로를 200으로 하자 재래식 단위에너지, 그리고 호흡을 위한 식물의 비용 (R) - 50%, 즉. 기존 에너지 단위 100개. 그러면 순 1차 생산량은 NPP = WPP - R(100 = 200 - 100), 즉 두 번째 영양 수준에서 토끼는 100 일반 에너지 단위를 받습니다.

그러나 여러 가지 이유로 토끼는 일정 비율의 NPP만을 소비할 수 있지만(그렇지 않으면 생물체 개발을 위한 자원이 사라짐), 그 중 상당 부분은 죽은 유기 잔류물(식물의 지하 부분) 형태로 , 줄기, 가지 등의 단단한 나무.) 토끼는 먹을 수 없습니다. 그것은 쓰레기 먹이 사슬에 들어가고 (또는) 분해자 (F)에 의해 분해됩니다. 다른 부분은 새로운 세포를 만들고(인구 크기, 토끼의 성장 - P) 에너지 대사 또는 호흡(R)을 보장하는 것입니다.

이 경우 균형 접근 방식에 따르면 에너지 소비(C)의 균형 방정식은 다음과 같습니다. C = P + R + F, 즉 두 번째 영양 수준에서받은 에너지는 Lindemann의 법칙에 따라 인구 증가 - P - 10 %에 사용되고 나머지 90 %는 소화되지 않은 음식을 호흡하고 제거하는 데 사용됩니다.

따라서 영양 수준이 증가하는 생태계에서는 살아있는 유기체의 몸에 축적 된 에너지가 급격히 감소합니다. 이것으로부터 왜 각 후속 수준이 항상 이전 수준보다 낮고 먹이 사슬이 일반적으로 3-5개(드물게 6개) 이상의 연결을 가질 수 없으며 생태 피라미드는 다음으로 구성될 수 없는지 명확합니다. 큰 수바닥: 먹이 사슬의 마지막 링크와 생태 피라미드의 최상층은 너무 적은 에너지를 받아 유기체의 수가 증가하면 충분하지 않을 것입니다.

영양 수준의 형태로 연결된 유기체 그룹의 이러한 순서와 종속은 기능적 조직의 기초 인 생물 지세 증에서 물질과 에너지의 흐름입니다.

실제로 구조를 형성하는 생물세에서 유기체 사이의 가장 중요한 유형의 관계는 포식자와 먹이의 먹이 연결입니다. 일부는 먹는 사람이고 다른 일부는 먹힙니다. 동시에 살아 있거나 죽은 모든 유기체는 다른 유기체의 음식입니다. 토끼는 풀을 먹고, 여우와 늑대는 토끼를 사냥하고, 맹금류(매, 독수리 등)는 두 가지를 모두 끌어서 먹을 수 있습니다. 새끼 여우와 새끼 늑대. 죽은 식물, 토끼, 여우, 늑대, 새는 분해자(분해자 또는 파괴자)의 먹이가 됩니다.

먹이 사슬은 각각이 서로를 먹거나 분해하는 일련의 유기체입니다. 이것은 광합성 과정에서 흡수된 고효율 태양 에너지의 작은 부분이 지구에 와서 생명체를 통해 이동하면서 단방향 흐름의 경로를 나타냅니다. 궁극적으로 이 회로는 환경으로 돌아갑니다. 자연 환 ​​경저효율 열에너지의 형태로. 영양소는 또한 생산자에서 소비자로, 그리고 나서 분해자로, 그리고 다시 생산자로 이동합니다.

먹이 사슬의 각 연결을 영양 수준이라고 합니다. 첫 번째 영양 수준은 독립 영양 생물이 차지하며, 그렇지 않으면 1차 생산자라고 합니다. 두 번째 영양 수준의 유기체를 1 차 소비자, 3 차 소비자 등이라고합니다. 일반적으로 영양 수준은 4~5개이며 드물게는 6개 이상입니다(그림 1).

먹이 사슬에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

쌀. 1. N.F.에 따른 생물체의 먹이 사슬 라이머: 일반화(a) 및 실제(b)

그림 1의 화살표는 에너지 이동 방향을 나타내고 숫자는 영양 수준에 도달하는 상대적 에너지 양을 나타냅니다.

방목 먹이 사슬에서 첫 번째 영양 수준은 녹색 식물이 차지하고 두 번째 영양 수준은 풀을 뜯는 동물("초원"이라는 용어는 식물을 먹고 사는 모든 유기체를 포함), 세 번째 영양 수준은 포식자입니다.

따라서 목초지 먹이 사슬은 다음과 같습니다.

식물 재료(예: 꿀) => 파리 => 거미 =>

=> 슈레더 => 올빼미

장미 덤불 주스 => 진딧물 => 무당벌레 => 거미 =>

=> 식충새 => 맹금류.

찌꺼기 먹이 사슬은 다음 계획에 따라 찌꺼기로 시작됩니다.

디트리트 -> 디트리토피 -> 포식자

전형적인 해로운 먹이 사슬은 다음과 같습니다.

숲의 쓰레기 => 지렁이 => 블랙드루스 =>

=> 참새 호크

죽은 동물 \u003d\u003e 캐리어 파리 유충 \u003d\u003e 잔디 개구리 \u003d\u003e 일반 달팽이.

먹이 사슬의 개념을 통해 주기를 더 추적할 수 있습니다. 화학 원소자연에서는 각 유기체가 한 가지 유형의 유기체만을 먹는 것으로 표현되는 앞에서 묘사된 것과 같은 단순한 먹이 사슬은 자연에서 드뭅니다.

동물이 유기체를 먹을 수 있기 때문에 실제 음식 관계는 훨씬 더 복잡합니다. 다른 유형동일한 먹이 사슬 또는 다른 사슬에 포함되며, 이는 특히 더 높은 영양 수준의 포식자(소비자)의 특징입니다. 목초지와 쓰레기 먹이 사슬 사이의 관계는 Yu. Odum이 제안한 에너지 흐름 모델에 의해 설명됩니다(그림 2).

잡식성 동물(특히 인간)은 소비자와 생산자 모두를 먹습니다. 따라서 자연에서 먹이 사슬은 서로 얽혀 먹이 (영양) 네트워크를 형성합니다.

쌀. 2. 목초지 및 해로운 먹이 사슬의 계획(Yu. Odum에 따름)

린데만의 법칙(10%)

biocenosis의 영양 수준을 통과하는 에너지의 흐름을 통해 점차적으로 소멸됩니다. 1942년에 R. Lindemann은 에너지 피라미드의 법칙 또는 10%의 법칙(규칙)을 공식화했습니다. 이에 따라 생태 피라미드의 한 영양 수준에서 다른 영양 수준("사다리"를 따라)으로 이동합니다. 생산자 - 소비자 - 분해자) 평균적으로 생태 피라미드의 이전 수준에서받은 에너지의 약 10 %. 예를 들어 동물에서 식물에 이르기까지 낮은 수준의 에너지 생태 피라미드의 상위 수준에서 생성 된 물질 및 에너지 소비와 관련된 역류는 훨씬 약합니다. 0.5 % (심지어 0.25 %) 그것의 총 흐름의, 따라서 우리는 biocenosis의 에너지 순환에 대해 말할 수 있습니다. 필요하지 않습니다.

더 많은 에너지로 전환하는 동안 높은 레벨생태 피라미드가 10 배 손실되면 독성 및 방사성 물질을 포함한 많은 물질의 축적이 거의 같은 비율로 증가합니다. 이 사실은 생물학적 증폭 규칙에 고정되어 있습니다. 모든 인구조사에 해당됩니다. 수생 생물권에서 유기염소 살충제를 포함한 많은 독성 물질의 축적은 지방(지질)의 질량과 상관관계가 있습니다. 분명히 에너지 배경이 있습니다.

맹그로브 먹이 사슬은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 목초지 사슬은 녹색 식물에서 시작하여 초식 동물을 방목한 다음 육식 동물로 이어집니다. 방목 사슬의 예는 단락 4.2의 그림에 나와 있습니다. 해로운 사슬은 죽음에서 온다 유기물(detritus) 분해자와 죽은 시체를 먹는 동물 (detritophage), 그리고 이러한 동물과 미생물을 먹는 포식자에게. 이 그림은 열대 지방의 쓰레기 먹이 사슬의 예를 보여줍니다. 이것은 맹그로브의 낙엽에서 시작하는 사슬입니다. 바다 해안에서 자라는 나무와 관목은 주기적으로 조수와 강어귀에 범람합니다. 그들의 잎은 맹그로브 나무가 무성한 염수에 떨어지고 해류에 의해 광대한 만을 가로질러 운반됩니다. 버섯, 박테리아 및 원생 동물은 낙엽과 함께 물고기, 연체 동물, 게, 갑각류, 곤충 유충 및 회충 - 선충과 같은 수많은 유기체가 먹는 낙엽의 물에서 발생합니다. 작은 물고기(예: 미노우)는 이 동물을 먹고, 차례로 월척그리고 육식성 물고기를 잡아먹는 새.

먹이 사슬(영양 사슬, 먹이 사슬), 음식의 관계를 통한 유기체의 관계 - 소비자 (일부는 다른 사람들의 음식으로 제공됨). 이 경우 물질과 에너지의 변환은 다음과 같습니다. 생산자(1차 생산자)를 통해 소비자(소비자)에게 분해자(죽은 유기물을 생산자가 소화할 수 있는 무기물로 전환시키는 것).

먹이 사슬에는 목초지와 퇴적물의 2가지 유형이 있습니다. 목장 사슬은 다음에서 시작됩니다. 녹색 식물, 방목하는 초식 동물(첫 번째 주문의 소비자)으로 이동한 다음 이 동물을 잡아먹는 포식자에게 이동합니다(체인의 위치에 따라 - 두 번째 및 후속 주문의 소비자). 찌꺼기 사슬은 찌꺼기(유기물 부패의 산물)로 시작하여 그것을 먹고 사는 미생물로 이동한 다음 찌꺼기 피더(죽는 유기물의 분해 과정에 관여하는 동물 및 미생물)로 이동합니다.

목초지 사슬의 예는 아프리카 사바나의 다중 채널 모델입니다. 1차 생산자는 풀과 나무, 1차 소비자는 초식성 곤충과 초식동물(유제류, 코끼리, 코뿔소 등), 2차 소비자는 육식성 곤충, 3차 소비자는 육식성 파충류(뱀 등), 4차 소비자는 육식 포유류 그리고 맹금류. 차례로, 목초지 사슬의 각 단계에서 detritivores(풍뎅이 딱정벌레, 하이에나, 자칼, 독수리 등)는 죽은 동물의 사체와 포식자의 먹이 잔해를 파괴합니다. 먹이 사슬에 포함 된 개인의 수는 각 링크에서 지속적으로 감소합니다 (생태 피라미드의 규칙). 매번 희생자의 수는 소비자의 수를 크게 초과합니다. 먹이 사슬은 서로 분리되어 있지 않고 서로 얽혀 먹이 그물을 형성합니다.

유기체의 생명 활동의 유지와 생태계의 물질 순환, 즉 생태계의 존재는 다음에 달려 있습니다. 일정한 흐름생명 활동과 자기 재생산을 위해 모든 유기체에 필요한 에너지 (그림 12.19).

쌀. 12.19. 생태계의 에너지 흐름(F. Ramad, 1981에 따름)

항상 재사용할 수 있는 생태계의 여러 블록을 통해 지속적으로 순환하는 물질이 주기에 진입하는 것과 달리 에너지는 한 번만 사용할 수 있습니다. 즉, 생태계를 통해 에너지의 선형 흐름이 있습니다.

자연의 보편적 현상으로서 일방적인 에너지 유입은 열역학 법칙의 결과로 발생합니다. 제1법칙에너지는 한 형태(예: 빛)에서 다른 형태(예: 음식의 잠재적 에너지)로 바뀔 수 있지만 생성되거나 소멸될 수는 없다고 말합니다. 제2법칙일부의 손실 없이는 에너지 변환과 관련된 과정이 있을 수 없다고 주장합니다. 그러한 변환에서 일정량의 에너지는 접근할 수 없는 상태로 소산됩니다. 열에너지따라서 손실됩니다. 따라서 예를 들어 식품 물질이 유기체의 몸을 구성하는 물질로 100% 효율로 변형될 수는 없습니다.

따라서 살아있는 유기체는 에너지 변환기입니다. 그리고 에너지가 변환될 때마다 그 중 일부는 열로 손실됩니다. 궁극적으로 생태계의 생물 순환에 들어가는 모든 에너지는 열의 형태로 소산됩니다. 살아있는 유기체는 실제로 열을 에너지원으로 사용하여 일을 하는 것이 아니라 빛과 화학 에너지를 사용합니다.

먹이 사슬과 그물, 영양 수준

생태계 내에서 에너지 함유 물질은 독립 영양 유기체에 의해 생성되고 종속 영양 생물의 먹이 역할을 합니다. 음식 결합은 한 유기체에서 다른 유기체로 에너지를 전달하는 메커니즘입니다.

전형적인 예: 동물이 식물을 먹습니다. 이 동물은 차례로 다른 동물이 먹을 수 있습니다. 이러한 방식으로 에너지는 여러 유기체를 통해 전달될 수 있습니다. 각각의 후속 유기체는 이전 유기체를 먹고 원료와 에너지를 공급합니다(그림 12.20).

쌀. 12.20. 생체 순환: 먹이 사슬

(A. G. Bannikov et al., 1985에 따름)

이 에너지 전달 순서를 먹이(영양) 사슬,또는 전원 회로. 먹이 사슬의 각 연결 위치는 다음과 같습니다. 트로피 수준.앞서 언급한 바와 같이 첫 번째 영양 수준은 독립 영양 생물이 차지합니다. 1차 생산자.두 번째 영양 수준의 유기체는 1차 소비자,세 번째 - 2차 소비자등.

일반적으로 먹이 사슬에는 세 가지 유형이 있습니다. 포식자의 먹이 사슬은 식물에서 시작하여 작은 유기체에서 훨씬 더 큰 유기체로 이동합니다. 육지에서 먹이 사슬은 3~4개의 고리로 구성되어 있습니다.

가장 간단한 먹이 사슬 중 하나는 다음과 같습니다(그림 12.5 참조).

식물 ® 토끼 ® 늑대

생산자 ® 초식 동물 ® 육식 동물

다음과 같은 먹이 사슬도 널리 퍼져 있습니다.

식물 재료(예: 꿀) ® 파리 ® 거미 ®

말괄량이 ® 올빼미.

주스 장미 덤불® 진딧물 ® 무당벌레 ®

® 거미 ® 식충 조류 ® 맹금.

- (물류에 의해 유입됨 - 호수, 바다; 사람에 의해 유입됨 - 농경지, 바람 또는 강수에 의해 운반됨 - 침식된 산비탈에 남아 있는 식물).

생태계와 생물 지세 증의 차이점은 다음과 같은 점으로 줄일 수 있습니다.

1) 생물 지세 증 - 영토 개념은 토지의 특정 지역을 말하며 식물 증의 경계와 일치하는 특정 경계가 있습니다. 특징 N.V. Timofeev-Resovsky, A.N. Tyurukanov (1966) - 하나의 중요한 생물 지질학, 토양 - 지구 화학적, 지형 학적 및 미기후 경계가 생물 지질 학적 영역을 통과하지 않습니다.

생태계의 개념은 생물지질세(biogeocenosis)의 개념보다 더 광범위합니다. 다양한 복잡성과 크기의 생물학적 시스템에 적용할 수 있습니다. 생태계에는 종종 일정한 양과 엄격한 경계가 없습니다.

2) 생물지질세(biogeocenosis)에서 유기물은 항상 식물에 의해 생성되므로 생물 지세 증의 주요 구성 요소는 식물 증;

생태계에서 유기물은 항상 살아있는 유기체에 의해 생성되는 것이 아니라 외부에서 오는 경우가 많습니다.

(물류에 의해 유입됨 - 호수, 바다; 사람에 의해 유입됨 - 농경지, 바람 또는 강수에 의해 운반됨 - 침식된 산비탈에 남아 있는 식물).

3) 생물 지질학은 잠재적으로 불멸입니다;

생태계의 존재는 물질이나 에너지가 생태계에 도착하는 것을 중단함으로써 끝날 수 있습니다.

4) 생태계는 육지와 수생 모두일 수 있습니다.

Biogeocenosis는 항상 육상 또는 얕은 물 생태계입니다.

5) - 생물 지세 증에는 시스템의 전체 수명과 구조를 결정하는 단일 edificator (edificatory grouping 또는 synusia)가 항상 있어야합니다.

생태계에는 여러 가지가 있을 수 있습니다.

에 초기 단계사면생태계의 발전은 미래의 삼림절약이다. 그것은 다른 edificators와 오히려 이질적인 환경 조건을 가진 유기체의 그룹으로 구성됩니다. 미래에만 동일한 그룹화가 그것의 edifier뿐만 아니라 cenosis의 edifier에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 그리고 두 번째가 메인이 될 것입니다.

따라서 모든 생태계가 생물지세생태(biogeocenosis)는 아니지만, 각 생물 지세 증은 생태계입니다, 이것은 Tensley의 정의와 완전히 일치합니다.

생물 지세 증의 생태 구조

각 생물 지세 증은 유기체의 특정 생태 그룹으로 구성되며, 그 비율은 다음을 반영합니다. 생태 구조특정 기후, 토양 및 경관 조건에서 장기간에 걸쳐 발전하는 공동체는 엄격하게 규칙적입니다. 예를 들어, 다양한 생물지세생 자연 지역파이토파지(식물을 먹고 사는 동물)와 사프로파지의 비율은 자연적으로 변합니다. 대초원, 반 사막 및 사막 지역에서는 식물 파지가 사프로파지보다 우세한 반면 산림 공동체에서는 사프로파지가 더 발달합니다. 깊은 바다에서는 포식이 주요 먹이 유형인 반면 저수지의 조명이 있는 표면에서는 식물성 플랑크톤이나 혼합 먹이를 섭취하는 종을 섭취하는 필터 피더가 우세합니다.

각 생물지세생태의 먹이 그물은 잘 정의된 구조를 가지고 있습니다.

먹이 사슬의 각 수준에서 유기체의 수, 크기 및 총 질량(바이오매스)이 특징입니다. 목초지 먹이 사슬은 인구 밀도, 번식율 및 바이오매스 생산성의 증가가 특징입니다.

한 식품 수준에서 다른 식품 수준으로 전환하는 동안 바이오매스의 감소는 모든 식품이 소비자에 의해 동화되는 것은 아니라는 사실에 기인합니다.

예를 들어, 잎을 먹는 애벌레의 경우 절반만 식물 재료, 나머지는 배설물의 형태로 배설됩니다.

또한, 장에서 흡수된 대부분의 영양소는 호흡에 사용되며, 궁극적으로 10~15%만이 새로운 유충 세포와 조직을 만드는 데 사용됩니다. 이러한 이유로 각 후속 영양 수준의 유기체의 생산은 이전의 생산보다 항상 적습니다(평균 10배). 즉, 먹이 사슬의 각 후속 연결의 질량은 점진적으로 감소합니다. 이 패턴을 생태 피라미드의 규칙이라고 합니다.

생태 피라미드를 컴파일하는 세 가지 방법이 있습니다.

• 1. 숫자의 피라미드는 생태계의 다른 영양 수준의 개인의 숫자 비율을 반영합니다. 동일하거나 다른 영양 수준 내의 유기체가 크기가 크게 다르다면 숫자 피라미드는 영양 수준의 실제 비율에 대한 왜곡된 아이디어를 제공합니다. 예를 들어 플랑크톤 커뮤니티에서 생산자의 수는 수십, 수백 배입니다. 더 많은 숫자소비자, 그리고 숲에서 수십만 명의 소비자가 한 나무의 기관, 즉 생산자를 먹을 수 있습니다.
• 2. 바이오매스 피라미드는 각 영양 수준에서 생물 또는 바이오매스의 양을 보여줍니다. 대부분의 육상생태계에서 생산자의 바이오매스, 즉 식물의 총량은 가장 크며, 이후의 각 영양단계 생물체의 바이오매스는 이전보다 적다. 그러나 일부 커뮤니티에서는 1차 소비자의 바이오매스가 생산자의 바이오매스보다 큽니다. 예를 들어, 주요 생산자가 번식률이 높은 단세포 조류인 해양에서는 연간 생산량이 바이오매스 매장량을 수십 배, 심지어 수백 배 초과할 수 있습니다. 동시에 조류에 의해 형성되는 모든 산물은 먹이 사슬에 매우 빠르게 관여하여 조류 바이오매스의 축적은 적지만 번식률이 높기 때문에 유기물 번식률을 유지하기에 충분합니다. 이와 관련하여 바다에서 바이오 매스 피라미드는 역 관계, 즉 "역전"됩니다. 가장 높은 영양 수준에서는 포식자의 수명이 길고 반대로 세대의 회전율이 낮고 먹이 사슬에 들어가는 물질의 상당 부분이 유지되기 때문에 바이오 매스를 축적하는 경향이 우세합니다. 그들의 몸에서;
• 3. 에너지 피라미드는 먹이 사슬의 에너지 흐름의 양을 반영합니다. 이 피라미드의 모양은 개인의 크기에 영향을 받지 않으며 열역학 제2법칙에 따라 항상 밑면이 넓은 삼각형입니다. 따라서 에너지 피라미드는 생태계의 모든 대사 과정에 대한 커뮤니티의 기능적 조직에 대한 가장 완전하고 정확한 아이디어를 제공합니다. 숫자 피라미드와 바이오 매스가 생태계의 정적 (주어진 순간에 유기체의 수와 바이오 매스)을 반영한다면 에너지 피라미드는 먹이 사슬을 통해 많은 양의 음식이 통과하는 역학을 반영합니다. 따라서 숫자와 바이오매스의 피라미드 기반은 이후의 영양 수준보다 크거나 작을 수 있습니다(다른 생태계의 생산자와 소비자 비율에 따라 다름). 에너지 피라미드는 항상 위쪽으로 좁아집니다. 이는 호흡에 소비된 에너지가 다음 영양 단계로 전달되지 않고 생태계를 떠나기 때문입니다. 따라서 각 후속 수준은 항상 이전 수준보다 낮습니다. 육상 생태계에서 사용 가능한 에너지 양의 감소는 일반적으로 각 영양 수준에서 개체의 풍부함과 바이오매스 감소를 동반합니다. 새로운 조직을 만들고 유기체의 호흡을 위한 에너지 손실이 크기 때문에 먹이 사슬은 길 수 없으며 일반적으로 3-5개의 연결(영양 수준)로 구성됩니다.

생태 피라미드는 먹이 사슬의 에너지 손실을 그래픽으로 표현한 것입니다.

먹이 사슬은 유기체와 전체 생물권의 진화 과정에서 발달한 원래의 식품 물질에서 물질과 에너지를 일관되게 추출하는 상호 연결된 종의 안정적인 사슬입니다. 그들은 에너지 전달과 물질 순환이 수행되는 모든 생물 학적 구조의 영양 구조를 구성합니다. 먹이 사슬은 일련의 영양 수준으로 구성되며 그 순서는 에너지 흐름에 해당합니다.

먹이 사슬의 주요 에너지원은 태양 에너지입니다. 첫 번째 영양 수준 - 생산자 (녹색 식물) - 광합성 과정에서 태양 에너지를 사용하여 모든 생물 학적 생산의 기본 생산을 만듭니다. 동시에 광합성 과정에서 사용되는 태양 에너지는 0.1%에 불과합니다. 녹색 식물이 태양 에너지를 흡수하는 효율성은 1차 생산성 값으로 추정됩니다. 광합성과 관련된 에너지의 절반 이상이 호흡 과정에서 식물에 의해 즉시 소비되고 나머지 에너지는 먹이 사슬을 따라 더 많이 전달됩니다.

동시에 영양 과정에서 에너지 사용 및 전환의 효율성과 관련된 중요한 규칙성이 있습니다. 그 본질은 다음과 같습니다. 먹이 사슬에서 자신의 생활 활동을 유지하는 데 소비되는 에너지의 양은 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로 증가하는 반면 생산성은 감소합니다.

Phytobiomass는 두 번째 유기체의 바이오 매스를 생성하기위한 에너지 및 재료의 원천으로 사용됩니다.

첫 번째 주문의 영양 수준 소비자 - 초식 동물. 일반적으로 두 번째 영양 수준의 생산성은 이전 수준의 5~20%(10%)를 넘지 않습니다. 이것은 지구상의 식물과 동물 바이오매스의 비율에 반영됩니다. 유기체의 중요한 활동을 보장하는 데 필요한 에너지의 양은 형태 기능적 조직 수준이 증가함에 따라 증가합니다. 따라서 더 높은 영양 수준에서 생성되는 바이오매스의 양이 감소합니다.

생태계는 각 영양 수준에서 순 1차 생산과 순 2차 생산 모두의 상대적 생성 및 지출 비율에서 매우 가변적입니다. 그러나 예외 없이 모든 생태계는 1차 및 2차 생산의 특정 비율을 특징으로 합니다. 항상 수량 식물성 물질먹이 사슬의 기초가 되는 은 초식 동물의 총 질량보다 몇 배(약 10배) 더 크며 먹이 사슬의 각 후속 연결 질량은 각각 비례하여 변합니다.

일련의 영양 수준에서 동화된 에너지의 점진적인 감소는 생태 피라미드의 구조에 반영됩니다.

각 후속 영양 수준에서 사용 가능한 에너지 양이 감소하면 바이오 매스 및 개체 수가 감소합니다. 주어진 생물군에 대한 생물량의 피라미드와 생물체의 풍부함은 다음에서 반복됩니다. 일반적으로생산성 피라미드 구성.

그래픽으로 생태 피라미드는 높이가 같지만 길이가 다른 여러 직사각형으로 묘사됩니다. 직사각형의 길이는 아래에서 위로 감소하며, 이는 후속 영양 수준에서 생산성 감소에 해당합니다. 아래쪽 삼각형은 길이가 가장 크며 첫 번째 영양 수준(생산자, 두 번째는 약 10배 작으며 두 번째 영양 수준(초식 동물, 1차 소비자 등))에 해당합니다.

유기물의 생성 속도는 총 매장량을 결정하지 않습니다. 각 영양 수준에서 유기체의 총 질량. 특정 생태계에서 생산자와 소비자가 이용할 수 있는 바이오매스는 특정 영양 수준에서 유기물의 축적 속도와 더 높은 수준으로의 이동, 즉 서로 상관관계가 있는 방식에 따라 달라집니다. 형성된 매장량의 소비가 얼마나 강한지. 중요한 역할은 생산자와 소비자의 주요 세대의 재생산 속도에 의해 수행됩니다.

대부분의 육상 생태계에서는 이미 언급했듯이 바이오매스 규칙도 적용됩니다. 식물의 총 질량은 모든 초식 동물의 생물량보다 크고 초식 동물의 질량은 모든 육식 동물의 질량을 초과합니다.

생산성(식생의 연간 성장)과 바이오매스를 정량적으로 구분할 필요가 있습니다. 생물체의 1차 생산과 생물량의 차이는 식물 덩어리의 방목 정도를 결정합니다. 바이오매스 재생산율이 상당히 높은 초본 형태가 우세한 공동체의 경우에도 동물은 연간 식물 성장의 최대 70%를 사용합니다.

"포식자 - 먹이"연결을 통해 에너지 전달이 수행되는 영양 사슬에서 개인 수의 피라미드가 종종 관찰됩니다. 먹이 사슬에 참여하는 개인의 총 수는 각 연결과 함께 감소합니다. 이것은 또한 포식자가 일반적으로 희생자보다 크다는 사실 때문입니다. 숫자 피라미드의 규칙에 대한 예외는 작은 포식자가 큰 동물을 사냥하는 그룹으로 사는 경우입니다.

피라미드의 세 가지 규칙인 생산성, 바이오매스, 풍부함은 모두 생태계의 에너지 관계를 나타냅니다. 동시에 생산성 피라미드는 보편적 인 성격을 가지고 있으며 바이오 매스와 풍요의 피라미드는 특정 영양 구조를 가진 커뮤니티에서 나타납니다.

생태계 생산성의 법칙에 대한 지식, 에너지 흐름을 정량화하는 능력은 실질적으로 매우 중요합니다. 농약의 주요 생산과 자연 공동체의 인간 착취는 인간을 위한 주요 식량 공급원입니다. 중요성그것은 또한 동물성 단백질의 공급원으로 산업 및 농업 동물에서 얻은 생물권의 2차 생산을 가지고 있습니다. 에너지 분배 법칙, 생물권에서의 에너지 및 물질 흐름, 식물과 동물의 생산성 법칙에 대한 지식, 자연계에서 식물 및 동물 바이오매스의 허용 가능한 철수 한계를 이해하면 "사회"에서 관계를 올바르게 구축할 수 있습니다. - 자연" 시스템.

어떤 유기체가 다른 유기체 또는 그들의 잔해나 분비물(배설물)을 먹는 관계를 영양 (트로피 - 영양, 음식, gr.). 동시에 생태계 구성원 간의 영양 관계는 다음을 통해 표현됩니다. 영양 (먹이) 사슬 . 이러한 회로의 예는 다음과 같습니다.

이끼 이끼 → 사슴 → 늑대(툰드라 생태계);

풀 → 소 → 인간(인위생태계)

미세한 조류(식물성 플랑크톤) → 벌레 및 물벼룩(동물성 플랑크톤) → 바퀴벌레 → 파이크 → 갈매기(수생 생태계).

먹이 사슬을 최적화하고 품질면에서 더 많거나 더 나은 제품을 얻기 위해 먹이 사슬에 영향을 미치는 것이 항상 성공적인 것은 아닙니다. 문헌에서 널리 알려진 것은 호주로 소를 수입한 예입니다. 그 이전에는 캥거루가 주로 자연 목초지를 사용했는데, 캥거루의 배설물은 호주 쇠똥구리에 의해 성공적으로 개발되고 처리되었습니다. 소똥은 오스트레일리아 딱정벌레에 의해 사용되지 않았으며 그 결과 목초지의 점진적인 황폐화가 시작되었습니다. 이 과정을 중단하기 위해 유럽 쇠똥구리를 호주로 가져와야 했습니다.

영양 또는 먹이 사슬은 다음과 같은 형태로 나타낼 수 있습니다. 피라미드. 그러한 피라미드의 각 단계의 수치는 개인의 수, 바이오매스 또는 그 안에 축적된 에너지로 표현될 수 있습니다.

에 따라 에너지 피라미드 법칙 R. 린데만 및 10퍼센트 규칙 , 에너지 측면에서 에너지 또는 물질의 약 10%(7~17%)가 각 단계에서 다음 단계로 전달됩니다(그림 3.7). 각 후속 수준에서 에너지 양이 감소함에 따라 품질이 향상됩니다. 동물 바이오매스 단위의 작업을 수행하는 능력은 동일한 식물 바이오매스보다 몇 배나 높습니다.

놀라운 예는 플랑크톤과 고래로 대표되는 공해 먹이 사슬입니다. 플랑크톤의 질량은 해수에 분산되어 있으며, 외해의 생물 생산성이 0.5g/m2 day-1 미만인 경우, 그 안에 있는 위치 에너지의 양은 입방 미터바다의 물은 질량이 수백 톤에 달하는 고래의 에너지에 비해 무한히 작습니다. 아시다시피 고래기름은 조명용으로도 사용되었던 고칼로리 제품입니다.

그림 3.7. 먹이 사슬을 따른 에너지 전달 피라미드(Y. Odum에 따름)

유기물의 파괴에서 상응하는 순서도 관찰됩니다. 예를 들어, 순수한 1차 생산 에너지의 약 90%는 미생물과 균류에 의해 방출되고, 10% 미만은 무척추 동물에 의해, 1% 미만은 척추동물에 의해 방출됩니다. 최종 의상. 마지막 숫자에 따라, 1퍼센트 규칙 : 전체 생물권의 안정성을 위해 에너지 측면에서 순 1차 생산의 가능한 최종 소비 비율이 1%를 초과해서는 안 됩니다.

생태계 기능의 기초인 먹이 사슬을 기반으로 특정 물질(예: 합성 독극물)이 영양 사슬을 따라 이동할 때 조직에 축적되는 경우를 설명할 수도 있습니다. 유기체의 정상적인 대사에 참여하지 않습니다. 에 따르면 생물학적 증폭 규칙 생태 피라미드의 더 높은 수준으로 이동할 때 오염 물질의 농도가 약 10배 증가합니다.

특히 영양 사슬의 첫 번째 수준에서 강물의 방사성 핵종의 함량이 미미하게 증가하면 미생물과 플랑크톤에 동화 된 다음 물고기 조직에 집중되어 갈매기에서 최대 값에 도달합니다. 그들의 알은 배경 오염보다 5000배 더 높은 방사성 핵종 수준을 가지고 있습니다.

유기체의 종 구성은 일반적으로 수준에서 연구됩니다. 인구 .

개체군은 동일한 영역에 거주하는 동일한 종의 개체 집합이며 공통 유전자 풀과 자유롭게 교배할 수 있는 능력을 가지고 있음을 상기하십시오. 일반적으로 하나 또는 다른 인구는 특정 생태계 내에 있을 수 있지만 국경을 넘어 퍼질 수도 있습니다. 예를 들어, 레드 북(Red Book)에 등재된 투오라시스(Tuora-Sis) 능선의 검은 모자 마멋 개체군이 알려져 보호받고 있습니다. 이 인구는 이 범위에 국한되지 않고 Yakutia의 Verkhoyansk 산맥 남쪽으로 더 확장됩니다.

연구 중인 종이 일반적으로 발생하는 환경을 서식지라고 합니다.

일반적으로 생태학적 틈새 시장은 한 종 또는 그 개체군이 차지합니다. 에 대한 동일한 요구 사항으로 환경식량 자원과 관련하여 두 종은 항상 경쟁 투쟁에 들어가며, 일반적으로 그 중 하나가 대체되는 것으로 끝납니다. 이 상황은 시스템 생태학에서 다음과 같이 알려져 있습니다. GF 원리 가우스 , 생태학적 필요가 동일하다면 두 종이 같은 지역에 존재할 수 없다는 것입니다. 그들이 같은 틈새 시장을 차지한다면. 따라서 생태학적 틈새로 차별화된 인구 상호작용이 공간, 시간, 자원의 사용을 위해 서로 경쟁하는 것보다 더 큰 정도로 서로를 보완하는 시스템을 커뮤니티(coenosis)라고 합니다.

북극곰은 극지방의 불곰처럼 타이가 생태계에서 살 수 없습니다.

종분화는 항상 적응적이므로 Ch. 다윈의 공리각 종은 엄격하게 정의된 고유한 존재 조건에 적응합니다. 동시에 유기체는 가능한 최대 수를 제공하는 강도로 번식합니다( 최대 "생활 압력"의 규칙" ).

예를 들어, 해양 플랑크톤의 유기체는 필름 형태로 수천 평방 킬로미터의 면적을 아주 빠르게 덮습니다. V.I.Vernadsky는 10-12 cm3 크기의 Fisher 박테리아가 직선으로 번식하여 발전하는 속도는 비행기의 속도인 약 397,200 m/h와 같다고 계산했습니다! 그러나 유기체의 과도한 번식은 제한 요인에 의해 제한되며 서식지의 식량 자원의 양과 상관 관계가 있습니다.

주로 큰 개체로 구성된 종이 사라지면 결과적으로 자격의 물질적 에너지 구조가 바뀝니다. 생태계를 통과하는 에너지 흐름이 변경되지 않으면 메커니즘 원칙에 따른 생태 복제: 생태 피라미드의 한 수준 내에서 멸종 위기에 처하거나 파괴된 종은 유사한 기능적 공존을 대체합니다. 종의 교체는 다음과 같은 계획을 따릅니다. 작은 것이 큰 것으로 교체되고 진화적으로 더 낮은 조직화, 더 고도로 조직화되고 유전적으로 더 불안정하고 유전적으로 덜 가변적입니다. 왜냐하면 생태 틈새 biocenosis에서 비어있을 수 없으면 생태 복제가 필연적으로 발생합니다.

자연적 요인이나 인간의 영향으로 동일한 영토에서 연속적으로 발생하는 생물권의 연속적인 변화를 계승 (계속 - 연속성, 위도). 예를 들어, 산불이 난 후 수년 동안 탄 지역은 처음에는 풀로, 그 다음에는 관목으로, 그 다음에는 낙엽수, 마지막으로 침엽수림으로 채워집니다. 이 경우 서로를 대체하는 연속적인 커뮤니티를 시리즈 또는 스테이지라고 합니다. 승계의 최종 결과는 생태계가 안정화 된 상태가 될 것입니다 - 폐경기 (절정 - 계단, "성숙한 단계", gr.).

이전에 점유되지 않은 영역에서 시작되는 계승을 호출합니다. 일 순위 . 여기에는 나중에 이끼, 풀 및 관목을 대체할 돌 위의 지의류 정착지가 포함됩니다(그림 3.8). 커뮤니티가 이미 존재하는 사이트에서 개발되는 경우(예: 화재 또는 뿌리 뽑힌 후, 연못 또는 저수지 장치), 다음에 대해 이야기합니다. 중고등 학년 계승. 물론 승계율은 다를 것이다. 1차 천이는 수백 년 또는 수천 년이 걸릴 수 있지만 2차 천이는 더 빠릅니다.

생산자, 소비자, 종속영양생물의 모든 개체군은 영양 사슬을 통해 밀접하게 상호작용하여 생물권의 구조와 완전성을 유지하고 에너지와 물질 흐름을 조정하며 환경의 조절을 결정합니다. 지구에 서식하는 생물체의 전체 집합체는 계통적 소속에 관계없이 물리적, 화학적으로 하나이며 생물체( V.I. Vernadsky의 생물체의 물리 화학적 단일성의 법칙). 생물체의 질량은 비교적 작으며 2.4-3.6 * 1012톤(건조 중량 기준)으로 추정됩니다. 그것이 행성의 전체 표면에 분포하면 1.5 센티미터의 층을 얻습니다. VI Vernadsky에 따르면, 지구의 다른 껍질의 10-6 질량 미만인 이 "생명의 필름"은 "우리 행성의 가장 강력한 지구화학적 힘 중 하나"입니다.