16 Март 2011

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ «ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ»




Количество энергии,
ккал/м2: 1000000 10000 1000 100

Качество: 1 100 1000 10000

2.2.9. Метаболизм и размеры особей
Метаболизм — это обмен веществ и энергии в биосистеме и его размер значительным образом зависит от размеров особей популяций на определенном трофическом уровне.
Размер урожая биомассы на корню, который может поддерживаться постоянным потоком энергии через пищевую цепь, в значительной степени зависит от размера особей. Чем меньше организм, тем выше его удельный метаболизм (то есть метаболизм в пересчете на 1 г или на 1 кал биомассы) и тем меньше биомасса, которая может поддерживаться на данном трофическом уровне экосистемы. И наоборот, чем крупнее организм, тем выше биомасса на корню. Так, «урожай» бактерий, имеющихся в любой данный момент, будет гораздо ниже «урожая» рыбы или млекопитающих, хотя эти группы, возможно, используют одинаковое количество энергии.
Интенсивность обмена у отдельных организмов и их ассоциаций часто оценивается по скорости потребления кислорода, то есть по дыханию. У животных наблюдается общая тенденция к увеличению интенсивности обмена в расчете на организм пропорционально степени 2/3 роста объёма (или массы), то есть интенсивность метаболизма на грамм биомассы растет с уменьшением дл-ины.

R r

R = Mb r = Mb-1

b = 0.7- 0.8 b = 0.7- 0.8

Масса M Масса M

Вторая кривая наглядно демонстрирует рост удельной (по массе) интенсивности метаболизма с уменьшением размеров особь. Большое влияние на данный характер этой зависимости оказывают процессы диффузии через поверхность организмов: действительно, у крупных организмов площадь поверхности, через которую может идти диффузия на грамм массы меньше, чем у мелких животных.
На интенсивность метаболизма влияют и другие факторы. Например, у теп-локровных животных интенсивность дыхания выше, чем у холоднокровных животных такого же размера.

2.3. ТРОФИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ
2.3.1. Трофическая структура экосистемы
Влияние такого фактора, как зависимость метаболизма от размеров особи, на интенсивность дыхания на каждом трофическом уровне приводит к формиро-ванию для каждой конкретной экосистемы определённой трофической структуры, которая часто служит характеристикой типа экосистемы (озера, леса, кораллового рифа, пастбища и т. п.). Трофическую структуру выражают либо урожаем на корню, либо количеством энергии, фиксируемым на каждом тро-фическом уровне.
Трофическую структуру можно изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Первая пирамида была построена Чарльзом Элтоном и носила название «пирамида чисел». Пирамиды наглядно иллюстрируют соотношение биомасс и эквивалентных им энергий в каждом звене пищевой цепи и используются практических расчётах при обосновании, например, необходимых площадей под сельскохозяйственные культуры, с тем, чтобы обеспечить кормами скот, а следовательно, потребность населения в животном белке.
Различают три основных типа экологических пирамид:
1) пирамида численностей, отражающая численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне;
2) пирамида биомассы, характеризующая общую сухую массу, калорийность или другую меру общего количества живого вещества на каждом трофическом уровне;
3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии и/или »продуктивность» на последовательных трофических уровнях.
Пирамиды численностей и биомассы могут быть обращёнными, то есть основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцентов меньше размеров консументов. Напротив, энергетическая пирамида всегда будет сужаться кверху при условии, что мы учитываем все источники пищевой энергии в системе.
Ниже приведены примеры экологических пирамид.