Структура экосистем

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования 

"Владимирский государственный  университет имени Александра  Григорьевича и Николая Григорьевича  Столетовых".

 

Кафедра экологии

 

 

 

Лабораторная работа №5

 

 

 

 

 

Выполнила:

Ст. гр. ТМДк-313

Рассадина К.Ф.

                               Проверила:

Ст. преп.

Феоктистова И. Д.

 

 

 

 

 

Владимир 2013

 

Лабораторная работа №5

«Структура экосистем»

1. Экосистема  -  это  любая  совокупность  взаимодействующих  живых организмов  и  условий  среды. Экосистемы  состоят  из живого  и неживого  компонентов,  называемых соответственно  биотическим  и    абиотическим.  Биотический    компонент  по  типу питания подразделяют на автотрофные и гетеротрофные организмы.  Автотрофы  синтезируют необходимые им органические вещества из неорганических. По источнику энергии для синтеза они разделяются на два типа: фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.

Фотоавтотрофы    для  синтеза  органических  веществ  используют солнечную  энергию.

Хемоавтотрофы    для  синтеза  органических  веществ  используют химическую  энергию. 

Гетеротрофы  используют  органические  вещества,  которые  синтезированы  автотрофами,  и  вместе  с  этими  веществами  получают энергию. Гетеротрофами  являются  хищники,  паразиты.  К  гетеротрофным  организмам относится  также  группа  сапрофитов, которые используют   для питания  органические  соединения    мертвых  тел  или  выделения  животных. Сапрофитами являются  грибы,  бактерии,  среди животных  -  некоторые  насекомые  (жуки-навозники),  дождевые  черви,  некоторые  млекопитающие  (гиены)  и  птицы (грифы). Неживой,  или абиотический,  компонент экосистемы  в основном включает, во-первых,  почву или воду, во-вторых,  климат.

2.Пищевые цепи и трофические  уровни

   Внутри  экосистемы  содержащие  энергию  органические  вещества создаются  автотрофными  организмами  и  служат  пищей   для гетеротрофов. Типичный пример: животное поедает растение.  Это   животное  в  свою  очередь  может  быть  съедено  другим животным,  и  таким  путем  может  происходить  перенос  энергии  через  ряд организмов  -  каждый  последующий  питается  предыдущим,  поставляя  ему сырье  и  энергию.  Такая  последовательность  называется  пищевой  цепью,  а каждое ее звено -  трофическим уровнем. 

Первый  трофический  уровень  занимают  продуценты,  являющиеся автотрофами, -  это в основном зеленые растения.

Организмы  второго  трофического  уровня  называются  первичными консументами,  третьего  -  вторичными  консументами.  Все консументы относятся к гетеротрофам. Первичные консументы  питаются  продуцентами,  т.е.  это травоядные животные.  Вторичные консументы  питаются  травоядными,  -  таким образом,  это уже плотоядные животные, так же как и третичные консументы, поедающие консументов второго порядка. Консументы второго и третьего порядка могут быть хищниками, могут питаться падалью или быть паразитами. 

Существует  два  главных  типа  пищевых  цепей  -  пастбищные  и детритные.  В пастбищных  пищевых цепях    первый  трофический уровень

занимают  зеленые  растения,  второй  -  пастбищные  животные  и  третий  - хищники.  Однако,  тела погибших животных  и  растений  еще  содержат  энергию, так  же  как  и  прижизненные  выделения,  например  моча  и фекалии.  Эти продукты являются первым трофическим уровнем детритной цепи и носят название  детрит. Эти органические материалы разлагаются редуцентами. Таким образом,  детритная  пищевая цепь  начинается  с отмерших органических  остатков  и идет  далее к организмам  ими питающимся.

3.Экологические пирамиды

Экологические  пирамиды  выражают  трофическую  структуру  экосистемы в  геометрической  форме.    Они  строятся  суперпозицией  прямоугольников  одинаковой  ширины,  но  длина  прямоугольников  должна быть  пропорциональна  значению  измеряемого  параметра.  Таким  образом можно получить пирамиды чисел, биомассы, и энергии. Пирамиды чисел представляют собой наиболее простое приближение к изучению  трофической структуры экосистемы.  Установлено основное правило,  согласно  которому  в любой среде при переходе  с одного трофического  уровня  на  другой  численность особей  уменьшается,  а их размер увеличивается.Однако в построении различных пирамид чисел наблюдается большое разнообразие:  иногда  они могут быть  перевернутыми.  Так,  в лесу насчитывается значительно меньше  деревьев  (первичные продуценты),  чем насекомых. Пирамида  чисел не  идеально отражает  трофические связи в сообществе,  так как она совершенно  не учитывает ни размеры, ни массу индивида. Пирамида биомассы более полно отражает пищевые взаимоотношения в экосистеме,  так как она показывает  биомассу  (сухая масса)  в данный момент на каждом уровне пищевой цепи.

Пирамиды  энергии  наиболее  фундаментальным  способом  отражают  связи между организмами на различных  трофических уровнях.   Каждая ступенька пирамиды  энергии  отражает  количество  энергии  (на  единицу  площади  или объема),  прошедшей  через  определенный  трофический  уровень  за определенный период.  

4. Продуктивность экосистемы

Любая  экосистема  характеризуется  определенной  биомассой.  Под  биомассой  подразумевают  общую  массу  всего  живого  вещества, растительного  и  животного,  имеющегося  в  данный  конкретный  момент  в

экосистеме  или  какой-либо  ее  части.  Биомасса, накопленная  за определенный промежуток времени  (обычно  за  год)  называется  биологической  продуктивностью. Другими  словами, продуктивность  - это скорость накопления органического вещества.

Продуктивность    экосистемы  разделяют  на  первичную и вторичную. Первичная продуктивность,  или первичная продукция,    -   это скорость

накопления органического  вещества автотрофными организмами.  Первичная продуктивность подразделяется в свою очередь на валовую и чистую. Валовая первичная продукция -  это общая масса органического вещества,  синтезированного  продуцентами    за  определенный  период времени.

Если  из  валовой  первичной  продукции вычесть  органическое  вещество,  израсходованное  на  дыхание  продуцентов, то  получим    чистую  первичную  продукцию.

Чистая  продуктивность  сообщества  подразумевает  скорость накопления  органического  вещества  в  экосистеме,  т.е.  если  из  чистой первичной  продукции  вычесть  затраты  на  дыхание  гетеротрофов,  мы получим  продуктивность  сообщества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая часть

1. а) личинки падальных мух, мертвое животное, лягушка, обыкновенный уж;  
Мертвое животное (детрит) → личинки падальных мух (редуценты) → лягушка (первичный консумент) → обыкновенный уж (вторичный консумент). Тип пищевой цепи – детритная цепь.  
б) лиса, трава, кролик;  
Трава (продуцент) → кролик (первичный консумент) → лиса (вторичный консумент). Тип цепи – пастбищная пищевая цепь.

2. а) Какова валовая первичная продукция злаков и разнотравья?

                     2,04*10⁶ +3,6*10⁶  = 24*10⁶ К Дж/м²*год

    б)  2,4*10⁶/1880*100%=1,3%

    е) Сколько энергии  теряется при дыхании и выделении  фекалий у полевых мышей?

116*10³ -2*10³ -114*10³ кДж/м²*год

    к) Какие организмы  относятся к автотрофам, геторотрофам?

      Автотрофы: травянистые растения

      Гетеротрофы: полевая мышь, птицы(пит.семенами), пауки, обычные зеленые саранчовые

4(б).   Трава---травоядное млекопитающее---блоха---Leptomonas

--------------Leptomonas---------

--------Блоха---------

-------Травоядные---------------

---трава-------------

7. По данным  таблицы 1971г.

Год	Урожай растений	Изъято сусликами	Кормовые остатки	Экскременты	Прирост биомассы популяции
1971	1150	240	121	24	4,2

Усвоенная пища=Изъято-Корм.ост-Экскр.=240-121-24=95кг/га

Прирост биомассы = Прирост биомассы/Усвоенная пища*100%=4,2/95*100%=4,42%

Метаболизм = 100%-4,42%=95,58%

8. Чтобы вырос орел весом 5 кг, нужно50 кг зайцев, чтобы вырастить 50 кг зайцев ,нужно 500 кг травы.

9. а) Паразит -  организм  (имеющий,  как  правило,  небольшие   размеры),  который использует  живые  ткани  или  клетки  другого  организма  в   качестве источника питания и  среды обитания (Б). 
    в) Хищник - организм,  который активно разыскивает и убивает относительно крупные жертвы, способные убегать, прятаться или сопротивляться(А). 
   д) Пасущийся организм – организм, который поглощает многочисленные пищевые объекты, как правило растительного происхождения, на которых он не тратит много сил

10.      е) медведь – личинки пчел (собирательство) 
ж) синий кит – планктон (фильтрация)

з) корова – тимофеевка (пастьба)

      и) гриб-трутовик – береза (пастьба) 
     к) карп –мотыль  (собирательство)

     л) стрекоза-муха(хищничество)

     м) моллюск беззубка – простейшие (фильтрация)

    н) тля- щавель (собирательство)

    о) гусеница сибирского мелкопряда – пихта (собирательство)

11.Фитофаги: кролик, колорадский жук, слон, овца

Зоофаги6 волк, щука, рысь, росянка, рак, дафния, карп

Паразиты: палочка Коха, иксодовый  клещ, гриб-трутовик,бычий цепень, самка-комара.

Симбионты: клубеньковые бактерии, подберезовик

Детритофаги: дождевой червь, личинка навозной мухи, рак, жук-скоробей.

14.   Температурный диапазон  божьей коровки.

А.( от 15до 35) t, с

Б. Зоны оптимума (от 15 до 35)t,с

В.Зоны пессимума (от 15 и от 35 до 45)t,с

Г. Критические точки (5,45)t,с

Д. Выносливости (от 5 до 45) t,с