Sayı piramidi. Bir nüfus piramidi oluşturmak için belirli bir bölgedeki organizmaların sayısını sayın ve bunları trofik seviyelere göre gruplandırın.
“Ekoloji” disiplini, bu sistemlerin sürdürülebilir gelişimini sağlamak amacıyla çevre yönetimi sürecinde doğal ve doğal-antropojenik sistemlerin yönetilmesi ilkelerini inceler. Bunu yapmak için öncelikle biyosferin işleyişinin kurallarını, ilkelerini ve yasalarını bilmek ve dikkate almak gerekir.
Tüzük
Yüzde bir kuralı. Yüzde bir kuralına göre, doğal bir sistemin enerjisindeki %1 oranındaki bir değişiklik (birkaç onda birinden istisna olarak yüzde birkaçına kadar), doğal sistemi denge (yarı durağan) durumundan çıkarır. Dünya yüzeyindeki tüm büyük ölçekli olaylar (güçlü kasırgalar, volkanik patlamalar, küresel fotosentez süreci), kural olarak, gezegenimizin yüzeyinde meydana gelen güneş ışınımının enerjisinin% 1'ini aşmayan bir toplam enerjiye sahiptir. . Proses enerjisinin bu değerin (%1) ötesine geçişi genellikle önemli anormalliklere yol açar: keskin iklim sapmaları, bitki örtüsünün doğasındaki değişiklikler, büyük orman ve bozkır yangınları.
Not. Yüzde Bir Kuralı küresel sistemler için ayrı bir önem taşıyor. Görünüşe göre enerjileri, felaketle sonuçlanmadan, temelde gelen güneş ışınımının yaklaşık% 0,2'sini (fotosentezin enerji seviyesi) aşamaz. Bu muhtemelen insanlık için aşılmaz bir eşik ve sınırdır (bunun ardından “nükleer kış” gelir).
Yüzde On Kuralı (Enerji Piramidi Yasası) . Enerji piramidi kanununa göre, ortalama olarak enerjinin %10'undan fazlası ekolojik piramidin bir trofik seviyesinden diğerine geçmez. Enerji piramidi yasası, nüfusa yiyecek ve diğer çevresel ve ekonomik hesaplamaları sağlamak için gerekli arazi alanının hesaplamalarını yapmanızı sağlar.
Ekolojik piramidin bir trofik seviyesinden diğerine ortalama maksimum enerji (veya enerji açısından madde) transferi %10'dur (%10 kuralı); %7 ile %17 arasında değişebilir. Bu değer ekosistem için olumsuz sonuçlara yol açmaz ve bu nedenle insani ekonomik faaliyetlerde çevre yönetiminin normu olarak kabul edilebilir. Bu değerin aşılması kabul edilemez çünkü bu durumda
popülasyonların tamamen tükenmesi meydana gelebilir. Enerji piramidi kanunu ve yüzde on kuralı, doğal kaynakların insan ekonomik faaliyeti için kullanımında genel bir sınırlama görevi görmektedir.
Ekolojik nişlerin zorunlu doldurulması kuralı. Boş bir ekolojik niş her zaman doğal olarak doldurulur. Bir türün ekosistemdeki işlevsel yeri olarak ekolojik bir niş, bu nişi doldurmak için uyarlanabilir özellikler geliştirebilen bir forma izin verir, ancak bu bazen oldukça zaman gerektirir.
Çoğu zaman, sözde ekolojik nişler yalnızca optik bir yanılsamadır (uzmanlar için). Gerçekte, ekolojik boşluklar bazen en beklenmedik şekillerde doldurulmaktadır.
Sahte boş ekolojik nişlerin var olma olasılığı ile bağlantılı olarak, bu nişlerin türlerin iklimlendirilmesi yoluyla doldurulması olasılığı konusunda asla acele edilmemelidir, çünkü iklimlendirme ve yeniden iklimlendirme çalışmaları ancak gerçekten özgür ekolojik nişler varsa etkili olacaktır. son derece nadir olan nişler.
Not. Ekolojik nişlerin zorunlu olarak doldurulması kuralının muhtemel bir örneği, örneğin AIDS (edinilmiş bağışıklık yetersizliği sendromu) gibi yeni hastalıkların ortaya çıkmasıdır. Hastalığın yüksek ölüm oranına sahip grip benzeri bir virüs olarak tanımlanmasından 10 yıldan fazla süre önce varsayımsal olarak tahmin ediliyordu. Tahminin temeli, insanlarda görülen birçok bulaşıcı hastalığa karşı kazanılan zaferin kaçınılmaz olarak doldurulması gereken ekolojik boşlukları serbest bırakmasıydı. Ekolojik kopyalama sırasında, kural olarak, değişim daha büyük ve daha organize formlardan daha küçük ve daha organize olanlara doğru gittiğinden, ekolojik nişlerden birinin tam olarak yüksek derecede değişkenliğe sahip bir virüs tarafından doldurulacağı varsayılmıştır. . İnfluenza virüsünün mutasyon oranı 1:10 5 olup, ortalama normal işlem sıklığı 1:10 6'dır. AIDS virüsü daha da değişkendir; mutasyon oranı 1:104'tür. Böylece hipotez açıkça doğrulandı.
Kaçınılmaz zincirleme reaksiyonların kuralı (doğanın “sert” kontrolü). Doğal sistemlerin ve süreçlerin "zor" teknik yönetimi, önemli bir kısmı uzun bir süre boyunca çevresel, sosyal ve ekonomik açıdan kabul edilemez olan doğal zincirleme reaksiyonlarla doludur. Aral felaketinden bir örnek. Suyun kuzeydeki nehirlerden aktarılması, istenmeyen çevresel etkilere (büyük bir arazinin su basması, ormanların, petrol, gaz sahalarının tahrip edilmesi vb.)
Doğanın “yumuşak” yönetimi kuralı. Doğanın “yumuşak” (dolaylı) kontrolü, insanlar için arzu edilen zincirleme reaksiyonlara neden olur.
Yüksek başlangıç maliyetlerine rağmen "yumuşak" kontrol, "sert" teknolojik çözümden daha çok tercih edilir. Doğanın amaca uygun dönüşümünün kuralı budur. "Sert" yönetimin ("sert" yönetim altındaki zincirleme reaksiyonlar Kuralına bakınız) aksine, "yumuşak" yönetim, ekosistemlerin eski doğal verimliliğinin yeniden sağlanmasına veya bunun objektif amaçlara dayalı bir dizi amaçlı olay yoluyla arttırılmasına dayanmaktadır. doğa kanunları, doğal zincirleme reaksiyonların ekonomi ve insan yaşamı için uygun bir yöne yönlendirilmesini mümkün kılar. Buna bir örnek, ormancılık yönetiminin iki biçiminin karşılaştırılması olabilir: net kesim ("sert" etki) ve seçici ağaç kesimi ("yumuşak" etki). Tüm ahşabın tek seferde alındığı net kesim, ekonomik olarak daha karlı kabul edilir. Seçici kesim gerçekleştiğinde birçok teknik komplikasyon ortaya çıkar ve bu nedenle odun hasadının maliyeti daha pahalı hale gelir. Temiz kesim alanlarında ormanın toplu ağaçlandırma yoluyla restore edilebileceği ve edilmesi gerektiği varsayılmaktadır (ve bu faaliyet genellikle ucuzdur). Bununla birlikte, net kesimlerle, orman ortamının kendisi yavaş yavaş kaybolur, bu da diğer yerlerde nehir seviyelerinde bir düşüşe yol açar - su basmasına, kesim alanının orman dışı bitki türleriyle aşırı büyümesine, orman büyümesinin önlenmesine, üremenin ortaya çıkmasına neden olur. orman zararlıları ve diğer olumsuz sonuçlar için zeminler. "Zor" bir olayın daha düşük başlangıç maliyetleri, daha sonra bunların ortadan kaldırılması için büyük harcamalar gerektiren bir hasar zincirine yol açar. Aksine seçici ağaçlandırma ile orman ortamının korunması nedeniyle orman restorasyonu kolaylaştırılmaktadır. Artan başlangıç maliyetleri, çevreye verilen zararın önlenmesiyle kademeli olarak telafi edilir.
"Yumuşak" yönetimden "sert" yönetime geçiş, yalnızca yaygın tarım biçimlerinin son derece yoğun olanlarla eşzamanlı olarak ve kural olarak nispeten kısa zaman aralıklarında değiştirilmesiyle tavsiye edilir. Uzun vadede doğal süreçlerin yalnızca "yumuşak" kontrolü etkilidir. Ayrıca bkz. Doğa Dönüşümünün İlkeleri.
Kural “Ekolojik olarak ekonomik”. Ekonomi ve ekoloji karşı karşıya getirilemez. Sanayileşmenin hızını yavaşlatamazsınız - bu bir tür ekonomik ütopyacılık anlamına gelecektir, tıpkı ekoloji alanındaki çabalarınızı azaltamayacağınız gibi - bu çevresel aşırılık anlamına gelecektir. Sorunun çözümü ortada bir yerde yatıyor.
Ekonomik-ekolojik algı kuralı. Torunlarımızın eylemlerindeki serbestlik derecelerinin artması yerine azalmasını kastetemeyiz. Torunlarımızın kredisiyle yaşıyoruz. Torunlar doğanın faturalarını bizim ödediğimizden çok daha ağır bir şekilde ödeyecekler.
Bazal metabolizma kuralı, sistemin kendi kendini idame ettirmesi için madde ve enerji harcamanın avantajı hakkındadır. Bazal metabolizma ile insan ekonomisindeki faydalı iş arasındaki oran, her verimlilik gibi belli bir dereceye kadar iyileştirilebilir. Mekanik sistemler için bu çok yüksek olabilir, ancak hiçbir zaman %100'e ulaşmaz; karmaşık dinamik sistemlerin verimliliği yalnızca kısa bir süre için nispeten yüksek değerlere ulaşabilir, ancak %30'u geçemez. Gerisi iç alışverişe gidiyor, aksi takdirde sistemlerin kendileri var olmazdı. Uzun ömürlü büyük ölçekli ekosistemler, kısa ömürlü mekanik sistemlerle eş tutulamaz. Yaşayan sistemlerde, kendi kendine bakım ve öz düzenleme için "onarımlara" çok fazla "yakıt" harcanır ve motorların verimliliği hesaplanırken onarımlar için enerji maliyetleri vb. dikkate alınmaz.
İntegral kaynak kuralı. Kullanım alanında rekabet spesifik doğal Ekonomik sektörlerin sistemleri ne kadar güçlü olursa, ortaklaşa sömürülenleri o kadar önemli ölçüde değiştirirlerse kaçınılmaz olarak birbirlerine zarar verirler. ekolojikbileşen veya hepsi ekosistem genel olarak. İntegral kaynak kuralı, iç dinamik denge yasasının uygulanan başka bir sonucudur. Örneğin su sektöründe hidroelektrik, ulaşım, kamu hizmetleri, sulu tarım ve balıkçılık endüstrisi, balıkçılığın en az avantajlı konumda olacağı şekilde birbirine bağlıdır. Suyun hidroelektrik kullanımı ne kadar eksiksiz olursa, su ekonomisinin diğer sektörlerini yönetmek de o kadar zorlaşır: su taşımacılığının gelişmesi diğer su kullanım yöntemlerini karmaşıklaştırır ve sulama, ilgili su kullanımı biçimlerinde zorluklara neden olur.
Demografik doygunluk kuralı. Küresel veya bölgesel olarak izole edilmiş bir popülasyonda, popülasyon büyüklüğü, mevcut insan ihtiyaçlarının tüm yönleri de dahil olmak üzere, yaşam aktivitesini destekleyebilecek maksimum kapasiteye karşılık gelir.
Özünde bu kural, diğer biyolojik türler gibi bir kişinin de sayısını çevrenin kapasitesine göre belirlenen mümkün olan maksimum boyuta çıkaracağını ve daha fazla olmayacağını belirtir. Ancak insanlık çevre üzerinde biyolojik olarak çok teknolojik olarak baskı yaratmıyor. Aslında dünyada şu anda gözlemlenen şey, tüm insani ihtiyaçların dikkate alındığı demografik doygunluk değil, teknik aşırı doygunluktur. Demografik kurala uyulmaması
doygunluk “insan-doğa” ilişkileri sisteminde keskin bir dengesizliğe neden olur. Teorik olarak, sınırlayıcı mekanizmaların uygulandığı ve demografik bir felaketin (insan nüfusunda keskin bir düşüş) meydana geldiği bir durum mümkündür.
Veraset nedeniyle üretimin tarihsel büyüme kuralı Ekosistem gençleştirme. Bir topluluğun net üretkenliği, ekosistem gelişiminin ilk aşamalarında maksimuma ulaştığından, toplumun tarihsel gelişimi boyunca üretim artışının ana kaynağı, ekosistemlerin ardı ardına gençleşmesi olmuştur. (Sıralama, bir organizma topluluğunun (biyosenozlar) belirli bir sırayla başkaları tarafından değiştirilmesidir).
Topluluğun net üretkenliği (biyokütledeki yıllık artış) gelişimin ilk aşamalarında yüksektir ve olgun ekosistemlerde neredeyse sıfırdır. Başlangıçta, art arda olgunlaşan ekosistemler toplayıcılık ve avcılığın temelini oluşturuyordu. Belli bir noktadan sonra yerini üretim cenozlarına bırakmaya başlıyorlar. İkincisinde saf ürünlerin verimi daha yüksektir. Daha önce, nüfus arttıkça, tarımsal üretimi geliştirmenin kapsamlı bir yolu olan gençleştirilen sistemlerin alanı da artıyordu. Daha sonra, ekosistemin verimliliğini artırmak için aşağıdaki mekanizma devreye girer: Yoğun kalkınma yolu, üretime yatırılan enerji miktarındaki artıştır. Ancak bu mekanizma sınırsız değildir. Enerji sınırına ulaşıldığında tarımsal ekosisteme yapılan ek enerji yatırımının ekosistemin yok olmasına yol açtığı bir zaman gelir. Bu gelişmenin modern tarihsel finali, enerji maliyetlerinde keskin bir sıçrama ile son derece yenilenmiş ekosistemlerin sömürülmesine geçiştir. Ekosistemin ardışık gençleştirme yoluyla doping yapma yöntemleri neredeyse tükendi. Tarımda antropojenik enerjiye daha fazla yatırım yapılması, doğal yapıların yok olmasına yol açacak, dolayısıyla daha verimli ve düşük enerji yoğunluklu başka teknolojilere ihtiyaç duyulacak.
Tarihsel gelişimi hızlandırmanın kuralı. Antropojenik faktörlerin etkisi altında bir kişinin çevresi ve tarım koşulları ne kadar hızlı değişirse, geri bildirim ilkesine göre kişinin sosyo-ekolojik özelliklerinde, toplumun ekonomik ve teknik gelişiminde o kadar çabuk bir değişiklik meydana gelir. Bu sistem kendi kendine hızlanma eğilimindedir.
Örneğin, antropojenik faaliyetlerin neden olduğu yaşam ortamının bozulan göstergelerine yanıt olarak, onu iyileştirmeye çalışan mekanizmalar ortaya çıkar (teknoloji nesillerinin değişimi, kaynak tasarrufu sağlayan bilgi yoğun üretim, demografik düzenleme). Tek soru, tarihsel gelişimin hızlanmasının pratikte demografik doygunluk kuralına ve Le Chatelier-Brown ilkesine ne ölçüde karşılık geleceğidir.
Şu ana kadar tarihsel gelişim açıkça geride kalıyor ve bu durum insanların refahı açısından tehlike oluşturuyor.
Lindemann kuralı (%10)
Biyosenozun trofik seviyelerinden geçen enerji akışı yavaş yavaş söner. 1942'de R. Lindeman, ekolojik piramidin bir trofik seviyesinden diğerine daha yüksek bir seviyeye (“merdiven” boyunca: üretici) hareket ettiği enerji piramidi yasasını veya% 10 yasasını (kuralını) formüle etti. - tüketici - ayrıştırıcı) ekolojik piramidin önceki seviyesinde alınan enerjinin ortalama% 10'u kadardır. Ekolojik piramidin üst seviyesi tarafından üretilen maddelerin ve enerjinin alt seviyeleri tarafından, örneğin hayvanlardan bitkilere tüketilmesiyle ilişkili ters akış çok daha zayıftır - toplamının% 0,5'inden (hatta% 0,25'inden) fazla değildir. Bu nedenle biyosenozda enerji döngüsünden bahsetmeye gerek olmadığını söyleyebiliriz.
Ekolojik piramidin daha yüksek bir seviyesine geçiş sırasında enerji on kat kaybedilirse, toksik ve radyoaktif olanlar da dahil olmak üzere bir dizi maddenin birikimi yaklaşık olarak aynı oranda artar. Bu gerçek biyolojik iyileştirme kuralında sabittir. Bütün cenozlar için doğrudur. Sudaki biyosinozlarda, organoklorlu pestisitler de dahil olmak üzere birçok toksik maddenin birikmesi, yağların (lipidler) kütlesi ile ilişkilidir; açıkça enerjik bir temele sahiptir.
Ekolojik piramitler
Bir biyosenozda farklı türlerdeki organizmalar arasındaki ilişkileri açıkça temsil etmek için, sayı piramitlerini, biyokütleyi ve enerjiyi ayırt eden ekolojik piramitler kullanmak gelenekseldir.
Ekolojik piramitler arasında en ünlüleri ve en sık kullanılanları şunlardır:
§ Sayıların piramidi
§ Biyokütle piramidi
Sayı piramidi. Bir nüfus piramidi oluşturmak için belirli bir bölgedeki organizmaların sayısı sayılır ve bunları trofik seviyelere göre gruplandırılır:
§ üreticiler - yeşil bitkiler;
§ birincil tüketiciler otçullardır;
§ ikincil tüketiciler - etoburlar;
§ üçüncül tüketiciler - etoburlar;
§ ga-e tüketicileri (“nihai yırtıcılar”) - etoburlar;
§ ayrıştırıcılar - yıkıcılar.
Her seviye geleneksel olarak uzunluğu veya alanı birey sayısının sayısal değerine karşılık gelen bir dikdörtgen olarak gösterilir. Bu dikdörtgenleri alt sıraya göre düzenleyerek, temel ilkesi ilk kez Amerikalı ekolojist C. Elton Nikolaikin N. I. Ekoloji: Ders Kitabı tarafından formüle edilen ekolojik bir sayı piramidi elde ederiz (Şekil 3). üniversiteler için / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2004..
Pirinç. 3. Tahıllarla kaplı bir çayır için ekolojik nüfus piramidi: sayılar - birey sayısı
Nüfus piramitlerine ilişkin veriler doğrudan örnek toplama yoluyla oldukça kolay bir şekilde elde edilir, ancak bazı zorluklar vardır:
§ Üreticilerin boyutları büyük ölçüde farklılık gösterir, ancak bir çim veya alg örneği bir ağaçla aynı statüye sahiptir. Bu bazen doğru piramit şeklini ihlal eder, hatta bazen ters piramitler bile verir (Şek. 4). Aynı eser;
Pirinç.
§ Farklı türlerin sayı aralığı o kadar geniştir ki grafiksel olarak tasvir ederken ölçeğin korunmasını zorlaştırır, ancak bu gibi durumlarda logaritmik bir ölçek kullanılabilir.
Biyokütle piramidi. Ekolojik biyokütle piramidi, sayılar piramidine benzer şekilde inşa edilmiştir. Temel anlamı, her trofik seviyedeki canlı madde miktarını (biyokütle - toplam organizma kütlesi) göstermektir. Bu, nüfus piramitlerinin tipik rahatsızlıklarından kaçınır. Bu durumda dikdörtgenlerin boyutu, birim alan veya hacim başına karşılık gelen seviyedeki canlı maddenin kütlesi ile orantılıdır (Şekil 5, a, b) Nikolaikin N. I. Ekoloji: Ders Kitabı. üniversiteler için / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2004.. "Biyokütle piramidi" terimi, çoğu durumda üreticilerin pahasına yaşayan birincil tüketicilerin kütlesinin, bu üreticilerin kütlesinden önemli ölçüde daha az olması ve İkincil tüketicilerin kütlesi, birincil tüketicilerin kütlesinden önemli ölçüde daha azdır. Yıkıcıların biyokütlesi genellikle ayrı ayrı gösterilir.
Pirinç. 5. Bir mercan resifinin (a) ve İngiliz Kanalı'nın (b) biyokütle biyokütle piramitleri: sayılar - 1 m2 başına gram kuru madde cinsinden biyokütle
Numune alma sırasında, sabit biyokütle veya sabit verim (yani, belirli bir zaman noktasında) belirlenir ve bu, biyokütle üretim veya tüketim oranı hakkında herhangi bir bilgi içermez.
Organik maddenin yaratılma oranı toplam rezervlerini belirlemez, yani. Her trofik seviyedeki tüm organizmaların toplam biyokütlesi. Bu nedenle, aşağıdaki hususlar dikkate alınmazsa ileri analiz sırasında hatalar meydana gelebilir:
* Öncelikle biyokütle tüketim oranı (tüketimden kaynaklanan kayıp) ile oluşum oranı eşitse, mevcut ürün üretkenliği göstermez, yani. belirli bir süre boyunca (örneğin bir yıl) bir trofik seviyeden diğerine, daha yüksek bir seviyeye geçen enerji ve madde miktarı hakkında. Bu nedenle, verimli, yoğun olarak kullanılan bir merada, mevcut otların verimi daha düşük olabilir, ancak üretkenlik, daha az verimli, ancak otlatma için az kullanılan bir merada olduğundan daha yüksek olabilir;
* ikincisi, algler gibi küçük ölçekli üreticiler, diğer organizmalar tarafından gıda olarak yoğun tüketimleri ve doğal ölümle dengelenen yüksek büyüme ve üreme oranlarıyla karakterize edilir. Bu nedenle, mevcut biyokütle küçük olsa da üretkenlikleri büyük üreticilerinkinden (örneğin ağaçlar) daha az olmayabilir. Başka bir deyişle, ağaçla aynı üretkenliğe sahip fitoplankton, aynı kütledeki hayvanların yaşamını destekleyebilmesine rağmen çok daha az biyokütleye sahip olacaktır.
Bunun sonuçlarından biri de “ters piramitler”dir (Şekil 3, b). Göllerin ve denizlerin biyosenozlarının zooplanktonları çoğunlukla yiyeceklerinden - fitoplanktondan daha fazla biyokütleye sahiptir, ancak yeşil alglerin üreme oranı o kadar yüksektir ki, 24 saat içinde zooplankton tarafından tüketilen tüm biyokütleyi geri kazanırlar. Bununla birlikte, yılın belirli dönemlerinde (ilkbahar çiçeklenme sırasında) biyokütlelerinin olağan oranı gözlenir (Şekil 6) Nikolaikin N.I. Ekoloji: Ders Kitabı. üniversiteler için / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2004..
Pirinç. 6. Göl biyokütle piramitlerindeki mevsimsel değişiklikler (İtalya'daki göllerden biri örneğini kullanarak): sayılar - 1 m3 başına gram kuru madde cinsinden biyokütle
Aşağıda tartışılan enerji piramitleri belirgin anormalliklerden yoksundur.
Enerjilerin piramidi. Farklı trofik seviyelerdeki organizmalar ile biyosinozların işlevsel organizasyonu arasındaki bağlantıları yansıtmanın en temel yolu, dikdörtgenlerin boyutunun birim zaman başına enerji eşdeğeriyle orantılı olduğu enerji piramididir; belirli bir süre boyunca belirli bir trofik seviyeden geçen enerji miktarı (birim alan veya hacim başına) (Şekil 7) Age.. Enerji piramidinin tabanına, aşağıdan makul bir şekilde bir dikdörtgen daha eklenebilir, bu da aşağıdakileri yansıtır: güneş enerjisi akışı.
Enerji piramidi, besin kütlesinin besin (trofik) zinciri boyunca geçişinin dinamiklerini yansıtır; bu, onu temel olarak sistemin statiğini (belirli bir andaki organizma sayısı) yansıtan sayı ve biyokütle piramitlerinden ayırır. Bu piramidin şekli, bireylerin büyüklüğündeki ve metabolizma hızındaki değişikliklerden etkilenmez. Tüm enerji kaynakları dikkate alınırsa, termodinamiğin ikinci yasasına göre piramit her zaman tipik bir görünüme sahip olacaktır (tepesi yukarı doğru bir piramit şeklinde).
Pirinç. 7. Enerji piramidi: sayılar - enerji miktarı, kJ * m -2 * r -1
Enerji piramitleri yalnızca farklı biyosinozları karşılaştırmaya değil aynı zamanda bir topluluk içindeki popülasyonların göreceli önemini tanımlamaya da olanak tanır. Bunlar, üç tür ekolojik piramit arasında en kullanışlı olanıdır, ancak bunları inşa etmek için gerekli verileri elde etmek en zor olanıdır.
Klasik ekolojik piramitlerin en başarılı ve net örneklerinden biri Şekil 2'de gösterilen piramitlerdir. 8 Nikolaikin N.I. Ekoloji: Ders Kitabı. üniversiteler için / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - 3. baskı, stereotip. - M .: Bustard, 2004. Amerikalı ekolojist Yu.Odum tarafından önerilen koşullu biyosinozu göstermektedir. "Biyosenoz", yalnızca dana eti yiyen bir erkek çocuk ve yalnızca yonca yiyen buzağılardan oluşur.
Pirinç.
Kural%1 Ekoloji. Ders kursu. Derleyen: Ph.D., Doçent A.I. Tikhonov, 2002. Pasteur'ün noktaları, R. Lindemann'ın enerji piramidi yasası gibi, yüzde bir ve on kurallarının formülasyonuna yol açtı. Elbette 1 ve 10 yaklaşık sayılardır: yaklaşık 1 ve yaklaşık 10.
"Sihirli sayı"%1, enerji tüketim olanakları ile çevreyi istikrara kavuşturmak için gereken “kapasite” oranından kaynaklanmaktadır. Biyosfer için, toplam birincil üretimin olası tüketiminin payı %1'i geçmez (bu, R. Lindemann yasasından gelir: enerji açısından net birincil üretimin yaklaşık %1'i, daha yüksek düzeydeki tüketiciler olarak omurgalılar tarafından tüketilir, yaklaşık %10) omurgasızlar daha düşük düzeydeki tüketiciler olarak, geri kalan kısmı ise bakteri ve saprofag mantarlar tarafından tüketilmektedir. İnsanlık, son ve yüzyıllarımızın eşiğinde, daha fazla miktarda biyosfer ürünü (şu anda en az% 10) kullanmaya başlar başlamaz, Le Chatelier-Brown ilkesi tatmin edilmeyi bıraktı (görünüşe göre, yaklaşık% 0,5'ten) biyosferin toplam enerjisi): bitki örtüsü, CO2 konsantrasyonundaki artışa vb. uygun olarak biyokütle artışı sağlamadı. (Bitkiler tarafından sabitlenen karbon miktarında bir artış yalnızca geçen yüzyılda gözlendi).
Ampirik olarak, içinden geçerken doğa sistemlerinde gözle görülür değişikliklere yol açan madde miktarının% 5 - 10'u kadar tüketim eşiği yeterince tanınmaktadır. Bu sistemlerdeki kontrolün biçimleri ve doğası ayırt edilmeksizin, esas olarak ampirik-sezgisel düzeyde benimsenmiştir. Doğal sistemler için ortaya çıkan geçişleri, bir yanda organizma ve konsorsiyum yönetim türlerine, diğer yanda nüfus sistemlerine ayırmak kabaca mümkündür. Birincisi için, ilgilendiğimiz değerler, enerji akışının %1'ine kadar olan sabit durumdan çıkma eşiği (tüketimin (“normu”) ve kendi kendini yok etme eşiği – bunun yaklaşık %10'u “) norm". Popülasyon sistemleri için çekilme hacminin ortalama %10'un aşılması, bu sistemlerin durağan durumdan çıkışına yol açmaktadır.
Test 16 görev içermektedir. Biyoloji çalışmasını tamamlamak için 1 saat 30 dakika (90 dakika) ayrılmıştır.
Verilen sistematik takson listesinden aşağıdaki üç taksonu seçin: genel Tasvir edilen organizmaları açıklarken.
Taksonların listesi:
1) Kurbağa cinsi
2) Chordata'yı yazın
3) Prokaryotların krallığı
4) sınıf Amfibiler
5) kedi ailesi
6) pullu takım
Seçilen taksonların numaralarını kaydedin.
Cevabı göster
124 (sayılar herhangi bir sırayla verilebilir)
Allen kuralı, benzer bir yaşam tarzı sürdüren sıcakkanlı hayvanların ilgili türleri arasında, daha soğuk iklimlerde yaşayanların nispeten daha küçük çıkıntılı vücut kısımlarına sahip olduğunu belirtir: kulaklar, bacaklar, kuyruklar vb.
Birbirine yakın üç memeli türünün temsilcilerini gösteren fotoğraflara bakın. Bu hayvanları, doğal yaşam alanlarının Dünya yüzeyinde kuzeyden güneye yerleştirildiği sıraya göre düzenleyin.
1. Fotoğrafları gösteren sayıların karşılık gelen sırasını yazın.
2. Termoregülasyon bilginizi kullanarak Allen kuralını açıklayın.
Cevabı göster
Yanıt unsurları:
İlk sorunun cevabı 321
İkinci sorunun cevabı - Vücudun çıkıntılı kısımları, bu durumda kulaklar, ısı transferini azaltmak ve ısı kaybını önlemek için küçültülür.
1. Organizmaları besin zincirindeki konumlarına göre sıralayın. Her hücreye önerilen organizmalardan birinin adını yazın.
Organizmaların listesi: kelebek, kurt, çimen, bıldırcın, mezar kazıcı böceği.
besin zinciri
2. Kural şöyle diyor: "Enerjinin %10'undan fazlası önceki trofik seviyeden diğerine gelmiyor." Bu kuralı kullanarak ekosistemin yıllık net birincil üretimi 10.000 kJ olduğunda ikinci dereceden tüketiciler seviyesine giden enerji miktarını (kJ cinsinden) hesaplayın.
Cevabı göster
3.1. Ot - kelebek - bıldırcın - kurt - mezar kazıcı böceği
Çizimi inceleyin. Hangi evrimsel süreci tasvir ediyor?
Cevabı göster
Varoluş veya doğal seçilim için türler arası mücadele
Belirli bir bölgedeki hayvan aktivitesi grafiğini inceleyin (x ekseni hayvanların uçtuğu zamanı (saat cinsinden), y ekseni uçuş sayısını gösterir).
En çok uçuş hangi saatlerde yapılıyor?
Cevabı göster
sabah erkenden bağımsız ve kolay uyanmak, günün ilk yarısında aktif olmak, öğleden sonra düşüş; erken yatmak
Aşağıdaki eksik elemanlar listesini kullanarak tablonun boş hücrelerini doldurun: harfle gösterilen her boşluk için, tabloda gerekli elemanın numarasını seçin ve yazın.
| Organizasyon düzeyi | Bu seviyede çalışan bilim | Örnek |
| ________ (A) | ________ (B) | Mitoz |
| Organizma | ________ (İÇİNDE) | ________ (G) |
| Biyosfer | ________ (D) | ________ (E) |
Eksik öğeler:
1) maddelerin dolaşımı ve enerji dönüşümü
2) sitoloji
3) anatomi
4) homeostaz
5) ekoloji
6) hücresel
Cevabı göster
Vitaminlerin insan vücudunun normal işleyişini sağlamadaki rolü çok önemlidir. Vitaminler, vücudun canlı yapılarının inşası ve sürekli yenilenmesi ve metabolizmanın düzenlenmesi sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonların biyokatalizörleridir.
1. Tablo verilerini kullanarak hangi üründe vitamin miktarının (% olarak) en fazla azaldığını hesaplayın.
2. “Vitaminozis” kavramını tanımlayınız.
Cevabı göster
7.1. ıspanak
7.2. insan vücudunda vitamin eksikliği olduğunda ortaya çıkan bir durum
Rutin tıbbi muayene sırasında Evgeniy'in (32 yaşında) glikoz seviyesi 7,8 mmol/l iken norm 3,5-5,5 mmol/l idi. Evgeniy nasıl bir test yaptırdı ve elde edilen sonuçlara göre doktor hangi tanıyı koyacak? Aşağıdaki listeden cevapları seçin ve numaralarını tabloya yazın.
Cevapların listesi:
1) kan testi
2) idrar testi
3) lipid metabolizması bozukluğu
4) karbonhidrat metabolizması bozukluğu
5) inflamatuar süreç
Cevabı göster
Listelenen hastalıkların kökenini belirleyin. Listedeki her hastalığın numarasını tablonun uygun hücresine yazın. Tablo hücrelerine birkaç sayı yazılabilir.
İnsan hastalıklarının listesi:
1) uyku hastalığı
5) renk körlüğü
Cevabı göster
İnsan genetiğinde, bir kişinin soyağacını derlemeye ve bir özelliğin kalıtımının doğasını incelemeye dayanan soy yöntemi kullanılır. Bir soyağacı derlerken özel karakterler kullanılır. Bir ailenin soy ağacının bir parçasını inceleyin; bu ailenin bazı üyeleri şekilde siyahla vurgulanan özelliği sergiliyor.
Önerilen diyagramı kullanarak şunları belirleyin:
1) özellik baskın veya resesiftir
2) özellik X kromozomuna bağlı veya bağlı değil
Cevabı göster
10.1. resesif
10.2. X kromozomuna bağlı
Normal işiten ebeveynler (baskın özellik (A), cinsiyete bağlı değil) sağır bir çocuk doğurdu. Aile üyelerinin genotiplerini "normal işitme/doğuştan sağırlık" özelliğine göre belirleyin. Cevaplarınızı tabloya girin.
| Anne | Baba | Çocuk |
Cevabı göster
anne - Aa, baba - Aa, çocuk - aa
Çocuğa ve annesine kan testi yapıldı. Çocukta I(0), annede ise II(A) olduğu ortaya çıktı. Tablo verilerini analiz edin ve soruları cevaplayın.
1. Kan grubu III(B) olan bir erkek çocuk babası olabilir mi?
2. Kan nakli kurallarına göre çocuğun annesine kan bağışlayıp bağışlayamayacağına karar verin.
Kan nakli kuralları:
3. “ABO sistemine göre kan grupları” tablosundaki verileri kullanarak kararınızı açıklayınız.
*Not.
Antijen- Vücudun yabancı veya potansiyel olarak tehlikeli olarak kabul ettiği ve kendisine karşı genellikle kendi antikorlarını üretmeye başladığı herhangi bir madde.
Enerji piramidi kanununa göre, Ortalama olarak enerjinin %10'undan fazlası ekolojik piramidin bir trofik seviyesinden diğerine geçmez.- Bu yüzde on kuralı. Enerji piramidi yasası, nüfusa yiyecek ve diğer çevresel ve ekonomik hesaplamaları sağlamak için gerekli arazi alanı hesaplamalarının yapılmasına olanak tanır. Ekolojik piramidin bir trofik seviyesinden diğerine ortalama maksimum enerji (veya enerji açısından madde) aktarımı, yani %10, %7-17 arasında dalgalanabilir. Bu değerin aşılması kabul edilemez, aksi takdirde popülasyonların tamamen yok olması söz konusu olabilir.
Yüzde bir kuralı -Doğal bir sistemin enerjisindeki yüzde birlik bir değişiklik, doğal sistemi denge (yarı-durağan) durumundan uzaklaştırır. Ampirik olarak bu kural, iklim ve diğer doğal süreçlerle ilgili çalışmalarla doğrulanmaktadır.
Dünya yüzeyindeki tüm büyük ölçekli olaylar (güçlü kasırgalar, volkanik patlamalar, küresel fotosentez süreci), kural olarak, gezegenimizin yüzeyinde meydana gelen güneş ışınımının enerjisinin% 1'ini aşmayan bir toplam enerjiye sahiptir. . Proses enerjisinin bu değerin ötesine geçişi genellikle şuna yol açar: önemli anomaliler - keskin iklim sapmaları, bitki örtüsünün doğasındaki değişiklikler, büyük orman ve bozkır yangınları.
Yüzde on kuralında olduğu gibi, çoğu şey değişimin meydana geldiği doğal sistemin durumuna bağlıdır. Bu kuralın yaptığı budur muhtemel yalnızca sistemin denge (yarı durağan) durumundan çıkışıyla ilişkili olası olaylar zincirinin takip edilmesi veya dikkate alınması tavsiye edilir.
Bu yüzde kuralı özellikle önemlidir. küresel sistemler. Enerjilerinin, temelde gelen güneş ışınımının yaklaşık %0,2'lik seviyesini (fotosentezin enerji seviyesi) felaketle sonuçlanmadan geçemeyeceği varsayılmaktadır. Bu muhtemelen insanlık için aşılmaz ve kabul edilemez bir eşiktir (bunun ardından “nükleer kış” gelir).
Pirinç. 2. Solunum sırasında kaybedilen termal enerji
Fotosentetik organizmalarla başlayan besin zincirleri isminde yeme zincirleri(pastoral, tüketim zincirleri).
Ölü bitki artıkları, leşler ve hayvan dışkılarıyla başlayan zincirler- zararlı ayrışma zincirleri.
Trofik zincirler birbirinden izole değildir; yakından iç içe geçerek oluştururlar besin ağları. Ekosistemdeki trofik bağlantılar sayesinde besinlerin dönüşümü ve enerji birikimi meydana gelir ve bunların türler ve popülasyonlar arasında dağılımı sağlanır. Tür bileşimi ne kadar zengin olursa, ekosistemdeki enerji akışlarının yönü ve hızı da o kadar çeşitli olur.
Trofik besin zincirleri temel alınırüzerinde:
- termodinamiğin ikinci yasası, buna göre enerjinin bir kısmı dağılır ve termal enerji biçiminde kullanılamaz hale gelir;
Farklı türdeki ekosistemlerde, otlatma ve ayrışma zincirleri boyunca enerji akışının gücü farklıdır:
İÇİNDE su topluluklar tek hücreli algler tarafından sabitlenen enerjinin bir kısmı fitoplanktonla beslenen hayvanlara, ardından yırtıcı hayvanlara gider ve daha küçük bir kısmı ayrışma zincirlerine dahil edilir;
Çoğu kısım için ekosistemler Suşi tam tersi bir ilişki gözlenmektedir. Böylece ormanlarda bitki kütlesindeki yıllık artışın %90'ından fazlası çöp yoluyla döküntü zincirlerine girer.
Bağlantı sayısı güç devresinde değişebilir, ancak temel olarak genellikle 3'ten 5'e kadar vardır.
Belirli bir beslenme türüyle birleşmiş bir dizi organizma, denir "tropik seviye". Var:
İşgal edilen ilk seviye ototroflar(üreticiler);
Saniye - otoburlar(birinci dereceden tüketiciler);
Daha önceki seviyedeki tüketicilerde yaşayan parazitler de hesaba katıldığında trofik seviyelerin daha fazla olabileceği belirtiliyor.
Bir güç devresi örneği şöyle olabilir: Biyolojik biyosenozun besin zinciri.
Örneğin zincir, güneş enerjisinin yakalanmasıyla başlar: bir çiçek. Bir çiçeğin nektarıyla beslenen kelebek bu zincirin ikinci halkasını temsil eder. Bir yusufçuk bir kelebeğe saldırır. Ve gizli kurbağa yusufçuğu yakalar ama kendisi de şahin tarafından yenecek olan yılanın avıdır. Güç devresi kapandı. Besin zincirindeki potansiyel (ancak gerekli olmayan) son halka insanlardır.
Yukarıda tartışılan tüm süreçler, organik maddenin trofik ağlarda sentezi ve dönüşümü ile ilişkilidir ve "otlak zincirlerini" karakterize eder.
"Kalıntı Zincirleri"ölü organik maddelerin özel tüketici grupları tarafından ayrıştırılmasıyla başlar - saprofajlar. Saprofajlar mekanik ve kısmen kimyasal olarak ölü organik maddeleri yok ederek onu ayrıştırıcıların etkisine hazırlar. Karasal ekosistemlerde bu süreç (çoğunlukla) çöp ve toprakta gerçekleşir. Topraktaki omurgasız hayvanlar (eklembacaklılar, solucanlar) ve mikroorganizmalar ölü organik maddenin ayrışmasında aktif rol alır. İmha süreci sırayla ilerler, saprofajlar türün beslenme özelliklerine göre birbirini değiştirir. Mekanik yıkım büyük saprofajlar (örneğin böcekler) tarafından gerçekleştirilir ve mineralizasyon işlemi diğer organizmalar (öncelikle bakteri ve mantarlar) tarafından gerçekleştirilir.
Saprofaj toplulukları nispeten zayıf örgütsel katılık ile ayırt edildiğinden, kırıntılı zincirlerde stokastik saprofaj oluşum süreçleri gerçekleşir, türlerinden bazıları kolayca diğer türlerle değiştirilir, dış çevresel faktörlerin ve rekabetçi dışlamanın rolü büyüktür (N.M. Chernova, N.A. Kuznetsova) , 1986). Yani, tüketici seviyesinden itibaren organik madde akışı farklı tüketici gruplarından geçer: canlı organik madde "mera zincirleri" boyunca ilerler ve ölü organik madde "döküntü zincirleri" boyunca gider.
Ekosistem Verimliliği
Verimlilik ve iklim özellikleri arasındaki ilişki. Tüm organizmaların vücutlarını inşa etmek için maddeye, yaşamsal fonksiyonlarını sürdürebilmek için ise enerjiye ihtiyaçları vardır. Güneş ışığı, karbondioksit, su ve mineral tuzları birincil üretimi oluşturmak için ihtiyaç duyulan kaynaklardır. Sıcaklık aynı zamanda fotosentez hızı üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Işığın kalitesi ve miktarı, suyun ve besinlerin mevcudiyeti ile sıcaklık, birincil üretimi sınırlayabilen çok değişken faktörlerdir.
Dünya yüzeyinin her metrekaresi dakikada 0 ila 5 J arasında enerji alır. Güneş enerjisi. Spektral bileşime göre, gelen kısa dalga ışığının yalnızca yaklaşık %44'ü sentez için uygundur ve güneş enerjisinin önemli bir kısmı bitkiler için mevcut değildir. İğne yapraklı ormanlar güneş enerjisi kullanımında en yüksek verime sahiptir: fizyolojik olarak aktif radyasyonun (PAR)% 1-3'ünü biyokütleye dönüştürürler.Yaprak döken ormanlar yalnızca% 0,5-1 PAR'ı biyokütleye dönüştürür ve çöller daha da azını - 0,01-0 . % 02. İdeal koşullar altında tahıl bitkilerinin fotosentezinin maksimum verimliliği% 3-10'u geçmez.
Bitkinin mevcut ışık kullanımı, diğer kaynakların iyi bir şekilde sağlanması durumunda bir miktar iyileşir.
su - hem hücrenin bir bileşeni olarak hem de fotosentezin bir katılımcısı olarak yeri doldurulamaz bir kaynak. Bu nedenle verimlilik her zaman yağış miktarıyla yakından ilişkilidir.
sıcaklıkçevre. Bu bağımlılık karmaşıktır.
Karasal topluluğun üretimi aynı zamanda şunlara da bağlıdır: bitkiler için gerekli olan çeşitli maddelerin topraktaki içeriği mikro elementler. Azot bileşiklerinin özellikle büyük bir etkisi vardır. Üstelik kökenleri biyolojik olmalı, yani jeolojik değil, mikroorganizmalar tarafından azot fiksasyonunun sonucu olmalıdır.
Verimlilik de önemli ölçüde etkilenir insan aktivitesi. Tarım maksimum üretim elde etme yönünde geliştikçe, enerjinin ve maddelerin Dünya yüzeyinde yeniden dağıtılmasının doğa üzerindeki etkisi sürekli artmaktadır. Aletlerin geliştirilmesi, yüksek verimli mahsullerin ve büyük miktarlarda besin gerektiren çeşitlerin piyasaya sürülmesi, doğal süreçleri önemli ölçüde bozmaya başladı.
Yıkıcı Sağlıksız tarım uygulamaları ve tarım sistemleri, hangi çağrı:
Toprak erozyonu ve verimli tabaka kaybı;
Sulanan alanların tuzlanması ve su basması;
Doğal peyzajların biyolojik çeşitliliğinin azalması;
Yüzey ve yeraltı sularının pestisit ve nitrat kalıntılarıyla kirlenmesi;
Yabani hayvanların yaşam alanlarının tahrip edilmesi sonucu ortadan kaybolması ve çok daha fazlası.
Bu sorunları düzenlemek ve çözmek için, belirli durumlarda birincil biyolojik ürünler elde edilirken ortaya çıkan istenmeyen etkileri yalnızca kısmen önleyebilen veya azaltabilen bilimsel temelli teknikler ve yöntemler sunarlar. Son yıllarda çevresel kısıtlamalar giderek daha fazla uygulamaya konuldu.
Nesnel bir doğal sınır vardır - doğal doğurganlığı azaltma eşiği, buna yaklaşıldığında insanın tüm teknik gücü daha az etkili hale gelir. 20. yüzyılın ikinci yarısında. Yeni yüksek verimli tahıl ürünleri çeşitlerinin piyasaya sürülmesi, büyük miktarlarda mineral gübrelerin kullanılması ve bitki koruma ürünlerinin kullanılması nedeniyle birincil biyolojik üretimde önemli bir artış oldu. Ancak bu göstergenin büyümesi durdu ve bu da eylemin bir yansımasıydı. kanun çevre yönetiminin enerji verimliliğini azaltmak.
Ancak insan nüfusu artmaya devam ediyor ve artık verimli topraklar yok. Bu nedenle yeşil bitkilerin verimliliğinin arttırılması, insan yaşamının desteklenmesine ilişkin temel sorunların çözümünde en acil sorundur. Masada 4, dünyanın birincil üretimini hesaplamak için seçeneklerden biri, P. Duvigneau’nun araştırmasının sonuçlarına dayanarak gerçekleştirildi.
| Ekosistem | Yüzey, milyon km 2 | Fotosentez verimi, % | Verimlilik, t/ha | Toplam organik madde verimliliği milyar ton/ha |
| Ormanlar | 40,7 | 0,38 | 20,4 | |
| Bozkırlar | 25,7 | 0,1 | 1,5 | 3,8 |
| Ekilebilir araziler | 14,0 | 0,25 | 5,6 | |
| Çöller | 54,9 | 0,01 | 0,2 | 1,1 |
| Antarktika | 12,7 | |||
| Okyanus | 0,05 | 0,8 | ||
| Toplam | 60,9 |
Tablodaki verilerden. Şekil 4, okyanus ekosisteminin gezegenin toplam üretiminin yarısını, ormanların üçte birini ve ekilebilir arazilerin (bozkırlarla birlikte) yaklaşık onda birini sağladığını göstermektedir.
Ekosistemlerin ikincil üretimi hesaplanırken her trofik seviye için ayrı ayrı hesaplamalar yapılır çünkü enerji bir trofik seviyeden diğerine geçerken bir önceki seviyeden gelen girdi nedeniyle artar. Bir ekosistemin genel verimliliğini incelerken, ikincil üretimdeki artışın her zaman birincil üretimin büyümesine paralel olarak değil, bir kısmının tahrip olması nedeniyle meydana geldiği unutulmamalıdır. Yani, bir tür çekilme, ikincil ürünlerin toplam birincil ürün miktarından çıkarılması söz konusudur. Bu nedenle ekosistem verimliliği her zaman birincil üretime göre değerlendirilir. Genel olarak ikincil verimlilik %1 ila %10 arasında değişir ve bu da hayvanların özelliklerine ve yenen gıda veya gıdanın özelliklerine bağlıdır.
İlgili bilgi.
