ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ В БІОГЕОЦЕНОЗАХ
Перетворення енергії в біогеоценозах. Потоки речовин та енергії в біогеоценозах підпорядковуються певним закономірностям. По-перше, це закон збереження маси: маса речовин, які вступають у хімічну реакцію, має дорівнювати масі речовин, що утворилися в процесі реакції. По-друге, це закон збереження енергії (перший закон термодинаміки): енергія не створюється і не зникає, вона лише може переходити з одного стану в інший. Другий закон термодинаміки стверджує, що при переході енергії з одного стану в інший частина її розсіюється у вигляді тепла, унаслідок чого вона втрачається системою.
Ви вже знаєте, що біогеоценози, як і окремі організми, є відкритими системами, що потребують постійного надходження речовини та, насамперед, енергії ззовні (мал. 35.1). Основним джерелом цієї енергії є сонячне світло, яке фототрофи вловлюють і перетворюють в енергію хімічних зв’язків синтезованої ними органічної речовини. Гетеротрофні організми отримують потрібну їм енергію внаслідок ферментативного розкладу органічних речовин. Лише незначна частина енергії сонячного світла, яка сягає поверхні Землі (близько 1 %), фіксується продуцентами, інша ж відбивається в космос або розсіюється у вигляді теплоти.
Уперше на провідну роль зелених рослин у забезпеченні енергією усіх мешканців нашої планети звернув увагу всесвітньовідомий учений Климент Аркадійович Тімірязєв (1843-1920), який обґрунтував положення про космічну роль зелених рослин (а також інших фототрофних організмів) у функціонуванні біосфери. Згідно із цим положенням фототрофні організми, уловлюючи сонячні промені та перетворюючи світлову енергію на енергію хімічних зв’язків синтезованих ними органічних сполук, забезпечують існування й розвиток життя на Землі.
Ланцюги живлення. Пригадаємо: послідовності організмів, у яких особини одного виду, їхні рештки або продукти життєдіяльності слугують об’єктом живлення організмів іншого, називають ланцюгами живлення (трофічними ланцюгами). Отже, ланцюги живлення - це ряди організмів різних видів, у яких можна прослідкувати шляхи витрачання початкової дози енергії. Оскільки під час передачі енергії з попередньої ланки до наступної більша її частина втрачається для життєдіяльності організмів, кількість ланок ланцюгів живлення обмежена і зазвичай не перевищує 4-5.
Здебільшого ланцюги живлення в біогеоценозах починаються продуцентами (автотрофними організмами). Рослиноїдні організми займають наступний після продуцентів трофічний рівень (консументи І порядку), далі йде рівень хижаків, які живляться рослиноїдними видами (консументи II порядку) тощо. Якщо консументи мають широкий спектр живлення, вони можуть займати різні трофічні рівні в кількох ланцюгах. Наприклад, сіра ворона може живитись зерном (як консумент І порядку) або пташенятами зерноїдних (консумент II порядку) чи комахоїдних (консумент III порядку) видів птахів.
У біогеоценозах формуються ланцюги живлення двох типів. Ланцюги живлення пасовищного типу (ланцюги виїдання) починаються з продуцентів і йдуть послідовно через ланки рослиноїдних тварин (консументів І порядку), хижаків (консументів II і вищих порядків) і закінчуються редуцентами. Ланцюги живлення детритного типу (ланцюги розкладання) починаються з мертвої органічної речовини (решток організмів або продуктів їхньої життєдіяльності) і продовжуються безпосередньо консументами (сапротрофами) (мал. 35.2).
Правило екологічної піраміди стверджує: на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси та енергії, що запасаються організмами за одиницю часу, значно більша, ніж на наступних. Графічно його зображають у вигляді піраміди, утвореної з окремих блоків. Кожен із цих блоків відповідає продуктивності організмів (створеній за одиницю часу біомасі або запасеній енергії) на відповідному трофічному рівні ланцюга живлення (мал. 35.4).
Перевірте здобуті знання
1. Чому біогеоценози потребують постійного надходження енергії ззовні? 2. Яка подальша доля світлової енергії, яку засвоюють продуценти? 3. Як формуються ланцюги живлення? 4. Чим визначається трофічний рівень організмів у ланцюзі живлення? 5. Які ви знаєте типи ланцюгів живлення? 6. Завдяки чому формується трофічна сітка? 7. Що стверджує правило екологічної піраміди? Яка біологічна основа цієї закономірності? 8. Які ви знаєте види екологічних пірамід? Схарактеризуйте їх.
Домашнє завдання: параграф №35
Поміркуйте
1. Чому біогеоценози не можуть існувати без продуцентів? Відповідь обґрунтуйте. 2. Чому стабільність біогеоценозів залежить від ступеня розгалуженості трофічної сітки?
Творче завдання
Побудуйте піраміду біомаси ланцюга живлення пасовищного типу (на ваш вибір).
