teia alimentar. Níveis tróficos

PARA Entre as relações mais importantes entre os organismos estão os alimentos. É possível traçar inúmeras formas de movimento da matéria em um ecossistema, em que um organismo é comido por outro, aquele por um terço, e assim por diante.Um número desses elos é chamado de cadeia alimentar. As cadeias alimentares se entrelaçam e formam uma teia alimentar (trófica).

As cadeias alimentares são divididas em dois tipos. Um tipo de cadeia alimentar que começa com as plantas e vai para os herbívoros e depois para os predadores é a cadeia do pastoreio.

Cadeia alimentar relativamente simples e curta:
grama → coelho → raposa

(produtor) (consumidor (consumidor)

Eu ordeno) II ordeno)

Outro tipo começa de restos de plantas e animais para pequenos animais e microorganismos e depois para predadores - essa cadeia de decomposição (detrital).

Assim, todas as cadeias alimentares começam com os produtores. Sem a formação contínua de matéria orgânica por eles, o ecossistema rapidamente se autodevoraria e deixaria de existir.

As conexões alimentares podem ser comparadas ao fluxo de nutrientes e energia de um nível trófico para outro.

A massa total de organismos (sua biomassa) em cada nível trófico pode ser medida coletando ou capturando e depois pesando amostras apropriadas de animais e plantas. Em cada nível trófico, a biomassa 90-99% menor que o anterior. Suponha que a biomassa dos produtores em uma área de prado de 0,4 ha seja de 10 toneladas, então a biomassa dos fitófagos na mesma área não será superior a 1000 kg. As cadeias alimentares na natureza geralmente incluem 3-4 links, a existência de um número maior de níveis tróficos é impossível devido à rápida aproximação da biomassa a zero.

A maior parte da energia recebida (80-90%) é usada pelos organismos para construir o corpo e manter a vida. A cada nível trófico, o número de indivíduos diminui progressivamente. Este padrão é chamado pirâmide ecológica . A pirâmide ecológica reflete o número de indivíduos em cada estágio da cadeia alimentar, ou a quantidade de biomassa, ou a quantidade de energia. Essas quantidades têm a mesma direção. A cada elo da cadeia, os organismos tornam-se maiores, multiplicam-se mais lentamente, seu número diminui.

Diferentes biogeocenoses se distinguem por sua produtividade, taxa de consumo de produtos primários, bem como uma variedade de cadeias alimentares. No entanto, para todas as cadeias alimentares, certos padrões são inerentes à proporção de produtos consumíveis e armazenados, ou seja, biomassa com a energia nela contida em cada um dos níveis tróficos. Esses padrões são chamados de "regras da pirâmide ecológica". Existem diferentes tipos de pirâmides ecológicas, dependendo do indicador em que se baseia. Assim, a pirâmide de biomassa exibe os padrões quantitativos da transferência de massa de matéria orgânica ao longo da cadeia alimentar. A pirâmide de energia exibe os padrões correspondentes de transferência de energia de um elo da cadeia alimentar para outro. Uma pirâmide de números também foi desenvolvida, exibindo o número de indivíduos em cada um dos níveis tróficos da cadeia alimentar.

As espécies na biocenose estão interligadas pelos processos de metabolismo e energia, ou seja, relações nutricionais. Ao traçar as relações nutricionais entre os membros da biocenose (“quem come quem e quanto”), pode-se construir cadeias e teias alimentares.

cadeias tróficas (do trophe grego - comida) - as cadeias alimentares são a transferência sequencial de matéria e energia. Por exemplo, a cadeia alimentar dos animais marinhos do Ártico: microalgas (fitoplâncton) → pequenos crustáceos herbívoros (zooplâncton) → comedores de plâncton carnívoros (vermes, moluscos, crustáceos) → peixes (são possíveis 2-4 elos na sequência de peixes predadores) → focas → ursos polares. Essa cadeia alimentar é longa, as cadeias alimentares dos ecossistemas terrestres são mais curtas, pois há mais perda de energia em terra. Existem vários tipos cadeias alimentares terrestres .

1. As cadeias alimentares de pastagens (cadeias de exploradores) começam com os produtores. Ao passar de um nível trófico para outro, ocorre um aumento no tamanho dos indivíduos com uma diminuição simultânea na densidade populacional, na taxa de reprodução e na produtividade em peso.

Grama → ratazanas → raposa

Grama → insetos → sapo → garça → pipa

Macieira → cochonilha → cavaleiro

Vaca → mutuca → bactérias → fagos

cadeias de detritos. Apenas decompositores estão incluídos.

Folhas caídas → bolores → bactérias

Qualquer membro de qualquer cadeia alimentar é ao mesmo tempo um elo de outra cadeia alimentar: consome e é consumido por várias espécies de outros organismos. É assim teias alimentares. Por exemplo, na alimentação do lobo-coiote do prado, existem até 14 mil espécies de animais e plantas. Na sequência da transferência de substâncias e energia de um grupo de organismos para outro, existem níveis tróficos. Normalmente as cadeias não excedem 5-7 níveis. O primeiro nível trófico é formado pelos produtores, pois somente eles podem se alimentar da energia solar. Em todos os outros níveis - herbívoros (fitófagos), predadores primários, predadores secundários, etc. - a energia inicialmente acumulada é consumida para manter os processos metabólicos.

É conveniente representar as relações alimentares na forma pirâmides tróficas(abundância, biomassa, energia). Pirâmide de abundância - exibindo o número de indivíduos em cada nível trófico em unidades (peças).

Tem uma base muito ampla e um estreitamento acentuado em direção aos consumidores finais. Este é um tipo comum de pirâmide para comunidades de gramíneas - biocenoses de prados e estepes. Se considerarmos a comunidade florestal, a imagem pode ser distorcida: milhares de fitófagos podem se alimentar de uma árvore, ou pulgões e um elefante (diferentes fitófagos) estarão no mesmo nível trófico. Então o número de consumidores pode ser maior que o número de produtores. Para superar possíveis distorções, uma pirâmide de biomassa é usada. É expresso em unidades de tonelagem de peso seco ou úmido: kg, toneladas, etc.

Nos ecossistemas terrestres, a biomassa vegetal é sempre maior que a biomassa animal. A pirâmide de biomassa tem um aspecto diferente para os ecossistemas aquáticos, especialmente marinhos. A biomassa animal é muito maior do que a biomassa vegetal. Essa incorreção se deve ao fato de que as pirâmides de biomassa não levam em consideração a duração da existência de gerações de indivíduos em diferentes níveis tróficos e a taxa de formação e consumo de biomassa. O principal produtor dos ecossistemas marinhos é o fitoplâncton. Até 50 gerações de fitoplâncton podem mudar no oceano em um ano. Durante o tempo em que os peixes predadores (especialmente as baleias) acumulam sua biomassa, muitas gerações de fitoplâncton mudarão e sua biomassa total será muito maior. Portanto, as pirâmides de produtividade são uma forma universal de expressar a estrutura trófica dos ecossistemas; são geralmente chamadas de pirâmides de energia, significando a expressão energética da produção.

A energia solar absorvida é convertida em energia de ligações químicas de carboidratos e outras substâncias orgânicas. Algumas das substâncias são oxidadas durante a respiração das plantas e liberam energia. Essa energia é eventualmente dissipada na forma de calor. A energia restante determina o aumento da biomassa. A biomassa total de um ecossistema estável é relativamente constante. Assim, ao passar de um nível trófico para outro, parte da energia disponível não é percebida, parte é liberada na forma de calor, parte é gasta na respiração. Em média, ao passar de um nível trófico para outro, a energia total diminui cerca de 10 vezes. Este padrão é chamado pela regra da pirâmide de energias de Lindemann (1942) oua regra dos 10%. Quanto mais longa a cadeia alimentar, menos energia disponível no final dela, então o número de níveis tróficos nunca é muito grande.

Se a energia e o volume da matéria orgânica diminuem durante a transição para a próxima etapa da pirâmide ecológica, o acúmulo de substâncias que entram no corpo que não estão envolvidas no metabolismo normal (venenos sintéticos) aumenta aproximadamente na mesma proporção. Este fenômeno é chamado a regra do aprimoramento biológico.

Princípios básicos de funcionamento dos sistemas ecológicos

Influxo constante de energia solaré uma condição necessária para a existência de um ecossistema.

Ciclo dos nutrientes. As forças motrizes do ciclo da matéria são os fluxos de energia do sol e a atividade da matéria viva. Graças à circulação de elementos biogênicos, é criada uma organização estável de todos os ecossistemas e da biosfera como um todo, e seu funcionamento normal é realizado.

Declínio da biomassa em níveis tróficos mais altos: uma diminuição na quantidade de energia disponível é geralmente acompanhada por uma diminuição na biomassa e abundância de indivíduos em cada nível trófico (lembre-se das pirâmides de energia, abundância e biomassa).

Já cobrimos esses princípios em detalhes no decorrer da palestra.

Estrutura trófica das biocenoses

ECOLOGIA DE COMUNIDADES (SINECOLOGIA)

Populações de diferentes espécies sob condições naturais são combinadas em sistemas de nível superior - comunidades E biocenose.

O termo "biocenose" foi proposto pelo zoólogo alemão K. Möbius e denota um grupo organizado de populações de plantas, animais e microorganismos adaptados para viver juntos dentro de um determinado volume de espaço.

Qualquer biocenose ocupa uma determinada área do ambiente abiótico. biótopo– um espaço com condições mais ou menos uniformes, habitado por uma ou outra comunidade de organismos.

Os tamanhos dos grupos biocenóticos de organismos são extremamente diversos - desde comunidades em um tronco de árvore ou em uma moita de musgo de pântano até a biocenose de uma estepe de grama. A biocenose (comunidade) não é apenas a soma de suas espécies constituintes, mas também a totalidade das interações entre elas. A ecologia de comunidades (sinecologia) também é uma abordagem científica em ecologia, segundo a qual, antes de tudo, estuda um complexo de relações e relações dominantes em uma biocenose. A sinecologia lida principalmente com fatores ambientais bióticos.

Dentro da biocenose, existem fitocenose– uma comunidade estável de organismos vegetais, zoocenose- uma coleção de espécies animais relacionadas e microbiocenose - comunidade de microorganismos:

FITOCENOSE + ZOOCENOSE + MICROBIOCENOSE = BIOCENOSE.

Ao mesmo tempo, em sua forma pura, nem a fitocenose, nem a zoocenose, nem a microbiocenose são encontradas na natureza, assim como a biocenose isolada do biótopo.

A biocenose é formada por relações interespecíficas que fornecem a estrutura da biocenose - o número de indivíduos, sua distribuição no espaço, composição de espécies e afins, bem como a estrutura da cadeia alimentar, produtividade e biomassa. Para avaliar o papel de uma espécie individual na estrutura da espécie da biocenose, utiliza-se a abundância da espécie - um indicador igual ao número de indivíduos por unidade de área ou volume de espaço ocupado.

O tipo mais importante de relação entre os organismos em uma biocenose, que realmente formam sua estrutura, são as conexões alimentares de um predador e uma presa: alguns são comedores, outros são comidos. Ao mesmo tempo, todos os organismos, vivos e mortos, são alimento para outros organismos: uma lebre come grama, uma raposa e um lobo caçam lebres, aves de rapina (falcões, águias, etc.) filhote de raposa e um filhote de lobo. Plantas mortas, lebres, raposas, lobos, pássaros tornam-se alimento para detritívoros (decompositores ou outros destruidores).

Uma cadeia alimentar é uma sequência de organismos em que cada um come ou decompõe o outro. Ele representa o caminho de um fluxo unidirecional de uma pequena parte da energia solar altamente eficiente absorvida durante a fotossíntese, que veio para a Terra, passando por organismos vivos. Por fim, esse circuito é devolvido ao ambiente natural na forma de energia térmica de baixa eficiência. Os nutrientes também se movem dos produtores para os consumidores e depois para os decompositores e depois de volta aos produtores.

Cada elo da cadeia alimentar é chamado nível trófico. O primeiro nível trófico é ocupado por autotróficos, também chamados de produtores primários. Organismos do segundo nível trófico são chamados de consumidores primários, o terceiro - consumidores secundários, etc. Normalmente existem quatro ou cinco níveis tróficos e raramente mais de seis (Fig. 5.1).

Existem dois tipos principais de cadeias alimentares - pastoreio (ou "comer") e detrital (ou "decomposição").

Arroz. 5.1. Cadeias alimentares da biocenose de acordo com N. F. Reimers: generalizada (A) e real (b). As setas mostram a direção do movimento da energia e os números mostram a quantidade relativa de energia chegando ao nível trófico.

EM cadeias alimentares de pasto o primeiro nível trófico é ocupado por plantas verdes, o segundo por animais que pastam (o termo "pastoreio" abrange todos os organismos que se alimentam de plantas) e o terceiro por predadores. Assim, as cadeias alimentares de pastagens são:

cadeia alimentar detrítica começa com detritos de acordo com o esquema:

DETRITO → DETRITOFIA → PREDADOR

As cadeias alimentares detríticas típicas são:

O conceito de cadeias alimentares nos permite rastrear ainda mais o ciclo dos elementos químicos na natureza, embora cadeias alimentares simples como as descritas anteriormente, onde cada organismo é representado alimentando-se de organismos de apenas um tipo, raramente sejam encontradas na natureza. As relações alimentares reais são muito mais complicadas, porque um animal pode se alimentar de organismos de diferentes tipos que fazem parte da mesma cadeia alimentar ou de cadeias diferentes, o que é especialmente característico de predadores (consumidores) de níveis tróficos superiores. A relação entre o pasto e as cadeias alimentares detríticas é ilustrada pelo modelo de fluxo de energia proposto por Yu.Odum (Fig. 5.2).

Animais onívoros (em particular, humanos) se alimentam de consumidores e produtores. Assim, na natureza, as cadeias alimentares se entrelaçam, formando redes alimentares (tróficas).

Representantes de diferentes níveis tróficos são interconectados por transferência de biomassa direcionada em sentido único para cadeias alimentares. A cada transição para o próximo nível trófico, parte da energia disponível não é percebida, parte é liberada na forma de calor e parte é gasta na respiração. Nesse caso, a energia total diminui várias vezes a cada vez. A consequência disso é o comprimento limitado das cadeias alimentares. Quanto mais curta a cadeia alimentar, ou quanto mais próximo um organismo estiver de seu início, maior será a quantidade de energia disponível.

As cadeias alimentares dos predadores vão dos produtores aos herbívoros, comidos por pequenos carnívoros, e servem de alimento para predadores maiores, etc.

movendo-se ao longo da cadeia de predadores, os animais aumentam de tamanho e diminuem em número. A cadeia alimentar relativamente simples e curta dos predadores inclui consumidores de segunda ordem:

Uma cadeia mais longa e complexa inclui consumidores de quinta ordem:

O alongamento da cadeia ocorre devido à participação de predadores nela.

Nas cadeias detríticas, os consumidores são detritos pertencentes a vários grupos sistemáticos: pequenos animais, principalmente invertebrados, que vivem no solo e se alimentam de folhas caídas, ou bactérias e fungos que decompõem a matéria orgânica de acordo com o esquema:

Na maioria dos casos, a atividade de ambos os grupos de detritófagos é caracterizada por uma coordenação estrita: os animais criam condições para o trabalho dos microorganismos, dividindo carcaças de animais e plantas mortas em pequenas partes.

Cadeias alimentares a partir de plantas verdes e de matéria orgânica morta estão mais frequentemente presentes juntas nos ecossistemas, mas quase sempre uma delas domina a outra. No entanto, em alguns ambientes específicos (por exemplo, abissais e subterrâneos), onde a existência de organismos com clorofila é impossível devido à falta de luz, apenas as cadeias alimentares do tipo detrítico são preservadas.

As cadeias alimentares não estão isoladas umas das outras, mas estão intimamente interligadas. Eles formam as chamadas teias alimentares. O princípio da formação da teia alimentar é o seguinte. Cada produtor não tem um, mas vários consumidores. Por sua vez, os consumidores, entre os quais predominam os polífagos, utilizam não uma, mas várias fontes de alimento. Para ilustrar, vamos dar exemplos de teias alimentares simples (Fig. 9.3, a) e complexas (Fig. 9.3, b).

Em uma comunidade natural complexa, os organismos que

que se alimentam de plantas que ocupam o primeiro

nível trófico, pelo mesmo número de estágios, são considerados pertencentes ao mesmo nível trófico. Assim, os herbívoros ocupam o segundo nível trófico (o nível dos consumidores primários), os predadores que comem herbívoros - o terceiro (o nível dos consumidores secundários) e os predadores secundários - o quarto (o nível dos consumidores terciários). Deve-se enfatizar que a classificação trófica divide em grupos não as próprias espécies, mas os tipos de sua atividade de vida. Uma população de uma espécie pode ocupar um ou mais níveis tróficos, dependendo de quais fontes de energia essas espécies usam. Da mesma forma, qualquer nível trófico é representado por mais de uma espécie, resultando em cadeias alimentares intricadamente entrelaçadas.

Considere um diagrama de fluxo de energia em uma cadeia alimentar simples (não ramificada) que inclui três (1-3) níveis tróficos (Fig. 9.4).

Para este ecossistema particular, o orçamento de energia foi estimado da seguinte forma: eu\u003d 3000 kcal / m 2 por dia, L A \u003d 1500, ou seja, 50% de desconto L, P N = 15, ou seja 1% de desconto LA ,

Arroz. 9.3. Conexões críticas nas teias alimentares da pradaria americana ( A) e ecossistemas dos mares do norte para o arenque ( b),

A- de acordo com Ricklefs, 1979; b- de Alimov, 1989.

Arroz. 9.4. Diagrama de fluxo de energia simplificado,

mostrando três níveis tróficos

em uma cadeia alimentar linear (de acordo com: Odum, 1975).

Fluxos sequenciais de energia: EU- iluminação geral, LA- luz,

absorvido pela vegetação ( EU- recebido ou

energia absorvida) P G - produção primária bruta,

P N - produção primária líquida, R- produtos secundários (de consumo

Camarada), NU- não energia usada, N / D- não assimilado

consumidores (excretados com excrementos) energia, R-energia.

Os números abaixo são a ordem de perda de energia para cada transferência.

P2 = 1,5, ou seja, 10% de desconto P N' , E R3\u003d 0,3 kcal / m 2 por dia, ou seja, 20% do nível anterior. No primeiro nível trófico, 50% da luz incidente é absorvida e apenas 1% da energia absorvida é convertida em energia química dos alimentos. A produção secundária em cada nível trófico subsequente de consumidores é cerca de 10% da anterior, embora ao nível de predadores a eficiência possa ser maior.

Itens de receita e consumo de energia, ou seja, balanço energético, é conveniente considerar o uso de um modelo universal aplicável a qualquer componente vivo do sistema, seja uma planta, animal, microorganismo ou um indivíduo, população, grupo trófico (Fig. 9.5). Nem toda a energia que entra na biomassa (/) é convertida. parte disso ( N / D) não está incluído no metabolismo. Por exemplo, o alimento pode passar pelo trato digestivo sem ser incluído no meta-

Arroz. 9.5. Componentes de um modelo "universal"

fluxo de energia (de acordo com: Odum, 1975).

Explicação no texto.

metabolismo, e parte da energia luminosa passa pelas plantas sem ser absorvida. Usou, ou assimilou, parte da energia ( A) gasto na respiração R) e a produção de matéria orgânica ( R). Os produtos podem assumir várias formas: G– crescimento, ou aumento da biomassa; E- matéria orgânica assimilada excretada com excrementos ou secretada (açúcares simples, aminoácidos, ureia, muco, etc.), S-armazenar (por exemplo, acúmulo de gordura, que pode ser reassimilado posteriormente). O caminho de retorno dos produtos armazenados também é chamado de "ciclo de trabalho" porque é a parte do produto que fornece energia ao organismo no futuro (por exemplo, um predador usa a energia das substâncias armazenadas para encontrar uma nova presa ). Líquido restante E parte da produção - biomassa ( EM). Somando todos os itens de recebimento e consumo de energia, obtemos: A=I-NA; P=A-R; P=G+E+S; B=P-E; B=G+S.

O modelo de fluxo de energia universal pode ser usado de duas maneiras. Primeiro, pode representar uma população de uma espécie. Nesse caso, os canais de influxo de energia e as conexões de uma determinada espécie com outras formam um diagrama de teia alimentar com os nomes de espécies individuais em seus nós (Fig. 9.6). O procedimento para a construção de um diagrama de rede inclui: 1) elaborar um esquema para a distribuição das populações por níveis tróficos; 2) conectando-os com vínculos alimentares; 3) determinação usando o modelo universal da largura de canais de fluxos de energia; neste caso, os canais mais largos passarão por populações de espécies polífagas, neste caso, por populações de efeméridas, mosquitos e mosquitos convulsivos (Fig. 9.6).

Arroz. 9.6. Fragmento da teia alimentar de um corpo de água doce.

Em segundo lugar, um modelo de fluxo de energia universal pode representar um certo nível de energia. Nesta variante, as caixas de biomassa e os canais de fluxo de energia representam todas as populações sustentadas por uma única fonte de energia. Normalmente, as raposas são alimentadas em parte por plantas (frutas, etc.), em parte por herbívoros (lebres, ratos do campo, etc.). Se quisermos enfatizar o aspecto da energia intrapopulacional, toda a população de raposas deve ser representada por um retângulo. Se for necessário distribuir o metabolismo da população de raposas em dois níveis tróficos, respectivamente, a proporção de alimentos vegetais e animais, então dois ou mais retângulos devem ser construídos.

Conhecendo o modelo universal do fluxo de energia, é possível determinar as razões do fluxo de energia em diferentes pontos da cadeia alimentar. Expressas em porcentagem, essas proporções são chamadas eficiência ambiental. Dependendo dos objetivos do estudo, o ecólogo estuda determinados grupos de eficiências ambientais. Os mais importantes deles são discutidos a seguir.

O primeiro grupo de relações de energia: B/R E P/R. Parte da energia usada para respirar, ou seja, para manter a estrutura da biomassa, é grande em populações de organismos grandes (pessoas, árvores, etc.) Sob forte estresse R aumenta. Valor R significativo em populações ativas de pequenos organismos, como bactérias e algas, bem como em sistemas que recebem energia de fora.

O segundo grupo de relações: A/I E R/A. A primeira delas é chamada de eficiência da assimilação, a segunda - a eficiência do crescimento do tecido. A eficiência de assimilação varia de 10 a 50% e mais. Pode ser muito pequena, como no caso do aproveitamento da energia luminosa pelas plantas ou na assimilação de alimentos por animais detritívoros, ou muito grande, como no caso da assimilação de alimentos por animais ou bactérias que se alimentam de alimentos altamente calóricos alimentos, como açúcares ou aminoácidos.

A eficiência de assimilação em animais herbívoros corresponde às propriedades nutricionais de seus alimentos: chega a 80% ao comer sementes, 60% em folhas novas, 30-40% em folhas mais velhas e 10-20% ou até menos ao comer madeira, dependendo do grau de sua decomposição. Os alimentos de origem animal são mais fáceis de digerir do que os vegetais. A eficiência de assimilação em espécies predadoras é de 60-90% dos alimentos consumidos, sendo que as espécies que comem insetos estão na parte inferior desta série e as que comem carne e peixe estão no topo. A razão para esta situação é que o esqueleto externo duro e quitinoso, que representa uma parte significativa da massa corporal em muitas espécies de insetos, não é digerido. Isso reduz a eficiência de assimilação em animais que se alimentam de insetos.

A eficiência do crescimento do tecido também varia amplamente. Atinge seus valores mais altos nos casos em que os organismos são pequenos e as condições do ambiente em que vivem não exigem grandes gastos para manter a temperatura ideal para o crescimento dos organismos.

E, finalmente, o terceiro grupo de relações energéticas: R/W.

Nos casos em que R avaliado como velocidade R/Vé a proporção de produção em um determinado ponto no tempo para a biomassa: P / B \u003d B / (BT) \u003d T - 1, onde T - tempo. Se a produção integral for calculada para um determinado período de tempo, o valor da relação R/Vé determinada tendo em conta a biomassa média para o mesmo período de tempo. Neste caso, a relação R/V - o valor é adimensional, mostra quantas vezes a produção é maior ou menor que a biomassa. A relação entre produtividade e biomassa pode ser considerada tanto dentro de um nível trófico quanto entre níveis vizinhos.

Comparando a Produtividade P t e biomassa Bt dentro do mesmo nível trófico (t), observação S- natureza figurativa da mudança P t dentro de um certo intervalo de mudanças B t . Por exemplo, no primeiro nível trófico, a produção aumenta lentamente primeiro, pois a superfície das folhas é pequena, depois mais rápido e, em alta densidade de biomassa, novamente lentamente, pois

a fotossíntese em condições de sombreamento significativo das folhas das camadas inferiores é enfraquecida. No segundo e terceiro níveis tróficos, com um número muito pequeno e com um número muito grande de animais por unidade de área, a relação produtividade/biomassa diminui, principalmente devido à diminuição da fertilidade.

A razão de produtividade do nível trófico anterior ( P t -1) à biomassa do presente ( Bt)é determinado pelo fato de que os fitófagos, comendo parte das plantas, contribuem assim para a aceleração de seu crescimento, ou seja, os fitófagos, por sua atividade, contribuem para a produtividade das plantas. Os predadores têm efeito semelhante na produtividade dos consumidores de primeira ordem, que, ao destruir animais doentes e velhos, contribuem para o aumento da taxa de natalidade dos fitófagos.

A dependência mais simples da produtividade do nível trófico subseqüente (Pt+1) da biomassa do presente (em t). A produtividade de cada nível trófico subseqüente aumenta com o crescimento da biomassa do nível anterior. P t +1 / B t mostra, em particular, do que depende o valor da produção secundária, ou seja, de a magnitude da produção primária, o comprimento da cadeia alimentar, a natureza e magnitude da energia introduzida de fora no ecossistema.

O raciocínio acima permite perceber que o tamanho dos indivíduos tem certa influência nas características energéticas do ecossistema. Quanto menor o organismo, maior o seu metabolismo específico (por unidade de massa) e, consequentemente, menos biomassa pode ser armazenada em um determinado nível trófico. Por outro lado, quanto maior o organismo, maior a biomassa na videira. Assim, o "rendimento" das bactérias neste momento será muito menor do que o "rendimento" dos peixes ou mamíferos, embora esses grupos tenham utilizado a mesma quantidade de energia. Caso contrário, trata-se de produtividade. Como a produtividade é a taxa de crescimento da biomassa, os pequenos organismos têm vantagens aqui, que, devido a um nível mais alto

metabolismo têm maiores taxas de reprodução e renovação de biomassa, ou seja, maior produtividade.

A cadeia alimentar é composta por organismos de diferentes espécies. Ao mesmo tempo, organismos da mesma espécie podem fazer parte de diferentes cadeias alimentares. Portanto, as cadeias alimentares estão interligadas, formando teias alimentares complexas que abrangem todos os ecossistemas do planeta.[ ...]

A cadeia alimentar (trófica) é a transferência de energia de sua fonte - produtores - através de uma série de organismos. As cadeias alimentares podem ser divididas em dois tipos principais: a cadeia de pastoreio, que começa com uma planta verde e continua pastando herbívoros e predadores, e a cadeia de detritos (do latim wear), que começa a partir dos produtos de decomposição de matéria orgânica morta . Na formação desta cadeia, desempenham um papel decisivo vários microrganismos que se alimentam da matéria orgânica morta e a mineralizam, transformando-a novamente nos compostos inorgânicos mais simples. As cadeias alimentares não estão isoladas umas das outras, mas estão intimamente entrelaçadas umas com as outras. Freqüentemente, um animal que consome matéria orgânica viva também come micróbios que consomem matéria orgânica inanimada. Assim, as formas de se alimentar se ramificam, formando as chamadas teias alimentares.[ ...]

A teia alimentar é um tecido complexo na comunidade de cadeias alimentares.[ ...]

As teias alimentares são formadas porque quase todo membro de uma cadeia alimentar é também um elo de outra cadeia alimentar: consome e é consumido por várias espécies de outros organismos. Assim, na alimentação de um lobo do prado - um coiote, existem até 14 mil espécies de animais e plantas. Provavelmente a mesma é a ordem do número de espécies envolvidas na alimentação, decomposição e destruição das substâncias do cadáver de um coiote.[ ...]

Cadeias alimentares e níveis tróficos. Ao traçar as relações alimentares entre os membros da biocenose (“quem come quem e quanto”), é possível construir cadeias alimentares para a nutrição de vários organismos. Um exemplo de uma longa cadeia alimentar é a sequência de habitantes do Mar Ártico: “microalgas (fitoplâncton) -> pequenos crustáceos herbívoros (zooplâncton) - comedores de plâncton carnívoros (vermes, crustáceos, moluscos, equinodermos) -> peixes (2-3 links na sequência de peixes predadores são possíveis) -> focas -> urso polar. As cadeias dos ecossistemas terrestres são geralmente mais curtas. A cadeia alimentar, via de regra, é artificialmente isolada da teia alimentar real - o plexo de muitas cadeias alimentares.[ ...]

Uma teia alimentar é uma teia complexa de relações alimentares.[ ...]

As cadeias alimentares implicam um fluxo linear de recursos de um nível trófico para o próximo (Fig. 22.1, a). Neste projeto, as interações entre as espécies são simples. No entanto, nenhum sistema de fluxos de recursos em BE segue essa estrutura simples; eles são muito mais parecidos com uma estrutura de rede (Figura 22.1b). Aqui, as espécies em um nível trófico alimentam-se de várias espécies no próximo nível inferior, e a onivoria é generalizada (Fig. 22.1, c). Finalmente, uma teia alimentar totalmente definida pode exibir várias características: múltiplos níveis tróficos, predação e onivoria (Fig. 22.1, [ ...]

Muitas cadeias alimentares, entrelaçadas em biocenoses e ecossistemas, formam teias alimentares. Se a cadeia alimentar geral for representada na forma de blocos de construção, representando condicionalmente a proporção quantitativa da energia absorvida em cada estágio e empilhados uns sobre os outros, você obtém uma pirâmide. É chamada de pirâmide ecológica de energias (Fig. 5).[ ...]

Diagramas de cadeias e teias alimentares. Os pontos representam visualizações, as linhas representam interações. Espécies superiores são predadoras das inferiores, então os recursos fluem para cima.[ ...]

No primeiro tipo de teia alimentar, o fluxo de energia vai das plantas para os animais herbívoros e depois para os consumidores de ordem superior. Esta é uma rede de pastagem, ou uma rede de pastagens. Independentemente do tamanho da biocenose e do habitat, animais herbívoros (terrestres, aquáticos, de solo) pastam, comem plantas verdes e transferem energia para os níveis seguintes (Fig. 96).[ ...]

Nas comunidades, as cadeias alimentares se entrelaçam de maneiras complexas e formam teias alimentares. A composição da alimentação de cada espécie costuma incluir não uma, mas várias espécies, cada uma das quais, por sua vez, pode servir de alimento para várias espécies. Por um lado, cada nível trófico é representado por muitas populações de diferentes espécies, por outro lado, muitas populações pertencem a vários níveis tróficos ao mesmo tempo. Como resultado, devido à complexidade das relações alimentares, a perda de uma espécie muitas vezes não perturba o equilíbrio do ecossistema.[ ...]

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Este diagrama não apenas ilustra o entrelaçamento dos elos alimentares e mostra os três níveis tróficos, mas também revela o fato de que alguns organismos ocupam uma posição intermediária no sistema dos três níveis tróficos principais. Assim, larvas de moscas que constroem rede de captura alimentam-se de plantas e animais, ocupando uma posição intermediária entre consumidores primários e secundários.[ ...]

A fonte primária de recursos alimentares humanos eram os ecossistemas em que poderia existir. A coleta e a caça eram as formas de obtenção de alimentos e, com o desenvolvimento da fabricação e uso de ferramentas cada vez mais avançadas, aumentou a participação da caça de presas, o que significa que a participação da carne, ou seja, proteínas de alto grau, em a dieta. A capacidade de organizar grandes equipes estáveis, o desenvolvimento da fala, que permite organizar o complexo comportamento coordenado de muitas pessoas, fez de uma pessoa um “superpredador”, que ocupou a posição de destaque nas teias alimentares dos ecossistemas que dominou ao dominar estabeleceu-se na Terra. Assim, o único inimigo do mamute era o homem, que, junto com o recuo da geleira e as mudanças climáticas, se tornou um dos motivos da morte desses elefantes do norte como espécie.[ ...]

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Com base em um estudo de 14 teias alimentares em comunidades, Cohen encontrou uma consistência surpreendente na proporção do número de "tipos" de presas para o número de "tipos" de predadores, que era de aproximadamente 3: 4. Dados adicionais confirmam essa proporção são dadas por Bryand e Cohen, que estudaram 62 redes semelhantes. Um gráfico de tal proporcionalidade tem uma inclinação menor que 1 tanto na mídia flutuante quanto na constante. O uso de "tipos" de organismos, ao invés de espécies verdadeiras, geralmente não dá resultados inteiramente objetivos, entretanto, embora a relação presa/predador resultante possa ser subestimada, sua constância é notável.[ ...]

Em BE, muitas (mas certamente não todas) teias alimentares têm um grande número de produtores primários, poucos consumidores e poucos predadores de topo, dando à teia a forma mostrada na Fig. 22.1, b. Os onívoros nesses sistemas podem ser raros, enquanto os decompositores são abundantes. Os modelos da cadeia alimentar forneceram uma estrutura potencial para uma análise frutífera dos fluxos de recursos em BE e PE. Dificuldades surgem, no entanto, quando se tenta quantificar os fluxos de recursos e submeter a estrutura da rede e as propriedades de estabilidade à análise matemática. Acontece que muitos dos dados necessários são difíceis de identificar com certeza, especialmente para organismos que funcionam em mais de um nível trófico. Esta propriedade não cria a principal dificuldade em estudos de fluxo de recursos, mas complica seriamente a análise de estabilidade. A alegação de que sistemas mais complexos são mais estáveis ​​- porque quebrar um tipo ou caminho de fluxo simplesmente transfere energia e recursos para outros caminhos, em vez de bloquear o caminho para todo o fluxo de energia ou recurso - é muito debatido.[ ...]

A análise de um grande número de teias alimentares industriais pode, assim, revelar características não mostradas em outras abordagens. No projeto do ecossistema na Fig. 22.5, por exemplo, uma análise de rede pode refletir um setor ausente ou tipo de atividade industrial que poderia aumentar a conectividade. Esses tópicos fornecem uma área rica para pesquisas detalhadas.[ ...]

Dentro de cada ecossistema, as teias alimentares têm uma estrutura bem definida que se caracteriza pela natureza e número de organismos presentes em cada nível das várias cadeias alimentares. Para estudar as relações entre organismos em um ecossistema e para sua representação gráfica, geralmente são usadas pirâmides ecológicas em vez de diagramas de teias alimentares. As pirâmides ecológicas expressam a estrutura trófica de um ecossistema em forma geométrica.[ ...]

De algum interesse é o comprimento das cadeias alimentares. É claro que a diminuição da energia disponível com a transição para cada elo subsequente limita o comprimento das cadeias alimentares. No entanto, a disponibilidade de energia não parece ser o único fator, uma vez que longas cadeias alimentares são frequentemente encontradas em sistemas inférteis, como lagos oligotróficos, e curtas em sistemas altamente produtivos ou eutróficos. A produção rápida de material vegetal nutriente pode estimular o pastoreio rápido, com o resultado de que o fluxo de energia é concentrado nos primeiros dois a três níveis tróficos. A eutrofização dos lagos também altera a composição da teia alimentar do plâncton "fitoplâncton-grande zooplâncton-peixe predador", transformando-a em um sistema de microzooplâncton microbial-detrítico que não é tão propício para a manutenção da pesca esportiva.[ ...]

Com um fluxo constante de energia na rede ou cadeia alimentar, organismos terrestres menores com alto metabolismo específico criam relativamente menos biomassa do que os maiores1. Uma parte significativa da energia é gasta na manutenção do metabolismo. Esta regra "metabolismo e tamanho dos indivíduos", ou regra de Yu.Odum, geralmente não é implementada em biocenoses aquáticas, levando em consideração as condições reais de vida nelas (em condições ideais, é de importância universal). Isso se deve ao fato de que pequenos organismos aquáticos sustentam amplamente seu metabolismo devido à energia externa de seu ambiente imediato.[ ...]

A microflora do solo possui uma teia alimentar bem desenvolvida e um poderoso mecanismo de compensação baseado na intercambialidade funcional de algumas espécies com outras. Além disso, devido ao aparato enzimático lábil, muitas espécies podem facilmente mudar de um substrato nutritivo para outro, garantindo assim a estabilidade do ecossistema. Isso complica significativamente a avaliação do impacto de vários fatores antrópicos sobre ele e requer o uso de indicadores integrados.[ ...]

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Em primeiro lugar, as teias alimentares aleatórias geralmente contêm elementos biologicamente sem sentido (por exemplo, loops desse tipo: A come B, B come C, C come A). Uma análise de redes construídas "significativamente" (Lawlor, 1978; Pimm, 1979a) mostra que (a) elas são mais estáveis ​​do que as consideradas e (b) não há uma transição tão acentuada para a instabilidade (em comparação com a desigualdade acima) , embora a estabilidade ainda caia com o aumento da complexidade.[ ...]

21.2

Claro que sim, se não como parte das biogeocenoses - os níveis mais baixos da hierarquia dos ecossistemas - então, em todo caso, dentro da biosfera. As pessoas dessas redes recebem alimentos (agrocenoses são ecossistemas modificados de base natural). Somente da natureza "selvagem" as pessoas extraem combustível - energia, os principais recursos pesqueiros e outros "presentes da natureza". O sonho de V. I. Vernadsky sobre a completa autotrofia da humanidade ainda permanece um sonho irracional1 - a evolução é irreversível (regra de L. Dolo), como o processo histórico. Sem autotróficos genuínos, principalmente plantas, o homem não pode existir como um organismo heterotrófico. Finalmente, se ele não fosse fisicamente incluído nas teias alimentares da natureza, então seu corpo após a morte não seria destruído por organismos decompositores, e a Terra estaria repleta de cadáveres não decompostos. A tese sobre a separação do homem e das cadeias alimentares naturais é baseada em um mal-entendido e é claramente errônea.[ ...]

Polegada. 17 analisa as formas de combinar vários grupos de consumidores e seus alimentos em uma rede de elementos interativos por meio da qual ocorre a transferência de matéria e energia. Polegada. 21 voltaremos a este tema e consideraremos a influência da estrutura da teia alimentar na dinâmica das comunidades como um todo, dando especial atenção às características de sua estrutura que contribuem para a estabilidade.[ ...]

Quatro exemplos serão suficientes para ilustrar as principais características das cadeias alimentares, teias alimentares e níveis tróficos. O primeiro exemplo é a região do Extremo Norte, chamada de tundra, onde existem relativamente poucas espécies de organismos que se adaptaram com sucesso a baixas temperaturas. Portanto, as cadeias e teias alimentares são relativamente simples aqui. Um dos fundadores da ecologia moderna, o ecologista britânico C. Elton, percebendo isso, já nas décadas de 20 e 30 do nosso século começou a estudar as terras do Ártico. Ele foi um dos primeiros a delinear claramente os princípios e conceitos associados às cadeias alimentares (Elton, 1927). Plantas de tundra - líquen ("musgo de veado") C1a donia, gramíneas, juncos e salgueiros anões compõem a alimentação do caribu na tundra norte-americana e sua contraparte ecológica na tundra do Velho Mundo - renas. Esses animais, por sua vez, servem de alimento para lobos e humanos. As plantas da tundra também são comidas por lemingues - roedores fofos de cauda curta que se assemelham a um urso em miniatura e perdizes da tundra. Durante o longo inverno e o curto verão, as raposas árticas e as corujas-das-neves se alimentam principalmente de lemingues. Qualquer mudança significativa na abundância de lemingues é refletida em outros níveis tróficos, pois outras fontes de alimento são escassas. É por isso que a abundância de alguns grupos de organismos do Ártico flutua muito desde a superabundância até a extinção quase completa. Isso acontecia frequentemente na sociedade humana, se ela dependesse de uma ou poucas fontes de alimentação (lembre-se da "fome da batata" na Irlanda1).[ ...]

Uma das consequências da hipótese de resistência, que pode ser testada em princípio, é que em ambientes com comportamento menos previsível, as cadeias alimentares deveriam ser mais curtas, pois parecem reter apenas as teias alimentares mais elásticas, e as cadeias curtas têm elasticidade maior. Briand (Briand, 1983) dividiu 40 teias alimentares (de acordo com os dados que ele coletou) naquelas associadas a ambientes variáveis ​​(posições 1-28 na Tabela 21.2) e constantes (posições 29-40). Não houve diferenças significativas no comprimento médio das cadeias alimentares máximas entre esses grupos: o número de níveis tróficos foi 3,66 e 3,60, respectivamente (Fig. 21.9). Essas disposições ainda precisam ser revistas criticamente.[ ...]

Além disso, os resultados das simulações tornam-se diferentes quando se leva em conta que as populações de consumidores são afetadas pelos recursos alimentares, e estes são independentes do impacto dos consumidores (¡3,/X), 3(/ = 0: o so- chamado “sistema regulado por doadores” ), Em uma teia alimentar desse tipo, a resiliência ou não depende da complexidade ou aumenta junto com ela (DeAngelis, 1975). Na prática, o único grupo de organismos que normalmente satisfaz essa condição são os detritívoros.[ ...]

No entanto, uma imagem tão estrita da transição energética de nível para nível não é totalmente realista, uma vez que as cadeias tróficas dos ecossistemas estão intrinsecamente entrelaçadas, formando redes alimentares. Por exemplo, o fenômeno da “cascata trófica”, quando a predação altera a densidade, biomassa ou produtividade de uma população, comunidade ou nível trófico ao longo de mais de uma linha alimentar (Pace et al., 1999). P. Mitchell (2001) dá o seguinte exemplo: as lontras marinhas alimentam-se de ouriços-do-mar que comem algas marrons, a destruição das lontras por caçadores levou à destruição de algas marrons devido ao crescimento da população de ouriços. Com a proibição da caça às lontras, as algas começaram a voltar aos seus habitats.[ ...]

As plantas verdes convertem a energia dos fótons da luz solar na energia das ligações químicas de compostos orgânicos complexos, que continuam seu caminho através das cadeias alimentares ramificadas dos ecossistemas naturais. No entanto, em alguns locais (por exemplo, em pântanos, na foz de rios e mares), parte da matéria orgânica vegetal, uma vez no fundo, é coberta com areia antes de se tornar alimento para animais ou microorganismos. Na presença de uma certa temperatura e pressão das rochas do solo, por milhares e milhões de anos, carvão, petróleo e outros combustíveis fósseis são formados a partir de substâncias orgânicas ou, nas palavras de V. I. Vernadsky, “matéria viva entra em geologia”. [ ...]

Exemplos de cadeias alimentares: plantas - animais herbívoros - predadores; rato-raposa de campo de grama; plantas forrageiras - vaca - homem. Como regra, cada espécie se alimenta de mais de uma única espécie. Portanto, as cadeias alimentares se entrelaçam para formar uma teia alimentar. Quanto mais intimamente conectados os organismos estiverem por meio de teias alimentares e outras interações, mais resiliente a comunidade se torna contra possíveis interrupções. Ecossistemas naturais e intocados lutam pelo equilíbrio. O estado de equilíbrio é baseado na interação de fatores ambientais bióticos e abióticos.[ ...]

Por exemplo, a destruição de pragas economicamente significativas em florestas por pesticidas, o fuzilamento de parte de populações animais, a captura de certas espécies de peixes comerciais são interferências parciais, uma vez que afetam apenas elos individuais nas cadeias alimentares sem afetar as redes alimentares como um todo . Quanto mais complexa a teia alimentar, a estrutura do ecossistema, menor o significado de tal interferência, e vice-versa. Ao mesmo tempo, a libertação e descarga na atmosfera ou na água de xenobióticos químicos, como óxidos de enxofre, azoto, hidrocarbonetos, compostos de flúor, cloro, metais pesados, altera radicalmente a qualidade do ambiente, cria interferências ao nível da produtores em geral e, portanto, leva à degradação completa do ecossistema: à medida que morre o principal nível trófico - produtores.[ ...]

Capacidade volátil = (/gL -)/kW Esquema energético de um sistema primitivo em Uganda. D. Esquema energético da agricultura na Índia, onde a principal fonte de energia é a luz, mas o fluxo de energia através do gado e dos grãos é regulado pelo homem. D. Rede elétrica da agricultura altamente mecanizada. Os altos rendimentos são baseados em um investimento significativo de energia através do uso de combustíveis fósseis, que fazem o trabalho antes feito pelo homem e pelos animais; ao mesmo tempo, cai a teia alimentar de animais e plantas que deveriam ser “alimentados” nos dois sistemas anteriores.[ ...]

Várias tentativas foram feitas para analisar matematicamente a relação entre a complexidade da comunidade e sua estabilidade, na maioria das quais os autores chegaram aproximadamente às mesmas conclusões. Uma revisão de tais publicações foi feita em maio (maio de 1981). Como exemplo, considere seu trabalho (maio de 1972), que demonstra tanto o método em si quanto suas deficiências. Cada espécie foi influenciada por suas interações com todas as outras espécies; quantitativamente, a influência da densidade de espécies / no crescimento do número i foi estimada pelo indicador p. Na ausência completa de influência, é zero, em duas espécies concorrentes Pc e Pji são negativos, no caso de predador (¿) e presa (/) Ru é positivo e jjji é negativo.[ ...]

A precipitação ácida causa efeitos letais sobre a vida em rios e reservatórios. Muitos lagos na Escandinávia e no leste da América do Norte tornaram-se tão ácidos que os peixes não podem apenas desovar neles, mas simplesmente sobreviver. Na década de 1970, os peixes desapareceram completamente em metade dos lagos dessas regiões. O mais perigoso é a acidificação das águas rasas oceânicas, levando à impossibilidade de reprodução de muitos invertebrados marinhos, o que pode causar a quebra das teias alimentares e perturbar profundamente o equilíbrio ecológico dos oceanos.[ ...]

Os modelos de interações controladas por doadores diferem em vários aspectos dos modelos tradicionais de interações do tipo Lotka-Volterra do tipo predador-presa (Capítulo 10). Uma diferença importante é que grupos de espécies interagindo que exibem dinâmicas controladas por doadores são considerados particularmente resilientes e, além disso, essa resiliência é realmente independente, ou mesmo crescente, de aumentos na diversidade de espécies e na complexidade da cadeia alimentar. Esta situação é totalmente oposta àquela em que o modelo Lotka-Volterra é aplicável. Essas questões importantes sobre a complexidade da rede alimentar e a resiliência da comunidade serão discutidas com mais detalhes no Capítulo 1. 21.