Тема 4.1. Пищевые (трофические) цепи водных экосистем
Экосистема – любая система, состоящая из живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.
Основные свойства экосистем:
Ø Способность осуществлять круговорот веществ;
Ø Способность противостоять внешним воздействиям;
Ø Способность производить биологическую продукцию.
Экосистемы обычно включают два блока:
· Биоценоз – взаимосвязанные между собой популяции организмов разных видов;
· Экотоп (биотоп) – среда обитания, взаимосвязанная с биоценозом.
Связи организмов– основное условие существования экосистем; за их счет:
Ø Образуются цепи питания;
Ø Регулируется численность организмов;
Ø Реализуются механизмы устойчивости систем;
Ø Осуществляются средообразующие функции систем.
Трофические (пищевые) связи –основной вид экосистемных связей организмов, основа для возникновения цепей питания.
Главное свойство трофических связей:
Ø осуществление биологического круговорота веществ;
Ø высвобождение энергии, запасенной в органическом веществе.
Экосистемы с более длинными цепями питания характеризуются повышенной устойчивостью, надежностью и более интенсивным круговоротом веществ.
Пищевая цепь (трофическая цепь) – взаимосвязанный ряд трофических уровней:
1. Продуценты/автотрофы – зеленые растения.
2. Консументы/гетеротрофы (разного уровня)– животные.
3. Редуценты/сапротрофы – бактерии, грибы, животные
Задание 4.1.1. Составить схему пищевых цепей искусственной экосистемы пресноводного пруда.
4.1.1.а. Записать определения (и примеры) основных звеньев биоценоза искусственной экосистемы пресноводного пруда:
· Фитопланктон _________________________________________________
· Зоопланктон __________________________________________________
· Бентос _______________________________________________________
· Детрит (вместе с редуцентами) ___________________________________
· Три вида товарной рыбы (карп, белый толстолобик, пестрый толстолобик)
· Возможно добавление минеральных удобрений и комбикорма.
4.1.2.б. Нарисовать схему пищевых цепей искусственной экосистемы пресноводного пруда
Задание 4.1.2. Расчет движения веществ по пищевым цепям биоценоза пресноводного пруда
С целью сохранения чистоты окружающей среды и получения дополнительной продукции из пресноводного пруда определить:
1. Необходимую дозу минеральных удобрений для оптимального развития фитопланктона.
2. Движение веществ по пищевым цепям биоценоза пресноводного пруда в течение двух суток по прилагаемой схеме, включая прирост рыб.
3. Оптимальное суточное количество навоза или помета, которое может быть внесено в пруд без нарушения экосистемы; поголовье животных соответствующей фермы.
4. Вносимую дозу минеральных удобрений для поддержания оптимальной концентрации биогенных элементов в воде пруда, в который поступают навозные стоки.
Исходные данные:
1. Площадь пруда _______ га. Средняя глубина 1 м.
На его берегу планируется разместить ____________________ ферму.
2.Содержание биогенных элементов (таблица 17).
Таблица 17
Содержание биогенных элементов (N и P)в некоторых видах удобрений
| Название | Содержание азота (N), г/кг | Содержание фосфора (Р), г/кг |
| Навоз коровий | 4.5 | 2.3 |
| Навоз свиной | 4.5 | 1.9 |
| Помет куриный | 15.0 | 3.0 |
| Помет утиный | 17.0 | 3.0 |
| Аммиачная селитра | 370.0 | - |
| Суперфосфат | - | 200.0 |
В среднем в сутки одна корова выделяет 30 кг навоза, свинья - 7 кг, курица - 0.20 кг, утка - 0.40 кг.
3. Содержание биогенных элементов в воде естественных водоемов в среднем - 0.5мг/л Nи 0.2мг/лР (в сумме 0.7мг/л). Оптимальное соотношение биогенов Р:N = 1:4.
4. Фитопланктон пруда имеет исходную массу 20г/м3. При концентрации биогенов 0.5-1.75мг/л суточный прирост фитопланктона составит 150%. При концентрации биогенов 1.76-2.75мг/л прирост фитопланктона увеличивается до 200%, а при концентрации биогенов 2.76-3.00мг/л – до 300%. Указанные концентрации биогенных элементов поддерживают развитие фитопланктона на протяжении 10 суток.
Если прирост фитопланктона меньше 150% от его начальной массы, его потребление распределится следующим образом:
зоопланктон - 52% от прироста,
белый толстолобик - 35%,
пестрый толстолобик - 6%,
бентос - 6%,
детрит - 6%.
Всего 105% от прироста фитопланктона, т.е. исходная масса фитопланктона уменьшится на 5%. При средней массе фитопланктона 5г/м3 и ниже его прирост приближается к нулю.
Если прирост фитопланктона составляет 150-250% от его начальной массы, он распределяется следующим образом:
зоопланктон - 50% от прироста,
белый толстолобик - 33%,
пестрый толстолобик - 5%,
бентос - 5%,
детрит - 7%.
Всего 100% от прироста.
Если прирост фитопланктона больше 250% от начальной массы, он распределяется следующим образом:
зоопланктон - 48% от прироста,
белый толстолобик - 32%,
пестрый толстолобик - 4%,
бентос - 4%,
детрит - 7%.
Всего 95% от прироста, т.е. исходная масса фитопланктона увеличится на 5%. При концентрации фитопланктона 120г/м3 биоценоз пруда погибает по причине недостатка кислорода(ночные заморы).