Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Пищевая цепь пруду
Пруды для спортивной рыбной ловли, тысячи которых были созданы в США, дают прекрасный пример пищевых цепей в упрощенных условиях.[ . ]
Рыбный пруд — удачный пример того, как вторичная продукция зависит от 1) длины пищевой цепи, 2) первичной продуктивности и 3) природы и величины привносимой извне энергии в систему пруда. Как показано в табл. 3.11, большие озера и моря дают на 1 м2 меньше рыбы, чем небольшие продуктивные удобряемые пруды при интенсивном ведении хозяйства, и дело не только в том, что в крупных водоемах первичная продуктивность ниже и пищевые цепи длиннее, но и в том, что в этих крупных водоемах человек собирает лишь часть популяции консументов, а именно ту часть, которая ему выгодна. Кроме того, выход продукции в несколько раз выше при разведении растительноядных видов (например, карпа), чем при разведении хищных (окуней и др.); последним, разумеется, нужна более длинная пищевая цепь. Высокие выходы продукции, указанные в табл. 3.11. Поэтому при расчете продукции на единицу площади в таких случаях следовало бы включать и площадь той земли, с которой поступает дополнительная пища. Многие неправильно оценивают высокую продуктивность водоемов в странах Востока, сравнивая ее с продуктивностью рыбных прудов в США, куда обычно дополнительной пищи не поступает. Естественно, что способ ведения прудового хозяйства зависит от плотности населения в данном районе.[ . ]
Если многие .пруды и озера хррошо изучены как целые экосистемы, то реки в этом отношении изучены очень мало. Такое положение объясняется главным образом тем, что, как будет показано ниже, реки представляют собой большие и неполные системы. Имеется ряд превосходных исследований по энергетике пищевых цепей в реках; в этих работах особое внимание уделяется рыбам. Группой исследователей хсфошо изучена Темза в Англии (см. Манн, 1964, 1965, 1969). Поскольку большинство рек в окрестностях городов хотя бы на некотором протяжении сильно загрязнены, хорошим справочником для начинающих послужит небольшая книга Хайнеса (1960) «Биология загрязненных вод».[ . ]
| Схема основных пищевых цепей в пруду (штат Джорджия) для спортивной рыбиой ловли. |  |
Поскольку назначение рыбного пруда состоит в том, чтобы давать максимальное количество рыбы определенного вида и размера, все операции по уходу за прудом направлены на превращение возможно большего количества доступной энергии в конечный продукт. Это достигается уменьшением числа пищевых цепей, для чего в пруду оставляется лишь одна группа продуцентов — плавающие водоросли, или фитопланктон (другие зеленые растения — нитчатые водоросли и высшие водные растения — подавляются). Перенос энергии между звеньями указан в килокалориях на квадратный метр в год. В этой модели учтены только последовательные поступления поглощаемой с пищей энергии в зависимости от времени, ¿(¿), и не учтены потери при дыхании и ассимиляции. Как показано, фитопланктон поедается планктонными ракообразными, взвешенными в толще воды, а детрит, остающийся от планктона, идет в пищу разным бентосным беспозвоночным, особенно мотылю (хирономидам), которых охотно поедают ушастые окуни; те в свою очередь идут в пищу окуням. Баланс между этими последними звеньями пищевой цепи (ушастые окуни — окуни) с точки зрения человека особенно важен. Пруд с единственным видом рыбы—ушастым окунем—давал бы больше рыбы (по весу или по биомассе), чем пруд с крупным окунем и ушастым окунем, но популяция состояла бы в основном из мелких особей из-за быстрого размножения и жесткой конкуренции за пищу. Уловы на удочку или дорожку скоро стали бы плохими. Рыболовы предпочитают выуживать не мелочь размером с сардинку, а крупную рыбу, и именно конечный хищник необходим в хорошем пруду для спортивной ловли.[ . ]
Попадая в водоемы (озера, реки, заливы, пруды), кислотный дождь повышает их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями pH между 7 и 9,2. С увеличением кислотности (с уменьшением показателя pH) водяные растения начинают погибать, лишая животных водоема пищи. При кислотности, когда рН=6, погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается и pH становится равным 5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон — крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность еще повышается и pH дрстигает значения 4,5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.[ . ]
В нескольких работах было показано, что структура пищевой цепи может влиять на ее упругость (быстроту возвращения к равновесному состоянию) в условиях колебаний притока энергии и биогенных элементов. О’Нил (O’Neill, 1976) рассматривал сообщество как трехкомпонентную систему, состоящую из активной растительной ткани (Р), гетеротрофных организмов (Я) и неактивного мертвого органического вещества (D) (рис. 21.10). Скорость изменения биомассы каждого из этих блоков зависит от переноса энергии между ними. Так, у Р она пополняется от одного источника (чистая первичная продукция) и теряется двумя путями (потребление гетеротрофами и переход к D в виде подстилки). Изменения Н определяются двумя способами как поступления (поглощение биомассы живых растений и мертвого органического вещества), так и потерь (дефекация и расходы на дыхание). Наконец, биомасса блока D также двумя путями пополняется (растительный спад, и дефекация) и расходуется (потребление гетеротрофами и физический вынос за пределы системы). Подставляя в расчеты реальные данные по шести сообществам, характеризующим-тундру, тропический лес, листопадный лес умеренного пояса, соленый марш, пресноводный ручей и пруд, О’Нил изучал на моделях этих сообществ стандартные нарушения (сокращение исходной биомассы на корню активной растительной ткани на 10%). Он следил за скоростями восстановления систем до равновесного состояния, сопоставляя их с притоком энергии на единицу биомассы живой ткани (рис. 21.11).[ . ]
Лимнический пресноводный нектон состоит почти целиком из рыб. В прудах рыбы лимнической зоны такие же, как и в литоральной, но в крупных водоемах немногие виды могут быть распространены только в лимнической зоне. Большинство пресноводных рыб во взрослом состоянии питается животными довольно крупных размеров, не микроскопическим планктоном. В крупных накопительных озерах системы водоснабжения шэд образует важное звеио между продуцентами и объектами спортивной ловли. Присутствие шзда в этих озерах дает возможность таким рыбам, как черный окунь и щука, существовать на короткой пищевой цепи и быть менее зависимыми от литоральной зоны, которая к тому же не может использоваться рыбами во время сезонного спуска водоема. Более крупные виды шэда менее желательны, поскольку ими не могут питаться хищники. Таким образом, энергия, накопленная на этом уровне, не доходит до хищников и продолжает снабжать низший трофический уровень.[ . ]
В лентических (стоячих) водах органическая жизнь значительно богаче. Как видно на рис. 99, в экосистеме пруда средней полосы первое звено пищевой цепи составляют продуценты (высшие растения — рдест, рогоз, тростник, желтая кубышка, водоросли фитопланктона— зеленые, синезеленые, диатомовые). Этими растениями питаются представители зоопланктона (ракообразные, бокоплавы), которые в свою очередь становятся добычей растительноядных рыб-хищников первого порядка (карпов), попадающих на корм хищникам второго порядка (щукам). Окончательное разложение органического вещества в данной экосистеме осуществляют бактерии.[ . ]
Поступление органических и неорганических питательных веществ в поверхностные воды влияет на фотосинтез (Ф) и дыхание (Д). Сточные воды и пруды с водорослями являются примерами систем с очень высокой степенью ассимиляции и дыхания; при Ф = Д создаются благоприятные условия для протекания этих процессов. Пруд с водорослями можно сравнить с коралловыми рифами [29]. В то время как в прудах с водорослями имеется короткая нестабильная пищевая цепь, коралловые рифы являются стабильными системами, состоящими из сложного сообщества с большим числом энергетических мостиков.[ . ]
Обозначения: i — оценка поступления энергии в единицу времени (i), в ккал на 1 м2 в год; МО» МО. МО—потребленная энергия пищи на последовательных пищевых уровнях (потерн прн асснмнляцни н дыхании не указаны); o(t) — выход энергии из пруда (калорийность, рыбы, пойманной человеком). Схема наводит на мысль, что продукцию рыбы удалось бы увеличить, устранив «побочную пищевую цепь» с Chaoborus. Однако не исключено, что эта побочная цепь способствует стабильности системы. Данные взяты из работы Уэлча (1967), но оценка ассимиляции энергии на уровне изменена с учетом того, что зоопланктон ассимилирует 60% энергии пнщн, а хнрономиды — 40%.[ . ]
Рыбы в общем свободно перемещаются между литоральной и лим-нической зонами, однако большинство видов проводит значительную часть времени в литоральной зоне. Почти в каждом пруду обитает хотя бы один вид из сем. На юге США в зоне зарослей обильны многие мелкие виды, особенно из рода йатЬиз1а. Некоторые виды черного окуня, щуки (Езох) или панцирные щуки образуют последнее звено пищевой цепи, по крайней мере той ее части, которая относится к прудовой экосистеме (гл. 3).[ . ]
Минеральные удобрения содержат известное количество биогенных элементов, поэтому дозировка и влияние их на повышение продуктивности могут быть определены достаточно точно. Состав же органических удобрений значительно разнообразнее, сложнее и зависит от вида животного, характера его питания и др. Содержащиеся, например, в навозе экскременты, моча и подстилочные материалы содержат сложные органические вещества, оказывающие то или иное действие на биохимические и физические процессы, что и усложняет прямое действие этих удобрений. Особенно велика роль органического вещества навоза в почвенных процессах. Он обогащает почву гумусом, улучшает ее структуру н буферные свойства и тем самым повышает эффективность вносимых минеральных удобрений. Удобрения, вносимые в пруд, действуют на рыбу опосредованно, создавая условия для массового развития микроорганизмов как одного из важных звеньев пищевой цепи.[ . ]
Источник
Пруд и его экосистема
Общие сведения
Прудом считается искусственное водохранилище, созданное для определенных хозяйственных целей. Например, таких: разведение рыбы и водоплавающих животных, водоснабжения чего-либо или орошения земель, по санитарным нормам или занятий спортом и так далее. По объему содержащейся в нем воды, разделяют: до 1 млн. м 3 и водохранилища – свыше 1 млн.Цель создания и объем предопределяют, какова будет экосистема пруда.
Искусственные водные объекты должны иметь системы регулирования стока и притока воды, в зависимости от источников ее поступления.
Чем больше объем воды, тем устойчивее экосистема, тем она более способна к саморегулированию и восстановлению. Она более жизнеспособна и не требует повышенного внимания и контроля со стороны ее создателя.
Экосистема пруда, как и любая друга, есть совокупность живых организмов, существующих в определенных, в этом случае заранее заданных, условиях и взаимодействующих между собой и со средой. Видовое разнообразие, как и у другого водоема со стоячей водой, невелико.
Растения
Основа любого водного объекта — растения. У пруда они подразделяются на такие группы: плавающие на поверхности, погруженные, растущие на глубине и берегу. Они являются продуцентами в трофической цепи. К ним относятся зеленые и сине-зеленые и другие одноклеточные водоросли. Эти и другие виды растений являются производителями первичного питания для всего живого экосистемы – углеводов и кислорода, синтезируя их из углекислого газа и воды под воздействием солнечной энергии.
Количество, попадающего и проникающего в глубину водоема света и сезонный оборот воды таковы, что чем они мельче, тем большее количество зеленной массы может быть произведено. Именно эта особенность, оставшись без надлежащего внимания, преобразует пруд в болото.
Пищевая цепь
Самые мелкие живые организмы пруда – инфузории, циклопы, коловратки и дафнии. Это самые примитивные потребители. Они питаются бактериями и органическими разложениями. Затем идут насекомые, личинки которых следует отнести к разрушителям. Это комары, жуки и так далее.
Органическими остатками на «дне» питаются ракообразные, не брезгуют и некоторые виды рыб. Например: сом. Рыбы – судак, щука, карась, карп, красноперка и другие стоят на следующей ступени пищевой цепи.
На самой вершине трофической цепи находятся водоплавающие птицы. Такие как: гусиные и утиные, цапли и выпи, курочки и кулики, выдры и нутрии.
К экосистеме пруда можно отнести несколько видов пресмыкающихся и земноводных: уж, гадюка, лягушка, черепаха.
Замыкают кругооборот органических веществ – сапрофитные бактерии, грибы и черви, которые преобразовывают их в неорганические. От них зависит чистота и прозрачность воды. Дно накапливает значительное количество ила, опавшей листвы, органических отходов и погибших животных. Если в экосистему не будут привноситься какие-либо дополнительные органические удобрения или экзотические виды живых организмов, то редуценты – разрушители справятся, и водоем будет находиться в надлежащем виде и состоянии.
Видео — Природа на Северном Урале — Пруд
Источник
Цепи питания в водоеме как устойчивая экосистема
Питание играет важную роль в любой экосистеме. Еда является источником энергии для продолжения жизненных процессов организмов. Соответственно, в каждой экологической системе образовываются пищевые цепочки. Если дать им определение, то получим следующее: трофическая или пищевая цепь – это взаимоотношения между животными, растениями, микроорганизмами по принципу «пища – потребитель».
Структура очень простая. Представители последующего звена поедают организмы предыдущего звена. Как правило, количество звеньев достигает 3-4 и только очень редко – 5. Цепи питания в водоеме, особенно в пресном, полностью попадают под трофические и могут быть двух видов.
Виды пищевых цепочек
Цепи питания в сообществе водоема могут быть двух видов. К первому относятся пастбищный, ко второму – детритный. И тот и другой виды пищевой цепочки подразделяются на несколько уровней. Первый занимают продуценты – растения, потребляющие солнечную энергию. На втором уровне располагаются первичные консументы – животные, потребляющие растительную пищу. Третью ступень занимают вторичные консументы – животные, которые употребляют исключительно растениеедов, и паразиты первичных консументов. На четвертой находятся редуценты и консументы третьего порядка – хищники, паразиты и бактерии.
Пастбищные цепи питания в водоеме характерны для верхних слоев, а детритные — для придонных. Но четко разделять их невозможно – они, как и все в природе, взаимосвязаны. Но какие бы цепи ни присутствовали в экосистеме, для них есть общее правило. Каждый трофический уровень (звено) большую часть энергии, которая поглощается с пищей, затрачивает на поддержание нормальной жизнедеятельности.
Цепи питания в водоеме. Примеры
В любом водоеме несложно привести пример самой простой пищевой цепочки. Рассмотрим экосистему озера Байкал. В связи с многообразием флоры и фауны цепи питания в водоеме представлены несколькими видами. Поскольку они взаимосвязаны, то некоторые составляющие одной могут быть заменены элементами из другой. Трофические цепи Байкала разделены на две – эпипелегиаль и батипелигиаль. Первая преобладает на прибрежном уровне и на участках смешивания водных слоев, вторая присуща придонной зоне.
Продуцентами (первичным звеном) выступают различные виды водорослей. Консументами первого порядка выступает эпишура. Этот вид планктонных ракообразных выступает основным потребителем фитопланктона и водорослей и является зоопланктоном. Эпишура служит пищей для следующего звена – консументов второго порядка. В эту группу входят макрогектопус (зоопланктон) и омуль на всех стадиях развития. Но если рыбы потребляют только первичных консументов, то макрогетопус потребляет еще и продуценты. В свою очередь, эти ракообразные служат едой для омуля, бычков, голомянок и других рыб. Завершающим звеном является нерпа, которая потребляет представителей предыдущего уровня.
Детритные цепи питания
Любое озеро, пруд или море имеют различную глубину на различных участках занимаемой площади. Детритные цепи питания в водоеме преобладают в той толще воды, в которую не проникает солнечный свет. В качестве продуцента выступают органические остатки растительного и животного происхождения. Консументами первого порядка становятся ракообразные и глубоководные рыбы, а также бактерии. Эти же детритофаги нередко становятся пищей для консументов первого и второго порядка трофической цепи питания.
Изменчивость в экосистемах
Практически невозможно найти водоем, соленый или пресноводный, в котором каждое звено пищевой цепи было бы представлено только одним видом животных или растений. Такая экосистема обречена на вымирание, поскольку отсутствие одного элемента ведет к прерыванию цепи питания в водоеме. В случае если каждое звено заполнено несколькими видами животных или растений, то такая система устойчива, поскольку отсутствие того или иного компонента замещается или дополняется другим. Ежегодные популяции каждый год насчитывают различное количество особей. И только благодаря разнообразию видов не происходит прерывание пищевой цепи и разрушение экосистемы.
Источник