ГДЗ: Параграф § 22 / Биология 11 класс

Поток энергии и поток вещества — это не идентичные, но тесно взаимосвязанные понятия. Поток энергии носит однонаправленный характер, поскольку часть энергии теряется при переходе с одного трофического уровня на другой, и экосистема требует постоянного ее притока (например, от Солнца). Поток вещества является циклическим, так как вещества многократно циркулируют между живыми организмами и окружающей средой в экосистеме.

Биогенными называются химические элементы, которые необходимы для поддержания жизни организмов и построения их тел. Они подразделяются на макротрофные (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S) и микротрофные (Fe, Mn, Cu, Zn, B, Na, Mo, Cl, V, Co).

Основную роль в поддержании круговорота биогенных элементов играют продуценты (создают органическое вещество) и редуценты (разлагают мертвое органическое вещество, возвращая простые неорганические вещества в окружающую среду, чтобы они могли быть снова использованы продуцентами). Деятельность гетеротрофов, особенно тех, которые функционируют в детритных цепях питания, является решающей для сохранения круговорота.

Круговорот биогенных элементов имеет огромное значение, так как он обеспечивает непрерывную циркуляцию веществ, необходимых для жизни (углерод, азот, фосфор и т. д.), между живыми организмами и неживой природой. Без этого процесса запасы этих элементов быстро исчерпались бы, что привело бы к прекращению жизни на Земле. Таким образом, он поддерживает жизнь на планете.

Схема переноса энергии в экосистеме может быть представлена следующим образом:

• Солнечная энергия \(\rightarrow\) Продуценты (растения, водоросли, фотосинтезирующие бактерии) \(\rightarrow\) Первичные консументы (травоядные животные) \(\rightarrow\) Вторичные консументы (хищники, питающиеся травоядными) \(\rightarrow\) Третичные консументы (хищники, питающиеся вторичными консументами).
• На каждом этапе происходит потеря энергии в виде тепла.
• От всех трофических уровней: Органическое вещество \(\rightarrow\) Редуценты (бактерии, грибы), которые разлагают его, высвобождая энергию.

Примерная схема круговорота веществ:

Неорганические вещества (вода, \(\mathrm{CO}_{2}\), минеральные соли) \(\rightarrow\) Продуценты (например, береза, ель, трава) \(\rightarrow\) Первичные консументы (например, лось, заяц, кузнечик) \(\rightarrow\) Вторичные консументы (например, лиса, еж) \(\rightarrow\) Третийчные консументы (например, волк) \(\rightarrow\) Мертвое органическое вещество (остатки, экскременты) \(\rightarrow\) Редуценты (бактерии гниения, плесневые грибы) \(\rightarrow\) Неорганические вещества (цикл замыкается).

Ключевые слова, использованные в схеме:

• Биогенные элементы
• Макротрофные вещества
• Микротрофные вещества
• Поток вещества
• Продуценты
• Консументы
• Редуценты

Если продукция одного трофического уровня превышает потребности в питании следующего уровня, это может временно не нарушать устойчивость экосистемы или даже способствовать ее стабильности.

Возможные процессы и последствия:

• Накопление биомассы: Избыточная продукция будет накапливаться в виде неиспользуемой биомассы, например, избыток древесины или растительных остатков. Это может привести к увеличению запасов детрита.
• Усиление детритных цепей: Накопленный избыток органического вещества станет источником питания для организмов детритных пищевых цепей (редуцентов и детритофагов). Это может привести к увеличению их численности и активности, что ускорит разложение и возврат неорганических веществ в экосистему.
• Потенциальный резерв: Избыточная продукция может служить резервом в случае неблагоприятных условий или снижения продуктивности в будущем.

Однако, чрезмерное и постоянное превышение может привести к сдвигу в структуре экосистемы, например, к накоплению горючих материалов, что увеличивает риск пожаров, или к изменению почвенного состава.

Объяснение перевернутой пирамиды биомассы Океана:

Пирамида биомассы считается перевернутой, когда биомасса последующих трофических уровней превышает биомассу предыдущих. В Океане это означает, что общая масса зоомассы (консументов, в основном зоопланктона) превышает общую массу фитомассы (продуцентов, в основном фитопланктона), то есть: \(\text{Биомасса} (\text{зоопланктон}) > \text{Биомасса} (\text{фитопланктон})\).

Значение этого явления:

• Высокая скорость оборота: Фитопланктон имеет очень высокую скорость размножения и короткий жизненный цикл. Несмотря на небольшую биомассу в каждый момент времени, его годовая продукция (количество созданного вещества) огромна и быстро потребляется зоопланктоном.
• Устойчивость: Эта ситуация демонстрирует, что для поддержания экосистемы важна не только общая биомасса продуцентов, но и их продуктивность (скорость образования органического вещества). Высокая продуктивность позволяет небольшому запасу фитопланктона обеспечивать питанием большую массу консументов.