LZ(4)_7_2015 (1160522)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

.Лекция 7.Тема 5. Трофическиевзаимодействия и потоки энергии.ЭкологияЗаведующий кафедрой общей экологииДмитрий Геннадьевич Замолодчиковdzamolod@mail.ruТрофические связи возникают при питанииживых организмовТрофические уровни – совокупностьорганизмов со сходным типом питания: продуценты консументы редуцентыПродуценты создают органическое веществоиз неорганических веществФотосинтез6CO2+6H2O = C6H12O6 + 6O2архебактерии, бактерии,растения (водорослии высшие растения)Хемосинтез (пример)6CO2+12H2S = C6H12O6 + 12S + 6H2Oархебактерии и бактерииКонсументы потребляют живое органическоевеществоI порядка: потребляютпродуцентовII порядка: потребляютконсументов, которыеедят продуцентовIII порядка: потребляютконсументов, которыеедят консументовРедуценты – разлагают мертвое органическоевеществоБактерии иархебактерииГрибыМежду консументами и редуцентами границане вполне очевиднаяСапрофаги – животные,поедающие мертвоеорганическое веществодождевой червьБолезнетворныемикроорганизмы –разлагают живоеорганическое веществохолерный вибрионТрофическая цепь – последовательностьтрофических уровнейПастбищнаяДетритнаяковыльбревносусликопеноклисицаслизеньблохаземлеройкаВ наземных экосистемах преобладаютдетритные цепи, в морских - пастбищныеТипичный продуцент на суше - деревоPicea abiesТипичный продуцент вморе – планктоннаяводросльCerataulina pelagicaТрофическая сеть – совокупность трофическихцепей в экосистемековыльлисохвостклеверсусликкобылка(саранчевое)гусеницалисицабогомолжаворонокблохасорокопутсоколТрофические взаимодействия обеспечиваютпоток энергии в экосистемеЭнергия – способность совершить работу.Термодинамика – область физики,рассматривающая превращения энергии.I начало термодинамики (закон сохраненияэнергии): энергия не исчезает и не появляется,а лишь переходит из одной формы в другую.II начало термодинамики (закон увеличенияэнтропии): процессы самопроизвольно идут втом случае, если энергия переходит изконцентрированной формы в более рассеянную.Единицы измерения потоков энергии ивещества в экосистемахЕдиница измерения энергии Джоуль (Дж).При рассмотрении потоков в экосистемах обычноиспользуют МДж/га/год.При оценках продукции экосистем частоиспользуют единицы массы органическоговещества или содержание углерода в немт/га/год, т C/га/год.Пересчет возможен с использованием единицэнергосодержания (калорийности) сухогоорганического вещества: у растений 19 КДж/г, уживотных 23 КДж/г.Массовая доля углерода в сухом веществерастений примерно 50%.Потоки энергии на уровне продуцентовPAR – фотосинтетически активнаярадиацияGPP – валовая первичная продукцияNPP – чистая первичная продукцияRa – дыхание автотрофовKL – эффективность ЛиндеманаGPP = KL PARNPP = GPP - RaKL – эффективность ЛиндеманаОбъектЭкосистема вразгарвегетации, засуткиБиосфера загодKL (GPP/PAR)NPP/PAR2-10%0.4-8%0.4%0.2%Глобальное отношение NPP к GPP равнопримерно 50%Причины широтного изменения NPP/GPPRa, GPP, NPPGPPRaNPPТемператураЗначения потоков выражены в процентах от максимальной GPP.Глобальное распределение наземной NPPПотоки энергии на уровне консументовPc – вторичная продукция консументовС – потреблениеE – экскрецияRc – дыхание консументовPc = C – E – RcAc = C – EPc = Ac - RcЭкологические эффективности на уровнеконсументовAc/C – эффективность ассимиляции (3095%)фитофаги < хищники < паразитыPc/Ac – эффективность роста (10-30%)С/NPP – эффективность использования (1090%)Pc/NPP – эффективность продукции (1-30%)В наземных экосистемах эффективностьпродукции в среднем 10%, в водных 20%.Затраты на дыхание у эндотермов в 10-12 развыше, чем у эктотермов той же массыhttp://coolcosmos.ipac.caltech.edu/image_galleries/ir_zoo/index.html.Зависимость дыхания эндотермныхживотных от температурыЗависимость метаболизма (Rc) от массы тела (W)Rclog(Rc)Rc = a Wbb ≈ 0.75Wlog(W)Аллометрическая зависимость хорошоработает в крупных группах организмов(одноклеточные, эктотермы, эндотермы)Объяснения зависимостиМакс Рубнер (1883) Если длина одного животного большедлины другого в N раз, то поверхностьS, масса M и обмен R будут возрастатьпропорционально:S ~ N2M ~ N3R ~ M2/3Объяснения зависимости: WEBДжеффри Вест, Брайен Энквист, ДжеймсБраун (1999)Принято во внимание, что кислород должендоставляться по распределительной сети(сосуды, трахеи и т.д.)Доля объема этой сети стабильна(подтверждается данными)Тогда у крупного организма сеть болееразрежена, чем у мелкогоЧисленный анализ этой ситуации (физика игеометрия) приводит к коэффициенту ¾.Средства для похудения – действие на разныепотоки энергии∆W ↓ = C ↓ – E ↑ - Rc ↑Диета:уменьшениеколичества пищи,уменьшениеэнергсодержания(калорийности)пищи.Подавлениечувства голода(микрокристаллическая целлюлоза)Физическая нагрузка.Диета: отказ отпищи животногопроисхождения(усвоение 95%) впользурастительной(80%),ограничениетермическойобработки пищи,Баня, сауна(энергозатраты натерморегуляцию).Активизацияметаболизма спомощью препаратов(сжигатели жира)Потоки энергии для редуцентовPr – вторичная продукция редуцентовAr – ассимиляция редуцентовRr – дыхание редуцентовVr – прижизненные выделенияPr = Ar – Rr – VrЭкологические эффективности на уровнередуцентовPr/Ar – эффективность роста (5-20%)Ar/NPP – эффективность использования (1090%)Pr/NPP – эффективность продукции (1-20%)Прижизненные выделения редуцентов –это экскреция ферментов (протеазы,липазы, карбогидразы, нуклеазы)Доля Vr от Ar варьирует от 2 до 10%.Потоки энергии на уровне экосистемыRh – дыхание гетеротрофовER – экосистемное дыханиеNEP – чистая продукция экосистемыRc + Rr = RhRh + Ra = ERNEP = GPP – ER = GPP – Rh – RaNEP = NPP – RhВ равновесной экосистеме NEP = 0Сельскохозяйственные объекты и экосистемы:антропогенная оптимизация NPP, Pc, PrPc↑ = C↑ – E↓ - Rc↓C↑ - увеличение количества кормаE↓ - увеличение усвояемости корма (силос,комбикорма)Rc↓ - снижение энергозатрат на движение итерморегуляцию (содержание в стойлах иклетках, контроль температуры)NPP = GPP↑ - Ra↓Удобрение, полив, обработка почвы, борьбас конкурентами (сорняки) иэксплуататорами (вредители)Антропогенные энергетические субсидии –основа модификации потоков энергии всельскохозяйственных экосистемахУрожайность и энергозатраты сельcкогохозяйства по регионам Земли (данные FAO)СевернаяАмерикаАзияЗападнаяЕвропаВосточнаяЕвропаАфрикакгнэ (килограмм нефтяного эквивалента) = 41 868 кДжЭнергетическая классификация экосистем(Ю.

Одум, 1986, с дополнениями)1.2.3.4.5.Природные, движимые Солнцем.Управляемые, движимые Солнцем,субсидируемые человеком.Природные, движимые Солнцем,субсидируемые природой (дельты и эстуарии)Природные, движимые другими экосистемами(дно океана)Природные, движимые энергией химическихреакций с неорганическими веществамиДельты и эстуарии – энергетическая субсидияза счет кинетической энергии текущей водыЧерные курильщики – экосистемы,существующие без энергии СолнцаВестиментиферы – симбиоз серобактерий ипогонофор (кольчатых червей)Пример грубого рисунка экологическойпирамидыПирамида численностей (ос/га)ЛесK2K1Пр102104102Степь102104106Море102105107Пирамида биомасс (кг/га)ЛесK2K1+РПр10102105СтепьМоре101021031010210Пирамида продукций (ГДж/га/год)ЛесK2K1+РПр10102103СтепьМоре101021031050250Зависимость размера индивидуального участка урастительноядных (А) и хищных (Б) млекопитающихЭкономическое подтверждение «правила 10%».Средние цены (руб за 1 кг продукта) по России(http://tsenomer.ru/russia/)Хлеб33Капуста25Картофель25Мясо343Рыба256.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций