هنگام ساخت یک هرم زیست محیطی، آنها در پایه قرار دارند. قانون هرم اکولوژیکی

اکوسیستم ها در نرخ نسبی ایجاد و هزینه تولید اولیه و تولید ثانویه در هر سطح تغذیه ای بسیار متنوع هستند. با این حال، همه اکوسیستم ها، بدون استثنا، با نسبت های کمی مشخصی از تولید اولیه و ثانویه مشخص می شوند که به نام قوانین هرم محصول: در هر سطح تغذیه ای قبلی، مقدار زیست توده ایجاد شده در واحد زمان بیشتر از سطح بعدی است. از نظر گرافیکی، این قانون به شکل اهرام بیان می شود که به سمت بالا باریک می شوند و توسط مستطیل های انباشته با ارتفاع مساوی تشکیل می شوند که طول آنها با مقیاس تولید در سطوح تغذیه ای مربوطه مطابقت دارد. هرم محصول منعکس کننده قوانین مصرف انرژی در زنجیره های غذایی است.

سرعت ایجاد ماده آلی کل ذخایر آن یعنی زیست توده کل همه موجودات در هر سطح تغذیه ای را تعیین نمی کند. زیست توده موجود تولیدکنندگان یا مصرف کنندگان در اکوسیستم های خاص بستگی به این دارد که میزان تجمع مواد آلی در یک سطح تغذیه ای خاص و انتقال آن به سطح بالاتر، یعنی میزان مصرف ذخایر تشکیل شده، چگونه مرتبط است. نرخ گردش مالی نسل های تولیدکنندگان و مصرف کنندگان اصلی نقش مهمی را ایفا می کند.

برنج. 150. اهرام زیست توده در برخی از بیوسنوزها (طبق گفته F. Dre، 1976): P - تولیدکنندگان; RK - مصرف کنندگان گیاهخوار؛ PC - مصرف کنندگان گوشتخوار؛ F - فیتوپلانکتون؛ 3 - زئوپلانکتون

در اکثر اکوسیستم های زمینی نیز وجود دارد قانون هرم زیست توده، به عنوان مثال، جرم کل گیاهان بیشتر از زیست توده همه فیتوفاژها و گیاهخواران است، و جرم آنها به نوبه خود از جرم همه شکارچیان بیشتر است (شکل 150). نسبت رشد سالانه پوشش گیاهی به زیست توده در اکوسیستم های زمینی نسبتاً کم است. در فیتوسنوزهای مختلف، که تولیدکنندگان اصلی از نظر مدت زمان چرخه زندگی، اندازه و سرعت رشد متفاوت هستند، این نسبت بین 2 تا 76 درصد متغیر است. نرخ رشد نسبی زیست توده به ویژه در جنگل های مناطق مختلف کم است، جایی که تولید سالانه تنها 2-6٪ از کل توده گیاهان انباشته شده در بدن درختان بزرگ با عمر طولانی است. حتی در پربارترین جنگل های بارانی استوایی، این مقدار از 6.5٪ تجاوز نمی کند. در جوامع تحت سلطه اشکال علفی، میزان تولید مثل زیست توده بسیار بالاتر است: تولید سالانه در استپ ها 41-55٪ است و در توگای های گیاهی و نیمه بیابانی های زودگذر بوته ای حتی به 70-76٪ می رسد.

نسبت تولید اولیه به زیست توده گیاهی میزان چرای انبوه گیاهی را تعیین می‌کند که در یک جامعه بدون تضعیف بهره‌وری آن امکان‌پذیر است. سهم نسبی تولید اولیه مصرف شده توسط حیوانات در جوامع علفی بیشتر از جنگل ها است. ونگل ها، جوندگان، حشرات گیاهخوار در استپ ها تا 70٪ از رشد سالانه گیاهان را استفاده می کنند، در حالی که در جنگل ها به طور متوسط ​​بیش از 10٪ نیست. با این حال، محدودیت های احتمالی بیگانگی توده گیاهی توسط حیوانات در جوامع زمینی به طور کامل درک نشده است و بخش قابل توجهی از تولید سالانه به هدر می رود.

در منطقه دریایی اقیانوس ها، جایی که تولید کنندگان اصلی جلبک های تک سلولی با نرخ گردش نسل بالا هستند، تولید سالانه آنها می تواند ده ها و حتی صدها برابر از ذخیره زیست توده فراتر رود (شکل 151). تمام تولیدات اولیه خالص آنقدر سریع در زنجیره غذایی درگیر می شوند که تجمع زیست توده جلبک ها بسیار کم است، اما به دلیل نرخ تولید مثل بالا، مقدار کمی از آنها برای حفظ سرعت تولید مثل مواد آلی کافی است.

برنج. 151. طرح نسبت تولید و زیست توده در باکتری ها (1), فیتوپلانکتون (2), زئوپلانکتون (3), بنتوس (4) و ماهی (5) در دریای بارنتز (به گفته L. A. Zenkevich از S. A. Zernov، 1949)

برای اقیانوس، قانون هرم زیست توده نامعتبر است (هرم معکوس است). در بالاترین سطوح تغذیه ای، تمایل به انباشته شدن زیست توده غالب است، زیرا طول عمر شکارچیان بزرگ طولانی است، برعکس، نرخ گردش نسل های آنها کم است و بخش قابل توجهی از ماده ای که وارد زنجیره های غذایی می شود. در بدن آنها باقی مانده است.

هر سه قانون هرم - تولید، زیست توده و اعداد - در نهایت روابط انرژی را در اکوسیستم ها بیان می کنند، و اگر دو مورد آخر در جوامعی با ساختار تغذیه ای خاص تجلی پیدا کنند، اولین (هرم تولید) دارای ویژگی جهانی است.

آگاهی از قوانین بهره وری اکوسیستم، توانایی کمی کردن جریان انرژی از اهمیت عملی بسیار بالایی برخوردار است. تولید اولیه آگروسنوزها و بهره برداری انسان از جوامع طبیعی منبع اصلی غذا برای بشر است. محصولات ثانویه به دست آمده از حیوانات کشاورزی و شکار از اهمیت کمتری برخوردار نیستند، زیرا پروتئین های حیوانی شامل تعدادی اسید آمینه ضروری برای انسان هستند که در غذاهای گیاهی یافت نمی شوند. محاسبات دقیق جریان انرژی و مقیاس بهره‌وری اکوسیستم، تنظیم چرخه مواد موجود در آنها را به گونه‌ای امکان‌پذیر می‌سازد که بیشترین بازده محصولات مفید برای انسان را به دست آورد. علاوه بر این، درک خوبی از حدود مجاز حذف زیست توده گیاهی و جانوری از سیستم های طبیعی به منظور تضعیف بهره وری آنها ضروری است. چنین محاسباتی به دلیل مشکلات روش شناختی معمولاً بسیار پیچیده هستند و برای اکوسیستم های آبی ساده تر به بهترین شکل انجام می شوند. نمونه ای از نسبت های انرژی در یک جامعه خاص می تواند داده های به دست آمده برای اکوسیستم یکی از دریاچه ها باشد (جدول 2). نسبت P/B نشان دهنده نرخ رشد است.

جدول 2

جریان انرژی در اکوسیستم یک دریاچه اوتروفیک (در کیلوژول بر متر مربع) به طور متوسط ​​برای فصل رشد (طبق نظر G. G. Vinberg، 1969)

در این جامعه آبزی، قانون هرم زیست توده اعمال می شود، زیرا کل توده تولید کنندگان بیشتر از فیتوفاژها است، در حالی که نسبت شکارچیان، برعکس، کمتر است. بالاترین بهره وری مشخصه فیتوپلانکتون و باکتریوپلانکتون است. در دریاچه مورد مطالعه، نسبت P/B آنها بسیار پایین است که نشان دهنده دخالت نسبتا ضعیف تولید اولیه در زنجیره غذایی است. زیست توده بنتوس، که بر پایه نرم تنان بزرگ است، تقریبا دو برابر پلانکتون است، در حالی که تولید آن چندین برابر کمتر است. در زئوپلانکتون‌ها، تولید گونه‌های غیر شکارگر فقط کمی بیشتر از رژیم غذایی مصرف‌کنندگان است؛ بنابراین، روابط غذایی پلانکتون‌ها کاملاً متشنج است. کل تولید ماهی های غیر شکارگر تنها حدود 0.5 درصد از تولید اولیه مخزن است و بنابراین، ماهی ها جایگاه متوسطی را در جریان انرژی در اکوسیستم دریاچه اشغال می کنند. با این حال، آنها بخش قابل توجهی از رشد زئوپلانکتون و بنتوس را مصرف می کنند و بنابراین تأثیر قابل توجهی در تنظیم تولید آنها دارند.

بنابراین، توصیف جریان انرژی، پایه و اساس یک تجزیه و تحلیل بیولوژیکی دقیق است تا وابستگی محصولات نهایی مفید برای انسان را به عملکرد کل سیستم اکولوژیکی به عنوان یک کل مشخص کند.

ساختار تغذیه‌ای یک اکوسیستم را می‌توان به‌صورت گرافیکی به‌عنوان یک هرم اکولوژیکی، که بر اساس سطح اول است، نشان داد. این اهرام منعکس کننده قوانین زیست توده و مصرف انرژی در زنجیره های غذایی هستند. ارزش عددی هر پله از چنین هرمی را می توان با تعداد افراد، زیست توده آنها یا انرژی انباشته شده در آن بیان کرد.

شبکه های غذایی که در یک اکوسیستم پدیدار می شوند دارای ساختاری هستند که توسط تعداد معینی از موجودات در هر سطح تغذیه ای مشخص می شود. توجه شده است که تعداد موجودات به نسبت مستقیم هنگام حرکت از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر کاهش می یابد. این الگو نامیده می شود "قاعده هرم اکولوژیکی". در این مورد در نظر گرفته شده است هرم اعداد . اگر شکارچیان کوچک به دلیل شکار گروهی حیوانات بزرگ زندگی کنند، می توان آن را شکست.

هر سطح تروفیک مختص به خود است زیست توده - مجموع جرم موجودات هر گروه. در زنجیره های غذایی، زیست توده موجودات در سطوح مختلف تغذیه ای متفاوت است: زیست توده تولید کنندگان (سطح تغذیه ای اول) بسیار بالاتر از زیست توده مصرف کنندگان - حیوانات گیاهخوار (دومین سطح تغذیه ای) است. زیست توده هر یک از سطوح تغذیه ای بعدی زنجیره غذایی نیز به تدریج کاهش می یابد. این الگو نامگذاری شده است اهرام زیست توده .

هنگام در نظر گرفتن انتقال انرژی از طریق سطوح تغذیه ای، یعنی در، می توان یک الگوی مشابه را شناسایی کرد هرم انرژی (تولید ) . مقدار انرژی صرف شده برای حفظ فعالیت زندگی خود در زنجیره سطوح تغذیه ای در حال رشد است، در حالی که بهره وری در حال کاهش است. گیاهان تنها بخش کوچکی از انرژی خورشیدی را در طول فتوسنتز جذب می کنند. حیوانات گیاهخوار که دومین سطح تغذیه ای را تشکیل می دهند، تنها قسمت خاصی (60-20 درصد) از غذای جذب شده را جذب می کنند. غذای هضم شده برای حمایت از فرآیندهای حیاتی موجودات زنده و رشد (به عنوان مثال، برای ساختن بافت ها، ذخایر به شکل رسوب چربی) استفاده می شود.

ارگانیسم های سطح تغذیه سوم (حیوانات گوشتخوار) هنگام خوردن حیوانات گیاهخوار دوباره بیشتر انرژی موجود در غذا را از دست می دهند. مقدار انرژی در سطوح تغذیه ای بعدی دوباره به تدریج کاهش می یابد. نتیجه این تلفات انرژی تعداد کمی (سه تا پنج) سطوح تغذیه ای در زنجیره غذایی است.

انرژی از دست رفته در زنجیره تامین تنها با تامین بخش های جدید آن قابل جبران است. بنابراین، در یک اکوسیستم نمی تواند یک چرخه انرژی، مشابه چرخه مواد وجود داشته باشد. اکوسیستم ها سیستم های باز هستند که نیاز به هجوم انرژی خورشیدی یا ذخایر آماده از مواد آلی دارند، بنابراین. انتقال انرژی در اکوسیستم ها بر اساس معلومات صورت می گیرد قوانین ترمودینامیک:

1. انرژی می تواند از شکلی به شکل دیگر تغییر کند، اما هرگز دوباره ایجاد نمی شود یا از بین نمی رود.

2. نمی توان یک فرآیند واحد مرتبط با تبدیل انرژی بدون از دست دادن مقداری از آن به شکل گرما وجود داشته باشد، یعنی. هیچ تبدیل انرژی با راندمان 100٪ وجود ندارد.

تخمین زده می شود که تنها حدود 10 درصد انرژی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر منتقل می شود. این الگو نامگذاری شده است قانون ده درصد

بنابراین، بیشتر انرژی در زنجیره قدرت هنگام حرکت از یک سطح به سطح دیگر از بین می رود. حلقه بعدی در زنجیره غذایی تنها انرژی موجود در جرم حلقه خورده شده قبلی را دریافت می کند. تلفات انرژی با هر انتقال در زنجیره غذایی حدود 90٪ است. به عنوان مثال، اگر انرژی یک موجود گیاهی 1000 ژول باشد، پس از خوردن کامل آن توسط یک گیاهخوار، تنها 100 ژول در بدن دومی، 10 ژول در بدن یک شکارگر جذب می شود، و اگر این شکارگر که توسط دیگری خورده شود، سپس فقط 1 ژول انرژی در بدن آن جذب می شود، سپس 0.1٪ وجود دارد.

در نتیجه، انرژی انباشته شده توسط گیاهان سبز در زنجیره های غذایی به سرعت در حال اتمام است. بنابراین، زنجیره غذایی نمی تواند بیش از 4 تا 5 حلقه را شامل شود. انرژی از دست رفته در زنجیره تامین تنها از طریق دریافت بخش های جدید آن قابل جبران است. در اکوسیستم ها، هیچ چرخه ای مانند چرخه مواد نمی تواند وجود داشته باشد. حیات و عملکرد هر سیستم اکولوژیکی تنها با جریان یک طرفه انرژی به شکل تابش خورشیدی یا با هجوم مواد آلی آماده امکان پذیر است.

بنابراین، هرم اعداد نشان دهنده تعداد افراد در هر حلقه در زنجیره غذایی است. هرم زیست توده منعکس کننده مقدار ماده آلی تشکیل شده در هر پیوند - زیست توده آن است. هرم انرژی میزان انرژی را در هر سطح تغذیه ای نشان می دهد.

کاهش در مقدار انرژی موجود در هر سطح تغذیه ای بعدی با کاهش زیست توده و تعداد افراد همراه است. اهرام زیست توده و فراوانی موجودات برای یک بیوسنوز معین، پیکربندی هرم بهره وری را به صورت کلی تکرار می کنند.

از نظر گرافیکی، هرم زیست محیطی به صورت چندین مستطیل با ارتفاع یکسان اما طول های متفاوت به تصویر کشیده شده است. طول مستطیل از پایین به بالا کاهش می یابد که مربوط به کاهش بهره وری در سطوح تغذیه ای بعدی است. مثلث پایینی از نظر طول بزرگترین است و مربوط به اولین سطح تغذیه ای است - تولید کنندگان، دومی تقریباً 10 برابر کوچکتر است و مربوط به سطح تغذیه ای دوم است - حیوانات گیاهخوار، مصرف کنندگان مرتبه اول و غیره.

هر سه قانون هرم - بهره وری، زیست توده و فراوانی - روابط انرژی را در اکوسیستم ها بیان می کنند. در عین حال، هرم بهره وری یک ویژگی جهانی دارد، در حالی که هرم های زیست توده و فراوانی در جوامعی با ساختار تغذیه ای خاص ظاهر می شوند.

آگاهی از قوانین بهره وری اکوسیستم، توانایی کمی سازی جریان انرژی از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. تولید اولیه آگروسنوزها و بهره برداری انسان از جوامع طبیعی منبع اصلی غذا برای انسان است. تولید ثانویه بیوسنوزها که از حیوانات صنعتی و کشاورزی به دست می آید نیز به عنوان منبع پروتئین حیوانی مهم است. آگاهی از قوانین توزیع انرژی، جریان انرژی و ماده در بیوسنوزها، قوانین بهره وری گیاهان و جانوران، درک حدود خروج مجاز زیست توده گیاهی و حیوانی از سیستم های طبیعی به ما اجازه می دهد تا به درستی روابطی را در "جامعه" ایجاد کنیم. - سیستم طبیعت

سه راه برای تدوین اهرام زیست محیطی وجود دارد:

1. هرم اعداد نشان دهنده نسبت عددی افراد در سطوح مختلف تغذیه ای اکوسیستم است.اگر ارگانیسم‌های موجود در سطوح تغذیه‌ای یکسان یا متفاوت از نظر اندازه بسیار متفاوت باشند، هرم اعداد ایده‌های تحریف‌شده‌ای درباره نسبت‌های واقعی سطوح تغذیه‌ای به دست می‌دهد. به عنوان مثال، در یک جامعه پلانکتون، تعداد تولیدکنندگان ده ها و صدها برابر بیشتر از تعداد مصرف کنندگان است، و در جنگل، صدها هزار مصرف کننده می توانند از اندام های یک درخت - تولید کننده - تغذیه کنند.

2. هرم زیست توده مقدار ماده زنده یا زیست توده را در هر سطح تغذیه ای نشان می دهد.در بیشتر اکوسیستم های زمینی، زیست توده تولیدکنندگان، یعنی کل توده گیاهان، بزرگترین است و زیست توده موجودات در هر سطح تغذیه ای بعدی کمتر از سطح قبلی است. با این حال، در برخی جوامع، زیست توده مصرف کنندگان درجه اول بیشتر از زیست توده تولیدکنندگان است. به عنوان مثال، در اقیانوس ها، جایی که تولید کنندگان اصلی جلبک های تک سلولی با نرخ تولید مثل بالا هستند، تولید سالانه آنها می تواند ده ها و حتی صدها برابر از ذخیره زیست توده فراتر رود. در عین حال، تمام محصولات تشکیل‌شده توسط جلبک‌ها آنقدر سریع در زنجیره غذایی درگیر می‌شوند که تجمع زیست توده جلبک‌ها کم است، اما به دلیل سرعت تولید مثل بالا، ذخیره کوچک آنها برای حفظ سرعت تولید مثل مواد آلی کافی است. از این نظر، در اقیانوس، هرم زیست توده رابطه معکوس دارد، یعنی «معکوس». در بالاترین سطوح تغذیه ای، تمایل به انباشته شدن زیست توده غالب است، زیرا طول عمر شکارچیان طولانی است، برعکس، نرخ گردش نسل های آنها کم است و بخش قابل توجهی از ماده ای که وارد زنجیره های غذایی می شود حفظ می شود. در بدن آنها

3. هرم انرژی میزان جریان انرژی در زنجیره غذایی را منعکس می کند. شکل این هرم تحت تأثیر اندازه افراد قرار نمی گیرد و طبق قانون دوم ترمودینامیک همیشه مثلثی با قاعده پهن در پایین خواهد بود. بنابراین، هرم انرژی کامل ترین و دقیق ترین ایده را از سازماندهی عملکردی جامعه، از همه فرآیندهای متابولیکی در اکوسیستم می دهد. اگر اهرام اعداد و زیست توده منعکس کننده استاتیک اکوسیستم (تعداد و زیست توده موجودات در یک لحظه معین) باشند، پس هرم انرژی پویایی عبور یک توده غذا از زنجیره غذایی را منعکس می کند. بنابراین، پایه در هرم های اعداد و زیست توده می تواند بزرگتر یا کوچکتر از سطوح تغذیه ای بعدی باشد (بسته به نسبت تولیدکنندگان و مصرف کنندگان در اکوسیستم های مختلف). هرم انرژی همیشه به سمت بالا باریک می شود. این به دلیل این واقعیت است که انرژی صرف شده برای تنفس به سطح تغذیه ای بعدی منتقل نمی شود و اکوسیستم را ترک می کند. بنابراین، هر سطح بعدی همیشه کمتر از سطح قبلی خواهد بود. در اکوسیستم های زمینی، کاهش مقدار انرژی در دسترس معمولاً با کاهش فراوانی و زیست توده افراد در هر سطح تغذیه ای همراه است. به دلیل تلفات زیاد انرژی برای ساخت بافت های جدید و تنفس موجودات، زنجیره های غذایی نمی توانند طولانی باشند. معمولاً از 3-5 پیوند (سطوح تغذیه) تشکیل شده اند.

آگاهی از قوانین بهره وری اکوسیستم، توانایی کمی کردن جریان انرژی از اهمیت عملی بالایی برخوردار است، زیرا محصولات جوامع طبیعی و مصنوعی (اگرونوزها) منبع اصلی غذا برای بشر هستند. محاسبات دقیق جریان انرژی و مقیاس بهره وری اکوسیستم این امکان را فراهم می کند تا چرخه مواد موجود در آنها را به گونه ای تنظیم کرد که بیشترین بازده محصولات لازم برای انسان را به دست آورد.

جانشینی و انواع آنها.

فرآیندی که طی آن جوامع گونه‌های گیاهی و جانوری در طول زمان با جوامع دیگر، معمولاً پیچیده‌تر، جایگزین می‌شوند. جانشینی زیست محیطی،یا فقط جانشینی

جانشینی اکولوژیکی معمولاً تا زمانی ادامه می یابد که جامعه پایدار و خودپایدار باشد. بوم شناسان دو نوع جانشینی اکولوژیکی را تشخیص می دهند: اولیه و ثانویه.

جانشینی اولیه- این توسعه مداوم جوامع در مناطق خالی از خاک است.

مرحله 1 - ظهور مکانی عاری از زندگی.

مرحله دوم - اسکان مجدد اولین موجودات گیاهی و جانوری در این مکان.

مرحله 3 - بقای موجودات.

مرحله چهارم - رقابت و جابجایی گونه ها.

مرحله پنجم - تبدیل زیستگاه توسط موجودات، تثبیت تدریجی شرایط و روابط.

یک مثال شناخته شده از جانشینی اولیه، استعمار گدازه های جامد شده پس از فوران آتشفشانی یا شیب پس از بهمن است که کل خاک را از بین برد، مناطق معدن روبازی که خاک سطحی از آن جدا شد و غیره. در چنین مناطق بایر، جانشینی اولیه از سنگ لخت تا جنگل بالغ می تواند صدها تا هزاران سال طول بکشد.

جانشینی ثانویه- توسعه مداوم جوامع در منطقه ای که پوشش گیاهی طبیعی از بین رفته یا به شدت مختل شده است، اما خاک از بین نرفته است. جانشینی ثانویه در محل بیوسنوز تخریب شده (جنگل پس از آتش سوزی) آغاز می شود. جانشینی سریع است زیرا دانه ها، بخش هایی از پیوندهای غذایی در خاک حفظ می شوند و یک بیوسنوز تشکیل می شود. اگر جانشینی را در زمین های متروکه ای که در کشاورزی استفاده نمی شود در نظر بگیریم، می بینیم که مزارع سابق به سرعت با انواع گیاهان یکساله پوشیده شده است. دانه های گونه های درختی: کاج، صنوبر، توس، آسپن نیز می توانند به اینجا برسند، گاهی اوقات با کمک باد یا حیوانات بر مسافت های طولانی غلبه می کنند. در ابتدا، تغییر به سرعت اتفاق می افتد. سپس، با ظهور گیاهان با رشد آهسته تر، سرعت جانشینی کاهش می یابد. نهال توس شاخه های متراکمی را تشکیل می دهد که خاک را سایه می اندازد و حتی اگر دانه های صنوبر همراه با توس جوانه بزنند ، نهال های آن در شرایط بسیار نامطلوب بسیار از درختان توس عقب می مانند. توس "پیشگام جنگل" نامیده می شود زیرا تقریباً همیشه اولین کسی است که در زمین های آشفته ساکن می شود و دارای طیف گسترده ای از سازگاری است. توس در سن 2-3 سالگی می تواند به ارتفاع 100-120 سانتی متر برسد، در حالی که درختان صنوبر در همان سن به سختی به 10 سانتی متر می رسند. تغییرات همچنین بر مؤلفه حیوانی بیوسنوز در نظر گرفته شده تأثیر می گذارد. در مراحل اول، پروانه های توس ته نشین می شوند، سپس پرندگان متعددی ظاهر می شوند: فنچ ها، خرچنگ ها، خرچنگ ها. پستانداران کوچک مستقر می شوند: خارپشت، خال، جوجه تیغی. تغییر شرایط نور شروع به تأثیر مثبت بر درختان کریسمس جوان می کند که رشد آنها را تسریع می کند.

مرحله پایدار جانشینی، زمانی که جامعه (بیوسنوز) به طور کامل شکل گرفته و با محیط در تعادل باشد، نامیده می شود. به اوج رسیدن.جامعه اوج توانایی خود تنظیمی را دارد و می تواند برای مدت طولانی در تعادل باشد.

بنابراین، جانشینی رخ می دهد، که در آن ابتدا یک توس، سپس یک جنگل صنوبر-توس مخلوط با یک جنگل صنوبر خالص جایگزین می شود. روند طبیعی تبدیل جنگل توس به جنگل صنوبر بیش از 100 سال طول می کشد. به همین دلیل است که فرآیند جانشینی را گاهی تغییر سکولار می نامند.

18. توابع ماده زنده در بیوسفر. ماده زنده -این کل موجودات زنده (زیست توده زمین) است. این یک سیستم باز است که با رشد، تولید مثل، توزیع، تبادل ماده و انرژی با محیط خارجی، تجمع انرژی و انتقال آن در زنجیره های غذایی مشخص می شود. ماده زنده 5 عملکرد را انجام می دهد:

1. انرژی (توانایی جذب انرژی خورشیدی، تبدیل آن به انرژی پیوندهای شیمیایی و انتقال آن از طریق زنجیره غذایی)

2. گاز (توانایی حفظ ثبات ترکیب گازی بیوسفر در نتیجه تعادل تنفس و فتوسنتز)

3. تمرکز (توانایی موجودات زنده برای تجمع عناصر خاصی از محیط در بدن خود که به دلیل آن عناصر دوباره توزیع شده و مواد معدنی تشکیل می شوند)

4. ردوکس (قابلیت تغییر حالت اکسیداسیون عناصر و ایجاد انواع ترکیبات در طبیعت برای حفظ تنوع حیات)

5. مخرب (قابلیت تجزیه مواد آلی مرده که به دلیل آن گردش مواد انجام می شود)

1. عملکرد آب ماده زنده در بیوسفر با چرخه آب بیوژنیک مرتبط است که در چرخه آب در این سیاره اهمیت زیادی دارد.

با انجام کارکردهای ذکر شده، ماده زنده با محیط سازگار می شود و آن را با نیازهای بیولوژیکی خود (و اگر در مورد یک شخص صحبت می کنیم، پس اجتماعی) سازگار می کند. در همان زمان، ماده زنده و زیستگاه آن به طور کلی توسعه می یابد، اما کنترل بر وضعیت محیط توسط موجودات زنده انجام می شود.

در هر زنجیره تغذیه ای، همه مواد غذایی برای رشد یک فرد استفاده نمی شود، یعنی. برای تجمع زیست توده آن بخشی از آن صرف تامین هزینه های انرژی بدن (تنفس، حرکت، تولید مثل، حفظ دمای بدن) می شود.

در عین حال، زیست توده یک پیوند نمی تواند به طور کامل توسط پیوند بعدی پردازش شود و در هر پیوند بعدی زنجیره تغذیه، کاهش زیست توده رخ می دهد.

به طور متوسط، اعتقاد بر این است که تنها حدود 10٪ از زیست توده و انرژی مرتبط با آن از هر سطح تغذیه ای به سطح بعدی منتقل می شود، یعنی. تولید ارگانیسم های هر سطح تغذیه ای بعدی همیشه به طور متوسط ​​10 برابر تولید سطح قبلی کمتر است.

بنابراین، به عنوان مثال، به طور متوسط، 100 کیلوگرم زیست توده از حیوانات گیاهخوار (مصرف کنندگان درجه اول) از 1000 کیلوگرم گیاه تشکیل می شود. گوشتخواران (مصرف کنندگان درجه دوم) که گیاهخواران را می خورند می توانند 10 کیلوگرم از زیست توده خود را از این مقدار سنتز کنند و شکارچیان (مصرف کنندگان درجه سوم) که از گوشتخواران تغذیه می کنند تنها 1 کیلوگرم از زیست توده خود را سنتز می کنند.

بدین ترتیب , زیست توده کل، انرژی موجود در آن، و همچنین تعداد افراد به تدریج با بالا رفتن سطح تغذیه کاهش می یابد.

این الگو نامگذاری شده است قوانین هرم زیست محیطی

این پدیده اولین بار توسط سی التون (1927) مورد مطالعه قرار گرفت و توسط وی نامگذاری شد هرم اعداد یا هرم التون.

هرم اکولوژیکی - این یک نمایش گرافیکی از رابطه بین تولید کنندگان و مصرف کنندگان با سفارشات مختلف است که در واحدهای زیست توده بیان شده است. (هرم زیست توده)، تعداد افراد (هرم جمعیت) یا انرژی موجود در توده مواد زنده (هرم انرژی) (شکل 6).

شکل 6. نمودار هرم اکولوژیکی.

هرم اکولوژیکی ساختار تغذیه ای اکوسیستم ها را به شکل هندسی بیان می کند.

سه نوع اصلی از هرم های زیست محیطی وجود دارد: هرم اعداد (اعداد)، هرم زیست توده و هرم انرژی.

1) اهرام اعدادبر اساس تعداد موجودات موجود در هر سطح تغذیه ای؛ 2) اهرام زیست توده، که از کل جرم (معمولاً خشک) موجودات در هر سطح تغذیه ای استفاده می کنند. 3) اهرام انرژی، با در نظر گرفتن شدت انرژی موجودات زنده هر سطح تغذیه ای.

اهرام انرژیمهمترین آنها در نظر گرفته می شوند ، زیرا آنها مستقیماً به اساس روابط تغذیه ای - جریان انرژی لازم برای زندگی هر موجود زنده - اشاره می کنند.

هرم اعداد (اعداد)

هرم اعداد (اعداد) یا هرم التون تعداد موجودات منفرد را در هر سطح تغذیه ای منعکس می کند.

هرم جمعیت ساده ترین تقریب برای مطالعه ساختار تغذیه ای یک اکوسیستم است.

در همان زمان، ابتدا تعداد موجودات موجود در یک منطقه معین محاسبه می شود، آنها را بر اساس سطوح تغذیه ای گروه بندی می کنند و آنها را به صورت یک مستطیل نشان می دهند که طول (یا مساحت) آن متناسب با تعداد موجوداتی است که در یک منطقه معین زندگی می کنند. یا در یک حجم معین، اگر اکوسیستم آبی باشد).

هرم جمعیت می تواند شکلی منظم داشته باشد، یعنی. مخروطی به سمت بالا (درست یا مستقیم)، و ممکن است وارونه از بالا به پایین (معکوس یا معکوس) شکل.7.

راست (مستقیم) معکوس (وارونه)

(برکه، دریاچه، چمنزار، استپی، مرتع و غیره) (جنگل معتدل در تابستان و غیره)

شکل 7. هرم اعداد (1 - صحیح؛ 2 - معکوس)

هرم جمعیت شکل منظمی دارد، یعنی. هنگامی که از سطح تولیدکنندگان به سطوح تغذیه‌ای بالاتر حرکت می‌کند، برای اکوسیستم‌های آبی (برکه، دریاچه و غیره) و اکوسیستم‌های زمینی (علفزار، استپ، مرتع و غیره) باریک می‌شود.

مثلا:

1000 فیتوپلانکتون در یک حوضچه کوچک می تواند 100 سخت پوست کوچک - مصرف کنندگان مرتبه اول را تغذیه کند، که به نوبه خود به 10 ماهی - مصرف کنندگان درجه دوم غذا می دهد، که برای تغذیه 1 سوف - مصرف کنندگان مرتبه سوم کافی است.

هرم فراوانی برای برخی از اکوسیستم ها، مانند جنگل های معتدل، وارونه است.

مثلا:

در جنگل منطقه معتدل در تابستان، تعداد کمی از درختان بزرگ - تولید کنندگان غذا را به تعداد زیادی از حشرات و پرندگان گیاهخوار با اندازه کوچک - مصرف کنندگان درجه اول عرضه می کنند.

با این حال، در اکولوژی، هرم جمعیت به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا به دلیل تعداد زیاد افراد در هر سطح تغذیه ای، نمایش ساختار بیوسنوز در همان مقیاس بسیار دشوار است.

هرم زیست توده

هرم زیست توده به طور کامل روابط تغذیه ای در اکوسیستم را منعکس می کند، زیرا کل جرم موجودات (زیست توده) هر سطح تغذیه ای را در نظر می گیرد.

مستطیل ها در اهرام زیست توده نمایش جرم موجودات در هر سطح تغذیه ای، در واحد سطح یا حجم.

اهرام زیست توده، و همچنین اهرام فراوانی، نه تنها می توانند شکل منظم داشته باشند، بلکه وارونه (معکوس) نیز هستند. شکل 8.

مصرف کنندگان درجه 3

مصرف کنندگان مرتبه 2

مصرف کنندگان مرتبه 1

تهیه کنندگان

راست (مستقیم) معکوس (وارونه)

(اکوسیستم های زمینی: (اکوسیستم های آبی: دریاچه،

چمنزار، مزرعه و غیره) برکه و مخصوصاً دریایی

اکوسیستم ها)

شکل 7. هرم زیست توده (1 - صحیح؛ 2 - معکوس)

برای اکثر اکوسیستم های زمینی (علفزار، مزرعه و غیره)، زیست توده کل هر سطح تغذیه ای بعدی زنجیره غذایی کاهش می یابد.

این یک هرم زیست توده ایجاد می کند که در آن تولیدکنندگان به طور قابل توجهی غالب هستند و به تدریج کاهش سطوح تغذیه ای مصرف کنندگان در بالای آنها قرار می گیرد. هرم زیست توده شکل منظمی دارد.

مثلا:

به طور متوسط، از 1000 کیلوگرم گیاه، 100 کیلوگرم از بدن حیوانات گیاهخوار تشکیل می شود - مصرف کنندگان درجه اول (فیتوفاژها). حیوانات گوشتخوار - مصرف کنندگان مرتبه دوم، با خوردن گیاهخواران، می توانند 10 کیلوگرم از زیست توده خود را از این مقدار سنتز کنند. و شکارچیان - مصرف کنندگان مرتبه سوم، با خوردن گوشتخواران، تنها 1 کیلوگرم از زیست توده خود را سنتز می کنند.

در اکوسیستم های آبی (دریاچه، حوض و غیره)، هرم زیست توده می تواند معکوس شود، جایی که زیست توده مصرف کنندگان بر زیست توده تولید کنندگان غالب است.

این با این واقعیت توضیح داده می شود که در اکوسیستم های آبی تولید کننده فیتوپلانکتون میکروسکوپی است که به سرعت رشد و تکثیر می شود)، که به طور مداوم غذای زنده را در مقادیر کافی برای مصرف کنندگانی که رشد و تولیدمثل بسیار کندتری دارند، تامین می کند. زئوپلانکتون ها (یا سایر حیواناتی که از فیتوپلانکتون ها تغذیه می کنند) زیست توده را طی سال ها و دهه ها انباشته می کنند، در حالی که فیتوپلانکتون ها طول عمر بسیار کوتاهی دارند (چند روز یا چند ساعت).

روابط عملکردی، به عنوان مثال، ساختار تغذیه ای، را می توان به صورت گرافیکی، به شکل به اصطلاح تصویر کرد. اهرام زیست محیطیپایه هرم سطح تولیدکنندگان است و سطوح تغذیه بعدی طبقات و بالای هرم را تشکیل می دهند. سه نوع اصلی از اهرام زیست محیطی وجود دارد: 1) هرم اعداد، منعکس کننده تعداد موجودات در هر سطح (هرم التون)؛ 2) هرم زیست تودهتوصیف جرم ماده زنده - وزن خشک کل، محتوای کالری و غیره؛ 3) هرم محصول(یا انرژی)، که دارای یک ویژگی جهانی است، که تغییر در تولید اولیه (یا انرژی) را در سطوح تغذیه ای متوالی نشان می دهد.

هرم اعداد نشان دهنده الگوی واضحی است که التون کشف کرده است: تعداد افرادی که مجموعه ای از پیوندها را از تولیدکنندگان به مصرف کنندگان تشکیل می دهند به طور پیوسته در حال کاهش است (شکل 5). این الگو، اولاً بر این واقعیت استوار است که برای متعادل کردن جرم یک جسم بزرگ، اجسام کوچک زیادی لازم است. ثانیاً، مقدار انرژی از سطوح تغذیه‌ای پایین‌تر به سطوح بالاتر از دست می‌رود (تنها 10 درصد انرژی از هر سطح به انرژی قبلی می‌رسد) و سوم، وابستگی معکوس متابولیسم به اندازه افراد (هرچه کمتر ارگانیسم، هر چه متابولیسم شدیدتر باشد، میزان رشد فراوانی و زیست توده آنها بیشتر می شود).

برنج. 5. نمودار ساده شده هرم التون

با این حال، شکل اهرام فراوانی در اکوسیستم های مختلف بسیار متفاوت است، بنابراین بهتر است فراوانی را به صورت جدولی، اما زیست توده را به شکل گرافیکی ارائه دهیم. این به وضوح میزان تمام مواد زنده را در یک سطح تغذیه ای معین نشان می دهد، به عنوان مثال، در واحدهای جرم در واحد سطح - گرم / متر مربع یا در هر حجم - گرم / متر مکعب و غیره.

در اکوسیستم های زمینی، قانون زیر اعمال می شود اهرام زیست توده: مجموع جرم گیاهان از جرم همه گیاهخواران و جرم آنها از کل زیست توده شکارچیان بیشتر است. این قانون رعایت می شود و زیست توده کل زنجیره با تغییر ارزش خالص تولید تغییر می کند که نسبت رشد سالانه آن به زیست توده اکوسیستم کم است و در جنگل های مناطق مختلف جغرافیایی از 2 تا 6 متغیر است. ٪. و فقط در جوامع گیاهی علفزار می تواند به 40-55٪ و در برخی موارد در نیمه بیابان ها - 70-75٪ برسد. روی انجیر شکل 6 اهرام زیست توده برخی از بیوسنوزها را نشان می دهد. همانطور که از شکل مشخص است، برای اقیانوس، قانون هرم زیست توده فوق نامعتبر است - شکل معکوس (معکوس) دارد.

برنج. 6. اهرام زیست توده برخی از بیوسنوزها: P - تولیدکنندگان. RK - مصرف کنندگان گیاهخوار؛ PC - مصرف کنندگان گوشتخوار؛ F، فیتوپلانکتون؛ Z - زئوپلانکتون

اکوسیستم اقیانوس تمایل به انباشته شدن زیست توده در سطوح بالا، در شکارچیان دارد. شکارچیان برای مدت طولانی زندگی می کنند و نرخ گردش نسل های آنها کم است، اما برای تولید کنندگان - جلبک های فیتوپلانکتون، نرخ گردش مالی می تواند صدها برابر بیشتر از ذخیره زیست توده باشد. این بدان معناست که تولید خالص آنها در اینجا نیز از تولید جذب شده توسط مصرف کنندگان فراتر می رود، یعنی انرژی بیشتری از سطح تولید کنندگان عبور می کند تا از طریق همه مصرف کنندگان.

از اینجا روشن است که بازتاب حتی کامل تر از تأثیر روابط تغذیه ای بر اکوسیستم باید قانون هرم محصول (یا انرژی) باشد:در هر سطح تغذیه ای قبلی، مقدار زیست توده ایجاد شده در واحد زمان (یا انرژی) بیشتر از سطح بعدی است.

زنجیره های تغذیه ای یا غذایی را می توان به شکل یک هرم نشان داد. ارزش عددی هر پله از چنین هرمی را می توان با تعداد افراد، زیست توده آنها یا انرژی انباشته شده در آن بیان کرد.

مطابق با قانون هرم انرژی R. Lindemann و قانون ده درصد، تقریباً 10٪ (از 7 تا 17٪) انرژی یا ماده از نظر انرژی از هر مرحله به مرحله بعدی می رود (شکل 7). توجه داشته باشید که در هر سطح بعدی، با کاهش مقدار انرژی، کیفیت آن افزایش می یابد، یعنی. توانایی انجام کار یک واحد زیست توده حیوانی به نسبت همان زیست توده گیاهی برابر است.

یک مثال بارز زنجیره غذایی دریاهای آزاد است که توسط پلانکتون ها و نهنگ ها نشان داده می شود. توده پلانکتون در آب اقیانوس پراکنده می شود و با بهره وری زیستی دریای آزاد کمتر از 0.5 گرم در متر مربع در روز 1، مقدار انرژی پتانسیل در یک متر مکعب آب اقیانوس در مقایسه با انرژی آب اقیانوس بی نهایت کم است. نهنگی که جرم آن می تواند به چند صد تن برسد. همانطور که می دانید روغن نهنگ یک محصول پر کالری است که حتی برای نورپردازی نیز استفاده می شد.

مطابق با آخرین رقم، قانون یک درصد: برای پایداری بیوسفر به عنوان یک کل، سهم مصرف نهایی احتمالی خالص تولید اولیه از نظر انرژی نباید از 1٪ تجاوز کند.

شکل 7. هرم انتقال انرژی در طول زنجیره غذایی (طبق نظر Y. Odum)

در تخریب مواد آلی، دنباله مربوطه نیز مشاهده می شود: به عنوان مثال، حدود 90٪ از انرژی تولید اولیه خالص توسط میکروارگانیسم ها و قارچ ها، کمتر از 10٪ توسط بی مهرگان و کمتر از 1٪ توسط مهره داران آزاد می شود. لوازم نهایی

در نهایت، هر سه قانون اهرام منعکس کننده روابط انرژی در اکوسیستم هستند و هرم تولید (انرژی) دارای یک ویژگی جهانی است.

در طبیعت، در سیستم های پایدار، زیست توده به طور ناچیز تغییر می کند، یعنی طبیعت تمایل دارد از کل تولید ناخالص استفاده کند. آگاهی از انرژی اکوسیستم و شاخص های کمی آن امکان در نظر گرفتن دقیق امکان حذف یک یا مقدار دیگری از زیست توده گیاهی و حیوانی از اکوسیستم طبیعی را بدون تضعیف بهره وری آن ممکن می سازد.

فرد محصولات زیادی را از سیستم های طبیعی دریافت می کند، با این وجود، کشاورزی منبع اصلی غذا برای او است. با ایجاد اکوسیستم های زراعی، فرد به دنبال این است که تا آنجا که ممکن است تولید خالص گیاهی داشته باشد، اما باید نیمی از توده گیاهی را صرف تغذیه علفخواران، پرندگان و غیره کند، بخش قابل توجهی از تولید به صنعت می رود و از بین می رود. در زباله، یعنی حدود 90 درصد از تولید خالص از بین می رود و تنها حدود 10 درصد به طور مستقیم برای مصرف انسان استفاده می شود.

در اکوسیستم‌های طبیعی، جریان‌های انرژی نیز از نظر شدت و ماهیت تغییر می‌کنند، اما این فرآیند با عملکرد عوامل محیطی تنظیم می‌شود که در پویایی اکوسیستم به عنوان یک کل ظاهر می‌شود.

بر اساس زنجیره غذایی به عنوان پایه ای برای عملکرد اکوسیستم، می توان موارد انباشته شدن در بافت های برخی از مواد (مثلاً سموم مصنوعی) را نیز توضیح داد که با حرکت آنها در امتداد زنجیره تغذیه ای انجام می شود. در متابولیسم طبیعی ارگانیسم ها شرکت نمی کنند. مطابق با قوانین تقویت بیولوژیکیهنگامی که به سطح بالاتری از هرم زیست محیطی حرکت می کنید، غلظت آلاینده تقریباً ده برابر افزایش می یابد. به طور خاص، محتوای به ظاهر ناچیز افزایش یافته رادیونوکلئیدها در آب رودخانه در سطح اول زنجیره تغذیه ای توسط میکروارگانیسم ها و پلانکتون ها جذب می شود، سپس در بافت ماهی متمرکز می شود و در مرغان دریایی به حداکثر مقادیر می رسد. تخم آنها دارای سطح پرتوزا 5000 برابر بیشتر از آلودگی پس زمینه است.

انواع اکوسیستم:

طبقه بندی های مختلفی از اکوسیستم ها وجود دارد. ابتدا اکوسیستم ها تقسیم بندی می شوند بر اساس ماهیت منشاءو به طبیعی (باتلاق، علفزار) و مصنوعی (زمین زراعی، باغ، سفینه فضایی) تقسیم می شوند.

با اندازهاکوسیستم ها به دو دسته تقسیم می شوند:

1. اکوسیستم های کوچک (به عنوان مثال، تنه یک درخت افتاده یا پاکسازی در یک جنگل)

2. مزواکوسیستم ها (کلوک جنگلی یا استپی)

3. اکوسیستم های کلان (تایگا، دریا)

4. اکوسیستم های جهانی (سیاره زمین)

انرژی راحت ترین پایه برای طبقه بندی اکوسیستم ها است. چهار نوع اساسی اکوسیستم وجود دارد نوع منبع انرژی:

1. رانده شده توسط خورشید، کمی یارانه
2. توسط خورشید هدایت می شود و توسط سایر منابع طبیعی یارانه می گیرد
3. توسط خورشید هدایت می شود و توسط انسان یارانه می گیرد
4. رانده شده توسط سوخت

در بیشتر موارد می توان از دو منبع انرژی استفاده کرد - خورشید و سوخت.

اکوسیستم های طبیعی که توسط خورشید هدایت می شوند، یارانه کمی دارند- اینها اقیانوس های باز، جنگل های آلپ هستند. همه آنها فقط از یک منبع - خورشید - انرژی دریافت می کنند و بهره وری پایینی دارند. مصرف انرژی سالانه تقریباً 103-104kcal-m2 برآورد شده است. موجودات زنده در این اکوسیستم ها با مقادیر کمیاب انرژی و سایر منابع سازگار شده و از آنها به نحو احسن استفاده می کنند. این اکوسیستم ها برای زیست کره بسیار مهم هستند، زیرا مناطق وسیعی را اشغال می کنند. اقیانوس حدود 70 درصد از سطح زمین را پوشانده است. در واقع، اینها سیستم های اصلی پشتیبانی از زندگی هستند، مکانیسم هایی که شرایط را در "سفینه فضایی" - زمین تثبیت و حفظ می کنند. در اینجا، حجم عظیمی از هوا روزانه تمیز می شود، آب به گردش باز می گردد، شرایط آب و هوایی شکل می گیرد، دما حفظ می شود و سایر عملکردهایی که حیات را تضمین می کند. علاوه بر این، بدون هیچ هزینه ای برای انسان، برخی مواد غذایی و مواد دیگر در اینجا تولید می شود. در مورد ارزش های زیبایی شناختی این اکوسیستم ها نیز باید گفت که نمی توان آنها را در نظر گرفت.

اکوسیستم های طبیعی که توسط خورشید هدایت می شوند و توسط منابع طبیعی دیگر یارانه دریافت می کنند، اکوسیستم هایی هستند که به طور طبیعی بارور هستند و مواد آلی اضافی تولید می کنند که می توانند انباشته شوند. آنها یارانه های انرژی طبیعی را به صورت انرژی جزر و مد، موج سواری، جریان های وارد شده از حوضه آبریز با باران و باد مواد آلی و معدنی و غیره دریافت می کنند. مصرف انرژی در آنها از 1 * 10 4 تا 4 * 10 4 کیلو کالری * متر متغیر است. - 2 *سال -1. بخش ساحلی خور مانند خلیج نوا نمونه خوبی از چنین اکوسیستم هایی است که حاصلخیزتر از زمین های مجاور هستند که همان مقدار انرژی خورشیدی را دریافت می کنند. باروری بیش از حد را می توان در جنگل های بارانی نیز مشاهده کرد.

اکوسیستم هایی که توسط خورشید هدایت می شوند و توسط انسان ها یارانه می گیرند، اکوسیستم های کشاورزی زمینی و آبی هستند که نه تنها از خورشید، بلکه از انسان نیز به صورت یارانه انرژی دریافت می کنند. بهره وری بالای آنها توسط انرژی ماهیچه ای و انرژی سوخت پشتیبانی می شود که برای کشت، آبیاری، کوددهی، انتخاب، پردازش، حمل و نقل و غیره صرف می شود. نان، ذرت، سیب زمینی "تا حدی از روغن تهیه می شوند." مولدترین کشاورزی تقریباً همان مقدار انرژی دریافت می کند که پربازده ترین اکوسیستم های طبیعی نوع دوم. تولید آنها تقریباً به 50000 کیلوکالری * مترمربع -2 سال -1 می رسد. تفاوت بین آنها در این واقعیت نهفته است که شخص تا حد امکان انرژی را برای تولید محصولات غذایی از نوع محدود مصرف می کند ، در حالی که طبیعت آنها را بین انواع مختلف توزیع می کند و انرژی را برای یک "روز بارانی" جمع می کند ، گویی که آن را در اختیار می گذارد. جیب های مختلف از این استراتژی به عنوان "استراتژی تنوع برای بقا" یاد می شود.

اکوسیستم های صنعتی-شهری سوخت محور، - تاج دستاوردهای بشری. در شهرهای صنعتی، انرژی سوخت با غلظت بالا مکمل نیست، بلکه جایگزین انرژی خورشیدی می شود. غذا - محصول سیستم های هدایت شده توسط خورشید - از بیرون به شهر آورده می شود. یکی از ویژگی‌های این اکوسیستم‌ها نیاز شدید به انرژی در مناطق شهری پرجمعیت است - قدر آن دو تا سه مرتبه بیشتر از سه نوع اول اکوسیستم است. اگر در اکوسیستم های غیر یارانه ای هجوم انرژی از 10 3 تا 10 4 کیلوکالری * مترمربع - سال -1 و در سیستم های یارانه ای نوع دوم و سوم - از 10 4 تا 4 * 10 در شهرهای بزرگ صنعتی متغیر است، مصرف انرژی به چندین میلیون کیلو کالری در هر 1 متر مربع می رسد: نیویورک - 4.8 * 10 6، توکیو - 3 * 10 6، مسکو - 10 6 کیلو کالری * متر -2 سال -1.

مصرف انرژی توسط یک فرد در یک شهر به طور متوسط ​​بیش از 80 میلیون کیلوکالری *سال -1 است. برای غذا، او تنها به حدود 1 میلیون کیلوکالری * سال -1 نیاز دارد، بنابراین، برای تمام فعالیت های دیگر (خانگی، حمل و نقل، صنعت و غیره)، فرد 80 برابر بیشتر از آنچه برای عملکرد فیزیولوژیکی بدن لازم است انرژی صرف می کند. البته در کشورهای در حال توسعه وضعیت تا حدودی متفاوت است.