КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з біології
Перетворення енергії організмів. Ланцюги живлення за Ельтоном
1. Перетворення енергії організмів
Обмін речовин і енергії – або метаболізм – це сукупність хімічних і
фізичних перетворень речовин і енергії, які проходять в живому організмі
і забезпечують його життєдіяльність. Обмін речовин і енергії складає
єдине ціле і підпорядковується універсальному закону збереженням матерії
і енергії.
Метаболізм забезпечує сталість постійно втрачаючи організмом речовин
(вода, мінеральні сполуки), забезпечує організм енергією, необхідною для
руху, секреції, виявлення ряду речовин і інших проявів життя.
Обмін речовин складається із процесів асиміляції і дисиміляції.
Асиміляція (анаболізм) – процес засвоєння організмом речовин, при якому
затрачується енергія.
Дисиміляція (катаболізм) – це процес розпаду складних органічних сполук,
який проходить з виділенням енергії.
Єдиним постачальником енергії для організму людини і тварин є окислення
органічних речовин , які поступають з їжею. При розщепленні харчових
продуктів до кінцевих елементів – вуглекислого газу і води, –
виділяється енергія, частина якої переходить в механічну роботу, яку
виконують м’язи, друга частина використовується для синтезу більш
складних сполук або накопичується в спеціальних мікро енергетичних
сполуках.
Макроенергетичними сполуками називають речовини, розщеплення яких
супроводжується виділенням великої кількості енергії. В організмі людини
і тварин роль макроенергетичних сполук виконують аденозинтрифосфатна
кислота (АТФ) і креатин фосфат (КФ).
Білками (протеїнами) – називають високомолекулярні сполуки, які
складаються із амінокислот. Білки виконують важливі функції в організмі.
Структурна або пластична, функція пов’язана з тим, що білки є головною
складовою частиною всіх клітин і міжклітинних структур. Білки також
входять в склад основної частини хрящів, кісток і шкіри. Біосинтез
білків визначає ріст і розвиток організму.
Каталітична або ферментативна, функція білків, заключається в способі
прискорення біохімічних реакцій в організмі. Від активності білків –
ферментів залежить здійснення всіх видів обміну речовин в організмі.
Захисна функція білків проявляється в утворенні антитіл при потраплянні
в організм чужорідного білка (бактерій).
Крім того білки зв’язують токсичні речовини і отрути, які попадають в
організм і забезпечують згортання крові і зупинку кровотечі при ранах.
Транспортна функція – заключається в перенесенні багатьох речовин.
Забезпечення клітин киснем і виділення вуглекислого газу із організму
здійснюється складним білком – гемоглобіном, ліпопротеїди забезпечують
транспорт жирів.
Важливою функцією білків є передача спадкової інформації, в якій важливу
участь відіграють нуклеотиди. В склад нуклеотидів входять нуклеїнові
кислоти. Розрізняють два основні види нуклеїнових кислот:
рибонуклеїнові кислоти (РНК) і дезоксорибонуклеїнові кислоти (ДНК).
Важливою біологічною функцією нуклеїнових кислот є їх участь в
біосинтезі білків.
Регуляторна функція білків направлена на підтримку біологічних констант
в організмі, які забезпечуються регулярними впливами різних гормонів
білкової природи.
Енергетична роль білків заключається в забезпеченні енергією всіх
життєвих процесів в організмі тварин і людей. при окисленні 1 г білка в
середньому виділяється енергія рівна 16,7 кДж (4,0 ККал).
В організмі постійно проходить синтез і розпад білків. Білки не можуть
бути замінені іншими харчовими речовинами. Так як і синтез в організмі
можливий лише із амінокислот. Також білок може заміняти собою жири і
вуглеводи.
До жирів відносять неоднорідні в хімічному відношенні речовини, які
ділять на прості ліпіди (нейтральні жири, воски), складні ліпіди
(фосфоліпіди, гліколіпіди, сульфоліпіди) і стероїди (холестерин та
інш.). Основна маса ліпідів в організмі людини представлена нейтральними
жирами. Нейтральні жири їжі людини є важливим продуктом енергії. При
окисленні 1г жиру виділяється 37,7 кДж (9,0 ККал) енергії.
Добова потреба дорослої людини в нейтральному жирі становить 70-80г, для
дітей 3-10 років – 26-30г.
Нейтральні жири в енергетичному відношенні можуть бути замінені
вуглеводами. Проте є ненасичені жирні кислоти – лінолева, ліноленова і
арахідонова, які повинні обов’язково міститися в харчовому раціоні
людини, їх називають незамінними жирними кислотами.
Нейтральні жири входять в склад їжі і тканин людини представлені
головним образом тринліцеринами, які містять жирні кислоти –
реальмітинову, стеаринову, оліанову, лінолеву, ленолеінову.
В жировій тканин нейтральний жир депонує в виді тригліцеридів. По мірі
необхідності проходить мобілізація жиру, тобто розпад тригліцеридів з
виділенням вільних жирних кислот.
Надмірне вживання вуглеводів з їжею призводить до відкладаню жиру в
організмі. В нормі у людини 25-30% вуглеводів їжі перетворюється в жир.
Біологічна роль вуглеводів для організму людини визначається перш за все
їх енергетичною функцією. Енергетична цінність 1г вуглеводів містить
16,7 кДж (4,0 ккал). Добова норма дорослої людини в вуглеводах становить
близько 0,5 кг. Основна частина їх (близько 70%) окислюється в тканинах
до води і вуглекислого газа. Близько 25-28% харчової глюкози
перетворюється в жир і лише 2-5% її синтезується в глікоген – запасний
вуглевод організму.
Складні вуглеводи, які поступили з їжею не можуть проникнути через
слизову оболонку кишечника в кров і лімфу. Єдина форма вуглеводів, яка
може всмоктуватися, являються моносахариди. Вони всмоктуються головним
образом в тонкому кишечнику, потоком крові переносяться в печінку і до
тканин. В печінці із глюкози синтезується глікоген. Цей процес називають
глікогенезом. Глікоген може розпадатися до глюкози. Цей процес називають
глікогенолізом. В печінці можливе новоутворення вуглеводів із продуктів
їх розпаду, а також із продуктів розпаду жирів і білків, що називається
гліконеогнез.
В вуглеводному обміні організму велике значення має м’язова тканина.
М’язи, особливо під час їх підвищеної діяльності, забирають із крові
значну кількість глюкози. В м’язах так як і в печінці синтезується
глікоген. Розпад глікогену являється одним із продуктів енергії
м’язового скорочення.
В стані повного фізичного і психічного спокою, організм витрачає енергію
на:
постійні хімічні процеси
механічну роботу, яку виконують окремі органи (серце, дихальні м’язи,
кровоносні судини, кишечник)
постійну діяльність железисто-секреторного апарату.
Основний обмін речовин залежить від віку, росту, маси тіла, статі.
Найбільш інтенсивний основний обмін речовин по розрахунку на 1 кг маси
тіла вирізняється у дітей. У новонароджених він становить 209-222 кДж
(50-53 кал/кг) на добу, у дітей 1-го року – 176 кДж (1 кал) в 1 год на 1
кг маси тіла.
По витрачення енергії в стані спокою тканини організму неоднорідні.
Більш активно витрачають енергію внутрішні органи, менш активно –
м’язові тканини.
У жінок основний обмін речовин нижчий, ніж у чоловіків. Це пов’язано з
тим, що у жінок менша маса і поверхня тіла.
До значних змін основного обміну призводять порушення функцій органів і
систем органів. При підвищеній функції щитовидної залози, малярії,
туберкульозі, які супроводжуються лихорадкою, основний обмін речовин
посилюється.
Безперервність життя на землі забезпечується унікальною здатністю живих
істот створювати і підтримувати внутрішнє середовище, здійснювати обмін
речовин з навколишнім середовищем і передавати ці властивості за
спадковістю своїм нащадкам.
Ланцюги живлення за Ельтоном
Угруповання організмів, що входять до складу біогеоценозів, складаються
з трьох груп компонентів: утворювачів органічної речовини (автотрофних
організмів) — продуцентів; споживачів живої органічної речовини—
консументів; руйнівників органічних решток — переважно мікроорганізмів,
які розщеплюють органічні речовини до простих мінеральних сполук, —
редуцентів. Всі вони пов’язані ланцюгами живлення.
Ланцюги живлення — це послідовності особин одного виду, їхніх решток або
продуктів життєдіяльності, які є об’єктом живлення організмів іншого
виду, тобто ряд видів організмів, пов’язаних між собою трофічними
зв’язками, що складають певну послідовність у передаванні речовин і
енергії.
Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) – взаємовідносини між організмами під
час переносу енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд
організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні;
або:
– ряди взаємопов’язаних видів, в яких кожний попередній є об’єктом
живлення наступного, називають ланцюгами живлення.
Розрізняють ланцюги живлення різних типів. Тип ланцюга залежить від
початкової ланки. Початковою ланкою в ланцюгах живлення можуть бути
рослини, мертві рослини, рештки чи послід тварин. Наприклад:
? рослини – попелиці – дрібні комахоїдні птахи – хижі птахи;
? рослини – зайці – лисиці – вовки.
В даних випадках ряди починаються з рослин. До іншого типу рядів
живлення належать ряди, що розпочинаються з посліду тварин з
невикористаними запасами речовин:
? коров’ячий послід – личинки мух – комахоїдні птахи – хижаки.
Прикладом ланцюгів живлення, які починаються з рослинних решток, може
бути:
? рослинний перегній – дощові черв’яки – кроти.
Для прикладу: майже всі ланцюги живлення в океані починаються з
фітопланктону, яким живляться тварини зоопланктону (наприклад, рачки).
Рачки є їжею для багатьох видів риб і вусатих китів. Риб поїдають птахи.
Великі водорості ростуть переважно в прибережній частині океанів і
морів.
Розрізняють два типи ланцюгів живлення.
Перший ланцюг живлення (ланцюг виїдання, або пасовищний) розпочинається
з рослин. Джерело енергії, за рахунок якої існують усі організми, —
Сонце. В процесі фотосинтезу світлова енергія перетворюється ними (перша
ланка таких ланцюгів живлення) на хімічну з утворенням органічних
сполук. При цьому лише близько 1 % світлової енергії, що потрапляє на
рослину, переходить у потенціальну енергію органічних речовин; решта
розсіюється у вигляді теплоти та відбивається. Коли тварини поїдають
рослини, то інша частина енергії, що міститься в кормах, витрачається на
різні процеси життєдіяльності. У середньому в різних ланцюгах живлення
лише 10 % енергії кормів переходить у новозбудовану речовину тіла
тварин. Травоїдних тварин поїдають хижаки (на цьому і завершується
ланцюг виїдання). Приклад такого типу ланцюга живлення: планктонні
водорості — планктонні тварини — риби — рибоїдні птахи і м’ясоїдні
ссавці. Інший приклад: рослини — комахи — комахоїдні птахи — хижі птахи.
Другий тип ланцюгів живлення розпочинається від рослинних і тваринних
решток, екскрементів тварин і йде до дрібних тварин і мікроорганізмів,
які ними живляться. В результаті діяльності мікроорганізмів утворюється
напіврозщеплена маса — детрит. Такий ланцюг живлення називають ланцюгом
розщеплення (детритним).
Кожний ланцюг має розгалуження й ускладнюється наявністю в природі
паразитів і надпаразитів. Наприклад, ховрах живиться рослинами, на ньому
паразитують блохи, в кишках яких є бактерії, в бактеріях — віруси.
В угрупованні організмів (біоценозі) зазвичай буває низка паралельних
ланцюгів живлення, між якими можуть існувати зв’язки, оскільки майже
завжди різні компоненти живляться різними об’єктами і самі є поживою для
різних членів екосистеми. Складна структура ланцюгів живлення забезпечує
цілісність і динамічність біоценозу.
Кожна з ланок ланцюга живлення може використати лише 5-15 % енергії
харчів для побудови речовини свого тіла. Внаслідок неминучої втрати
енергії кількість утворюваної органічної речовини в кожній наступній
ланці зменшується. Таким чином, кожен ланцюг споживання містить, як
правило, не більше 4-5 ланок, тому що внаслідок втрати енергії загальна
біомаса кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша за попередню.
Ця закономірність називається правилом екологічної піраміди.
Екологічна піраміда буває трьох типів:
1) піраміда чисел – показує чисельність окремих організмів
на кожному рівні, причому загальне число особин, що беруть участь у
ланцюгах живлення, з кожною ланкою зменшується;
2) піраміда біомаси – кількісне співвідношення органічної
речовини; при цьому сумарна маса рослин виявляється більшою, ніж біомаса
всіх травоїдних організмів, маса яких, у свою чергу, перевищує масу всіх
хижаків;
3) піраміда енергії (продукції) – кількість енергії в харчах
кожного рівня, причому на кожному наступному трофічному рівні кількість
біомаси, що утворюється за одиницю часу, більша, ніж на наступному.
Основа в пірамідах чисел і біомаси може бути менша, ніж наступні рівні
(залежно від співвідношення розмірів продуцентів і консументів).
Піраміда енергії завжди звужується до верху.
Усі три правила пірамід – продукції, біомаси і чисел – виражають у
підсумку енергетичне відношення в екосистемах. Перші два правила
виявляються в угрупованнях із певною трофічною структурою, останнє
(піраміда продукції) має універсальний характер.
Знання законів продуктивності екосистем і а кількісний облік потоку
енергії мають велике практичне значення:
по-перше, первинна продукція агроценозів і природних угруповань –
основне джерело харчування для людства;
по-друге, одержана за рахунок сільськогосподарських тварин вторинна
продукція не менш важлива, тому що містить тваринні білки.
Усі вони, хоч і відрізняються за абсолютними значеннями, мають однакову
спрямованість, що відображає чисельність окремих організмів в
угрупованнях, і разом з нею виявляють характерні особливості біоценозів.
Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими (або частково
оберненими), тобто основа може бути меншою, ніж один чи кілька верхніх
рівнів. Так буває, якщо середня маса продуцентів менша від маси
консументів або якщо швидкість метаболізму продуцентів більша, ніж
конУментів. Навпаки, енергетична піраміда завжди звужуватиметься догори
за умови, що враховуються всі джерела трофічної енергії в системі.
Екологічна піраміда енергії дає найповніше уявлення про функціональну
організацію угруповання. Вона відображає картину швидкостей переміщення
маси їжі через ланцюг живлення.
Концепція потоку енергії дає змогу не лише порівнювати екосистеми між
собою, а й оцінювати відносну роль популяцій у їхніх біологічних
угрупованнях.
Поїдання одних організмів іншими зазвичай не руйнує історично утворених
взаємозв’язків, оскільки загибель членів угруповання компенсується їх
розмноженням. Між хижаками та їхніми жертвами встановлюється певна
рівновага. Якби було по-іншому, то хижаки, знищивши свої жертви,
загинули б самі від відсутності їжі.
Ефективність трофічних ланцюгів оцінюється величиною біомаси екосистеми
та її біологічною продуктивністю.
Уміння точно розрахувати потік енергії і масштаби продукції екосистем
дозволяє одержати найбільший вихід продукції, необхідної людині.
Система зв’язків у біосфері надзвичайно складна і поки що розшифрована
тільки в загальних рисах. Найголовнішою ланкою управління є енергія, це
перш за все енергія Сонця, потім енергія тепла Землі та енергія
радіоактивного розпаду елементів. Неживою частиною біосфери керують
продуценти. Продуцентами керують консументи, але діяльність їх
визначається зворотними зв’язками, що йдуть від продуцентів. В
результаті здійснюється біотичний колообіг речовин у біосфері приблизно
за такою схемою: продуценти споживають енергію, воду, СО2, мінеральні
солі і виробляють органічну речовину; консументи 1-го порядку живляться
продуцентами, консументи 2-го та 3-го порядків живляться іншими
консументами; редуценти споживають частину поживних речовин, розкладають
мертві тіла продуцентів і консументів до простих хімічних сполук: води,
СО2, мінеральних солей, замикаючи колообіг речовин у біосфері.
Список використаної літератури
1. Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй Р. С. Основи загальної
екології. — К.: Либідь. 1995 — 368 с.
2. Білявський Г. О., Фурдуй Р. С. Практикум із загальної екології. //
Навч. посібн.—К.:Либідь, 1997.—160с.
3. Волошин І. М. Методика дослідження проблем природокористування. —
Львів: ЛДУ, 1994. — 160 с.
4. Екологічний словник: Навч. посібник /В.В.Прежко та ін. – Харків:
ХДАМГ, 1999. – 416 с.
5. Екологія і закон: Екологічне законодавство України. У 2-х кн./
Відповідальний редактор док. юрид. наук, професор, акад. Андрейцев В. А.
— К.: Юрінком їнтер, 1997. — 704 с.
6. Злобін Ю.А. Основи екології.- К.: Лібра, 1998. – 249.
7. Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології, – К.: МАУП, 2000. – 238
с.
8. Кучерявий В.П. Екологія, – Львів: Світ, – 500 с.
9. Одум Ю. – Экология. – М.: Мир, 1986. – Т. 2.
10. Основи екології та соціоеколотії. / Навч. посібн. під. ред. Назарука
М.М. — Львів: “За вільну Україну”, 1997. — 210 с.
PAGE
PAGE 2
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
