Три цепи питания: Составить три цепи питания

Содержание

что кто ест, примеры взаимодействия организмов в природе

Окружающий мир

12.11.21

14 мин.

Для жизни требуется постоянно брать силы. Серия взаимодействий среди групп живых организмов, когда осуществляется перенесение вещества и биологической энергии при съедании одними существами других, именуется цепью питания. Эти жизненные процессы изучаются школьниками на уроках по окружающему миру в 3 классе. Кто что ест в цепи питания, наглядно можно увидеть на картинках.

Характеристика цепей питания

Весь растительный мир имеет возможность при помощи солнечных лучей получать энергию и питательные вещества из воздуха и воды. Растения представляют собой пищу для растительноядных обитателей планеты, а они, в свою очередь, являются едой для хищников и насекомоядных организмов. Животные давно бы вымерли, если пропали все травы и деревья.

Составные элементы

Любая схема цепочки питания берет свое начало с растения. Зеленые насаждения — это первое звено, второе звено — это растительноядные животные организмы, третье — это хищники и животные, которые едят насекомых.

Примеры пищевых цепочек для 3 класса:

В лесной чаще растут яблони, яблочную кору едят зайцы, которые являются пищей для лисиц. Цепочка будет иметь вид: яблоня — заяц — лисица.
В лесу растет ясень. За корой этого дерева водится жук-короед и поедает ее. Насекомое представляет собой пищу для дятла. Цепочка питания: ясень — жук короед — дятел.

Если требуется составить 3 цепи питания, то можно привести следующие примеры:

Капуста — кролик — волк.
Травянистые растения — суслик — змея.
Комар — лягушка — чайка.

В природе встречаются и более сложные цепочки. Трава представляет собой пищу для сверчков. Этими насекомыми кормятся лягушки. Лягушки — это еда для цапель. Цепочка будет выглядеть следующим образом: трава — сверчок — лягушка — цапля.

Виды взаимодействия

Надо отметить, что в природе жизненная энергия передается в рамках экологической системы от наиболее слабой особи к наиболее сильной. Существует две базовые модели цепей питания:

Выедание (пастбищная система) формируется из трех или пяти звеньев, когда живые организмы кормятся растениями и более крошечными организмами. В ее основе находится растительный мир, она напрямую зависит от энергии солнца и имеет наибольшее распространение. Пример: травянистые побеги — лань — тигр.

Разложение (детритная система) создается из мертвых элементов питания и организмов и тех, кто их использует в пищу. Менее зависит от солнца, по сравнению с предыдущей. Здесь важную роль играют органические вещества, они являются базой для этой системы. Пример: мертвая зелень и умершие звери — микроорганизмы — амфибии — мелкие позвоночные животные, которые кормят свое потомство молоком — хищные звери.

Деструкторы — это организмы, разламывающие омертвевшие останки живых субъектов, преобразуя их в соединения простейшие органические либо неорганические. К примеру, представители грибных организмов. Они играют важную роль в экологической системе, потому что формируют и стабилизируют баланс соли и минералов в окружающей среде.

Изучают модель цепи питания в 3 классе. Выглядит она следующим образом: травы — растительноядные живые организмы — насекомоядные живые существа — хищники. Например: цветочный нектар — бабочка — паук — жаба — змея — журавль.

Значение для экологии

Можно предположить, что жизнь в лесу была бы лучше, если пропадут хищные звери, гадюки, тараканы и клопы. Но они в цепи питания — крайне значимые элементы. При их отсутствии может исчезнуть экологическая гармония: больные животные станут разносить инфекции, передавая их другим зверям и людям, прекратится опыление у растений, что привело бы к сокращению урожая.

Каждая составная часть системы имеет огромное значение, поэтому человеку необходимо наблюдать за состоянием экологической системы и животными из Красной книги.

Цепь питания формируется из нескольких элементов, каждый из которых является организмом отдельного типа. Нередко это бывает группировка похожих организмов, тогда у пищевого компонента в несколько раз повышается возможность жизнедеятельности и приумножении, если какой-либо из типов случайно пропадет. В биологической системе необходимо беспрерывное потребление энергии. Питательные вещества последовательно переходят от одного звена цепочки питания к другому — от простейших организмов к сложным.

Пищевая цепочка способствует пониманию кормовых взаимоотношений в природе. Живые организмы связаны между собой. При изъятии какого-либо пищевого звена последствия могут быть катастрофичными. Поддержание баланса пищевой системы — это основной вопрос для современной экологии.

Характеристика цепей питания

Составные элементы

Примеры пищевых цепочек для 3 класса:

В лесной чаще растут яблони, яблочную кору едят зайцы, которые являются пищей для лисиц. Цепочка будет иметь вид: яблоня — заяц — лисица.
В лесу растет ясень. За корой этого дерева водится жук-короед и поедает ее. Насекомое представляет собой пищу для дятла. Цепочка питания: ясень — жук короед — дятел.

Если требуется составить 3 цепи питания, то можно привести следующие примеры:

Капуста — кролик — волк.
Травянистые растения — суслик — змея.
Комар — лягушка — чайка.

В природе встречаются и более сложные цепочки. Трава представляет собой пищу для сверчков. Этими насекомыми кормятся лягушки. Лягушки — это еда для цапель. Цепочка будет выглядеть следующим образом: трава — сверчок — лягушка — цапля.

Виды взаимодействия

Выедание (пастбищная система) формируется из трех или пяти звеньев, когда живые организмы кормятся растениями и более крошечными организмами. В ее основе находится растительный мир, она напрямую зависит от энергии солнца и имеет наибольшее распространение. Пример: травянистые побеги — лань — тигр.
Разложение (детритная система) создается из мертвых элементов питания и организмов и тех, кто их использует в пищу. Менее зависит от солнца, по сравнению с предыдущей. Здесь важную роль играют органические вещества, они являются базой для этой системы. Пример: мертвая зелень и умершие звери — микроорганизмы — амфибии — мелкие позвоночные животные, которые кормят свое потомство молоком — хищные звери.

Деструкторы — это организмы, разламывающие омертвевшие останки живых субъектов

, преобразуя их в соединения простейшие органические либо неорганические. К примеру, представители грибных организмов.

Они играют важную роль в экологической системе, потому что формируют и стабилизируют баланс соли и минералов в окружающей среде.

Изучают модель цепи питания в 3 классе. Выглядит она следующим образом: травы — растительноядные живые организмы — насекомоядные живые существа — хищники. Например: цветочный нектар — бабочка — паук — жаба — змея — журавль.

Значение для экологии

Пищевая цепочка способствует пониманию кормовых взаимоотношений в природе. Живые организмы связаны между собой. При изъятии какого-либо пищевого звена последствия могут быть катастрофичными. Поддержание баланса пищевой системы — это основной вопрос для современной экологии.

Пример цепи питания животных из 3 звеньев. Пищевая цепь: примеры

Любому живому существу на нашей планете для нормального развития необходимо питание. Питание — это процесс поступления энергии и необходимых химических элементов в живой организм. Источником питания для одних животных служат другие растения и животные. Процесс перехода энергии и питательных веществ от одного живого организма к другому происходит путем поедания одних другими. Одни животные и растения служат пищей для других. Таким образом, энергия может передаваться через несколько звеньев.

Совокупность всех звеньев в этом процессе называется цепью питания . Пример пищевой цепочки можно увидеть в лесу, когда птица съест червяка, а потом сама станет пищей для рыси.

Все виды живых организмов, в зависимости от того, какое место они занимают, делятся на три вида:

продуценты;
консументы;
редуценты.

Продуцентами являются живые организмы , которые самостоятельно вырабатывают питательные вещества. Например, растения или водоросли. Для выработки органических веществ продуценты могут использовать солнечный свет или простые неорганические соединения, такие как углекислый газ или сероводород. Такие организмы ещё называются автотрофными. Автотрофы являются первым звеном любой пищевой цепочки и составляют её основу, а энергия, полученная этими организмами, поддерживает каждое следующее звено.

Консументы

Консументы это следующее звено . Роль консументов выполняют гетеротрофные организмы, то есть те, которые не вырабатывают самостоятельно органические вещества, а используют в пищу другие организмы. Консументов можно разделить на несколько уровней. Например, к первому уровню относятся все травоядные животные, некоторые виды микроорганизмов, а также планктон. Грызуны, зайцы, лоси, кабаны, антилопы и даже бегемоты — все относятся к первому уровню.

Ко второму уровню относят мелких хищников, таких как: дикие кошки, норки, хорьки, рыбы, питающиеся планктоном, совы, змеи. Эти животные служат пищей для консументов третьего уровня — более крупных хищников. Это такие животные, как: лиса, рысь, лев, ястреб, щука и др. Таких хищников называют ещё высшими. Высшие хищники необязательно поедают только тех, кто находится на предыдущем уровне. Например, мелкая лиса может стать добычей ястреба, а рысь может охотиться и на грызунов, и на сов.

Редуценты

Это такие организмы, которые перерабатывают продукты жизнедеятельности животных и их мертвую плоть в неорганические соединения. К ним относятся некоторые виды грибов, бактерии гниения . Роль редуцентов в том, чтобы замкнуть круговорот веществ в природе. Они возвращают в почву и воздух воду и простейшие неорганические соединения, которые используют продуценты для своей жизнедеятельности. Редуценты перерабатывают не только умерших животных, но и например, опавшие листья, которые начинают гнить в лесу или сухую траву в степи.

Трофические сети

Все пищевые цепочки существуют в постоянной взаимосвязи друг с другом. Совокупность нескольких пищевых цепей составляет трофическую сеть . Это своеобразная пирамида, состоящая из нескольких уровней.Каждый уровень образуют определенные звенья цепи питания. Например, в цепочках:

муха — лягушка — цапля;
кузнечик — змея — сокол;

Муха и кузнечик будут относиться к первому трофическому уровню, змея и лягушка ко второму, а цапля и сокол к третьему.

Виды пищевых цепей: примеры в природе

Они разделяются на пастбищные и детритные. Пастбищные цепи питания распространены в степях и в мировом океане. Началом этих цепей служат продуценты. Например,трава или водоросли. Дальше идут консументы первого порядка, например, травоядные животные или малюски и мелкие ракообразные, питающиеся водорослями. Далее в цепи идут мелкие хищники, такие как, лисы, норки, хорьки, окуни, совы. Замыкают цепь суперхищники, такие как, львы, медведи, крокодилы. Суперхищники не являются добычей для других животных, но после своей гибели служат пищевым материалом для редуцентов. Редуценты участвуют в процессе разложения останков этих животных.

Детритные цепи питания берут свое начало от гниющих органических веществ. Например, от разлагающейся листвы и оставшейся травы или от опавших ягод. Такие цепи распространены в лиственных и смешанных лесах. Опавшие гниющие листья — мокрица — ворон. Вот пример такой пищевой цепи. Большинство животных и микроорганизмов могут одновременно являться звеньями обоих видов пищевых цепочек. Примером этого может служит дятел, питающийся жучками, которые разлагают мертвое дерево. Это представители детритной цепи питания А сам дятел может стать добычей уже для мелкого хищника, например, для рыси. Рысь может охотиться ещё и на грызунов — представителей пастбищной цепи питания.

Любая пищевая цепь не может быть очень длинной. Это связано с тем, что на каждый последующий уровень передается только 10% энергии предыдущего уровня. Большинство из них состоит от 3 до 6 звеньев.

Пищевая цепь – это последовательное превращение элементов неорганической природы (биогенных и др.) с помощью растений и света в органические вещества (первичную продукцию), а последних – животными организмами на последующих трофических (пищевых) звеньях (ступенях) в их биомассу.

Пищевая цепь начинается с солнечной энергии, и каждое звено в цепи представляет собой изменение энергии. Все пищевые цепи в сообществе образуют трофические отношения.

Между компонентами экосистемы существуют разнообразные связи, и в первую очередь их связывает воедино поток энергии и круговорот вещества. Каналы, по которым течет через сообщество энергия, носят имя цепей питания. Энергия солнечного луча, падающего на верхушки деревьев или на поверхность пруда, улавливается зелеными растениями — будь то огромные деревья или крошечные водоросли, — и используется ими в процессе фотосинтеза. Эта энергия идет на рост, развитие и размножение растений. Растения, как производителей органического вещества, называют продуцентами. Продуценты, в свою очередь, служат источником энергии для тех, кто питается растениями, а, в конечном счете, для всего сообщества.

Первыми потребителями органического вещества являются растительноядные животные — консументы I порядка. Хищники, поедающие растительноядных жертв, выступают в роли консументов II порядка. При переходе от одного звена к другому энергия неизбежно теряется, поэтому в пищевой цепи редко бывает более 5-6 участников. Завершают круговорот редуценты — бактерии и грибы разлагают трупы животных, остатки растений, превращая органику в минеральные вещества, которые снова усваиваются продуцентами.

В пищевую цепь входят все растения и животные, а также содержащиеся в воде химические элементы, необходимые для фотосинтеза. Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды . В воде пищевая цепь начинается с мель- чайших растительных организмов — водорослей, живущих в эвфотической зоне и использующих солнечную энергию для синтеза органических веществ из растворенных в воде неорганических химических питательных веществ и угле- кислоты. В процессе переноса энергии пищи от ее источника — растений — через ряд организмов, происходящих путем поедания одних организмов другими, наблюдается рассеивание энергии, часть которой переходит в тепло. При каждом очередном переходе от одного трофического звена (ступени) к другому теряется до 80-90% потенциальной энергии. Это ограничивает возможное число этапов, или звеньев цепи, обычно до четырех-пяти. Чем короче пищевая цепь, тем большее количество доступной энергии сохраняется.

В среднем из 1 тыс. кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить из этого количества 10 кг своей биомассы, а вторичные хищники только 1 кг. Например, человек съедает большую рыбу. Ее пищу составляют мелкие рыбы, потребляющие зоопланктон, который живет за счет фитопланктона, улавливающего солнечную энергию.

Таким образом, для построения 1 кг тела человека требуется 10 тыс. кг фитопланктона. Следовательно, масса каждого последующего звена в цепи прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название правила экологической пирамиды. Различают пирамиду чисел, отражающую число особей на каждом этапе пищевой цепи, пирамиду биомассы — количество синтезированного на каждом уровне органического вещества и пирамиду энергии — количество энергии в пище. Все они имеют одинаковую направленность, различаясь в абсолютном значении цифровых величин. В реальных условиях цепи питания могут иметь разное число звеньев. Кроме того, цепи питания могут перекрещиваться, образуя сети питания. Почти все виды животных, за исключением очень специализированных в пищевом отношении, используют не один какой-нибудь источник пищи, а несколько). Чем больше видовое разнообразие в биоценозе, тем он устойчивее. Так, в цепи питания растения-заяц-лиса — всего три звена. Но лиса питается не только зайцами, но и мышами и птицами. Общая закономерность состоит в том, что в начале пищевой цепи всегда находятся зеленые растения, а в конце — хищники. С каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее, они медленнее размножаются, их число уменьшается. Виды, занимающие положение низших звеньев, хотя и обеспечены питанием, но сами интенсивно потребляются (мышей, например, истребляют лисы, волки, совы). Отбор идет в направлении увеличения плодовитости. Такие организмы превращаются в кормовую базу высших животных без всяких перспектив прогрессивной эволюции.

В любой геологической эпохе с наибольшей скоростью эволюционировали организмы, стоящие на высшем уровне в пищевых взаимоотношениях, например в девоне — кистепрые рыбы — рыбоядные хищники; в каменноугольном периоде — хищные стегоцефалы. В пермском — рептилии, охотившиеся на стегоцефалов. На протяжении всей мезозойской эры млекопитающие истреблялись хищными рептилиями и только вследствие вымирания последних в конце мезозоя заняли господствующее положение, дав большое число форм.

Пищевые отношения — самый важный, но не единственный тип отношений между видами в биоценозе. Один вид может влиять на другой разными путями. Организмы могут поселяться на поверхности или внутри тела особей другого вида, могут формировать среду обитания для одного или нескольких видов, влиять на движение воздуха, температуру, освещенность окружающего пространства. Примеры связей, влияющих на местообитания видов, многочисленны. Морские желуди — морские ракообразные, ведущие сидячеприкрепленный образ жизни, нередко поселяются на коже китов. Личинки многих мух живут в коровьем навозе. Особенно большая роль в создании или изменении среды для других организмов, принадлежит растениям. В зарослях растений, будь то лес или луг, температура колеблется в меньшей степени, чем на открытых пространствах, а влажность выше.
Нередко один вид участвует в распространении другого. Животные переносят семена, споры, пыльцу растений, а также других более мелких животных. Семена растений могут захватываться животными при случайном соприкосновении, особенно если семена или соплодия имеют специальные зацепки, крючки (череда, лопух). При поедании плодов, ягод, не поддающихся перевариванию, семена выделяются вместе с пометом. Млекопитающие, птицы и насекомые переносят на своем теле многочисленных клещей.

Все эти многообразные связи обеспечивают возможность существования видов в биоценозе, удерживают их друг возле друга, превращая в стабильные саморегулирующиеся сообщества.

Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не использует другие организмы, являясь продуцентами . Чаще всего на этом месте находятся растения , грибы , водоросли . Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.

Все виды, образующие пищевую цепь, существуют за счет органического вещества, созданного зелеными растениями. При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем.

Суммарно лишь около 1% лучистой энергии Солнца, падающей на растение, превращается в потенциальную энергию химических связей синтезированных органических веществ и может быть использовано в дальнейшем гетеротрофными организмами при питании. Когда животное поедает растение, большая часть энергии, содержащейся в пище, расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Если хищник поедает травоядное животное, то снова теряется большая часть заключенной в пище энергии. Вследствие таких больших потерь полезной энергии пищевые цепи не могут быть очень длинными: обычно они состоят не более чем из 3-5 звеньев (пищевых уровней).

Всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого из последующих звеньев пищевой цепи также уменьшается. Эту очень важную закономерность называют правилом экологической пирамиды.

При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80-90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.

В Байкале пищевая цепь в пелагиали состоит из пяти звеньев: водоросли — эпишура — мак- рогектопус — рыбы — нерпа или хищные рыбы (ленок, таймень, взрослые особи омуля и др. ). Человек участвует в этой цепи как последнее звено, но он может потреблять продукцию и более низких звеньев, например, рыб или даже беспозвоночных при использовании в пищу ракообразных, водных растений и т. п. Короткие трофические цепи менее устойчивы и подвержены большим колебаниям, чем длинные и сложные по структуре.

Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть .

В некоторых случаях в трофической сети можно сгруппировать отдельные звенья по уровням таким образом, что звенья одного уровня выступают для следующего уровня только в качестве пищи. Такая группировка называется трофическими уровнями .

Начальным уровнем (звеном) всякой трофической (пищевой) цепи в водоеме являются растения (водоросли). Растения никого не поедают (за исключением небольшого числа видов насекомоядных растений — росянка, жирянка, пузырчатка, непентес и некоторые другие), напротив, они являются источником жизни для всех животных организмов. Поэтому первой ступенью цепи хищников являются травоядные (пастбищные) животные. Следом за ними идут мелкие плотоядные, питающиеся травоядными, затем звено более крупных хищников. В цепи каждый последующий организм крупнее предыдущего. Цепи хищников способствуют устойчивости трофической цепочки.

Пищевая цепь сапрофитов – это замыкающее звено трофической цепочки. Сапрофиты питаются мертвыми организмами. Химические вещества, образующиеся при разложении мертвых организмов, снова потребляются растениями – организмами-продуцентами, с которых начинаются все трофические цепи.

Есть несколько классификаций трофических цепей.

По первой классификации существуют в Природе три трофические цепи (трофическая — значит, обусловленная Природой для разрушения).

Первая трофическая цепь объединяет следующие свободно живущие организмы:

растительноядные животные;

хищники — плотоядные животные;

всеядные, включая человека.

Основной принцип трофической цепи: «Кто кого ест?»

Вторая трофическая цепь объединяет живые существа, которые метаболизируют все и всех. Эту задачу выполняют редуценты. Они доводят сложные вещества погибших организмов до простых веществ. Свойство биосферы — все представители биосферы смертны. Биологическая задача редуцентов — разлагать умерших.

По второй классификации, существует два основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, судак, питающийся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образования их жизни.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Все живые существа являются объектами питания других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах — это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть .

Организмы любого вида являются потенциальной пищей многих других видов

трофические сети в биоценозах очень сложные, и создается впечатление, что энергия, поступающая в них, может долго мигрировать от одного организма к другому. На самом деле путь каждой конкретной порции энергии, накопленной зелеными растениями, короток; она может передаваться не более, чем через 4-6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов. Такие ряды, в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания. Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень — это всегда продуценты, создатели органической массы; растительные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм — к третьему; потребляющие других плотоядных — к четвертому и т.д. Таким образом, различают консументов первого, второго и третьего порядков, занимающих разные уровни в цепях питания. Естественно, что основную роль при этом играет пищевая специализация консументов. Виды с широким спектром питания включаются в пищевые цепи на разных трофических уровнях.

Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Учебное пособие. –М.: ДОНИТИ, 2005.
Моисеев А.Н. Экология в современном мире // Энергия. 2003. № 4.

Введение

1. Пищевые цепи и трофические уровни

2. Пищевые сети

3. Пищевые связи пресного водоема

4. Пищевые связи леса

5. Потери энергии в цепях питания

6. Экологические пирамиды

6.1 Пирамиды численности

6.2 Пирамиды биомассы

Заключение

Список литературы

Введение

Организмы в природе связаны общностью энергии и питательных веществ. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов.

Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Типичный пример: животное поедает растения. Это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов – каждый последующий питается предыдущим, поставляющим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено – трофическим уровнем.

Цель реферата – дать характеристику пищевым связям в природе.

1. Пищевые цепи и трофические уровни

Биогеоценозы очень сложны. В них всегда имеется много параллельных и сложно переплетенных цепей питания, а общее число видов часто измеряется сотнями и даже тысячами. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей.

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Первичными продуцентами являются автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Некоторые прокариоты, а именно сине-зеленые водоросли и немногочисленные виды бактерий, тоже фотосинтезируют, но их вклад относительно невелик. Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, из которых построены ткани. Небольшой вклад в продукцию органического вещества вносят и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие энергию из неорганических соединений.

В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли – часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.

Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих – это грызуны и копытные. К последним относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

В водных экосистемах (пресноводных и морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов – ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) – питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах и озерах практически полностью зависит от планктона, так как с него начинаются почти все пищевые цепи.

Растительный материал (например, нектар) → муха → паук →

→ землеройка → сова

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица

Существуют два главных типа пищевых цепей – пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй – пастбищные животные и третий – хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию и «строительный материал», так же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлозу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

Кусочки частично разложившегося материала называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя процесс разложения. Поскольку в этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.

Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа – цепь, цепь, начинающаяся с детрита:

Детрит → детритофаг → хищник

К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:

Листовая подстилка → Дождевой червь → Черный дрозд → Ястреб-перепелятник

Мертвое животное → Личинки падальных мух → Травяная лягушка → Обыкновенный уж

Некоторые типичные детритофаги — это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (

2. Пищевые сети

В схемах пищевых цепей каждый организм бывает представлен как питающийся другими организмами какого-то одного типа. Однако реальные пищевые связи в экосистеме намного сложнее, т. к. животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или даже из разных пищевых цепей. Это в особенности относится к хищникам верхних трофических уровней. Некоторые животные питаются как другими животными, так и растениями; их называют всеядными (таков, в частности, и человек). В действительности пищевые цепи переплетаются таким образом, что образуется пищевая (трофическая) сеть. В схеме пищевой сети могут быть показаны только некоторые из многих возможных связей, и она обычно включает лишь одного или двух хищников каждого из верхних трофических уровней. Такие схемы иллюстрируют пищевые связи между организмами в экосистеме и служат основой для количественного изучения экологических пирамид и продуктивности экосистем.

3. Пищевые связи пресного водоема

Цепи питания пресного водоема состоят из нескольких последовательных звеньев. Например, растительными остатками и развивающимися на них бактериями питаются простейшие, которых поедают мелкие рачки. Рачки, в свою очередь, служат пищей рыбам, а последних могут поедать хищные рыбы. Почти все виды питаются не одним типом пищи, а используют разные пищевые объекты. Пищевые цепи сложно переплетены. Отсюда следует важный общий вывод: если какой-нибудь член биогеоценоза выпадает, то система не нарушается, так как используются другие источники пищи. Чем больше видовое разнообразие, тем система устойчивее.

Первичным источником энергии в водном биогеоценозе, как и в большинстве экологических систем, служит солнечный свет, благодаря которому растения синтезируют органическое вещество. Очевидно, биомасса всех существующих в водоеме животных полностью зависит от биологической продуктивности растений.

Часто причиной низкой продуктивности естественных водоемов бывает недостаток минеральных веществ (в особенности азота и фосфора), необходимых для роста автотрофных растений, или неблагоприятная кислотность воды. Внесение минеральных удобрений, а в случае кислой среды известкование водоемов способствуют размножению растительного планктона, которым питаются животные, служащие кормом для рыб. Таким путем повышают продуктивность рыбохозяйственных прудов.

4. Пищевые связи леса

Богатство и разнообразие растений, производящих громадное количество органического вещества, которое может быть использовано в качестве пищи, становятся причиной развития в дубравах многочисленных потребителей из мира животных, от простейших до высших позвоночных — птиц и млекопитающих.

Пищевые цепи в лесу переплетены в очень сложную пищевую сеть, поэтому выпадение какого-нибудь одного вида животных обычно не нарушает существенно всю систему. Значение разных групп животных в биогеоценозе неодинаково. Исчезновение, например, в большинстве наших дубрав всех крупных растительноядных копытных: зубров, оленей, косуль, лосей — слабо отразилось бы на общей экосистеме, так как их численность, а следовательно, биомасса никогда не была большой и не играла существенной роли в общем круговороте веществ. Но если бы исчезли растительноядные насекомые, то последствия были бы очень серьезными, так как насекомые выполняют важную в биогеоценозе функцию опылителей, участвуют в разрушении опада и служат основой существования многих последующих звеньев пищевых цепей.

Огромное значение в жизни леса имеют процессы разложения и минерализации массы отмирающих листьев, древесины, остатков животных и продуктов их жизнедеятельности. Из общего ежегодного прироста биомассы надземных частей растений около 3-4 т на 1 га естественно отмирает и опадает, образуя так называемую лесную подстилку. Значительную массу составляют также отмершие подземные части растений. С опадом возвращается в почву большая часть потребленных растениями минеральных веществ и азота.

Животные остатки очень быстро уничтожаются жуками-мертвоедами, кожеедами, личинками падальных мух и другими насекомыми, а также гнилостными бактериями. Труднее разлагается клетчатка и другие прочные вещества, составляющие значительную часть растительного опада. Но и они служат пищей для ряда организмов, например грибков и бактерий, имеющих специальные ферменты, которые расщепляют клетчатку и другие вещества до легкоусвояемых сахаров.

Как только растения погибают, их вещество полностью используется разрушителями. Значительную часть биомассы составляют дождевые черви, производящие огромную работу по разложению и перемещению органических веществ в почве. Общее число особей насекомых, панцирных клещей, червей и других беспозвоночных достигает многих десятков и даже сотен миллионов на гектар. В разложении опада особенно велика роль бактерий и низших, сапрофитных грибков.

5. Потери энергии в цепях питания

6. Экологические пирамиды

6.1 Пирамиды численности

Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и для графического представления этих взаимоотношений удобнее использовать не схемы пищевых сетей, а экологические пирамиды. При этом сначала подсчитывают число различных организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням. После таких подсчетов становится очевидным, что численность животных прогрессивно уменьшается при переходе от второго трофического уровня к последующим. Численность растений первого трофического уровня тоже нередко превосходит численность животных, составляющих второй уровень. Это можно отобразить в виде пирамиды численности.

Для удобства количество организмов на данном трофическом уровне может быть представлено в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема). На рисунке показана пирамида численности, отображающая реальную ситуацию в природе. Хищники, расположенные на высшем трофическом уровне, называются конечными хищниками.

При отборе образцов — иными словами, в данный момент времени- всегда определяется так называемая биомасса на корню, или урожай на корню. Важно понимать, что эта величина не содержит никакой информации о скорости образования биомассы (продуктивности) или ее потребления; иначе могут возникнуть ошибки по двум причинам:

1. Если скорость потребления биомассы (потеря вследствие поедания) примерно соответствует скорости ее образования, то урожай на корню не обязательно свидетельствует о продуктивности, т.е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического уровня на другой за данный период времени, например за год. Например, на плодородном, интенсивно используемом пастбище урожай трав на корню может быть ниже, а продуктивность выше, чем на менее плодородном, но мало используемом для выпаса.

2. Продуцентом небольших размеров, таким, как водоросли, свойственна высокая скорость возобновления, т.е. высокая скорость роста и размножения, уравновешенная интенсивным потреблением их в пищу другими организмами и естественной гибелью. Таким образом, хотя биомасса на корню может быть малой по сравнению с крупными продуцентами (например, деревьями), продуктивность может быть не меньшей, так как деревья накапливают биомассу в течение длительного времени. Иными словами, фитопланктон с такой же продуктивностью, как у дерева, будет иметь намного меньшую биомассу, хотя он мог бы поддержать жизнь такой же массы животных. Вообще популяции крупных и долговечных растений и животных обладают меньшей скоростью обновления по сравнению с мелкими и короткоживущими и аккумулируют вещество и энергию в течение более длительного времени. Зоопланктон обладает большей биомассой, чем фитопланктон, которым он питается. Это характерно для планктонных сообществ озер и морей в определенное время года; биомасса фитопланктона превышает биомассу зоопланктона во время весеннего «цветения», но в другие периоды возможно обратное соотношение. Подобных кажущихся аномалий можно избежать, применяя пирамиды энергии.

Заключение

Завершая работу над рефератом, можно сделать следующие выводы. Функциональная система, включающая в себя сообщество живых существ и их среду обитания, называется экологической системой (или экосистемой). В такой системе связи между ее компонентами возникают прежде всего на пищевой основе. Пищевая цепь указывает путь движения органических веществ, а также содержащихся в ней энергии и неорганических питательных веществ.

В экологических системах в процессе эволюции сложились цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено — трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают организмы автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего — вторичными консументами и т. д. Последний уровень обычно занимают редуценты или детритофаги.

Пищевые связи в экосистеме не являются прямолинейными, так как компоненты экосистемы находятся между собой в сложных взаимодействиях.

Список литературы

1. Амос У.Х. Живой мир рек. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 240 с.

2. Биологический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — 832 с.

3. Риклефс Р. Основы общей экологии. — М.: Мир, 1979. — 424 с.

4. Спурр С.Г., Барнес Б.В. Лесная экология. — М.: Лесная промышленность, 1984. — 480с.

5. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. — М.: Высшая школа, 1988. — 272 с.

6. Яблоков А.В. Популяционная биология. — М.: Высшая школа, 1987. -304с.

Кто что ест

Составь цепь питания, рассказывающую о героях песенки «В траве сидел кузнечик»

Животные, которые питаются растительной пищей, называются растительноядными. Те животные, которые едят насекомых, называются насекомоядными. На более крупную добычу охотятся хищные животные, или хищники. Насекомых, которые поедают других насекомых, тоже считают хищниками. Существуют, наконец, и всеядные животные (они едят и растительную, и животную пищу).

На какие группы можно разделить животных по способам питания? Заполни схему.

Цепи питания

Живые существа связаны между собой в цепи питания. Например: В лесу растут осины. Их корой питаются зайцы. Зайца может поймать и съесть волк. Получается такая цепь питания: осина — заяц — волк.

Составь и запиши цепи питания.
а) паук, скворец, муха
Ответ: муха — паук — скворец
б) аист, муха, лягушка
Ответ: муха — лягушка — аист
в) мышь, зерно, сова
Ответ: зерно — мышь — сова
г) слизень, гриб, лягушка
Ответ: гриб — слизень — лягушка
д) ястреб, бурундук, шишка
Ответ: шишка — бурундук — ястреб

Прочитай короткие тексты о животных из книги «С любовью к природе». Определи и запиши тип питания животных.

Осенью барсук начинает готовиться к зиме. Он отъедается и сильно жиреет. Пищей ему служит всё, что попадается: жуки, слизни, ящерицы, лягушки, мыши, а иногда даже маленькие зайчата. Ест он и лесные ягоды, и плоды.
Ответ: барсук всеядный

Зимой лисица ловит под снегом мышей, иногда куропаток. Иногда она охотится за зайцами. Но зайцы бегают быстрее лисицы и могут убежать от неё. Зимой лисицы близко подходят к селениям людей и нападают на домашнюю птицу.
Ответ: лисица плотоядная

В конце лета и осенью белка собирает грибы. Она накалывает их на ветки деревьев, чтобы грибы засохли. А ещё белочка рассовывает по дуплам и щёлкам орехи и жёлуди. Всё это пригодиться ей в зимнюю бескормицу.
Ответ: белка растительноядная

Волк — опасный зверь. Летом он нападает на разных зверей. Ест также мышей, лягушек, ящериц. Разоряет птичьи гнёзда на земле, поедает яйца, птенцов, птиц.
Ответ: волк плотоядный

Медведь разламывает гнилые пни и выискивает в них жирных личинок жуков-дровосеков и других насекомых, питающихся древесиной. Он ест всё: ловит лягушек, ящериц, одним словом, что только попадётся. Выкапывает из земли луковицы и клубни растений. Часто можно встретить медведя на ягодниках, на которых он с жадностью поедает ягоды. Иногда голодный медведь нападает на лосей, оленей.
Ответ: медведь всеядный

По текстам из предыдущего задания составь и запиши несколько цепей питания.

1. земляника — слизень — барсук
2. кора деревьев — заяц — лисица
3. зерно — птица — волк
4. древесина — личинки жука — дровосека — медведь
5. молодые побеги деревьев — олень — медведь

Составь цепь питания, используя рисунки.

Структура пищевой цепи

Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев , каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды . Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не использует другие организмы, являясь продуцентами . Чаще всего на этом месте находятся растения , грибы , водоросли . Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.

Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия . В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80-90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.

Трофическая сеть

Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так, траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть .

Трофический уровень

Трофический уровень — это совокупность организмов, которые, в зависимости от способа их питания и вида корма, составляют определённое звено пищевой цепи.

Типы пищевых цепей

Существуют 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные .

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы , затем идут потребляющие их (консументы) растительноядные животные (например, зоопланктон , питающийся фитопланктоном), потом хищники 1-го порядка (например, рыбы , потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука , питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространённых в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации . Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоёмах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Наземные детритные цепи питания более энергоёмки, поскольку большая часть органической массы, создаваемой автотрофными организмами, остаётся невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10 % энергии и веществ, запасённых автотрофами, 90 % же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.

См. также

Литература

Трофическая цепь / Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 648-649.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Пищевая цепь» в других словарях:

— (цепь питания, трофическая цепь), взаимоотношения между организмами, при которых группы особей (бактерии, грибы, растения, животные) связаны друг с другом отношениями: пища потребитель. Пищевая цепь включает обычно от 2 до 5 звеньев: фото и… … Современная энциклопедия

— (цепь питания трофическая цепь), ряд организмов (растений, животных, микроорганизмов), в котором каждое предыдущее звено служит пищей для последующего. Связаны друг с другом отношениями: пища потребитель. Пищевая цепь включает обычно от 2 до 5… … Большой Энциклопедический словарь

ПИЩЕВАЯ ЦЕПЬ, система передачи энергии от организма к организму, в которой каждый предыдущий организм истребляется последующим. В простейшей форме передача энергии начинается с растений (ПЕРВИЧНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ). Следующим звеном цепи являются… … Научно-технический энциклопедический словарь

См. Трофическая цепь. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь

пищевая цепь — — EN food chain A sequence of organisms on successive trophic levels within a community, through which energy is transferred by feeding; energy enters the food chain during fixation … Справочник технического переводчика

— (цепь питания, трофическая цепь), ряд организмов (растений, животных, микроорганизмов), в котором каждое предыдущее звено служит пищей для последующего. Связаны друг с другом отношениями: пища потребитель. Пищевая цепь включает обычно от 2 до… … Энциклопедический словарь

пищевая цепь — mitybos grandinė statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų mitybos ryšiai, dėl kurių pirminė augalų energija maisto pavidalu perduodama vartotojams ir skaidytojams. Vienam organizmui pasimaitinus kitu … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

— (цепь питания, трофическая цепь), ряд организмов (р ний, ж ных, микроорганизмов), в к ром каждое предыдущее звено служит пищей для последующего. Связаны друг с другом отношениями: пища потребитель. П. ц. включает обычно от 2 до 5 звеньев: фото и… … Естествознание. Энциклопедический словарь

— (трофическая цепь, цепь питания), взаимосвязь организмов через отношения пища потребитель (одни служат пищей для других). При этом происходит трансформация вещества и энергии от продуцентов (первичных производителей) через консументов… … Биологический энциклопедический словарь

См. Цепь питания … Большой медицинский словарь

Книги

Дилемма всеядного. Шокирующее исследование рациона современного человека , Поллан Майкл. Вы когда-нибудь задумывались о том, как еда попадает на наш стол? Вы купили продукты в супермаркете или на фермерском рынке? А может быть, вы сами вырастили помидорыили привезли гуся с…

Пищевые цепочки в природе примеры 3. Примеры цепей питания в разных лесах

Природа устроена таким образом, что одни организмы являются источником энергии, а точнее – пищей, для других. Травоядные поедают растения, хищники охотятся на травоядных или других хищников, падальщики питаются останками живых существ. Все эти отношения замыкаются в цепочки, на первом месте которых стоят продуценты, а потом следуют потребители – консументы разных порядков. Большинство цепей ограничивается 3-5 звеньями. Пример пищевой цепи: – заяц – тигр.

На самом деле многие цепи питания устроены гораздо сложнее, они разветвляются, замыкаются, образуют сложные сети, которые называется трофическими.

Большинство цепей питания начинаются с растений – они называются пастбищными. Но есть и другие цепочки: они с разложившихся останков животных и растений, экскрементов и других отходов, а далее следуют микроорганизмы, и другие существа, поедающие такую пищу.

Растения в начале цепи питания

По цепи питания все организмы переносят энергию, которая заключается в пище. Существует два вида питания: автотрофный и гетеротрофный. Первый заключается в получении питательных веществ из неорганического сырья, а гетеротрофы используют для жизни органику.

Четкой границы между двумя типами питания не существует: некоторые организмы могут получать энергию обоими способами.

Логично предположить, что в начале пищевой цепи должны стоять автотрофы, которые преобразуют неорганические вещества в органику и могут являться пищей для других организмов. Гетеротрофы не могут начинать цепи питания, так как им необходимо получать энергию из органических соединений – то есть, им должно предшествовать хотя бы одно звено. Самые распространенные автотрофы – растения, но существуют и другие организмы, которые питаются тем же способом, например, некоторые бактерии или . Поэтому не все цепи питания начинаются с растений, но в основе большинства из них все же лежат растительные организмы: на суше это любые представители высших растений, в морях – водоросли.

В цепи питания перед автотрофными растениями не может быть других звеньев: они получают энергию из почвы, воды, воздуха, света. Но существуют и растения-гетеротрофы, у них нет хлорофилла, они живут за счет или охотятся на животных (в основном на насекомых). Такие организмы могут сочетать два вида питания и стоять как в начале, так и в середине цепи питания.

Пищевые цепи — это многочисленные пересекающиеся друг с другом ветви, образующие трофические уровни. В природе существуют пастбищные и детритные пищевые цепи. Первые по другому называют «цепями выедания», а вторые «цепями разложения».

Трофические цепи в природе

Одним из ключевых понятий, необходимых для понимания жизни природы, является понятие «пищевая (трофическая) цепь». Его можно рассматривать в упрощенном, обобщенном виде: растения ‒ травоядные ‒ хищники, но пищевые цепи гораздо более разветвленные и сложные.

По звеньям пищевой цепи происходит передача энергии и вещества, до 90% которой теряется при переходе с одного уровня на другой. По этой причине в цепи обычно наличествует 3 ‒ 5 звеньев.

Трофические цепи включаются в общий круговорот веществ в природе. Так как реальные связи достаточно разветвлённые, например, многие , в том числе и человек, питаются и растениями, и травоядными, и хищниками, то цепи питания всегда пересекаются между собой, образуя пищевые сети.

Виды пищевых цепей

Условно трофические цепи делят на пастбищные и детритные. И те, и другие в равной степени одновременно функционируют в природе.

Пастбищные трофические цепи ‒ это взаимоотношения различных по способу питания групп организмов, отдельные звенья которых объединены отношениями по типу «поедаемое ‒ поедающий».

Простейший пример пищевой цепи: злаковое растение‒ мышь ‒ лисица; или трава‒ олень ‒ волк.

Детритные пищевые цепи представляют собой взаимодействие мертвых травоядных, хищных животных и мёртвой растительной органики с детритом. Детрит ‒ это для различных групп микроорганизмов и продуктов их деятельности, принимающих участие в разложении останков растений и животных. Это и бактерии (редуценты).

Существует и цепь питания, связывающая редуцентов и хищников: детрит ‒ детритофаг (дождевой червь) ‒ () ‒ хищник ().

Экологическая пирамида

В природе пищевые цепи не стационарны, они сильно ветвятся и пересекаются, образуя так называемые трофические уровни. Например, в системе «злак ‒ травоядное животное», трофический уровень включает множество видов растений, употребляемых этим животным, а на уровне «травоядное» находятся многочисленные виды травоядных животных.

Живые организмы живут на Земле не обособленно, а постоянно взаимодействуют друг с другом, в том числе и имеют отношения охотник-пища. Эти отношения, последовательно заключенные между рядами животных, называются цепями питания или пищевыми цепями. В них может входить неограниченное количество существ различных видов, родов, классов, типов и так далее.

Цепь питания

Большая часть организмов на планете питается органической пищей, в том числе телами других существ или продуктами их жизнедеятельности. Питательные вещества последовательно переходят от одного животного к другому, образуя пищевые цепи. Тот организм, который начинает эту цепь, называется продуцентом. Как подсказывает логика, продуценты не могут питаться органическими веществами – они берут энергию из неорганических материалов, то есть являются автотрофными. Это в основном зеленые растения и различные виды бактерий. Они производят свои тела и питательные вещества для своего функционирования из минеральных солей, газов, излучения. Например, растения получают питание при помощи фотосинтеза на свету.

Следующими в пищевой цепи выступают консументы, которые уже являются гетеротрофными организмами. Консументами первого порядка называют тех, кто питается продуцентами – или бактериями. Большая их часть – . Второй порядок составляют хищники – организмы, которые питаются другими животными. Далее следуют консументы третьего, четвертого, пятого порядка и так далее – пока пищевая цепочка не замкнется.

Пищевые цепи не такие простые, как может показаться на первый взгляд. Важную часть цепочек составляют детритофаги, которые питаются разлагающимися организмами мертвых животных. С одной стороны, они могут есть тела хищников, погибших в охоте или от старости, а с другой, сами часто становятся их добычей. В результате возникают замкнутые цепи питания. Кроме того, цепочки разветвляются, на их уровнях находится не один, а множество видов, которые образуют сложные структуры.

Экологическая пирамида

С понятием пищевой цепи тесно связан такой термин, как экологическая пирамида: это структура, показывающая соотношения между продуцентами и консументами в природе. В 1927 году ученый Чарльз Элтон эффект, названный правилом экологической пирамиды. Он заключается в том, что при передаче питательных веществ от одних организмов к другим, на следующий уровень пирамиды, теряется часть энергии. В результате от подножия к вершине пирамида постепенно : так, на тысячу килограммов растений приходится всего сто килограммов , которые, в свою очередь, становятся пищей для десяти килограммов хищников. Более крупные хищники из них извлекут только один для построения своей биомассы. Это условные цифры, но они хорошо отражают на примере, как действуют пищевые цепи в природе. Они также показывают, что чем длиннее цепь, тем меньше энергии доходит до ее конца.

Видео по теме

Пищевая цепь — это сложная структура звеньев, в которой каждое из них взаимосвязано с соседним или же каким-либо другим звеном. Этими составляющими цепочки являются различные группы организмов флоры и фауны.

В природе пищевая цепь — это способ движения вещества и энергии в среде. Все это необходимо для развития и «строительства» экосистем. Трофическими уровнями называется сообщество организмов, которое располагается на определенном уровне.

Биотический круговорот

Пищевая цепь является биотическим круговоротом, который объединяет живые организмы и компоненты неживой природы. Данное явление также называется биогеоценозом и включает в себя три группы: 1. Продуценты. Группа состоит из организмов, которые производят пищевые вещества для других существ в результате фотосинтеза и хемосинтеза. Продуктом данных процессов являются первичные органические вещества. Традиционно, продуценты являются первыми в пищевой цепи. 2. Консументы. Пищевая цепь располагает данную группу над продуцентами, поскольку они потребляют те питательные вещества, которые произвели продуценты. В данную группу входят различные гетеротрофные организмы, к примеру, животные, съедающие растения. Различают несколько подвидов консументов: первичные и вторичные. В разряду первичных потребителей можно отнести травоядных животных, а ко вторичным — плотоядных, которые поедают описанных ранее травоядных. 3. Редуценты. Сюда относятся организмы, которые разрушают все предыдущие уровни. Наглядным примером может стать случай, когда беспозвоночные и бактерии разлагают остатки растений или мертвые организмы. Таким образом, пищевая цепь завершается, но круговорот веществ в природе продолжается, поскольку в результате данных превращений образуются минеральные и другие полезные вещества. В дальнейшем образованные компоненты используются продуцентами для образования первичной органики. Пищевая цепьсложная структура, поэтому вторичные консументы запросто могут стать пищей для других хищников, которых причисляют к третичным консументам.

Классификация

таким образом, принимает непосредственное участие в круговороте веществ в природе. Различают два типа цепей: детритные и пастбищные. Как видно из названий, первая группа наиболее часто встречается в лесных массивах, а вторая — на открытых пространствах: поле, луг, пастбище.

Такая цепь имеет более сложную структуру связей, там даже возможно появление хищников четвертого порядка.

Пирамиды

одна или несколько, существующие в конкретной среде обитания, образуют пути и направления движения веществ и энергии. Все это, то есть организмы и их места обитания, образуют функциональную систему, которая носит название экосистемы (экологической системы). Трофические связи достаточно редко бывают прямолинейными, обычно они имеют вид сложной и запутанной сети, в которых каждый компонент взаимосвязан с остальными. Переплетение пищевых цепей образует пищевые сети, которые в основном служат для построения и рассчетов экологических пирамид. В основе каждой пирамиды находится уровень продуцентов, наверх которого настраиваются все последующие уровни. Различают пирамиду чисел, энергии и биомассы.

Биотический круговорот

Классификация

Такая цепь имеет более сложную структуру связей, там даже возможно появление хищников четвертого порядка.

Пирамиды

В Байкале пищевая цепь в пелагиали состоит из пяти звеньев: водоросли — эпишура — мак- рогектопус — рыбы — нерпа или хищные рыбы (ленок, таймень, взрослые особи омуля и др.). Человек участвует в этой цепи как последнее звено, но он может потреблять продукцию и более низких звеньев, например, рыб или даже беспозвоночных при использовании в пищу ракообразных, водных растений и т. п. Короткие трофические цепи менее устойчивы и подвержены большим колебаниям, чем длинные и сложные по структуре.

Есть несколько классификаций трофических цепей.

Первая трофическая цепь объединяет следующие свободно живущие организмы:

растительноядные животные;

хищники — плотоядные животные;

всеядные, включая человека.

Основной принцип трофической цепи: «Кто кого ест?»

По второй классификации, существует два основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

Организмы любого вида являются потенциальной пищей многих других видов

Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Учебное пособие. –М.: ДОНИТИ, 2005.
Моисеев А.Н. Экология в современном мире // Энергия. 2003. № 4.

Цель: расширить знания о биотических факторах среды.

Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты животных, иллюстрации различных растений и животных.

Ход работы:

1. Используйте оборудование и составьте две цепи питания. Помните, что цепь всегда начинается продуцентом и заканчивается редуцентом.

________________ →________________→_______________→_____________

2. Вспомните свои наблюдения в природе и составьте две цепи питания. Подпишите продуценты, консументы (1 и 2 порядков), редуценты.

________________ →________________→_______________→_____________

_______________ →________________→_______________→_____________

Что такое цепь питания и что лежит в её основе? Чем определяется устойчи-вость биоценоза? Сформулируйте вывод.

Вывод: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих пищевых цепей

ЯСТРЕБ

ЛЯГУШКА

ЗМЕЕЯД

ВОРОБЕЙ

КОРОЕД

1. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть:

2. трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик. Укажите количество энергии, которое переходит с одного уровня на другой.

3. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около10%), постройте пирамиду биомассы третьей пищевой цепи (задание 1). Биомасса растений составляет 40 тонн.

4. Вывод: что отражают правила экологических пирамид?

1. Пшеница → мышь → змея → сапрофитные бактерии

Водоросль → рыбы → чайка → бактерии

2. Трава (продуцент) – кузнечик (консумент I порядка) – птицы (консумент II порядка) – бактерии.

Трава (продуценты) — лось (консумент I порядка) — волк (консумент II порядка) – бактерии.

Вывод: Цепь питания – ряд последовательно питающихся друг другом организмов. Цепи питания начинаются с автотрофов – зеленых растений.

3. нектар цветка → муха → паук → синица → ястреб

древесина → короед → дятел

трава → кузнечик → лягушка → уж → змееяд

листья →мышь → кукушка

семена → воробей → гадюка →аист

4. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть:

трава→кузнечик→лягушка→уж→бактерии гниения

кустарник→заяц→волк→муха→бактерии гниения

Это цепочки, сеть состоит из взаимодействия цепочек, но их текстом не ука-зать ну примерно так, главное, что цепь начинается всегда с продуцентов (расте-ний), а заканчивается всегда редуцентами.

Количество энергии всегда переходит по правилам 10 % на каждый следую-щий уровень переходит лишь 10 % всей энергии.

Трофическая (пищевая) цепь – последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч.трофе – питание, пища.

Вывод: Следовательно, первая цепь питания – пастбищная, т.к. начинается с продуцентов, вторая – детритная, т.к. начинается с мертвой органики.

Все компоненты пищевых цепей распределяются на трофические уровни. Трофический уровень – это звено в цепи питания.

Колос, растения семейства злаки, однодольные.

Питание животных. Примеры цепей питания в разных лесах

Питание животных существенно отличается от питания растений. В зависимости от способа питания выделяют различные группы животных.

Пищеварительная система

По способу питания все животные гетеротрофы — организмы, употребляющие в пищу готовые органические вещества.Питание животных начинается с захвата и заглатывания пищи. У большинства многоклеточных животных имеется пищеварительная система. Она имеет вид трубки, называемой пищеварительным трактом. Пищеварительный тракт поделен на отделы: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, кишечник. Степки пищеварительного тракта выстланы эпителиальной тканью, которая содержит много желез, выделяющих слизь, пищеварительные соки и специальные вещества ферменты. Они поступают в кишечник и участвуют в переваривании пищи. К пищеварительной системе относят также печень и поджелудочную железу.

Процесс пищеварения у животных происходит в желудке и начальном отделе кишечника. Переваренная пища всасывается через эпителиальные клетки внутренней поверхностью кишечника, которая образует множество складок. Складки покрыты бесчисленными выростами — микроворсинками. Благодаря такому строению внутренняя поверхность кишечника увеличивается и питательные вещества быстрее всасываются. Каждая микроворсинка содержит сеть мельчайших кровеносных сосудов — капилляров, через которые питательные вещества из кишечника проникают в кровь. Кровеносная система обеспечивает перенос питательных веществ ко всем органам и тканям животных.

Растительноядные животные

Многие животные питаются только растительной пищей (побегами, семенами, плодами, нектаром), их называют растительноядные. Например, рыба толстолобик, белый амур, мыши, бурундуки, белки. Для срезания и размалывания растительной пищи приспособлены зубы животных. Так, у грызунов передние зубы имеют острые режущие края, которые никогда не стачиваются, потому что растут всю жизнь. У растительноядных животных длинный кишечник, так как растительная пища долго переваривается.

Хищники это животные, которые используют в пищу других животных. Примеры хищников среди насекомых стрекозы и жуки, среди рыб — окуни и акулы, среди птиц — ястребы и совы. Настигнуть и удержать жертву хищным животным помогают сильные конечности, хорошее зрение, мощные клыки. Пища хищников переваривается быстрее растительной, поэтому их кишечник короче.

Падальщики — это животные, употребляющие в пищу трупы животных. Например, грифы и гиены, жуки-мертвоеды.

Всеядные животные питаются и растениями, и животными. Это обезьяны, ежи, бурые медведи, кабаны и многие другие.

Цепью питания называется перенос энергии от ее источника через ряд организмов. Все живые существа связаны, так как служат объектами питания для других организмов. Все цепи питания состоят из трех-пяти звеньев. Первым обычно являются продуценты — организмы, которые способны сами вырабатывать органические вещества из неорганических. Это растения, которые получают питательные вещества путем фотосинтеза. Далее идут консументы — это гетеротрофные организмы, которые получают уже готовые органические вещества. Такими будут являться животные: как травоядные, так и хищные. Замыкающим звеном пищевой цепи обычно являются редуценты — микроорганизмы, которые разлагают органические вещества.

Цепь питания не может состоять из шести и более звеньев, так как каждое новое звено получает только 10% энергии предыдущего звена, еще 90% теряется в виде теплоты.

Какими бывают пищевые цепи?

Существует два вида: пастбищные и детритные. Первые — более распространенные в природе. В таких цепях первым звеном всегда служат продуценты (растения). За ними идут консументы первого порядка — растительноядные животные. Далее — потребители второго порядка — мелкие хищники. За ними — консументы третьего порядка — крупные хищники. Далее также могут быть потребители четвертого порядка, такие длинные пищевые цепи обычно встречаются в океанах. Последним звеном являются редуценты.

Второй тип цепей питания — детритные — более распространены в лесах и саваннах. Они возникают вследствие того, что большая часть растительной энергии не потребляется травоядными организмами, а отмирает, подвергаясь затем разложению редуцентами и минерализации.

Цепи питания этого типа начинаются от детрита — органических остатков растительного и животного происхождения. Потребителями первого порядка в таких пищевых цепях являются, насекомые, к примеру, навозные жуки, или же животные-падальщики, например, гиены, волки, грифы. Кроме того, консументами первого порядка в таких цепях могут быть бактерии, питающиеся растительными остатками.

В биогеоценозах все связано таким образом, что большинство видов живых организмов могут стать участниками обоих типов цепей питания .

Цепи питания в лиственных и смешанных лесах

Лиственные леса в большинстве своем распространены в Северном полушарии планеты. Они встречаются Западной и Центральной Европе, в Южной Скандинавии, на Урале, в Западной Сибири, Восточной Азии, Северной Флориде.

Лиственные леса делятся на широколиственные и мелколиственные. Для первых характерны такие деревья, как дуб, липа, ясень, клен, вяз. Для вторых — береза, ольха, осина .

Смешанными называются леса, в которых растут и хвойные, и лиственные деревья. Смешанные леса характерны для умеренного климатического пояса. Они встречаются на юге Скандинавии, на Кавказе, В Карпатах, на Дальнем Востоке, в Сибири, в Калифорнии, в Аппалачах, у Великих озер.

Смешанные леса состоят из таких деревьев, как ель, сосна, дуб, липа, клен, вяз, яблоня, пихта, бук, граб.

В лиственных и смешанных лесах очень распространены пастбищные цепи питания . Первым звеном цепи питания в лесах обычно служат многочисленные виды трав, ягоды, такие как малина, черника, земляника. бузина, кора деревьев, орехи, шишки.

Консументами первого порядка чаще всего будут такие травоядные животные, как косули, лоси, олени, грызуны, к примеру, белки, мыши, землеройки, а также зайцы.

Потребители второго порядка — хищники. Обычно это лиса, волк, ласка, горностай, рысь, сова и другие. Ярким примером того, что один и тот же вид участвует и в пастбищных, и в детритных цепях питания будет волк: он может как охотиться на мелких млекопитающих, так и поедать падаль.

Консументы второго порядка могут сами стать добычей более крупных хищников, особенно это касается птиц: например, мелкие совы могут быть съедены ястребами.

Замыкающим звеном будут редуценты (бактерии гниения).

Примеры цепей питания в лиственно-хвойном лесу:

кора березы — заяц — волк — редуценты;
древесина — личинка майского жука — дятел — ястреб — редуценты;
листовой опад (детрит) — черви — землеройки — сова — редуценты.

Особенности цепей питания в хвойных лесах

Такие леса расположены на севере Евразии и Северной Америки. Они состоят из таких деревьев, как сосна, ель, пихта, кедр, лиственница и другие.

Здесь все значительно отличается от смешанных и лиственных лесов .

Первым звеном в этом случае будет не трава, а мох, кустарники или лишайники. Это связано с тем, что в хвойных лесах недостаточно света для того, чтобы мог существовать густой травяной покров.

Соответственно животные, которые станут консументами первого порядка, будут другими — они должны питаться не травой, а мхом, лишайниками или кустарниками. Это могут быть некоторые виды оленей .

Несмотря на то что более распространены кустарники и мхи, в хвойных лесах все же встречаются травянистые растения и кусты. Это крапива, чистотел, земляника, бузина. Такой пищей обычно и питаются зайцы, лоси, белки, которые тоже могут стать консументами первого порядка.

Потребителями второго порядка будут, как и смешанных лесах, хищники. Это норка, медведь, росомаха, рысь и другие.

Мелкие хищники, такие как норка, могут стать добычей для консументов третьего порядка .

Замыкающим звеном будут микроорганизмы гниения.

Кроме того, в хвойных лесах очень распространены детритные пищевые цепи . Здесь первым звеном будет чаще всего растительный перегной, которым питаются почвенные бактерии, становясь, в свою очередь, пищей для одноклеточных животных, которых едят грибы. Такие цепочки обычно длинные и могут состоять более, чем из пяти звеньев.

Примеры пищевых цепочек в хвойном лесу:

кедровые орехи — белка — норка — редуценты;
перегной растений (детрит) — бактерии — простейшие — грибы — медведь — редуценты.

1. К потребителям органических веществ в экосистеме относятся

1. Фотосинтезирующие бактерии

2. Продуценты

3. Хемосинтезирующие бактерии

4. Консументы

Объяснение: потребители органических веществ — второе звено в пищевой цепи, первым звеном являются продуценты — зеленые растения, далее следуют консументы. Правильный ответ — 4

2. Растительноядные позвоночные животные в цепи питания являются

1. Симбионтами

2. Продуцентами

3. Консументами

4. Редуцентами

Объяснение: растительноядные позвоночные животные являются вторым звеном в цепи питания, то есть консументами (1-го порядка). Правильный ответ — 3

3. Продолжите цепь питания: пшеница → полевая мышь →

1. Куропатка

2. Заяц

3. Бобр

4. Лисица

Объяснение: третьим звеном в данной цепи должен быть плотоядный организм- консумент 2-го порядка, например, лисица. Правильный ответ — 4

4. Хемосинтезирующие бактерии в экосистеме

1. Разлагают минеральные вещества

2. Разлагают органические вещества до минеральных

4. Потребляют готовые органические вещества

Объяснение: у таких бактерий процесс, при помощи которого они получают энергию — хемосинтез, при этом собираются органические вещества из неорганических. Правильный ответ — 3

5. Определите правильно составленную пищевую цепь пресноводного водоема

1. Водоросли → дафнии → мальки рыб → окунь

2. Водоросли → мальки рыб → дафнии → окунь

3. Окунь → мальки рыб → дафнии → водоросли

4. Окунь → дафнии → мальки рыб → водоросли

Объяснение: так выглядит любая пищевая цепь: продуцент → консумент (или несколько) → редуцент. Среди перечисленных водоросли — продуценты, а окунь, мальки рыб и дафнии — консументы. Надо только определить их правильную последовательность. Как мы знаем, дафнии питаются водорослями, мальки рыб — дафниями, а окунь — мальками рыб. Правильный ответ — 1

6. Растительноядные позвоночные животные в биоценозе играют роль

1. Потребителей органических веществ

2. Потребителей неорганических веществ

3. Конечного звена цепи питания

4. Конечных разрушителей органических веществ

Объяснение: растительноядные позвоночные животные являются консументами 1-го порядка, а, значит, потребителями органических веществ. Правильный ответ — 1

7. Почему водоросли в экосистеме пруда относят к организмам-производителям?

2. Разлагают органические вещества

3. Создают органические вещества из неорганических

4. Участвуют в круговороте веществ

Объяснение: водоросли являются продуцентами, так как образуют органические вещества из неорганических. Правильный ответ — 3

8. Роль организмов-консументов состоит в

1. Установлении симбиоза с растениями

2. Использовании ими солнечной энергии

3. Использовании неорганических веществ

4. Преобразовании органических веществ

Объяснение: организмы-консументы потребляют органические вещества и преобразуют их. Правильный ответ — 4

9. Группу организмов, которые в биогеоценозе начинают преобразование солнечной энергии, называют

1. Консументами 1-го порядка

2. Редуцентами

3. Продуцентами

4. Консументами 2-го порядка

Объяснение: преобразование энергии в любой цепи питания начинается с зеленых растений — продуцентов. Правильный ответ — 3

10. Начальное звено в цепи питания обычно составляют

1. Грибы

2. Вирусы

3. Бактериофаги

4. Растения

Объяснение: любая пищевая цепь начинается с преобразования солнечной энергии зелеными растениями. Правильный ответ — 4

Задания для самостоятельного решения

1. Сокращение численности хищных животных в лесных биоценозах приведет к

1. Распространению заболеваний среди травоядных животных

2. Увеличению видового разнообразия растений

3. Уменьшению видового разнообразия растений

4. Расширению кормовой базы насекомоядных птиц

Ответ: 1

2. Численность популяции колорадского жука, завезенного из Америки в Европу, сильно возросла из-за

1. Систематического окучивания картофеля

2. Отсутствия врагов и конкурентов

3. Использования в пищу разнообразных кормов

4. Более благоприятного климата

Ответ: 2

1. Продуцентам

2. Редуцентам

3. Консументам 1-го порядка

4. Консументам 2-го порядка

Ответ: 3

4. У большинства видов растений и животных отсутствуют приспособления к антропогенным факторам вследствие того, что их воздействие

1. Проявляется постоянно

2. Имеет случайный характер

3. Зависит от климатических условий

4. Имеет ритмичный характер

Ответ: 2

5. Какую из экосистем называют агроэкосистемой?

1. Березовую рощу

2. Хвойный лес

3. Плодовый сад

4. Дубраву

Ответ: 3

6. Агроценоз, в отличие от биоценоза, характеризуется

1. Большим видовым многообразием

2. Замкнутым круговоротом веществ

3. Преобладанием монокультур

4. Разветвленными цепями питания

Ответ: 3

7. Искусственная экосистема характеризуется

1. Высокой численностью продуцентов одного вида

2. Удлиненными пастбищными цепями

3. Удлиненными детритными цепями

4. Многократным использованием энергии продуцентов и консументов

Ответ: 1

8. Водоросли — важнейший компонент водной экосистемы, так как они

1. Поглощают частицы ила

2. Выполняют роль редуцентов

3. Поглощают минеральные вещества всей поверхностью тела

4. Обогащают воду кислородом и создают органические вещества

Ответ: 4

1. Преобладают монокультуры

2. Имеются цепи питания

3. Происходит круговорот веществ

4. Обитают различные виды

Ответ: 1

10. Грибы в экосистеме леса относят к редуцентам, так как они

1. Разлагают органические вещества до минеральных

2. Синтезируют органические вещества из минеральных

3. Потребляют готовые органические вещества

4. Осуществляют круговорот веществ

Ответ: 1

11. Роль растений в биоценозе —

1. Потребление и преобразование органических веществ

2. Создание органических веществ из неорганических

3. Разложение органических веществ до неорганических

4. Поглощение азота из атмосферы

Ответ: 2

12. К биотическим компонентам экосистемы относят

1. Газовый состав атмосферы

2. Атмосферное давление

3. Особенности климата и погоды

4. Звенья пищевых цепей

Ответ: 4

13. Консументы в биогеоценозе

1. Потребляют готовые органические вещества

2. Осуществляют первичный синтез углеводов

3. Разлагают остатки органических веществ

4. Преобразуют солнечную энергию

Ответ: 1

14. В экосистеме озера к консументам относят

1. Рыб и земноводных

2. Бактерии-сапротрофы

3. Водоросли и цветковые растения

4. Микроскопические грибы

Ответ: 1

15. В биогеоценозе заливного луга к редуцентам относят

1. Злаки, осоки

2. Бактерии и грибы

3. Мышевидных грызунов

4. Растительноядных насекомых

Ответ: 2

16. В экосистеме елового леса, как и в экосистеме озера, биомасса растительноядных животных превышает биомассу хищников, так как

1. Они крупнее хищников

2. В их организмах заключено меньше энергии, чем в организмах хищников

3. Их численность ниже, чем численность хищников

4. Потери энергии при переходе от одного трофического уровня к другому составляют 90%

Ответ: 4

17. Непрерывное перемещение углерода, азота и других элементов в биогеоценозах осуществляется в значительной степени благодаря

1. Действию абиотических факторов

2. Жизнедеятельности организмов

3. Действию климатических факторов

4. Вулканической деятельности

Ответ: 2

18. Первичный источник энергии для круговорота веществ в большинстве биогеоценозов —

1. Солнечный свет

2. Деятельность продуцентов в экосистеме

3. Деятельность микроорганизмов

4. Окисление неорганических веществ

Ответ: 1

19. Биогеоценоз лиственного леса, в отличие от хвойного, характеризуется

1. Ярусным размещением организмов

2. Наличием организмов-продуцентов

3. Преобладанием биомассы консументов

4. Многообразием обитающих в нем видов

Ответ: 4

20. Организм какой функциональной группы завершает пищевую цепь?

1. Консумент второго порядка

2. Продуцент

3. Консумент первого порядка

4. Редуцент

Ответ: 4

21. Численность популяций разных видов в экосистеме поддерживается на относительно постоянном уровне благодаря

1. Саморегуляции

2. Круговороту веществ

3. Обмену веществ

4. Равному соотношению полов

Ответ: 1

22. Неоднократное использование живыми организмами химических веществ в экосистеме обеспечивает

1. Саморегуляция

2. Превращение энергии в цепях питания

3. Колебание численности популяций

4. Круговорот веществ

Ответ: 4

23. Взаимодействие божьих коровок и тлей — пример

2. Взаимопомощи

3. Симбиоза

4. Хищничества

Ответ: 4

24. Отношения между обыкновенной белкой и таежным клещом называют

1. Конкуренцией

2. Хищничеством

3. Симбиозом

Ответ: 4

25. Минерализация органических соединений почвы осуществляется благодаря деятельности

1. Микроорганизмов

2. Шляпочных грибов

3. Корней растений

4. Наземных животных

Ответ: 1

Задания взяты из сборников заданий ЕГЭ за 2016 и 2014 годы авторов: Г.С. Калиновой.

1. Земноводные — первые позвоночные животные:а) вышедшие на сушу и полностью ставшие независимыми от воды;б) вышедшие на сушу, но не порвавшие жизнь с

водой;в) вышедшие на сушу, и только немногие из них не могут жить без воды.2. Кожа у земноводных:а) у всех голая, слизистая, лишенная каких-либо наружных покровов;б) у всех имеет ороговевший слой клеток;в) у большинства голая, слизистая, у немногих имеет ороговевший слой клеток.3. Мочеполовые органы у земноводных открываются:а) в клоаку;б) самостоятельными отверстиями;в) у бесхвостых в клоаку, у хвостатых — самостоятельными наружными отверстиями.4. Взрослые земноводные питаются:а) растениями;б) растениями, беспозвоночными и реже позвоночными животными;в) беспозвоночными, реже позвоночными животными.5. Бесхвостые земноводные ловят добычу:а) как двигающуюся, так и неподвижную; б) только двигающуюся.
6. Зубы у земноводных:
а) имеются у многих видов;б) имеются только у хвостатых;в) имеются только у бесхвостых;г) отсутствуют у большинства видов.
7. Оплодотворение у земноводных:а) внутреннее; б) наружное; в) у одних видов внутреннее, у других — наружное.

1. Среди беспозвоночных животных наиболее сложное строение имеют:

А) кольчатые черви, б) членистоногие, в) моллюски, г) кишечнополостные.
2. Не имеют полости тела:
А) кольчатые черви, б) моллюски, в) плоские черви, г) круглые черви.
3. Какие группы животных не используют в процессе обмена веществ кислород?
А) дождевые черви, б) личинки жуков короедов, в) аскарида, г) скаты.
4. Главное отличие млекопитающих от других позвоночных животных –
А) четырехкамерное сердце, б) два круга кровообращения, в) выкармливание детенышей молоком, г) теплокровность.
5. Зелёные железы ракообразных относятся к системе органов:
А) пищеварения, б) выделения, г) размножения, д) дыхания.
6. Два круга кровообращения впервые появляются у:
А) рыб, б) земноводных, в) пресмыкающихся, г) птиц.
7. Для каких животных характерно развитие с превращением (3 верных ответа)?
А) лягушка, б) канарейка, в) бабочка, г) жаба, д) ёж, е) ящерица.
8. Беспозвоночных животных, у которых в процессе эволюции впервые появилась кровеносная система, относят к типу:
А) плоских червей, б) круглых червей, г) кольчатых червей, д) моллюсков.
9. Полость тела, раковину и мантию имеют:
А) кишечнополостные, б) ракообразные, в) моллюски, г) хордовые.
10. У птиц в отличие от пресмыкающихся:
А) непостоянная температура тела, б) покровы из рогового вещества, в) четырехкамерное сердце, г) размножение яйцами.
11. Незамкнутая кровеносная система у:
А) жука, б) дождевого червя, в) ежа, г) синицы.
12. Нервную систему узлового типа имеют:
А) кишечнополостные, б) членистоногие, в) хордовые, г) простейшие.
13. Слово «метаморфоз» означает:
А) линька, б) рост, в) размножение, г) превращение

14. Установите соответствие между животными и органами дыхания:
А) легкие, Б) жабры, В) трахеи
1) жук-плавунец, 2) акула, 3) крокодил, 4) пингвин, 5) рак, 6) клоп-водомерка.
15. Установите соответствие между животными и их типом обмена веществ:
А) холоднокровные, Б) теплокровные.
1) акула, 2) гусь, 3) лягушка, 4) лошадь, 5) крокодил, 6) курица.
16. Установите соответствие между животными и количеством камер в их сердце:
А) 2, Б) 3, В) 4
1) утка, 2) карась, 3) лягушка, 4) собака, 5) селёдка, 6) ящерица.
17. Установите соответствие между животными и способом оплодотворения:
А) наружное, Б) внутреннее
1) дождевой червь, 2) акула, 3) карась, 4) курица, 5) лягушка, 6) окунь.

1. У ланцетника и других бесчерепных животных скелет 1)отсутствует 2)наружный 3)внутренний хрящевой или костный 4)в течение

всей жизни представлен хордой

2. Клетка простейших

1)выполняет определенную функцию

2)представляет собой самостоятельный организм

3)является составной частью тканей

4)имеет плотную оболочку

3. Приспособлением к расселению и перенесению неблагоприятных условий у многих простейших служит способность

1)активно передвигаться

2)образовывать цисту

3)размножаться путем деления

4)восстанавливать поврежденные органоиды

4. Беспозвоночных животных с лучевой симметрией тела,

добывающих пищу и защищающихся от врагов с помощью стрекательных клеток, относят к типу

1)членистоногих 2)моллюсков

5. С помощью боковой линии рыба воспринимает

1)запах предметов 2)окраску предметов

6. Какой фактор среды оказывает существенное влияние на распространение пресмыкающихся?

1)свет 2)температура

3)влажность 4)атмосферное давление

7. Аскарида не переваривается в кишечнике человека, так как

1)отличается огромной плодовитостью

2)может жить в бескислородной среде

3)быстро двигается в направлении, противоположном движению пищи

4)тело покрыто оболочкой, на которую не действует

пищеварительный сок

8. Членистоногих, у которых к грудному отделу тела прикрепляются три пары ног, относят к классу

1)ракообразных 2)паукообразных

3)насекомых 4)сосальщиков

9. Преодолевать сопротивление воды при движении окуню помогает

1)боковая линия

2)хороший слух

3)покровительственная окраска

4)черепицеобразное расположение чешуи

10. Кровеносная система в процессе исторического развития впервые появляется у

1)моллюсков 2)плоских червей

3)кольчатых червей 4)кишечнополостных

11. Что предохраняет птиц от перегревания?

1)кожа 2)легкие

3)желудок 4)воздушные мешки

12. Выходу первых позвоночных на сушу в процессе эволюции способствовало появление у них

1)полового размножения, влажной кожи

2)питания готовыми органическими веществами

3)приспособлений к дыханию кислородом воздуха и передвижению по суше

4)костного или хрящевого внутреннего скелета

13. У каких животных в процессе эволюции появляется второй круг кровообращения?

1)хрящевых рыб 2)костных рыб

3)земноводных 4)пресмыкающихся

14. Где начинается переваривание пищи у пауков?

1)в желудке 2)в кишечнике

3)в ротовой полости 4)вне организма

15. Высокая интенсивность обмена веществ у птиц и млекопитающих — следствие возникновения у них в процессе эволюции

1)четырехкамерного сердца и теплокровности

2)разнообразных тканей

3)легочного дыхания

4)развитой пищеварительной системы

16. Признаки усложнения в строении дыхательной системы млекопитающих (по сравнению с пресмыкающимися)

1)появление правого и левого легких

2)наличие трахеи и бронхов

3)увеличение дыхательной поверхности благодаря многочисленным легочным пузырькам

4) формирование ноздрей и носовой полости

17. Какая стадия отсутствует у насекомых с неполным

превращением?

1)яйца 2)личинки

3)куколки 4)взрослого насекомого

18. Какие приспособления, защищающие организм от перегревания, сформировались у млекопитающих в процессе эволюции?

1)наружные слущивающиеся клетки кожи

2)потовые железы

3)сальные железы

4)роговые образования на теле

19. Какие насекомые снижают численность вредителей растений?

1)вши, блохи, клопы, мухи

2)наездники, лесные муравьи

3)оводы, слепни, майские жуки, короеды

4)белянки, цветоеды

20. Определите последовательность этапов эволюции позвоночных животных

1)рыбы – земноводные – пресмыкающиеся – птицы — млекопитающие

2) рыбы – земноводные — пресмыкающиеся

3)рыбы – пресмыкающиеся — земноводные — птицы — млекопитающие

4) рыбы — земноводные — пресмыкающиеся — млекопитающие – птицы

21. К какому типу относят беспозвоночных животных, тело которых, как правило, находится в раковине?

1)плоских червей 2)круглых червей

3)моллюсков 4)членистоногих

22. Нервная система хордовых животных

1)представляет собой трубку, расположенную на спинной стороне тела

2)представляет собой нервную цепочку, расположенную на брюшной стороне тела

3)состоит из нервных стволов и нервных узлов

4)состоит из нервных клеток, образующих нервную сеть

23. У каких животных в процессе эволюции впервые сформировался внутренний скелет?

1)паукообразных 2)насекомых

3)головоногих 4)хордовых

24. Млекопитающих можно отличить от других позвоночных по наличию

1)волосяного покрова и ушных раковин

2)голой кожи, покрытой слизью

3)рогового панциря или щитков

4)сухой кожи с роговыми чешуями

25. Предками древних амфибий были, скорее всего:

1)акулы 2)осетровые

3)лососевые 4)кистеперые

Варенье из бузины: польза и вред

Узнать встретимся ли мы. Сонник дома солнца. Как правильно сформулировать вопрос в процессе гадания

Цепи питания. Поток энергии. Взаимосвязь компонентов биоценоза

Биоценоз — это устойчивая группа взаимосвязанных растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые приспособлены к совместному обитанию на относительно однородном участке пространства.

Основными связями между организмами биоценоза являются пищевые взаимоотношения, которые образуют цепи питания. Цепь питания — это последовательность поедания одних организмов другими. Примером цепи питания в наземном биоценозе может служить такая последовательность: лиственное дерево — гусеница — синица — ястреб. Лиственным деревом питается гусеница, её может съесть синица, а синицу может съесть ястреб — хищная птица. В этой цепи четыре звена, или уровня. В водном биоценозе цепь питания могут образовывать водоросли — ракообразные — мелкие рыбы — крупные хищные рыбы. Обычно цепи питания состоят из 4—6 уровней, и позже мы узнаем почему.

По цепям питания от одного организма к другому идёт передача вещества и энергии. Извлечённая при переработке пищи часть энергии расходуется в организме на его дыхание, передвижение, размножение, рост и развитие.

Цепи питания не изолированы друг от друга, они перекрываются, многократно разветвляются, благодаря чему образуются пищевые сети. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким животным.

Вы уже знаете, что все организмы по способу питания разделяются на две группы — автотрофы и гетеротрофы. Автотрофные организмы — это производители (или продуценты). Они поглощают энергию Солнца и создают из простых неорганических веществ (углекислого газа и воды) сложные органические соединения, богатые энергией.

Далее органические вещества используются гетеротрофными организмами —консументами различных порядков.

Редуценты (или разрушители) разрушают органические остатки автотрофных и гетеротрофных организмов на простые биологические соединения.

Таким образом, пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты — консументы — редуценты. Высвобожденные неорганические вещества снова потребляются автотрофными организмами.

Получается, что благодаря сложным пищевым связям между организмами осуществляется биологический круговорот веществ. Он является основой длительного и устойчивого существования биоценоза, а, следовательно, и условием продолжения жизни на нашей планете.

Рассмотрим ещё пример цепи питания. Заяц питается зелёными частями растений, охотно поедая клевер. И из растений-продуцентов получает накопленную в них энергию.

Заяц — консумент 1-го порядка (или первичный консумент). Часть полученной энергии расходуется зайцем на свою жизнедеятельность: передвижение, рост, периодические линьки. Остальная часть переходит в организм съевшей его лисы. Лиса — вторичный консумент. Если лиса станет жертвой крупной хищной птицы, то её накопленная энергия послужит источником энергии для третичного консумента. Мёртвое тело хищной птицы исчезнет от действия микроорганизмов-редуцентов, которые заканчивают цепь питания.

В цепях питания действует важная закономерность. Только 10 % энергии переходит с одного уровня на другой. Можно подсчитать, что энергия, которая доходит до пятого уровня, составляет всего 0,01 % энергии, поглощённой продуцентами. Большая часть энергии, содержащейся в пище, расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь. Из-за таких больших потерь энергии пищевые цепи не могут быть очень длинными.

Английский эколог Чарлз Элтон предложил способ определения соотношения между разными трофическими уровнями. Этот способ заключается в последовательном расположении трофических уровней в виде пирамиды. Такую пирамиду называют экологической. Существует несколько способов построения экологической пирамиды: по численности, по биомассе и по энергии потреблённой пищи. Рассмотрим подробнее данные типы пирамид.

Пирамида численности отражает численное соотношение между организмами разных трофических уровней. Всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз больше, чем общая масса растительноядных животных, и масса каждого из последующих звеньев пищевой цепи также уменьшается. Эту очень важную закономерность называют правилом экологической пирамиды.

Пирамида биомассы показывает количество живого вещества на каждом уровне. Биомасса выражается в граммах, килограммах или тоннах сырого вещества на единицу пространства — м², км². Биомасса продуцентов больше, чем биомасса последующих элементов цепи.

Энергетические пирамиды показывают передачу энергии, заключенной в биомассе организмов, от одного звена цепи питания к другому. Первый уровень продуцентов всегда самый большой. Его энергии равна 100 %, и, как вы уже знаете, на каждый следующий уровень переходит только 10 % полученной энергии. Получается, что самый высокий уровень имеет наименьшую величину энергии.

Между всеми живыми организмами в биоценозе постоянно происходят тесные взаимоотношения. Они очень разнообразны, например: добывание пищи, сохранение жизни, размножение, завоевание нового жизненного пространства.

Все связи, существующие в биоценозе, делят на четыре группы: трофические, топические, фабрические и форические.

В основу трофических связей положена потребность всех живых организмов в еде. Пищевые связи животных проявляются прямо и косвенно.

Прямые связи прослеживаются в процессе поедания животным своей пищи. Примеры прямых трофических связей: паук, жертвой которого стала муха; заяц, питающийся весенней травой; пчела, собирающая нектар с цветков растений; аист, словивший рыбу.

Разнообразны и косвенные трофические связи, возникающие на основе деятельности одного вида, способствующего появлению доступа к пище другому виду. Гусеницы бабочек-монашенок поедают хвою сосен, ослабляют их защитные свойства и обеспечивают короедам заселение деревьев. Ещё пример: при употреблении в пищу лягушки, щука и аист вступают в косвенные связи.

Топические связи (или связи по месту обитания) возникают, когда один вид создаёт условия для существования другого вида. Например, деревья используются птицами для гнездования или для поселения на их стволах мхов и лишайников.

Многочисленны в биоценозах фабрические связи животных, когда один вид использует другой в качестве строительного материала для своих гнёзд и убежищ. Муравьи строят своё гнездо из кусочков листьев, хвои, веточек и земли; птицы используют для постройки гнёзд ветви деревьев, траву, песчинки, шерсть млекопитающих и перья других видов птиц. Разные виды птиц строят гнёзда по-своему. Береговые ласточки, зимородки — роют в обрывах с мягким грунтом норы с гнездовой камерой в конце хода. Одни из наиболее искусно сплетённых гнёзд сооружают многие ткачиковые. Обыкновенный общественный ткач создает групповые гнёзда, когда под единой крышей находится от 200 до 400 индивидуальных гнездовых камер. Другой вид ткачиковых строит гнездо из травы, пальмовых листьев и камыша, подвешивая дом на тонких ветвях алоэ или акации. А потом приплетает внизу длинную трубку, чтобы к кладке не добрались змеи.

Рак-отшельник в течение жизни по мере роста многократно меняет маленькие раковины моллюсков на более крупные, служащие ему для защиты мягкого брюшка.

Существуют связи, когда организм одного вида способствует распространению другого вида. Это форические связи. Животные переносят растительные семена, споры и пыльцу; млекопитающие участвуют в переносе клещей, блох и других паразитов. Перевозки человеком фруктов и овощей способствуют расселению их вредителей. Путешествия на кораблях и поездах помогают расселиться грызунам, двукрылым и другим животным.

Таким образом, в биоценозах постоянно происходит взаимодействие организмов-продуцентов, консументов и редуцентов, результатом которого является передвижение вещества и энергии по пищевым цепям и сетям. На каждый последующий трофический уровень переходит только 10 % полученной энергии.

Между организмами в биоценозе всегда происходят взаимодействия. Выделяют трофические, топические, фабрические и форические связи.

Конспект урока окружающего мира_3 класс_Кто что ест Цепи питания | План-конспект урока по окружающему миру (3 класс):

Программа: УМК «Школа России»

Предмет: окружающий мир

Класс: 3

Тема: Кто что ест? Цепи питания.

Конспект урока окружающего мира в 3 классе

Тип урока: Урок открытия новых знаний, обретения новых умений и навыков

Цель: создать условия для формирования умений классифицировать животных по типу питания, составлять цепи питания и устанавливать взаимосвязи,

Задачи:

Предметные:

-способствовать развитию речи и логического мышления, умений сравнивать, обобщать, делать выводы;

выделить основные группы животных по способу питания;
рассмотреть цепи питания животных;
изучить приспособленность животных к добыванию пищи и защите от врагов;

содействовать воспитанию бережного отношения к животным, природе в целом;
обосновывать необходимость поддержания человеком природных цепей питания.

Метапредметные

Регулятивные УУД:

-проявлять инициативу действия в учебном сотрудничестве.

Познавательные УУД:

— учить осуществлять поиск необходимой информации для выполнения учебных заданий.

Коммуникативные УУД

— содействовать развитию умений слышать, слушать и понимать партнёра в учебном диалоге.

— планировать свои действия в учебном сотрудничестве.

Личностные УУД:

— содействовать проявлению умений устанавливать связь между целью учебной деятельности и её мотивом.

Оборудование: учебники А.Плешакова «Окружающий мир», рабочие тетради к учебнику, тескт Н. Сладкова «Бежал ежик по дорожке», картинки с изображением животных, цепи питания, карточки с ключевыми словами темы, карточки с тестом «Кто как приспособлен), стихотворение Б.Заходера «Про всех на свете», презентация к уроку.

Ход урока

Актуализация знаний.

— Добрый день, ребята. Сейчас у нас урок окружающего мира. Желаю на этом уроке каждому из вас совершить открытие!

— На прошлом уроке мы с вами познакомились с разнообразием животных. Узнали, что ученые-зоологи делят царство животных на большое число групп по определенным признакам.

Перечислите эти группы (земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие и т.д.)
А сегодня мы попробуем сгруппировать животных по другому признаку. Попробуйте догадаться по какому, послушав текст.

II. Введение в тему.

БЕЖАЛ ЕЖИК ПО ДОРОЖКЕ

Бежал ежик по дорожке, только пяточки мелькали. Бежал и думал: «Ноги мои быстры, колючки мои остры – шутя в лесу проживу». Повстречался с улиткой и говорит: «Ну-ка, улитка, давай наперегонки. Кто кого перегонит, тот того и съест».

Глупая улитка говорит: «Давай!»

Пустились улитка и еж. Улиткина скорость известно какая – семь шагов в неделю. А ежик ножками туп-туп, носиком хрюк-хрюк, догнал улитку, хруп – и съел.

Дальше побежал – только пяточки замелькали. Повстречал лягушку-квакушку и говорит: «Вот что, пучеглазая, давай-ка наперегонки. Кто кого перегонит, тот того и съест».

Пустились лягушка и еж. Прыг-прыг лягушка, туп-туп ежик. Лягушку догнал, за лапку схватил и съел.

Съел лягушку и дальше пятками замелькал. Бежал-бежал, видит, филин на пне сидит, с лапы на лапу переминается и клювищем щелкает. «Ничего, – думает еж, – у меня ноги быстрые, колючки острые. Я улитку съел, лягушку съел – сейчас и до филина доберусь».

Почесал храбрый еж сытенькое брюшко лапкой и говорит этак небрежно: «Давай, филин, наперегонки. А коли догоню – съем!» Филин глазищи прищурил и отвечает: «Бу-бу-будь по-твоему!»

Пустились филин и еж.

Не успел еж и пяточкой мелькнуть, как налетел на него филин, забил широкими крыльями, закричал дурным голосом. «Крылья мои, – кричит, – быстрее твоих ног, ногти мои длиннее твоих колючек! Я тебе не лягушка с улиткой – сейчас целиком проглочу, да и колючки выплюну!»

Испугался еж, но не растерялся: съежился да под корни закатился. До утра там и просидел.

Нет, не прожить, видно, в лесу шутя. Шути, шути, да поглядывай.

Н. Сладков

Обсуждение прочитанного.

– Кем пообедал еж?

– Какую еще пищу ест еж?

– Почему еж испугался филина?

– Кем питается филин?

– Будет ли он есть траву, овощи, семена растений? Почему?

– Догадались ли вы, по какому признаку будем группировать животных сегодня? (по способу питанию).

III. Изучение нового материала.

1. Г р у п п и р о в к а ж и в о т н ы х п о с п о с о б у п и т а н и я.

На доске картинки с изображенными на них животными: лошадь, заяц, тигр, лиса, скворец, лягушка, свинья, еж.

— Рассмотрите животных и сгруппируйте их по способу питания.

Как называются животные, которые питаются растительной пищей?
Другими животными?
Насекомыми?
Всякой (разнообразной) пищей?

Н а д о с к е появляется с х е м а:

— Попробуем соотнести животных с группами. Лошадь – растительноядное, заяц – растительноядное, тигр – хищное, скворец – всеядное, лягушка – насекомоядное, свинья – всеядное, еж – всеядное.

-Какой вывод можете сделать по схеме? (животные питаются растениями или другими животными)

2. Введение понятия «Цепи питания».

Животные питаются растениями или другими животными. Поэтому говорят, что живые существа связаны между собой в цепи питания. (на доске появляется карточка).

— Как вы понимаете это словосочетание? (кто кем питается; неразрывная связь; нечто единое)

— Чему, по-вашему, будем учиться сегодня на уроке? (составлять цепи питания)

— На какие вопросы будем отвечать на сегодняшнем уроке?

Зачем человеку нужны знания о цепях питания? (вопрос урока)- вывешивается на доску

Попробуем найти ответ на этот вопрос.
Как бы вы ответили на него в начале уроке?

— Почему она так названа – цепь? Есть ли что-то схожее с металлической цепью? (картинка на доске цепь)

Посмотрите, на ваших партах вы видите примеры цепей питания. Посовещайтесь в паре и попробуйте проанализировать их по плану.

В каком порядке расположены звенья в цепи питания?
С чего начинается цепь? Почему?

Примерный ответ: Растения способны использовать энергию солнца и производить питательные вещества из углекислого газа и воды. Их особенность заключается в том, что они сами готовят пищу. (В помощь можно предложить схему дыхания растений).

— Что заметили, выполняя задание?

— Какой вывод сделаем по заданию? (строгая последовательность) (появляется карточка на доске)

— Для чего выполняли задание, где пригодятся полученные знания? (при составлении цепей питания)

Хорошо ли мы разобрались в последовательности звеньев, узнаем, выполнив задание. Как вы думаете, что будем делать? (составлять цепь питания)
На партах вы видите конвертики, в них карточки со словами. Составьте из данных слов цепи питания.

Сосна-жук-короед — дятел

водоросли – карась – щука

яблоня – яблоневая тля – божья коровка

рожь-мышь-змея

— Сложно ли было справиться с заданием? Что помогло?

— Связаны ли цепи питания между собой? (нет)

— Почему? (разные природные сообщества)

-Давайте назовем их (1 – лес, 2-водоем, 3-сад, 4-поле)

— Какой вывод можно сделать по заданию? (в каждом природном сообществе образуются свои цепи питания) (появляется карточка на доске)

3. Знакомство со способами защиты животных от врагов

– Вспомните рассказ о еже и филине.

– Почему ежику удалось спастись? (помогли иголки)

– А знаете ли вы других животных, которые хорошо приспособились защищаться от врагов?

— Узнаем это, поработав с карточками, на которых дан текст «Кто как приспособлен». Работаем с карандашом. Ваша задача — подчеркивать названия животных и их особенности.

— Поделитесь, что у вас получилось.

— Почему так устороена природа? (чтобы сохранялось равновесие, баланс в природе)

Какой сделаем вывод? (животные приспособлены к добыванию пищи и к защите от врагов) (появляется карточка на доске)

4. Обсуждение особенностей звеньев цепи питания.

— Сколько звеньев мы наблюдаем в цепях питания?

— Как вы думаете, есть ли в цепи питания конечное звено? Предлагаю это обсудить в группах. (обсудите в группах)

При затруднении ребят можно задать вспомогательный вопрос: -как образуется почва и почему в ней не заканчивается запас минеральных солей?

— Бактерии. Одни из них превращают остатки животных и растений в перегной, а другие — из перегноя вырабатывают минеральные соли, которые необходимы для жизни и роста растений. Так как в природе ничто не возникает из ничего и не исчезает без следа, с чего начинается же цепь питания? (С растения.)

— Чем она заканчивается? (Грибами и бактериями.)

— Какой можно сделать вывод? (непрерывность цепи питания) (появляется карточка на доске)

— Подумайте, что произойдёт, если из цепи питания выпадает какое-либо звено.

-Что произошло бы, если бы на Земле исчезли лягушки, змеи, совы?

Изобразим это на схеме.

— На каком месте в цепи питания они находятся? (на третьем)

-Вычеркиваем их.

— Какие животные находятся на втором месте? (травоядные)

-Что произойдет с ними? (их число будет расти)

-Раз травоядных будет все больше, что же произойдет с растениями? (они исчезнут)

-Так, что же бы произошло, если на Земле исчезли лягушки, змеи, совы?

(не стало бы растений на Земле, их съели бы растительноядные животные)

На доске появляется схема:

— К чему может привести исчезновение растений на Земле? ( к экологической катастрофе)

Приведу примеры, когда человек попытался разрушить звенья цепи питания и к чему это привело.

Основное занятие жителей полуострова Таймыр, что на севере России – оленеводство. Вот какая беда случилась здесь. На Таймыре решили обезопасить оленей от волков. Стали убивать волков с вертолетов и истребили их множество. Через три года заметили: число больных оленей увеличилось в 15 раз!

— Почему так произошло? (Волки – природные санитары)

Еще сравнительно недавно волков безжалостно уничтожали, да и теперь их преследуют почти повсеместно, считая, что они наносят природе невосполнимые потери и представляют угрозу для животноводства. Действительно, там, где волков много, а дичи мало, они нападают на стада и уничтожают много животных.

— А что произойдет, если убить всех волков?

В ряде заповедников США было решено полностью уничтожить волков, но это обернулось трагедией. Сначала копытные в заповеднике увеличили свою численность (в 5-10 раз), затем, уничтожив всю пригодную им в пищу растительность, тысячами гибли от голода. Волки уничтожают, главным образом, больных и слабых животных, выполняя роль санитаров.

-Какой вывод можно сделать по вышесказанному? (Неразрывность звеньев, иначе нарушается экологическое равновесие) (появляется карточка на доске)

4. Выводы. — Посмотрите сколько знаний мы сегодня получили о цепи питания, сколько открытий сделали. Попробуйте рассказать по схеме, что сегодня узнали о цепи питания.

-Давайте обратимся к главному вопросу сегодняшнего урока. Как бы вы сейчас на него ответили? (человеку нужно очень хорошо знать, что в природе все

взаимосвязано)

— Человек – самое могущественное из живых существ и больше других вмешивается в дела земного дома. В результате по незнанию человек совершает ошибки, а они оборачиваются общей бедой. Именно поэтому мы и знакомимся с цепями питания, чтобы быть осторожнее и мудрее в обращении с природой.

Наш урок я бы хотела закончить стихотворением Б.Заходера «Про всех на свете»

Все-все на свете

На свете нужны!

И мошки не меньше

Нужны, чем слоны.

Нельзя обойтись

Без чудищ нелепых

И даже без хищников

Злых и свирепых!

Нужны все на свете!

Нужны все подряд-

Кто делает мед

И кто делает яд.

Плохие дела у кошки без мышки,

У мышки без кошки не лучше делишки.

Да, если мы с кем- то не очень дружны-

Мы все-таки очень друг другу нужны.

А если нам кто-нибудь лишним покажется,

То это, конечно, ошибкой окажется!

6. Рефлексия.

-В конце нашего урока попробуем оценить свою работу по цветовой шкале.

ВСЕ ПОНЯЛ, БЫЛО ЛЕГКО НА УРОКЕ — желтый

ПОНЯЛ НЕ ВСЕ, ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ — зеленый

БЫЛО ТРУДНО, НУЖНА ПОМОЩЬ УЧИТЕЛЯ- красный

— Поделитесь впечатлениями о теме урока.

Мне показалось трудным…

Было интересно…

Хотелось бы побольше узнать о…

7. Домашнее задание.

Попробуйте составить цепь питания любого животного.

Классификация и использование цепей классов 1, 2 и 3

Примечание. Эта статья основана на NEC 1999 года.

Цепи класса 1, 2 и 3 классифицируются как цепи дистанционного управления, сигнализации и цепи с ограничением мощности в соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC). NEC определяет такие цепи как часть системы электропроводки между стороной нагрузки устройства защиты от перегрузки по току (OCPD) или источником питания с ограниченной мощностью и всем подключенным оборудованием.

Эти цепи отличаются своим назначением и ограничением электрической мощности, что отличает их от цепей освещения и силовых цепей. Эти цепи также классифицируются в соответствии с их соответствующими ограничениями по напряжению и мощности.

Цепи класса 1

NEC делит цепи класса 1 на два типа: цепи с ограничением мощности и цепи дистанционного управления и сигнализации. Цепи класса 1 с ограничением мощности ограничены 30 В и 1000 ВА. Цепи дистанционного управления и сигнализации класса 1 ограничены 600 В, но существуют ограничения на выходную мощность источника.

Цепи с ограничением мощности класса 1 имеют ограничитель тока на источнике питания, который их питает. Этот ограничитель представляет собой OCPD, который ограничивает величину тока питания в цепи в случае перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю. Трансформатор или источник питания другого типа обеспечивает питание цепей класса 1.

Как правило, цепи дистанционного управления и сигнализации Класса 1 должны соответствовать большинству тех же требований к проводке, что и для цепей питания и освещения. Мы обычно используем схемы дистанционного управления класса 1 в контроллерах двигателей (которые управляют механическими процессами), лифтах, конвейерах и в оборудовании, управляемом из одного или нескольких удаленных мест. Сигнальные цепи класса 1 используются в системах вызова медсестер в больницах, электрических часах, системах банковской сигнализации и заводских системах вызова.

Проводники различных цепей
Цепи класса 1 могут занимать один и тот же кабель, корпус или кабелепровод независимо от того, являются ли отдельные цепи класса 1 переменным или постоянным током, при условии, что все проводники класса 1 изолированы для максимального напряжения любого проводника в кабеле, корпусе, или гоночная трасса. NEC позволяет цепям класса 1 и цепям питания размещаться в одном кабеле, корпусе или кабелепроводе в ситуациях, когда система питания оборудования функционально связана.

Одним из примеров является ситуация, когда проводники источника питания и проводники цепи управления проложены в одном и том же кабелепроводе для управления и эксплуатации одного и того же оборудования, например контроллера двигателя.

Исключение 1 к гл. 725-26(b) поясняет, что эти схемы можно комбинировать при установке в центрах управления заводской или полевой сборки. Исключение 2 к гл. 725-26(b) разрешает смешивание подземных проводников в смотровом колодце при соблюдении всех следующих условий: (1) проводники питания или цепи класса 1 находятся в кабеле с металлическим корпусом или кабеле типа UF; (2) Проводники постоянно отделены от проводников питания непрерывным прочно закрепленным непроводником, таким как гибкая трубка, в дополнение к изоляции на проводе; и (3) проводники надежно и надежно отделены от проводников электропитания и надежно закреплены на стойках, изоляторах или других одобренных опорных средствах.

Требования к снижению номинальных характеристик

Если в кабелепроводе находятся только проводники цепи класса 1, вы можете определить количество проводников в соответствии с положениями, изложенными в гл. 300-17. Факторы снижения номинальных характеристик, указанные в гл. 310-15(b)(2)(a) и сопроводительная таблица применяются только в том случае, если такие проводники несут постоянную нагрузку, превышающую 10% от допустимой нагрузки каждого управляющего проводника, проложенного через систему кабельных каналов.

Вы должны использовать гл. 300-17, чтобы определить количество проводников питания и проводников цепи класса 1, которые можно протянуть через кабелепровод [на основании правил пп. 725-28(а), (б) и (в)]. Факторы снижения номинальных характеристик, указанные в ст. 310, таблица 310-15(b)(2)(a) применяется к: (1) всем проводникам, где проводники цепи класса 1 выдерживают непрерывную нагрузку, превышающую 10 % номинальной нагрузки каждого проводника, и где общее количество проводников составляет четыре и более; (2) Только проводники электропитания, если проводники цепи класса 1 не несут длительную нагрузку, превышающую 10 % номинальной нагрузки каждого проводника, и где количество проводников электропитания равно четырем или более.

Если вы устанавливаете проводники цепи класса 1 в системах кабельных лотков, они должны соответствовать правилам и положениям гл. с 318-9 по 318-11 ст. 318.

Вы можете использовать проводники № 18 и № 16 для цепей класса 1, если они питают нагрузки, которые не превышают допустимых токов, указанных в гл. 402-5, и если вы устанавливаете их в кабелепровод, утвержденный корпус или кабель, указанный в списке. Проводники большего диаметра, чем № 16, не могут питать нагрузки, превышающие номинальные токи, указанные в гл. 310-15. Гибкие шнуры должны соответствовать конструктивным и монтажным требованиям ст. 400.

Изоляция проводников для цепей класса 1 должна соответствовать напряжению 600 В. Проводники крупнее № 16 должны соответствовать требованиям ст. 310. Токопроводящие жилы типоразмеров № 18 и 16 должны быть типа ФФХ-2, КФ-2, КФФ-2, ПАФ, ПАФФ, ПФ, ПФФ, ПГФ, ПГФФ, ПТФ, ПТФФ, РФХ-2, РФХХ-2, РФХХ. -3, SF-2, SFF-2, TF, TFF, TFFN, TFN, ZF или ZFF. Однако вы можете использовать проводники с другими типами и толщиной изоляции, если они указаны для использования в цепях класса 1 [см. гл. 725-27(а) и (б)].

Цепи классов 2 и 3

NEC определяет цепи классов 2 и 3, а в таблицах 11(a) и (b) в главе 9 приведены ограничения мощности для источников питания: одно для переменного тока и одно для постоянного тока. Как правило, цепь класса 2 (работающая при напряжении 24 В с блоком питания с долговечной маркировкой «Класс 2» и мощностью не более 100 ВА) является наиболее часто используемой.

NEC определяет цепь класса 2 как часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 2 и подключенным оборудованием. Из-за ограничений по мощности цепь класса 2 считается безопасной с точки зрения возгорания и обеспечивает приемлемую защиту от поражения электрическим током.

Кодекс определяет цепь класса 3 как часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 3 и подключенным оборудованием. Поскольку цепи класса 3 имеют более высокие уровни тока, чем цепи класса 2, в нем указаны дополнительные меры безопасности для обеспечения защиты от поражения электрическим током, с которым вы можете столкнуться на рабочем месте.

Мощность для цепей класса 2 и класса 3 ограничена либо изначально (в которых не требуется защита от перегрузки по току), либо комбинацией источника питания и защиты от перегрузки по току.

Максимальное напряжение цепи составляет 150 В переменного или постоянного тока для источника питания класса 2 с естественным ограничением мощности и 100 В переменного тока или постоянного тока для источника питания класса 3 с внутренним ограничением. Максимальное напряжение цепи составляет 30 В переменного тока и 60 В постоянного тока для источника питания класса 2, ограниченного защитой от перегрузки по току, и 150 В переменного или постоянного тока для источника питания класса 3, ограниченного защитой от перегрузки по току.

Например, термостаты системы отопления обычно относятся к системам класса 2, а большинство систем малых звонков, зуммеров и сигнализаторов относятся к цепям класса 2. Класс 2 также включает небольшие телефонные системы внутренней связи, в которых батарея и цепь вызывного сигнала питают голосовую цепь.

В тех случаях, когда цепь класса 2 проложена на расстоянии, где падение напряжения становится проблемой (из-за отсутствия напряжения, которое будет питать оборудование), цепи класса 3 иногда используются для обеспечения необходимого напряжения и тока. Схемы и аксессуары класса 3 могут быть спроектированы таким образом, чтобы решить проблему чрезмерного падения напряжения.

Для систем класса 2 и 3 не требуются те же методы подключения, что и для систем электропитания, освещения и класса 1. Бывают случаи, когда 2-в. необходимо разделение этих систем.

Для получения дополнительной информации прочитайте разделы «Освежение требований к цепи класса 1» и «Требования к цепи класса 2».

Объяснение трехфазного питания | Объяснение трехфазного питания

В этом видео подробно рассматривается трехфазное питание и объясняется, как оно работает. Трехфазную электроэнергию можно определить как общий метод производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это тип многофазной системы, который является наиболее распространенным методом, используемым электрическими сетями во всем мире для передачи энергии.

Дополнительные ресурсы Raritan

Стенограмма:
Добро пожаловать в этот анимационный видеоролик, в котором кратко объясняется трехфазное питание. Я также объясню загадку, почему 3 линии электропередач находятся на расстоянии 120 градусов друг от друга, потому что это ключевой момент для понимания трехфазного питания.

Электроэнергия, поступающая в центр обработки данных, обычно представляет собой 3-фазную мощность переменного тока, что означает 3-фазную мощность переменного тока.

Давайте рассмотрим упрощенный пример того, как генерируется трехфазное питание.

Этот пример отличается от того, что я использовал для описания того, как трехфазный двигатель использует мощность. В видео с переменным током мы показали, как вращение магнита вокруг одного провода заставляет ток течь туда и обратно. Теперь мы пропустим магнит через 3 провода и посмотрим, как это повлияет на ток в каждом проводе.

В этом трехфазном примере северный положительный конец магнита направлен прямо вверх на первую линию.

Чтобы упростить объяснение концепции, давайте воспользуемся циферблатом и скажем, что первая линия находится в положении «двенадцать часов». Электроны в линии 1 будут течь к северному полюсу магнита. Что происходит, когда магнит теперь качается 90 градусов?

Как мы видели на видео с переменным током, поскольку магнит перпендикулярен линии 1, электроны в линии 1 перестанут двигаться. Затем, когда магнит повернется более чем на 90 градусов, южный полюс магнита приблизится к первой линии, и электроны изменятся на противоположные, что означает, что направление тока изменится на противоположное. Об этом было подробно рассказано в видео о переменном токе. Если вы нажали на это видео, не имея полного представления о переменном токе, сначала просмотрите это видео.

Глядя на диаграмму, вы можете понять, почему я выбрал аналоговый циферблат. Круг равен 360 градусам, и часы делят круг на 12 частей, так что каждый час покрывает 30 градусов круга. Переход от 12 к 3 составляет 90 градусов, а переход от 12 к 4 — 120 градусов.

При выработке трехфазного питания медные линии располагаются под углом 120 градусов друг к другу. Итак, когда вы находитесь в положении «четыре часа» в нашем примере, это 120 градусов от первой линии. А положение «8 часов» находится на 120 градусов от положений «4 часа» и «12 часов». 3 линии равномерно распределены по кругу.

Если северный полюс находится ближе к одному из 3-х проводов, то электроны движутся в этом направлении. Чем ближе южный полюс подходит к каждому проводу, тем больше электроны удаляются от южного полюса. В каждой из этих трех линий электроны движутся вперед и назад, но они не всегда движутся в том же направлении или с той же скоростью, что и две другие линии.

Давайте снова посмотрим на пример. Когда магнит вращается, когда северный полюс находится в положении 1 час, он становится перпендикулярным линии 2, поэтому, конечно, электроны перестают двигаться по линии 2. Но они все еще движутся по линии 1, притягиваясь к более близкому северному полюсу, и они двигаются по линии 3, отталкиваясь от южного полюса. Когда северный полюс магнита повернут на 2 часа, на линию 1 и [линию] 2 влияет северный полюс, но южный полюс находится прямо напротив линии 3, поэтому теперь он имеет пиковый ток. В 3 часа магнит перпендикулярен линии 1, поэтому электроны перестают двигаться, но на линию 2 влияет северный полюс, а на линию 3 — южный полюс, поэтому ток течет по линиям 2 и 3.

Надеюсь, этот пример покажет вам, как в любой момент времени ток всегда течет как минимум по 2 линиям. Он также показывает взаимосвязь между тремя линиями, когда магнит вращается по кругу. Когда магнит движется вокруг циферблата, на каждую из трех линий будет влиять либо северный, либо южный полюс, за исключением случаев, когда магнит перпендикулярен линии.

Давайте сосредоточимся на линии 1. Она достигает своего пикового значения, когда северный полюс указывает на 12-часовую и 6-часовую позиции. Это при нулевом токе, когда северный полюс указывает на 3 и 9.час. Только 1 из 3 линий всегда находится на пике, но поскольку линий 3, для каждого цикла есть 3 положительных пика и 3 отрицательных пика. В 6 различных положениях на циферблате одна из линий находится на пике. Позиции 12 и 6 — чередующиеся пики линии 1, позиции 2 и 8 — чередующиеся пики линии 3, а позиции 4 и 10 — чередующиеся пики линии 2.

Теперь давайте объясним эти запутанные формы сигналов, которые часто используются для изображения трех фаз. Если вы посмотрите на пример сигнала, вы увидите, что первая линия выделена синим цветом, и она начинается с нуля. Это означает, что магнит перпендикулярен этой линии. Когда магнит движется, вы можете видеть, что ток достигает своего пика. Затем, когда положительный полюс проходит мимо этого провода, ток начинает ослабевать, пока магнит снова не станет перпендикулярным, что приводит к нулевому току. Когда отрицательный полюс начинает приближаться, ток меняет направление и движется в другом направлении к другому пику, прежде чем вернуться к нулевому току. Это завершает 1 полный цикл для этой строки.

Чтобы двумерная диаграмма показывала взаимосвязь между линиями, теперь в ней показан промежуток, который означает время, за которое магнит повернется на 120 градусов. Это когда красная линия находится на нулевом токе. По мере того как магнит продолжает вращаться, красная линия будет двигаться к своему пиковому положительному току, а затем вернется к нулю, после чего ток изменит направление. График также показывает, что третья линия начинается при нулевом токе через 120 градусов после второй линии. Итак, если вы посмотрите на эти 3 линии, вы увидите, что, когда одна линия находится на пике, другие 2 линии все еще генерируют ток, но они не в полную силу, то есть они не на пике. Так как электроны текут от положительного пика к отрицательному, ток отображается как текущий от положительных значений к отрицательным. Помните, что положительные и отрицательные стороны не исключают друг друга. Положительная и отрицательная коннотация используется только для описания того, как чередуется ток.

В 3-фазной цепи вы обычно берете одну из 3-х токонесущих линий и подключаете ее к другой из 3-х токоведущих линий. Одно исключение из этого описано в видео «Дельта против звезды».

В качестве примера возьмем 3-фазную линию 208 вольт. Каждая из трех линий будет иметь напряжение 120 вольт. Если вы посмотрите на график, вы легко увидите выходную мощность любых двух линий. Если одна линия находится на пике, другая линия не находится на пике. Вот почему в трехфазной цепи неправильно умножать 120 вольт на 2, чтобы получить 240 вольт.

Итак, если вам интересно, почему у вас дома есть 110/120 вольт для обычных розеток, но у вас также есть приборы на 220/240 вольт, что дает? Ну, это не трехфазное питание. На самом деле это 2 однофазные линии.

Итак, как рассчитать мощность объединения двух линий в трехфазной цепи? Формула представляет собой вольт, умноженный на квадратный корень из 3, который округляется до 1,732. Для 2 линий, каждая из которых несет 120 вольт, расчет для этого равен 120 вольт, умноженному на 1,732, и результат округляется до 208 вольт.

Вот почему мы называем это трехфазной цепью на 208 В или трехфазной линией на 208 В. Трехфазная цепь на 400 вольт означает, что каждая из 3 линий несет 230 вольт.

Последняя тема, о которой я расскажу в этом видео: почему компании и центры обработки данных используют 3 фазы?

Прямо сейчас позвольте мне дать вам простой обзор. Для трехфазной сети вы соединяете линию 1 с линией 2 и получаете 208 вольт. В то же время вы [можете] подключить линию 2 к линии 3 и получить 208 вольт. И вы [можете] соединить линию 3 с линией 1 и получить 208 вольт. Если провод способен подавать 30 ампер, то передаваемая мощность составляет 208 вольт, умноженных на 30 ампер, умноженных на 1,732, что дает общую доступную мощность 10,8 кВА.

Для сравнения, для однофазной цепи на 30 ампер с напряжением 208 вольт вы получите только 6,2 кВА. По сути, 3 фазы обеспечивают большую мощность.

Существуют и другие факторы, почему гораздо лучше подавать трехфазное питание к стойке центра обработки данных, а не использовать однофазное питание, и эти факторы обсуждаются в видео о вольтах и амперах, а также в видео 208 и 400 вольт.

Трехфазная электроэнергия — подвал электрических цепей

Трехфазная электроэнергия вездесуща, и это важная концепция электротехники, которую необходимо понять. Здесь Роберт объясняет трехфазное распределение электроэнергии, почему оно так распространено и как его использовать. Он также помогает нам самостоятельно собрать небольшой экспериментальный трехфазный источник питания.

Добро пожаловать на «Темную сторону». С тех пор, как в конце 1880-х годов были разработаны первые электрические сети, трехфазная электроэнергия была наиболее распространенным методом доставки электроэнергии во всем мире. Я предполагаю, что большинство читателей Circuit Cellar больше привыкли к напряжению постоянного тока 5 В или 3,3 В, но трехфазное является нормой для электрических сетей, даже если ваш дом питается от одной фазы.

Недавно перед моей компанией впервые за многие годы была поставлена задача разработать продукт, напрямую подключенный к трехфазному источнику. По служебным причинам я не могу объяснить, что это был за дизайн, но он дал мне идею для этой статьи. В этом месяце я объясню, что такое трехфазное распределение, почему оно так распространено и как его использовать. Кроме того, я также покажу вам, как построить небольшой экспериментальный трехфазный источник питания примерно за 300 долларов. Как обычно, я не буду использовать сложную математику. Итак, присаживайтесь и сохраняйте спокойствие!

ОДНОФАЗНЫЙ

На заре существования электрических сетей использование постоянного (непрерывного) тока (DC) или переменного тока (AC) в течение многих лет было техническим, коммерческим, общественным и патентным конфликтом, известным как « Война течений». В частности, Томас Эдисон был сторонником DC, тогда как Джордж Вестингауз возглавлял лагерь AC. Короче говоря, ребята из AC выиграли, но я рекомендую вам прочитать статью в Википедии об этом интересном фрагменте истории [1].

Как известно, переменный ток передается по паре проводов. Напряжение между двумя проводами попеременно положительное и отрицательное, и более точно следует синусоидальной функции времени. Передача энергии дифференциальная, поэтому важна только разница напряжений между этими двумя линиями. Тем не менее, обычно одна из двух линий, называемая «нейтральной», имеет напряжение, близкое к напряжению земли, в то время как другая линия, «фаза», колеблется вокруг этого опорного напряжения. Чтобы сделать нашу жизнь более интересной, частота и амплитуда этого напряжения зависят от страны, как известно каждому путешественнику. Например, если вы, как и я, живете во Франции, то переменное напряжение как функция времени будет:

Фаза(t) = 325×sin(2π×50×t)

Следовательно, мгновенное напряжение в наших вилках изменяется от -325В до +325В с частотой 50Гц. Эквивалентное среднеквадратичное значение напряжения составляет 325 В, деленное на квадратный корень из 2 (√2), что дает 230 В 90 142 RMS 90 143 . Это означает, что наши источники переменного тока в среднем обеспечивают ту же мощность, что и источник постоянного тока 230 В.

ТРИ ФАЗЫ?

Я сейчас объясню почему, но однофазные источники электроэнергии почти всегда берутся из трехфазной распределительной сети. Что такое трехфазная система электроснабжения? Как следует из названия, здесь уже не один, а три фазных проводника, по каждому из которых течет переменный ток той же частоты и напряжения, что и при измерении от заданной нулевой точки. Однако между каждым из них существует разница фаз в 120 градусов, что составляет ровно одну треть цикла (360 градусов/3=120 градусов или 2π/3, если выразить в радианах). Как и в случае однофазного распределения, нейтраль обычно где-то соединена с землей.

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

На рис. 1 (вверху) показаны линейные напряжения трехфазной распределительной системы на примере Франции. Каждая фаза имеет размах напряжения ±325 В и частоту 50 Гц, как и одна фаза, но имеет фазовый сдвиг на 120 градусов по отношению к двум другим. Итак, в двух словах:

Phase1(t) = 325 × sin(2π × 50 × t + 0)

Phase2(t) = 325 × sin(2π × 50 × t + 2π/3)

Phase3(t) = 325 × sin(2π × 50 × t + 2π/3 ) Внизу Напряжение, измеренное между любыми парами фаз, в 1,73 раза выше, чем между фазой и нейтралью

. В этом примере напряжение между каждой фазой и нейтралью по-прежнему составляет ±325 В _P-P (размах) или 230 В _СКЗ . Но какое напряжение измеряется между любыми двумя из трех фаз? Это по-прежнему синус с той же частотой, здесь 50 Гц, но с напряжением, умноженным на √3, что равно 1,73. Следовательно, мгновенное напряжение между двумя фазами во Франции составляет ±562 В _P-P или 400 В _RMS . Почему этот коэффициент √3? Есть три способа понять это. Первый — просто посмотреть на график Рисунок 1 . Измерьте разницу между двумя фазами на верхнем графике для одного и того же временного шага или посмотрите на график на рис. 1 (внизу) , на котором показано напряжение между любыми двумя парами фаз. Вы увидите, что пиковое напряжение в 1,73 раза выше, чем при измерении между одной фазой и нейтралью.

Второй способ — нарисовать так называемую «векторную диаграмму», как показано на Рисунок 2 . Длина каждого вектора соответствует амплитуде синусоиды, тогда как их угловое положение соответствует их фазам. Амплитуды могут быть либо пиковыми, либо среднеквадратичными значениями. Здесь три вектора зеленого цвета показывают соответствующее напряжение и фазу для каждой из трех фаз. Разность напряжений между двумя фазами представлена оранжевыми векторами, и они, несомненно, длиннее. Проведите тригонометрию или измерьте на диаграмме, и вы обнаружите, что отношение равно √3 .

Рисунок 2
Эта векторная диаграмма позволяет нам понять, откуда взялось соотношение 1,73. Справа перечислены наиболее распространенные трехфазные напряжения.

Последний способ — использовать уравнения для Фазы 1 и Фазы 2, приведенные выше. Вычтите их и запомните небольшую формулу разности двух синусоидальных функций. (не обижу вас напоминанием). Вы обнаружите, что разница составляет:

2 × sin(π/3), что составляет √3

ЗВЕЗДА И ТРЕУГОЛЬНИК

Как объяснялось, каждая фаза трехфазного распределения обеспечивает источник питания переменного тока с нейтраль как обратка. Эта нейтральная линия обычно проходит через четвертую линию и позволяет использовать три фазы как три независимые однофазные сети: просто используйте одну из фаз и нейтраль в качестве обратного пути, и вы получите однофазный эквивалент. . Вот, собственно, как однофазное распределение подается в наши дома.

Такая конфигурация, при которой нагрузки подключаются между одной из фаз и нейтралью, называется «конфигурацией звезда» (Y) или конфигурацией звезды. Здесь нулевой провод обязателен и обычно заземляется на станции доставки. Эту нейтраль, конечно, не следует путать с соединением защитного заземления, которое всегда является независимым и используется исключительно для защиты от замыканий. При нормальном использовании ток не проходит.

При использовании конфигурации «звезда» нагрузки, подключенные к каждой фазе, располагаются таким образом, чтобы, насколько это возможно, от каждой фазы потреблялась одинаковая мощность. В такой идеально сбалансированной конфигурации и при чисто резистивных нагрузках математика показывает, что сумма токов трех фаз равна нулю. Это означает, что ток, проходящий через нейтральный провод, также равен нулю! Фактически, обратный ток нагрузок, подключенных, например, к фазе 1, точно уравновешивает обратный ток нагрузок, подключенных к двум другим фазам, которые, соответственно, сдвинуты по фазе на 120 и 240 градусов. Я не буду приводить демонстрацию здесь, но если вам интересно, есть хорошая статья на эту тему на Википедия [2].

Таким образом, для конфигурации «звезда» нейтральная линия теоретически может быть опущена, если нагрузки были точно сбалансированы. В реальной жизни их нет, и нейтральная линия абсолютно обязательна. Если вы перережете нейтральную линию в несбалансированной конфигурации «звезда», то напряжение в центральном соединении больше не будет фиксированным, и напряжения, приложенные к нагрузкам на трех фазах, больше не будут одинаковыми: некоторые получают напряжение значительно ниже номинального, тогда как другие получают перенапряжение.

ОТСУТСТВУЕТ ВИНТ

Несколько лет назад мы столкнулись с такой ситуацией в здании, где находится моя компания. Причиной стал ослабленный винт на одной из главных распределительных шин здания. Последствия, к счастью, ограничились большим количеством дыма от нескольких приборов, возгоранием лазерного принтера и ущербом примерно в 10 000 долларов.

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

Теперь давайте рассмотрим другой способ использования трехфазной сети, называемый «конфигурацией треугольника» (Δ). Как вы уже догадались, здесь нагрузки подключаются между каждой парой фаз и получают более высокое напряжение, как объяснено. Таким образом, в конфигурации треугольника для передачи требуется только три провода, поскольку нейтраль не задействована. Опять же, сюда не входит защитное заземление, которое всегда независимо, но не пропускает ток, за исключением случаев возникновения неисправности. Конфигурация «треугольник» менее распространена, чем «звезда», для бытовых установок, но в основном используется на промышленных объектах, например, для питания двигателей или мощных трансформаторов. Конфигурация треугольника также используется для передачи электроэнергии на большие расстояния, просто потому, что она исключает необходимость в четвертом проводнике.

Наконец, вы должны знать, что существует множество способов преобразовать соединение по схеме «звезда» в соединение по схеме «треугольник» или наоборот, или изолировать две сети по схеме «звезда» или «два треугольника». Вам просто нужно использовать правильный тип трансформатора. Например, трансформатор с четырехпроводной вторичной обмоткой «звезда» и трехпроводной первичной обмоткой «треугольник» используется для подключения несимметричных нагрузок при сохранении полностью сбалансированного тока в распределительных линиях.

ЗА И ПРОТИВ?

Остановимся на преимуществах трехфазного распределения по сравнению с однофазным. Почему все поставщики электроэнергии используют трехфазную сеть, для которой требуется больше проводов? Просто потому, что трехфазная схема более экономична. Он использует меньше проводящего материала для передачи того же количества энергии. Точнее, при той же общей массе проводников трехфазная система позволяет передавать не менее чем в два раза больше энергии! Ты мне не веришь? Давайте проделаем очень простую математику. Представьте, что у вас есть однофазный, 230В _RMS с током, ограниченным 100 А из-за максимального номинального тока двух проводов. Это дает доступную мощность 230 × 100 = 23 кВт.

Теперь перейдем к трехфазной сети. Если вы используете конфигурацию треугольника для длинных линий, вам потребуется три провода, а не два, поэтому ваш бюджет на провода будет умножен на 1,5 для того же номинала 100 А. Однако теперь вы получите до 23 кВт с каждой фазы, или всего 69 кВт. Это в 3 раза больше мощности и в 1,5 раза больше стоимости провода, поэтому чистый выигрыш представляет собой соотношение 3/1,5 = 2, а не маленький выигрыш.

С другой стороны, есть некоторые недостатки трехфазной электроустановки по сравнению с однофазной: они включают более высокую сложность, более дорогие трансформаторы и несколько больший риск для безопасности, поскольку напряжения между парами фаз выше. Однако для конструктора электроники или экспериментатора есть еще один недостаток: безопасно играть с трехфазными сетями не так просто. В частности, нет ничего похожего на недорогой трехфазный настраиваемый лабораторный генератор.

Столкнувшись с этой трудностью для нашего конкретного проекта, моя компания решила собрать небольшой самодельный трехфазный генератор. Цель состояла не в том, чтобы получить от него сколько-нибудь значительную мощность, а просто в том, чтобы получить три источника переменного тока с 120-градусным фазовым сдвигом, и простой способ изменения напряжения от 0 до 250В _RMS, и частоты от 50Гц до 60Гц. . Просто продолжайте читать, если хотите знать, как это сделать.

ДДС ВОКРУГ?

Первым строительным блоком для такого генератора должен быть генератор синусоидального сигнала с тремя выходами, способный как можно точнее определить фазовый сдвиг между выходами. Постоянные читатели могут помнить давнюю колонку о технологии прямого цифрового синтеза (DDS) («Direct Digital Synthesis 101», Circuit Cellar 217, август 2008 г.) [3]. Короче говоря, DDS — это полностью цифровое решение для генерации синусоидального сигнала с точным контролем всех параметров генерируемого сигнала (, рис. 3, ).

Рисунок 3
Схема прямого цифрового синтеза (DDS) представляет собой полностью цифровой способ генерации синусоидальных сигналов.

Схема основана на фазовом регистре, который увеличивается на заданную величину в каждом такте. Полученная фаза затем используется в качестве адреса для справочной таблицы синусоиды, а затем направляется в цифро-аналоговый преобразователь и фильтруется. Приятно то, что тогда можно точно управлять фазой, просто добавляя постоянное значение в регистр фазы.

Для реализации настоящей DDS вы можете разработать собственную аппаратную или встроенную программу, но самым простым решением будет купить микросхему DDS у лидера рынка, компании Analog Devices. В частности, этот производитель предлагает микросхему, которая, кажется, точно предназначена для того, что нам нужно, AD9959 [4]. Посмотрите на его архитектуру ( Рисунок 4 ). Этот кусок кремния объединяет четыре независимых генератора DDS с независимыми регуляторами частоты, фазы и амплитуды. Использование трех из них с одинаковой частотой, но смещением фаз на 120 градусов — хорошая отправная точка для трехфазного генератора. Эти микросхемы DDS могут генерировать частоты до 200 МГц, но ничто не мешает нам настроить их на 50 Гц.

Рисунок 4
Внутренняя структура AD9959 от Analog Devices, четырехканального генератора DDS, идеально подходящего для этого проекта за готовую плату на основе этого чипа AD9959, и нашел установку, предложенную несколькими китайскими дилерами ( Рисунок 5 ). Чуть больше чем за 100 долларов мы получили плату генератора на базе AD9959, плату контроллера микроконтроллера STMicroelectronics STM32 с готовой прошивкой и даже тактильный TFT-дисплей для его настройки.

Затем нам нужно было усилить выходные сигналы AD9959 с сотен милливольт до более чем 325 В от пика к пику. Как? И снова мы выбрали ленивый маршрут (, рис. 6, ). Поскольку частота 50 Гц или 60 Гц относится к нижним звуковым частотам, мы купили и подключили четырехканальный аудиоусилитель — автомобильный усилитель GPX1000.4 от немецкого поставщика Crunch, рассчитанный на 4 × 70 Вт _RMS [5]. Этот усилитель обеспечивает огромный прирост мощности, но выходное напряжение все равно довольно низкое, поскольку он рассчитан на динамики 4 Ом или 8 Ом.

Мы подключили три небольших трансформатора с 230 В на 12 В назад, чтобы увеличить напряжение примерно в 20 раз, и это обеспечило требуемый диапазон выходного напряжения. Наконец, мы добавили готовый источник питания 230 В в 12 В переменного/постоянного тока для питания аудиоусилителя от основной линии и небольшой изолированный преобразователь 12 В в ±5 В постоянного/постоянного тока для AD9959 и платы контроллера. . Вот и все! Общая стоимость всех деталей составила около 300 долларов, не считая корпуса.

Для безопасности и удобства один из моих коллег интегрировал полное устройство в стойку 3U (спасибо, Антуан!) и добавил вольтметры на выходе. Мы даже собрали четвертый канал, который можно было использовать как отдельный однофазный источник. Вы можете увидеть окончательные внутренности сборки в Рисунок 7 , имея в виду, что это был просто быстро собранный инструмент для стендовых испытаний, а не готовый продукт.

Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 7

Рисунок 5
118 долларов США за четырехъядерную плату генератора DDS, тактильный TFT-дисплей и плату контроллера. Разумно, не так ли? Рисунок 6
Общая архитектура нашего трехфазного испытательного генератора Рисунок 7
Внутреннее устройство собранного генератора. Плата DDS и контроллер находятся прямо за передней панелью в левом верхнем углу. Аудиоусилитель находится внизу, и хорошо видны четыре трансформатора 230/12 В. Блок справа — это блок питания переменного/постоянного тока. Для наших конкретных тестов были добавлены небольшие дополнительные платы.

ЗАВЕРШЕНИЕ И ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ

Вот и все. Я знаю, что тема трехфазного питания может показаться немного неудобной для разработчиков электроники, но вам, возможно, как и нам, когда-нибудь придется углубиться в эту тему. Более того, я надеюсь, что то, как мы построили наш небольшой тестовый генератор, даст вам некоторые идеи для ваших собственных проектов.

На данный момент, и даже если я уверен, что Circuit Cellar читатели уже знают об этом, я должен подчеркнуть, что работа над такими проектами может быть смертельной — даже если высокое напряжение генерируется 12-вольтовым аудиоусилителем, который кажется безвредным. Не пытайтесь воспроизвести эти эксперименты, если вы не квалифицированы и не обучены работе с высокими напряжениями. И в любом случае всегда соблюдайте три основных правила безопасности:

— РЕКЛАМА —

— Реклама здесь —

1) Никогда не работайте в одиночку, когда может присутствовать напряжение выше 24 В, поэтому, как минимум, кто-то может позвать на помощь. если что-то пойдет не так.
2) Всегда полностью отсоединяйте сетевой шнур и ждите разрядки конденсатора, прежде чем открывать устройство, даже и особенно, если вы спешите.
3) Если вам нужно выполнить какое-либо измерение, используйте изолированные щупы класса безопасности, всегда держите одну руку в кармане и дважды подумайте.

В качестве примера На Рисунке 8 показан наш тестовый генератор, подключенный к осциллографу. Три небольших блока между осциллографом и генератором представляют собой изолированные дифференциальные пробники класса безопасности на 2 кВ, что является одним из немногих способов подключения неизолированного контрольно-измерительного прибора, такого как осциллограф, к источнику высокого напряжения.

Экспериментировать весело, но не рискуйте и не играйте, если не знаете правил.

Рис. 8
Работающий самодельный генератор, подключенный к осциллографу DSO-X 3024A Keysight для тестирования через три дифференциальных пробника с безопасной изоляцией. Примечание. Здесь осциллограф не показывает трехфазное питание. Датчик синего сигнала был случайно перевернут.
РЕСУРСЫ
Ссылки:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/War_of_the_currents
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Mathematics_of_three-phase_electric_power 3
[] «Прямой цифровой синтез 101», Circuit Cellar 217, август 2008 г. .crunchaudio.de/english/gpx1000.4-amplifier.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power
https://www.ecmag.com/section/your-business/wye — имеет ли значение
https://www.electronicshub.org/comparison-star-delta-connections
http://www.chauvin-arnoux.com/sites/default/files/documents/d00vai84_representations_of_a_three-phase_signal_gb .pdf
Аналоговые устройства | www.analog.com
Хруст | www.crunchaudio.de
Keysight Technologies | www.keysight.com
STMicroelectronics | www.st.com
ПУБЛИКУЕТСЯ В ЖУРНАЛЕ CIRCUIT CELLAR • АВГУСТ 2021 № 373 – получите номер в формате PDF
Будьте в курсе наших БЕСПЛАТНЫХ еженедельных информационных бюллетеней!
Не пропустите новые выпуски Circuit Cellar.
Подписаться на журнал Circuit Cellar
Примечание. Мы сделали выпуск Circuit Cellar за май 2020 г. бесплатным образцом. В нем вы найдете большое разнообразие статей и информации, иллюстрирующих типичный номер текущего журнала.
Хотите написать для Circuit Cellar ? Мы всегда принимаем статьи/сообщения от технического сообщества. Свяжитесь с нами и давайте обсудим ваши идеи.
Спонсор этой статьи
Роберт Лакост
Основатель в Альциом | + сообщения
Робер Лакост живет во Франции, между Парижем и Версалем. Он имеет более чем 30-летний опыт работы с радиочастотными системами, аналоговыми конструкциями и высокоскоростной электроникой. Роберт выиграл призы в более чем 15 международных конкурсах дизайна. В 2003 году он основал консалтинговую компанию ALCIOM, чтобы поделиться своей страстью к инновационным проектам смешанных сигналов. Сейчас Роберт является консультантом по исследованиям и разработкам, наставником и тренером. Колонка Роберта «Темная сторона», выходящая два раза в месяц, публикуется в Circuit Cellar с 2007 года. Вы можете связаться с ним по адресу [email protected].
Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока
Вернемся к основам. Ниже приведены простые формулы для расчета электроэнергии для однофазной цепи переменного тока, трехфазной цепи переменного тока и цепи постоянного тока. Вы можете легко найти электрическую мощность в ваттах , используя следующие формулы электрической мощности в электрических цепях .
Содержание
Основная формула электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока
Формулы мощности в цепях постоянного тока
P = V x I
P = I ² x R
Р = В ² / Р
Формулы мощности в однофазных цепях переменного тока
P = V x I x Cos Ф
P = I ² x R x Cos Ф
P = В ² / R (Cos Ф)
Формулы мощности в трехфазных цепях переменного тока
P = √3 x V _L x I _L x Cos Ф
P = 3 x V _Ph x I _Ph x Cos Ф
P = 3 x I ² x R x Cos Ф
P = 3 (V ²/R) x Cos Ф
Где:
P = мощность в ваттах
В = напряжение в вольтах
I = ток в амперах
R = сопротивление в омах (Ом)
Cos Ф = Коэффициент мощности
Формулы мощности переменного тока в сложных цепях:
Комплексная мощность и полная мощность:
Когда в цепи есть катушка индуктивности или конденсатор, мощность становится комплексной мощностью «S» , что означает, что она состоит из двух частей, т. и мнимая часть. Величина Комплексной мощности называется Полная мощность |S|.

Где
P — реальная мощность
Q — реактивная мощность
Активная или активная мощность и реактивная мощность:
Действительная часть – это комплексная мощность «S», известная как активная или действительная мощность «P» , а мнимая часть известна как реактивная мощность «Q».
S = P + jQ
P = V I cosθ
Q = V I sinθ
Где
θ — фазовый угол между напряжением и током.
Коэффициент мощности:
Коэффициент мощности «PF» — это отношение активной мощности «P» к полной мощности «|S|» . Математически коэффициент мощности представляет собой косинус угла θ между реальной мощностью и кажущейся мощностью.

Где
|S| = √ (p ² +Q ²)
Другие формулы, используемые для коэффициента мощности, следующие:
COSθ = R/Z
, где:
99 = COS
, где:
999 = COS
, где:
99 = COS
.
R = Сопротивление
Z = импеданс (сопротивление в цепях переменного тока, т.е. X _L , X _C и R , известные как Индуктивное реактивное сопротивление , Емкостное реактивное сопротивление и Сопротивление соответственно).
Cosθ = кВт/кВА
Где
Cosθ = коэффициент мощности
кВт = реальная мощность в ваттах
кВА = полная мощность в вольт-амперах или ваттах
Дополнительные формулы, используемые для расчета коэффициента мощности.
Cosθ = P / V I
Cosθ = кВт/кВА
Cosθ = Истинная мощность/Полная мощность
Активная мощность однофазного и трехфазного тока
Где
В _{среднеквадратичное значение} & I _{среднеквадратичное значение} – среднеквадратичное значение напряжения и тока соответственно.
V _L-N & I _L-N — напряжение и ток между фазой и нейтралью соответственно.
В _L-L и I _L-L — линейное напряжение и ток соответственно.
Cosθ – коэффициент мощности PF.
Реактивная мощность однофазного и трехфазного тока:
Где
θ = фазовый угол, т. е. разность фаз между напряжением и током.
В следующей таблице показаны различные формулы электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока.
Количество DC Переменный ток (1-фазный) Переменный ток (3 фазы)
Мощность
(Ш)
Р = В х I
P = I ² х R
Р = В ² / Р
P = V x I x Cos Ф
P = I ² x R x Cos Ф
P = V ² / R (Cos Ф)
P = √3 x V _L x I _L x Cos Ф
P = 3 x V _Ph x I _Ph x Cos Ф
P = 3 x I ² x R x Cos Ф
P = 3 (V ² / R) x Cos Ф
Связанные формулы и уравнения Посты:
Основные формулы и уравнения электротехники
Основные формулы электрических величин
Формулы и уравнения в области электротехники и электроники
Показать полную статью
Связанные статьи
Кнопка «Вернуться к началу»
Мощность переменного тока, среднеквадратичное значение и трехфазные цепи
Мощность в цепях переменного тока, использование среднеквадратичных величин и трехфазного переменного тока, включая ответы на следующие вопросы:
Что такое среднеквадратичное значение?
Как рассчитать мощность, развиваемую в цепи переменного тока?
Как можно получить 680 В постоянного тока из источника переменного тока 240 В только путем выпрямления?
Когда нужны три фазы и зачем четыре провода?

На этой странице даны ответы на эти вопросы. Это страница ресурсов от Physclips. Это вспомогательная страница для место расположения главных цепей переменного тока. Есть отдельные страницы по RC фильтрам, интеграторам и дифференциаторы, LC колебания и моторы и генераторы.
Мощность и среднеквадратичное значение
Мощность p, преобразованная в резисторе (т. е. скорость преобразования электрического энергия в тепло)
p(t) = iv = v ² /R = i ² R.
Мы используем p(t) в нижнем регистре, потому что это выражение для мгновенных мощность в момент времени t. Обычно нас интересует средняя отдаваемая мощность, обычно записывается как P. P — это полная энергия, преобразованная за один цикл, разделить на период T цикла, поэтому:
В последней строке мы использовали стандартное тригонометрическое тождество, которое cos(2A) = 1 — 2 sin ² A. Теперь синусоидальный член усредняет к нулю за любое число полных циклов, поэтому интеграл прост и мы получаем
Этот последний набор уравнений полезен, потому что они точно такие же, как обычно используется для резистора в электричестве постоянного тока. Однако следует помнить, что П. – средняя мощность, а V = V _м /√2 и I= I _м /√2. Глядя на интеграл выше и разделив на R, мы видим, что I равно квадратному корню из среднего значения i ² , поэтому I называется среднеквадратичное или среднеквадратичное значение . Точно так же V = V _м /√2 ~ 0,71*В _м — среднеквадратичное значение напряжения.
Когда речь идет о переменном токе, среднеквадратичные значения используются настолько часто, что, если не указано иное, указано, вы можете предположить, что значения RMS предназначены*. Например, нормальный бытовой переменный ток в Австралии — 240 В переменного тока с частотой 50 Гц. Среднеквадратичное напряжение составляет 240 вольт, поэтому пиковое значение V _м = В.√2 = 340 вольт. Таким образом, активный провод идет от +340 вольт до -340 вольт и обратно. снова 50 раз в секунду. (Это ответ на тизерный вопрос на вверху страницы: выпрямление сети 240 В может дать как + 340 В постоянного тока и -340 В постоянного тока.)
* Исключение: производители и продавцы оборудования HiFi иногда используют пиковые значения, а не среднеквадратичные значения, что делает оборудование более мощным чем есть.
Мощность резистора. В резисторе R пиковая мощность (достигаемая мгновенно 100 раз в секунду для 50 Гц переменного тока) равно V _м ² /R = i _м ² *R. Как обсуждалось выше, напряжение, ток и, следовательно, мощность проходят через ноль. вольт 100 раз в секунду, поэтому средняя мощность меньше этой. Среднее точно так, как показано выше: P = V _m ² /2R = V ² /R.
Мощность в катушках индуктивности и конденсаторах. В идеальных катушках индуктивности и конденсаторах, синусоидальный ток производит напряжения, которые соответственно 90 впереди и позади фазы тока. Таким образом, если i = I _м sin wt, напряжения на катушке индуктивности и конденсаторе равны V _м cos wt. и -V _м мас.ч. соответственно. Теперь интеграл cos*sin по целому количество циклов равно нулю. Следовательно, идеальные катушки индуктивности и конденсаторы в среднем не берет мощность из цепи.
Трехфазный переменный ток
Преимущество однофазного переменного тока состоит в том, что требуется только 2 провода. Его недостаток виден на графике в верхней части этой страницы: дважды за каждый цикл V стремится к нулю. Если подключить фототранзистор схему на осциллограф, вы увидите, что люминесцентные лампы включаются выключается 100 раз в секунду (или 120, если вы подключены к сети 60 Гц). Что делать, если вам нужна более равномерная подача электроэнергии? Можно запасать энергию в конденсаторах, конечно, но при цепях большой мощности это потребовало бы большие и дорогие конденсаторы. Что делать?
AC генератор может иметь более одной катушки. Если в нем три катушек, установленных под относительными углами 120, то она будет производить три синусоидальные ЭДС с относительными фазами 120, как показано на верхнем рисунке справа. Мощность, подводимая к резистивному нагрузка каждой из них пропорциональна V ² . сумма трех членов V ² есть константа. Мы видели выше среднего значения V ² половина пика значение, так что эта константа в 1,5 раза превышает амплитуду пика для любой цепи, как показано на нижнем рисунке справа.
Вам нужно четыре провода? В принципе, нет. Сумма трех Условия V равны нулю, поэтому при условии, что нагрузки на каждую фазу равны идентичны, токи, отбираемые от трех линий, складываются в ноль. На практике ток в нейтральном проводе обычно не совсем ноль. Кроме того, он должен быть таким же, как и другой. провода, потому что, если одна из нагрузок выйдет из строя и сформирует разомкнутая цепь, в нейтрали будет течь ток, аналогичный что в оставшихся двух нагрузках.
Напряжение (вверху) и квадрат напряжения (внизу) в трех активных линиях трехфазного питания.
Перейти на сайт главных цепей переменного тока,
RC-фильтры, интеграторы и дифференциаторы
LC колебания, или к
Двигатели и генераторы.
Джо Вулф / [email protected], телефон 61-2-9385 4954 (UT +10, +11 окт-март).
Школа физики Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия.
Научная домашняя страница Джо
Список образовательных ссылок
Сайт Music Acoustics
С днем рождения, теория относительности!
По состоянию на июнь 2005 г. относительность 100 лет. Наш вклад — Эйнштейн Свет: относительность вкратце… или подробно. В нем кратко объясняются ключевые идеи. мультимедийная презентация, которая поддерживается ссылками на более широкие и более глубокие объяснения.
Раздел: Разное
Навигация по записям
← Чем кормить птенца сороки выпавшего из гнезда: Как спасти птенца, выпавшего из гнезда | Энциклопедия животных Корм для собак choice: Суперпремиальное питание для вашей собаки →
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Домашних условиях
Как научить
Корм
Кошка
Попугаи
Разное
Собака
Советы
Уход
© 2007–2024. При использовании материалов упоминание сайта «ЖИВОЙ УГОЛОК» обязательно
custom footer text right
Iconic One Theme | Powered by Wordpress

что кто ест, примеры взаимодействия организмов в природе

Характеристика цепей питания

Составные элементы

Виды взаимодействия

Значение для экологии

Характеристика цепей питания

Составные элементы

Виды взаимодействия

Значение для экологии

Пример цепи питания животных из 3 звеньев. Пищевая цепь: примеры

Консументы

Редуценты

Трофические сети

Виды пищевых цепей: примеры в природе

Структура пищевой цепи

Трофическая сеть

Трофический уровень

Типы пищевых цепей

См. также

Литература

Смотреть что такое «Пищевая цепь» в других словарях:

Книги

Пищевые цепочки в природе примеры 3. Примеры цепей питания в разных лесах

Растения в начале цепи питания

Трофические цепи в природе

Виды пищевых цепей

Экологическая пирамида

Цепь питания

Экологическая пирамида

Питание животных. Примеры цепей питания в разных лесах

Пищеварительная система

Растительноядные животные

Какими бывают пищевые цепи?

Цепи питания в лиственных и смешанных лесах

Особенности цепей питания в хвойных лесах

Цепи питания. Поток энергии. Взаимосвязь компонентов биоценоза

Конспект урока окружающего мира_3 класс_Кто что ест Цепи питания | План-конспект урока по окружающему миру (3 класс):

Классификация и использование цепей классов 1, 2 и 3

Цепи класса 1

Требования к снижению номинальных характеристик

Цепи классов 2 и 3

Объяснение трехфазного питания | Объяснение трехфазного питания

Трехфазная электроэнергия — подвал электрических цепей

ОДНОФАЗНЫЙ

ТРИ ФАЗЫ?

ЗВЕЗДА И ТРЕУГОЛЬНИК

ОТСУТСТВУЕТ ВИНТ

ЗА И ПРОТИВ?

ДДС ВОКРУГ?

ЗАВЕРШЕНИЕ И ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ

Роберт Лакост

Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока

Основная формула электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока

Связанные статьи

Мощность переменного тока, среднеквадратичное значение и трехфазные цепи

Мощность и среднеквадратичное значение

Трехфазный переменный ток

С днем ​​рождения, теория относительности!

Добавить комментарий Отменить ответ

С днем рождения, теория относительности!