Пищевые цепи и сети. Трофическая (функциональная) структура экосистем

Пищевые цепи и сети. Трофическая (функциональная) структура экосистем

Цепи питания

Экосистема - это система живых организмов и окружающих их тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ (озеро, лес, пустыня, суша, океан, биосфера).

Любая экосистема включает несколько трофических (пищевых) уровней или звеньев. Трофический уровень - это совокупность организмов, занимающих определённое место в пищевой сети.

I трофический уровень - продуценты

II трофический уровень - первичные консументы

III трофический уровень - вторичные консументы и т. д.

Детритофаги могут находиться на II и выше трофическом уровне.

Первый уровень представлен растениями. Их называют автотрофами (греч. аутос - сам; трофо - пища) или продуцентами (лат. продуцена - создающий). Автотрофы - это организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений, используя солнечную энергию. К ним относятся растения. Они синтезируют из СО₂, Н₂О (неорганические молекулы) под воздействием солнечной энергии - глюкозу (органические молекулы) и О₂. Они составляют первое звено в пищевой цепи и находятся на 1 трофическом уровне.

Автотрофные растения — это продуценты экосистемы (от. лат. producens — производящий), создающие органические вещества из неорганических. В свою очередь из органических веществ образуются ткани растений и животных. Фотосинтезирующие растения продуцируют пищу для всех остальных организмов экосистемы, поэтому их и называют продуцентами. В водных экосистемах к продуцентам относят фитопланктон – мельчайшие водоросли.

Второй и последующие уровни представлены животными. Их называют гетеротрофами (греч. геторос - другой) или консументами.

Гетеротрофы (питающиеся другими) — организмы, которым для питания необходимы органические вещества, т. е. они не могут строить собственное тело из неорганических соединений, а вынуждены использовать созданное автотрофами, употребляя их в пищу. Их отличает значительно более сложный обмен веществ. Все гетеротрофы разделяются на организмы-потребители (консументы) и организмы, разлагающие органические вещества на исходные неорганические компоненты (редуценты). К ним относятся консументы и детритофаги. И находятся на II и выше трофическом уровне. Человек тоже гетеротроф.

Консументы (от лат. consumo — потребляю) — организмы, потребляющие органические вещества. В эту группу входят как простейшие, черви, рыбы, моллюски, насекомые и прочие членистоногие, пресмыкающиеся, птицы, так и млекопитающие, включая человека. Различают консументы 1-го и 2-го порядков. Консументы 1-го порядка – растительноядные организмы (например, овца, заяц). Консументы 2-го порядка – плотоядные, которые строят свои белки из белков растительного и животного происхождения (хищники). Выделяют также консументы третьего и более высоких порядков, потребляющие животную пищу (хищники, или плотоядные), а также всеядные (или эврифаги), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу (лисы, свиньи, тараканы и др. ).

Последний уровень в основном представлен микроорганизмами и грибами, питающимися мертвым веществом. Их называют редуцентами (лат. редуцере - возвращать). Они разлагают органическое вещество до исходных минеральных элементов.

Редуценты (от лат. reducens — возвращающий, восстанавливающий) — организмы, разлагающие мертвое органическое вещество. Это всевозможные сапрофитные бактерии, грибы и животные-детритофаги, питающиеся мертвым или частично разложившимся органическим веществом — детритом. В почве обитают мелкие беспозвоночные, питающиеся отбросами, например, мелкие клещи, земляные черви, многоножки; в водных экосистемах — моллюски, крабы и черви; при процессах гниения бурно размножаются бактерии; при разложении растительного опада — грибы. По составу и активности сообщества редуцентов не менее разнообразны, чем любые другие, но они гораздо менее знакомы обычному человеку.

Редуценты – организмы (главным образом, бактерии, грибы и др. ), превращающие органические остатки в неорганические вещества (минерализация). Синоним термина – деструкторы (от англ. to destruct – разлагать).

В экологической системе все связи между организмами сплетаются в сложную цепь пищевых взаимоотношений, или трофическую цепь (продуценты—консументы—редуценты), поскольку пища — важнейший фактор жизнедеятельности организмов.

Пищевая цепь - это путь движения вещества (источник энергии и строительный материал) в экосистеме от одного организма к другому.

Пищевая цепь - это последовательность организмов, в которой каждый предыдущий организм служит пищей последующему. Отдельные звенья цепей питания называют трофическими уровнями. Т. е., взаимосвязанный ряд трофических уровней и представляет цепь питания, или трофическую цепь. Главное свойство цепи питания - осуществление биологического круговорота веществ и высвобождение запасенной в органическом веществе энергии. Важно подчеркнуть, что цепь питания не всегда может быть полной. В ней могут отсутствовать растения (продуценты), часто отсутствуют или представлены небольшим количеством животные (гетеротрофы).

Существуют 2 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, 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 иминерализации. 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.

Трофические цепи в зависимости от числа уровней подразделяются на простые и сложные (многоуровневые) цепи. Примером простой цепи, в которой представлены все три вида уровней (продуцент, консумент и редуцент), может служить следующая последовательность организмов:

ОСИНА – ЗАЯЦ – ЛИСА.

Простая трофическая цепь имеет три трофических уровня. Сложные цепи в отличие от рассмотренных выше простых имеют большее число уровней, но обычно не превышающее 5–6 в реальных природных экосистемах. Ниже приводится пример сложной пятиуровневой цепи:

ТРАВА – ГУСЕНИЦА – ЛЯГУШКА – ЗМЕЯ – ХИЩНАЯ ПТИЦА.

Растение корова

Растение корова человек

Растение кузнечик мышь лиса орёл

Растение жук лягушка змея птица

Рис. Трофическая (функциональная) структура экосистемы (цепь питания) и круговорот вещества в ней

Рис. Трофические отношения между организмами

В природе пищевые цепи редко изолированы друг от друга. Гораздо чаще представители одного вида (растительноядные) питаются несколькими видами растений, а сами служат пищей для нескольких видов хищников.

12 Следующая ⇒