18. Трофические уровни » Шпоры для студентов

Энергия передается от организма к организму, создающих пищевую или трофическую (греч. trophe-пища) цепь от автотрофов, продуцентов (создателей) к гетеротрофам, консументам (пожирателям) и так 4—6 раз с одного трофического уровня на другой.

Трофический уровень — это место каждого звена в пищевой цепи. Первый трофический уровень — это продуценты, все остальные — консументы. Второй трофический уровень — это растительноядные консументы; третий — плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами; четвертый — консументы, потребляющие других плотоядных, и т.д. Следовательно, можно и консументов разделить по уровням: консументы первого, второго, третьего и т.д. порядков.

Четко распределяются по уровням лишь консументы, специализирующиеся на определенном виде пиши. Однако есть виды, которые питаются мясом и растительной пищей (человек, медведь и др.), которые могут включаться в пищевые цепи на любом уровне.

Пища, поглощаемая консументом, усваивается не полностью — от 12 до 20% у некоторых растительноядных, до 75% и более у плотоядных. Энергетические затраты связаны прежде всего с поддержанием метаболических процессов, траты на дыхание, оцениваемая общим количеством СО2, выделенного организмом. Значительно меньшая часть идет на образование тканей и некоторого запаса питательных веществ, т.е. на рост. Остальная часть пищи выделяется в виде экскрементов. Кроме того, значительная часть энергии рассеивается в виде тепла при химических реакциях в организме и особенно при активной мышечной работе. В конечном итоге вся Энергия, использованная на метаболизм, превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде.

Таким образом, большая часть энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, более высокий, теряется. Приблизительно потери составляют около 90%. На каждый следующий уровень передается не более 10% энергии от предыдущего уровня. Так, если калорийность продуцента 1000 Дж, то при попадании в тело фитофага остается 100 Дж, в теле хищника уже 10 Дж, а если этот хищник будет съеден другим, то на его долю останется лишь 1 Дж, т.е. 0,1 % от калорийности растительной пищи.

Однако такая строгая картина перехода энергии с уровня на уровень не совсем реальна, поскольку трофические цепи экосистем сложно переплетаются, образуя трофические сети. Но конечный итог: рассеивание и потеря энергии, которая, чтобы существовала жизнь, должна возобновляться.

Нельзя забывать еще и мертвую органику, которой питается значительная часть гетеротрофов. Среди них есть и сапрофаги и сапрофиты (грибы), использующие энергию, заключенную в детрите. Поэтому различают два вида трофических цепей:

  1. Пастбищные (цепи выедания) — начинаются с продуцентов; для таких цепей при переходе с одного трофического уровня на другой характерно увеличение размеров особей при одновременном уменьшении плотности популяций, скорости размножения и продуктивности по биомассе (трава — полевки — лисица);
  2. Детритные (цепи разложения) — начинаются с остатков отмерших растений, трупов и экскрементов животных, включают только редуцентов (опавшие листья — плесневые грибы — бактерии).

Практически любой член какой-либо пищевой цепи одновременно является звеном и в другой: он потребляет и его потребляют несколько видов других организмов. Поэтому пищевые цепи образуют пищевые сети.

Строение и функции биосферы >Экологические пирамиды >

В основе любой экологической системы лежит процесс переноса вещества и энергии между биоценозом и экотопом, т. е. круговорот вещества в экосистеме. Основой такого переноса являются трофические цепи (рис. 1.1), т. е. пищевые взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и всей экосистемы в целом. Прежде всего, все организмы, входящие в трофические цепи, делятся на две большие группы — автотрофы и гетеротрофы.

Рис. 1.1. Схема трофической цепи

Автотрофные организмы используют неорганическую составляющую экотопа для поддержания своей жизнедеятельности и производят органическое вещество из неорганического. К таким организмам относятся, прежде всего, зеленые растения суши и водной среды (синезеленые водоросли и др.). Автотрофы («самопитающие») — организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ — двуокиси углерода и воды посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, т. е. являются производителями продукции — продуцентами экосистем.

Гетеротрофные организмы для поддержания своей жизни потребляют только органические вещества. Гетеротрофы («питающиеся другими») — организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий. У некоторых групп бактерий, так же как и у большинства растений-паразитов и насекомоядных растений, совмещаются автотрофные и гетеротрофные функции. В отличие от автотро- фов-продуцентов, гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они подразделяются на несколько категорий: консументы, детритофаги и редуценты. К гетеротрофам относятся все животные и человек. Гетеротрофы, потребляющие мертвую органику, называются сапро- трофами (например, грибы).

По функциям взаимодействия живых организмов между собой в биогеоценозе их подразделяют на продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты — производители продукции (органического вещества), которой потом питаются все остальные организмы. Это зеленые растения, микроскопические морские и пресноводные водоросли.

Консументы — это потребители органических веществ. Консументы классифицируются следующим образом:

  • • фитофаги — растительноядные животные, питающиеся живыми растениями, например: тля, кузнечик, гусь, овца, олень, слон;
  • • зоофаги — плотоядные животные, поедающие других животных: различные хищники (хищные насекомые, насекомоядные и хищные птицы, хищные рептилии и звери), нападающие не только на фитофагов, но и на других хищников (хищники второго, третьего порядков);
  • • паразиты, живущие за счет веществ организма-хозяина; это не только животные (черви, насекомые, клещи), но и различные микроорганизмы (вирусы, бактерии, простейшие), а также некоторые грибы и растения;
  • • симбиотрофы — бактерии, грибы, простейшие, которые, питаясь соками или выделениями организма-хозяина, выполняют вместе с тем и жизненно важные для него трофические функции, например: клубеньковые бактерии бобовых, связывающие молекулярный азот; микробиальное население сложных желудков жвачных животных, повышающее усвоение поедаемой растительной пищи.

Среди консументов есть всеядные, употребляющие в пищу и растительную пищу, и мясо других животных (человек, медведь).

Редуценты (деструкторы) — восстановители. Они возвращают органические вещества из отмерших организмов снова в неживую природу, т. е. в неорганические вещества.

В результате взаимодействия в биогеоценозе и биохимических процессов происходит круговорот веществ в природе, например, для кислорода это время составляет примерно 2500 лет, для атмосферного углерода — примерно восемь лет, круговорот водяных атмосферных паров совершается примерно 25 раз за год.

Прослеживая пищевые взаимоотношения между членами биоценоза, можно построить пищевые цепи и пищевые сети питания различных организмов. Примером длинной пищевой цепи может служить последовательность животных арктического моря: микроводоросли (фитопланктон) -> мелкие растительноядные ракообразные (зоопланктон) -» плотоядные планктонофа- ги (черви, ракообразные, моллюски, иглокожие) -> рыбы (возможны два—четыре звена последовательности хищных рыб) -> тюлени белый медведь. Пищевые цепи наземных экосистем обычно короче.

Пищевые сети образуются потому, что практически любой член какой-либо пищевой цепи одновременно является звеном и в другой: он потребляет и его потребляют несколько видов других организмов.

Различают несколько типов пищевых цепей:

  • • пастбищные пищевые цепи, или цепи эксплуататоров, начинаются с продуцентов; для таких цепей при переходе с одного трофического уровня на другой характерно увеличение размеров особей при одновременном уменьшении плотности популяций, скорости размножения и продуктивности по биомассе, например, трава -» полевки -» лисица;
  • • цепи паразитов (корова -> слепень ^ бактерии фаги) характеризуются уменьшением размеров особей при увеличении численности, скорости размножения и плотности популяций;
  • • детритные цепи, включающие только редуцентов (опавшие листья -> плесневые грибы ^ бактерии), сходны с цепями паразитов, но они включают и консументов-детритофагов (червей, личинок насекомых), что роднит их частично с цепями эксплуататоров и паразитов.

Благодаря последовательности пищевых отношений выделяют различные трофические уровни переноса веществ и энергии в экосистеме, связанные с питанием определенной группы организмов.

Первый трофический уровень во всех экосистемах образуют продуценты — растения; второй — первичные консументы — фитофаги, третий — вторичные консументы — зоофаги и т. д.

Совокупности трофических уровней различных экосистем моделируются с помощью трофических пирамид чисел, биомасс и энергий. Трофическую структуру можно измерить и выразить либо урожаем на корню (на единицу площади), либо количеством энергии, фиксируемой на единицу площади за единицу времени на последовательных трофических уровнях. Трофическую структуру и трофическую функцию можно изобразить графически в виде экологических пирамид, основанием которых служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют ступени и вершину пирамиды. Экологические пирамиды можно отнести к трем основным типам:

  • 1) пирамида чисел, отражающая численность отдельных организмов;
  • 2) пирамида биомассы, характеризующая общую сухую массу, калорийность или другую меру общего количества живого вещества;
  • 3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии и (или) «продуктивность» на последовательных трофических уровнях.

Обычные пирамиды чисел, т. е. отображение числа особей на каждом из трофических уровней данной экосистемы, для пастбищных цепей имеют очень широкое основание и резкое сужение к конечному числу консументов. При этом «соседние» уровни различаются не менее чем на 1 —3 порядка. Но это справедливо только для травяных сообществ — луговых или степных биоценозов.

Картина резко меняется, если рассматривать лесное сообщество (на одном дереве могут кормиться тысячи фитофагов) или если на одном трофическом уровне оказываются такие разные фитофаги, как саранча и слон. Это искажение можно преодолеть с помощью пирамиды биомасс. В наземных экосистемах биомасса растений всегда существенно больше биомассы животных, а биомасса фитофагов всегда больше биомассы зоофагов.

Иначе выглядят пирамиды биомасс для водных, особенно морских, экосистем: биомасса животных обычно намного больше биомассы растений. Главным продуцентом морских экосистем является фитопланктон, имеющий большой репродукционный потенциал и быструю смену поколений. За то время, пока хищные рыбы (а тем более моржи и киты) накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса которых окажется намного больше.

Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем являются пирамиды скорости образования живого вещества — пирамиды энергий.

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 итоге и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Таким образом, в экосистеме происходит постоянный круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты.

ЛЕКЦИЯ 5

 Трофические цепи и уровни.

Даже в наиболее простых экосистемах присутствуют десятки и даже сотни трофических цепочек, в которых отдельные звенья одновременно взаимосвязаны со звеньями других трофических цепочек и образуется сложно переплетенная трофическая сеть. Везде в начале цепочек — растительный корм, а в конце — хищное животное. Таким образом, всё биологическое население в сообществе зависит от энергии живого органического вещества, созданного растениями.

         Движение энергии и вещества по пастбищиой пищевой цепи можно представить следующим образом:

image

            В потенциальную энергию пищи, в растения в процессе фотосинтеза переходит лишь очень небольшая часть солнечной энергии (1-5%). Большая ее часть теряется в виде тепла. При дальнейшем переносе с одного трофического уровня на другой часть энергии рассеивается в виде тепла при дыхании и лишь небольшая часть энергии (в среднем 10%) суммарной продукции нижестоящего трофического уровня переходит в продукцию вышестоящего. Остальная часть фиксированной энергии (первичной продукции фотосинтезирующих организмов) теряется в результате естественного отмирания организмов. На каждом последующем уровне потери энергии, заключенной в пище, составляют 90—99%. По мере ее продвижения по пищевой цепи доступное количество пищи сокращается, и уже для пятого трофического уровня почти не остается пищи и энергии. Поэтому пищевые цепи состоят не более чем из 4—5 звеньев. Существование большого числа трофических уровней в экосистеме невозможно из-за быстрого приближения доступной энергии к нулю (максимум 4—5 уровней). На конечных звеньях длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы. Чем короче пищевая цепь и чем ближе организм к ее началу, тем больше энергии доступно для популяции, тем больше биомасса популяции и ниже занимаемый ею трофический уровень.

         Автотрофы и гетеротрофы. Растения в процессе фотосинтеза сами себе готовят пищу (запасные вещества ) и строят свое тело из простых неорганических минеральных соединений, поэтому их называют автотрофами. Это  буквально означает самопитающиеся.

Таким образом, смысл фотосинтеза и автотрофов, которые осуществляют фотосинтез, заключается в том, что они самыми первыми в при роде создают из минеральных веществ живое органическое вещество (белки, жиры, углеводы), которые служат источником энергии для всех остальных живых организмов.

         В природе в любом сообществе живых существ обязательно присутствуют зеленые растительные организмы — «трава», которые служат источником энергии или пищи для всех остальных членов сообщества а для животных и бактерий, которые в качестве источника энергии нуждаются в готовой органической пище, и поедают растения или других животных. Поэтому их еще называют гетеротрофами , что означает  питающиеся другими. Созданное в процессе фотосинтеза из  простых минеральных веществ с помощью энергии солнца первичное органическое вещество растений, насыщенное энергией,  последовательно переходит от одних организмов к другим по цепочке:

Минеральное вещество à растения («трава») àрастительноядное животное à Хищник I порядка (хищник I)à хищник II àхищник. . . n.

В процессе питания на всех трофических уровнях появляются так называемые “отходы” экосистемы. Это опавшие листья, оста не переваренной пищи в виде экскрементов, отмершие тела растений и животных. Все это называется мертвым органическим  веществом. Эти отходы потребляются различными микроорганизмами разрушителями ( деструкторами ).В схему отходы и микроорганизмов деструкторов, которые разрушают мертвые отходы до исходных простых минеральных биогенных соединений, включается замыкающее звено — биогенные минеральные вещества.  Они фактически вновь становятся первыми, т.к. моментально поглощаются фотосинтезирующими растениями-автотрофами и вовлекаются в бесконечный биотический круговорот по схеме:

Минеральное вещество (биогены) à  Растения («трава») à Животное растительноядное  àХищник 1 порядка (Хищник 1) à Хищник IIà Хищник. . . п à («отходы») à Микроорганизмы-деструкторы à Минеральное вещество (биогены).

Продуценты, консументы и редуценты — основные функциональные группы организмов осуществляют и круговорот веществ в экосистемах. Деление всех живых организмов на автотрофов и гетеротрофов отражает способ их питания. По  роли, которую живые организмы не зависимо от их принадлежности к какой-либо популяции выполняют в экосистеме, делятся на три основные функциональные группы: на продуцентов, консументов и редуцентов.

         Продуценты (П) — это те же автотрофы, они продуцируют первичное органическое вещество в экосистеме.

Консументы (К) — гетеротрофные животные организмы, принадлежащие к первым звеньям трофической цепочки — потребляют готовое живое органическое вещество, созданное на предыдущих трофических уровнях. Их называют потребителями. В зависимости от источников питания консументы подразделяются на три основных класса:

фитофаги (растительноядные) — это консументы 1-го порядка, питающиеся исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки и листву.

хищники (плотоядные) — консументы 2-го порядка, которые питаются исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.

эврифаги (всеядные), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу. Примерами являются свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек.

Редуценты (Р) — гетеротрофные микроорганизмы, замыкающие трофическую цепочку — являются разрушителями, деструкторами, минерализаторам и мертвого органического вещества (отходов экосистемы). Минерализуют его до исходных простых минеральных соединений.Существует два основных класса редуцентов:

детритофаги — напрямую потребляют мертвые организмы или органические остатки. (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

деструкторы — разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Это грибы и микроскопические о бактерии.

Трофическая цепочка в функциональном аспекте будет выглядеть следующим образом: ààààààà Минеральное вещество à П àК1, К2 …..Кпà «отходы» à Р à Минеральное вещество.

Все популяции продуцентов, консументов и редуцентов тесно взаимодействуют через трофические цепи, поддерживая структуру и целостность биоценозов, согласуя потоки энергии и вещества, обусловливая  тем самым  регуляцию окружающей их среды. Трофическую структуру экосистем изображают графически в виде экологических пирамид энергетических потоков, численностей организмов и биомассы, основанием которых служит первый трофический уровень (продуценты), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды.   

         Пирамиды энергетических потоков. Наиболее полное представление о функциональной организации сообществ и оценки относительной роли популяций в их биотических сообществах дает пирамида энергии. При учете всех источников пищевой энергии в системе энергетическая пирамида всегда сужается кверху. Данные о численности организмов могут свидетельствовать о переоценке роли мелких организмов, а данные о биомассе — о переоценке роли крупных организмов. В озерах и морях вторичные и третичные консументы (рыбы, моллюски) в большинстве случаев являются крупными и весят больше продуцентов — фитопланктона. С каждым переходом из одного трофического уровня в другой в пределах пищевой цепи или сети совершается работа и в окружающую среду выделяется тепловая энергия. В результате  количество энергии высокого качества, используемой организмами следующего трофического уровня, снижается. Эта закономерность  подчиняется правилу 10% (Р. Линдеман, 1942), которое гласит: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий её уровень по лестнице  (продуцент – консумент – редуцент), в среднем около 10% энергии, поступившей на предыдущий уровень  экологической пирамиды. Иначе, при переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, и 10% передается на следующий уровень. Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется полезной энергии. Поэтому длина пищевой цепи, как отмечалось выше, не превышает 4 — 5 звеньев. Сухой вес всех органических веществ, содержащихся в организмах экосистемы, называется биомассой. Каждый трофический уровень пищевой цепи или сети содержит определенное количество биомассы. Ее можно вычислить, если собрать все живые организмы с различных произвольно выбранных участков. Собранные экземпляры необходимо рассортировать по трофическим уровням, высушить и взвесить. Полученные данные в дальнейшем используются для построения пирамид биомасс для определенной экосистемы.

Пирамиды численностей и биомасс. Собирая, все образцы организмов в экосиситеме и подсчитав  численность видов, обнаруженных на каждом трофическом уровне, можно создать пирамиду численностей экосистемы. Пирамиды численностей отображены на рисунке 2.

Пастбища летом

Консументы:

Лес умеренного пояса летом

3-го порядка

2-го порядка

1-го порядка

Продуценты

Рисунок 2. Примеры пирамид численностей в экосистемах

Пирамиды биомасс отображены на рисунке 3.

Заброшенные поля

Консументы:

Озеро зимой

3-го порядка

2-го порядка

1-го порядка

Продуценты

Рисунок 3. Пирамиды биомасс в экосистемах

Размер каждого слоя пропорционален сухой массе на квадратный метр всех организмов на данном трофическом уровне.

Чистая первичная продуктивность растений. Скорость, с которой растения экосистемы производят полезную химическую энергию или биомассу, называется чистой первичной продуктивностью (ЧПП). ЧПП равна скорости, с которой растения производят химическую энергию за исключением расхода химической энергии в процессе дыхания.

Поделитесь ссылкой:

Рекомендуемые лекции

В  Grandars.ru В» География В» Природопользование В»

Пищевые цепи и трофические уровни

Энергия, содержащаяся в органическом веществе одних организмов, потребляется другими организмами. Перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам, что происходит в результате поедания одними организмами других, называется пищевой цепью (цепью питания, трофической цепью) (рис. 1).

Огромную роль в воспроизводстве жизни играет энергия Солнца. Количество этой энергии очень велико (примерно 55 ккал на 1 см2 в год). Из этого количества продуценты — зеленые растения — в результате фотосинтеза фиксируют не более 1-2 % энергии, а пустыни и океан — сотые доли процента.

Число звеньев в пищевой цепи может быть различным, но обычно их 3-4 (реже 5). Дело в том, что к конечному звену пищевой цепи поступает так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

Рис. 1. Пищевые цепи в наземной экосистеме

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Первый трофический уровень занимают автотрофы, зеленые растения (продуценты), первичные потребители солнечной энергии; второй — растительноядные животные (фитофаги, консументы первого порядка); третий — хищники, питающиеся растительноядными животными (консументы второго порядка), и паразиты первичных консументов; вторичные хищники (консументы третьего порядка) и паразиты вторичных консументов образуют четвертый трофический уровень. Организмы, стоящие на каждом трофическом уровне, приспособлены природой для потребления определенного вида пищи, в качестве которой выступают организмы предыдущего трофического уровня (или нескольких предыдущих уровней).

Простейшая пищевая цепь (или цепь питания) может состоять из фитопланктона, затем идут более крупные травоядные планктонные ракообразные (зоопланктон), а заканчивается цепь китом (или мелкими хищниками), которые фильтруют этих ракообразных из воды.

Природа сложна. Все ее элементы, живые и неживые, — одно целое, комплекс приспособленных друг к другу, взаимодействующих и взаимосвязанных явлений и существ. Это звенья одной цепи. И если удалить из общей цепочки хотя бы одно такое звено, результаты могут быть непредвиденными.

Особенно негативно разрыв цепей питания может сказаться на биоценозах леса — будь то лесные биоценозы умеренной зоны либо отличающиеся богатым видовым разнообразием биоценозы тропического леса. Многие виды деревьев, кустарников или травянистых растений пользуются услугами определенного опылителя — пчелы, осы, бабочки или колибри, обитающих в пределах ареала данного растительного вида. Как только погибнет последнее цветущее дерево или травянистое растение, опылитель вынужден будет покинуть данное местообитание. В результате погибнут питающиеся этими растениями или плодами дерева фитофаги (травоядные). Без пиши останутся охотившиеся на фитофагов хищники, а далее изменения последовательно коснутся остальных звеньев пищевой цепи. В итоге они скажутся и на человеке, поскольку у него есть свое определенное место в пищевой цепи.

Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищную и детритную. Пищевые цени, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих организмов, называются пастбищными, или цепями выедания. На вершине пастбищной цепи стоят зеленые растения. На втором уровне пастбищной цепи обычно находятся фитофаги, т.е. животные, питающиеся растениями. Примером пастбищной пищевой цепи могут служить взаимоотношения между организмами на пойменном лугу. Начинается такая цепь с лугового цветкового растения. Следующее звено — бабочка, питающаяся нектаром цветка. Затем идет обитатель влажных местообитаний — лягушка. Ее покровительственная окраска позволяет ей подстеречь жертву, но не спасает от другого хищника — обыкновенного ужа. Цапля, поймав ужа, замыкает пищевую цепь на пойменном лугу.

Если пищевая цепь начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детрита, она называется детритной, или цепью разложения. Термин В«детритВ» означает продукт распада. Он позаимствован из геологии, где детритом называют продукты разрушения горных пород. В экологии детрит — это органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения. Такие цепи характерны для сообществ дна глубоких озер, океанов, где многие организмы питаются за счет оседания детрита, образованного отмершими организмами верхних освещенных слоев водоема.

В лесных биоценозах детритная цепь начинается с разложения мертвого органического вещества животными-сапрофагами. Наиболее активное участие в разложении органики здесь принимают почвенные беспозвоночные животные (членистоногие, черви) и микроорганизмы. Присутствуют и крупные сапрофаги — насекомые, которые готовят субстрат для организмов, осуществляющих процессы минерализации (для бактерий и грибов).

В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а, наоборот, уменьшаются. Так, на втором уровне могут стоять насекомые-могильщики. Но наиболее типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие процесс разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений на вершине пастбищной цепи, начиная тем самым новый круг движения вещества.

В одних экосистемах преобладают пастбищные, в других — детритные цепи. Например, лес считается экосистемой с преобладанием детритных цепей. В экосистеме гниющего пня пастбищная цепь вообще отсутствует. В то же время, например, в экосистемах поверхности моря практически все продуценты, представленные фитопланктоном, потребляются животными, а их трупы опускаются на дно, т.е. уходят изданной экосистемы. В таких экосистемах преобладают пастбищные пищевые цепи, или цепи выедания.

Общее правило, касающееся любой пищевой цепи, гласит: на каждом трофическом уровне сообщества большая часть поглощаемой с пищей энергии тратится на поддержание жизнедеятельности, рассеивается и больше не может быть использована другими организмами. Таким образом, потребленная пища на каждом трофическом уровне ассимилируется не полностью. Значительная ее часть расходуется на обмен веществ. При переходе к каждому последующему звену пищевой цепи общее количество пригодной для использования энергии, передаваемой на следующий, более высокий трофический уровень, уменьшается.

18. Трофические уровни

Устойчивые биогеохимические циклы вещества и энергии в биосфере нашей планеты формируются вследствие биологического разнообразия потребляемого организмами набора веществ и выделяемых в природную среду продуктов жизнедеятельности. Базу биологического круговорота веществ составляют Трофические уровни, которые представлены конкретными видами живых организмов, делящимися на три основные группы: продуценты, консументы и редуценты. Трофический уровень составляют популяции организмов, выполняющих в экосистеме одинаковые трофические функции и имеющих различный видовой состав (от греч. trophe — «питание»).

Первый трофический уровень — Уровень первичной продукции — образуют автотрофы. Это организмы, которые синтезируют органические вещества (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты) из неорганических соединений, используя энергию Солнца. Первичная продукция — это биомасса растительных тканей. Первичные продуценты — растения, фотоавтотрофные бактерии и хемосинтезирующие бактерии (хемотрофы). Хемотрофы — микроорганизмы, синтезирующие органическое вещество за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ, имеющихся в воде и почве.

Второй трофический уровень представляют Консументы (гетеротрофы):

1) первого порядка — фитофаги — используют в качестве пищи растения;

2) второго порядка — питаются животной пищей.

Консументы — животные, бактерии, грибы, паразитические и насекомоядные растения — накапливают в тканях своего тела энергию, которая используется в пищу консументами высших порядков. Эта энергия составляет вторичную продукцию экосистемы.

На третьем трофическом уровне — Редуценты. Это организмы, разлагающие до минеральных веществ, диоксида углерода и воды отходы жизнедеятельности и отмершие организмы. Консументы также участвуют в минерализации органических веществ.

Все организмы используют в пищу биомассу предыдущих трофических уровней, теряя энергию с потерями на дыхание, обогрев тела, на различные формы деятельности, на выделение экскрементов.

Между видами разных трофических уровней существуют взаимоотношения, образующие систему трофических цепей (цепей питания). Использование ресурсов на каждом трофическом уровне зависит от видового разнообразия экосистемы.

Видовое разнообразие может снижаться в зонах загрязнения, вызывая упрощение трофической структуры.

Сегодня фиксируются нарушения структуры биоценозов вследствие загрязнения окружающей природной среды. Токсиканты передаются по цепям питания и способствуют гибели животных, птиц, гидробионтов, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий