3.2. Пищевые (трофические) цепи.
Часть полученной живыми организмами энергии расходуется на поддержание жизненных процессов, часть передается организмам последующих пищевых уровней. В начале же этого потока находится процесс АВТОТРОФНОГО (от греч. авто - сам и трофе - питаюсь) питания растения - ФОТОСИНТЕЗ, при котором повышается упорядоченность энергии и деградировавших органических и минеральных веществ.
В общем виде трофическая цепь может быть изображена следующим образом :
Продуценты с помощью механизма фотосинтеза вырабатывают органическое вещество, потребляя солнечную энергию, углекислый газ, воду и минеральные соли. Хемопродуценты используют энергию химических реакций, например, окисление соединений железа или серы, и также вырабатывают органическое вещество. Можно сказать, что продуценты руководят неживой частью биосферы, ее неживым веществом.
Продуцентами руководят консументы , деятельность которых определяют обратные связи, идущие от продуцентов. Консументы первого порядка (растительноядные животные) питаются органической массой растений. Консументы второго и третьего порядков (хищники, паразиты, хищные растения и грибы) питаются другими консументами.
Редуценты потребляют часть питательных веществ, разлагая мертвые тела растений и животных до простых химических элементов (воды, углекислого газа и минеральных солей), замыкая таким образом кругооборот веществ в биосфере.
На примере пищевой цепи наглядно видны взаимодействия между организмами в виде связей «жертва-хищник» (на рис.2.2 расположена по вертикали от 1 до 5) и «хозяин-паразит» (обозначены пунктиром). В природе, как правило, некоторые звенья пищевых цепей являются общими для других цепей. В результате картина взаимодействий и взаимоотношений между организмами значительно усложняется, что дает возможность говорить о наличии пространных пищевых сетей .
Итак, в пищевых цепях с одного трофического уровня на другой передается вещество (биомасса) и энергия, эквивалентная этой биомассе.
При передаче с одного пищевого уровня на другой в пространство рассеивается примерно 90% энергии. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии ( не более 0,25 %), говорить о «круговороте энергии» нельзя.
Рис. 2.2. Трофическая цепь.
* В пищевой цепи редуценты относятся к консументам.
3.3. Экологические пирамиды.
В основе существования пищевых цепей лежат размерные закономерности поедаемых организмов.
В трофический оборот экосистемы включается в среднем 1% поступающей в нее солнечной энергии. На каждом следующем трофическом уровне сохраняется лишь около 10 % энергии, усвоенной организмами предыдущего трофического уровня, а 80-90 % ее рассеивается в экосистеме в виде тепла. Поэтому чем выше уровень консумента, тем меньше суммарная биомасса его особей.
Соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме может быть выражено через один из видов экологических пирамид.
Различают три вида экологических пирамид:
1. Пирамида чисел Элтона - отражает соотношение численности особей в пищевой цепи.
2. Пирамида биомасс - отражает соотношение масс живого вещества каждого звена трофической цепи.
Пирамида энергий - отражает соотношение энергетических эквивалентов в единицу времени каждого звена трофической цепи.
Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы (количество организмов в данный момент). Пирамида энергий отражает скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь (динамику системы). Если учтены все источники энергии, пирамида всегда будет иметь типичный вид, как это диктуется вторым законом термодинамики.
Экологические пирамиды позволяют иллюстрировать количественные отношения в отдельных, представляющих особый интерес случаях, например, в звеньях «жертва-хищник» или «хозяин-паразит».
45 Консументы IV
порядка
300 Консументы III
порядка
2000 Вторичные
консументы
13000 Первичные
консументы
1300000 Продуценты
Рис.2.3. Пирамида биомасс в Мировом океане (млн. т.) (сырая масса)
Антропогенные воздействия приводят к перераспределению потоков энергии по пищевым цепям экосистем или замене одной пищевой цепи другой. Эти изменения широко распространены и предшествуют вымиранию видов.
Кроме этих воздействий на тонкую структуру энергетических потоков в экосистеме оказывают немаловажное воздействие и другие, не связанные с пищевыми сетями. Таковы воздействия, нарушающие обычные для экосистемы потоки тепловой энергии:
1) Антропогенные выбросы (эмиссии) тепла, связанные с энергетикой и промышленностью.
Изменение баланса приходящей солнечной радиации вследствие изменения отражающей способности (альбедо) поверхности экосистемы (сведение лесов и замена их др. экосистемами - уменьшается доля поглощаемой экосистемой солнечной радиации. Или «почернение» поверхности - расширение водной поверхности, или выжигание растительности).
В результате рассмотрения вышеизложенных вопросов, можно сделать вывод, что главными задачами охраны экосистем являются:
1) Поддержание важнейших экологических процессов и жизнеобеспечивающих систем;
Сохранение генетического разнообразия;
Придание использованию видов и экосистем устойчивого, неистощительного характера.