3.2.2. Поток энергии в экосистемах
Цепи питания - это цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества; каждое предыдущее звено является пищей для следующего.
Пищевой, или трофический, уровень - одно звено в цепи питания, представленное продуцентами, консументами и редуцентами. Разные трофические уровни различаются интенсивностью протекания потока веществ и энергии.
Рис. 18. Поток энергии и круговорот веществ в типичной пищевой цепи
(по Н. Грину и др., 1993)
Рис. 19. Расход энергии в экосистеме смешанного леса
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот веществ в экосистемах, зависит от постоянного потока энергии, необходимой всем организмам для их жизнедеятельности и самовоспроизведения. Вещества, непрерывно циркулирующие по различным блокам экосистемы, всегда могут повторно использоваться, входить в круговорот. Энергия может быть использована один раз, т. е. имеет место линейный поток энергии через экосистему.
Рис. 20. Поток энергии по пищевой цепи
Односторонний поток энергии, как универсальное явление природы, происходит в результате действия законов термодинамики. Энергия может превращаться из одной формы в другую (например свет в потенциальную энергию пищи), но не может быть создана или уничтожена (первый закон).
Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофные организмы и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи - это механизм передачи энергии от одного организма другому.
Рис. 21. Поток энергии через пастбищную пищевую цепь (кДж/м2∙год)
В экосистеме не может быть не одного процесса, связанного с превращением энергии, без потерь некоторой её части (второй закон термодинамики).
Таблица 17
Структура пищевой цепи в морской экосистеме
Трофический уровень |
Экологическая функция |
Тип организма |
Вид |
I II III IV V |
Продуцент ↓ КонсументI (травоядное) ↓ Консумент II (плотоядное 1) ↓ Консумент III (плотоядное 2) ↓ Консумент IV (плотоядное 3) |
Фитопланктон ↓ Зоопланктон ↓ Рыбы (микрофаги) ↓ Рыбы (макрофаги) ↓ Птицы (ихтиофаги) |
Chaetoceros ↓ Calanus (веслоногие рачки) ↓ Ammodytes (песчанка) ↓ Clupea (сельдь) ↓ Phalacrocorax (баклан) |
В водных и морских экосистемах пищевые цепи хищников, как правило, длиннее, чем в наземных. Приведенные типы пищевых цепей начинаются с фотосинтезирующих организмов и носят название пастбищных (или цепи выедания, или цепи потребления).
Рис. 21. Примеры цепей питания:
А – цепи выедания. Пищевая цепи начинается с растений, называемых первичными продуцентами и переходит от мелких первичных консументов к организмов всё более крупных размеров, вторичных консументов и т. д. - называется цепью выедания;
Б – цепи разложения. Типы пищевых цепей, начинающихся с отмёрших остатков растений, трупов и экскрементов животных, относятся к детритным (сапрофитным) цепям или к детритным цепям разложения.
Рис. 22. Пищевая сеть и направление потока веществ
(по Е.А. Криксунову., 1995)
Пищевые цепи всегда сосуществуют в экосистеме, так что её представители объединены многочисленными пересекающимися связями, а все вместе они образуют пищевую или трофическую сеть.
Внутри каждой экосистемы трофические сети имеют хорошо выраженную структуру, которая характеризуется природой и количеством организмов, представленных на каждом уровне различных пищевых цепей.