4.5. Трофічні ланцюги
У природі не існує такого виду, який не був би пов'язаний з іншим. Живлячись за рахунок інших істот, організми отримують енергію. Внаслідок цього у природі виникають ланцюги живлення. Саме на базі трофічних зв'язків виникають ланцюги живлення. Ряди взаємопов'язаних видів, в яких кожний попередній є об'єктом живлення наступного, називають ланцюгами живлення або трофічними ланцюгами (грец. "трофо" – живлення).
При дослідженні трофічної структури екосистеми виділяють трофічні рівні (ланки трофічного ланцюга) – сукупність організмів, які отримують енергію від рослин через однакове число організмів-посередників:
перший трофічний рівень: первинні продуценти, або автотрофи – зелені рослини;
другий трофічний рівень: первинні консументи, або гетеротрофи 1-го порядку – травоїдні тварини (зайці, олені тощо);
третій трофічний рівень: вторинні консументи, або гетеротрофи 2-го порядку – хижаки або паразити; (і так далі).
останній трофічний рівень в основному представлений організмами, поживою яких є мертва речовина – редуценти або сапробіонти (сапрофаги, некрофаги та копрофаги).
Оскільки потік енергії від одного трофічного рівня до вищого супроводжується її втратами (до 95%), кількість трофічних рівнів не може бути необмеженою і лише в енергетично багатих екосистемах (екваторіальні ліси, морські планктонові екосистеми) може досягати 5–6 (рис. 4.4).
Існують два головні типи трофічних ланцюгів – пасовищні (або "виїдання") та детритні (або "розкладання").
1). У пасовищних трофічних ланцюгах перший трофічний рівень займають зелені рослини, другий – пасовищні тварини (термін "пасовищні" охоплює усі організми, що живляться рослинами), а третій – хижаки. Так, пасовищними харчовими ланцюгами є:
РОСЛИННИЙ МАТЕРІАЛ (наприклад, нектар) => МУХА => ПАВУК => ЗЕМЛЕРИЙКА => СОВА
2). Сукупність потоків енергії, що міститься у відмерлих частинах рослин, екскрементах консументів та їх трупах, називають детритним циклом. Детритний цикл – основа процесу продукування гумусу.
Велику роль у трансформації енергії в детритному циклі відіграють сапрофаги (редуценти, детритні консументи) – живі організми, що живляться неживим органічним матеріалом, який можна метаболізувати для отримання енергії. У наземних екосистемах сапрофаги споживають до 90–95% усієї чистої первинної продукції. До них належать такі великі тварини, як грифи, ворони, краби, а також черв'яки, кліщі, бактерії та гриби.
Детритная трофічний ланцюг починається з детриту за схемою:
ДЕТРИТ => ДЕТРИТОФАГ => ХИЖАК
Характерними детритними трофічними ланцюгами є:
листяна ПІДСТИЛКА ЛІСУ => ДОЩОВИЙ ЧЕРВ'ЯК => ЧОРНИЙ ДРІЗД => ЯСТРУБ-ПЕРЕПЕЛЯТНИК
МЕРТВА ТВАРИНА => ЛИЧИНКИ ПАДАЛЬНОЇ МУХИ => ТРАВ'ЯНА ЖАБА => ЗВИЧАЙНИЙ ВУЖ.
Рис. 4.4. Трофічні ланцюги біоценозу по Н.Ф. Реймерсу :
узагальнена (а) і реальна (б).
Стрілками показаний напрям переміщення енергії,
а цифрами – відносна кількість енергії,
що приходить на трофічний рівень
Ефективність трофічних ланцюгів оцінюється величиною біомаси екосистеми та її біологічною продуктивністю. Біомаса – загальна маса живих організмів, яка нагромаджена в популяції, біоценозі чи біосфері на будь-який момент часу. Вона виражається в одиницях сирої чи сухої маси або енергії на одиниці поверхні (гектар або квадратний чи кубічний метр). Найбільшу біомасу на суші серед гетеротрофів мають безхребетні та грунтові організми (біомаса дощових червів може сягати 1000-1200 кг/га). Близько 90% біомаси біосфери припадає на біомасу наземних рослин.