3 Поток энергии в экосистемах

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах, т. е. существование экосистем, зависит от постоянного притока энергии, необходимой всем организмам для их жизнедеятельности и самовоспроизведения (рис. 2).

Рис. 2 - Поток энергии в экосистеме (по Ф. Рамаду, 1981)

В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным блокам экосистемы, которые всегда могут повторно использовать­ся, входить в круговорот, энергия может быть использована только раз, т. е. имеет место линейный поток энергии через экосистему (поток энергии однонаправлен и необратим).

Односторонний приток энергии как универсальное явление природы происходит в результате действия законов термодина­мики. Первый закон гласит, что энергия может превращаться из одной формы (например, света) в другую (например, потенци­альную энергию пищи), но не может быть создана или уничтоже­на. Второй закон утверждает, что не может быть ни одного про­цесса, связанного с превращением энергии, без потерь некото­рой ее части. Определенное количество энергии в таких превращениях рассеивается в недоступную тепловую энергию, а, следовательно, теряется. Отсюда не может быть превращений, к примеру, пищевых веществ в вещество, из которого состоит тело организма, идущих со 100-процентной эффективностью.

Таким образом, живые организмы являются преобразовате­лями энергии. И каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла. Живые организмы фактически не используют тепло как источник энергии для совершения работы - они ис­пользуют свет и химическую энергию.

4 Пищевые цепи и сети, трофические уровни

Пищевые связи - это ме­ханизмы передачи энергии от одного организма к другому.

Типичный пример: живот­ное поедает растения. Это жи­вотное, в свою очередь, может быть съедено другим живот­ным. Таким путем может про­исходить перенос энергии через ряд организмов - каждый пос­ледующий питается предыду­щим, поставляющим ему сырье и энергию.

Такая последовательность переноса энергии называется пищевой (трофической) це­пью, или цепью питания.

Пищевой цепью называется перенос энергии, заключенной в растительной пище, через ряд организмов в процессе их поедания друг другом.

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

Обычно различают три типа пищевых цепей

Пищевая цепь хищ­ников начинается с растений и переходит от мелких организмов к организмам все более крупных размеров. На суше пищевые цепи состоят из трех-четырех звеньев.

Одна из простейших пищевых цепей имеет вид:

Растение  заяц  волк продуцент  травоядное  плотоядное

Широко распространены и такие пищевые цепи:

растительный материал (например, нектар)  муха  паук  землеройка  сова.

сок розового куста  тля  божья коровка  паук  насекомоядная птица  хищная птица.

В водных и, в частности, морских экосистемах пищевые цепи хищников, как правило, длиннее, чем в наземных.

Второй тип пищевых цепей, начинающихся с фотосинтезирующих организмов, носит название пастбищных (или цепи выедания, или цепи потребления).

Третий тип пищевых цепей, начинающихся с отмерших ос­татков растений, трупов и экскрементов животных, относят к детритным (сапрофитным) пищевым цепям или к детритным цепям разложения. В детритных пищевых цепях наземных экосистем важную роль играют лиственные леса, большая часть листвы которых не употребляется в пищу травоядными животными и входит в состав подстилки из опавших листьев. Листья измельчаются многочисленными детритофагами - грибами, бактериями, насекомыми (например, коллембола) и т. д.,

Благодаря определенной последовательности пищевых отношений различают отдельные трофические уровни переноса веществ и энергии в экосистеме, связанные с питанием определенной группы организмов. Так, первый трофический уровень во всех экосистемах образуют продуценты – растения; второй – первичные консументы (травоядные животные); третий – вторичные консументы (хищники, поедающие травоядных); могут присутствовать и хищники, поедающие первых хищников – третичные консументы, расположенные на четвертом уровне.

Т.о., организмы получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней, принадлежат к одному трофическому уровню, т.е. это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания.