Трофическая структура биоценоза
Взаимодействие организмов, занимающих определенное место в биологическом круговороте, называется трофической структурой биоценоза.
В биоценозе различают три группы организмов.
1. Продуценты (от лат. producens — производящий) — организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды и двуокиси углерода) все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию (зеленые растения, цианобактерии и некоторые другие бактерии) или энергию окисления неорганических веществ (серобактерии, железобактерии и др.). Обычно под продуцентами понимают зеленые хлорофиллоносные растения (автотрофы), дающие первичную продукцию. Общий вес сухого вещества фитомассы (массы растений) оценивается в 2,42 х 1012 т. Это составляет 99 % всего живого вещества земной поверхности. И лишь 1 % приходится на долю гетеротрофных организмов. Поэтому только растительности планета Земля обязана существованию на ней жизни. Именно зеленые растения создали необходимые условия для появления и существования вначале разнообразных доисторических животных, а затем и человека. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, торфе и лаже нефти.
Растения-продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарства. Они очищают воздух, задерживают пыль, смягчают температурный режим воздуха, приглушают шумы. Благодаря растительности существует то огромное разнообразие животных организмов, которыми населена Земля. Продуценты составляют первое звено в пищевой цени и лежат в основе экологических пирамид.
2. Консументы (от лат. consumo — потребляю), или потребители, — гетеротрофные организмы, которые питаются готовым органическим веществом. Консументы сами не могут строить органическое вещество из неорганического и получают его в готовом виде, питаясь другими организмами. В своих организмах они преобразуют органику в специфические формы белков и других веществ, а в окружающую среду выделяют образующиеся в процессе их жизнедеятельности отходы.
К консументам (потребителям) относятся животные и человек, а также растения-паразиты, которые в своих клетках не имеют хлорофилла и не могут самостоятельно образовывать органические вещества.
Кузнечик, заяц, антилопа, олень, слон, т.е. травоядные животные, — это консументы первого порядка. Жаба, схватившая стрекозу, божья коровка, питающаяся тлей, волк, охотящийся за зайцем, — все это консументы второго порядка. Аист, поедающий лягушку, коршун, уносящий в небо цыпленка, змея, заглатывающая ласточку, — консументы третьего порядка.
3. Редуценты (от лат. reducens, reducentis — возвращающий, восстанавливающий) — организмы, разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в неорганические вещества, а их, в свою очередь, усваивают другие организмы (продуценты).
Основными редуцентами являются бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность (например, при использовании человеком пестицидов), ухудшаются условия для продукционного процесса растений и консументов. Мертвые органические остатки, будь то древесный пень или труп какого-либо животного, не исчезают в никуда. Они подвергаются гниению. Но мертвая органика не может перегнить сама по себе. В качестве «могильщиков» выступают редуценты (деструкторы, разрушители). Они окисляют мертвые органические остатки до С02, Н20 и простых солей, т.е. до неорганических составляющих, которые снова могут быть вовлечены в круговорот веществ, тем самым замыкая его.
11)
|
При описании экологических связей организмов важно знать, где живет организм и какова его роль в качестве одной из составных частей той экосистемы, в которую он входит. Важнейшее значение в экологии имеют поэтому представления о местообитании и экологической нише. Местообитанием организма называется место, где он живет, — некоторый конкретный участок поверхности земли, почвы, водоема или воздушного пространства Местообитание может быть очень большим — океан или прерия — или совсем маленьким — нижняя поверхность гнилого бревна или кишечник термита, но во всех случаях это определенная, физически ограниченная зона. В каждом данном местообитании могут жить различные животные и растения. Экологическая ниша характеризует положение данного организма в сообществе или экосистеме. Она определяется морфологической приспособленностью организма, его физиологическими реакциями и поведением. Местообитание — это, так сказать, «адрес» организма, а экологическая ниша — его «профессия». Экологическая ниша — абстрактное понятие, объединяющее все физические, химические, физиологические и биотические факторы, необходимые организму для жизни. Для того чтобы описать экологическую нишу организма, нужно знать, чем он питается, кому он служит пищей, его способность к передвижению и его воздействие на другие организмы и на неживые элементы внешней среды. В мелководье у берегов озер встречаются различные водяные клопы, имеющие одно и то же местообитание. Вместе с тем одни из них, например гладыш (Notonecta), — хищники, которые ловят и поедают других животных, почти равных им по размерам; другие же, например Corixa, питаются мертвыми и разлагающимися организмами. Каждый из этих организмов играет различную роль в общем биологическом хозяйстве озера, и, следовательно, каждому из них присуща особая экологическая ниша. Один и тот же вид может характеризоваться различными экологическими нишами в разных районах, что зависит от количества доступной пищи и числа конкурентов. Некоторые организмы, например животные, онтогенез которых четко разделен на ряд разных этапов, занимают последовательно различные экологические ниши. Так, головастик — это первичный потребитель, питающийся растениями, а взрослая лягушка — вторичный потребитель, питающийся насекомыми и другими животными. Напротив, молодая черепаха является вторичным потребителем и поедает улиток, червей и насекомых, тогда как взрослая черепаха — первичный потребитель и питается зелеными растениями (например, валлиснерией). 12) Типы взаимоотношений между организмами
Существует несколько основных типов взаимодействий между организмами. Подобно большинству биологических категорий, они не являются понятиями с абсолютно четкими границами, поэтому не существует и общепринятой их единой классификации. В качестве примера рассмотрим классификацию «+,0, —» «- -» (Конкуренция)- это взаимодействие, сводящееся к тому, что один организм потребляет ресурс, который был бы доступен для другого организма и мог бы им потребляться. Одно живое существо лишает части ресурса другое, которое вследствие этого медленнее растет, оставляет меньшее число потомков и имеет больше шансов погибнуть. Лишать друг друга потенциального ресурса могут особи как одного, так и разных видов. В первом случае взаимное влияние можно считать равноценным и симметричным, так как особи одного вида имеют более сходные потребности в ресурсах, чем особи разных видов. «0 -» (Аменсализм) – взаимоотношения между особями разных видов, когда особи одного вида, чаще путем выделения особых веществ, оказывают угнетающее воздействие на особей другого вида. Строго говоря, аменсализмом можно считать те случаи воздействия, когда один организм осуществляет вредное воздействие (например, выделяет токсин) независимо от того, присутствует угнетаемый организм или нет. «+ -» (Хищничество)- можно определить как поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником), причем жертва должна быть живой перед нападением на нее хищника. Такое определение исключает детритофагию (потребление мертвого органического вещества). Существуют различные классификации хищников. Согласно одной из них («таксономической») выделяются: хищники (в собственном значении этого слова) поедают животных, растительноядные – растения, а всеядные – и тех и других. «+ -» (Паразитизм) – (можно рассматривать как одно из проявлений хищничества) форма взаимоотношений двух различных организмов, когда один из них использует другого в качестве среды обитания или источника пищи, при этом, нанося ему определенный вред (на практике «вред» можно оценивать по снижению врожденной скорости популяционного роста хозяина и (или) его численности). «+ 0» Комменсализм – основой для этого типа отношений могут быть общее пространство, субстрат, кров, передвижение или чаще всего пища. Используя особенности образа жизни или строения хозяина, комменсализм извлекает из этого одностороннюю пользу. Присутствие его для хозяина остается обычно безразличным (пример – обитание рыбы средиземноморского карапуса в полости тела некоторых видов голотурий, которых она использует как убежище). «+ +» Мутуализм – взаимодействия между парами видов, приносящие обоюдную пользу, т.е. в популяции каждого из этих видов (мутуалистов) особи растут и (или) размножаются и (или) размножаются с большим успехом в присутствии особей другого вида. Преимущества могут быть разные. Чаще всего они заключаются в том, что, по крайней мере, один из партнеров использует другого в качестве пищевого ресурса, тогда как другой получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия. В других случаях вид, выигрывающий в пище, освобождает партнера от паразитов, опыляет растения или распространяет семена. При этом необходимо помнить, что мутуализм не является примером дружеской взаимопомощи. Каждый партнер, по существу, действует «эгоистично», и выгодные взаимоотношения возникают просто потому, что получаемая им польза перевешивает требуемые затраты (пример мутуализма – африканская птица медоуказчик связана с млекопитающим, капским медоедом). Птица разыскивает пчелиное гнездо и приводит к нему млекопитающее. Медоед вскрывает гнездо и поедает мед и личинки пчел, а медоуказчик питается остатками его трапезы. Птица легко находит гнезда, но не способна их вскрывать; медоед, наоборот легко вскрывает гнезда, но находит их с трудом. Взаимосвязанное поведение приносит животным обоюдную пользу.
К
перечисленным выше типам отношений
можно добавить детритофагию (питание
остатками организмов). Этот тип
обладает определенной специфичностью,
выражающейся в том, что редуценты и
детритофаги не контролируют скорость,
с которой их ресурсы становятся
доступными или возобновляются; они
полностью зависят от скорости, с
которой какой-нибудь другой фактор
(болезнь, старение) высвобождает
ресурс, обеспечивающий их жизнедеятельность. 13) Энергетическая структура экосистемы. Поступление и преобразование энергии в экосистеме. Среди различных аспектов структуры экосистемы на первый план выступает энергетическая структура, т.к. поток энергии в значительной степени определяет характер потоков вещества и особой информации взаимодействии, а также пространственно динамической закономерности экосистем. Согласно закону максимилизации энергии (Г. и Ю. Одумы) выживает та экосистема, которая обеспечивает максимум, поступления и наиболее эффективное использование энергии. Поток энергии в экосистеме осуществляется через сложный механизм, включающий процессы ассимиляции, накопления, транспортиров и высвобождения энергии. Важнейший этап в том механизме - ассимиляция энергии представляет собой превращение кинетической энергии фотонов, в биологически доступную потенциальную энергию химических связей в органических соединениях. По способности к ассимиляции организмы делятся на два типа:
К автотрофным относят зеленые растения и мех виды бактерий, гетеротрофы – относятся все животные, грибы, подавляющее большинство бактерий, водоросли, безхлорофильные растения. По своей функции в экологии гетеротрофы делятся на: 1) консументы (животные-фитофаги и зоофаги) ко второй группе относятся 2) редуценты деструкторы или микроконсументы, микроорганизмы (бактерии, грибы, разлагающее мертвое органическое вещество-детрит) до неорганических соединений. Автотрофные организмы способные ассимилировать энергию двух источников: солнца и химическую энергию окислительно-востановительных реакций. Процесс ассимиляции солнечной энергии фотосинтез, а процесс ассимиляции химической энергии хемосинтез автотрофы для которых внешним источником энергии служит солнечный свет называются фотоавтотрофами или фотосинтетиками, автотрофы путем окисления получают энергию, разнообразных химических неорганических соединений называется хемоавтотрофами или хемосинтетиками Транспорт энергии в экосистемах осуществляется через пищевые цепи. Пищевая цепь - это перенос энергии в форме пищи от ее источника (автотрофа) через ряд организмов, происходящих путем поедания одних органов другими Пастбищная цепь, начинающаяся живыми растениями - продуцентами живой тканью, которого питаются растительные животные фитофаги. Детритная цепь, начинающаяся мертвым органическим веществом, потребляемым мертвоедами, организмами – детритофагами. В сложных природных сообществах пищевые цепи тесно переплетаются друг, с другом образуя пищевые сети. Организмы, отстающие от начала пищевой цепи на одинаковое количество звеньев образуют трофический уровень. На первом трофическом уровне находятся только продуценты, ко 2 трофическому уровню относятся детритофаги, фитофаги (первичные консументы) на 3 м трофическом уровне находятся зоотрофы или вторичные консументы и т.д. Автотрофы Автотрофы никого не едят, органические вещества делают сами из неорганических.
Сходство и различие фотосинтеза и хемосинтеза
Гетеротрофы Гетеротрофы получают органические вещества в готовом виде, с пищей. К гетеротрофам относятся животные, грибы и большинство бактерий. Способы питания гетеротрофов 1. Хищники – убиваю жертву, а затем съедают (лев, щука, оса). 2. Паразиты – поедают живую жертву (вирус гриппа, туберкулёзная палочка, дизентерийная амеба, аскарида и т.п.) 3. Cапрофиты (сапротрофы) – питаются мертвыми организмами (личинки мясных мух, плесневые грибы, бактерии гниения). 4. Cимбионты – получают питание от другого организма на взаимовыгодной основе. Например:
Пищевые цепи
Между автотрофами и гетеротрофами в экосистемах существуют сложные пищевые взаимодействия. Одни организмы поедают другие, и таким образом осуществляют перенос веществ и энергии - основу функционирования экосистемы. Внутри экосистемы органические вещества создаются автотрофными организмами, например, растениями. Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью (рис.1), а каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем.
Различают
|
