Пищевые цепи и трофические уровни

Внутри природной экосистемы, содержащие энергию органические

вещества, создаются автотрофами и служат пищей для гетеротрофов.

Пример: теленок поедает траву. Далее животное может служить пищей другим

животным - хищникам (волк, человек) и, таким образом, происходит перенос

энергии через ряд организмов, причем каждый последующий питается

предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность

называется пищевой цепью, а каждое звено ее - трофическим уровнем (от

"trophos" -питание).

1-ый трофический уровень - автотрофы или первичные продуценты,

2-ой трофический уровень - первичные консументы,

3-ий трофический уровень - вторичные консументы.

Обычно в пищевой цепи бывает 4-5 трофических уровней и редко 6.

Огранниченность числа трофических уровней объясняется потерями энергии

при прохождении ее по пищевым цепям. уровней.

Характеристики трофических уровней:

1 - продуценты - зеленые растения, они превращают солнечную энергию в химическую, заключенную в органических молекулах. Реакция фотосинтеза –

СО2 + H2O солн. энерг.. C6H12O6 + O2

2 - первичные консументы - травоядные животные, насекомые, рептилии,

птицы, грызуны и т. п.

В водных экосистемах травоядные формы - это моллюски и мелкие

ракообразные. К первичным консументам относятся и паразиты растений -

грибы, растения и животные.

3 - консументы второго и третьего порядка.

Это плотоядные животные, хищники, которые охотятся и убивают жертву

или те, которые питаются падалью (грифы) или паразиты, меньше своих хозяев

(блохи, комары и т. п.).

Существует 2 главных типа пищевых цепей: пастбищный и детритный.

Примеры.

Пастбищная цепь: растения - травоядные животные - хищники и

насекомые.

Детритная цепь. Куски разложившегося детритного вещества называют

детритом и многие мелкие животные питаются ими, ускоряя процесс

разложения. Их называют редуцентами. Это могут быть грибы и бактерии -

истинные редуценты или животные - детритофаги (дождевые черви, мокрицы).

Обе эти пищевые цепи не изолированы друг от друга, а переплетаются, образуя

пищевые сети. Некоторые животные всеядны (питаются и растениями и

другими животными).

Пример: человек, медведь, еж и т.д.

Продуктивность. Экологические пирамиды

В процессе жизнедеятельности сообщества создается и расходуется

органическое вещество. Это значит, что любая экосистема обладает

определенной продуктивностью. Продуктивностью называется скорость

образования биомассы. Первичная (валовая) продуктивность - скорость, с

которой энергия Солнца усваивается растениями. Продуктивность консументов

-вторичная.

Продуктивность экосистем и соотношение в них масс различных

трофических уровней принято выражать в форме пирамид. Первая такая

пирамида должна была построена Ч. Элтоном и называется пирамидой чисел

Элтона (рис.1.7 а Приложении 4).

Экологическая пирамида чисел для водной экосистемы, выраженная в

условных единицах биомассы, выглядит следующим образом:

щука 1 условные

плотва 10 }единицы

ракообразные 100 биомассы

фитопланктон 1000

Таким образом, экологические пирамиды показывают соотношение

биомасс и эквивалентных им энергий в каждом звене пищевой цепи. Это

используется в практических целях, например, для обоснования необходимой

площади для сельхоз. культур, чтобы обеспечить кормами скот.

1.4 Биохимические циклы в биосфере

(круговороты биогенных элементов)

Земля - конечное физическое тело, и количество любых химических

элементов на Земле - конечно. Но уже миллионы лет, с тех пор, как появилась

жизнь на планете, идет процесс фотосинтеза органического вещества из

неорганических компонентов - и этот процесс бесконечен.

Академик В.Р.Вильямс писал: "Чтобы придать чему-то конечному свойства

бесконечного, надо заставить это конечное совершать движение по замкнутой

кривой, т. е. вовлечь его в круговорот".

Действительно, все вещества на Земле совершают такие круговороты,

называемые биохимическими циклами. Выделяют два основных цикла:

большой - геологический и малый - биотический. Большой круговорот длится

долго, сотни тысяч или миллионы лет: горные породы разрушаются,

выветриваются и водные потоки сносят их в Мировой океан, где они оседают на

дно, лишь часть их возвращается на сушу с осадками, с организмами, которые

человек извлекает из моря. Крупные геотектонические изменения (поднятие дна

морей, опускание материков) вновь возвращают вещества на сушу - и все

повторяется.

Малый круговорот (биотический) является частью большого. Он идет на

уровне живой природы. Питательные вещества почвы, вода, углерод идут на

построение органического вещества растений и животных и участвуют в

жизненных процессах. После гибели организмов отходы их жизнедеятельности

вновь разлагаются на неорганические компоненты (косное вещество)

организмами - редуцентами (деструкторами). И все опять повторяется:

минеральные вещества идут в пищу растениям и т. д. Малые круговороты с

участием живых организмов получили название биохимических циклов.