Трофическая структура экосистемы.

Экосистема представляет открытую неравновесную термодинамичес­кую систему, постоянно обменивающуюся энергией и веществом с окружающей средой (Одум, 1986). Среду обитания организмов образуют воздух, вода и субстрат (почва и горные породы), имеющие свойственный им химический состав. Кроме того, она насыщена лучистой энергией Солнца. Взаимоотношения организмов опреде­ляются взаимосвязанным потоком вещества и энергии. Вещественно-энергетический поток создает трофическую структуру экосистем. Прежде всего, солнечная энергия превращается в энергию химических связей — энергию пищи. Этот процесс выполняют фотосинтезирующие орга­низмы — растения. Часть рассеянной тепловой энергии, освобождающейся при химических реакциях, преобра­зуют в энергию пищи хемосинтезирующие бактерии. Однако их участие в синтезе органического вещества ничтожно мало по сравнению с продукцией зеленых расте­ний. Перенос энергии пищи от ее источника (растений) путем поедания одних организмов другими называется пищевой или трофической (от греч. Trophe — пища, пита­ние) цепью. Пищевые цепи можно разделить на два ос­новных типа, — пастбищную и детритную (рис.5.1). Пас­тбищная начинается от зеленого растения, далее охваты­вает пасущихся растительноядных животных и затем хищников. В качестве примера могут служить луговые сообщества с пасущимися на них травоядными живот­ными, за которыми охотятся хищники. Детритная цепь начинается с мертвого органического вещества и идет к микроорганизмам — детритофагам и их хищникам. Дет­ритная пищевая цепь характерна для водных экосистем. В лесах существуют пастбищная и детритная пищевые цепи, которые связаны между собой хищниками, поеда­ющими и растительноядных животных, и животных, питающихся отпавшей органической массой.

Отдельные звенья трофической цепи образуют трофические уровни – совокупности организмов, связанных потребляемой пищей. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе.

В зависимости от этапа питания выделяют следующие трофические уровни:

1. продуценты — зеленые растения и хемосинтезирую­щие бактерии, которые в процессе фотосинтеза и хемо­синтеза создают органическое вещество — первичную биологическую продукцию;

2. консументы, или потребители, питающиеся первич­ной биологической продукцией. Различают консументы первого порядка (растительноядные животные, или фи­тофаги; детритоядные животные, или детритофаги), вто­рого (плотоядные животные, питающиеся фитофагами и детритофагами) и третьего (вторичные хищники) и т.д.;

3. редуценты, или деструкторы,- организмы, питаю­щиеся мертвым органическим веществом и минерализу­ющие его до простых минеральных соединений.

Средняя эффективность переноса энергии между трофическими уровнями составляет 6-15 %, а в сред­нем 10 %, что позволило французскому экологу Р. Линдеману в 1942 г. определить ее как закон 10 %. В некоторых случаях эффективность переноса может составлять 20 % и более.

Продуценты, консументы и редуценты образуют три­аду групп организмов, осуществляющих круговорот веществ в природе. Носитель энергии — пища представ­ляет собой совокупность неорганических и органических веществ разнообразного состава, который формируется под влиянием загрязнения окружающей среды. Накоп­ленные в продуктах питания вредные химические эле­менты и соединения переносятся по трофическим цепям и в конечном итоге оказываются в организме человека. Удлинение трофической цепи является одним из спосо­бов получения экологически чистых продуктов питания на загрязненных территориях.