Кчислу важнейших взаимоотношений между организмами относятся пищевые. Можно проследить бесчисленные пути движения вещества в экосистеме, при которых один организм поедается другим, тот — третьим и т. д. Ряд таких звеньев называется пищевой цепью. Пищевые цепи переплетаются и образуют пищевую (трофическую) сеть.

Пищевые цепи разделяют на два типа. Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам — это цепь выедания (пастбищная).

Относительно простая и короткая пищевая цепь:
трава → кролик → лисица

(продуцент) (консумент (консумент

I порядка) II порядка)

Другой тип начинается от растительных и животных остатков к мелким животным и микроорганизмам, а затем к хищникам — эта цепь разложения (детритная).

Итак, все пищевые цепи начинаются с продуцентов. Без непрерывного образования ими органического вещества экосистема быстро съела бы сама себя и прекратила сущест­вование.

Пищевые связи можно уподобить потоку питательных веществ и энергии от одного трофического уровня к другому.

Общую массу организмов (их биомассу) на каждом трофи­ческом уровне можно измерить путем сбора или отлова и последующего взвешивания соответствующих выборок животных и растений. На каждом трофическом уровне биомасса на 90-99%меньше, чем на предыдущем. Допустим биомасса продуцентов на участке луга 0,4 га составляет 10 т, тогда биомасса фитофагов на той же площади будет не более 1000кг. Пищевые цепи в природе обычно включают 3-4 звена, существование большего числа трофических уровней невоз­можно из-за быстрого приближения биомассы к нулю.

Большая часть получаемой энергии (80-90%) используется организмами на построение тела и поддержание жизне­деятельности. На каждом трофическом уровне число особей прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название экологической пирамиды. Экологическая пирамида это отражает число особей на каждом этапе пищевой цепи или количество биомассы, или количество энергии. Эти величины имеют одинаковую направленность. С каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее, они медленнее размно­жаются, их число уменьшается.

Разные биогеоценозы отличаются своей продуктивностью, скоростью потребления первичной продукции, а также разнообразными цепями питания.
нако, для всех цепей питания свойственны определенные закономерности, касаю­щиеся соотношения расходуемой и запасаемой продукции, т.е. биомассы с заключенной в ней энергии на каждом из трофических уровней. Эти закономерности получили назва­ние «правила экологической пирамиды». Различают разные типы экологических пирамид, в зависимости от того, какой показатель положен в ее основу. Так, пирамида биомассы отображает количественные закономерности передачи по цепи питания массы органического вещества. Пирамида энергии отображает соответствующие закономерности передачи энергии от одного звена цепи питания к другому. Разработана и пирамида чисел, отображающая количество особей на каждом из трофических уровней цепи питания.

Источник: studopedia.ru

Пищевая цепь

Пищевая цепь представляет собой последовательность передачи энергии от одного вида живого организма к другому в пределах экологической системы.

Все пищевые цепи начинаются с энергии, вырабатываемой Солнцем. А затем она движется от одного организма к другому.

Пример очень простой пищевой цепи:

Солнечная энергия ——> Трава ——> Зебра —-> Лев.

Пищевые цепи показывают, как все живые существа получают свою энергию от пищи, и как питательные вещества передаются между видами по цепочке.

Более сложная пищевая цепь:

Солнечная энергия ——> Трава ——> Кузнечик ——> Мышь ——> Змея ——> Ястреб.

Трофические уровни пищевой цепи

Все живые существа в пищевой цепи разбиты на разные группы или трофические уровни, которые помогают экологам понять их специфическую роль в экосистеме. Ниже представлено более подробное описание каждого трофического уровня пищевой цепи.

Продуценты (автотрофы)

Продуценты составляют первый трофический уровень экосистемы. Они имеют такое название благодаря своей способности производить собственную пищу. Эти организмы не зависят от какого-либо другого существа для питания.

Большинство продуцентов используют энергию Солнца в процессе, называемом фотосинтезом, для создания собственной энергии и производства питательных веществ. Самыми известными продуцентами являются растения, а также к ним относятся водоросли, фитопланктон и некоторые виды бактерий.

Консументы (гетеротрофы)

Следующий трофический уровень основывается на видах, которые питаются продуцентами. Как правило, выделяется три типа гетеротрофных организмов:

• Растительноядные: к этой группе относятся виды, которые питаются исключительно растительной пищей. Они могут есть отдельные или все части растений, включая листья, ветки, фрукты, ягоды, орехи, траву, цветы, корни или пыльцу. К растительноядным животным относятся: олени, кролики, лошади, коровы, овцы, насекомые и т.д.
• Плотоядные: это виды животных, которые питаются другими представителями фауны. Кошки, ястребы, акулы, лягушки, совы и пауки — примеры некоторых хищников мира.
• Всеядные: такие животные могут употреблять как растительную пищу, так и животную. Медведи, люди, еноты, большинство приматов и огромное количество птиц — всеядные.

Каждый гетеротрофный организм имеет свое место на определенном уровне пищевой цепи. Например, первичными потребителями являются растительноядные животные, которые едят только растения, а третичными потребителями выступают существа, которые едят вторичных потребителей. В приведенном выше примере кузнечик — первичный потребитель, мышь — вторичный, а змея — третичный.

Наконец, пищевая цепь заканчивается суперхищником — животное, которое находится в самом верху пищевой цепи. В приведенном выше примере это ястреб. Львы, рыси, пумы и огромные белые акулы — примеры высших хищников в их родных экосистемах.

Редуценты (детритофаги)

Последний уровень пищевой цепи состоит из редуцентов — организмов, разрушающих органические вещества.

Это бактерии и грибы, которые едят разлагающуюся материю (мертвых животных и растений) и превращают их в богатую питательными веществами почву. Затем растения используют эти питательные вещества для производства собственной пищи — таким образом, они начинают новую пищевую цепь.

Пищевая сеть

Пищевая сеть представляет собой совокупность всех пищевых цепей в определенной экосистеме. Вместо того, чтобы формировать прямую цепочку, идущую от Солнца к растениям, и животным, которые их едят, пищевые сети показывают взаимосвязь всех живых существ в экосистеме. Пищевая сеть состоит из множества взаимосвязанных и перекрывающихся пищевых цепей. Они созданы для описания взаимодействия видов и отношений внутри экосистемы.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида — это графическое изображение соотношения различных трофических уровней пищевой цепи.

Пищевая цепь не может содержать больше 5—6 звеньев, потому что при переходе на каждое следующее звено 90 % энергии теряется. Основная закономерность экологической пирамиды — правило 10 %. Например, для образования 1 кг массы дельфину необходимо съесть около 10 кг рыбы, а этим 10 кг рыбы нужно 100 кг корма — водных позвоночных, которым для образования такой массы необходимо съесть 1000 кг водорослей и бактерий. Если в соответствующем масштабе изобразить эти величины и их зависимость, то получится своеобразная пирамида.

Пищевые сети

В природе не все так просто. Зачастую живые организмы взаимодействуют настолько сложно, что визуально это скорее похоже не на пирамиду, а на сеть.

Например, хищники могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Источник: SiteKid.ru

Трофическая структура биоценозов

ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ)

 

Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга – сообществаи биоценоз.[25]

Термин «биоценоз» был предложен немецким зоологом К. Мебиусом и обозначает организованную группу популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства.

Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды. Биотоп– пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов.

Размеры биоценотических группировок организмов чрезвычайно разнообразны – от сообществ на стволе дерева или на болотной моховой кочке до биоценоза ковыльной степи. Биоценоз (сообщество) – не просто сумма образующих его видов, но и совокупность взаимодействий между ними. Экология сообществ (синэкология)[26]– это также научный подход в экологии, в соответствии с которым прежде всего исследуют комплекс отношений и господствующие взаимосвязи в биоценозе. Синэкология занимается преимущественно биотическими экологическими факторами среды.

В пределах биоценоза различают фитоценоз– устойчивое сообщество растительных организмов, зооценоз– совокупность взаимосвязанных видов животных и микробиоценоз –сообщество микроорганизмов:

ФИТОЦЕНОЗ + ЗООЦЕНОЗ + МИКРОБИОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ.

При этом в чистом виде ни фитоценоз, ни зооценоз, ни микробиоценоз в природе не встречаются, как и биоценоз в отрыве от биотопа.

Биоценоз формируют межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза – численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а также структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу. Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют обилие вида – показатель, равный числу особей на единицу площади или объема занимаемого пространства.

 

 

Важнейший вид взаимоотношений между организмами в биоценозе, фактически формирующими его структуру, – это пищевые связи хищника и жертвы: одни – поедающие, другие – поедаемые. При этом все организмы, живые и мертвые, являются пищей для других организмов: заяц ест траву, лиса и волк охотятся на зайцев, хищные птицы (ястребы, орлы и т. п.) способны утащить и съесть как лисенка, так и волчонка. Погибшие растения, зайцы, лисы, волки, птицы становятся пищей для детритофагов (редуцентов или иначе деструкторов).

 

 

Пищевая цепь – это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Она представляет собой путь движущегося через живые организмы однонаправленного потока поглощенной при фотосинтезе малой части высокоэффективной солнечной энергии, поступившей на Землю. В конечном итоге эта цепь возвращается в окружающую природную среду в виде низкоэффективной тепловой энергии. По ней также движутся питательные вещества от продуцентов к консументам и далее к редуцентам, а затем обратно к продуцентам.

Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, иначе именуемые первичными продуцентами. Организмы второго трофического уровня называют первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т. д. Обычно бывают четыре или пять трофических уровней и редко более шести (рис. 5.1).

Существуют два главных типа пищевых цепей – пастбищные (или «выедания») и детритные (или «разложения»).

Рис. 5.1. Пищевые цепи биоценоза по Н. Ф. Реймерсу: обобщенная (а) и реальная (б). Стрелками показано направление перемещения энергии, а цифрами – относительное количество энергии, приходящей на трофический уровень

В пастбищных пищевых цепях первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй – пастбищные животные (термин «пастбищные» охватывает все организмы, питающиеся растениями), а третий – хищники. Так, пастбищными пищевыми цепями являются:

Детритная пищевая цепь начинается с детрита по схеме:

ДЕТРИТ → ДЕТРИТОФАГ → ХИЩНИК

Характерными детритными пищевыми цепями являются:

Концепция пищевых цепей позволяет в дальнейшем проследить круговорот химических элементов в природе, хотя простые пищевые цепи, подобные изображенным ранее, где каждый организм представлен как питающийся организмами только какого‑то одного типа, в природе встречаются редко.
альные пищевые связи намного сложнее, ибо животное может питаться организмами разных типов, входящих в одну и ту же пищевую цепь или в различные цепи, что особенно характерно для хищников (консументов) высших трофических уровней. Связь между пастбищной и детритной пищевыми цепями иллюстрирует предложенная Ю. Одумом модель потока энергии (рис. 5.2).

Всеядные животные (в частности, человек) питаются и консументами, и продуцентами. Таким образом, в природе пищевые цепи переплетаются, образуют пищевые (трофические) сети.

 

Источник: studopedia.su

 

Пищевые (трофические) цепи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.

Пример длинной пищевой цепи – последовательность животных арктического моря: «микроводоросли (фитопланктон) → мелкие растительноядные ракообразные (зоопланктон) → плотоядные планктонофаги (черви, ракообразные, моллюски, иглокожие) → рыбы (возможны 2–4 звена последовательности хищных рыб) → тюлени → белый медведь». Пищевые цепи наземных экосистем обычно короче.

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. Так, в пище лугового волка – койота насчитывают до 14 тыс. видов животных и растений. Вероятно, таков же порядок числа видов, участвующих в поедании, разложении и деструкции веществ трупа койота.

Типы пищевых цепей:

1. Пастбищные пищевые цепи, или цепи эксплуататоров, начинаются с продуцентов; для таких цепей при переходе с одного трофического уровня на другой характерно увеличение размеров особей при одновременном уменьшении плотности популяций, скорости размножения и продуктивности по биомассе. Например, «трава → полевки → лисица» или «трава → кузнечик → лягушка → цапля → коршун». Это наиболее распространенные цепи питания.

2. Цепи паразитов («яблоня → щитовка → наездник» или «корова → слепень → бактерии → фаги») характеризуются уменьшением размеров особей при увеличении численности, скорости размножения и плотности популяций.

3. Детритные цепи, включающие только редуцентов («опавшие листья → плесневые грибы → бактерии»), сходны с цепями паразитов.

Благодаря определенной последовательности пищевых отношений различаются 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 – фитофаги, третий – вторичные консументы – зоофаги и т. д. Многие животные питаются не на одном, а на нескольких трофических уровнях (примером могут служить диеты серой крысы, бурого медведя и человека).

Совокупности трофических уровней различных экосистем моделируются с помощью трофических пирамид чисел (численностей), биомасс и энергий (рис. 6).

Обычные пирамиды чисел, т.е. отображение числа особей на каждом из трофических уровней данной экосистемы, для пастбищных цепей имеют очень широкое основание (большое число продуцентов) и резкое сужение к конечным консументам. При этом числа «ступеней» различаются не менее чем на 1–3 порядка. Но это справедливо только для травяных сообществ – луговых или степных биоценозов. Картина резко искажается, если рассматривать лесное сообщество (на одном дереве могут кормиться тысячи фитофагов) или если на одном трофическом уровне оказываются такие разные фитофаги, как тля и слон.

Это искажение можно преодолеть с помощью пирамиды биомасс. В наземных экосистемах биомасса растений всегда существенно больше биомассы животных, а биомасса фитофагов всегда больше биомассы зоофагов.

Рис. 6. Простая трофическая пирамида (по Ю. Одуму, 1975): А – пирамида чисел; Б – пирамида биомасс; В – пирамида энергий. Данные приведены в расчете на 4 га за год; шкалы логарифмические

Для водных, особенно морских экосистем: биомасса животных обычно намного больше биомассы растений. Эта «неправильность» обусловлена тем, что пирамидами биомасс не учитываются продолжительность существования поколений особей на разных трофических уровнях и скорость образования и выедания биомассы. Главным продуцентом морских экосистем является фитопланктон. В океане за год может смениться до 50 поколений фитопланктона. За то время, пока хищные рыбы (а тем более крупные моллюски и киты) накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса которых намного больше. Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем являются пирамиды скоростей образования живого вещества, продуктивности. Их обычно называют пирамидами энергий, имея в виду энергетическое выражение продукции, хотя правильнее было бы говорить о мощности.

Человек может участвовать в трофической цепи на любом уровне, начиная со 2-го.

С каждого уровня трофической цепи на последующий переходит приблизительно 10% энергии (правило 10%). Участие разных групп гетеротрофов в деструкции органики тоже имеет похожую последовательность: около 90% энергии чистой продукции продуцентов (ЧПП) освобождают микроорганизмы и грибы, менее 10% – беспозвоночные животные и не более 1% – позвоночные животные – конечные консументы.

В соответствии с последней цифрой и сформулировано правило 1%, согласно которому соотношение конечных консументов и их вклад в деструкцию (< 1%) является важным условием стабильности биосферы.

Другими словами, для биосферы в целом доля возможного конечного потребления чистой первичной продукции в энергетическом выражении не должна превышать одного процента. Для отдельных экологических систем порог нарушения стационарного состояния эмпирически оценивается на уровне не выше 5 % отклонения от нормального протока энергии (Н.Ф. Реймерс, 1994). Несомненно, что для всей экосферы этот порог должен быть существенно ниже.

Следствия, вытекающие из правил функционирования трофических пирамид (правила 10% и правила 1%):

Следствие №1: трофические цепи не бывают длинными (обычно – 4–5 звеньев);

Следствие №2: существует эффект накапливания в трофических цепях вредных веществ, трудновыводимых из живых организмов (тяжелые металлы, ДДТ и др.)

 

Источник: helpiks.org