Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель.

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.

Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Кодному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные — второй (уровень первичных консу-ментов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третичных консументов). Трофических уровней может быть и больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней.

Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.

 

Энергетика экосистем

Живые организмы, входящие в экосистемы, для своего су­ществования должны постоянно пополнять и расходовать энер­гию. Растения, как известно, способны запасать энергию в хи­мических связях в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. При фотосинтезе связывается только энергия с определенными дли­нами волн — 380—710 нм. Эту энергию называют фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Она по длинам волн близка к видимой части спектра. На эту радиацию обычно приходится около 40% общей солнечной радиации, достигающей земной поверхности. Остальная часть спектра относится либо к более короткой (ультрафиолетовой), либо к более длинной (инфра­красной) радиации. С последней обычно связан тепловой эф­фект.

Растения в процессе фотосинтеза связывают лишь неболь­шую часть солнечной радиации. Даже по отношению к фотосинтетически активной — это в среднем для Земного шара ме­нее 1%. Только наиболее продуктивные экосистемы, такие, как плантации сахарного тростника, тропические леса, посевы ку­курузы в оптимальных» условиях могут связывать до 3—5% ФАР. В опытах с кондиционированными условиями по всем факто­рам среды за короткие периоды времени удавалось достичь эф­фективности фотосинтеза по усвоению солнечной энергии по­рядка 8—10% ФАР.

Растения являются первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания. Существуют опреде­ленные закономерности перехода энергии с одного трофичес­кого уровня на другой вместе с потребляемой пищей. Основная часть энергии, усвоенной консументом с пищей, расходуется на его жизнеобеспечение (движение, поддержание температуры тела и т.п.). Эту часть энергии рассматривают как траты на дыхание, с которым в конечном счете связаны все возможности ее высво­бождения из химических связей органического вещества. Часть энергии переходит в тело организма потребителя, увеличивая его массу. Некоторая доля пищи не усваивается организмом, а следовательно, из нее не высвобождается и энергия. В последу­ющем она высвобождается из экскрементов, но другими орга­низмами, которые потребляют их в пищу.

Количество энергии, расходуемой организмами на различ­ные цели, неоднозначно. В периоды интенсивной жизнедея­тельности взрослого организма в теле его может совершенно не фиксироваться энергия. Наоборот, траты ее в ряде случаев пре­вышают поступление (организм теряет вес). В то же время в периоды интенсивного роста организмов, особенно в периоды размножения (беременности), в теле фиксируется значительное количество энергии.

Выделение энергии с экскрементами у плотоядных живот­ных (например, хищников) невелико, у травоядных оно более значительно, а гусеницы некоторых насекомых, питающиеся растениями, выделяют с экскрементами до 70% энергии. Одна­ко при всем разнообразии расходов энергии в среднем макси­мальны траты на дыхание, которые в сумме с неусвоенной пи­щей составляют около 90% от потребленной. Поэтому переход энергии с одного трофического уровня на другой в среднем при­нимается близким к 10% от энергии, потребленной с пищей. Эта закономерность рассматривается обычно как"правило де­сяти процентов".

Данное правило надо оценивать как относительное, ориен­тировочное. Вместе с тем из него следует, что цепь питания имеет ограниченное количество уровней, обычно не более 4—5. Пройдя через них, практически вся энергия оказывается рассе­янной.

Закономерности потока и рассеивания энергии имеют важ­ные в практическом отношении следствия. Во-первых, с энер­гетической точки зрения крайне нецелесообразно потребление животной продукции, особенно с высоких уровней цепей пита­ния. Образование этой продукции связано с большими потеря­ми (рассеиванием) энергии. Особенно велики потери энергии при переходе с первого трофического уровня на второй, от рас­тений к травоядным животным.

Часто в экологической литературе рассматривается в каче­стве примера цепь питания: люцерна — телята — мальчик. По­казано, что если бы мальчик весом 48 кг питался только теля­тиной, то за год ему потребовалось бы для обеспечения жизне­деятельности 4,5 теленка, для питания которых, в свою очередь, необходим урожай люцерны с площади 4 га весом 8211 кг. Тако­ва энергетическая цена животной пищи.

Во-вторых, чтобы сократить вероятность дефицита продук­тов питания для интенсивно возрастающей численности насе­ления (по закономерности близкой к экспоненте), надо, чтобы в рационе людей больший удельный вес занимала растительная пища. Энергетически идеально — вегетарианство.

В-третьих, для увеличения КПД использования пищи при получении животноводческой продукции в условиях культурно­го хозяйства очень важно уменьшить основную статью нераци­онального расходования энергии — ее траты на дыхание. Это возможно за счет поддержания оптимального температурного режима в животноводческих помещениях, ограничения подвижности животных и, естественно, сбалансированности кормово­го рациона по различным элементам питания, а также примене­ния различных биотехнических приемов (умеренные добавки сти­муляторов роста, веществ, способствующих улучшению аппети­та и т.п.).

Источник: cyberpedia.su

Основные определения. Одним из наиболее существенных свойств экосистем является наличие в них пищевых цепей и сетей. Трофическая (пищевая) цепь – последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч. трофе – питание, пища. Для дальнейшего изучения рассмотрим следующие термины: продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты (от англ. to produce – производить) – организмы, производящие органические вещества из неорганических соединений. Продуцентами в экосистеме являются автотрофные организмы, преобразующие путем фотосинтеза внешнюю (солнечную) энергию в биохимическую энергию, заключенную в органическом веществе. Примерами продуцентов в наземных экосистемах являются растения. Фитопланктон – мельчайшие водоросли – является другим примером продуцентов, характерных для морских и вообще водных экосистем.

Консументы (от лат. консуме – потреблять) – это организмы, питающиеся органическим веществом, произведенным другими организмами (продуцентами). Такими организмами в экосистеме являются гетеротрофы. Различают консументы 1-го и 2-го порядков.Консументы 1-го порядка – растительноядные организмы (например, овца, заяц).Консументы 2-го порядка – плотоядные, которые строят свои белки из белков растительного и животного происхождения (хищники).

Редуценты – организмы (главным образом, бактерии, грибы и др.), превращающие органические остатки в неорганические вещества (минерализация). Синоним термина – деструкторы (от англ. to destruct – разлагать).

Поддержание целостности сообщества обеспечивается разнообразными связями между организмами. Наибольшее значение в природе имеют пищевые связи, благодаря которым осуществляется непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы.

В сообществе живые организмы тесным образом связаны не только между собой, но и с неживой природой. Связь эта выражается через поступление пищи, воды, кислорода в живые организмы из окружающей среды. Пища содержит энергию, которая необходима для жизнедеятельности организма.

Таким образом, биоценоз может стабильно существовать только при перераспределении вещества и энергии через пищевые цепи. Для любого сообщества можно составить схему всех пищевых взаимосвязей организмов. Эта схема имеет вид сети (её переплетения бывают очень сложными) и носит название пищевая (трофическая) сеть.

Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых (трофических) цепей, каждая из которых является как бы отдельным каналом, по которому передаются вещество и энергия. В каждой цепи осуществляется однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой (на рисунке стрелками изображены потоки вещества в пищевой сети).

Цепи питания начинающиеся с живого органического вещества (обычно с зелёных растений), называются пастбищными или консументными цепями (или цепями выедания). Пастбищные цепи питания преобладают в травянистых, водных экосистемах.

Источник: bio-learn.com

Что такое трофическая цепь?

Биосфера огромна и многогранна. Она включает в себя самые разные создания. И прекрасные, и ужасные. Но все эти существа связаны друг с другом. Порой эти связи незаметны, а порой от одного вида зависит существование другого. Самой явной связью между живыми существами является пищевая. Пищевые цепи также называются трофическими.

Растения — это существа, которые способны к фотосинтезу. Это значит, что если будет углекислый газ, солнце и вода, то они смогут выжить. Животные на такое не способны. Потому подавляющая часть трофических цепей начинается с растений.

Трофические цепи бывают разные. Их разделяют на две группы. Те трофические цепи, которые начинаются с продуцента, называются пастбищными. Но есть и те, которые начинаются с отходов. Например, с трупов животных. Такие цепи называются детритными.

Среди живых организмов выделяют продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты

Многие трофические цепи начинаются с продуцентов. Именно так называют все те организмы, которые самостоятельно производят для себя питательные вещества. Самыми известными продуцентами являются зеленые растения, которые способны к фотосинтезу. Но также к ним можно отнести и бактерии-хемотрофы, которые могут обойтись даже без участия солнечного света.

Консументы

Но не все участники трофических цепей могут обходиться минимумом. Большинству нужно для жизни то, что было произведено другими. Такие потребители называются консументами. Но и среди них можно выделить разные по типу питания группы.

Некоторые животные питаются растениями. Они также попадают в трофические цепи. Трофический уровень их ненамногим выше растения. В свою очередь они тоже станут чьим-то ужином.

Те, кому для жизни нужно мясо, называются хищниками. Это новый уровень. Они вынуждены выходить на охоту для того, чтобы найти себе пропитание. Для того чтобы получить пищу, они должны применить все свои уловки, чтобы выследить и поймать жертву. У каждого хищника есть целый список предпочтений. Это помогает разным видам выживать даже в самые трудные времена. Особенно это важно сейчас, потому что многие виды находятся на грани вымирания.

Редуценты

Трофические цепи включают в себя и такие необычные организмы, как редуценты. Это те живые существа, которых называют «могильщиками природы». Они помогают отходам и трупам разложиться на более простые компоненты. Редуценты питаются тем, что больше никому не интересно.

Труп или отход, разложиться которому помогает редуцент, называется детритом. Потому пищевая цепь, которая начинается столь необычно, является детритной.

Существует большое количество разных редуцентов. Среди них выделяют грибы, бактерии, сапрофаги, некрофаги и копрофаги.

Сапрофаги — это те редуценты, которые питаются трупами других живых существ. Некрофаги также питаются трупами и падалью. Копрофаги питаются органическими отходами живых существ. Все эти организмы помогают сохранить чистоту в природе, дать место для жизни и роста новым живым организмам. Несмотря на то что некоторые считают этих живых существ отвратительными, без них невозможно представить здоровую биосферу.

Примеры трофических цепей

Непросто изучить трофические цепи. Примеры помогут понять, кто и кем питается. Самой привычной является пастбищная трофическая цепь. Она начинается с растения. Итак, можно начать со злаков. Они входят в список пристрастий зайцев. Зайцы — это консументы первого порядка. Зайцами питаются волки. Волки — это консументы второго порядка.

Мыши также любят злаки. Мыши в этой трофической цепи становятся консументами первого порядка. Порой мыши становятся жертвами ежей. Ежи — консументы второго порядка. Они также не могут быть спокойны за свою жизнь, ведь на них ведут охоту лисы. Последние станут консументами третьего порядка.

Трофические цепи можно обнаружить и в воде. Начать можно с фитопланктона, который способен самостоятельно прокормить себя. Но им питается зоопланктон. Зоопланктон — пища небольших рыбешек. А они же, в свою очередь, становятся любимым лакомством щуки. Но она тоже может стать чьей-то пищей.

Самые длинные трофические цепи можно найти в океане. В таких цепях встречаются даже консументы пятого и шестого порядка. Каждый может провести небольшое исследование. Это очень интересно и позволяет лучше понять окружающий мир.

Детритные трофические цепи не включают в себя так много участников. Обычно в их составе — только отход или труп и существо, которое им питается. Самыми известными редуцентами являются бактерии и грибы.

Трофические сети

Трофические цепи не способны полностью отразить всю жизнь биосферы. Ведь если допустить, что вымерли все зайцы, волки и лисы не погибнут. Они просто будут питаться другими животными, хотя и численность этих хищников сократится. Такой природный баланс сохраняется благодаря трофическим сетям.

Один и тот же заяц может питаться разными растениями. Он может есть злаки, овес, лишайник, клевер и многое другое. Волк также может есть разных животных, которые отличаются друг от друга даже по размерам. Трофические цепи и сети помогают природе установить такой баланс, чтобы живые существа смогли пережить тот случай, если какой-то вид исчезнет с лица Земли.

Трофические сети порой очень и очень запутаны. Непросто разобраться, как много животных желают полакомиться каким-то растением и от каких особей прячется какой-либо небольшой зверек. Можно составить большое количество различных пищевых сетей. Особенно они богаты там, где бок о бок соседствует большое количество живых существ.

Мир, окружающий человека, хранит много загадок и интересных моментов. Одним из них являются трофические цепи и сети. Тщательно продуманные природой цепи питания помогают самым разным растениям и животным сосуществовать в относительном мире друг с другом, находить пищу для себя и своих детенышей, а также очищать свою среду обитания от того, что отжило свой срок.

Источник: autogear.ru

ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, пищевая цепь, цепь питания, взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища — потребитель.

В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина). Однако представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи — трофическим уровням.

Существует 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, судак, питающийся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Источник: bioword.ru

В экосистемах продуценты, консументы и редуценты объединены сложными процессами переноса веществ и энергии, которая заключена в пище, созданной преимущественно растениями.

Перенос потенциальной энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется трофической (пищевой) цепью, а каждое ее звено называется трофическим уровнем.

Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню.

На рис.4. представлена схема трофической цепи.

Рис.4. Схема пищевой цепи.

Рис.4. Схема пищевой цепи.

Первый трофический уровень образуют продуценты (зеленые растения), которые аккумулируют солнечную энергию и создают органические вещества в процессе фотосинтеза.

При этом более половины энергии, запасенной в органических веществах, расходуется в процессах жизнедеятельности растений, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь в пространстве, а остальная часть поступает в пищевые цепи и может быть использована гетеротрофными организмами последующих трофических уровней при питании.

Второй трофический уровень образуют консументы 1-го порядка — это растительноядные организмы (фитофаги), которые питаются продуцентами.

Консументы первого порядка большую часть энергии, которая содержится в пище, расходуют на обеспечение своих жизненных процессов, а остальную часть энергии используют на построение собственного тела, преобразуя тем самым растительные ткани в животные.

Таким образом, консументы 1-го порядка осуществляют первый, принципиальный этап трансформации органического вещества, синтезированного продуцентами.

Первичные консументы могут служить источником питания для консументов 2-го порядка.

Третий трофический уровень образуют консументы 2-го порядка — это плотоядные организмы (зоофаги), которые питаются исключительно растительноядными организмами (фитофагами).

Консументы 2-го порядка осуществляют второй этап трансформации органического вещества в цепях питания.

Однако, химические вещества, из которых строятся ткани животных организмов, довольно однородны и поэтому трансформация органического вещества при переходе со второго трофического уровня консументов на третий не имеет столь принципиального характера, как при переходе с первого трофического уровня на второй, где происходит преобразование растительных тканей в животные.

Вторичные консументы могут служить источником питания для консументов 3-го порядка.

Четвертый трофический уровень образуют консументы 3-го порядка — это плотоядные животные, питающиеся только плотоядными организмами.

Последний уровень трофической цепи занимают редуценты (деструкторы и детритофаги).

Редуценты-деструкторы (бактерии, грибы, простейшие) в процессе своей жизнедеятельности разлагают органические остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных веществ, которые вновь возвращаются к продуцентам.

Все звенья трофической цепи взаимосвязаны и взаимозависимы.

Между ними от первого к последнему звену осуществляется передача веществ и энергии. Однако, необходимо отметить, что при передаче энергии с одного трофического уровня на другой происходит ее потеря. В результате цепь питания не может быть длинной и чаще всего состоит из 4-6 звеньев.

Однако, такие пищевые цепи в чистом виде в природе обычно не встречаются, поскольку каждый организм имеет несколько источников питания, т.е. пользуется несколькими типами пищи, и сам используется как продукт питания другими многочисленными организмами из одной и той же трофической цепи или даже из разных цепей питания.

Например:

• паразиты могут использовать в качестве источника питания различные виды растений и животных из разных трофических уровней;

• всеядные организмы потребляют в пищу как продуцентов, так и консументов, т.е. являются одновременно консументами первого, второго, а иногда и третьего порядка;

• комар, питающийся кровью человека и хищных животных, находится на очень высоком трофическом уровне. Но комарами питается болотное растение росянка, которая, таким образом, является и продуцентом и консументом высокого порядка.

Поэтому, практически любой организм, входящий в состав одной трофической цепи, одновременно может входить и в состав других трофических цепей.

Таким образом, трофические цепи могут многократно разветвляться и переплетаться, образуя сложные сети питания или трофические (пищевые) сети, в которых многочисленность и разнообразие пищевых связей выступает как важный механизм поддержания целостности и функциональной устойчивости экосистем.

На рис.5. показана упрощенная схема сети питания для наземной экосистемы.

Вмешательство человека в природные сообщества организмов путем намеренного или ненамеренного устранения какого-либо вида часто имеет непредсказуемые негативные последствия и приводит к нарушению устойчивости экосистем.

Рис.5. Схема трофической сети.

Рис.5. Схема трофической сети.

Существует два основных типа трофических цепей:

• пастбищные цепи (цепи выедания или или цепи потребления);

• детритные цепи (цепи разложения).

Пастбищные цепи (цепи выедания или цепи потребления) — это процессы синтеза и трансформации органических веществ в трофических цепях.

Пастбищные цепи начинаются с продуцентов. Живые растения поедаются фитофагами (консументами первого порядка), а сами фитофаги являются пищей для плотоядных животных (консументов второго порядка), которыми могут питаться консументы третьего порядка и т.д.

Примеры пастбищных цепей для наземных экосистем:

3 звена: осина → заяц → лиса; растение → овца → человек.

4 звена: растения → кузнечики → ящерицы → ястреб;

нектар цветка растения → муха → насекомоядная птица →

хищная птица.

5 звеньев: растения → кузнечики → лягушки → змеи → орел.

Примеры пастбищных цепей для водных экосистем:→

3 звена: фитопланктон → зоопланктон → рыбы;

5 звеньев: фитопланктон → зоопланктон → рыбы → хищные рыбы →

хищные птицы.

Детритные цепи (цепи разложения) — это процессы поэтапной деструкции и минерализации органических веществ в трофических цепях.

Детритные цепи начинаются с поэтапного разрушения мертвого органического вещества детритофагами, которые последовательно сменяют друг друга в соответствии со специфичным типом питания.

На последних стадиях деструкционных процессов функционируют редуценты-деструкторы, минерализующие остатки органических соединений до простых неорганических веществ, которые вновь используются продуцентами.

Например, при разложении мертвой древесины последовательно сменяют друг друга: жуки → дятлы → муравьи и термиты → грибы-деструкторы.

Детритные цепи наиболее распространены в лесах, где большая часть (около 90%) ежегодного прироста биомассы растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает и попадает в эти цепи в виде листового опада, подвергаясь затем разложению и минерализации.

В водных экосистемах большая часть вещества и энергии включается в пастбищные цепи, а в наземных экосистемах наибольшее значение имеют детритные цепи.

Таким образом, на уровне консументов происходит разделение потока органического вещества по разным группам потребителей:

• живое органическое вещество следует по пастбищным цепям;

• мертвое органическое вещество идет по детритным цепям.

Источник: StudFiles.net