Все живые существа нашей планеты связаны между собой одной из самых прочных связей – пищевой. То есть кто-то для кого-то является пищей или говоря научным языком – кормовой базой. Травоядные едят растения, самих травоядных едят хищники, которых также в свою очередь могут поедать другие, более крупные и сильные хищники. Эти своеобразные пищевые связи в биологии принято называть цепями питания. Понимание того, как работает экосистема цепи питания, дает ученым биологам представление о различных нюансах живых организмов, помогает объяснить поведение некоторых животных, понять, откуда растут ноги у тех или иных повадок наших четвероногих друзей.
Виды цепей питания
В целом различают два основных вида цепей питания: цепь выедания (она же пастбищная цепь питания) и детритная цепь питания, которую еще называют цепью разложения.
Пастбищная цепь питания
Пастбищная цепь питания в целом проста и понятна, ее суть кратко описана в начале статьи: растения служат пищей для травоядных животных и в научной терминологии зовутся продуцентами. Травоядные, поедающие растения называются консументами (из латинского это слово переводится как «потребители») первого порядка. Мелкие хищники являются консументами второго порядка, а более крупные уже третьего. В природе встречаются и более длинные цепи питания, насчитывающие пять и больше звеньев, такие встречаются в основном в океанах, где более крупные (и прожорливые) рыбы поедают более мелких, те в свою очередь едят еще более мелких и так вплоть до водорослей. Замыкает звенья цепи питания особенное счастливое звено, которое уже никому не служит пищей. Обычно это человек, разумеется, при условии, что он осторожен и не пытается плавать с акулами или гулять со львами)). А если серьезно, то такое замыкающее звено питание в биологии называется редуцентом.
Детритная цепь питания
А вот тут все происходит немножечко наоборот, а именно поток энергии цепи питания идет в противоположную сторону: крупные животные, будь-то хищники или травоядные умирают и разлагаются, их останками питаются более мелкие животные, различные падальщики (например, гиены), которые в свою очередь также умирают и разлагаются, и их бренные останки аналогично служат пищей, или, для еще более мелких любителей мертвячины (например, некоторых видов муравьев), или же для разных специальных микроорганизмов. Микроорганизмы, перерабатывая останки, выделяют специальную субстанцию, называемую детритом, отсюда и название этой цепи питания.
Более наглядная схема цепи питания представлена на картинке.
О чем говорит длина цепи питания
Исследование длины цепи питание дает ученых ответы на многие вопросы, например, о том, насколько благоприятна среда обитания животных. Чем благоприятнее среда обитания, тем длиннее будет природная цепь питания в силу обилия различных животных, служащих пищей друг другу. Но самая длинная цепь питания у рыб, и других обитателей океанических глубин.
Что лежит в основе цепи питания
В основе любой цепи питания лежат пищевые связи и энергия, которая передается с поеданием одного представителя фауны (или флоры) другим. Благодаря полученной энергии потребители могут продолжать свою жизнедеятельность, но в свою очередь также становятся зависимыми от своей пищи (кормовой базы). Например, когда происходит знаменитая миграция леммингов, служащих пищей для различных арктических хищников: лис, сов, происходит сокращение популяции не только самих леммингов (массово погибающих во время этих самых миграций) но и хищников, питающихся леммингами, а часть из них даже мигрирует вместе с ними.
Цепи питания, видео фильм
И в дополнение предлагаем вам образовательное видео о значении цепей питания в биологии.
В живой природе практически нет живых организмов, которые не поедали бы других существ или не являлись бы для кого-либо пищей. Так, растениями питаются многие насекомые. Сами насекомые являются добычей для более крупных существ. Те или иные организмы являются звеньями, из которых формируется пищевая цепь. Примеры такой "зависимости" можно встретить повсеместно. При этом в любой такой структуре существует первый исходный уровень. Как правило, это зеленые растения. Какие существуют примеры пищевых Какие организмы могут являться звеньями? Как происходит взаимодействие между ними? Об этом далее в статье.
Общая информация
Пищевая цепь, примеры которой будут приведены ниже, представляет собой определенный набор микроорганизмов, грибов, растений, зверей. Каждое звено находится на своем уровне. Построена эта "зависимость" по принципу "еда - потребитель". На вершине многих цепей питания стоит человек. Чем в той или иной стране выше плотность населения, тем меньше звеньев будет содержаться в природной последовательности, так как люди вынуждены в таких условиях чаще питаться растениями.
Количество уровней
Как происходит взаимодействие внутри экологических пирамид?
Как действует пищевая цепь? Примеры, приведенные выше, показывают, что каждое следующее звено должно стоять на более высоком уровне развития, нежели предыдущее. Как уже было сказано, взаимоотношения в любой экологической пирамиде строятся на принципе "еда-потребитель". За счет поедания одними организмами других осуществляется перенос энергии от низших уровней к высшим. В результате происходит в природе.
Пищевая цепь. Примеры
Условно можно выделить несколько видов экологических пирамид. Существует, в частности, пастбищная пищевая цепь. Примеры, которые можно увидеть в природе, представляют собой последовательности, где перенос энергии осуществляется от низших (простейших) организмов до высших (хищников). К таким пирамидам, в частности, можно отнести следующие последовательности: "гусеницы-мыши-гадюки-ежи-лисы", "грызуны-хищники". Другая, детритная пищевая цепь, примеры которой будут приведены далее, представляет собой последовательность, в которой биомасса не употребляется хищниками, а имеет место процесс гниения с участием микроорганизмов. Считается, что начинается эта экологическая пирамида с растений. Так, в частности, выглядит пищевая цепь леса. Примеры можно привести следующие: "опавшие листья-гниение с участием микроорганизмов", "мертвые (хищные)-хищники-многоножки-бактерии".
Продуценты и консументы
В крупном водоеме (океане, море) планктонные являются пищей для ветвистоусых рачков (животных фильтраторов). Они, в свою очередь, представляют собой добычу для хищных личинок комаров. Этими организмами питается определенный вид рыб. Их поедают более крупные хищные особи. Данная экологическая пирамида - пример пищевой цепи моря. Все организмы, выступающие в качестве звеньев, находятся на разных трофических уровнях. На первой ступени находятся продуценты, на следующей - консументы первого порядка (потребители). К третьему трофическому уровню относятся потребители 2-го порядка (первичные плотоядные). Они, в свою очередь, служат пищей для вторичных хищников - потребителей третьего порядка, и так далее. Как правило, экологические пирамиды суши включают в себя три-пять звеньев.
Открытый водоем
За шельфовым морем, в том месте, где склон материка более-менее круто обрывается по направлению к глубоководной равнине, берет начало открытое море. В этой зоне преимущественно синяя и прозрачная вода. Связано это с отсутствием неорганических взвешенных соединений и меньшим объемом микроскопических планктонных растений и животных (фито- и зоопланктона). На некоторых участках гладь воды отличается особенно яркой синей окраской. Например, В таких случаях говорят о так называемых океанских пустынях. В этих зонах даже на глубине тысячи метров при помощи чувствительной аппаратуры можно обнаружить следы света (в сине-зеленом спектре). Открытому морю присуще полное отсутствие в составе зоопланктона различных личинок донных организмов (иглокожих, моллюсков, ракообразных), количество которых по мере отдаления от берега резко снижается. Как на мелководье, так и на широких просторах в качестве единственного источника энергии выступает солнечный свет. В результате фотосинтеза фитопланктон при помощи хлорофилла формирует органические соединения из углекислого газа и воды. Так образуются так называемые первичные продукты.
Звенья пищевой цепи моря
Синтезированные водорослями органические соединения передаются косвенно либо прямо всем организмам. Вторым звеном пищевой цепи в море являются животные фильтраторы. Организмы, составляющие фитопланктон, обладают микроскопически малыми размерами (0.002-1мм). Часто они формируют колонии, но и их размер не превышает пяти миллиметров. Третьим звеном являются плотоядные животные. Они питаются фильтраторами. В шельфовых, как и в открытых морях, таких организмов достаточно много. К ним, в частности, относятся сифонофоры, гребневики, медузы, веслоногие рачки, щетинкочелюстные, каринариды. Среди рыб к фильтраторам следует отнести сельдей. Их основной пищей являются формирующие в северных акваториях большие скопления. Четвертым звеном считаются хищные крупные рыбы. Некоторые виды имеют промысловое значение. К конечному звену следует также отнести головоногих моллюсков, зубатых китов и морских птиц.
Перенос питательных веществ
Передача органических соединений внутри пищевых цепей сопровождается существенными потерями энергии. Это главным образом обусловлено тем, что большая ее часть тратится на обменные процессы. Около 10% энергии преобразуется в вещество тела организма. Поэтому, например, анчоус, питающийся планктонными водорослями и входящий в структуру исключительно короткой пищевой цепи, может развиваться в таких огромных количествах, как это происходит в Перуанском течении. Перенос пищи в сумеречную и глубинную зону из светлой обусловлен активными вертикальными миграциями зоопланктона и отдельных видов рыб. Перемещающиеся вверх-вниз животные в разное время суток оказываются на различных глубинах.
Заключение
Следует сказать, что линейные пищевые цепи являются достаточно редким явлением. Чаще всего экологические пирамиды включают в себя популяции, принадлежащие сразу к нескольким уровням. Одни и те же виды могут употреблять в пищу и растения, и животных; плотоядные могут питаться как консументами первого, так и второго и следующих порядков; многие животные употребляют живые и отмершие организмы. В связи со сложностью звеньевых связей, выпадение какого-либо вида зачастую практически не сказывается на состоянии экосистемы. Те организмы, которые принимали выпавшее звено в пищу, могут вполне найти другой источник питания, а еду исчезнувшего звена начинают употреблять другие организмы. Так в целом сообщество сохраняет равновесие. Устойчивее будет та экологическая система, в которой присутствуют более сложные цепи питания, состоящие из большого количества звеньев, включающих в себя множество разных видов.
1. Продуценты (производители) производят органические вещества из неорганических. Это растения, а так же фото- и хемосинтезирующие бактерии.
2. Консументы (потребители) потребляют готовые органические вещества.
- консументы 1 порядка питаются продуцентами (корова, карп, пчела)
- консументы 2 порядка питаются консументами первого (волк, щука, оса)
и т. д.
3. Редуценты (разрушители) разрушают (минерализуют) органические вещества до неорганических - бактерии и грибы.
Пример пищевой цепи: капуста → гусеница капустной белянки → синица → ястреб . Стрелка в пищевой цепи направлена от того, кого едят в сторону того, кто ест. Первое звено пищевой цепи - продуцент, последнее - консумент высшего порядка или редуцент.
Пищевая цепь не может содержать больше 5-6 звеньев, потому что при переходе на каждое следующее звено 90% энергии теряется (правило 10%
, правило экологической пирамиды). Например, корова съела 100 кг травы, но потолстела только на 10 кг, т.к.
а) часть травы она не переварила и выбросила с калом
б) часть переваренной травы была окислена до углекислого газа и воды для получения энергии.
Каждое последующее звено в пищевой цепи весит меньше предыдущего, поэтому пищевую цепь можно представить в виде пирамиды биомассы (внизу производители, их больше всего, на самом верху - консументы высшего порядка, их меньше всего). Кроме пирамиды биомассы, можно построить пирамиду энергии, численности и т.п.
Установите соответствие между функцией, выполняемой организмом в биогеоценозе, и представителями царства, выполняющими данную функцию: 1) растения, 2) бактерии, 3) животные. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) основные производители глюкозы в биогеоценозе
Б) первичные потребители солнечной энергии
В) минерализуют органические вещества
Г) являются консументами разных порядков
Д) обеспечивают усвоение азота растениями
Е) передают вещества и энергию в пищевых цепях
Ответ
Ответ
Выберите три варианта. Водоросли в экосистеме водоема составляют начальное звено в большинстве цепей питания, так как они
1) аккумулируют солнечную энергию
2) поглощают органические вещества
3) способны к хемосинтезу
4) синтезируют органические вещества из неорганических
5) обеспечивают энергией и органическими веществами животных
6) растут в течение всей жизни
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. В экосистеме хвойного леса к консументам 2-го порядка относят
1) ель обыкновенную
2) лесных мышей
3) таежных клещей
4) почвенных бактерий
Ответ
Установите правильную последовательность звеньев в пищевой цепи, используя все названные объекты
1) инфузория-туфелька
2) сенная палочка
3) чайка
4) рыба
5) моллюск
6) ил
Ответ
Установите правильную последовательность звеньев в пищевой цепи, используя всех названных представителей
1) еж
2) полевой слизень
3) орел
4) листья растений
5) лисица
Ответ
Установите соответствие между характеристикой организмов и функциональной группой, к которой она относится: 1) продуценты, 2) редуценты
А) поглощают из окружающей среды углекислый газ
Б) синтезируют органические вещества из неорганических
В) включают растения, некоторые бактерии
Г) питаются готовыми органическими веществами
Д) включают бактерии-сапротрофы и грибы
Е) разлагают органические вещества до минеральных
Ответ
1. Выберите три варианта. К продуцентам относят
1) плесневый гриб - мукор
2) северного оленя
3) можжевельник обыкновенный
4) землянику лесную
5) дрозда-рябинника
6) ландыш майский
Ответ
2. Выберите три верных ответа из шести. Запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам относятся
1) патогенные прокариоты
2) бурые водоросли
3) фитофаги
4) цианобактерии
5) зеленые водоросли
6) грибы-симбионты
Ответ
3. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам биоценозов относят
1) гриб-пеницилл
2) молочнокислую бактерию
3) берёзу повислую
4) белую планарию
5) верблюжью колючку
6) серобактерию
Ответ
4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам относят
1) пресноводную гидру
2) кукушкин лен
3) цианобактерию
4) шампиньон
5) улотрикс
6) планарию
Ответ
ФОРМИРУЕТСЯ 5. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К продуцентам относят
А) дрожжи
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В биогеоценозе гетеротрофы, в отличие от автотрофов,
1) являются продуцентами
2) обеспечивают смену экосистем
3) увеличивают запас молекулярного кислорода в атмосфере
4) извлекают органические вещества из пищи
5) превращают органические остатки в минеральные соединения
6) выполняют роль консументов или редуцентов
Ответ
1. Установите соответствие между характеристикой организма и его принадлежностью к функциональной группе: 1) продуцент, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) синтезируют органические вещества из неорганических
Б) используют готовые органические вещества
В) используют неорганические вещества почвы
Г) растительноядные и плотоядные животные
Д) аккумулируют солнечную энергию
Е) в качестве источника энергии используют животную и растительную пищу
Ответ
2. Установите соответствие между экологическими группами в экосистеме и их характеристиками: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) являются автотрофами
Б) гетеротрофные организмы
В) основными представителями являются зеленые растения
Г) производят вторичную продукцию
Д) синтезируют из неорганических веществ органические соединения
Ответ
Ответ
Установите последовательность основных этапов круговорота веществ в экосистеме, начиная с фотосинтеза. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) разрушение и минерализация органических остатков
2) первичный синтез автотрофами органических веществ из неорганических
3) использование органических веществ консументами II порядка
4) использование энергии химических связей растительноядными животными
5) использование органических веществ консументами III порядка
Ответ
Установите последовательность расположения организмов в цепи питания. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) лягушка
2) уж
3) бабочка
4) растения луга
Ответ
1. Установите соответствие между организмами и их функцией в экосистеме леса: 1) продуценты, 2) консументы, 3) редуценты. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) хвощи и папоротники
Б) плесневые грибы
В) трутовики, обитающие на живых деревьях
Г) птицы
Д) березы и ели
Е) бактерии гниения
Ответ
2. Установите соответствие между организмами - обитателями экосистемы и функциональной группой, к которой их относят: 1) продуценты, 2) консументы, 3) редуценты.
А) мхи, папоротники
Б) беззубки и перловицы
В) ели, лиственницы
Г) плесневые грибы
Д) гнилостные бактерии
Е) амебы и инфузории
Ответ
3. Установите соответствие между организмами и функциональными группами в экосистемах, к которым их относят: 1) продуценты, 2) консументы, 3) редуценты. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) спирогира
Б) серобактерии
В) мукор
Г) пресноводная гидра
Д) ламинария
Е) бактерии гниения
Ответ
4. Установите соответствие между организмами и функциональными группами в экосистемах, к которым они относятся: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) голый слизень
Б) обыкновенный крот
В) серая жаба
Г) чёрный хорь
Д) капуста листовая
Е) сурепка обыкновенная
Ответ
5.
Установите соответствие между организмами и функциональными группами: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) серобактерии
Б) полевая мышь
В) мятлик луговой
Г) пчела медоносная
Д) пырей ползучий
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие из приведённых организмов являются потребителями готового органического вещества в сообществе соснового леса?
1) почвенные зелёные водоросли
2) гадюка обыкновенная
3) мох сфагнум
4) подрост сосны
5) тетерев
6) лесная мышь
Ответ
1. Установите соответствие между организмом и его принадлежностью к определенной функциональной группе: 1) продуценты, 2) редуценты. Запишите цифры 1 и 2 в правильной последовательности.
А) клевер красный
Б) хламидомонада
В) бактерия гниения
Г) береза
Д) ламинария
Е) почвенная бактерия
Ответ
2. Установите соответствие между организмом и трофических уровнем, на котором он находится в экосистеме: 1) Продуцент, 2) Редуцент. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Сфагнум
Б) Аспергилл
В) Ламинария
Г) Сосна
Д) Пеницилл
Е) Гнилостные бактерии
Ответ
3. Установите соответствие между организмами и их функциональными группами в экосистеме: 1) продуценты, 2) редуценты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) серобактерия
Б) цианобактерия
В) бактерия брожения
Г) почвенная бактерия
Д) мукор
Е) ламинария
Ответ
Выберите три варианта. Какова роль бактерий и грибов в экосистеме?
1) превращают органические вещества организмов в минеральные
2) обеспечивают замкнутость круговорота веществ и превращения энергии
3) образуют первичную продукцию в экосистеме
4) служат первым звеном в цепи питания
5) образуют доступные растениям неорганические вещества
6) являются консументами II порядка
Ответ
1. Установите соответствие между группой растений или животных и ее ролью в экосистеме пруда: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) прибрежная растительность
Б) рыбы
В) личинки земноводных
Г) фитопланктон
Д) растения дна
Е) моллюски
Ответ
2. Установите соответствие между обитателями наземной экосистемы и функциональной группой, к которой они относятся: 1) консументы, 2) продуценты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) ольха
Б) жук-типограф
В) вяз
Г) кислица
Д) клест
Е) сорока
Ответ
3. Установите соответствие между организмом и функциональной группой биоценоза, к которой его относят: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) гриб трутовик
Б) пырей ползучий
В) серобактерия
Г) холерный вибрион
Д) инфузория-туфелька
Е) малярийный плазмодий
Ответ
4. Установите соответствие между примерами и экологическими группами в пищевой цепи: 1) продуценты, 2) консументы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) заяц
Б) пшеница
В) дождевой червь
Г) синица
Д) ламинария
Е) малый прудовик
Ответ
Установите соответствие между животными и их ролями в биогеоценозе тайги: 1) консумент 1 порядка, 2) консумент 2 порядка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) кедровка
Б) ястреб-тетеревятник
В) обыкновенная лисица
Г) благородный олень
Д) заяц-русак
Е) обыкновенный волк
Ответ
Ответ
Установите правильную последовательность организмов в пищевой цепи.
1) зёрна пшеницы
2) рыжая лисица
3) клоп вредная черепашка
4) степной орёл
5) обыкновенный перепел
Ответ
Установите соответствие между характеристикой организмов и функциональной группой, к которой их относят: 1) Продуценты, 2) Редуценты. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Является первым звеном в цепи питания
Б) Синтезируют органические вещества из неорганических
В) Используют энергию солнечного света
Г) Питаются готовыми органическими веществами
Д) Возвращают минеральные вещества в экосистемы
Е) Разлагают органические вещества до минеральных
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В биологическом круговороте происходит:
1) разложение продуцентов консументами
2) синтез органических веществ из неорганических продуцентами
3) разложение консументов редуцентами
4) потребление продуцентами готовых органических веществ
5) питание продуцентов консументами
6) потребление консументами готовых органических веществ
Ответ
1. Выберите организмы, относящиеся к редуцентам. Три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) пеницилл
2) спорынью
3) гнилостные бактерии
4) мукор
5) клубеньковые бактерии
6) серобактерии
Ответ
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К редуцентам в экосистеме относят
1) бактерии гниения
2) грибы
3) клубеньковые бактерии
4) пресноводные рачки
5) бактерии-сапрофиты
6) майские жуки
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных организмов участвуют в разложении органических остатков до минеральных?
1) бактерии-сапротрофы
2) крот
3) пеницилл
4) хламидомонада
5) заяц-беляк
6) мукор
Ответ
Установите последовательность организмов в цепи питания, начиная с организма, поглощающего солнечный свет. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) гусеница непарного шелкопряда
2) липа
3) обыкновенный скворец
4) ястреб перепелятник
5) жук пахучий красотел
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Что общего у грибов и бактерий
1) наличие цитоплазмы с органоидами и ядра с хромосомами
2) бесполое размножение при помощи спор
3) разрушение ими органических веществ до неорганических
4) существование в виде одноклеточных и многоклеточных организмов
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В экосистеме смешанного леса первый трофический уровень занимают
1) зерноядные млекопитающие
2) береза бородавчатая
3) тетерев-косач
4) ольха серая
5) кипрей узколистный
6) стрекоза коромысло
Ответ
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Второй трофический уровень в экосистеме смешанного леса занимают
1) лоси и косули
2) зайцы и мыши
3) снегири и клесты
4) поползни и синицы
5) лисицы и волки
6) ежи и кроты
Ответ
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Ко второму трофическому уровню экосистемы относятся
1) русская выхухоль
2) тетерев-косач
3) кукушкин лен
4) северный олень
5) куница европейская
6) мышь полевая
Ответ
Установите последовательность организмов в цепи питания. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) мальки рыб
2) водоросли
3) окунь
4) дафнии
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В цепях питания консументами первого порядка являются
1) ехидна
2) саранча
3) стрекоза
4) лисица
5) лось
6) ленивец
Ответ
Расположите в правильном порядке организмы в детритной цепи питания. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) мышь
2) опенок
3) ястреб
4) трухлявый пень
5) змея
Ответ
Установите соответствие между животным и его ролью в саванне: 1) консумент первого порядка, 2) консумент второго порядка. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) антилопа
Б) лев
В) гепард
Г) носорог
Д) страус
Е) гриф
Ответ
Проанализируйте таблицу «Трофические уровни в цепи питания». Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) вторичные хищники
2) первый уровень
3) сапротрофные бактерии
4) редуценты
5) консументы второго порядка
6) второй уровень
7) продуценты
8) третичные хищники
Ответ
Расположите в правильном порядке организмы в цепи разложения (детритной). Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) мелкие плотоядные хищники
2) останки животных
3) насекомоядные животные
4) жуки-сапрофаги
Ответ
Проанализируйте таблицу «Трофические уровни в цепи питания». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
Список терминов:
1) первичные хищники
2) первый уровень
3) сапротрофные бактерии
4) редуценты
5) консументы первого порядка
6) гетеротрофы
7) третий уровень
8) вторичные хищники
Ответ
Проанализируйте таблицу «Функциональные группы организмов в экосистеме». Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) вирусы
2) эукариоты
3) сапротрофные бактерии
4) продуценты
5) водоросли
6) гетеротрофы
7) бактерии
8) миксотрофы
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением пищевой цепи и укажите (А) тип пищевой цепи, (Б) продуцента и (В) консумента второго порядка. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) детритная
2) канадский рдест
3) скопа
4) пастбищная
5) большой прудовик
6) зеленая лягушка
Ответ
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Редуценты в экосистеме леса участвуют в круговороте веществ и превращениях энергии, так как
1) синтезируют органические вещества из минеральных
2) освобождают заключённую в органических остатках энергию
3) аккумулируют солнечную энергию
4) разлагают органические вещества
5) способствуют образованию гумуса
6) вступают в симбиоз с консументами
Ответ
Установите, в какой последовательности в пищевой цепи должны располагаться перечисленные объекты.
1) паук-крестовик
2) ласка
3) личинка навозной мухи
4) лягушка
5) навоз
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К экологическим терминам относят
1) гетерозис
2) популяция
3) аутбридинг
4) консумент
5) дивергенция
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Каких из перечисленных животных можно отнести к консументам II порядка?
1) серая крыса
2) колорадский жук
3) дизентерийная амеба
4) виноградная улитка
5) божья коровка
6) медоносная пчела
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
В природе любой вид, популяция и даже отдельная особь живут не изолированно друг от друга и среды своего обитания, а, напротив, испытывают многочисленные взаимные влияния. Биотические сообщества или биоценозы - сообщества взаимодействующих живых организмов, представляющие собой устойчивую систему, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов.
Для биоценоза характерны определенные структуры : видовая, пространственная и трофическая.
Органические компоненты биоценоза неразрывно связаны с неорганическими - почвой, влагой, атмосферой, образуя вместе с ними устойчивую экосистему - биогеоценоз .
Биогеноценоз – саморегулирующаяся экологическая система, образованная совместно обитающими и взаимодействующими между собой и с неживой природой, популяциями разных видов в относительно однородных условиях среды.
Экологические системы
Функциональные системы, включающие в себя сообщества живых организмов разных видов и их среду обитания. Связи между компонентами экосистемы возникают, прежде всего, на основе пищевых взаимоотношений и способов получения энергии.
Экосистема
Совокупность видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой таким образом, что такое сообщество может сохраняться и функционировать необозримо длительное время. Биотическое сообщество (биоценоз) состоит из сообщества растений (фитоценоз ), животных (зооценоз ), микроорганизмов (микробоценоз ).
Все организмы Земли и среда их обитания также представляют собой экосистему высшего ранга - биосферу , обладающую устойчивостью и другими свойствами экосистемы.
Существование экосистемы возможно благодаря постоянному притоку энергии извне - таким источником энергии, как правило, является солнце, хотя не для всех экосистем это справедливо. Устойчивость экосистемы обеспечивается прямыми и обратными связями между ее компонентами, внутренним круговоротом веществ и участием в глобальных круговоротах.
Учение о биогеоценозах разработано В.Н. Сукачевым. Термин «экосистема » введен в употребление английским геоботаником А. Тенсли в 1935 г., термин «биогеоценоз » - академиком В.Н. Сукачевым в 1942 г. В биогеоценозе обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоз), обеспечивающего потенциальную бессмертность биогеоценоза за счет энергии, вырабатываемой растениями. Экосистемы могут не содержать фитоценоз.
Фитоценоз
Растительное сообщество, исторически сложившееся в результате сочетания взаимодействующих растений на однородном участке территории.
Его характеризуют :
- определенный видовой состав,
- жизненные формы,
- ярусность (надземная и подземная),
- обилие (частота встречаемости видов),
- размещение,
- аспект (внешний вид),
- жизненность,
- сезонные изменения,
- развитие (смена сообществ).
Ярусность (этажность)
Один из характерных признаков растительного сообщества, заключающийся как бы в поэтажном его разделении как в надземном, так и в подземном пространстве.
Надземная ярусность позволяет лучше использовать свет, а подземная - воду и минеральные вещества. Обычно в лесу можно выделить до пяти ярусов: верхний (первый) - высокие деревья, второй - невысокие деревья, третий - кустарники, четвертый - травы, пятый - мхи.
Подземная ярусность - зеркальное отражение надземной: глубже всех уходят корни деревьев, близ поверхности почвы расположены подземные части мхов.
По способу получения и использования питательных веществ все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы . В природе возникает непрерывный круговорот биогенных веществ, необходимых для жизни. Химические вещества извлекаются автотрофами из окружающей среды и через гетеротрофы вновь в нее возвращаются. Этот процесс принимает очень сложные формы. Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии, доводя его распад до определенной стадии. Таким образом, в процессе эволюции в экологических системах сложились цепи и сети питания .
Большинство биогеоценозов имеют сходную трофическую структуру . Основу их составляют зеленые растения - продуценты. Обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные: потребители органического вещества - консументы и разрушители органических остатков - редуценты .
Количество особей в пищевой цепи последовательно уменьшается, численность жертв больше численности их потребителей, так как в каждом звене пищевой цепи при каждом переносе энергии 80-90% ее теряется, рассеиваясь в виде теплоты. Поэтому число звеньев в цепи ограничено (3-5).
Видовое разнообразие биоценоза представлено всеми группами организмов - продуцентами, консументами и редуцентами.
Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение биоценоза в целом. Например, вырубка леса приводит к изменению видового состава насекомых, птиц, а, следовательно, и зверей. На безлесном участке будут складываться другие цепи питания и сформируется другой биоценоз, что займет не один десяток лет.
Цепь питания (трофическая или пищевая )
Взаимосвязанные виды, последовательно извлекающие органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества; при этом каждое предыдущее звено цепи является пищей для последующего.
Цепи питания в каждом природном участке с более или менее однородными условиями существования составлены комплексами взаимосвязанных видов, питающимися друг другом и образующими самоподдерживающуюся систему, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.
Компоненты экосистемы:
- Продуценты - автотрофные организмы (в основном зеленые растения) - единственные производители органического вещества на Земле. Богатое энергией органическое вещество в процессе фотосинтеза синтезируется из бедных энергией неорганических веществ (Н 2 0 и С0 2).
- Консументы - растительноядные и плотоядные животные, потребители органического вещества. Консументы могут быть растительноядными, когда они непосредственно используют продуценты, или плотоядными, когда они питаются другими животными. В цепи питания они чаще всего могут иметь порядковый номер с I по IV .
- Редуценты - гетеротрофные микроорганизмы (бактерии) и грибы - разрушители органических остатков, деструкторы. Их еще называют санитарами Земли.
Трофический (пищевой) уровень - совокупность организмов, объединяемых типом питания. Представление о трофическом уровне позволяет понять динамику потока энергии в экосистеме.
- первый трофический уровень всегда занимают продуценты (растения),
- второй - консументы I порядка (растительноядные животные),
- третий - консументы II порядка - хищники, питающиеся растительноядными животными),
- четвертый - консументы III порядка (вторичные хищники).
Различают следующие виды пищевых цепей:
В пастбищной цепи (цепи выедания ) основным источником пищи служат зеленые растения. Например: трава -> насекомые -> земноводные -> змеи -> хищные птицы.
- детритные цепи (цепи разложения) начинаются с детрита - отмершей биомассы. Например: листовой опад -> дождевые черви -> бактерии. Особенностью детритных цепей является также то, что в них часто продукция растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает и минерализуется сапрофитами. Детритные цепи характерны также для экосистем океанических глубин, обитатели которых питаются мертвыми организмами, опустившимися вниз из верхних слоев воды.
Сложившиеся в процессе эволюции взаимоотношения между видами в экологических системах, при которых многие компоненты питаются разными объектами и сами служат пищей различным членам экосистемы. Упрощенно пищевую сеть можно представить как систему переплетающихся пищевых цепей .
Организмы разных пищевых цепей, получающие пищу через равное число звеньев этих цепей, находятся на одном трофическом уровне . В то же время разные популяции одного и того же вида, входящие в различные пищевые цепи, могут находиться на разных трофических уровнях . Соотношение различных трофических уровней в экосистеме можно изобразить графически в виде экологической пирамиды .
Экологическая пирамида
Способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме - бывает трех типов :
Пирамида численности отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;
Пирамида биомасс отражает биомассу каждого трофического уровня;
Пирамида энергии показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.
Правило экологической пирамиды
Закономерность, отражающая прогрессивное уменьшение массы (энергии, числа особей) каждого последующего звена пищевой цепи.
Пирамида численности
Экологическая пирамида, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. В пирамиде чисел не учитываются размеры и масса особей, продолжительность жизни, интенсивность обмена веществ, однако всегда прослеживается главная тенденция - уменьшение числа особей от звена к звену. Например, в степной экосистеме численность особей распределяется так: продуценты - 150000, травоядные консументы - 20000, плотоядные консументы - 9000 экз./ар. Биоценоз луга характеризуется следующей численностью особей на площади 4000 м 2: продуценты - 5 842 424, растительноядные консументы I порядка - 708 624, плотоядные консументы II порядка - 35 490, плотоядные консументы III порядка - 3.
Пирамида биомасс
Закономерность, согласно которой количество растительного вещества, служащего основой цепи питания (продуцентов), примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных (консументов I порядка), а масса растительноядных животных в 10 раз больше, чем плотоядных (консументов II порядка), т. е. каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий. В среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить 10 кг своей биомассы, вторичные хищники - 1 кг.
Пирамида энергии
выражает закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания. Так, в биоценозе озера зеленые растения - продуценты - создают биомассу, содержащую 295,3 кДж/см 2 , консументы I порядка, потребляя биомассу растений, создают свою биомассу, содержащую 29,4 кДж/см 2 ; консументы II порядка, используя в пищу консументов I порядка, создают свою биомассу, содержащую 5,46 кДж/см 2 . Потеря энергии при переходе от консументов I порядка к консументам II порядка, если это теплокровные животные, увеличивается. Это объясняется тем, что у данных животных много энергии уходит не только на построение своей биомассы, но и на поддержание постоянства температуры тела. Если сравнить выращивание теленка и окуня, то одинаковое количество затраченной пищевой энергии даст 7 кг говядины и лишь 1 кг рыбы, так как теленок питается травой, а окунь-хищник - рыбой.
Таким образом , первые два типа пирамид имеют ряд существенных недостатков:
Пирамида биомасс отражает состояние экосистемы на момент отбора пробы и, следовательно, показывает соотношение биомассы в данный момент и не отражает продуктивность каждого трофического уровня (т. е. его способность образовывать биомассу в течение определенного промежутка времени). Поэтому в том случае, когда в число продуцентов входят быстрорастущие виды, пирамида биомасс может оказаться перевернутой.
Пирамида энергии позволяет сравнить продуктивность различных трофических уровней, поскольку учитывает фактор времени. Кроме того, она учитывает разницу в энергетической ценности различных веществ (например, 1 г жира дает почти в два раза больше энергии, чем 1 г глюкозы). Поэтому пирамида энергии всегда суживается кверху и никогда не бывает перевернутой.
Экологическая пластичность
Степень выносливости организмов или их сообществ (биоценозов) к воздействию факторов среды. Экологически пластичные виды имеют широкую норму реакции , т. е. широко приспособлены к разной среде обитания (рыбы колюшка и угорь, некоторые простейшие живут как в пресных, так и в соленых водах). Узкоспециализированные виды могут существовать лишь в определенной среде: морские животные и водоросли - в соленой воде, речные рыбы и растения лотос, кувшинка, ряска обитают только в пресной воде.
В целом экосистема (биогеоценоз) характеризуется следующими показателями :
Видовым разнообразием,
Плотностью видовых популяций,
Биомассой.
Биомасса
Общее количество органического вещества всех особей биоценоза или вида с заключенной в нем энергией. Биомассу выражают обычно в единицах массы в пересчете на сухое вещество единицы площади или объема. Биомассу можно определить отдельно для животных, растений или отдельных видов. Так, биомасса грибов в почве составляет 0,05-0,35 т/га, водорослей - 0,06-0,5, корней высших растений - 3,0-5,0, дождевых червей - 0,2-0,5, позвоночных животных - 0,001-0,015 т/га.
В биогеоценозах различают первичную и вторичную биологическую продуктивность :
ü Первичная биологическая продуктивность биоценозов - общая суммарная продуктивность фотосинтеза, представляющая собой результат деятельности автотрофов - зеленых растений, например, сосновый лес 20- 30-летнего возраста за год производит 37,8 т/га биомассы.
ü Вторичная биологическая продуктивность биоценозов - общая суммарная продуктивность гетеротрофных организмов (консументов), которая образуется за счет использования веществ и энергии, накопленных продуцентами.
Популяции. Структура и динамика численности.
Каждый вид на Земле занимает определенный ареал , так как он способен существовать лишь в определенных условиях среды. Однако условия обитания в рамках ареала одного вида могут существенно отличаться, что приводит к распаду вида на элементарные группировки особей - популяции.
Популяция
Совокупность особей одного вида, занимающих обособленную территорию в пределах ареала вида (с относительно однородными условиями обитания), свободно скрещивающихся друг с другом (имеющих общий генофонд) и изолированных от других популяций данного вида, обладающих всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды. Важнейшими характеристиками популяции являются ее структура (возрастной, половой состав) и динамика численности.
Под демографической структурой популяции понимают ее половой и возрастной состав.
Пространственная структура популяции - это особенности размещения особей популяции в пространстве.
Возрастная структура популяции связана с соотношением особей различных возрастов в популяции. Особи одного возраста объединяют в когорты - возрастные группы.
В возрастной структуре популяций растений выделяют следующие периоды :
Латентный - состояние семени;
Прегенеративный (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного и виргинильного растений);
Генеративный (обычно подразделяется на три подпериода - молодые, зрелые и старые генеративные особи);
Постгенеративный (включает состояния субсенильного, сенильного растений и фазу отмирания).
Принадлежность к определенному возрастному состоянию определяется по биологическому возрасту - степени выраженности определенных морфологических (например, степень расчлененности сложного листа) и физиологических (например, способность дать потомство) признаков.
В популяциях животных также можно выделить различные возрастные стадии . Например, насекомые, развивающиеся с полным метаморфозом, проходят стадии:
Личинки,
Куколки,
Имаго (взрослого насекомого).
Характер возрастной структуры популяции зависит от типа кривой выживания, свойственной данной популяции.
Кривая выживания отражает уровень смертности в различных возрастных группах и представляет собой снижающуюся линию:
- Если уровень смертности не зависит от возраста особей, отмирание особей происходит в данном типе равномерно, коэффициент смертности остается постоянным на протяжении всей жизни (тип I ). Такая кривая выживания свойственна видам, развитие которых происходит без метаморфоза при достаточной устойчивости рождающегося потомства. Этот тип принято называть типом гидры - для нее свойственна кривая выживания, приближающаяся к прямой линии.
- У видов, для которых роль внешних факторов в смертности невелика, кривая выживания характеризуется небольшим понижением до определенного возраста, после которого происходит резкое падение вследствие естественной (физиологической) смертности (тип II ). Близкий к этому типу характер кривой выживания свойствен человеку (хотя кривая выживания человека несколько более пологая и является чем-то средним между типами I и II). Этот тип носит название типа дрозофилы : именно его демонстрируют дрозофилы в лабораторных условиях (не поедаемые хищниками).
- Для очень многих видов характерна высокая смертность на ранних стадиях онтогенеза. У таких видов кривая выживания характеризуется резким падением в области младших возрастов. Особи, пережившие «критический» возраст, демонстрируют низкую смертность и доживают до старших возрастов. Тип носит название типа устрицы (тип III ).
Половая структура популяции
Соотношение полов имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости.
Выделяют первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции:
- Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы определяют развитие мужского пола, а XX - женского. В этом случае первичное соотношение полов 1:1, т. е. равновероятно.
- Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим Х- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Например, зоологами описано влияние температуры на вторичное соотношение полов у рептилий. Аналогичная закономерность характерна и для некоторых насекомых. Так, у муравьев оплодотворение обеспечивается при температуре выше 20 °С, а при более низких температурах откладываются неоплодотворенные яйца. Из последних вылупляются самцы, а из оплодотворенных - преимущественно самки.
- Третичное соотношение полов - соотношение полов среди взрослых животных.
Пространственная структура популяции отражает характер размещения особей в пространстве.
Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:
- единообразное или равномерное (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга); встречается в природе редко и чаще всего вызвано острой внутривидовой конкуренцией (например, у хищных рыб);
- конгрегационное или мозаичное («пятнистое», особи размещаются в обособленных скоплениях); встречается намного чаше. Оно связано с особенностями микросреды или поведения животных;
- случайное или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом) - можно наблюдать только в однородной среде и только у видов, которые не обнаруживают никакого стремления к объединению в группы (например, у жука в муке).
Численность популяции обозначается буквой N. Отношение прироста N к единице времени dN / dt выражает мгновенную скорость изменения численности популяции, т. е. изменение численности в момент времени t. Прирост популяции зависит от двух факторов - рождаемости и смертности при условии отсутствия эмиграции и иммиграции (такая популяция называется изолированной). Разность рождаемости b и смертности d и представляет собой коэффициент прироста изолированной популяции :
Устойчивость популяции
Это ее способность находиться в состоянии динамического (т. е. подвижного, изменяющегося) равновесия со средой: изменяются условия среды - изменяется и популяция. Одним из важнейших условий устойчивости является внутреннее разнообразие. Применительно к популяции это механизмы поддержания определенной плотности популяции.
Выделяют три типа зависимости численности популяции от ее плотности .
Первый тип (I) - самый распространенный, характеризуется уменьшением роста популяции при увеличении ее плотности, что обеспечивается различными механизмами. Например, для многих видов птиц характерны снижение рождаемости (плодовитости) при увеличении плотности популяции; увеличение смертности, снижение сопротивляемости организмов при повышенной плотности популяции; изменение возраста наступления половой зрелости в зависимости от плотности популяции.
Третий тип ( III ) характерен для популяций, в которых отмечается «эффект группы», т. е. определенная оптимальная плотность популяции способствует лучшему выживанию, развитию, жизнедеятельности всех особей, что присуще большинству групповых и социальных животных. Например, для возобновления популяций разнополых животных как минимум необходима плотность, обеспечивающая достаточную вероятность встречи самца и самки.
Тематические задания
А1. Биогеоценоз образован
1) растениями и животными
2) животными и бактериями
3) растениями, животными, бактериями
4) территорией и организмами
А2. Потребителями органического вещества в лесном биогеоценозе являются
1) ели и березы
2) грибы и черви
3) зайцы и белки
4) бактерии и вирусы
А3. Продуцентами в озере являются
2) головастики
А4. Процесс саморегуляции в биогеоценозе влияет на
1) соотношение полов в популяциях разных видов
2) численность мутаций, возникающих в популяциях
3) соотношение хищник – жертва
4) внутривидовую конкуренцию
А5. Одним из условий устойчивости экосистемы может служить
1) ее способность к изменениям
2) разнообразие видов
3) колебания численности видов
4) стабильность генофонда в популяциях
А6. К редуцентам относятся
2) лишайники
4) папоротники
А7. Если общая масса полученной потребителем 2-го порядка равна 10 кг, то какова была совокупная масса продуцентов, ставших источником пищи для данного потребителя?
А8. Укажите детритную пищевую цепь
1) муха – паук – воробей – бактерии
2) клевер – ястреб – шмель – мышь
3) рожь – синица – кошка – бактерии
4) комар – воробей – ястреб – черви
А9. Исходным источником энергии в биоценозе является энергия
1) органических соединений
2) неорганических соединений
4) хемосинтеза
1) зайцами
2) пчелами
3) дроздами-рябинниками
4) волками
А11. В одной экосистеме можно встретить дуб и
1) суслика
3) жаворонка
4) синий василек
А12. Сети питания – это:
1) связи между родителями и потомством
2) родственные (генетические) связи
3) обмен веществ в клетках организма
4) пути передачи веществ и энергии в экосистеме
А13. Экологическая пирамида чисел отражает:
1) соотношение биомасс на каждом трофическом уровне
2) соотношение масс отдельного организма на разных трофических уровнях
3) структуру пищевой цепи
4) разнообразие видов на разных трофических уровнях
Для существования живых организмов необходимы энергия и питательные вещества. Автотрофы трансформируют лучистую энергию Солнца в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекислого газа и воды органические вещества.
Гетеротрофы используют эти органические вещества в процессе питания, разлагая их в конечном счете вновь до углекислого газа и воды, а накопленная в них энергия расходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов. Таким образом, световая энергия Солнца переходит в химическую энергию органических веществ, а далее в механическую и тепловую.
Все живые организмы в экологической системе по типу питания можно разделить на три функциональные группы - продуценты, консументы, редуценты.
1. Продуценты - это зеленые растения-автотрофы, производящие органические вещества из неорганических и способные аккумулировать солнечную энергию.
2. Консументы - это животные-гетеротрофы, потребляющие готовые органические вещества. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений (травоядные животные). Гетеротрофы, использующие животную пищу, подразделяются на консументы II, III порядков и т. д. (плотоядные животные). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах продуцентами.
3. Редуценты - это гетеротрофные микроорганизмы, грибы, разрушающие и минерализующие органические остатки. Таким образом, редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл.
Солнце обеспечивает постоянный приток энергии, а живые организмы в конечном счете рассеивают ее в виде тепла. В процессе жизнедеятельности организмов происходит постоянный круговорот энергии и веществ, причем каждый вид использует лишь часть содержащейся в органических веществах энергии. В результате возникают цепи питания - трофические цепи, пищевые цепи, представляющие собой последовательность видов, извлекающих органические вещества и энергию из исходного пищевого вещества, при этом каждое предыдущее звено становится пищей для следующего (рис. 98).
Рис. 98. Общая схема пищевой цепи
В каждом звене большая часть энергии расходуется в виде тепла, теряется, что ограничивает число звеньев в цепи. Но большинство цепей начинается растением, а заканчивается хищником, причем наиболее крупным. Редуценты разрушают органические вещества на каждом уровне и являются конечным звеном в пищевой цепи.
В связи с уменьшением энергии на каждом уровне идет уменьшение и биомассы. Трофическая цепь обычно имеет не более пяти уровней и представляет собой экологическую пирамиду, с широким основанием внизу и сужающуюся кверху (рис. 99).
Рис. 99. Упрощенная схема экологической пирамиды биомассы (1) и пирамиды чисел (2)
Правило экологической пирамиды отражает закономерность, согласно которой в любой экосистеме биомасса каждого следующего звена в 10 раз меньше предыдущего.
Различают три типа экологических пирамид:
Пирамиду, отражающую число особей на каждом уровне пищевой цепи, - пирамида чисел;
Пирамиду биомассы органического вещества, синтезированного на каждом уровне, - пирамида массы (биомассы);
- пирамиду энергии, показывающей величину потока энергии. Обычно цепь питания состоит из 3-4 звеньев:
растение → заяц → волк;
растение → полевка → лисица → орел;
растение → гусеница → синица → ястреб;
растение → суслик → гадюка → орел.
Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекрещиваются между собой, образуя разветвленные сети. Почти все животные, за исключением редких специализированных видов, используют разнообразные источники пищи. Поэтому при выпадении одного звена в цепи не происходит нарушения в системе. Чем больше видовое разнообразие и богаче пищевые сети, тем устойчивее биоценоз.
В биоценозах различают два типа трофических сетей: пастбищную и детритную.
1. В пастбищном типе пищевой сети поток энергии идет от растений к растительноядным животным, а далее к консументам более высокого порядка. Это сеть выедания. Вне зависимости от величины биоценоза и места обитания растительноядные животные (наземные, водные, почвенные) пасутся, выедают зеленые растения и передают энергию на следующие уровни (рис. 100).
Рис. 100. Пастбищная сеть питания в наземном биоценозе
2. Если поток энергии начинается с мертвых растительных и животных остатков, экскрементов и идет к первичным детритофагам - редуцентам, частично разлагающим органические вещества, то такая трофическая сеть называется детритной, или сетью разложения (рис. 101). К первичным детритофагам относятся микроорганизмы (бактерии, грибы), мелкие животные (черви, личинки насекомых).
Рис. 101. Детритная пищевая цепь
В наземных биогеоценозах присутствуют оба типа трофической цепи. В водных сообществах преобладает цепь выедания. И в том и в другом случае энергия используется полностью.
Трофические цепи составляют основу взаимосвязей в живой природе, но пищевые связи - это не единственный вид взаимоотношений между организмами. Одни виды могут участвовать в распространении, размножении, расселении других видов, создавать соответствующие условия для их существования. Все многочисленные и разнообразные связи между живыми организмами и окружающей средой обеспечивают существование видов в устойчивой, саморегулирующейся экосистеме.
| |
§ 71. Экологические системы
§ 73. Свойства и структура биоценозов