Трофические цепи – цепи питания

Обмен веществ в биосфере

Экологические системы

Экологическая система, или биогеоценоз является элементарной единицей биосферы. Каждая экосистема включает в себя живые организмы и среду их обитания. Примерами экосистем могут служить болота, луга, лесные массивы. Каждый биогеоценоз является системой, в которую поступает солнечный свет, почвенные вещества, атмосферные газы, вода и происходит выделение теплоты, кислорода, углекислого газа и продуктов жизнедеятельности.

Биотическая, т.е. живая часть экосистемы образуется совокупностью живых организмов. Организмы-производители, – это автотрофы, производящие органические вещества в процессе фотосинтеза. К ним относятся растения, а также сине-зеленые водоросли и некоторые виды бактерий. Организмы-потребители, – гетеротрофы, которые потребляют готовые органические вещества. Причем потребители первого порядка питаются веществами растительного происхождения (травоядные животные), а потребители высших порядков используют в качестве пищи вещества животного происхождения (плотоядные животные). Организмы-разрушители тоже являются гетеротрофами. Они разлагают остатки мертвых организмов до простых органических и неорганических соединений. К ним относятся бактерии и грибы.

Биосфера является открытой системой. Это означает, что она обменивается со своим окружением веществом и энергией. Но энергетический обмен является существенно преобладающим, поэтому в хорошем приближении можно пренебречь обменом веществ и считать биосферу закрытой системой.

Жизнь биосферы идет необратимо, за счет поступления солнечной энергии. При этом в глобальный биологический круговорот вовлекаются неорганические вещества, а выводится материя в виде органических и неорганических остатков. Этот круговорот обусловлен непрерывной циркуляцией веществ между атмосферой, гидросферой, литосферой и всеми живыми организмами.

Биосфера выполняет свои функции благодаря многосторонним трофико-метаболическим (т.е. обменным) связям. Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организмов.

Все виды организмов связаны в экосистеме цепями питания, которые показывают поток энергии от одних организмов к другим. Каждое звено в такой цепи называется трофическим уровнем. Можно сказать, что каждый живой организм годится в пищу кому-то еще. В этом проявляется единство живой природы. Например:

Сок розового куста ® тля ® божья коровка ® паук ® насекомоядная птица ® хищная птица

Энергия и питательные вещества поступают в цепь в результате фотосинтеза, когда растения синтезируют сложные органические вещества из более простых. На каждом трофическом уровне происходит потеря части энергии, и, следовательно, понижается продукция вещества. Продуктивность каждого последующего уровня составляет не более 20 % от предыдущего. Поэтому пищевые цепи чаще всего содержат не более 5 уровней. Потери энергии связаны затратами на поддержание жизнедеятельности организмов на каждом трофическом уровне, поэтому каждому последующему звену цепи энергии остается все меньше и меньше. Например, 10 000 кг водорослей обеспечивают накопления 1 000 кг вещества членистоногих, которые, в свою очередь, дают 100 кг мелкой рыбы, затем 10 кг хищной рыбы и, наконец, 1 кг человека. Таким образом, возникает пирамида, которая показывает снижение продукции вещества на каждом трофическом уровне.

Поскольку растения не нуждаются в других живых посредниках для строительства своего организма, их называют автотрофами – самопитающимися. Поскольку они, используя энергию солнечного света, создают органическое вещество из неорганического, их называют производителями. Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, вынуждены использовать созданное автотрофами, употребляя их в пищу. Их называют поэтому гетеротрофами, что означает «питаемый другими», или потребителями. Таким образом, создаются пищевые цепи из производителей и потребителей. И производители, и потребители на разных этапах своего жизненного цикла смыкаются с разрушителями – микроорганизмами, бактериями, грибами. Разрушители разлагают выделения животных, микроорганизмов, мертвые организмы и минерализуют их до воды, СО₂ и минеральных удобрений. Таким образом, в сообществе живых организмов от звена к звену циркулируют питательные вещества и энергия.

Нарушение связей между трофическими уровнями может привести к самым тяжелым последствиям. Известен случай, когда для борьбы с малярией в Индонезии использовали ДДТ, который уничтожил комаров. Но одновременно ДДТ попал в организмы тараканов, и они стали активнее истребляться ящерицами. ДДТ вызвал у ящериц ослабление рефлексов, и они чаще оказывались жертвами кошек. Так как одновременно эти ящерицы питались гусеницами, разрушающими тростниковые хижины, то гусеницы стали неограниченно размножаться и разрушать жилища. Кошки также отравились ДДТ и стали гибнуть, что привело к распространению крыс, зараженных чумой. Этот пример показывает также, что в реальных системах связи между организмами могут быть очень сложными. Чаще всего животные питаются разнообразной пищей и в свою очередь, могут служить пищей для многих других. Поэтому вместо пищевых цепей часто изображают пищевые сети.

Дата добавления: 2015-06-27