Пищевые связи. Круговорот веществ и энергии в экосистемах

Вопрос 1. Что такое пищевая цепь (цепь питания) и что лежит в ее основе?

Каждый организм, участвующий в круговороте веществ и энергии, находится на определенном пищевом (трофическом) уровне, образуя пищевое (трофическое) звено. Пищевая цепь - это соединение нескольких трофических звеньев. Выделяют несколько трофических уровней:

первый уровень - автотрофы-продуценты (в основном зеленые растения); второй уровень - растительноядные животные (консументы 1-го порядка) и растения - паразиты; третий уровень - плотоядные животные, питающиеся травоядными (консументы 2-го порядка), и паразиты травоядных; четвертый уровень - крупные плотоядные животные (консументы 3-го порядка, или, иначе, хищники 2-го порядка); к этому же уровню относятся паразиты консументов 2-го порядка; особый трофический уровень составляют редуценты, которые потребляют мертвое органическое вещество.

Вопрос 2. Чем определяется устойчивость экосистемы?

В реальных экосистемах сосуществуют многие трофические цепи. Они сложным образом переплетаются, поскольку каждый биологический вид (популяция) может использовать разные источники пищи и сам является поставщиком органических веществ для многих видов. В результате возникают так называемые трофические (пищевые) сети, которые и определяют устойчивость экосистемы. Действительно, если цепь изолирована, то после исчезновения одного из звеньев все последующие трофические уровни тоже исчезнут (волки, питающиеся только оленями, после истребления оленей вымрут). Если же возможны разветвления и переплетения цепей, то просто произойдет переключение на другие источники пищи (волки могут питаться оленями, зайцами и грызунами, следовательно, в случае вымирания оленей они станут охотиться на мелкую добычу).

Вопрос 3. Составьте пищевую цепь, начинающуюся от растений.

Трофические цепи, которые начинаются от растений, называют пастбищными пищевыми цепями. Приведем в качестве примера цепь, характерную для сообщества луга: луговые растения - кузнечик - бурозубка - полевой лунь. Еще один пример - пищевая цепь пресного водоема: фитопланктон (одноклеточные водоросли)- зоопланктон (дафнии, циклопы) - мелкие рыбы (уклейки, плотва) - крупные рыбы (окуни, щуки).

Вопрос 4. Приведите примеры детритных пищевых цепей.

Термин детрит образован от латинского слова detritus - "истертый". Им обозначают мертвое органическое вещество, обычно существующее в виде мелких (в том числе, микроскопических) частиц. Детрит образуется из погибших растений и животных или их выделений и служит источником энергии для детритных пищевых цепей. Приведем примеры: листовой опад - дождевой червь - певчий дрозд - ястреб-перепелятник; озерный детрит - мотыль (личинка комара-звонца) - колюшка - зимородок.

Вопрос 5. Объясните, что такое экологическая пирамида.

Если анализировать, как изменяется биомасса при переходе от более низкого трофического уровня экосистемы к более высокому, то заметно, что она быстро уменьшается. Суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных животных, масса которых, в свою очередь, превышает массу всех крупных хищников. Данное явление называют экологической пирамидой (пирамидой биомассы). Оно обусловлено тем, что на каждом очередном трофическом уровне организмы используют для построения тела лишь 5-15% энергии пищи. Остальное расходуется на обеспечение жизнедеятельности, движение и просто рассеивается в виде тепла либо не усваивается. В результате пищевая цепь не может быть слишком длинной (обычно не более 4-5 звеньев). Кроме пирамиды биомассы различают пирамиды численности и пирамиды энергии.