Пищевые связи человека. Эти связи более сложны, в них включено множество энергопотребляющих посредников. В результате такого удлинения энергетическая цена производства каждой калории конечной пищевой продукции повысилась примерно в десять раз. Около 20 тыс. лет назад потребление энергии составляло около 10 тыс. кДж на человека в сутки, в настоящее время около 1 млн. кДж, при тысячекратном уменьшении необходимой для этого площади. В результате общая экологическая (пищевая) емкость среды обитания человечества возросла во много тысяч раз. Все вида на Земле приспосабливаются к среде обитания, только человек приспосабливает среду своего обитания к собственным потребностям. Обрабатываемые земли дают 88 % энергии, получаемой человеком с пищей, около 10 % - естественные луга и пастбища, и 2 % - ресурсы Мирового океана.[ ...]

Пищевые связи (сетчатая структура пищевых связей).[ ...]

Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.[ ...]

Кроме пищевых связей, между растительными и животными организмами возникают также пространственные взаимоотношения. В результате действия многих факторов разнообразные виды объединяются не в произвольном сочетании, а только при условии приспособленности к совместному обитанию.[ ...]

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. Реальные 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).[ ...]

Трофические (пищевые) связи животных со средой были оценены как важнейший экологический фактор еще Форбсом (1888). Он писал, что «...без сомнения изо всех свойств среды, окружающей индивид, ни одно не влияет на него в одно и то же время столь сильно, разнообразно и так глубоко, как элементы его пищи. Даже климат, сезон, почва и неорганическая среда влияют обычно на животное через его пищу в той же степени, как непосредственно».[ ...]

Один из видов пищевых связей - всеядность. Самым всеядным млекопитающим, не считая человека, является серая крыса. Нет сомнения в том, что процветание повсеместно живущей серой крысы тесно связано со способностью поедать почти все, что попадает на ее пути - от ящериц до восковых свечей и от насекомых и семян растений до всяких отбросов.[ ...]

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.[ ...]

Соответственные пищевые связи существуют и в водной экосистеме. Если озеро расположено в умеренном поясе, то основными производителями органического вещества - первичными продуцентами - являются микроскопические водоросли, которые свободно парят в толще воды, образуя фитопланктон. Биомасса, образуемая фитопланктоном, поедается мелкими животными, входящими в зоопланктон: веслоногими рачками - циклопами, ветвистоусыми рачками - дафниями, мелкими личинками некоторых насекомых, например, комаров. В водных экосистемах травоядные формы представлены моллюсками и мелкими ракообразными.[ ...]

Эта схема не только иллюстрирует переплетение пищевых связей и показывает три трофических уровня, но и выявляет тот факт, что некоторые организмы занимают промежуточное положение в системе трех основных трофических уровней. Так, строящие ловчую сеть личинки ручейника питаются растениями и животными, занимая промежуточное положение между первичными и вторичными консументами.[ ...]

Так, на базе прямых пищевых связей между продуцентами и потребителями первичной продукции возникают сложные формы взаимодействия, охватывающие практически все стороны жизнедеятельности и являющиеся основой целостности и устойчивости биоценогаческих систем. Важно, что эти взаимодействия реализуются только на популяционном уровне. Например, ограничение пресса фитофагов с помощью вторичных метаболитов основано на том, что животные приобретают отрицательную реакцию на такие виды опытным путем. Иными словами, как популяция растений, таки популяция фитофага в процессе установления устойчивых взаимоотношений «жертвуют» частью особей. То же относится ко всем формам отношений «потребитель - пища», в том числе к взаимоотношениям плотоядных животных и их кормовых объектов.[ ...]

Гаевская Н. С. Питание и пищевые связи животных, обитающих среди донной растительности и в береговых выбросах Черного моря. АН СССР. 1954. Т. 8. С. 269-290.[ ...]

В рассмотренных схемах пищевых цепей каждый организм представлен как питающийся другими организмами какого-то одного типа. Реальные же пищевые связи а экосистеме намного сложнее, так как животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или из разных пищевых цепей, например, хищники верхних трофических уровней. Нередко животные питаются как растениями, так и другими животными. Их называют всеядными. Таки образом, все три типа пищевых цепей всегда сосуществуют в экосистеме так, что ее представители объединены многочисленными пересекающимися пищевыми связями, а все вместе они образуют пищевую (трофическую) сеть.[ ...]

Основная экологическая роль всех вариантов пищевых связей в сообществах заключается в том, что, последовательно питаясь друг другом, живые организмы создают условия для круговорота веществ, без которого невозможна жизнь. Причина определяет и следствие: эти отношения видов оказывают влияние на численность представленных в сообществе видов, происходит взаимная регуляция их численности. С биогеохимическим круговоротом веществ на уровне биосферы вы уже хорошо знакомы. Это явление имеет принципиальное значение, определяя первый принцип функционирования экосистемы: получение ресурсов (вещество, энергия) и избавление от отходов происходят в экосистеме в рамках круговорота всех элементов.[ ...]

На каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряетя примерно 90% энергии и только около 1/10 ее части переходит к очередному потребителю. Указанное соотношение в передаче энергии в пищевых связях организмов называют принципом Линдемана.[ ...]

Процессы круговорота веществ в водоеме, возникающие пищевые связи, поедание одних организмов другими, происходящее при этом преобразование органических веществ приводят в конечном итоге к образованию продукции, используемой человеком. Величина продукции рыбы в водоеме зависит от качества и количества естественной пищи, экологических условий, видового состава рыб. Чем быстрее растет рыба и чем короче ее пищевой ряд, тем выше может быть естественная продуктивность водоема. Необходимо учитывать, что характер питания у рыб по мере роста меняется. Так, мальки карпа питаются планктонными ракообразными, а затем донными организмами. Двухлетний карп потребляет уже в основном донные организмы, но при недостатке их использует и зоопланктон. В незначительном количестве он потребляет также фитопланктон и высшую водную растительность. Основная пища белого толстолобика - фитопланктон и детрит. Белый амур на первых этапах развития питается зоопланктоном, а затем переходит на питание высшей водной растительностью.[ ...]

Типичные черты структуры и генезиса биоценозов, кроме пищевых связей и других отмеченных выше факторов среды, в значительной мере зависят также от характера размещения отдельных видов на территории. Типичным чертам размещения и группировок насекомых на территории будет посвящена специальная глава.[ ...]

Согласно расчетам, на каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90% энергии и только около одной десятой доли ее переходит к очередному потребителю. Указанное соотношение в передаче энергии в пищевых связях организмов называют «правилом десяти процентов» (принцип Линдемана). Например, количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (пятый трофический уровень), составляет лишь около 10-4 энергии, поглощенной продуцентами. Тем самым объясняется ограниченное количество (5-6) звеньев (уровней) в пищевой цепи независимо от сложности видового состава биоценоза.[ ...]

Отдельные виды организмов, населяющие тот или иной участок территории, связаны между собой как пищевыми связями, так и большим или меньшим сходством требований, предъявляемых к физико-химическим факторам неорганической среды. Формирование определенных группировок видов облегчается избирательной - способностью организмов к среде обитания, причем у высших насекомых перемещения по территории облегчаются наличием крыльев. Кроме того, комплекс живых организмов нередко сам создает необходимые для него особенности среды. Например, в норах грызунов, заселяемых многими видами организмов, в том числе и насекомыми, или в норках жуков крав-чиков (виды родов Leihrus Scop., Abrognathus Sem. et.[ ...]

ПРОДУЦЕНТЫ [лат. producéis производящий, создающий] - звено в цени трофических (пищевых) связей организмов. Организмы, синтезирующие при помощи фотосинтеза илн хемосинтеза специфические органические вещества (автошрофы) своего тела из неорганических веществ.[ ...]

Приспособленность к лесной среде и прочность, неизбежность биогеоценотических связей и зависимостей с лесной средой у охотничьих зверей и птиц весьма различна. Белка, летяга, соболь, лесная куница, глухарь и рябчик - немыслимы вне леса. Бурый медведь, как известно, встречается и в- альпийской зоне, даже в горах почти безлесных, но все же это лесной зверь и к тому же зверь больших лесов, так как ему нужен покой и для одного даже зверя достаточно большой простор (до 1000 га)1. Есть такая группа зверей и птиц, которые очень тесно связаны с лесом и пищевыми связями (например, с деревьями и кустарниками) и как с защитной средой (от врагов и непогоды). Это - лось, заяц-беляк, тетерев. Однако там, где им обеспечен достаточный покой и есть хотя бы элементы лесной растительности, не образующие лесную среду, они могут обходиться и без нее. Например, лось и заяц-беляк проникают за элементами лесной растительности до морского побережья зоны тундр (по долинам рек), тетерев - в лесостепь и т. д. Характерно, что это сукцессионные виды, связанные с мелколесьем по гарям и вырубкам, а не с завершающим климаксом лесных формаций.[ ...]

В большей части экосистем мы можем лишь определить, как активности микроорганизмов связаны между собой. В некоторых системах, например в мелководных анаэробных прудах, хорошо изучено взаимодействие автотрофов и гете-ротрофов в круговороте серы. Применив этот метод, оии не только выявили организмы, ответственные за поглощение фосфора, но и установили существующие между ними пищевые связи.[ ...]

Очень велик вклад в самоочищение вод животных - обитателей водоемов. Перерабатывая в пищевых связях органическое вещество, созданное растениями, животные-консументы часть этого вещества разлагают до исходных простых соединений - воды и углекислого газа, остальное в виде экскрементов переходит в форму, наиболее эффективно используемую микроорганизмами-редуцентами. Часть органического вещества откладывается в донных илах.[ ...]

Вряд ли можно оспаривать, что питание - самая жизненно важная функция организма. Отсюда, пищевые связи и «цепи питания» - это самое основное проявление взаимной связи охотничьих животных с лесной средой. Ни один вопрос прикладной экологии не может быть успешно и правильно решен без глубокого изучения экологии питания во всех ее сложных и многообразных проявлениях.[ ...]

Биологические циклы обусловлены жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле: питанием, пищевыми связями, размножением, ростом, передвижением, выделением метаболитов, смертью, разложением, минерализацией. Разумеется, абиогенные циклы сложились намного раньше биологических; они включают в себя весь комплекс геологических, геохимических, гидрологических и атмосферных процессов.[ ...]

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).[ ...]

Голый перечень групп или категорий кормов растительных и животных, а среди них ягод, семян, цветов, древесных побегов, млекопитающих, птиц, беспозвоночных и т. д. для познания пищевых связей в лесных биогеоценозах ничего существенного не дает, тем более перечень семейств, родов и видов животных и растений, используемых в качестве пиши.[ ...]

Продуцентам противостоят консументы (от лат. consumo - съедаю)- животные, многие бактерии и грибы, питающиеся за счет уже созданного живого или мертвого органического вещества. Пищевые связи между продуцентами и консументами графически выражаются в форме экологических пирамид-, численности, биомассы, энергии. При переходе на каждую новую ступень в пищевод цепи от зеленой растительности до плотоядных коэффициент полезного использования энергии и производства биомассы падает (рис. 32).[ ...]

Существование любого биоценоза возможно только при постоянном притоке энергии. По существу, вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических веществ. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других живых существ, то есть связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах - это механизм передачи энергии от одного организма к другому или другим.[ ...]

Термин «ниша» был введен в науку в 1917 г. Дж. Гриннеллом для обозначения самой мелкой единицы распространения вида и определял потенциальный характер распространения отдельного вида в условиях отсутствия взаимодействия с другими видами. В 1927 г. Элтон трактовал «нишу» как место определенного вида в биотической среде в смысле его пищевых связей и взаимодействий с врагами, подчеркивая реальный функциональный аспект. Г. Е. Хатчинсон (1958 г.) дал формальное, потенциально количественное определение ниши. По его мнению, нишу следует определять с учетом всего диапазона физических, химических и биотических переменных среды, к которым должен быть адаптирован (приспособлен) вид, и под действием которых видовая популяция живет и возобновляется бесконечно долгое время. Хатчинсон различает два состояния видовой ниши: фундаментальную и реализованную. Первая предполагает все множество оптимальных условий, в которых вид может обитать в отсутствии врагов. Вторая - фактический комплекс условий, в которых этот вид обычно существует.[ ...]

Так, растения в процессе фотосинтеза создают питательные вещества, которые используют животные. В свою очередь, насекомые-опылители способствуют размножению растений, а животные, питающиеся плодами, обеспечивают расселение растений. Одни животные питаются растительной пищей, являясь, в свою очередь, пищей для других животных. Таким образом устанавливаются связи в любом сообществе. В результате взаимодействия живых организмов образуется экологическая система, составляющая единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии.[ ...]

Каждый вид, представленный конкретной популяцией, является компонентом определенного сообщества. Сообщество (биоценоз) (от греч. bios-жизнь, koinos-вместе) включает все популяции разных видов, характеризующихся определенными отношениями как между собой, так и с неорганической средой на определенной территории, называемой биотопом. Состав биоценоза определяется тем, какие организмы встречаются в данной местности и каким из них подходят условия существования в данном местообитании. Каждый биоценоз имеет определенную структуру, видовой состав и территорию; ему свойственны определенная организация пищевых связей и определенный тип обмена веществ.[ ...]

В третичном периоде устанавливается теплый равномерный климат. Широко распространяются леса, субтропические и тропические. Развиваются плацентарные млекопита(ощие и вытесняют сумчатых почти со всех континентов. Наиболее примитивными были насекомоядные млекопитающие, от которых произошли первые хищные и приматы. Древние хищные дали начало копытным. Часть млекопитающих начала завоевывать море - появились ластоногие и китообразные. К концу третичного периода сформировались все современные группы млекопитающих. Интенсивно развивались и различные насекомые, особенно связанные с цветковыми растениями. Произошло формирование многих видов птиц. Экосистемы начали приобретать современную структуру, в них складывались пищевые связи между различными классами и типами организмов.

Пищевые связи

Как и в глубокой древности, современному человеку для поддержания жизнедеятельности требуется физиологическая норма – примерно 2500 ккал в сутки. В этом его биологическая сущность за многие тысячелетия практически не изменилась. Естественно, что древние предки человека – собиратели и охотники – на добывание пищи не могли тратить больше энергии, чем получали, поедая добычу. Пищевые (трофические) связи были простыми и непосредственными: потратил свою мускульную энергию на добывание пищи, съел добытое и восстановил свои энерготраты. Но обязательно с превышением, чтобы осталось на процессы жизнедеятельности и согревание организма. Кроме того, добычи должно было хватить более слабым членам племени, не участвующим в охоте: детям, женщинам, старцам.

Рис. 1. Исторические изменения затрат труда для повышения продуктивности земель

В производство современной пищи человек имеет возможность вкладывать мощные дополнительные энергоресурсы: топливо для машинной обработки почвы, транспортировки и переработки сельскохозяйственной продукции, энергию для производства удобрений. Эти энергетические вложения многократно превосходят мускульную силу человека. Благодаря им многократно повысилась продуктивность обрабатываемых земель. Значит, с территории, где в древности мог прокормиться всего один собиратель съестного, сейчас возможно собрать урожай, достаточный для многих тысяч человек. Пищевые связи значительно изменились, стали сложными, в них включилось множество энергопотребляющих посредников. В эпоху собирательства первобытных людей на 500 га мог прокормиться только 1 человек, который затрачивал на сбор пищи только собственную мускульную энергию (рис. 1). При появлении примитивного земледелия на 500 га могли прокормиться 100–200 человек, но энергетические затраты на обработку почвы, посев и сбор урожая возросли в 20–30 раз за счет мускульной энергии людей и домашних животных, применения простейших сельскохозяйственных орудий. При современном высокомеханизированном сельском хозяйстве 500 га могут прокормить 2–5 тыс. человек, а энергетические траты за счет работы сельхозмашин и транспорта, применения удобрений и использования механизмов по переработке первичной сельскохозяйственной продукции возросли в 20–50 тыс. раз. Энергетическая цена 1 ккал конечной, потребляемой современным человеком пищи возросла примерно в 10 раз. Стало быть, при сохранившейся с древности физиологической норме в 2500 ккал современному человеку требуется на ее производство уже 25 000 ккал. Но получать ее можно с площади в тысячи раз меньшей, чем в доисторические времена.

Главные особенности пищевых связей современного человечества – их усложнение, удлинение и примерно десятикратное возрастание энергетической цены производства каждой калории конечной пищевой продукции при тысячекратном уменьшении необходимой для этого площади. В результате общая экологическая (в данном случае – трофическая, пищевая) емкость среды обитания человечества возросла во много тысяч раз.

Огромную роль в воспроизводстве жизни играет энергия Солнца. Количество этой энергии очень велико (примерно 55 ккал на 1 см 2 в год). Из этого количества продуценты — зеленые растения — в результате фотосинтеза фиксируют не более 1-2 % энергии, а пустыни и океан — сотые доли процента.

Число звеньев в пищевой цепи может быть различным, но обычно их 3-4 (реже 5). Дело в том, что к конечному звену пищевой цепи поступает так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

Рис. 1. Пищевые цепи в наземной экосистеме

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Простейшая пищевая цепь (или цепь питания) может состоять из фитопланктона, затем идут более крупные травоядные планктонные ракообразные (зоопланктон), а заканчивается цепь китом (или мелкими хищниками), которые фильтруют этих ракообразных из воды.

Природа сложна. Все ее элементы, живые и неживые, — одно целое, комплекс приспособленных друг к другу, взаимодействующих и взаимосвязанных явлений и существ. Это звенья одной цепи. И если удалить из общей цепочки хотя бы одно такое звено, результаты могут быть непредвиденными.

Особенно негативно разрыв цепей питания может сказаться на леса — будь то лесные биоценозы умеренной зоны либо отличающиеся богатым видовым разнообразием биоценозы тропического леса. Многие виды деревьев, кустарников или травянистых растений пользуются услугами определенного опылителя — пчелы, осы, бабочки или колибри, обитающих в пределах ареала данного растительного вида. Как только погибнет последнее цветущее дерево или травянистое растение, опылитель вынужден будет покинуть данное местообитание. В результате погибнут питающиеся этими растениями или плодами дерева фитофаги (травоядные). Без пиши останутся охотившиеся на фитофагов хищники, а далее изменения последовательно коснутся остальных звеньев пищевой цепи. В итоге они скажутся и на человеке, поскольку у него есть свое определенное место в пищевой цепи.

Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищную и детритную. Пищевые цени, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих организмов, называются пастбищными, или цепями выедания. На вершине пастбищной цепи стоят зеленые растения. На втором уровне пастбищной цепи обычно находятся фитофаги, т.е. животные, питающиеся растениями. Примером пастбищной пищевой цепи могут служить взаимоотношения между организмами на пойменном лугу. Начинается такая цепь с лугового цветкового растения. Следующее звено — бабочка, питающаяся нектаром цветка. Затем идет обитатель влажных местообитаний — лягушка. Ее покровительственная окраска позволяет ей подстеречь жертву, но не спасает от другого хищника — обыкновенного ужа. Цапля, поймав ужа, замыкает пищевую цепь на пойменном лугу.

Если пищевая цепь начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детрита, она называется детритной , или цепью разложения. Термин «детрит» означает продукт распада. Он позаимствован из геологии, где детритом называют продукты разрушения горных пород. В экологии детрит — это органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения. Такие цепи характерны для сообществ дна глубоких озер, океанов, где многие организмы питаются за счет оседания детрита, образованного отмершими организмами верхних освещенных слоев водоема.

В лесных биоценозах детритная цепь начинается с разложения мертвого органического вещества животными-сапрофагами. Наиболее активное участие в разложении органики здесь принимают почвенные беспозвоночные животные (членистоногие, черви) и микроорганизмы. Присутствуют и крупные сапрофаги — насекомые, которые готовят субстрат для организмов, осуществляющих процессы минерализации (для бактерий и грибов).

В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а, наоборот, уменьшаются. Так, на втором уровне могут стоять насекомые-могильщики. Но наиболее типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие процесс разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений на вершине пастбищной цепи, начиная тем самым новый круг движения вещества.

В одних экосистемах преобладают пастбищные, в других — детритные цепи. Например, лес считается экосистемой с преобладанием детритных цепей. В экосистеме гниющего пня пастбищная цепь вообще отсутствует. В то же время, например, в экосистемах поверхности моря практически все продуценты, представленные фитопланктоном, потребляются животными, а их трупы опускаются на дно, т.е. уходят изданной экосистемы. В таких экосистемах преобладают пастбищные пищевые цепи, или цепи выедания.

Общее правило , касающееся любой пищевой цепи, гласит: на каждом трофическом уровне сообщества большая часть поглощаемой с пищей энергии тратится на поддержание жизнедеятельности, рассеивается и больше не может быть использована другими организмами . Таким образом, потребленная пища на каждом трофическом уровне ассимилируется не полностью. Значительная ее часть расходуется на обмен веществ. При переходе к каждому последующему звену пищевой цепи общее количество пригодной для использования энергии, передаваемой на следующий, более высокий трофический уровень, уменьшается.

ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Цель работы : получение навыков составления и анализа пищевых (трофических) цепей.

Общие сведения

Между живыми организмами экосистем существуют разнообразные связи. Одной из центральных связей, которая как бы цементирует самые разные организмы в одну экосистему, является пищевая, или трофическая. Пищевые связи объединяют между собой организмы по принципу пища - потребитель. Это ведет к возникновению пищевых, или трофических цепей. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. Типичный пример – животное поедает растения. Это животное, в свою очередь, может быть съедено другим животным. Таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов

Каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию.

Такая последовательность переноса энергии пищи в процессе питания от ее источника через последовательный ряд живых организмов называется пищевой (трофической) цепью, или цепью питания.Трофические цепи - это путь однонаправленного потока солнечной энергии, поглощенной в процессе фотосинтеза, через живые организмы экосистемы в окружающую среду, где неиспользованная часть ее рассеивается в виде низкотемпературной тепловой энергии.

ные мыши, воробьи, голуби. Иногда в экологической литературе любую пищевую связь называют связью «хищник – жертва», понимая под хищником поедателя. Стабильность системы «хищник-жертва» обеспечивается следующими факторами:

- неэффективность хищника, бегство жертвы;

- экологические ограничения, налагаемые внешней средой на численность популяции;

- наличие у хищников альтернативных пищевых ресурсов;

- уменьшение запаздывания в реакции хищника.

Место каждого звена в цепи питания являетсятрофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемыепервичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называютсяпер-

вичными консументами, третьего - вторичными консументамии т. д.

Трофические цепи делятся на два основных типа: пастбищные (цепи выедания, цепи потребления) идетритные (цепи разложения).

Растение → заяц → волк Продуцент → травоядное животное → плотоядное животное

Широко распространены и такие пищевые цепи:

Растительный материал (например, нектар) → муха → паук → землеройка → сова.

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

В водных, в частности, морских экосистемах пищевые цепи хищников длиннее, чем в наземных.

Детритная цепь начинается с мертвого органического вещества - детрита, который разрушается детритофагами, поедаемыми мелкими хищниками, и заканчивается работой редуцентов, минерализующих органические остатки. В детритных пищевых цепях наземных экосистем важную роль играют лиственные леса, большая часть листвы которых не употребляется растительноядными животными в пищу и входит в состав лесной подстилки. Листья измельчаются многочисленными детритофагами (грибами, бактериями, насекомыми), далее заглатываются дождевыми червями, которые осуществляют равномерное распределение гумуса в поверхностном слое почвы, образуя мулль. Разлагающие

микроорганизмы, завершающие цепь, производят окончательную минерализацию мертвых органических остатков (рис. 1).

В целом типичные детритные цепи наших лесов можно представить следующим образом:

листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястребперепелятник;

мертвое животное → личинки падальных мух → травяная лягушка → уж.

Рис. 1. Детритная пищевая цепь (по Небелу, 1993)

В качестве исходного органического материала, который подвергается в почве биологической переработке организмами, населяющими почву, можно для примера рассмотреть древесину. Древесина, попадающая на поверхность почвы, прежде всего, подвергается переработке личинками насекомых усачей, златок, сверлил, которые используют ее в пищу. Им на смену приходят грибы, мицелий которых в первую очередь поселяется в ходах, проделанных в древесине насекомыми. Грибы еще сильнее разрыхляют и разрушают древесину. Такая рыхлая древесина и сам мицелий оказываются пищей для личинок огнецветки. На следующем этапе в уже сильно разрушенной древесине поселяются муравьи, которые уничтожают почти всех личинок и создают условия для поселения в древесине новой генерации грибов. Такими грибами начинают кормиться улитки. Завершают же разрушение и гумификацию древесины микробы-редуценты.

Аналогично идет гумификация и минерализация навоза диких и домашних животных, поступающего в почву.

Как правило, пища каждого живого существа более или менее разнообразна. Только все зеленые растения «питаются» одинаково: углекислым газом и ионами минеральных солей. У животных случаи узкой специализации питания довольно редки. В результате возможной смены питания животных все организмы экосистем вовлечены в сложную сеть пищевых взаимоотношений. Пищевые цепи тесно переплетаются друг с другом, образуя пищевые, или трофические сети. В трофической сети каждый вид прямо или косвенно связан со многими. Пример трофической сети с размещением организмов по трофическим уровням представлен на рис. 2.

Пищевые сети в экосистемах весьма сложные, и можно сделать вывод, что поступающая в них энергия долго мигрирует от одного организма к другому.

Рис. 2. Трофическая сеть

В биоценозах пищевые связи играют двоякую роль. Во-первых, они

обеспечивают передачу вещества и энергии от одного организма к другому.

Вместе, таким образом, уживаются виды, которые поддерживают жизнь друг друга. Во-вторых, пищевые связислужат механизмом регуляции численно-

Представление трофических сетей может быть традиционным (рис.2) или с использованием ориентированных графов (орграфов).

Геометрически ориентированный граф можно представить в виде набора вершин, обозначаемых кружками с номерами вершин, и дуг, соединяющих эти вершины. Дуга задаёт направление от одной вершины к другой.Путём в графе называется такая конечная последовательность дуг, в которой начало каждой последующей дуги совпадает с концом предыдущей. Дуги можно обозначать парой вершин, которые она соединяет. Путь записывается в виде последовательности вершин, через которые он проходит.Контуром называется путь, начальная вершина которого совпадает с конечной.

НАПРИМЕР:

В 3;

1, 2 или 1, 3, 2 – пути от вершины

В сети питания вершиной графа отображаются объекты моделирования; дуги, обозначаемые стрелками, проводят от жертвы кхищнику.

Любой живой организм занимает определённую экологическую нишу . Экологическая ниша – это совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида. Никакие два вида не имеют в экологическом фазовом пространстве одинаковых ниш. Согласно принципу конкурентного исключения Гаузе, два вида с близкими экологическими требованиями длительное время не могут занимать одну экологическую нишу. Эти виды конкурируют, и один из них вытесняет другой. На основе сетей питания можно построитьграф конкуренции. Живые организмы в графе конкуренции отображаются в виде вершин графа, между вершинами проводится ребро (связь без направления) в том случае, если существуетживой организм , который служит пищей для организмов, отображаемых вышеуказанными вершинами.

Разработка графа конкуренции позволяет выделить конкурирующие виды организмов и проанализировать функционирование экосистемы и её уязвимость.

Широко распространён принцип соответствия роста сложности экосистемы и увеличения её устойчивости. Если экосистема представлена сетью питания, можно использовать разные способы измерения сложности:

- определить число дуг;

- найти отношение числа дуг к числу вершин;

Для измерения сложности и разнообразия сети питания используется также трофический уровень, т.е. место организма в цепи питания. Трофический уровень можно определять как по наиболее короткой, как и по наиболее длинной цепи питания от рассматриваемой вершины, имеющей трофический уровень, равный «1».

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1

Составьте сеть для 5 участников: трава, птицы, насекомые, зайцы, лисы.

Задание 2

Установите цепи питания и трофический уровень по наиболее короткому и наиболее длинному пути сети питания из задания «1».

4 . Насекомые

Примечание: пастбищная пищевая цепь начинается с продуцентов . Организм, указанный в колонке 1, является верхним трофическим уровнем. Для консументов I порядка длинный и короткий пути трофической цепи совпадают.

Задание 3

Предложите трофическую сеть согласно варианта задания (табл. 1П) и составьте таблицу трофических уровней по наиболее длинному и наиболее короткому пути. Пищевые предпочтения консументов приведены в табл. 2П.

Задание 4

Составьте трофическую сеть по рис. 3 и разместите ее участников по трофическим уровням

ПЛАН ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Граф трофической сети и граф конкуренции по учебному примеру (задания 1, 2).

3. Таблица трофических уровней по учебному примеру (задание 3).

4. Граф сети питания, граф конкуренции, таблица трофических уровней согласно варианту задания.

5. Схема трофической сети с размещением организмов по трофическим уровням (по рис.3).

Рис. 3. Биоценоз тундры.

Первый ряд: мелкие воробьиные, различные двукрылые насекомые, мохноногий канюк. Второй ряд: песец, лемминги, полярная сова. Третий ряд: белая куропатка, зайцы-беляки. Четвертый ряд: гусь, волк, северный олень.

Литература

1. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. 637 с.

2. Жизнь животных в 7-ми томах. М.: Просвещение, 1983-1989.

3. Злобин Ю.А. Общая экология. Киев.: Наукова думка, 1998. – 430 с.

4. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИДАНА,

5. Небел Б. Наука об окружающей среде: как устроен мир. – М.: Мир, 1993.

–т.1 – 424 с.

6. Экология: Учебник для технических вузов/ Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, и др.; Под ред. Л.И. Цветковой. –М.: АСВ; СПб: Химиздат, 2001.-552с.

7. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов/Под ред. Проф. Э.В. Гирусова. – М.: Закон и право, ЮНИТИ,

Пищевые связи. Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии. Непригодные для данного вида, но еще богатые энергией вещества используют другие организмы. Таким образом, в процессе эволюции в биогеоценозах сложились цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества.

Органические остатки образуются в результате жизнедеятельности всех членов цепи. Биогеоценозы очень сложны. В них всегда имеется много параллельных и сложно переплетенных цепей питания, а общее число видов часто измеряется-сотнями и даже тысячами. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей. 3

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Биогеоциноз

В это сообщество поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы и газы атмосферы, вода, а выделяются из него теплота, кислород, диоксид.. К гетеротрофным организмам относятся разрушители - редуценты, или деструкторы.. Говоря о биоценозах, рассматривают только взаимосвязанные живые организмы, обитающие в данной местности.Биоценозы..