Трофические цепи и сети

Одним из наиболее существенных свойств экосистем является наличие в них пищевых цепей и сетей.

2.5.1 Трофическая (пищевая) цепь– последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч. трофе – питание, пища

Цепь питания - последовательность организмов, по которой передается энергия, заключенная в пище, от ее первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем.

· Первый трофический уровень - продуценты (автотрофные организмы преимущественно зеленые растения).

· Второй трофический уровень - консументы первого порядка (растительноядные животные и паразиты продуцентов).

· Третий трофический уровень - консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными, и паразиты первичных консументов).

· Последний трофический уровень - редуценты (сапротрофные бактерии и грибы). Они осуществляют минерализацию - превращение органических остатков в неорганические вещества. Редуценты могут представлять собой трофический уровень, начиная со второго.

Таким образом, первый уровень представлен продуцентами, а второй и последующий уровни – консументами. Последний уровень в основном образуется микроорганизмами и грибами, питающимися мертвым органическим веществом (редуцентами). Их основная функция в экосистеме – разложение органического вещества до исходных минеральных элементов. Взаимосвязанный ряд трофических уровней и представляет цепь питания, или трофическую цепь.

Важно подчеркнуть, что цепь питания не всегда может быть полной. Во-первых, в ней могут отсутствовать продуценты (растения). Такие цепи питания характерны для сообществ, формирующихся на базе разложения животных или растительных остатков, например, накапливающихся в лесах на почве (лесная подстилка).

Во-вторых, в цепях питания могут отсутствовать (либо находится в очень малом количестве) гетеротрофы (животные). Например, в лесах отмирающие растения или их части (ветви, листья и др.), т.е. продуценты, сразу включаются в звено редуцентов.

В пищевой цепи редко бывает больше 4-5 трофических уровней.

2.5.2 Виды трофических цепей.Трофические цепи в зависимости от числа уровней подразделяются на простые и сложные (многоуровневые) цепи.

Примером простой цепи, в которой представлены все три вида уровней (продуцент, консумент и редуцент), может служить следующая последовательность организмов:

ОСИНА – ЗАЯЦ – ЛИСА.

Простая трофическая цепь имеет три трофических уровня.

Сложные цепи в отличие от рассмотренных выше простых имеют большее число уровней, но обычно не превышающее 5–6 в реальных природных экосистемах. Ниже приводится пример сложной пятиуровневой цепи:

ТРАВА – ГУСЕНИЦА – ЛЯГУШКА – ЗМЕЯ – ХИЩНАЯ ПТИЦА.

Различают три основных типа трофических цепей:

- Пастбищная цепь, или цепь выедания, или цепь хищников

- Детритная цепь или сапрофитная цепь.

- Цепь паразитов

Пастбищная цепь, или цепь выедания. (Цепь хищников)

Основой цепи служит биомасса, образованная растениями. Биомасса потребляется «в свежем виде», то есть выедается консументами первого порядка. Растительноядные животные в дальнейшем становятся жертвами хищников. Пастбищные пищевые цепи распространены преимущественно в сухопутных и морских экосистемах. Примером может служить пастбищная пищевая цепь луга. Начинается такая цепь с улавливания солнечной энергии растением, саранча, питающаяся растениями, представляет собой второе звено в этой цепи. Спрятавшаяся среди зеленой травы лягушка ловит саранчу, но сама служит добычей для такого хищника, как уж. Целый день уж мог бы переваривать лягушку, но еще не успело зайти солнце, как сам стал добычей другого хищника – ястреба (рис. 38).

Другие варианты пастбищной цепи: трава → заяц → лисица; зеленые растения → олень → волк и множество других. Пищевая цепь, идущая от растения через бабочку, стрекозу, лягушку, ужа к ястребу, указывает путь направления движения органических веществ, а также содержащихся в них энергий.

Детритная цепь (лат. detritus истёртый) или цепь разложения – пищевая цепь, первым звеном которой, является мертвое органическое вещество, поедаемое детритофагами, служащими, в свою очередь, пищей для хищников. Детритная цепь поддерживается постоянным (или регулярным) поступлением в биоценоз отмерших частей зеленых растений, которые не были утилизированы по разным причинам. Так, опадающие осенью листья деревьев на следующий год служат источником пищи различным почвенным обитателям: кольчатым червям, почвенным клещам, грибам, бактериям.

Другим примером детритной трофической цепи служит биоценоз морей и океанов. За счет постоянного отмирания организмов, обитающих в поверхностных слоях водоема (и погружения их на дно), обитатели больших глубин имеют постоянный источник питания в виде мертвой органики.

Цепь паразитов – пищевые цепи, которые начинаются свободноживущим организмом, на котором живут паразиты первого порядка, на них, в свою очередь, паразиты второго порядка и т. д.

Примеры: зеленое растение → заяц → блохи → внутренние паразиты блох (простейшие, бактерии, вирусы). Яблоня – щитовка – наездник; корова – слепень – бактерии – фаги. Птица – на теле клещи и другие экто-паразиты – в кишечнике – паразитические черви.

Цепи паразитов характеризуются уменьшением размеров особей при увеличении численности, скорости размножения и плотности популяций.

Отличительной особенностью трофических цепей паразитов от цепей хищников является то, что в цепях хищников размеры особей увеличиваются по мере продвижения по уровням цепи (слева направо), а в цепях паразитов – наоборот.

Трофические сети. В реальных природных экосистемах, включающих большое число видов организмов, функционируют и большое количество трофических цепей, причем некоторые виды участвуют одновременно в нескольких различных цепях питания, т е некоторые цепи образуют общие уровни. Комбинации различных трофических цепей, имеющих общие уровни в экосистеме, называются трофическими сетями.