Последовательность зеленые растения травоядные животные хищники относится к пищевой цепи

Обновлено: 05.10.2024

Все живые организмы постоянно взаимодействуют между собой. Однако пищу, воду, кислород живые организмы берут из окружающей среды, что указывает на тесную взаимосвязь живого с неживым компонентом природы. Без пищи, дающей энергию организму для нормальной жизнедеятельности, организм погибает. Следовательно, существование биоценоза возможно только при перераспределении вещества и энергии в сообществе посредством пищевых цепей.

В пищевых цепях протекает однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой. Пищевая цепь может быть представлена следующей последовательностью: растения → растительноядное насекомое → насекомоядная птица → плотоядная птица. Каждый компонент цепи представляет собой отдельный трофический уровень, который зависит от положения группы организмов относительно основного источника поступления энергии в систему сообщества.

Текст «В пищевых цепях протекает однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой.

На первом трофическом уровне располагаются автотрофные организмы, которые способны усваивать световую энергию и неорганические вещества. Автотрофы являются важнейшей частью сообщества, так как все остальные группы организмов прямо или косвенно зависят от вещества и энергии, которую они запасли, поэтому их также называют продуцентами – производителями. К этим организмам в первую очередь относятся зеленые растения.

На следующих трофических уровнях располагаются гетеротрофы, которые питаются уже готовыми органическими веществами, изначально произведенными автотрофами. Среди гетеротрофов выделяют консументов и редуцентов.

Редуцентов также называют деструкторами, т.е. разлагателями. К редуцентам относятся грибы и бактерии, которые способны разлагать мертвые органические останки до простых органических соединений, которые впоследствии могут быть усвоены растениями.

Консументы – это потребители готовых органических веществ. Консументы в зависимости от положения в трофической цепи могут подразделяться на первичных консументов – травоядных организмов, вторичных консументов, или первичных хищников, – организмы, которые питаются травоядными организмами, третичных консументов, или вторичных хищников, – организмы, питающиеся первичными хищниками. Стоит отметить, что один и тот же организм в разных цепях может занимать разные трофические уровни, что зависит от рациона его питания.

Текст «Консументы – это потребители готовых органических веществ.

Различают два типа пищевых цепей: пастбищные и детритные.

Пастбищная цепь основана на прямом потреблении живых растений или их частей. Первый трофический уровень таких цепей занимают зеленые растения – продуценты, на втором располагаются первичные консументы, представленные травоядными организмами, третий уровень составляют первичные хищники и т.д. Пример пастбищной цепи: трава → кузнечик → синица → гадюка → сова.

Детритная цепь основана на процессах накопления и разложения мертвого органического вещества – детрита, который представлен фекалиями, содержащими часть неусвоенной пищи, трупами животных, остатками растительности. Микроорганизмы частично перерабатывают детрит, который затем употребляется детритофагами – дождевыми червями, личинками насекомых, многоножками и др., которых поедают хищники. Пример детритной цепи: органический субстрат с микроорганизмами → дождевой червь → крот → лиса.

Вся энергия, заключенная в живом и мертвом органическом веществе, будет использована. Однако есть исключения, в случаях когда абиотические условия не способствуют процессам разложения мёртвого органического вещества. Данное явление наблюдается в условиях повышенной влажности, недостатка кислорода, в слишком сухих или холодных местообитаниях. Тогда со временем при определенных условиях накапливаются залежи не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества в виде горючих ископаемых, таких как нефть, уголь или торф.

Передача энергии и вещества происходит по пищевым цепям. Энергия доступна организмам в виде солнечной радиации, которую в процессе фотосинтеза усваивают продуценты. Однако энергия не может передаваться по замкнутому кругу, так как при трансформации ее по пищевой цепи она расходуется в виде химической энергии и теряется в виде тепла. В отличие от энергии, вещество может передаваться по замкнутому кругу, постоянно циркулируя между живой и неживой природой. Данное явление носит название круговорот веществ.

Биогенные элементы – элементы и растворенные соли, необходимые для жизни организмов. К ним относятся макроэлементы, которые составляют химическую основу тканей живых организмов – углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера. А также микроэлементы, которые также жизненно важны для организмов, но в значительно меньших количествах – железо, марганец, медь, цинк, кобальт, бор, молибден, натрий, хлор, ванадий.

Биогенные элементы могут использоваться организмами многократно. Но их запасы в окружающей среде непостоянны, что объясняется связыванием части элементов с живой биомассой. Однако живые организмы в конечном итоге все равно разлагаются, возвращая биогенные элементы назад в экосистему для повторного их использования. Таким образом осуществляется круговорот веществ, в котором огромную роль играют организмы, разлагающие детрит. В противном случае запас биогенных элементов давно исчерпался, и жизнь прекратилась.

Трофические или пищевые цепи бывают двух видов, которые отличаются начальным звеном. Цепь выедания или пастбищная пищевая цепь начинается с растений, то есть продуцентов. Началом цепи разложения или детритной цепи является детрит (органические остатки), которыми питаются сапротрофные организмы.

Пастбищная цепь

Пастбищная цепь содержит два звена:

продуценты– автотрофные организмы, самостоятельно синтезирующие энергию;
консументы– гетеротрофные организмы, потребляющие готовые органические вещества путём поедания продуцентов или консументов низшего порядка.

Пастбищные цепочки характерны для лугов, лесов, озёр, морей. Цепи водных экосистем более длинные, чем наземные, и могут включать 6–7 звеньев.

Пастбищная цепь всегда начинается с продуцентов – фотосинтезирующих растений. Продуцентами наземной цепи являются цветковые и голосеменные растения, папоротники, мхи, водной – фитопланктон и многоклеточные водоросли.
К консументам относятся организмы трёх видов:

травоядные – непосредственно потребляют продуценты и являются консументами первого порядка;
хищники– питаются травоядными и хищными организмами, т.е. являются консументами второго и последующего порядка;
паразиты– питаются органическими веществами растений и животных, но не вызывая их гибели как хищники. Они также являются консументами.

Жизнь консументов и продуцентов в пастбищной цепи напрямую зависит от продуцентов. При недостатке света сначала погибают растения, затем – травоядные животные и далее по пищевой цепи. Именно гибель фитопланктона из-за невозможности фотосинтезировать (поднявшаяся в атмосферу сажа перекрыла доступ солнечного света) способствовала массовому вымиранию в меловом периоде более 60 миллионов лет назад.

Примеры

Несколько примеров пастбищной пищевой цепи:

полевая: цветковые растения – насекомые-опылители – ящерица – хищная птица;
луговая: трава – заяц – лисица;
лесная: древесина – жуки-короеды – дятел – сова;
речная: фитопланктон – дафния – плотва – окунь – щука – выдра;
морская: фитопланктон – циклоп – килька – кайра.

Рис. 3. Примеры пастбищной цепи.

При переходе с одного трофического уровня на другой размер и масса особей, как правило, увеличивается, а численность уменьшается. Например, полёвки, питающиеся травой, меньше, но многочисленнее, чем лисицы, поедающие полёвок.

Лекция 8. Биоценозы, экосистемы, их структура и функционирование

8.2. Пищевые цепи, трофические уровни

Взаимоотношения организмов в биоценозе, экосистеме (биогеоценозе) удивительно многообразны, но универсальными, связывающими все их компоненты, являются пищевые отношения (рисунок 8.3).

Рисунок 8.3 – Пищевые связи в биоценозе арктических тундр летом

(по В. А. Радкевичу, 1997)

Перенос энергии и вещества от источника – растений через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой или трофической цепью, цепью питания. Под пищевой цепью также понимают взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего (рисунок 8.4).

Рисунок 8.4 – Пищевые взаимоотношения между животными тундры

(по А. С. Степановских, 2003)

Чтобы охарактеризовать пищевые связи в конкретном биоценозе, можно изобразить совокупность стрелок, идущих от организма (вида), служащего кормом, к организму (виду) консументу. Последовательность стрелок и видов, ведущую от одного из видов (или от группы видов) к одному из консументов, также называют пищевой (трофической цепью). Есть и другие определения пищевой цепи. Примерами пищевых цепей являются следующие: трава -> корова -> человек, растение -> кролик -> лисица, растение -> кролик -> лисица -> волк, трава -> травоядное млекопитающее -> блохи -> жгутиковые одноклеточные (они живут в организме блох), обыкновенная сосна -> тля -> божьи коровки -> пауки -> насекомоядные птицы -> хищные птицы, планктон -> синий кит, планктон -> рыба -> тюлень, планктон -> рыба -> тюлень -> белый медведь, планктон -> рыба -> рыбоядные птицы (кайра, баклан) -> орлан-белохвост, планктон -> нехищные рыбы -> щука, растения -> беспозвоночные -> карп.

Рисунок 8.5 – Схема пастбищной и детритной пищевых цепей

(по Ю. Одуму, 1975)

Детритная пищевая цепь характерна для водных экосистем. В лесах существуют пастбищная и детритная пищевые цепи, которые связаны между собой хищниками, поедающими и растительноядных животных, и животных, питающихся отпавшей органической массой. Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Их сплетения часто называют пищевой сетью.

В сложном природном сообществе организмы, получающие свою пищу от растений через одинаковое число этапов, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню.

Трофический уровень определяют и как совокупность организмов, объединенных одним типом питания, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Зеленые растения занимают первый трофический уровень – уровень продуцентов, растительноядные животные – второй, или уровень консументов 1-го порядка (к ним относятся различные животные – многие насекомые, грызуны, копытные и др.), хищники, поедающие растительноядных животных, – третий (уровень консументов 2-го порядка, вторичных консументов), вторичные хищники – четвертый (уровень консументов 3-го порядка, третичных консументов) и т. д. Например, хищный жук, поедающий растительноядную гусеницу, принадлежит к хищникам первого порядка; насекомоядная птица, съедающая хищного жука, хищник второго порядка, а сокол, нападающий на нее, хищник третьего порядка. Итак, первыми потребителями энергии в экосистемах являются растения, вторыми – растительноядные животные или фитофаги. Последующие потребители энергии – это животные, которые питаются другими животными (зоофаги, включая паразитов, хищников). После смерти организмов мертвое органическое вещество, полуразложившиеся остатки используются бактериями, грибами, некоторыми животными (жуки-мертвоеды, навозники, грифы, гиены и др.).

Трофический уровень и пищевая цепь представляют собой некоторое упрощение. Например, всеядные животные питаются одновременно растительной и животной пищей, а некоторые хищники имеют широкий набор жертв. Примером последних являются насекомые-богомолы, которые могут питаться либо саранчой (травоядные прямокрылые из насекомых, относящиеся ко второму трофическому уровню), либо кузнечиками, относящимися к третьему уровню (это хищные прямокрылые).

В общем, в сообществах организмов, в экосистемах (биогеоценозах) есть несколько трофических уровней, составляющих трофическую цепь.

На каждом этапе переноса энергии значительная часть ее (в среднем 90%) теряется, так как в любой части цепи питания пища используется на рост, расходуется на удовлетворение энергетических затрат на дыхание, движение, размножение, поддержание температуры тела. Допустим, что на первом трофическом уровне в процессе фотосинтеза зеленые растения запасают 1000000 единиц условной энергии, тогда на пятом уровне останется только 100. Эффективность переноса продукции между соседними трофическими уровнями составляет, таким образом, в среднем 10%. Действие в природе данной закономерности ограничивает возможное число звеньев пищевой цепи, обычно до 4–5. Чем короче пищевая цепь, тем больше количество конечной, доступной энергии, тем большую продукцию можно снять на последующем звене.

Если виды, входящие в трофическую сеть, упорядочены по группам (продуценты, консументы) и по трофическим уровням (консументы первого порядка, второго и т. д.), то можно говорить о трофической структуре данного биоценоза, экосистемы (биогеоценоза).

Биология

Любая экосистема — бесконечный пищевой цикл между организмами. Перенос химических элементов и энергии происходит благодаря переходу между звеньями — видами, которые становятся пищей друг для друга. Такая цепь начинается продуцентом, продолжается консументами разного порядка и заканчивается гетеротрофным редуцентом. Аналогичным образом построена и пастбищная пищевая цепь. Примеры такого цикла можно встретить в повседневной жизни.

Пастбищная и детритная цепи

Продуцентом в цепи такого типа, или цепи выедания, как их иногда называют, всегда являются организмы, жизнедеятельность которых сопряжена с процессами фотосинтеза или окисления неорганических соединений. Хороший пример — луговое взаимодействие.

Во время фотосинтеза растение создаёт органические вещества. Насекомое питается нектаром цветка и попадает в поле зрения лягушки, которая его съедает. Это второе и третье звенья цепи соответственно. Амфибию съедает уж, которого, в свою очередь, хватает из травы пролетающая мимо птица. Если выстроить все объекты в виде цепочки, можно получить направление движения органических соединений и энергии.

Организация такой цепи в морях и океанах имеет ступенчатую структуру. Это объясняется тем, что водоросли представляют собой фотосинтезирующие объекты и живут исключительно там, где проникает солнечный свет — до 200 м глубины. В результате этого гетеротрофные организмы, обитающие на глубине, ради питания вынуждены каждую ночь преодолевать маршрут длиной более 500 м и утром возвращаться. Второе звено цепи — организмы, обитающие в более глубоких водах. Они, наоборот, выходят на охоту утром и питаются гетеротрофами, которые в это время спускаются с поверхности вод в свою среду.

Учёные до сих пор не смогли правильно определить, чем считать такое взаимодействие. Одни считают, что толща вод — это единый и полноценный биогеоценоз, другие — что система слишком сложна, а условия обитания на разной глубине различны, поэтому экосистемы подлежат рассмотрению раздельно.

Кроме пастбищной цепи питания, существует цепь разложения, или, как её по-другому называют, детритная. От пастбищной отличается тем, что её начальным и заключительным звеном являются редуценты, то есть сапрофиты, которые питаются исключительно органическими останками.

Детритный вид полностью исключает автотрофы, но косвенно зависит от солнечной энергии, всё потому, что детрит включает в себя разлагающиеся органические останки автотрофов и гетеротрофов пастбищной цепи.

Основные звенья

Каждую пищевую цепь можно составить из нескольких звеньев, которые представляют собой организмы с различным типом питания. Все звенья последовательности делятся на несколько групп: продуценты, консументы определённого порядка и редуценты.

Основное правило моделирования пастбищной цепи — учесть все детали местности и особенности обитателей. Цепи в озере и смешанных лесах отличаются от лугов и полей тем, что содержат в себе больше звеньев (иногда на 5−7 больше). Такая цепь всегда начинается с растения, продолжается животными и заканчивается бактериями, активными после гибели биовида.

Начальный этап

Начальным звеном пастбищной цепи являются продуценты. Это автотрофные организмы, способные к самостоятельному синтезу органических веществ. Такая группа состоит исключительно из растений, использующих солнечную энергию.

Фотосинтез — процесс создания молекул глюкозы при участии квантов света, захваченных поверхностью листа из углекислого газа и воды. Молекулы кислорода — это побочный продукт фотосинтеза.

Растения добывают питательные вещества из крахмала и почвы. Дальнейшие компоненты, необходимые для роста и развития растения, создают самостоятельно. Они являются первым звеном пищевой последовательности, иначе говоря — находятся на первом трофическом уровне.

Фотоавтотрофы — основоположники процесса фотосинтеза, подразумевающего создание органики из углекислого газа и воды с помощью энергии света.
Хемоавтотрофы — процесс высвобождения энергии химических связей во время создания органики из неорганических соединений.

Основная масса автотрофов — фотоавтотрофы. Это и зелёные растения, и цианобактерии, и водоросли. Хемотрофы настолько малочисленны, что их роль в экосистеме крайне мала.

Существенное отличие водных экосистем от наземных в том, что в первых продуцентами являются микроорганизмы, цианобактерии и водоросли. Во вторых преобладают крупные растения, начиная травами и заканчивая деревьями.

Гетеротрофные организмы

Гетеротрофные организмы называют консументами, тип питания которых — поглощение готовых органических соединений. К этой группе относятся все животные (в том числе и человек), некоторые паразитические, хищные растения, бактерии и грибы. Эти организмы неспособны к самостоятельной генерации органических соединений.

Они бывают нескольких уровней. Консументы 1 порядка питаются автотрофными продуцентами, а консументы 1+n порядка — консументами предыдущего уровня (лиса ест мышей, хищная птица ест амфибий). Последний в цепочке — питание для редуцента.

Некоторые паразитические растения тоже частично перешли на гетеротрофный способ питания. А вот хищные растения (венерина мухоловка) используют мясо как источник азота, но в остальном — автотрофы. Гетеротроф — организм, получающий углерод из органики. Если организм из органики получает исключительно азот, а к генерации органических соединений, необходимых для потребления углерода, способен сам, то он автотроф.

Гетеротрофы тоже делятся на две группы — фотогетеротрофов и хемогетеротрофов:

Фотогетеротрофы — организмы (преимущественно бактерии разных видов), нуждающиеся в энергии света для роста и развития. Отличие от фотоавтотрофов в том, что им необходимы готовые органические соединения, и сами они их создать не могут. Хороший пример — несерная группа пурпурных бактерий.
Хемогетеротрофы также нуждаются в готовой органике, но вместо энергии солнца они используют энергию окислительно-восстановительных реакций (ОВР) неорганики. Это все животные (включая человека) и многие микроорганизмы.

Завершающая стадия

Любую пищевую цепь завершают редуценты или деструкторы. Это организмы, способные к разложению органических соединений в ходе своей жизнедеятельности до первоначальной неорганики. Переработка разлагающихся растений и останков животных. Представители этой группы — бактерии и некоторые грибы.

Роль редуцентов в экосистеме огромна. Именно благодаря их работе, трофические цепи завершаются, происходит циклическое движение энергии и круговорот веществ. С их помощью в почву попадает вода, микро- и макроэлементы неорганики, которые потом используют продуценты.

Деструкторы, или же сапрофаги (бактерии и грибы), используют энергию распада химических связей мёртвой органики. Они потребляют больше всего энергии, запасённой и дошедшей до этого уровня, в ходе всей цепи. Как правило, распад органики происходит до углекислого газа, аммиака, воды, металлов и водорода. Переработанная органика в почве называется гумус. Технически деструкторы — это те же гетеротрофы, потому иногда их называют микроконсументами.

Трофические уровни

Продуценты не зависят от деятельности других организмов (в отличие от гетеротрофов и сапрофагов). Они начинают пастбищную цепь питания и никогда не бывают на других позициях. Это первый трофический уровень.

Консументы первого порядка питаются продуцентами и занимают второй трофический уровень. Это насекомые и травоядные животные.

Дальше идут консумент 1+n порядка, которые относительно всеядны и питаются консументами предыдущего уровня. Занимают они трофические уровни от второго до предпоследнего (зависит от количества звеньев в цепи).

Венец цепи питания — человек. Человек использует для питания как продуцентов, так и консументов разных уровней.

Завершает эту цепочку редуцент, который питается мёртвой органикой и находится на последнем трофическом уровне.

Поток энергии такой цепи определяет движение микро- и макроэлементов внутри экосистемы.

Энергия переходит по линейной последовательности, которая иногда может иметь разветвления, но это необязательно. Такие цепочки можно рассматривать как отдельные, с одним продуцентом (или консументом, в зависимости от момента разветвления).

Представители одного и того же конкретного вида в зависимости от цепочки могут находиться на разных уровнях. Если мы рассматриваем схему цепи питания в лесу: пшеница — мышь — лиса, то лиса занимает третий трофический уровень и является консументом второго порядка. А в цепочке цветок — бабочка — лягушка — уж — лиса этот же организм находится уже на пятом уровне и является консументом четвёртого порядка.

Можно сказать, что каждый новый член цепи, где один поглощает другого, — новый трофический уровень. Первый всегда принадлежит автотрофам-продуцентам, а последний — редуцентам-деструкторам. Обычно цепи состоят из 5−6 таких уровней.

Пищевая цепь — основа благосостояния экологии и экосистемы в целом. Это и контроль численности популяции (чем больше лис — тем меньше зайцев, чем меньше лис — тем больше зайцев), баланса органических веществ и нормальной циркуляции энергии. Если нарушится цепь или исчезнет хоть одно звено, она разорвётся, и каждый биологический вид попадёт под угрозу. Начнётся вымирание одних и бесконтрольное размножение других. Это негативно скажется на всей экосистеме, начнут страдать все её члены. Вот почему забота об экологии и вымирающих видах, безусловно, важны.

Читайте также: