Въведение
Ярък пример за захранваща верига:
Класификация на живите организми по отношение на тяхната роля в кръговрата на веществата
Всяка хранителна верига включва 3 групи живи организми:
производители (производители) | Потребители (потребители) | Разлагачи (разрушители) |
Автотрофни живи организми, които синтезират органична материя от минерална, използвайки енергия (растения). | Хетеротрофни живи организми, които консумират (ядат, преработват и т.н.) жива органична материя и пренасят съдържащата се в нея енергия по хранителни вериги. | Хетеротрофни живи организми, които разрушават (преработват) мъртва органична материя от всякакъв произход в минерална материя. |
Връзки между организмите в хранителната верига
Хранителната верига, каквато и да е тя, създава тесни връзки между различни обекти от живата и неживата природа. А разкъсването на абсолютно всяка връзка може да доведе до катастрофални резултати и дисбаланс в природата. Най-важният и неразделен компонент на всяка енергийна верига е слънчевата енергия. Без него няма да има живот. Когато се движи по хранителната верига, тази енергия се обработва и всеки организъм я прави своя, като предава само 10% на следващата връзка.
Когато умира, тялото влиза в други подобни хранителни вериги и по този начин цикълът на веществата продължава. Всички организми могат лесно да напуснат една хранителна верига и да преминат в друга.
Ролята на природните зони в кръговрата на веществата
Естествено, организмите, живеещи в една и съща природна зона, създават свои собствени специални хранителни вериги помежду си, които не могат да се повторят в друга зона. Така хранителната верига на степната зона например се състои от голямо разнообразие от треви и животни. Хранителната верига в степта практически не включва дървета, тъй като има или много малко от тях, или са закърнели. Що се отнася до животинския свят, тук преобладават артиодактили, гризачи, соколи (ястреби и други подобни птици) и различни видове насекоми.
Класификация на силови вериги
Принципът на екологичните пирамиди
Ако разгледаме конкретно веригите, започващи с растенията, тогава целият цикъл на веществата в тях идва от фотосинтезата, по време на която се абсорбира слънчевата енергия. Растенията изразходват по-голямата част от тази енергия за жизнените си функции и само 10% отиват към следващата връзка. В резултат на това всеки следващ жив организъм изисква все повече и повече същества (обекти) от предишната връзка. Това ясно се демонстрира от екологичните пирамиди, които най-често се използват за тези цели. Те са пирамиди от маса, количество и енергия.
Хранителната верига е последователна трансформация на елементи от неорганична природа (биогенни и др.) С помощта на растения и светлина в органични вещества (първично производство), а последните - от животински организми в следващите трофични (хранителни) връзки (стъпки) в тяхната биомаса.
Хранителната верига започва със слънчевата енергия и всяка брънка във веригата представлява промяна в енергията. Всички хранителни вериги в една общност образуват трофични връзки.
Съществуват различни връзки между компонентите на една екосистема и на първо място те са свързани заедно чрез потока на енергия и циркулацията на материята. Каналите, през които енергията протича през дадена общност, се наричат хранителни вериги. Енергията на слънчевия лъч, падащ върху върховете на дърветата или върху повърхността на езерото, се улавя от зелени растения - било то огромни дървета или малки водорасли - и се използва от тях в процеса на фотосинтеза. Тази енергия отива в растежа, развитието и размножаването на растенията. Растенията, като производители на органична материя, се наричат продуценти. Производителите от своя страна осигуряват източник на енергия за тези, които ядат растенията и в крайна сметка за цялата общност.
Първи консументи на органична материя са тревопасните животни – консументи от първи ред. Хищниците, които ядат тревопасни плячки, действат като консуматори от втори ред. При преминаване от една връзка към друга неизбежно се губи енергия, така че рядко има повече от 5-6 участници в хранителната верига. Разлагащите завършват цикъла – бактериите и гъбичките разграждат животинските трупове и растителните останки, превръщайки органичната материя в минерали, които отново се абсорбират от производителите.
Хранителната верига включва всички растения и животни, както и химичните елементи, съдържащи се във водата, необходими за фотосинтезата. Хранителната верига е последователна линейна структура от връзки, всяка от които е свързана със съседни връзки чрез връзки „храна-потребител“. Групи организми, например специфични биологични видове, действат като връзки във веригата. Във водата хранителната верига започва с най-малките растителни организми - водорасли - които живеят в еуфотичната зона и използват слънчева енергия, за да синтезират органични вещества от неорганични химически хранителни вещества и въглероден диоксид, разтворен във вода. В процеса на пренасяне на хранителната енергия от нейния източник - растения - през редица организми, което се случва чрез изяждане на едни организми от други, се разсейва енергия, част от която се превръща в топлина. При всеки следващ преход от една трофична връзка (етап) към друга се губи до 80-90% от потенциалната енергия. Това ограничава възможния брой стъпки или връзки във веригата обикновено до четири или пет. Колкото по-къса е хранителната верига, толкова повече налична енергия се съхранява.
Средно 1 хил. кг растения произвеждат 100 кг от тялото на тревопасните животни. Хищниците, които се хранят с тревопасни животни, могат да изградят 10 кг от биомасата си от това количество, а вторичните хищници само 1 кг. Например, човек изяжда голяма риба. Храната му се състои от малки риби, които консумират зоопланктон, който живее от фитопланктон, който улавя слънчевата енергия.
Така за изграждането на 1 кг човешко тяло са необходими 10 хил. кг фитопланктон. Следователно масата на всяко следващо звено във веригата прогресивно намалява. Този модел се нарича правило на екологичната пирамида. Има пирамида от числа, отразяваща броя на индивидите на всеки етап от хранителната верига, пирамида от биомаса - количеството органична материя, синтезирано на всяко ниво, и пирамида от енергия - количеството енергия в храната. Всички те имат еднакъв фокус, като се различават по абсолютната стойност на цифровите стойности. В реални условия силовите вериги могат да имат различен брой връзки. В допълнение, електрическите вериги могат да се пресичат, за да образуват електрически мрежи. Почти всички видове животни, с изключение на много специализираните по отношение на храненето, използват не само един източник на храна, а няколко). Колкото по-голямо е видовото разнообразие в една биоценоза, толкова по-стабилна е тя. И така, в хранителната верига растение-заек-лисица има само три звена. Но лисицата яде не само зайци, но и мишки и птици. Общият модел е, че зелените растения винаги са в началото на хранителната верига, а хищниците са в края. С всяко звено във веригата организмите стават все по-големи, размножават се по-бавно и броят им намалява. Видовете, заемащи позицията на по-ниски връзки, въпреки че са снабдени с храна, сами по себе си се консумират интензивно (мишките, например, се унищожават от лисици, вълци, сови). Селекцията върви в посока повишаване на плодовитостта. Такива организми се превръщат в източник на храна за висши животни без никакви перспективи за прогресивна еволюция.
Във всяка геоложка епоха организмите, които са били на най-високо ниво в хранителните взаимоотношения, са еволюирали с най-висока скорост, например в Девон рибите с форма на лоб са били рибоядни хищници; в карбонския период - хищни стегоцефали. В перм - влечуги, които ловуваха стегоцефали. През цялата мезозойска ера бозайниците са били унищожени от хищни влечуги и едва в резултат на изчезването на последните в края на мезозоя те заемат господстващо положение, което води до голям брой форми.
Хранителните взаимоотношения са най-важният, но не и единственият тип взаимоотношения между видовете в една биоценоза. Един вид може да повлияе на друг по различни начини. Организмите могат да се установят на повърхността или вътре в тялото на индивиди от друг вид, могат да образуват местообитание за един или няколко вида и да влияят на движението на въздуха, температурата и осветеността на околното пространство. Примерите за връзки, засягащи местообитанията на видовете, са многобройни. Морските жълъди са морски ракообразни, които водят заседнал начин на живот и често се установяват върху кожата на китовете. Ларвите на много мухи живеят в кравешки тор. Особено важна роля в създаването или промяната на средата за други организми принадлежи на растенията. В гъсталаците на растенията, било то гора или ливада, температурата се колебае по-малко, отколкото в открити пространства, а влажността е по-висока.
Често един вид участва в разпространението на друг. Животните носят семена, спори, прашец и други по-малки животни. Семената на растенията могат да бъдат уловени от животни при случаен контакт, особено ако семената или плодовете имат специални куки (връв, репей). При ядене на плодове и плодове, които не могат да бъдат усвоени, семената се освобождават заедно с изпражненията. Бозайници, птици и насекоми носят множество акари по телата си.
Установява се връзка между две връзки, ако една група организми действа като храна за друга група. Първата връзка на веригата няма предшественик, тоест организмите от тази група не използват други организми като храна, като производители. Най-често на това място се срещат растения, гъби и водорасли. Организмите в последното звено във веригата не действат като храна за други организми.
Всеки организъм има определено количество енергия, т.е. можем да кажем, че всяко звено във веригата има своя потенциална енергия. По време на процеса на хранене потенциалната енергия на храната се предава на нейния потребител.
Всички видове, които образуват хранителната верига, съществуват върху органична материя, създадена от зелени растения. В този случай има важен модел, свързан с ефективността на използване и преобразуване на енергията в процеса на хранене. Същността му е следната.
Общо само около 1% от лъчистата енергия на Слънцето, падаща върху растение, се превръща в потенциална енергия на химични връзки на синтезирани органични вещества и може да бъде допълнително използвана от хетеротрофни организми за хранене. Когато животното яде растение, по-голямата част от енергията, съдържаща се в храната, се изразходва за различни жизненоважни процеси, превръщайки се в топлина и разсейвайки се. Само 5-20% от хранителната енергия преминава в новоизградената субстанция на тялото на животното. Ако хищник изяде тревопасно животно, тогава отново се губи по-голямата част от енергията, съдържаща се в храната. Поради толкова големи загуби на полезна енергия, хранителните вериги не могат да бъдат много дълги: те обикновено се състоят от не повече от 3-5 връзки (хранителни нива).
Количеството растителна материя, което служи като основа на хранителната верига, винаги е няколко пъти по-голямо от общата маса на тревопасните животни, а масата на всяка от следващите връзки в хранителната верига също намалява. Този много важен модел се нарича правило на екологичната пирамида.
При прехвърляне на потенциална енергия от връзка към връзка, до 80-90% се губят под формата на топлина. Този факт ограничава дължината на хранителната верига, която в природата обикновено не надвишава 4-5 звена. Колкото по-дълга е трофичната верига, толкова по-ниска е продукцията на последната й връзка спрямо продукцията на първоначалната.
В Байкал хранителната верига в пелагичната зона се състои от пет звена: водорасли - епишура - макроектопус - риба - тюлен или хищна риба (ленок, таймен, възрастен омул и др.). Човекът участва в тази верига като последно звено, но той може да консумира продукти от по-ниски звена, например риба или дори безгръбначни, когато използва като храна ракообразни, водни растения и др. Късите трофични вериги са по-малко стабилни и подложени на по-големи колебания дълги и сложни по структура.
2. НИВА И СТРУКТУРНИ ЕЛЕМЕНТИ НА ХРАНИТЕЛНАТА ВЕРИГА
Обикновено за всяка връзка във веригата можете да посочите не една, а няколко други връзки, свързани с нея чрез връзката „храна-потребител“. Така че не само кравите, но и други животни ядат трева, а кравите са храна не само за хората. Установяването на такива връзки превръща хранителната верига в по-сложна структура - хранителна мрежа.
В някои случаи в трофична мрежа е възможно да се групират отделни връзки в нива по такъв начин, че връзките на едно ниво да действат само като храна за следващото ниво. Това групиране се нарича трофични нива.
Първоначалното ниво (връзка) на всяка трофична (хранителна) верига в резервоар са растенията (водораслите). Растенията не ядат никого (с изключение на малък брой видове насекомоядни растения - росичка, мехурче, непентес и някои други); напротив, те са източник на живот за всички животински организми. Следователно първата стъпка във веригата от хищници са тревопасните (пасищни) животни. След тях са малки хищници, които се хранят с тревопасни, след това връзка от по-големи хищници. Във веригата всеки следващ организъм е по-голям от предишния. Хищните вериги допринасят за стабилността на хранителната верига.
Хранителната верига на сапрофитите е последната връзка в трофичната верига. Сапрофитите се хранят с мъртви организми. Химикалите, образувани по време на разлагането на мъртвите организми, отново се консумират от растенията - произвеждащите организми, от които започват всички трофични вериги.
3. ВИДОВЕ ТРОФИЧНИ ВЕРИГИ
Има няколко класификации на трофичните вериги.
Според първата класификация в природата има три трофични вериги (трофични означава определени от природата за унищожаване).
Първата трофична верига включва следните свободно живеещи организми:
тревопасни;
хищници - месоядни;
всеядни, включително хора.
Основният принцип на хранителната верига: "Кой кого яде?"
Втората трофична верига обединява живи същества, които метаболизират всичко и всички. Тази задача се изпълнява от декомпозитори. Те редуцират сложните вещества на мъртвите организми до прости вещества. Свойството на биосферата е, че всички представители на биосферата са смъртни. Биологичната задача на разлагащите е да разлагат мъртвите.
Според втората класификация има два основни типа трофични вериги - пасищни и детритни.
В пасищната трофична верига (верига за паша) основата се състои от автотрофни организми, след това има тревопасни животни, които ги консумират (например зоопланктон, хранещ се с фитопланктон), след това хищници (консуматори) от 1-ви ред (например риба консумиращи зоопланктон), хищници от 2-ри ред (например щука, хранеща се с други риби). Трофичните вериги са особено дълги в океана, където много видове (например риба тон) заемат мястото на консументи от четвърти ред.
В детритните трофични вериги (вериги на разлагане), най-често срещани в горите, по-голямата част от растителната продукция не се консумира директно от тревопасните животни, а умира, след което се подлага на разлагане от сапротрофни организми и минерализация. По този начин детритните трофични вериги започват от детрита, преминават към микроорганизмите, които се хранят с него, а след това към детритивните животни и техните потребители - хищници. Във водните екосистеми (особено в еутрофните резервоари и на големите дълбочини на океана) това означава, че част от продукцията на растенията и животните също навлиза в детритните трофични вериги.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Всички живи организми, населяващи нашата планета, не съществуват сами по себе си; те зависят от околната среда и изпитват нейното влияние. Това е точно съгласуван комплекс от много фактори на околната среда и адаптирането на живите организми към тях определя възможността за съществуване на всички видове форми на организми и най-разнообразното формиране на техния живот.
Основната функция на биосферата е да осигурява циркулацията на химичните елементи, която се изразява в циркулацията на веществата между атмосферата, почвата, хидросферата и живите организми.
Всички живи същества са обекти на храна за другите, т.е. взаимосвързани чрез енергийни връзки. Хранителни връзкив общностите това са механизми за пренос на енергия от един организъм към друг. Във всяка общност трофиченвръзките се преплитат в комплекс нето.
Организмите от всеки вид са потенциална храна за много други видове
трофичните мрежи в биоценозите са много сложни и изглежда, че енергията, която влиза в тях, може да мигрира дълго време от един организъм в друг. Всъщност пътят на всяка конкретна порция енергия, натрупана от зелените растения, е кратък; може да се предава чрез не повече от 4-6 връзки в поредица, състояща се от организми, които се хранят последователно един с друг. Такива серии, в които е възможно да се проследят начините, по които се изразходва първоначалната доза енергия, се наричат хранителни вериги. Местоположението на всяко звено в хранителната верига се нарича трофично ниво. Първото трофично ниво винаги са производители, създатели на органична маса; консуматорите на растения принадлежат към второто трофично ниво; месоядни животни, живеещи от тревопасни форми - до третата; консумиране на други месоядни - до четвърти и т.н. Така се разграничават консуматори от първи, втори и трети ред, заемащи различни нива в хранителната верига. Естествено основна роля за това играе хранителната специализация на потребителите. Видовете с широк диапазон на хранене са включени в хранителните вериги на различни трофични нива.
БИБЛИОГРАФИЯ
Акимова Т.А., Хаскин В.В. Екология. Урок. – М.: ДОНИТИ, 2005.
Моисеев А.Н. Екологията в съвременния свят // Енергетика. 2003. № 4.
Съществуват сложни хранителни взаимодействия между автотрофите и хетеротрофите в екосистемите. Някои организми ядат други и по този начин извършват преноса на вещества и енергия - основата за функционирането на екосистемата.
В една екосистема органичната материя се създава от автотрофни организми като растения. Растенията се ядат от животни, които на свой ред се ядат от други животни. Тази последователност се нарича хранителна верига (фиг. 1), а всяка връзка в хранителната верига се нарича трофично ниво.
Разграничете
Пасищни хранителни вериги(пасищни вериги) - хранителни вериги, които започват с автотрофни фотосинтетични или хемосинтетични организми (фиг. 2.). Пасищните хранителни вериги се срещат предимно в сухоземни и морски екосистеми.
Пример за това е хранителната верига на пасищата. Тази верига започва с улавянето на слънчевата енергия от растението. Пеперудата, която се храни с нектара на цветето, представлява втората връзка в тази верига. Водно конче, хищно летящо насекомо, напада пеперуда. Жаба, скрита сред зелената трева, хваща водно конче, но самата тя служи като плячка за такъв хищник като змията. Можеше да прекара цял ден в храносмилането на жабата, но преди слънцето дори да залезе, самият той стана плячка на друг хищник.
Хранителната верига, преминаваща от растение през пеперуда, водно конче, жаба, змия до ястреб, показва посоката на движение на органичните вещества, както и енергията, съдържаща се в тях.
В океаните и моретата автотрофните организми (едноклетъчни водорасли) съществуват само до дълбочината на проникване на светлината (максимум 150-200 m). Хетеротрофните организми, живеещи в по-дълбоките слоеве на водата, се издигат на повърхността през нощта, за да се хранят с водорасли, а на сутринта отново отиват по-дълбоко, извършвайки ежедневни вертикални миграции с дължина до 500-1000 m. На свой ред, с настъпването на сутринта, хетеротрофни организми от още по-дълбоки слоеве се издигат до върха, за да се хранят с други организми, слизащи от повърхностните слоеве.
По този начин в дълбоките морета и океаните има нещо като „хранителна стълба“, благодарение на която органичната материя, създадена от автотрофни организми в повърхностните слоеве на водата, се транспортира по веригата от живи организми до самото дъно. В тази връзка някои морски еколози смятат целия воден стълб за единна биогеоценоза. Други смятат, че условията на околната среда в повърхностния и дънния слой на водата са толкова различни, че не могат да се разглеждат като единна биогеоценоза.
Детритални хранителни вериги(вериги на разлагане) - хранителни вериги, които започват с детрит - мъртви останки от растения, трупове и животински екскременти (фиг. 2).
Детритните вериги са най-характерни за общности на континентални резервоари, дъното на дълбоки езера, океани, където много организми се хранят с детрит, образуван от мъртви организми от горните осветени слоеве на резервоара или които са влезли в резервоара от сухоземни екосистеми, например в формата на листовка.
Екосистемите на дъното на моретата и океаните, където слънчевата светлина не прониква, съществуват само благодарение на постоянното утаяване там на мъртви организми, живеещи в повърхностните слоеве на водата. Общата маса на това вещество в Световния океан достига поне няколкостотин милиона тона годишно.
Детритните вериги също са често срещани в горите, където по-голямата част от годишното увеличение на живото тегло на растенията не се консумира директно от тревопасни животни, а умира, образувайки постеля и след това се разлага от сапротрофни организми, последвано от минерализация от разлагащи. Гъбите са от голямо значение при разграждането на мъртва растителна материя, особено дървесина.
Хетеротрофните организми, които се хранят директно с детрит, се наричат детритоядни. В сухоземните екосистеми те са много видове насекоми, червеи и др. Големите детритори, които включват някои видове птици (лешояди, врани и др.) и бозайници (хиени и др.) се наричат чистачи.
Във водните екосистеми най-често срещаните детритиви са членестоноги - водни насекоми и техните ларви и ракообразни. Детритоядните могат да се хранят с други, по-големи хетеротрофни организми, които сами по себе си могат да служат като храна за хищници.
Трофични нива
Обикновено различните трофични нива в екосистемите не са разделени в пространството. Въпреки това, в някои случаи те са доста ясно разграничени. Например в геотермалните източници автотрофните организми - синьо-зелени водорасли и автотрофни бактерии, образуващи специфични водорасло-бактериални съобщества ("подложки") са често срещани при температури над 40-45 ° C. При по-ниски температури те не оцеляват.
От друга страна, хетеротрофните организми (мекотели, ларви на водни насекоми и др.) Не се срещат в геотермални извори при температури над 33-36 ° C, така че те се хранят с фрагменти от рогозки, пренасяни от течението в зони с по-ниски температури.
По този начин в такива геотермални източници ясно се разграничава автотрофна зона, където се срещат само автотрофни организми, и хетеротрофна зона, където автотрофни организми отсъстват и се срещат само хетеротрофни организми.
Трофични мрежи
В екологичните системи, въпреки че има редица паралелни хранителни вериги, напр.
тревиста растителност -> гризачи -> дребни хищници
тревиста растителност -> копитни -> големи хищници,
които обединяват обитателите на почвата, тревната покривка, дървесния слой, има и други взаимоотношения. В повечето случаи един и същи организъм може да служи като източник на храна за много организми и по този начин да бъде част от различни хранителни вериги и плячка на различни хищници. Например, дафния може да се яде не само от малки риби, но и от хищните ракообразни циклопи, а хлебарката може да се яде не само от щука, но и от видра.
Трофичната структура на общността отразява връзката между производителите, консументите (отделно от първи, втори и т.н. ред) и разлагащите, изразена или чрез броя на индивидите на живите организми, или тяхната биомаса, или енергията, съдържаща се в тях, изчислено на единица площ за единица време.
В екосистемите производителите, консументите и разлагащите се обединяват от сложни процеси на пренос на вещества и енергия, които се съдържат в храната, създадена предимно от растения.
Прехвърлянето на потенциална хранителна енергия, създадена от растенията през редица организми чрез изяждане на едни видове от други, се нарича трофична (хранителна) верига, а всяка връзка се нарича трофично ниво.
Всички организми, които използват един и същи вид храна, принадлежат към едно и също трофично ниво.
На фиг.4. представена е диаграма на трофичната верига.
Фиг.4. Диаграма на хранителната верига.
Фиг.4. Диаграма на хранителната верига.
Първо трофично ниво образуват производители (зелени растения), които акумулират слънчева енергия и създават органични вещества чрез процеса на фотосинтеза.
В този случай повече от половината енергия, съхранявана в органични вещества, се изразходва в жизнените процеси на растенията, превръщайки се в топлина и разсейвайки се в пространството, а останалата част влиза в хранителната верига и може да се използва от хетеротрофни организми на следващите трофични нива по време на хранене.
Второ трофично ниво образуват потребители от 1-ви ред - това са тревопасни организми (фитофаги), които се хранят с производители.
Консуматорите от първи ред изразходват по-голямата част от енергията, съдържаща се в храната, за да поддържат жизнените си процеси, а останалата част от енергията се използва за изграждане на собственото им тяло, като по този начин трансформира растителната тъкан в животинска.
По този начин , Потребители от 1-ви ред извършвам първият, основен етап в трансформацията на органичната материя, синтезирана от производителите.
Първичните консуматори могат да служат като източник на хранене за консуматори от 2-ри ред.
Трето трофично ниво формират потребители от 2-ри ред - това са месоядни организми (зоофаги), които се хранят изключително с тревопасни организми (фитофаги).
Консуматорите от втори ред извършват втория етап на трансформация на органичната материя в хранителните вериги.
Въпреки това, химичните вещества, от които са изградени тъканите на животинските организми, са доста хомогенни и следователно трансформацията на органичната материя по време на прехода от второто трофично ниво на потребителите към третото не е толкова фундаментално, колкото при прехода от първото трофично ниво. до втория, където растителните тъкани се трансформират в животински.
Вторичните консуматори могат да служат като източник на хранене за консуматори от трети ред.
Четвърто трофично ниво образуват консументи от 3-ти разред - това са месоядни животни, които се хранят само с месоядни организми.
Последното ниво на хранителната верига заети от декомпозитори (деструктори и детритивори).
Редуктори-деструктори (бактерии, гъби, протозои) в процеса на своята жизнена дейност разграждат органичните остатъци от всички трофични нива на производителите и консументите в минерални вещества, които се връщат обратно на производителите.
Всички звена в хранителната верига са взаимосвързани и взаимозависими.
Между тях, от първата до последната връзка, се извършва преносът на вещества и енергия. Все пак трябва да се отбележи, че когато енергията се прехвърля от едно трофично ниво на друго, тя се губи. В резултат на това силовата верига не може да бъде дълга и най-често се състои от 4-6 връзки.
Такива хранителни вериги обаче в тяхната чиста форма обикновено не се срещат в природата, тъй като всеки организъм има няколко източника на храна, т.е. използва няколко вида храна и самият той се използва като хранителен продукт от множество други организми от същата хранителна верига или дори от различни хранителни вериги.
Например:
Всеядните организми консумират както производители, така и консументи като храна, т.е. са едновременно консуматори от първи, втори и понякога трети ред;
комар, който се храни с кръвта на хора и хищни животни, е на много високо трофично ниво. Но растението блатна росичка се храни с комари, което е едновременно производител и консуматор от висок клас.
Следователно почти всеки организъм, който е част от една трофична верига, може едновременно да бъде част от други трофични вериги.
По този начин трофичните вериги могат да се разклоняват и преплитат много пъти, образувайки комплекс хранителни мрежи или трофични (хранителни) мрежи , в която множеството и разнообразието от хранителни връзки действа като важен механизъм за поддържане на целостта и функционалната стабилност на екосистемите.
На фиг.5. показва опростена диаграма на енергийна мрежа за земна екосистема.
Човешката намеса в естествените съобщества от организми чрез умишлено или непреднамерено премахване на даден вид често има непредвидими отрицателни последици и води до нарушаване на стабилността на екосистемите.
Фиг.5. Схема на трофичната мрежа.
Има два основни типа трофични вериги:
вериги за паша (вериги за паша или вериги за консумация);
детритни вериги (вериги на разлагане).
Пасищните вериги (вериги за паша или вериги за консумация) са процеси на синтез и трансформация на органични вещества в трофични вериги.
Пасищните вериги започват с производителите. Живите растения се ядат от фитофаги (консументи от първи ред), а самите фитофаги са храна за месоядни (консументи от втори ред), които могат да се ядат от консументи от трети ред и т.н.
Примери за вериги за паша за сухоземни екосистеми:
3 връзки: трепетлика → заек → лисица; растение → овца → човек.
4 връзки: растения → скакалци → гущери → ястреб;
нектар от растение цвят → муха → насекомоядна птица →
хищна птица.
5 връзки: растения → скакалци → жаби → змии → орел.
Примери за вериги за паша за водни екосистеми:→
3 връзки: фитопланктон → зоопланктон → риба;
5 връзки: фитопланктон → зоопланктон → риба → хищна риба →
хищни птици.
Детритните вериги (вериги на разлагане) са процеси на поетапно разрушаване и минерализация на органични вещества в трофичните вериги.
Детритните вериги започват с постепенното унищожаване на мъртвата органична материя от детритиворите, които последователно се заменят взаимно в съответствие с определен тип хранене.
В последните етапи на процесите на разрушаване функционират редуктори-деструктори, минерализиращи остатъците от органични съединения в прости неорганични вещества, които отново се използват от производителите.
Например, когато мъртвата дървесина се разлага, те последователно се заменят една друга: бръмбари → кълвачи → мравки и термити → разрушителни гъби.
Детритните вериги са най-често срещани в горите, където по-голямата част (около 90%) от годишното увеличение на растителната биомаса не се консумира директно от тревопасните животни, а умира и навлиза в тези вериги под формата на листни отпадъци, след което се подлага на разлагане и минерализация.
Във водните екосистеми по-голямата част от материята и енергията са включени в пасищните вериги, а в сухоземните екосистеми най-важни са детритните вериги.
По този начин, на ниво потребители, потокът от органични вещества се разделя на различни групи потребители:
живата органична материя следва вериги за паша;
мъртвата органична материя върви по детритни вериги.
Живите организми се нуждаят от енергия и хранителни вещества, за да съществуват. Автотрофитрансформират лъчистата енергия на Слънцето в процеса на фотосинтеза, синтезирайки органични вещества от въглероден диоксид и вода.
Хетеротрофиизползват тези органични вещества в процеса на хранене, като в крайна сметка ги разлагат отново на въглероден диоксид и вода, а натрупаната в тях енергия се изразходва за различни процеси от живота на организмите. Така светлинната енергия на Слънцето се превръща в химическа енергия на органичните вещества, а след това в механична и топлинна енергия.
Всички живи организми в екологичната система могат да бъдат разделени на три функционални групи според начина на хранене - продуценти, консументи, разлагащи.
1. Производители- това са зелени автотрофни растения, които произвеждат органични вещества от неорганични и са способни да акумулират слънчева енергия.
2. Потребители- Това са хетеротрофни животни, които консумират готови органични вещества. Потребителите от първи ред могат да използват органична материя от растения (тревопасни). Хетеротрофите, които използват животинска храна, се разделят на консуматори от II, III и т.н. (месоядни). Всички те използват енергията на химичните връзки, съхранявана в органичните вещества от производителите.
3. Разложители- Това са хетеротрофни микроорганизми, гъби, които разрушават и минерализират органичните остатъци. Така декомпозиторите, така да се каже, завършват цикъла на веществата, образувайки неорганични вещества, за да влязат в нов цикъл.
Слънцето осигурява постоянна доставка на енергия и живите организми в крайна сметка я разсейват като топлина. По време на жизнената дейност на организмите се извършва постоянен цикъл на енергия и вещества, като всеки вид използва само част от енергията, съдържаща се в органичните вещества. В резултат на това има захранваща верига - трофични вериги, хранителни вериги,представляваща последователност от видове, които извличат органична материя и енергия от оригиналната хранителна субстанция, като всяка предишна връзка се превръща в храна за следващата (фиг. 98).
Ориз. 98.Обща схема на хранителната верига
Във всяка връзка по-голямата част от енергията се изразходва под формата на топлина и се губи, което ограничава броя на връзките във веригата. Но повечето вериги започват с растение и завършват с хищник, при това най-големият. Разлагащите вещества разграждат органичната материя на всяко ниво и са последната връзка в хранителната верига.
Поради намаляването на енергията на всяко ниво, има намаляване на биомасата. Трофичната верига обикновено има не повече от пет нива и представлява екологична пирамида, с широка основа в долната част и стесняваща се в горната част (фиг. 99).
Ориз. 99.Опростена диаграма на екологичната пирамида на биомасата (1) и пирамидата на числата (2)
Правило на екологичната пирамидаотразява модела, според който във всяка екосистема биомасата на всяка следваща връзка е 10 пъти по-малка от предишната.
Има три вида екологични пирамиди:
Пирамида, отразяваща броя на индивидите на всяко ниво на хранителната верига - пирамида от числа;
Пирамида от биомаса от органична материя, синтезирана на всяко ниво - масова пирамида(биомаса);
- енергийна пирамида,показващ количеството енергиен поток. Обикновено захранващата верига се състои от 3-4 връзки:
растение → заек → вълк;
растение → полевка → лисица → орел;
растение → гъсеница → синигер → ястреб;
растение → гофер → усойница → орел.
Въпреки това, в реални условия в екосистемите различни хранителни вериги се пресичат помежду си, образувайки разклонени мрежи. Почти всички животни, с изключение на редки специализирани видове, използват различни източници на храна. Следователно, ако една връзка от веригата изпадне, няма прекъсване на системата. Колкото по-голямо е видовото разнообразие и колкото по-богати са хранителните мрежи, толкова по-стабилна е биоценозата.
В биоценозите се разграничават два вида трофични мрежи: пасища и детрит.
1. IN пасищен тип хранителна мрежапотокът от енергия преминава от растенията към тревопасните животни и след това към потребителите от по-висок порядък. Това поглъщаща мрежа.Независимо от размера на биоценозата и местообитанието, тревопасните животни (сухоземни, водни, почвени) пасат, изяждат зелени растения и пренасят енергия на следващите нива (фиг. 100).
Ориз. 100.Пасищна хранителна мрежа в сухоземна биоценоза
2. Ако потокът от енергия започва с мъртви растителни и животински останки, екскременти и отива към първичния детритиви - разлагачи,частично разлагаща се органична материя, тогава такава трофична мрежа се нарича детритален,или мрежа на разлагане(фиг. 101). Първичните детритоядни включват микроорганизми (бактерии, гъбички), малки животни (червеи, ларви на насекоми).
Ориз. 101.Детритална хранителна верига
В сухоземните биогеоценози присъстват и двата типа трофична верига. Във водните съобщества преобладава пасищната верига. И в двата случая енергията се използва напълно.
Трофичните вериги са в основата на взаимоотношенията в живата природа, но хранителните връзки не са единственият тип взаимоотношения между организмите. Някои видове могат да участват в разпространението, размножаването, заселването на други видове и да създават подходящи условия за тяхното съществуване. Всички многобройни и разнообразни връзки между живите организми и околната среда осигуряват съществуването на видовете в стабилна, саморегулираща се екосистема.
| |
§ 71. Екологични системи§ 73. Свойства и структура на биоценозите