Харчові ланцюги і трофічні рівні

Харчова ланцюг - це шлях руху речовини (джерело енергії і будівельний матеріал) в екосистемі від одного організму до іншого.

Трофічний рівень - це сукупність організмів, що займають певне положення в загальному ланцюжку харчування. До одного трофічного рівня належать організми, які отримують свою енергію від Сонця через однакове число ступенів.

Між автотрофами і гетеротрофами в екосистемах існують складні харчові взаємодії. Одні організми поїдають інші, і таким чином здійснюють перенесення речовин і енергії - основу функціонування екосистеми.

Всередині екосистеми органічні речовини створюються автотрофними організмами, наприклад, рослинами. Рослини поїдають тварини, яких, в свою чергу, поїдають інших тварин. Така послідовність називається харчової ланцюгом (рис.1), а кожна ланка харчового ланцюга називається трофічних рівнем.

Харчова ланцюг - система передачі речовини і енергії від організму до організму, в якій кожен попередній організм винищується наступним.

· Пасовищні харчові ланцюги

· Детрітние харчові ланцюги

· Паразитичні харчові ланцюги

Пасовищні харчові ланцюги (ланцюги виїданням) - харчові ланцюги, які починаються з автотрофних фотосинтезуючих або хемосинтезирующих організмів (рис. 2.). Пасовищні харчові ланцюги поширені переважно в сухопутних і морських екосистемах.

Прикладом може служити пастбищная харчова ланцюг луки. Починається такий ланцюг з уловлювання сонячної енергії рослиною. Метелик, що харчується нектаром квітки, являє собою друга ланка в цьому ланцюгу. Бабка - хиже комаха - нападає на метелика. Сховавшись серед зеленої трави жаба ловить бабку, але сама служить здобиччю для такого хижака, як вже. Цілий день вже міг би перетравлювати жабу, але ще не встигло зайти сонце, як сам став здобиччю іншого хижака.

Харчова ланцюг, що йде від рослини через метелика, бабку, жабу, вужа до яструба, вказує шлях напрямку руху органічних речовин, а також міститься в них енергії.

В океанах і морях автотрофні організми (одноклітинні водорості) існують тільки до глибини проникнення світла (максимум до 150-200 м). Гетеротрофні організми, що мешкають в більш глибоких шарах води, вночі піднімаються до поверхні, щоб харчуватися водоростями, а вранці знову йдуть на глибину, здійснюючи добові вертикальні міграції протяжністю до 500-1000 м. У свою чергу, з настанням ранку гетеротрофні організми з ще більш глибоких шарів піднімаються наверх, щоб харчуватися за рахунок опускаються з поверхневих шарів інших організмів.

Таким чином, в глибоких морях і океанах існує своєрідна "харчова сходи", завдяки якій органічна речовина, створене автотрофними організмами в поверхневих шарах води, переноситься по ланцюжку живих організмів до самого дна. У зв'язку з цим деякі морські екологи вважають всю водну товщу єдиним биогеоценозом. Інші вважають, що умови середовища в поверхневих і придонних шарах води настільки різні, що їх не можна розглядати як єдиний біогеоценоз.

Детрітние харчові ланцюги (ланцюги розкладання) - харчові ланцюги, які починаються з детриту - відмерлих залишків рослин, трупів і екскрементів тварин (рис.2).

Детрітние ланцюга найбільш характерні для спільнот континентальних водойм, дна глибоких озер, океанів, де багато організми харчуються детритом, утвореним відмерлими організмами верхніх освітлених шарів водойми або потрапили у водойму з наземних екосистем, наприклад, у вигляді листового опаду.

Екосистеми дна морів і океанів, куди не проникає сонячне світло, існують тільки за рахунок постійного осідання туди відмерлих організмів, що мешкають в поверхневих шарах води. Загальна маса цієї речовини в Світовому океані за рік досягає не менше декількох сотень мільйонів тонн.

Поширені детрітние ланцюга також і в лісах, де велика частина щорічного приросту живої маси рослин не споживається безпосередньо рослиноїдних тваринами, а відмирає, утворюючи опад, і розкладається потім сапротрофного організмами з подальшою мінералізацією редуцентамі. Велике значення в розкладанні відмерлих залишків рослинного походження, особливо деревини, мають гриби.

Гетеротрофні організми, які харчуються безпосередньо детритом, називаються детритофагами. У наземних екосистемах ними є багато видів комах, черв'яків і ін. Великі детритофаги, до яких відносяться деякі види птахів (грифи, ворони і т.д.) і ссавців (гієни і ін.) Називають падальщиками.

У водних екосистемах найбільш поширеними детритофагами є членистоногі - водні комахи і їх личинки, і ракоподібні. Детритофагами можуть харчуватися інші, більш великі гетеротрофні організми, які можуть самі служити їжею для хижаків.

Паразитичні харчові ланцюги - харчові ланцюги, які починаються свободноживущим організмом, на якому паразитують паразити першого порядку, на них, в свою чергу, паразити другого порядку і т.д.

Аскариди, що паразитують на пойкілотермних організмах, є паразитами першого порядку, що паразитують в клітинах аскарид одноклітинні еукаріоти - паразитами другого порядку, що мешкають в них бактерії - паразитами третього порядку, що паразитують в бактеріях віруси (бактеріофаги) - паразити четвертого порядку і т.д.

Ланки харчового ланцюга представляють собою трофічні рівні - послідовно віддалені від продуцентів в харчовому ланцюгу сукупності організмів.

Трофічний рівень - це сукупність організмів, що займають певне положення в загальному ланцюжку харчування і виступаючі для кожного наступного рівня в якості їжі.

Продуктивність екосистем тісно пов'язана з потоком енергії, що проходить через ту чи іншу екосистему. У кожній екосистемі частина приходить енергії, що потрапляє в трофічну мережу, накопичується у вигляді органічних сполук. Невпинне виробництво біомаси (живої матерії) - один з фундаментальних процесів біосфери. Органічна речовина, що створюється продуцентами в процесі фотосинтезу або хемосинтезу, називають первинною продукцією екосистеми (спільноти). Кількісно її висловлюють в сирій чи сухій масі рослин або в енергетичних одиницях -еквівалентном числі ккалорій або джоулів. Первинною продукцією визначається загальний потік енергії через біотичний компонент екосистеми, а отже, і біомаса живих організмів, які можуть існувати в екосистемі.

Теоретично можлива швидкість створення первинної біологічної продукції визначається можливостями фотосинтетичного апарату рослин. А як відомо, лише частина енергії світла, одержуваної зеленої поверхнею, може бути використана рослинами. З короткохвильового випромінювання Сонця тільки 44% відноситься до фотосинтетичний активній радіації (ФАР) - світло по довжині хвилі, придатний для фотосинтезу. В цілому по земній кулі засвоєння рослинами сонячної енергії не перевищує 0,1% з-за обмеження фотосинтетичної активності рослин безліччю факторів, серед них таких, як недолік тепла і вологи, несприятливі фізичні та хімічні властивості грунту і т. Д. 0,4- 0,8%. Швидкість, з якою рослини накопичують хімічну енергію, називають валовий первинної продуктивністю (ВПП). Близько 20% цієї енергії витрачається рослинами і дихання і фотодихання. Швидкість накопичення органічної речовини за вирахуванням цієї витрати називається чистої первинної продуктивністю (ПВП). Це енергія, яку можуть використовувати | організми наступних трофічних рівнів. Кількість органічної речовини, накопиченого гетеротрофних організмами, називаетсявторічной продукцією. Вторинну продукцію обчислюють окремо для кожного трофічного рівня, так як приріст маси на кожному з них відбувається за рахунок енергії, що надходить з попереднього. Гетеротрофи, включаючи в трофічні ланцюги, в кінцевому підсумку живуть за рахунок чистої первинної продукції співтовариства. Повнота її витрати в різних екосистемах різна. Постеленное збільшення загальної біомаси продуцентів відзначається, якщо швидкість вилучення первинної продукції в ланцюгах харчування відстає від темпів приросту рослин.

3. Товариства помірної продуктивності, 1000-250 г / м 2 / рік. До цього класу належить основна маса оброблюваних сільськогосподарських культур, чагарники, степи.

4. Товариства низької продуктивності, нижче 250 г / м ^ рік - пустелі, напівпустелі, тундри.

На терріторііУкаіни в зонах достатнього зволоження первинна продуктивність збільшується з півночі на південь, зі збільшенням притоку тепла і тривалості вегетаційного періоду (сезону).

Загальна річна продуктивність сухого органічного речовини на Землі становить 150-200млрд т. Дві третини його утворюється на суші, третя частина - в океані.

Практично вся чиста первинна продукція Землі служить для підтримки життя всіх гетеротрофних організмів. Енергія, недовикористаної консументами, запасається в їхніх тілах, гумусе грунтів і органічних опадах водойм. Харчування людей здебільшого забезпечується сільськогосподарськими культурами, що займають близько 10% площі суші. Річний приріст культурних рослин дорівнює приблизно 16% всієї продуктивності суші, велика частина якої припадає на ліси.

Половина врожаю йде безпосередньо на харчування людей, решта - на корм домашнім тваринам, використовується в промисловості і губиться в відходах. Всього людина споживає близько 0,2% первинної продукції Землі. Ресурси, що є на Землі, включаючи продукцію тваринництва і результати промислу на суші і в океані, можуть забезпечити щорічно тільки 50% потреб сучасного населення Землі.

Отже, збільшення біологічної продуктивності екосистем і особливо вторинної продукції є одним з основних завдань, що стоять перед людством.