Функциональные группы видов

Разные виды в экосистеме играют разную роль и занимают разные экологические ниши, что позволяет им более полно использовать ресурсы среды и снижать уровень конкуренции (соревнования) за их потребление.

Экологическая ниша – это весь диапазон факторов среды (ресурсов, условий, пространства), необходимых для существования вида. Нишу называют “профессией вида в экосистеме” (т.е. из какого сырья он производит органическое вещество, где работает, каков его рабочий график и кто принимает его продукцию для дальнейшей переработки).

У животных ниши различаются более четко, чем у растений, так как разные животные потребляют разную пищу (разные виды растений, разных насекомых, рыб, птиц или млекопитающих), разделяют свои охотничьи наделы или живут в разных стациях (например, разные птицы гнездятся и кормятся в разных частях древесного яруса). Есть животные, которые охотятся только ночью (филины, совы, летучие мыши, сомы). У перелетных птиц ниши в разные периоды года разные и находятся в разных экосистемах, удаленных друг от друга на тысячи километров.

У всех растений одна диета: “минеральный суп” (они поглощают корнями из почвы растворы минеральных солей), углекислый газ и солнечный свет. Тем не менее, ниши у растений различаются за счет разной ритмики развития (цветут и плодоносят в разное время), разной глубины проникновения корневых систем (например, корни сорняков, уходят в почву много глубже, чем корни культурных растений), разного отношения к освещенности (в лесу на полянах произрастают светолюбивые растения, а под кронами деревьев – теневыносливые: копытень, ясменник, вороний глаз и др.).

Виды со сходными нишами (близкими профессиями) объединены в три главные функциональные группы.

Продуценты (автотрофы) – организмы, синтезирующие органические вещества с использованием неорганического углерода (как правило, из углекислого газа и воды). Продуценты создают первичную биологическую продукцию.

Большинство продуцентов являются фотоавтотрофами, которые имеют хлорофилл. Это – все зеленые растения (цветковые, голосеменные, папоротниковидные, мхи, водоросли) и цианобактерии. Они осуществляют фотосинтез с выделением кислорода, используя солнечную энергию.

Упрощенное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

6 СО₂ + 6 Н₂О + энергия света → С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂

Чем благоприятнее условия (в первую очередь, чем выше освещенность), тем эффективнее фотосинтез: на 1 г хлорофилла может фиксироваться от 3 до 11 г углерода в час.

Хемоавтотрофы (метанобактерии, серобактерии, нитробактерии и др.) для синтеза органических веществ используют химическую энергию окисления неорганических соединений. В условиях РБ хемоавтотрофы присутствуют в подземных водах; бактерии, окисляющие аммиак до нитратов и восстанавливающие окислы азота до молекулярного азота, широко представлены в почвах, особенно если они используются как пашня. Вклад хемоавтотрофов в суммарную биологическую продукцию биосферы незначителен.

Консументы. Это гетеротофы, не способные синтезировать органические вещества из неорганических соединений и потому питающиеся “готовыми” органическими веществами (все животные, грибы, большинство бактерий). Среди консументов различаются:

Фитофаги – организмы, питающиеся растениями. Фитофаги очень разнообразны, к их числу относятся и такие крупные животные, как лось, и множество насекомых, которые питаются листьями, цветками или плодами растений. В водных экосистемах основные фитофаги – это мелкие животные зоопланктона, питающиеся водорослями. Фитофаги-вредители на полях могут снижать урожай.

Зоофаги (хищники, плотоядные) – животные, поедающие других животных. К хищникам относятся и насекомоядные растения (в РБ – росянка на сфагновых болотах и пузырчатка в водоемах).

Паразиты – животные, растения или микроорганизмы, которые длительное время питаются за счет организма-хозяина, ухудшая его состояние и снижая плодовитость. Они могут жить внутри или на поверхности тела хозяина. Паразиты чрезвычайно разнообразны и различаются по размерам (от вирусов до длинных червей) и жизненным циклам (истинные паразиты и паразитоиды, ведущие часть своей «биографии» свободный образ жизни вне связи с хозяином). Паразиты могут иметь одного или несколько хозяев, меняя их в ходе своей «биографии». Наконец, как уже говорилось, существуют “паразиты паразитов” (т.н. суперпаразиты от первого до четвертого порядка, их можно представить в виде матрешки, в центре которой находятся бактерии и вирусы).

Симбиотрофы – микроорганизмы (грибы, бактерии, одноклеточные животные), которые связаны отношениями взаимовыгодного сожительства с растениями или животными (микоризные грибы, клубеньковые бактерии бобовых, бактерии и простейшие пищеварительного тракта млекопитающих, включая человека).

Детритофаги (или сапрофаги). Это животные, питающиеся мертвым органическим веществом – детритом. Особенно разнообразны и многочисленны почвенные детритофаги, число этих видов на 1 м² лесной почвы может превышать 1000. Крупные детритофаги, питающиеся трупами животных, называются мусорщиками (это – ворона, коршун, россомаха, барсук и др.).

Среди детритофагов водных экосистем по способу добывания и переработки пищи различают размельчителей, собирателей, соскребателей, фильтраторов.

Особая экологическая группа детритофагов – копрофаги, питающиеся экскрементами.

Редуценты (или деструкторы) – бактерии и грибы, которые в ходе жизнедеятельности превращают органические остатки в неорганические вещества, доступные растениям.

На рис. 4 показаны основные функциональные группы видов в экосистеме.