Пищевые цепи и пищевые сети

Пищевые цепи можно разделить на два основных типа:

Пастбищные

Детритные

Пастбищные цепи начинаются с продуцентов, идут к фитофагам, а затем к хищникам.

По мере продвижения по цепи хищников животные увеличиваются в размерах и уменьшаются в числе.

Пищевая цепь паразитов, наоборот, ведет к уменьшению организмов в размерах и увеличению их численности:

Трава ->

травоядные -> млекопитающие

блохи ->

Жгутиконосцы

 

Детритные цепи начинаются с мёртвой органики и идут к микроорганизмам, или к детритофагам и к их хищникам.

Эти цепи имеют вид:

В экосистемах пастбищные и детритные цепи представлены совместно, но одна из них всегда доминирует (правда, есть среды – абиссальная и подземная, где сохраняются только цепи детритного типа).

Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они составляют пищевые сети.

Принцип образования пищевых сетей заключается в следующем: каждый продуцент имеет не одного, а нескольких консументов; в свою очередь консументы пользуются не одним, а несколькими источниками питания.

Популяция одного вида может занимать несколько трофических уровней, в зависимости от того, какие источники энергии эти виды использовали.Точно также любой трофический уровень представлен не одним, а несколькими видами, поэтому цепи питания сложно переплетены.

Пример: рассмотрим фрагмент пищевой сети пресноводного водоема.

 

Трофический уровень продуцентов

Листья

Водоросли

Детрит

 

Трофический уровень консументов 1-ого порядка.

Веснянка (Protonemura)

Поденки

Ручейник (Philopotamus)

 

Трофический уровень консументов 2-ого порядка.

Веснянка (Perla)

Ручейник (Dinocras)

Ручейник (Rhyacophila)

 

Такой биоценоз является насыщенным и благодаря этому он устойчив, т.к. выпадение одного звена не приведёт к его гибели.

! Вещество в экосистеме совершаем круговорот, но, поскольку вещество переходит из одной экосистемы в другую, то круговороты имеет смысл рассматривать только в биосфере

Экологическая пирамида

В результате рассеяния энергии в пищевых цепях каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, которую можно выразить:

Числом особей на каждом трофическом уровне

Количеством энергии, фиксируемой на единице площади за единицу времени на каждом трофическом уровне.

Экологическая пирамида – это графическое отображение трофической структуры популяции;

– это графическое отображение пищевой цепи, где каждое звено представлено в виде блока, ширина которого соответствует определённому параметру пищевого звена.

Существует три основных типа экологических пирамид:

Тип 1

Пирамида численности – это распределение особей по трофическим уровням.

Измеряется в штуках.

Рассмотрим пирамиду чисел водоёма:

или:

Тип 2

Пирамида биомассы - показывает количественное соотношение биомассы (на разных трофических уровнях фиксируется общая масса особей и сравнивается- получается ступенчатая пирамида). Измеряется в единицах массы.

Тип 3

Пирамида энергии отражает скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. Именно эта пирамида дает наиболее полное представление о функциональной организации сообщества, т.к. число и масса организмов на каждом трофическом уровне зависят не от количества фиксированной энергии, имеющейся в данное время на предыдущем уровне, а от скорости продуцирования пищи.

Сравним пирамиды биомассы и энергии экосистемы

ручьев Силвер – Спрингс во Флориде.

 

К3

К3

 

Р

К2

К2

 

К1

К1

Р

 

П

П

 

Р – редуценты

П – Продуценты- стрелолист и водоросли.

К₁ – Консументы 1 порядка- большое количество насекомых, брюхоногих моллюсков, растительноядных рыб и черепах.

К_{2 –} Консументы 2 порядка – хищные насекомые и различные виды рыб.

К₃ – Консументы 3 порядка – окунь, паразиты, щука.

Редуценты разлагают не только растительный материал, но и органическое вещество других уровней.

Существует закономерность: данные по численности приводят к преувеличению значения мелких организмов, а данные по биомассе – к преувеличению роли крупных. То есть эти критерии непригодны для сравнения функциональной роли популяций.

Поток энергии – более подходящий показатель для сравнения компонентов экосистемы и самой системы с другой.

* Существуют пирамиды без продуцентов (они основаны на паразитических отношениях).

* При демографическом взрыве человек вынуждении переходить на питание растительной пищей.

Энергия из пищи

70% на жизнедеятельность

10% на прирост биомассы (рост организма)

20% выделяется в виде тепла

Правило: с одного пищевого уровня на другой переходит не более 10% энергии и этого вполне достаточно для функционирования на этом уровне.

Смена биогеоценозов (сукцессия)

В природе часто происходит смена БГЦ – сукцессия.

Сукцессия – непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов на определённом участке среды. Она не связана с сезонностью и имеет направленный характер.

Различают два вида сукцессий: первичную и вторичную.

Первичная сукцессия

Это процесс развития экосистем на незаселённых ранее участках (лишенных жизни).

Примеры: обрастание голой скалы лесом, формирование БГЦ на застывшем потоке лавы, на песчаных дюнах, на породах, обнажившихся после отступания ледников и т.д.

Этот процесс очень длительный: первыми поселяются лишайники и цианобактерии, лишайники выделяют кислоты, которые разъедают породу, в трещинках накапливается пыль, гумус Þ формируется небольшой слой почвы Þ сюда залетают споры папоротников и мхов, семена высших растений Þ появляются травы и кустарники
и т.д.

Вторичная сукцессия

Это восстановление экосистем на месте, где раньше существовал хорошо развитый биоценоз.

Примеры: восстановление экосистем после:

· пожара,

· наводнения,

· вырубки леса,

· осушения болота,

· на заброшенных сельскохозяйственный угодьях.

Сукцессию определяют ещё как естественную смену одних сообществ организмов другими.

Существует сукцессионный ряд: пруд – болото – луг – лиственный лес – смешанный лес – хвойный лес. Это цепь сменяющих друг друга БГЦ.

БГЦ сменяются до тех пор, пока не появятся виды, наиболее приспособленные к данным условиям Þ в результате сообщество становится стабильным Þ вступает в фазу климакса (завершённой стадии).

Но даже в климаксном БГЦ протекают процессы, приводящие его к сукцессии.

Примеры:

зарастание озера и возникновение на его месте торфяного болота

· «берега зарастают камышом и осокой;

· появляется мох сфагнум (торфяной мох);

· потоки дождевой и талой воды, реки, ручьи, впадающие в озеро, сносят сюда песок, глину, почву;

· за лето разрастается озёрная растительность;

· осенью она отмирает, ложится на дно;

· озеро постепенно мелеет;

· образуется ил;

· озеро превращается в болото;

· накапливается всё больше и больше погибших растений, оно со временем превращается в торфяник;

· во влажную глубину болота О₂ не проникает, поэтому попавшие туда растения не гниют, а чернеют, обугливаются;

· проходят сотни лет и на месте болота образуется толстый слежавшийся слой таких обуглившихся растений – торф, он занял то место, где когда-то было озеро, а затем топкое болото».

Закономерности сукцессии

В ходе сукцессии:

- видовой состав растений и животных постоянно меняется;

- биомасса увеличивается;

- видовое разнообразие увеличивается исключение – еловый лес);

- растёт число экологических ниш;

- чистая первичная продукция снижается

луг	лиственный лес	смешанный лес

(в сукцессионном ряду количество фотосинтезирующих частей у растений снижается).

Иногда выделяют антропогенную сукцессию – процесс изменения экосистемы человеком, приводящий иногда к необратимым последствиям.

Пример: интродукция американской норки Þ она полностью вытеснила норку, обитавшую в наших лесах.