Фактори, що визначають довжину харчових ланцюгів
Харчова ланцюг, трофічна або ланцюг харчування - взаємини між організмами, через які в екосистемі відбувається трансформація речовини і енергії. Так, наприклад, трава служить їжею коровам, які, в свою чергу, служать їжею людині.
Трофічна - ряд видів, в якому кожен попередній вигляд служить їжею подальшого (наприклад, рослини - гусениці - комахоїдні птахи - хижі птахи). Багато видів можуть входити в різні ланцюги харчування.
Харчова ланцюг являє собою зв'язну лінійну структуру з "ланок", кожне з яких пов'язане з сусідніми ланками відносинами «їжа - споживач». Як ланок ланцюга виступають групи організмів, наприклад, конкретні біологічні види. Зв'язок між двома ланками встановлюється, якщо одна група організмів виступає в ролі їжі для іншої групи. Перша ланка ланцюга не має попередника, тобто організми з цієї групи в якості їжі не використовує інші організми, будучи продуцентами. Найчастіше на цьому місці знаходяться рослини, гриби, водорості. Організми останньої ланки в ланцюзі не виступають в ролі їжі для інших організмів.
Кожен організм має деякий запас енергії, тобто можна говорити про те, що у кожної ланки ланцюга є своя потенційна енергія. У процесі харчування потенційна енергія їжі переходить до її споживачеві. При перенесенні потенційної енергії від ланки до ланки до 80-90% втрачається у вигляді теплоти. Даний факт обмежує довжину ланцюга харчування, яка в природі зазвичай не перевищує 4-5 ланок. Чим довше трофічна ланцюг, тим менше продукція її останньої ланки по відношенню до продукції початкового.
Існує 2 основних типи трофічних ланцюгів - "пасовищні" і "детрітние".
У пасовиську трофічного ланцюга (ланцюг виїданням) основу складають автотрофні організми, потім йдуть споживають їх рослиноїдні тварини (наприклад, зоопланктон, який живиться фітопланктоном), потім хижаки (консументи) 1-го порядку (наприклад, риби, які споживають зоопланктон), хижаки 2-го порядку (наприклад, щука, що харчується іншими рибами). Особливо довгі трофічні ланцюга в океані, де багато видів (наприклад, тунці) займають місце консументів 4-го порядку.
У детритной трофічних ланцюгах (ланцюга розкладання), найбільш поширених в лісах, велика частина продукції рослин не споживається безпосередньо рослиноїдних тваринами, а відмирає, піддаючись потім розкладанню сапротрофного організмами і мінералізації. Таким чином, детрітние трофічні ланцюги починаються від детриту, йдуть до мікроорганізмів, які їм харчуються, а потім до детритофагам і до їх споживачам - хижакам. У водних екосистемах (особливо в евтрофних водоймах і на великих глибинах океану) означає, частина продукції рослин і тварин також надходить в детрітние трофічні ланцюги.
Перенесення енергії від її джерела (рослин) через ряд організмів називають харчової ланцюгом. Всі живі організми пов'язані між собою енергетичними відносинами, оскільки є об'єктами харчування інших організмів. Травоїдні тварини (споживачі першого порядку) поїдають рослини, первинні хижаки (споживачі другого порядку) поїдають травоїдних, вторинні хижаки (споживачі третього порядку) поїдають хижаків дрібніші. Таким чином створюються харчові ланцюги з продуцентів і консументів, які на різних етапах змикаються з спільнотою редуцентов.
На суші харчові ланцюги першого типу складаються зазвичай з 3-5 ланок, наприклад: рослини - вівця - людина - триланкового ланцюг; рослини - коники - ящірки - яструб - чотириланкова ланцюг; рослини - коники - жаби - змії - орел - пятізвенная ланцюг. Через харчові ланцюги біогеоценозів суші переважна кількість приросту рослинної біомаси надходить через опад в ланцюги розкладання.
У морях поширені такі типи ланцюгів: фітопланктон - риби - хижі птахи; фітопланктон - дрібні ракоподібні - риби, які харчуються дрібними рачками і ракоподібними - хижі риби - хижі птахи. У водних спільнотах більша частина біомаси, накопиченої одноклітинними водоростями, проходить через ланцюг виїданням і значно менша включається в ланцюг розкладання.
Всі типи харчових ланцюгів завжди існують в співтоваристві таким чином, що член одного ланцюга є також членом іншої. З'єднання ланцюгів утворює харчову мережу екосистеми. Пригнічення або руйнування будь-якої ланки екосистеми неминуче позначиться на екосистемі в цілому. Тому втручатися в життя екосистем треба з великою обережністю і обачністю.
У первинної продуктивності розрізняють валову і чисту продуктивність. Валова первинна продуктивність - це швидкість, з якою рослини накопичують хімічну енергію при фотосинтезі. Частина її - близько 20% - вони витрачають на дихання - підтримку власної життєдіяльності, яка потім у вигляді теплоти виділяється в навколишнє середовище і втрачається для екосистеми. Швидкість накопичення органічної речовини продуцентами за вирахуванням витрат на дихання називається чистої первинної продуктивністю. Це енергія, яку можуть використовувати організми наступних трофічних рівнів. Швидкість накопичення органічної речовини на рівнях консументів називається вторинною продуктивністю.
З розглянутого механізму передачі енергії по ланцюгу живої речовини в екосистемі видно, що в кожній ланці харчового ланцюга частина енергії - близько 90% - втрачається. Тому довжина харчового ланцюга обмежується розмірами цих втрат і, як правило, становить 3 - 4 рівня.
В результаті послідовності перетворень енергії в харчових ланцюгах кожне співтовариство живих організмів в екосистемі набуває певну трофічну структуру. Трофічна структура спільноти відображає співвідношення між продуцентами, консументами (окремо першого, другого і т.д. порядків) і редуцентамі, виражене або кількістю особин живих організмів, або їх біомасою, або укладеної в них енергією, розрахованих на одиницю площі в одиницю часу. Графічно трофічну структуру співтовариства представляють у вигляді піраміди. Підставою піраміди служить перший трофічний рівень - рівень продуцентів, а наступні рівні утворюють наступні поверхи піраміди. При цьому висота всіх блоків-поверхів - однакова, а довжина пропорційна числу, біомасі або енергії на відповідному рівні.
Реальні харчові ланцюги в природних умовах можуть бути дуже гіллястими. Безліч трофічних ланцюгів, переплітаючись в екосистемі, утворюють складні харчові ланцюги.
При поїданні одних організмів іншими речовина і їжа переходять на наступний трофічний рівень. Кількість органічної речовини, накопиченого гетеротрофами, називається вторинною продукцією. Оскільки гетеротрофи дихають і виділяють не перетравлені залишки, в кожній ланці частина енергії втрачається. Це накладає істотне обмеження на довжину харчових ланцюгів; кількість ланок в них рідко буває більше