Лекція 8. Біоценози, екосистеми, їх структура і функціонування
8.2. Харчові ланцюги, трофічні рівні
Взаємовідносини організмів у біоценозі, екосистемі (біогеоценозі) дивно різноманітні, але універсальними, що зв'язують всі їх компоненти, є харчові відносини (рисунок 8.3).
Малюнок 8.3 - Харчові зв'язку в біоценозі арктичних тундр влітку
Перенесення енергії і речовини від джерела - рослин через ряд організмів, що відбувається шляхом поїдання одних організмів іншими, називається харчової або трофічної ланцюгом, ланцюгом харчування. Під харчової ланцюгом також розуміють взаємини між організмами, через які в екосистемі відбувається трансформація речовини і енергії; ряд видів або їх груп, кожне попереднє ланка в якому служить їжею для наступного (рисунок 8.4).
Малюнок 8.4 - Харчові взаємовідносини між тваринами тундри
Щоб охарактеризувати харчові зв'язку в конкретному біоценозі, можна зобразити сукупність стрілок, що йдуть від організму (виду), службовця кормом, до організму (виду) консументи. Послідовність стрілок і видів, що веде від одного з видів (або від групи видів) до одного з консументів, також називають харчової (трофічної ланцюгом). Є й інші визначення харчового ланцюга. Прикладами харчових ланцюгів є такі: трава -> корова -> людина, рослина -> кролик -> лисиця, рослина -> кролик -> лисиця -> вовк, трава -> травоїдна ссавець -> блохи -> жгутикові одноклітинні (вони живуть в організмі бліх), звичайна сосна -> тля -> сонечка -> павуки -> комахоїдні птахи -> хижі птахи, планктон -> синій кит, планктон -> риба -> тюлень, планктон -> риба -> тюлень -> білий ведмідь, планктон -> риба -> рибоядние птиці (кайра, баклан) -> орлан-білохвіст, планктон -> нехижі риби -> щука, рослини -> безхребетні -> короп.
Харчові ланцюги поділяють на два основних типи - пасовищні (ланцюги виїданням) і детрітние (ланцюга розкладання). Пасовищні ланцюга (малюнок 8.5) починаються з зеленого рослини і ведуть до організмів, що поїдають ці рослини - пасеться рослиноїдних тварин, а потім до хижаків, харчується рослиноїдних тваринами, або до паразитам. Як приклад можуть служити лугові співтовариства з пасуться на них травоїдними тваринами, за якими полюють хижаки. Детрітние ланцюга починаються від органічної речовини відмерлих організмів або їх частин і далі ведуть до організмів, що живиться цим розкладається ( «мертвим») органічною речовиною (детритофагам) і їх консументам (хижакам).
Малюнок 8.5 - Схема пасовиську і детритной харчових ланцюгів
(По Ю. Одум, 1975)
Детритной харчова ланцюг характерна для водних екосистем. У лісах існують пастбищная і детритной харчові ланцюги, які пов'язані між собою хижаками, що поїдають і рослиноїдних тварин, і тварин, що харчуються відпало органічною масою. Харчові ланцюги не ізольовані одна від одної, а тісно переплетені. Їх сплетення часто називають харчової мережею.
У складному природному співтоваристві організми, які отримують свою їжу від рослин через однакове число етапів, вважаються належними до одного трофічного рівня.
Трофічний рівень визначають і як сукупність організмів, об'єднаних одним типом харчування, що займають певне положення в загальному ланцюжку харчування. Зелені рослини займають перший трофічний рівень - рівень продуцентів, травоїдні тварини - другий, або рівень консументів 1-го порядку (до них відносяться різні тварини - багато комахи, гризуни, копитні та ін.), Хижаки, що поїдають рослиноїдних тварин, - третій (рівень консументов 2-го порядку, вторинних консументів), вторинні хижаки - четвертий (рівень консументів 3-го порядку, третинних консументів) і т. д. Наприклад, хижий жук, що поїдає рослиноїдних гусеницю, належить до хижаків першого порядку; комахоїдний птах, яка з'їдає хижого жука, хижак другого порядку, а сокіл, нападник на неї, хижак третього порядку. Отже, першими споживачами енергії в екосистемах є рослини, другими - травоїдні тварини або фітофаги. Наступні споживачі енергії - це тварини, які харчуються іншими тваринами (зоофаги, включаючи паразитів, хижаків). Після смерті організмів мертве органічна речовина, напіврозкладені залишки використовуються бактеріями, грибами, деякими тваринами (жуки-мертвоїди, гнойовики, грифи, гієни і ін.).
Трофічний рівень і харчова ланцюг є деяке спрощення. Наприклад, всеїдні тварини харчуються одночасно рослинною і тваринною їжею, а деякі хижаки мають широкий набір жертв. Прикладом останніх є комахи-богомоли, які можуть харчуватися або сараною (травоїдні прямокрилі з комах, що відносяться до другого трофічного рівня), або кониками, що відносяться до третього рівня (це хижі прямокрилі).
Загалом, в спільнотах організмів, в екосистемах (біогеоценозах) є кілька трофічних рівнів, складових трофічну ланцюг.
На кожному етапі перенесення енергії значна частина її (в середньому 90%) втрачається, так як в будь-якій частині ланцюга харчування їжа використовується на зростання, витрачається на задоволення енергетичних витрат на дихання, рух, розмноження, підтримання температури тіла. Припустимо, що на першому трофічному рівні в процесі фотосинтезу зелені рослини запасають 1000000 одиниць умовної енергії, тоді на п'ятому рівні залишиться тільки 100. Ефективність перенесення продукції між сусідніми трофічними рівнями становить, таким чином, в середньому 10%. Дія в природі даної закономірності обмежує можливу кількість ланок харчового ланцюга, зазвичай до 4-5. Чим коротше харчова ланцюг, тим більше кількість кінцевої, доступної енергії, тим більшу продукцію можна зняти на наступному ланці.
Якщо види, що входять до трофічну мережу, впорядковані за групами (продуценти, консументи) і по трофічних рівнів (консументи першого порядку, другого і т. Д.), То можна говорити про трофічної структурі даного біоценозу, екосистеми (біогеоценозу).