Продуценты и консументы являются биотическим компонентом экосистем и составляют биомассу (живой вес) биосферы, или экосистем.
Редуценты или деструкторы (reducens – возвращать), или детритофаги – гетеротрофные организмы, разлагающие органические остатки всех трофических уровней – остатки пищи, мертвые организмы. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ.
Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Детрит – это органика, богатая биогенами и энергией.
Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами.
Сухопутные детритофаги – это воpоны, галки, гиены, оpлы-стеpвятники, грифы, шакалы, жуки-навозники, мухи, дождевые черви, термиты, муравьи, двупарноногие многоножки, личинки некоторых насекомых и т.п. Они питаются органическим веществом из почвы и живыми организмами, населяющими ее. К водным детритофагам относятся грунтоеды. Множество оpганизмов - детpитофагов живет в почве, коpолем почвы может быть назван дождевой чеpвь, поедающий отмеpшие ткани pастений.
Редуценты – это грибы и микроорганизмы, питающиеся детритом.
В любой экосистеме все детритофаги и редуценты играют одну и ту же роль. Они питаются мертвым органическим веществом, разлагая его и завершая биологический круговорот веществ.
15. Понятие экосистемы и биогеоценоза, их сходство и различие.
Экосистема (от греч. ойкос – жилище и система) – это любое сообщество живых существ вместе со средой их обитания, связанное внутри сложной системой взаимоотношений.
Биогеоценоз (от греч. биос – жизнь, гео – Земля, ценоз – сообщество) - это совокупность организмов и природных явлений, характерных для данной географической местности.
Структура биогеоценоза включает две компоненты биотическую – сообщество живых растительных и животных организмов (биоценоз) – и абиотическую - совокупность неживых факторов среды (экотоп, или биотоп).
Биогеоценоз = биоценоз (фитоценоз+зооценоз+микробоценоз)+биотоп (климатоп+ эдафотоп).
Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, смешанный или однопородный лес. На уровне биогеоценоза происходят все процессы трансформации энергии и вещества в биосфере.
Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» не являются синонимами. Экологическая система есть любая совокупность организмов и окружающей их среды. Так, в качестве экосистемы можно рассматривать, например, горшок с цветком, террариум, фитотрон, пилотируемый космический корабль. У всех названных совокупностей организмов и среды отсутствует ряд признаков, приведенных в определении В. Н. Сукачева, и в первую очередь, элемент «гео» – Земля. Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, смешанный или однопородный лес и т.д.. Биогеоценозы – это природные образования. В то же время биогеоценоз может рассматриваться и как экологическая система. Таким образом, понятие «экосистема» шире, чем «биогеоценоз».
Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экологическая система есть биогеоценоз.
16. Пищевые связи: пищевые цепи, трофические уровни. Типы пищевых цепей.
Экосистема любого уровня состоит из двух основных компонентов: автотрофного и гетеротрофного. Основная функция биоценозов (экосистем) – поддержание круговорота веществ в биосфере – базируется на пищевых взаимоотношениях видов. Существует два типа питания: автотрофное и гетеротрофное. Именно на этой основе органические вещества, синтезированные автотрофными организмами, претерпевают многократные химические трансформации и в конечном итоге возвращаются в среду в виде неорганических продуктов жизнедеятельности, вновь вовлекаемых в круговорот. Поэтому каждый биоценоз или экосистема включает представителей трех экологических групп организмов – продуцентов, консументов и редуцентов (деструкторов).
Виды в экосистеме должны быть связаны между собой процессами обмена веществом и энергией, т.е. пищевыми взаимоотношениями. В результате возникают пищевые или трофические цепи.
Пищевая (от греч. trophe – пища) цепь – это последовательный перенос вещества и энергии от их источника- зеленого растения через ряд других организмов на более высоких трофических уровнях, т.е. путем поедания одних организмов другими.
Трофический уровень – это место каждого звена в цепи питания.
Первый трофический уровень – это всегда продуценты,
второй трофический уровень – это растительноядные консументы,
третий трофический – это плотоядные, живущие за счет растительноядных форм, четвертый уровень – это животные, потребляющие других плотоядных и т.д.
Человек в этой классификации оказывается хищником, потребляющим и растительную и животную пищу, т.е. занимает промежуточное положение между первичными и вторичными консументами. Человек стоит в конце большинства пищевых цепей. Животные и другие консументы – это не просто пассивные «едоки», входящие в пищевую цепь. Удовлетворяя свои потребности в энергии, они часто действуют через систему положительной обратной связи на находящиеся выше трофические уровни. Благодаря естественному отбору хищники и паразиты приспособились к тому, чтобы не только не уничтожать источники своей пищи, но и во многих случаях обеспечивать или даже увеличивать благосостояние своих жертв.
Цепи питания не всегда могут быть полными. В них могут отсутствовать растения (продуценты). Такая цепь характерна для сообществ, формирующихся на базе разложения трупов животных или растительных остатков. Кроме того, могут отсутствовать или могут быть представлены небольшим количеством животные. Например, в лесах отмирающие растения или их части сразу используются в пищу редуцентами, которые разлагают органические вещества до исходных минеральных веществ и СО2, завершая круговорот.
Существуют «цепи выедания» («цепи потребления», пастбищные), и «цепи разложения» или «детритные».
Цепи выедания - это трофические цепи, начинающиеся с фотосинтезирующих организмов.
Цепи разложения – это пищевые цепи, начинающиеся с отмерших растений, трупов и экскрементов животных.
Цепи могут быть относительно простыми, короткими, например «осина – заяц – лиса», и более сложными, например «трава – насекомые – лягушки – змеи – хищные птицы». Разные трофические цепи связаны между собой общими звеньями в очень сложную систему, которая носит название трофической сети. Очевидно, что звенья (и входящие в них организмы), образующие пищевую, или трофическую, цепь, неравнозначны, в первую очередь, с точки зрения занимаемого места.
| Типичные схемы пищевых цепей | ||||
| Тип цепи | Продуценты | Консументы | ||
| 1 порядка | 2 порядка | 3 порядка | ||
| лесная | кедр | белка | куница | рысь |
| детритная | лесная подстилка | дождевой червь | дрозд | ястреб-стервятник |
| морская | одноклеточные водоросли | ракообразные | сельдь | акула |
| садовая | черная смородина | тля | божья коровка | паук |
17. Связь между потоком элементов питания и потоком энергии в экосистеме.
Каждый организм в природе в том или ином виде служит источником питания для ряда других организмов. В результате последовательного перехода органического вещества с одного трофического уровня на другой происходят круговорот веществ и передача энергии в биоценозе. При этом органические вещества, переходя с одного трофического уровня на другой, частично исключаются из круговорота, в результате чего происходит накопление органических соединений в виде залежей полезных ископаемых – торфа, угля, нефти, газа и др.
Первичным источником энергии всех биосистем является Солнце, оно обеспечивает жизнь. Различные элементы биоценоза не генерируют энергию, все они последовательно превращают лучистую энергию в энергию химических связей.
Усвоенная консументами из пищи энергия расходуется на дыхание, совершение работы и поддержание жизнедеятельности, некоторая часть идет на рост и размножение. То есть поглощенная энергия используется как для создания тела соответствующих живых существ (органических веществ, их образующих), так и для обеспечения деятельности этих живых существ. Необходимая для этой цели энергия образуется в результате сложного многоступенчатого окисления органических соединений в клетках живых организмов - так называемое клеточное дыхание.
Вещество в экосистеме может совершать бесконечный круговорот, энергия же, содержащаяся в пище, не совершает круговорота, а шаг за шагом превращается в тепловую. Поэтому экосистеме необходим постоянный приток энергии извне.
При переходе общего количества энергии из одной формы в другую энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую (1-е начало термодинамики). В силу второго закона термодинамики процесс передачи энергии неизбежно связан с рассеиванием энергии на каждом трофическом уровне, т.е. с ее потерями и возрастанием энтропии. КПД процессов преобразования энергии всегда меньше единицы. Определенная доля энергии теряется при отмирании организмов, а также не усваивается из пищи.