Взаимосвязь организмов в сообществах. Цепи питания

Факторы неживой природы, а также растения, животные и микроорганизмы, которые являются факторами живой природы, воздействуют друг на друга и на все природное сообщество в целом. Так проявляется единство и взаимосвязь всего живого и неживого. Этот вывод справедлив для любого природного сообщества.

Выше всех на лугу тянутся ветроопыляемые злаки. Они же растения, опыляемые насекомыми. Сам процесс опыления есть взаимосвязь и взаимозависимость. Растения кормят насекомых, а насекомые способствуют размножению растений.

В природном сообществе луга, можно заметить и взаимосприспособления в строении растений и животных. У бабочек, ос, шмелей цепкие лапки, хоботки для собирания нектара, крылья, чтобы перелетать с цветка на цветок. А яркость и пестрота цветов привлекают опылителей.

Обилие трав на лугу привлекает растительноядных животных. Зерноядные птицы и млекопитающие ― типичные обитатели луга.

И конечно, здесь настоящее царство насекомых. Ведь для большинства из них растения — это основная пища. Одни кормятся на цветах пыльцой и нектаром. Другие едят зелёную часть растений. От обилия растительноядных насекомых зависит обилие насекомых-хищников.

Пауки тоже хищники, они раскидывают среди травы свою сеть-ловушку, в которую попадают мелкие мошки, мухи.

Взаимосвязи между организмами сообщества выстраиваются в настоящую цепь.

Растение ― растительноядное насекомое ― насекомое-хищник. И те, и другие — пища насекомоядных птиц, которые, в свою очередь, являются добычей хищных птиц.

В этой цепи осуществляется однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой.

Среди множества взаимосвязей живых организмов основными являются пищевые связи, или цепи питания. Все они начинаются с растений.

Благодаря пищевым связям происходит непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы.

Вы знаете, что в процессе фотосинтеза растения образуют органическое вещество ― основу жизни. Затем в пищевых цепях животных непрерывно происходит его распределение и перемещение.

Первыми в пищевой цепи, как мы уже сказали, являются автотрофы, которые фиксируют световую энергию и используют в питании простые неорганические вещества.

Их называют продуценты (производители и накопители органических веществ).

Все остальные организмы, занимающие последующие трофические уровни, относятся к гетеротрофам — питающимся готовыми органическими веществами. Гетеротрофы разлагают, перестраивают и усваивают сложные органические вещества, синтезированные первичными продуцентами.

Гетеротрофные организмы подразделяют на консументов (потребителей) и редуцентов (возвращающих).

Итак, продуцентами питаются консументы 1-го порядка ― растительноядные гетеротрофы. К ним относятся травоядные животные.

Которыми питаются консументы 2-го порядка ― хищные гетеротрофы. К ним относят хищников, паразитов травоядных животных.

Которыми питаются консументы 3-го порядка ― хищники.

Редуцентами или (деструкторами) являются разрушители всех органических веществ. К ним относят, например, бактерии и грибы.

Таким образом, разные организмы занимают разное положение в пищевой цепи, в таком случает говорят, что они располагаются на разных трофических уровнях.

Растения-продуценты занимают 1-й уровень. Растительноядные организмы —консументы 1-го порядка — 2-й уровень. Хищные животные — консументы 2-го порядка — 3-й трофический уровень. А плотоядные, которые питаются в основном хищными животными, — консументы-3-го порядка ― 4-й. Редуценты ― 5-й трофический уровень. 

Прослеживая пищевые взаимоотношения между членами биоценоза, можно построить пищевые цепи питания различных организмов.

Проследим цепь питания. Гусеница бабочки пяденицы ― хищная стрекоза стрелка ―жаба. Цепь продолжается: жабу выслеживает уж, а он может стать добычей ежа. Но цепь питания не бесконечна.

Дождевые черви питаются отмершими частями растения ― хищная землеройка питается дождевыми червями. Когда она погибнет, то станет пищей для жуков- могильщиков. Окончательное завершение земляных остатков завершат бактерии и плесневые грибы. Они разложат органические вещества на минеральные. Так заканчиваются цепи питания.

Пищевые цепи делят на два типа: цепи выедания (пастбищные) и цепи разложения (детритные).

Пастбищная цепь питания представляет собой цепь, которая начинается с зелёных растений и идёт далее к пасущимся растительноядным животным, а от них — к плотоядным (нескольких уровней).

Условно всех первичных консументов можно считать растительноядными животными на пастбище, независимо от того, будут ли они представлены такими крупными животными, как олени, например, или такими мелкими животными, живущими в толще воды (зоопланктон), или насекомыми.

Типичную трофическую цепь выедания (или пастбищные пищевые цепи) можно легко проиллюстрировать на примере пастбища лугового типа. Её основу составляют автотрофные организмы — травянистые растения и их семена, которые поедаются растительноядными и семеноядными животными (насекомыми, грызунами, копытными). Они, в свою очередь, служат объектами питания животных, питающихся растительноядными животными. Многие хищники и сами становятся объектами охоты. Они поедаются плотоядными животными.

Пастбищные пищевые цепи преобладают в водных экосистемах (кроме больших глубин, где нет фотосинтезирующих организмов).

Здесь встречаются консументы четвёртого порядка и консументы пятого порядка. Основу этих цепей также составляют автотрофные организмы, на этот раз — одноклеточные водоросли, которые парят в толще воды (их называют фитопланктоном). Они являются объектом питания зоопланктона. Эти небольшие рачки, в свою очередь, служат прекрасной пищей для мелкой рыбы. Эта рыбёшка — уже еда более крупных хищных рыб, а те, в свою очередь, — становятся пищей водных млекопитающих.

Рассмотрим пищевую цепь, где продуцентом будет являться дуб. На листьях дуба живут и питаются различные гусеницы. Они являются фитофагами. А значит, занимают трофический уровень консументов 1-го порядка. Гусеницу может съесть синица. Она занимает трофический уровень консументов 2-го порядка. Синица может стать жертвой сокола. Который в этой пищевой цепи будет занимать положение консументов 3-го порядка.

Из-за того, что большая часть растений не потребляется растительноядными животными, а просто отмирает, в почве, в толще воды и на дне водоёмов образуется детрит — это мелкие частицы минерализованного органического вещества, оставшегося от умерших организмов.

Итак, мы перешли к детритным ― цепям разложения.

Детрит становится пищей детритофагов: бактерий, малощетинковых червей, мокриц, личинок некоторых насекомых.

Поток энергии, берущий начало от мёртвого органического вещества и проходящий через систему разлагателей, называется детритной пищевой цепью.

В такой цепи первый трофический уровень занимает детрит.

Второй трофический уровень занимают первичные детритофаги (сапротрофные бактерии и грибы, земляные черви и др.). Первичными детритофагами питаются вторичные детритофаги. Ими могут быть многоножки, простейшие, личинки насекомых и др. А вторичных детритофагов потребляют хищники.

Рассмотрим в качестве примера несколько цепей, возникающих на листовом опаде дуба.

Одними из основных разрушителей листового опада не считая грибов и микроорганизмов, являются различные микроскопические беспозвоночные, например нематоды. Они занимают трофический уровень консументов первого порядка. Которыми в свою очередь питаются консументы второго порядка (например, почвенные клещи или двухвостки). Консументами третьего порядка в этой цепи будут являться, например, бурозубки, жужелица, жук стафилин.

В рассмотренной цепи питания бурозубка находится на одном уровне с жужелицей и стафилином. Но эти жуки могут стать пищей для бурозубки. И образуется уже другая пищевая цепь, где она займёт трофический уровень консумента 4-го порядка.

Бурозубку может съесть сокол, который в таком случае сместится на уровень консумента 5-го порядка.  Рассмотренные цепи тесно взаимосвязаны между собой отдельными звеньями.

Рано или поздно энергия, заключённая в мёртвом органическом веществе, будет полностью использована деструкторами и рассеяна в виде тепла при дыхании, даже если для этого ей потребуется несколько раз пройти через систему редуцентов. Исключением являются лишь случаи, когда местные абиотические условия очень неблагоприятны для процесса разложения (высокая влажность, сухость или мерзлота). В этих случаях накапливаются залежи не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества, превращающиеся со временем и при подходящих условиях в горючие ископаемые — нефть, уголь, торф.

Детритные цепи преобладают на суше (в лесах), но играют определённую роль и в водных экосистемах, особенно в водоёмах с высоким содержанием органических веществ.

Подсчитано, что в масштабах Земли, благодаря цепям разложения, в круговорот включается до 90 % энергии и веществ, запасённых автотрофами, тогда как в круговорот посредством цепей выедания вводится только 10 %.

В природе пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетаются. Пути потребления пищи разветвляются, образуя так называемые пищевые сети. Пищевая сеть состоит из нескольких пищевых цепей, которые связаны общими пищевыми звеньями.

Пищевые сети образуются потому, что практически любой член какой-либо пищевой цепи одновременно является звеном и в другой пищевой цепи: он потребляет и его потребляют несколько видов других организмов.

Круговороты веществ

Вещества и энергия в сообществах передаются по пищевым цепям. Энергия не может передаваться по замкнутому кругу. Она доступна для живых организмов в форме солнечной радиации, которая может быть связана в процессе фотосинтеза. Расходуясь затем в виде химической энергии, она теряется, превращаясь в тепло.

Вещество же может передаваться по замкнутым циклам, многократно циркулируя между организмами и окружающей средой. Это явление получило название круговорота веществ.

Круговорот веществ ― это закономерный процесс многократного участия веществ (абиогенных и биогенных) в явлениях, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех их частях, которые входят в биосферу планеты.

Вещество, вовлечённое в круговорот, не только перемещается, но и испытывает трансформацию и нередко меняет своё физическое и химическое состояние.

Необходимые для жизни элементы и растворенные соли условно называют биогенными, дающими жизнь элементами.

К ним относятся элементы, которые составляют химическую основу тканей живых

организмов. Это углерод, водород, азот, кислород, фосфор, калий, магний, сера, кальций. А также элементы и их соединения, необходимые для существования живых систем, но в исключительно малых количествах. Это железо, марганец, медь, цинк, бор, натрий, молибден, хлор, ванадий и кобальт.

В отличие от энергии, биогенные элементы могут использоваться неоднократно. Но вместе с этим запасы их непостоянны.

И если бы растения и другие организмы в конечном счёте не разлагались, запас биогенных элементов исчерпался бы и жизнь на Земле прекратилась. То есть циркуляция веществ происходит за счёт гибели и разложения организмов.

Отсюда можно сделать вывод, что активность гетеротрофов, и в первую очередь организмов, функционирующих в детритных цепях, — решающий фактор сохранения круговорота биогенных элементов и, следовательно, жизни на нашей планете.