Пищевые цепи и трофические уровни

В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Все организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов.

Пищевые связи - это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.

Пищевой (трофической) цепью или цепью питания называется последовательность переноса энергии и питательных веществ от продуцентов к редуцентам и обратно к продуцентам.

Совокупность трофических цепей в их конкретном выражении, включающем прямые и косвенные взаимоотношения составляющих их видов, формирует целостную трофическую структуру биоценоза (рис. 2).

Рис. 2. Простейшая схема трофической структуры биоценоза (по И.А. Шилову, 1985) А-Г - трофические уровни. А - продуценты, Б - консументы I порядка (фитофаги), В - консументы II порядка, Г - консументы III порядка; 1 - 4-конкретные виды данного трофического уровня; одинаковыми цифрами обозначены отдельные трофические цепи; сплошными стрелками - прямые (трофические) связи, пунктирными стрелками-косвенные (конкурентные) связи.

Трофическим уровнем называется место каждого звена в цепи питания. Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню.

Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д.

Обычно различают три типа пищевых цепей. Пищевая цепь хищников начинается с растений и переходит от мелких организмов к организмам все более крупных размеров. На суше пищевые цепи состоят из трех-четырех звеньев. Один из простейших примеров:

· Растение® заяц ® волк

· Продуцент® травоядное® плотоядное

· Нектар ®муха ®паук® землеройка® сова

Пищевые цепи паразитов, идут от крупных организмов к мелким.

· Растение® травоядное® паразит® гиперпаразит

· Сосна® гусеница® бракониды® наездники

Детритные (сапрофитные) пищевые цепи (цепи разложения) начинаются с отмерших остатков растений, трупов, экскрементов животных.

· Листовая подстилка® дождевой червь® черный дрозд® ястреб-перепелятник

· Мертвое животное® личинки мух® травяная лягушка® обыкновенный уж.

Организмы природных экосистем вовлечены в сложную сеть многих связанных между собой пищевых цепей. Такая сеть называется пищевой сетью (рис.3).

Задания:

¨ Вставьте пропущенные слова.

Ряды, в которых каждый предыдущий вид служит пищей последующему, называют __________________________________________

¨ Составьте четыре цепи питания. Первая начинается с инфузории в пресном водоеме; вторая – с семян одуванчика; третья – с клевера; четвертая – с комара. Все цепи питания должны заканчиваться человеком. Предложите наиболее длинные варианты.

__________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Напишите названия животных, которые всегда занимают строго определенное место в цепях питания.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¨ Почему в прудовых хозяйствах выгоднее выращивать толстолобиков, а не щук? Выберите правильный ответ: а) толстолобики быстрее растут; б) щуки чаще гибнут от болезней и неблагоприятных условий; в) толстолобики питаются энергетически дешевой растительной пищей, а щуки – дорогой, животной.

¨ Предложите способ использования свиного навоза в цепях питания для получения в конечном итоге товарной продукции прудового хозяйства. Запишите цепь питания, соответствующую этому способу:

свиньи®навоз®_____________________________________

Рис. 3. Трофические - пищевые связи между организмами.

¨ Между какими парами видов в естественных условиях осуществляются отношения по типу «хищник - жертва»?

а) рысь и заяц - беляк; б) белый медведь и малый пингвин; в) соболь и бурундук; г) акулы и рыбки - лоцманы; о) пустельга обыкновенная и серая куропатка; е) сокол-кобчик и журавль-красавка.

¨ Подчеркните названия животных, которых можно отнести к консументам первого порядка: корова, лев, амеба, паук, волк, заяц, мышь, зеленый кузнечик, ястреб, гусь, лисица, щука, антилопа, гадюка, степная черепаха, виноградная улитка, дельфин, колорадский жук, бычий цепень, гусеница капустной белянки, белый медведь, пчела, кровососущий комар, яблоневая плодожорка, тля, акула.

¨ Постройте схему пищевой сети, включив в нее перечисленные ниже организмы: травы, кролик, почвенные грибы, ягодный кустарник, жук-навозник, растительноядное насекомое, паук, воробей, ястреб.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рассчитайте, сколько воды и пищи (раст. и животной) потребляет человек за свою жизнь. В среднем в течение одного дня он съедает около 2 кг обработанной растительной пищи (хлеб, крупы, картофель, макароны, овощи, фрукты) и 0,5 кг животной пищи (мясо, рыба, яйца, творог, и. т.п.). В сутки человеку требуется 2 литра воды. В среднем люди живут 70 лет. Полученные данные занесите в таблицу 2.

Таблица 2. Количество воды и пищи, потребляемые за жизнь человеком

Животная пища, т	Растительная пища, т	Вода, м³

¨ Рассчитайте, сколько продуктов (т) потребляет за одни сутки население большого города, например, Москвы (10 млн. чел.).

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

§ Постройте схему пищевой сети, включив в нее перечисленных ниже организмы: волк, лисица, сова-неясыть, уж обыкновенный, ястреб, травяная лягушка, заяц, полевка, тля, паук, божья коровка, дуб (с семенами, листьями, корой и древесиной), медуница, мухоловка, короед, дятел, муха-журчалка.

_____________________________________________________________

§ Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько нужно травы, чтобы вырос один орел весом 5 кг (пищевая цепь: трава — заяц — орел). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

§ Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один медведь весом 300 кг (пищевая цепь: фитопланктон — зоопланктон — мелкие рыбы — лосось — медведь). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

_________________________________________________________________________________________________________________________

Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один синий кит весом 150 000 кг (пищевая цепь: фитопланктон — зоопланктон — синий кит). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

__________________________________________________________________________________________________________________________

Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы выросла одна щука весом 10 кг (пищевая цепь: фитопланктон — зоопланктон — мелкие рыбы — окунь — щука). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня

_____________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Агроэкосистемы: типы, формы, структура и функции.

2. Воздействие агроэкосистем на компоненты биосферы.

3. Классификация и краткая характеристика экосистем (по Одуму).

4. Консументы и их роль в экосистеме. Пищевые связи.

5. Отличительные особенности естественных экосистем от агроэкосистем.

6. Отношения организмов в биоценозе: трофические, топические, форические и фабрические связи.

7. Пищевые цепи и трофические уровни.

8. Понятие о биоценозе: состав и структура.

9. Поток энергии в экосистемах.

10. Продуктивность экосистем.