Взаимосвязь организмов в сообществах. Пищевые цепи

Биология, 11 класс. 2 урок.

Все живые организмы постоянно взаимодействуют между собой. Однако пищу, воду, кислород живые организмы берут из окружающей среды, что указывает на тесную взаимосвязь живого с неживым компонентом природы. Без пищи, дающей энергию организму для нормальной жизнедеятельности, организм погибает. Следовательно, существование биоценоза возможно только при перераспределении вещества и энергии в сообществе посредством пищевых цепей.

В пищевых цепях протекает однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой. Пищевая цепь может быть представлена следующей последовательностью: растения → растительноядное насекомое → насекомоядная птица → плотоядная птица. Каждый компонент цепи представляет собой отдельный трофический уровень, который зависит от положения группы организмов относительно основного источника поступления энергии в систему сообщества.

На первом трофическом уровне располагаются автотрофные организмы, которые способны усваивать световую энергию и неорганические вещества. Автотрофы являются важнейшей частью сообщества, так как все остальные группы организмов прямо или косвенно зависят от вещества и энергии, которую они запасли, поэтому их также называют продуцентами – производителями. К этим организмам в первую очередь относятся зеленые растения.

На следующих трофических уровнях располагаются гетеротрофы, которые питаются уже готовыми органическими веществами, изначально произведенными автотрофами. Среди гетеротрофов выделяют консументов и редуцентов.

Редуцентов также называют деструкторами, т.е. разлагателями. К редуцентам относятся грибы и бактерии, которые способны разлагать мертвые органические останки до простых органических соединений, которые впоследствии могут быть усвоены растениями.

Консументы – это потребители готовых органических веществ. Консументы в зависимости от положения в трофической цепи могут подразделяться на первичных консументов – травоядных организмов, вторичных консументов, или первичных хищников, – организмы, которые питаются травоядными организмами, третичных консументов, или вторичных хищников, – организмы, питающиеся первичными хищниками. Стоит отметить, что один и тот же организм в разных цепях может занимать разные трофические уровни, что зависит от рациона его питания.

Различают два типа пищевых цепей: пастбищные и детритные.

Пастбищная цепь основана на прямом потреблении живых растений или их частей. Первый трофический уровень таких цепей занимают зеленые растения – продуценты, на втором располагаются первичные консументы, представленные травоядными организмами, третий уровень составляют первичные хищники и т.д. Пример пастбищной цепи: трава → кузнечик → синица → гадюка → сова.

Детритная цепь основана на процессах накопления и разложения мертвого органического вещества – детрита, который представлен фекалиями, содержащими часть неусвоенной пищи, трупами животных, остатками растительности. Микроорганизмы частично перерабатывают детрит, который затем употребляется детритофагами – дождевыми червями, личинками насекомых, многоножками и др., которых поедают хищники. Пример детритной цепи: органический субстрат с микроорганизмами → дождевой червь → крот → лиса.

Вся энергия, заключенная в живом и мертвом органическом веществе, будет использована. Однако есть исключения, в случаях когда абиотические условия не способствуют процессам разложения мёртвого органического вещества. Данное явление наблюдается в условиях повышенной влажности, недостатка кислорода, в слишком сухих или холодных местообитаниях. Тогда со временем при определенных условиях накапливаются залежи не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества в виде горючих ископаемых, таких как нефть, уголь или торф.

Передача энергии и вещества происходит по пищевым цепям. Энергия доступна организмам в виде солнечной радиации, которую в процессе фотосинтеза усваивают продуценты. Однако энергия не может передаваться по замкнутому кругу, так как при трансформации ее по пищевой цепи она расходуется в виде химической энергии и теряется в виде тепла. В отличие от энергии, вещество может передаваться по замкнутому кругу, постоянно циркулируя между живой и неживой природой. Данное явление носит название круговорот веществ.

Биогенные элементы – элементы и растворенные соли, необходимые для жизни организмов. К ним относятся макроэлементы, которые составляют химическую основу тканей живых организмов – углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера. А также микроэлементы, которые также жизненно важны для организмов, но в значительно меньших количествах – железо, марганец, медь, цинк, кобальт, бор, молибден, натрий, хлор, ванадий.

Биогенные элементы могут использоваться организмами многократно. Но их запасы в окружающей среде непостоянны, что объясняется связыванием части элементов с живой биомассой. Однако живые организмы в конечном итоге все равно разлагаются, возвращая биогенные элементы назад в экосистему для повторного их использования. Таким образом осуществляется круговорот веществ, в котором огромную роль играют организмы, разлагающие детрит. В противном случае запас биогенных элементов давно исчерпался, и жизнь прекратилась.