Урок Получить доступ за 75 баллов Пищевые цепи. Взаимосвязь компонентов биоценоза

Как вы помните из предыдущего урока: основа биогеоценоза- это трофические и энергетические связи.

Круговорот веществ и передача энергии в биогеоценозе осуществляется по пищевым (трофическим) цепям.

Цепи питания- это последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей последующему.

Выделяют два типа цепей питания: пастбищную и детритную.

Пастбищная цепь питания, которую также называют цепью выедания, начинается с растений (то есть продуцентов органического вещества), затем переходит к растительноядным животным и затем к хищникам.

Детритная цепь питания, которую иначе называют цепью разложения, начинается с детрита (остатки мертвых организмов, как растений, так и животных), идёт к детритофагам (то есть редуцентам - микроорганизмам и мелким животным -детритофагам), и далее либо переходит к хищникам (попадая таким образом в пастбищную цепь), либо попадает обратно в мертвую массу.

На каждом этапе разложения органики через редуцентов происходит упрощение состава вещества: от сложной органики до минеральных веществ, которые в свою очередь являются строительным материалом для продуцентов пастбищной цепи.

Таким образом происходит круговорот вещества в экосистемах.

Вещество внутри экосистемы осуществляет свой круговорот без потерь: то что не потребляют консументы (хищники), попадает через детрит к редуцентам и далее возвращается к продуцентам (растениям) или консументам.

Каждое звено как пастбищной, так и детритной цепи является отдельным трофическим уровнем, а значит, организмы, получающие пищу через равное число звеньев трофической цепи, состоят на одном трофическом уровне и принадлежат к одному типу питания.

Рассмотрим трофические уровни на примере пастбищной цепи.

• Первый- автотрофные организмы (продуценты), создающие органические вещества из неорганических за счёт солнечной энергии: фотосинтезирующие растения.
• Второй- растительноядные животные и паразиты растений (консументы первого порядка), потребляющие органические вещества, созданные на первом трофическом уровне: гусеницы, мыши, зайцы.
• Третий- плотоядные животные и паразиты растительноядных животных (консументы второго порядка), потребляющие растительноядных животных: хищные насекомые, насекомоядные птицы, мелкие хищники.
• Четвёртый уровень- плотоядные животные и паразиты консументов третьего порядка (консументы четвертого порядка), потребляющие плотоядных животных: крупные хищные звери и птицы.

При этом питание каждого организма разнообразно, то есть он может принадлежать к разным пищевым цепочкам и занимать в них различные трофические уровни.

В результате чего трофические цепи переплетаются между собой, образуя таким образом трофические сети.

Трофические сети устойчивы благодаря тому, что звенья входящих в них цепей питания взаимозаменяемы.

При выпадении одного звена пищевой цепи не происходит гибель всего биогеоценоза, а осуществляется замена выпавшего звена организмами со схожими экологическими характеристиками.

В каждой трофической цепи образуются закономерности, обусловленные эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания.

Солнечная энергия, запасенная продуцентами, переходит с одного трофического уровня на другой.

При этом значительная часть пищи организмами не усваивается, а та, что усваивается, расходуется на жизнедеятельность или рассеивается в виде тепла.

На каждом последующем трофическом уровне организмы способны использовать для построения собственного тела лишь 5-10% энергии, запасенной в биомассе предшествующего трофического уровня.

Следовательно, количество биомассы на каждом уровне уменьшается и трофические цепи могут состоять не более чем из 3-6 трофических уровней.

К последнему трофическому уровню энергия, накопленная продуцентами практически иссякает, поэтому круговорота энергии в экосистеме не происходит.

Обычно представляют динамику прохождения энергии и вещества через трофические цепи в виде экологических пирамид: энергии, чисел и биомассы.

Основанием пирамид служит первый трофический уровень, а последующие уровни образуют этажи и вершину.

Пирамида чисел отражает число особей на каждом уровне пищевой цепи (в некоторых случаях может оказаться перевернутой, например, когда более мелкие хищники живут групповой охотой на более крупных животных).

Пирамида биомассы отражает количественное соотношение биомассы на каждом уровне.

Пирамида энергии покаывает количество энергии на каждом уровне (даёт наиболее полное представление об организации сообществ).

Биогеоценозы существуют на определенной территории земной поверхности и способны выдерживать изменения, вносимые их компонентами.

Процесс саморегуляции проявляется в том, что все виды существуют совместно, не уничтожая полностью друг друга, но ограничивая численность каждого вида до определенного уровня.

Например, если численность какого-то вида резко возрастет, то обязательно найдутся потребители этого ресурса, чья численность впоследствии также возрастет, уменьшив при этом излишки изначального ресурса.

Или, наоборот, когда возникает дефицит какого-либо ресурса, то снижается выживаемость его потребителей, и численность их популяций устанавливается на новом уровне.

Хотя биогеоценозы- это саморегулирующиеся системы, устойчивое состояние в них никогда полностью не достигается.

Изменения в биогеоценозе в основном проявляются в:

• изменении численности отдельных видов
• смене одного биогеоценоза другим

Изменение численности видов

Численность популяции зависит от соотношения рождающихся и погибающих особей.

Оба этих показателя зависят от многих экологических факторов, действующих разнонаправленно, то есть численность популяции постоянно колеблется.

Например, повышение рождаемости приводит одновременно и к повышению численности и к снижению гибели.

Снижение численности после ее вспышки происходит после истощения пищевых ресурсов.

Значительные колебания численности наблюдаются в наиболее простых экологических системах.

В тропических лесах таких колебаний численности не наблюдается, так как все экологические ниши заняты и вспышки численности не происходит.

Смены биогеоценозов

Закономерный процесс смены одного биогеоценоза другим называют сукцессией.

Обычно в природе процесс сукцессии длится тысячи лет, но в отдельных случаях (например, после пожаров) смена биогеоценозов идёт быстро.

Различают первичную и вторичную сукцессии.

• Первичная сукцессия развивается на абсолютно лишенном жизни месте (вулканической лаве, голой поверхности скал, антропогенных постройках.

Например, на голых скалах поселяются лишайники, которые образуют в процессе своей жизнедеятельности почвенный слой, на котором могут поселяться мхи вместе с мелкими беспозвоночными животными. Далее возможно заселение почвы травянистыми растениями, увеличение состава и численности почвенных беспозвоночных животных. Вследствие увеличения массы перегноя и влажности постепенно образуются луга и степи, заселяемые различными позвоночными животными.

• Вторичная сукцессия развивается на месте, где раньше существовал хорошо развитый биоценоз.

Большинство вторичных сукцессий вызваны деятельностью человека: пожар, наводнение, вырубка лесов, поэтому их обычно называют антропогенными сукцессиями.

В таких местах сохраняются почвенные и другие жизненные ресурсы, поэтому такие сукцессии происходят значительно быстрее.

По мере развития экосистемы число составляющих ее видов растет, а связи между ними становятся все более сложными и разветвленными.

Это приводит к более полному использованию ресурсов среды и к устойчивости биогеоценоза.

При отсутствии нарушений сукцессия завершается образованием зрелого сообщества.

Пример антропогенной сукцессии: после вырубки леса на освободившейся территории вначале могут поселиться только травянистые растения (иван-чай, вейник).

Затем на смену им приходят деревья, чьи семена легко распространяются ветром (березы, осины). В результате создаются условия для произрастания теневыносливой ели, а травянистому сообществу перекрывается доступ к солнечному свету.

В конечном счёте ели, конкурируя за ресурсы с остальными деревьями становятся доминирующим видом, достигают верхнего светового яруса и вытесняют все остальные светолюбивые растения.

Таким образом, в результате сукцессий возникает всё биологическое  разнообразие природных сообществ: незрелых, находящихся на различных стадиях развития и зрелых.