§ 45. Цепи и сети питания. Трофические уровни
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Биология. 10 класс |
| Книга: | § 45. Цепи и сети питания. Трофические уровни |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Среда, 20 Сентябрь 2023, 13:57 |
Оглавление
Понятие о цепях питания. Трофические уровни
Основное условие существования экосистемы — это поддержание круговорота веществ и превращения энергии. Наиболее полный круговорот веществ происходит в наземных экосистемах — биогеоценозах. Он обеспечивается благодаря трофическим (пищевым) связям между организмами разных видов, относящимися к разным функциональным группам. Именно на основе этих связей органические вещества, синтезированные продуцентами из минеральных веществ с поглощением солнечной энергии, передаются консументам и претерпевают химические превращения. В результате жизнедеятельности редуцентов происходит разрушение органических веществ, входящих в состав отмерших организмов, до неорганических (СО2, NH3, H2S, H2O). Затем неорганические вещества используются продуцентами для создания новых органических веществ, которые с помощью консументов снова вовлекаются в круговорот. Если бы эти вещества не использовались многократно, жизнь на Земле была бы невозможна. Ведь запасы веществ, поглощаемых продуцентами, в природе не безграничны. Для осуществления полноценного круговорота веществ в экосистеме должны быть в наличии все три функциональные группы организмов. И между ними должно происходить постоянное взаимодействие в виде трофических связей с образованием трофических (пищевых) цепей, или цепей питания.
Цепь питания (пищевая цепь) — последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника (предыдущего звена) к потребителю (последующему звену). При этом один организм может поедать другой, питаться его отмершими остатками или продуктами жизнедеятельности.
Каждый организм в цепи питания относится к определенному трофическому уровню. Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих одинаковое положение в пищевой цепи относительно ее начала.
Трофические уровни принято нумеровать римскими цифрами. Первый трофический уровень составляют автотрофные организмы — растения (продуценты), ко второму трофическому уровню относятся растительноядные животные (консументы I порядка), к третьему и последующим уровням — плотоядные животные (консументы II, III и т. д. порядков).
*Пастбищные и детритные цепи
В зависимости от вида источника вещества и энергии цепи питания разделяют на два типа: пастбищные (цепи выедания) и детритные (цепи разложения).
Пастбищные цепи (цепи выедания) — пищевые цепи, которые начинаются с продуцентов и включают консументов разных порядков. В общем виде пастбищную цепь можно показать следующей схемой.
Например, пищевая цепь луга: клевер луговой → бабочка → лягушка → змея; пищевая цепь водоема : хламидомонада → дафния → пескарь → судак.
Стрелки в схеме показывают направление переноса вещества и энергии в цепи питания.
В природе почти все организмы питаются не одним, а несколькими видами корма. Следовательно, любой организм может находиться на разных трофических уровнях в одной и той же пищевой цепи в зависимости от характера корма. Например, ястреб, питаясь мышами, занимает третий трофический уровень, а поедая змей, — четвертый. Кроме того, один и тот же организм может быть звеном разных пищевых цепей, связывая их между собой. Так, ястреб может съесть ящерицу, зайца или змею, которые входят в состав разных цепей питания.
Примеры решения задач на составление и анализ пастбищных цепей питания приведены в разделе «Методика решения задач (А)».
Детритные цепи (цепи разложения) — пищевые цепи, которые начинаются с отмерших органических остатков (детрита), включают детритофагов и редуцентов и заканчиваются образованием минеральных веществ. В детритных цепях происходит перенос вещества и энергии детрита между детритофагами и редуцентами через продукты их жизнедеятельности. В общем виде детритную цепь можно показать следующей схемой.
Например: опавшие листья → дождевые черви и мелкие членистоногие → грибы → гетеротрофные протисты и почвенные бактерии, образующие минеральные вещества. Редуцентами I порядка являются грибы, разлагающие детрит до гумуса. Минерализацию гумуса осуществляют гетеротрофные протисты и почвенные бактерии, которые называются редуцентами II порядка. Если детрит не требует механического разрушения, то он сразу подвергается действию редуцентов и превращается в перегной (гумус) с последующей минерализацией. Благодаря детритным цепям в природе замыкается круговорот веществ. Отмершее органическое вещество в детритных цепях превращается в минеральные вещества, которые поступают в среду, а из нее поглощаются растениями (продуцентами). Пастбищные цепи преимущественно располагаются в надземных, а цепи разложения — в подземных ярусах экосистем.
*Сети питания
В природе пастбищные цепи в чистом виде не встречаются. Они связаны между собой и с детритными цепями общими пищевыми звеньями и образуют пищевую сеть, или сеть питания.
Взаимосвязь пастбищных цепей с детритными осуществляется через детрит, который образуется в результате отмирания продуцентов и консументов. Детритофаги и редуценты после отмирания также пополняют запас детрита в экосистеме. В детритных цепях происходит разложение детрита до минеральных веществ, извлекаемых из почвы продуцентами, благодаря чему замыкается круговорот веществ в экосистеме. При этом вся энергия, содержавшаяся в детрите, освобождается и рассеивается в виде тепла, что создает поток энергии в экосистеме. Таким образом, детритные цепи связаны с пастбищными через минеральные вещества. Кроме того, консументы пастбищных цепей могут поедать детритофагов (например, птицы поедают дождевых червей), за счет чего между пастбищными и детритными цепями возникают дополнительные пищевые связи. Благодаря взаимосвязи пастбищных и детритных цепей в экосистеме формируется сложная сеть питания, обеспечивающая постоянство круговорота веществ и потока энергии.
Наличие в экосистеме сети питания способствует выживанию организмов при недостатке определенного вида корма благодаря возможности использовать другой корм. И чем шире видовое разнообразие особей в экосистеме, тем больше пищевых цепей в составе сети питания и тем устойчивее экосистема. Выпадение одного звена из цепи питания не нарушит всей экосистемы, так как могут быть использованы источники питания из других пищевых цепей.
Повторим главное. В экосистеме продуценты, консументы и редуценты связаны трофическими связями и образуют цепи питания. Совокупность организмов, которые составляют определенное звено пищевой цепи, называется трофическим уровнем. Трофические уровни принято нумеровать римскими цифрами. Различают два типа цепей питания: пастбищные и детритные. В природной экосистеме цепи питания связаны между собой общими пищевыми звеньями и образуют единую сеть питания экосистемы, в которой происходит круговорот веществ и поток энергии.
Проверим знания
1. Чем отличаются пастбищные цепи от детритных?
2. Что такое трофический уровень? Почему один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням в разных цепях питания?
3. Благодаря чему пастбищные и детритные цепи в экосистеме образуют сеть питания? Какова ее роль в устойчивости экосистемы?
*4. Составьте пастбищную цепь питания, выбрав нужные звенья из следующих компонентов: осина, дятел, береза, синица, аист, гусеница пяденицы березовой, коршун.
*5. Составьте детритную цепь питания, выбрав нужные звенья из следующих компонентов: змея, погибшая птица, почвенные бактерии, личинки мух, лягушка травяная, плесневые грибы, минеральные вещества.
*1. Установите соответствие между типами цепей питания и их возможными пищевыми звеньями.
Цепи питания: 1. Пастбищные. 2. Детритные.
Пищевые звенья: а) заяц; б) лягушка остромордая; в) плесневые грибы; г) стрекоза; д) многоножка; е) осина; ж) фитопланктон; з) плотва; и) червь дождевой; к) лось; л) мокрица; м) жук мертвоед; н) луговые злаки; о) почвенные бактерии.
2. Постройте пищевую сеть березовой рощи. Сеть должна состоять из четырех трофических уровней, каждый из которых должен содержать не менее трех компонентов.
* 3. В степных районах проводилось истребление сусликов путем разбрасывания отравленной приманки. Помимо сусликов, гибли и лисицы, не поедавшие эту приманку. Объясните с экологической точки зрения причины гибели лисиц.
*4. В 1953 г. в одном японском селении люди начали болеть непонятной болезнью, которая поражала нервную систему. Врачи поставили диагноз: отравление ртутью. Поселок находился рядом с морским заливом, куда химический завод сбрасывал свои отходы, содержащие ртуть. Но содержание ртути в морской воде было ничтожным. Объясните, откуда взялась ртуть в организме людей.
*Индивидуальное домашнее задание. Используя полученную ранее информацию о функциональных группах организмов в близлежащей экосистеме (лес, поле, озеро, парк и др.), составьте возможные варианты пастбищных цепей в этой экосистеме. Учитывая разнообразие трофических связей консументов, составьте из полученных пастбищных цепей пищевую сеть для данной биологической системы.
Источник