Человек как звено в экологической цепи доклад

Обновлено: 05.07.2024

Люди объединены в сообщества. В состав этих сообществ входят также окружающие их растения и животные, которые являются источником пищи и других необходимых материалов для людей. Следовательно, с учетом абиотических факторов экологическую систему, в которой функционирует человек, составляют сообщества людей и среда их обитания. Экологические системы, в которых человек занимает важное место, чрезвычайно разнообразны по размерам, содержанию и организации, что чрезвычайно затрудняет классификацию этих систем. Тем не менее, они являются экологическими системами, в которых центрами являются деревни, города и другие населенные пункты.

Создается новая среда, в которой так или иначе в необходимой для человека мере должна присутствовать "естественная среда", уже зависимая и относительная, в другом статусе. Техническая деятельность порождает "вторую природу", квазиприроду, как бы природу, устойчивую лишь в рамках общественной практики, под надзором и при участии в ее процессах человека.

Вольно и невольно, самопроизвольно формируется симбиоз техники и человечества в природе как объективная реальность.

Человечество не порывает с природой, не вырывается из нее, но ее реорганизует, испытывая пластичность естественных природных систем и своей собственной биологической основы. Человек технически создает "вторую природу" в качестве своей непосредственной среды обитания.

Распашка миллиардов гектаров земли, преобразование видового состава растений и животных, изменение водного режима планеты, развитие горнорудной и химической промышленности.

Антропогенные экосистемы и их характеристика.

Антропогенные (искусственные) экосистемы создаются человеком в процессе хозяйственной деятельности: сельскохозяйственные ландшафты с посевами и стадами скота, города, лесопосадки, морские “огороды”, фермы устриц. В состав антропогенных экосистем могут входить сохранившиеся более мелкие естественные экосистемы (лес или озеро на территории с/х экосистемы, лесопарк в городе).

Естественные и антропогенные экосистемы по источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность, различаются на автотрофные и гетеротрофные.

незначительное видовое разнообразие;

короткие цепи питания;

неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);

источник энергии – Солнце и деятельность человека;

отсутствие саморегуляции и существования без поддержки человека.

Продуценты, консументы, детритофаги и редуценты, их роль и взаимосвязь в экосистеме.

Продуценты - организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических, то есть, все автотрофы. Это, в основном, зелёные растения и некоторые виды бактерий-хемотрофов.

Консументы - гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). Относят сюда животных, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения.

Консументы первого порядка — растительноядные гетеротрофы (травоядные животные, паразитические растения), питаются непосредственно продуцентами биомассы.

Консументы второго порядка — хищные гетеротрофы (хищники, паразиты хищников), питаются консументами первого порядка.

Детритофаги или падальщики, — животные и протисты, которые питаются разлагающимся органическим материалом (детритом), мертвечиной, падалью.

Редуценты - микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки живых существ, превращающие их в неорганические соединения и простейшие органические соединения.

От детритофагов редуценты отличаются прежде всего тем, что не оставляют твердых непереваренных остатков (экскрементов).

Допустим, что редуценты и детритофаги создают перегной в почве, что делает ее более плодородной, потом из этой почвы вырастает травка(продуцент) – она фотосинтезирует и дает воздух, а травоядным (консументам первого порядка) еще и корм, потом этих травоядных съедает хищник – консумент второго порядка, ну и далее по кругу.

Одним из важнейших понятий экологии является среда обитания. Среда – это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания /11/.

Физическая окружающая среда рассматривается в качестве составляющей здоровья, поскольку она не только оказывает прямое влияние на здоровье и безопасность, но и имеет большое значение для обеспечения устойчивого развития общества.

Экологический фактор – это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм, хотя бы на одной из стадий индивидуального развития. Все экологические факторы условно делятся на биотические, абиотические и антропогенные. Биотические факторы – это все возможные влияния, которые испытывает живой организм со стороны окружающих его живых существ. Абиотические – это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы и т.д.). Антропогенные – это факторы, связанные с воздействием человека на природную среду.

Согласно другой классификации различают первичные и вторичные периодические и непериодические факторы. К первичным относят температуру, изменения положения Земли по отношению к Солнцу, благодаря которым в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первичных, например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты воздух содержит меньше водяных паров, непериодические факторы действуют на организм или популяцию внезапно, эпизодически. К ним относят стихийные силы природы: извержения вулканов, ураганы, удары молний, наводнения и др. /11/.

Среда обитания человека представляет собой сложное переплетение взаимодействующих естественных и антропогенных факторов. В этих условиях необходим единый интегральный критерий качества среды, по которому можно было бы определить ее пригодность для обитания человека. Согласно уставу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), с 1968 года таким критерием служит состояние здоровья населения.

Здоровье человека (индивида) – процесс сохранения и развития его психофизиологических функций, оптимальной работоспособности и социальной активности при максимальной продолжительности активной жизни. Здоровье популяции – процесс сохранения и развития биологической и психосоциальной жизнеспособности населения, проживающего на определенной территории, в ряду поколений.

Чистый атмосферный воздух является непреложным условием для здоровой жизни. Многие важнейшие виды деятельности человека, связанные с социально-экономическим развитием, приводят к загрязнению воздушного бассейна среды обитания большинства населения. Чистую воду и доброкачественные продукты питания можно купить. Чистый воздух купить нельзя!

В последние десятилетия изменение основной группы демографических показателей (рождаемость, смертность, заболеваемость, миграции (социальные и территориальные), количество браков, разводов и др.) указывают на нарастающее неблагополучие во всех сферах жизни населения на земном шаре и на нарастающие признаки экологического кризиса. В настоящих условиях сохранение биологической и психофизиологической жизнеспособности населения возможно только через восстановление рационального взаимодействия общества и природы в антропоэкологических системах /11/.

Любая особь, популяция, сообщество испытывают на себе действие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называются лимитирующими или ограничивающими. Отсутствие этих факторов или их концентрация выше или ниже критических уровней делает невозможным освоение среды особями определенного вида. В соответствии с этим, для каждого биологического вида существует оптимум фактора (величина, наиболее благоприятная для развития и существования) и пределы выносливости.

Виды, переживающие значительные отклонения факторов от оптимальной величины, называются широкоприспособленными или эвритопными. Виды, способные пережить лишь незначительные отклонения экологических факторов от оптимальной величины, называются стенотопными. Способность видов осваивать разные среды обитания характеризуется величиной экологической валентности. Для большинства видов экологический оптимум ограничен. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.

Как уже указывалось, экологические закономерности просматриваются на уровне особи, популяции особей, биоценоза (сообщества), биогеоценоза.

Биогеоценоз – это исторически сложившееся динамическое, устойчивое сообщество растений, животных, микроорганизмов, находящееся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) части и абиотической (экотоп), которые связаны непрерывным обменом веществ и представляют собой открытую систему. Основной функцией биогеоценоза является обеспечение круговорота веществ и потоков энергии.

Биотическая часть биогеоценоза представлена биоценозом. Любой биоценоз представляет собой самоподдерживающуюся, саморегулирующуюся совокупность живых организмов, состоящую из определенного комплекса видов, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии. Организмы в биоценозе образуют сообщества, которые отличаются тесной зависимостью друг от друга, чаще всего на основе пищевых связей, как средства получения энергии для жизни.

В основе пищевых (трофических) связей лежит наличие двух основных типов питания. Аутотрофы извлекают необходимые для жизни химические вещества из окружающей среды и при помощи солнечной энергии превращают их в органическое вещество. Гетеротрофы разлагают органическое вещество до углекислого газа, воды, минеральных солей и возвращают их в окружающую среду. Этим обеспечивается круговорот веществ, который возник в процессе эволюции как необходимое условие существования жизни. При этом световая энергия Солнца трансформируется организмами в другие формы энергии: химическую, механическую, тепловую. Определенная часть энергии Солнца рассеивается в виде тепла. Деятельность и взаимоотношения всех живых существ в природе основываются на односторонне направленном потоке энергии и круговороте веществ.

Сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания, состоящей из набора неорганических веществ (биотоп), составляют экосистему. Биогеоценоз является элементарной природной экосистемой. Совокупность всех экосистем Земли называется биосферой.

В структуре любого биогеоценоза различают следующие обязательные компоненты:

1) абиотические вещества среды;

2) аутотрофные организмы – продуценты биотических органических веществ;

1) гетеротрофные организмы – консументы (потребители) готовых органических веществ первого и следующих порядков (растительноядные и плотоядные животные);

2) детритоядные организмы – деструкторы, разрушающие органическое вещество до простых минеральных соединений (микроорганизмы).

Важная роль в биогеоценозе принадлежит цепям питания, которые составляют трофическую структуру и по которым осуществляется перенос энергии и круговорот веществ. Первичным источником энергии в цепи питания является солнечное излучение, энергия которого составляет 4,6 · 10 26 Дж/с. Поверхности Земли достигает 1/2000000 часть этого количества энергии, из неё около 1 – 2 % ассимилируется растениями. Растения 30 – 70 % поглощенной энергии используют для обеспечения собственной жизнедеятельности и синтеза органических веществ.

Энергия, накопленная в растительной биомассе, составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза. Фитобиомасса используется в качестве источника энергии и материала для создания биомассы потребителей первого порядка и далее по пищевой цепи. Обычно продуктивность последующего трофического уровня составляет не более 5 – 20 % предыдущего.

В целом, если суммарная биомасса всех организмов, обитающих на суше, составляет примерно 3 · 10 12 т, то на зообиомассу приходится лишь 1 – 3 % этого количества, а масса живого вещества, приходящегося на людей, составляет около 0,0002 % от суммарной массы живого вещества планеты. Это связано с тем, что объем энергии, необходимый для обеспечения жизнедеятельности увеличивается с повышением уровня морфофункциональной организации.

Так как даже в наиболее продуктивных сообществах в реакциях фотосинтеза используется всего 1 – 2 % солнечной энергии, то они не дают достаточно продукции, чтобы прокормить растущее человечество. Обратные соотношения – относительно малая биомасса и высокая первичная продуктивность – свойственны агробкоценозам, которые являются экономически выгодными. Однако без постоянного ухода и зашиты со стороны человека они быстро сменяются малопродуктивными природными биогеоценозами.

Первичной ареной развития живого вещества на Земле была протобиосфера, охватывающая поверхностные слои гидросферы, часть литосферы. В ходе эволюции поверхность Земли приобрела главные черты своего современного биогеохимического облика, древняя протобиосфера постепенно сменилась современной биосферой.

Все эти рассуждения подводят нас к вопросам о наблюдениях за окружающей средой (ОС), за энергетическим балансом, развитием техносферы и ее влиянием на ОС и, следовательно, к такому понятию как мониторинг.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Вы думаете, что человечество является верхушкой всех пищевых цепей земных экосистем? Увы, это не так — исследования показали, что наш трофический ранг находится в середине таких цепочек. Мы находимся между травоядными животными и неспециализированными хищниками, как свиньи и крысы. Впрочем, низкий ранг не мешает людям управлять биосферой планеты.

На вершине ли пищевой цепочки находится человек?

Довольно часто мы слышим фразу о том, что в современном мире на верхушке всех пищевых цепей находится человек. Обычно она произносится тогда, когда речь заходит о том, насколько сильно род людской воздействует на окружающую среду — в частности, на

Интересно, что для определения нашего ранга в системе пищевых цепей (трофической сети) земных экосистем в этом случае используется достаточно формальный подход, основанный на том, что в природе всегда организмы последующего трофического звена поедают представителей предыдущего и, соответственно, поедаются живыми существами следующего.

Так вот, если применить этот критерий к человечеству, то получится, что мы едим практически все, а вот нас целенаправленно не ест никто — за исключением, пожалуй что, паразитов, которые напрямую в пищевые цепи не встроены.

Ну, а раз так, то из этого делается простой и логичный вывод — мы стоим на самой верхушке пищевых цепей сухопутных экосистем (морские биоценозы не в счет, поскольку постоянно человек в море не обитает). Однако справедливость такого суждения сразу же улетучивается, если мы более внимательно посмотрим на саму вышеупомянутую методику — тут сразу станет ясно, что она не очень-то и корректна.

Для начала следует заметить, что любая пищевая цепь в каждом конкретном случае рассматривается учеными как система направленного переноса вещества и энергии от источника к потребителю. Если говорить о сухопутных экосистемах, то исходным источником вещества и энергии здесь в основном является солнечный свет — именно с помощью него происходит фотосинтез, в процессе которого растения наращивают первичную биомассу. Потом эту биомассу едят травоядные животные, которых, в свою очередь, поедают хищники. Так и функционирует эта цепь переноса вещества, причем при переходе от каждого предыдущего звена к последующему теряется большая часть (до 80-90 процентов) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла.

На вершине пищевой цепи находятся хищники, питающиеся мясом

Однако главным является не это, а то, что, согласно данному критерию, на вершине пищевой цепи всегда будет хищник. Причем не просто плотоядное животное, а специализированный хищник, питающийся только мясом, в том числе и плотоядных существ. Именно на нем круг и замыкается: подобное существо передает все накопленное им за время жизни вещество и энергию в почву, где они, благодаря деятельности почвенных деструкторов (грибов и бактерий), в виде минеральных элементов вновь возвращаются в растения.

Совершенно очевидно, что на таких "правителей" пищевых цепей целенаправленно никто не охотится. Однако подобное справедливо и для живых существ, стоящих на более низких трофических уровнях.

Возьмем, например, такое известное всем животное, как слона. Совершенно очевидно, что это существо не может быть верхушкой пищевой пирамиды, поскольку он не хищник. Тем не менее на взрослых слонов целенаправленно не охотятся даже львы — самое высшее звено пищевых цепочек саван (хотя слоненком эти хищники вполне могут закусить). Однако ведь и детеныши львов не чувствуют себя в безопасности: на них вполне успешно могут охотиться

гиены,
леопарды
и даже крупные рептилии,

которые ко взрослому льву не отваживаются приблизиться.

Аналогом человека являются свиньи, крысы и синицы

Как видите, критерий "кто кого ест" в данном случае оказывается не особенно корректным для определения ранга живого существа в пищевой цепи, из этого правила уж слишком много исключений. Куда более правильно определить трофический уровень животного, учитывая и другой фактор: какова доля мясной диеты в его рационе. Соединив оба метода в один, исследователи из НИИ морских ресурсов (Франция), которыми руководил профессор Сильвен Бономо, недавно определили настоящее место человека в пищевых цепях земных сухопутных экосистем.

Используя шкалу с градацией от одного до пяти, где единица соответствует первичному производителю, то есть растению, а пятерка — чистому хищнику верхнего уровня, то есть животному, которое ест только мясо и взрослых особей которого не употребляет в пищу практически никто

львы,
тигры,
крокодилы,
удавы,
белые акулы,

ученые выяснили, что трофический уровень людей соответствует значению 2,21. Это означает, что на самом деле представители рода человеческого занимают место где-то в середине трофических цепочек — между травоядными животными и неспециализированными хищниками

нашими аналогами являются, например,

И это вполне закономерно, ведь люди с самого начала своей видовой истории были всеядны, а поэтому никак не подходим на роль хищников верхнего уровня.

Более того, согласно выводам группы профессора Бономо, в реальности ранг конкретного человека в пищевой цепи зависит от того, в каком месте на нашей планете он обитает и какой пищевой культуры придерживается.

Самые травоядные люди живут в Бурунди, а люди-хищники — в Исландии

Так, например, у жителей африканской страны Бурунди вышеупомянутый показатель практически приближен к двойке (2,4) — из-за того, что 96,7 процента их рациона приходится на растительные продукты. Ну, а двойка — это показатель, свойственный неспециализированным травоядным животным (тем же козам, например). А самыми "хищными" людьми оказались жители Исландии — у них показатель трофического уровня равен 2,54 (таковой свойственен, например, бурому медведю).

Как видите, люди совсем не восседают на "троне", венчающим собой все пищевые цепочки сухопутных экосистем. Впрочем, наш достаточно скромный трофический ранг совсем не мешает нам оказывать весьма сильное воздействие на вышеупомянутые экосистемы. Таким образом, мы управляем биосферой, совсем не являясь ее "царями" с точки зрения экологии. Но подобное бывает и в человеческих сообществах — иногда государством реально управляет совсем не король (хищник высшего уровня), а группа финансистов, которые, если проводить аналогии с пищевыми цепями, являются чем-то средним между травоядным существом и неспециализированным плотоядным животным…

На протяжении многих тысячелетий человек жил в естественной среде обитания, не оказывая серьёзного воздействия на процессы, происходящие в биосфере. С развитием цивилизации отношения человека и природы существенно изменялись. Человек всё шире использовал природные ресурсы, разрушал сложившиеся экосистемы и создавал искусственные, или антропогенные (т. е. созданные человеком) экосистемы.
Наиболее распространёнными антропогенными экосистемами являются агробиоценозы ( агроценозы) . Они занимают около 10 % всей поверхности суши, создаются для получения сельскохозяйственной продукции и регулярно поддерживаются человеком.

продуценты (культурные растения, сорняки),
консументы (насекомые, птицы, грызуны, хищники) и
редуценты (бактерии и грибы).

Человек является обязательным звеном этой пищевой цепи. Он создаёт условия для его высокой продуктивности, а затем использует урожай.

Однако при неправильном ведении сельскохозяйственного производства происходит потеря плодородия почвы, её засоление, опустынивание огромных территорий и загрязнение окружающей среды. Массовое сведение лесов под сельскохозяйственные угодья приводит к серьёзным негативным изменениям в биосфере.

без участия человека агробиоценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав — 3 года, плодовых культур — 20 лет.

Агробиоценозы помимо солнечной энергии получают дополнительно энергию, затрачиваемую человеком на обработку почвы, борьбу с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, внесение удобрений и т. д.

В естественной экосистеме первичная продукция растений (урожай), пройдя через многочисленные цепи питания, вновь возвращается в систему биологического круговорота .

В агробиоценозе такой круговорот нарушен, так как большая часть продукции изымается человеком при сборе урожая.

Агроценозы помимо солнечной энергии получают дополнительно энергию, затрачиваемую человеком на обработку почвы, борьбу с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, внесение удобрений и т. д.

Агроценоз характеризуется бедным видовым составом (монокультура — большое число растений одного вида). Следовательно, в нём создаются хорошие условия для консументов, питающихся этим видом растений (вирусов, бактерий, нематод, клещей, насекомых и т. п.). Поэтому в сельском хозяйстве приходится бороться с вредителями и возбудителями болезней. Основные способы борьбы:

химические методы (использование ядохимикатов);
биологические методы (использование естественных врагов — наездников против бабочек, божьих коровок против тли и т. п.);
севооборот (каждый год на поле выращивается другая культура, чтобы вредители не накапливались в почве).

Важным свойством природного сообщества является его устойчивость, поддерживающаяся многообразными связями большого числа входящих в него видов.

В агроценозе живёт меньше видов, чем в естественной экосистеме. Поэтому пищевые цепи в агроэкосистеме короткие, неразветвлённые, и следовательно, экологическая устойчивость агроценозов невелика .

В естественной экосистеме первичная продукция растений (урожай), пройдя через многочисленные цепи питания, вновь возвращается в систему биологического круговорота — это замкнутый круговорот веществ .

В агроценозах такой круговорот нарушен, так как большая часть продукции изымается человеком при сборе урожая ( незамкнутый круговорот веществ ). В результате постоянно приходится заботиться о поддержании плодородия почвы, внося удобрения.

Наряду с агробиоценозами экосистемы городов занимают всё большее место в развитии биосферы на нашей планете (сейчас более половины населения Земли живёт в городах и поселках городского типа, а в промышленно развитых странах эта цифра доходит до 70 %).

В городской экосистеме экологическое равновесие невозможно. В экосистемах городов нарушено соотношение продуцентов, консументов и редуцентов. Регулирование всех процессов, связанных с потоками вещества и энергии, в городе берёт на себя человек.

Ещё в Средние века было замечено, что продолжительность жизни горожан меньше, чем у сельских жителей. Отсутствие зелени, узкие улочки, маленькие дворы-колодцы, куда практически не проникал солнечный свет, создавали неблагоприятные условия для жизни человека.

В город поступают энергия и ресурсы, необходимые для промышленности, транспорта и жизнедеятельности его жителей. Город производит огромное количество ядовитых газов, токсичных отходов, загрязняющих окружающую среду.
В больших городах особенно сильно проявляется повышение уровня заболеваемости. В определённой степени это объясняется одновременным воздействием на организм двух, трёх или более вредных факторов, каждый из которых обладает незначительным действием, но в совокупности приводит к серьёзным бедам людей.

насыщение среды и производства скоростными и быстродействующими машинами повышает напряжение, требует дополнительных усилий от человека, что приводит к переутомлению. Хорошо известно, что переутомлённый человек больше страдает от последствий загрязнения воздуха, инфекций.
Загрязнённый воздух в городе, отравляя кровь окисью углерода, наносит некурящему человеку такой же вред, как и выкуривание курильщиком пачки сигарет в день.

Городской ландшафт не должен быть однообразной каменной пустыней. В архитектуре города следует стремиться к гармоничному сочетанию аспектов социальных (здания, дороги, транспорт, коммуникации) и биологических (зелёные массивы, парки, скверы). В этом большую роль могут сыграть ландшафтные архитекторы.

Экологи считают, что в современном городе человек должен быть не оторван от природы, а как бы растворён в ней. Поэтому общая площадь зелёных насаждений в городах должна занимать больше половины его территории .
Учитывая способность зелёных насаждений благоприятно влиять на состояние окружающей среды, их необходимо максимально приближать к месту жизни, работы, учёбы и отдыха людей.
Особое место вокруг промышленных предприятий и автострад должны занять защитные зелёные зоны. В них рекомендуется высаживать деревья и кустарники, устойчивые к загрязнению, например клён американский, тополь канадский, липу сердечную, можжевельник казацкий и виргинский, иву белую, крушину ломкую, дуб черешчатый, бузину красную.
Ухаживая за зелёными насаждениями, оберегая и умножая их, каждый житель города может внести свой посильный вклад в улучшение экологии города.

Природные ресурсы — важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества.

Каждый организм должен получать энергию для жизни. Например, растения потребляют энергию солнца, животные питаются растениями, а некоторые животные питаются другими животными.

Что такое пищевая цепь?

Пищевая (трофическая) цепь – это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе (экосистеме) для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность. При рассмотрении круговорота веществ в экосистеме необходимо учитывать три основные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Ниже вы сможете более подробно ознакомится с каждой из этих трех групп.

Автотрофы (продуценты)

Автотрофы – живые организмы, которые производят свою пищу, то есть собственные органические соединения, из простых молекул, таких как углекислый газ. Существует два основных типа автотрофов:

Фотоавтотрофы (фотосинтезирующие организмы) такие, как растения, перерабатывают энергию солнечного света для получения органических соединений – сахаров – из углекислого газа в процессе фотосинтеза. Другими примерами фотоавтотрофов являются водоросли и цианобактерии.
Хемоавтотрофы получают органические вещества благодаря химическим реакциям, в которых задействованы неорганические соединения (водород, сероводород, аммиак и т.д.). Этот процесс называется хемосинтезом.

Автотрофы являются основой каждой экосистемы на планете. Они составляют большинство пищевых цепей и сетей, а энергия, получаемая в процессе фотосинтеза или хемосинтеза, поддерживает все остальные организмы экологических систем. Когда речь идет об их роли в пищевых цепях, автотрофы можно назвать продуцентами или производителями.

Гетеротрофы (консументы)

Гетеротрофы, также известные как потребители, не могут использовать солнечную или химическую энергию, для производства собственной пищи из углекислого газа. Вместо этого, гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы или их побочные продукты.

Люди, животные, грибы и многие бактерии – гетеротрофы. Их роль в пищевых цепях заключается в потреблении других живых организмов. Существует множество видов гетеротрофов с разными экологическими ролями: от насекомых и растений до хищников и грибов.

Деструкторы (редуценты)

Следует упомянуть еще одну группу потребителей, хотя она не всегда фигурирует в схемах пищевых цепей. Эта группа состоит из редуцентов, организмов, которые перерабатываю мертвые органические вещества и отходы, превращаяя их в неорганические соединения.

Редуценты иногда считаются отдельным трофическим уровнем. Как группа, они питаются отмершими организмами, поступающими на различных трофических уровнях. (Например, они способны перерабатывать разлагающееся растительное вещество, тело недоеденной хищниками белки или останки умершего орла.) В определенном смысле, трофический уровень редуцентов проходит параллельно стандартной иерархии первичных, вторичных и третичных потребителей. Грибы и бактерии являются ключевыми редуцентами во многих экосистемах.

Редуценты, как часть пищевой цепи, играют важную роль в поддержании здоровой экосистемы, поскольку благодаря им, в почву возвращаются питательные вещества и влага, которые в дальнейшем используется продуцентами.

Уровни пищевой (трофической) цепи

Пищевая цепь представляет собой линейную последовательность организмов, которые передают питательные вещества и энергию начиная с продуцентов и к высшим хищникам.

Трофический уровень организма – это положение, которое он занимает в пищевой цепи.

Первый трофический уровень

Пищевая цепь начинается с автотрофного организма или продуцента, производящего собственную пищу из первичного источника энергии, как правило, солнечной или энергии гидротермальных источников срединно-океанических хребтов. Например, фотосинтезирующие растения, хемосинтезирующие бактерии и археи.

Второй трофический уровень

Далее следуют организмы, которые питаются автотрофами. Эти организмы называются растительноядными животными или первичными потребителями и потребляют зеленые растения. Примеры включают насекомых, зайцев, овец, гусениц и даже коров.

Третий трофический уровень

Следующим звеном в пищевой цепи являются животные, которые едят травоядных животных – их называют вторичными потребителями или плотоядными (хищными) животными (например, змея, которая питается зайцами или грызунами).

Четвертый трофический уровень

В свою очередь, этих животных едят более крупные хищники – третичные потребители (к примеру, сова ест змей).

Пятый трофический уровень

Третичных потребителей едят четвертичные потребители (например, ястреб ест сов).

Каждая пищевая цепь заканчивается высшим хищником или суперхищником – животным без естественных врагов (например, крокодил, белый медведь, акула и т.д.). Они являются “хозяевами” своих экосистем.

Когда какой-либо организм умирает, его в конце концов съедают детритофаги (такие, как гиены, стервятники, черви, крабы и т.д.), а остальная часть разлагается с помощью редуцентов (в основном, бактерий и грибов), и обмен энергией продолжается.

Стрелки в пищевой цепи показывают поток энергии, от солнца или гидротермальных источников до высших хищников. По мере того, как энергия перетекает из организма в организм, она теряется на каждом звене цепи. Совокупность многих пищевых цепей называется пищевой сетью.

Положение некоторых организмов в пищевой цепи может варьироваться, поскольку их рацион отличается. Например, когда медведь ест ягоды, он выступает как растительноядное животное. Когда он съедает грызуна, питающегося растениями, то становиться первичным хищником. Когда медведь ест лосося, то выступает суперхищником (это связано с тем, что лосось является первичным хищником, поскольку он питается селедкой, а она ест зоопланктон, который питается фитопланктоном, вырабатывающим собственную энергию благодаря солнечному свету). Подумайте о том, как меняется место людей в пищевой цепи, даже часто в течение одного приема пищи.

Типы пищевых цепей

В природе, как правило, выделяют два типа пищевых цепей:

Пастбищная пищевая цепь

Этот тип пищевой цепи начинается с живых зеленых растений, предназначенных для питания растительноядных животных, которыми питаются хищники. Экосистемы с таким типом цепи напрямую зависят от солнечной энергии.

Таким образом, пастбищный тип пищевой цепи зависит от автотрофного захвата энергии и перемещения ее по звеньям цепи. Большинство экосистем в природе следуют этому типу пищевой цепи.

Примеры пастбищной пищевой цепи:

Трава → Кузнечик → Птица → Ястреб;
Растения → Заяц → Лиса → Лев.

Детритная пищевая цепь

Этот тип пищевой цепи начинается с разлагающегося органического материала – детрита – который употребляют детритофаги. Затем, детритофагами питаются хищники. Таким образом, подобные пищевые цепи меньше зависят от прямой солнечной энергии, чем пастбищные. Главное для них – приток органических веществ, производимых в другой системе.

К примеру, такой тип пищевой цепи встречается в разлагающейся подстилке умеренного леса.

Энергия в пищевой цепи

Энергия переносится между трофическими уровнями, когда один организм питается другим и получает от него питательные вещества. Однако это движение энергии неэффективное, и эта неэффективность ограничивает протяженность пищевых цепей.

Когда энергия входит в трофический уровень, часть ее сохраняется как биомасса, как часть тела организмов. Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, которая хранится в виде биомассы на одном трофическом уровне, сохраняется в виде биомассы на следующем уровне.

Этот принцип частичного переноса энергии ограничивает длину пищевых цепей, которые, как правило, имеют 3-6 уровней.

На каждом уровне, энергия теряется в виде тепла, а также в форме отходов и отмершей материи, которые используют редуценты.

Почему так много энергии выходит из пищевой сети между одним трофическим уровнем и другим? Вот несколько основных причин неэффективной передачи энергии:

На каждом трофическом уровне значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, поскольку организмы выполняют клеточное дыхание и передвигаются в повседневной жизни.
Некоторые органические молекулы, которыми питаются организмы, не могут перевариваться и выходят в виде фекалий.
Не все отдельные организмы в трофическом уровне будут съедены организмами со следующего уровня. Вместо этого, они умирают, не будучи съеденными.
Кал и несъеденные мертвые организмы становятся пищей для редуцентов, которые их метаболизируют и преобразовывают в свою энергию.

Итак, ни одна из энергий на самом деле не исчезает – все это в конечном итоге приводит к выделению тепла.

Значение пищевой цепи

Исследования пищевой цепи помогают понять кормовые отношения и взаимодействие между организмами в любой экосистеме.
Благодаря им, есть возможность оценить механизм потока энергии и циркуляцию веществ в экосистеме, а также понять движение токсичных веществ в экосистеме.
Изучение пищевой цепи позволяет понять проблемы биоусиления.

В любой пищевой цепи, энергия теряется каждый раз, когда один организм потребляется другим. В связи с этим, должно быть намного больше растений, чем растительноядных животных. Автотрофов существует больше, чем гетеротрофов, и поэтому большинство из них являются растительноядными, нежели хищниками. Хотя между животными существует острая конкуренция, все они взаимосвязаны. Когда один вид вымирает, это может воздействовать на множество других видов и иметь непредсказуемые последствия.

Читайте также: