Лекция 3. Функционирование экосистем

I.Пищевая цепь и типы питания

В природе существует два основных типа питания – автотрофный и гетеротрофный. Автотрофы (растения и некоторые виды бактерий) создают органическое вещество своего тела из неорганического в результате процессов фотосинтеза или хемосинтеза (реже). Гетеротрофы используют чужое органическое вещество, которое получают в процессе питания.

Благодаря системе взаимодействий (экологических факторов) у экосистем появляются новые свойства, главное из которых – способность к самоподдержанию, что осуществляется благодаря круговороту веществ и потоку энергии в пищевых (трофических) цепях. Пищевая цепь включает продуцентов, фотосинтезирующих растений и бактерий, способных создавать органическое вещество из неорганического за счет энергии Солнца; консументов – потребителей созданного продуцентами органического вещества: редуцентов – разлагателей мертвого органического вещества (рис. 2). В пищевой цепи происходит распределение полученной от Солнца энергии для поддержания структуры и стабильности экосистемы.

Рисунок 2. Трансформация энергии в пищевых цепях

10% 10% 10%

Энергия Солнца → Продуценты → Консументы I→ Конс. II.…→ Конс.V

(1%) (растения) (растительно- (хищники)

↑ ядные)

↓ ↓ ↓ ↓

Редуценты (бактерии, грибы, почвенные черви и др.)

Таким образом, перенос энергии пищи от ее источника - растений через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, и называется трофической цепью. При каждом очередном переносе большая часть (80-90%) потенциальной энергии теряется на каждом трофической уровне, переходя в тепло. Это ограничивает возможное число уровней («звеньев» цепи) до четырех - пяти. Зеленые растения занимают первый трофический уровень, травоядные - второй, хищники - третий и т.д. Переход к каждому следующему звену уменьшает доступную энергию примерно в 10 раз. Перенося указанную модель на человека, можно сказать, что если увеличивается относительное содержание мяса в рационе, то уменьшается число людей, которых может прокормить биосфера.

Пищевые цепи бывают двух типов – пастбищные и детритные. Пастбищная пищевая цепь начинается с продуцентов и заканчивается консументами высоких порядков. Детритная цепь начинается с мертвой органики (детрита), трансформируется через детритофагов I порядка (бактерии) к детритофагам II порядка (черви, личинки насекомых и др.), а затем переходит к консументам, где образует единую систему с пастбищной цепью. Через пастбищные цепи проходит большая часть энергии в океане, а на суше большее значение имеют детритные цепи.