Цепи питания. Поток энергии. Взаимосвязь компонентов биоценозов.

Трофические уровни и цепи питания. Трофические и сопутствующие им энергетические связи и отношения представляют собой основу биогеоценоза. В нем постоянно происходит перенос веществ и энергии, заключенной в пище, первоначально созданной преимущественно зелеными растениями путем поедания одних организмов или продуктов их жизнедеятельности другими. Так, путем соединения между собой отдельных звеньев образуется цепь питания, например, фитопланктон → зоопланктон → мелкие рыбы → хищные рыбы → человек → бактерии. В биогеоценозе обычно формируется несколько пищевых цепей, которые не изолированы одна от другой, а тесно переплетаются, образуя пищевую или трофическую сеть.

Важнейшая особенность организации биогеоценоза — последовательное распределение всех компонентов по трофоэнергетическим уровням цепей питания и их взаимосвязанным сочетаниям — пищевым (кормовым) сетям, представляющим собой единую функциональную систему обмена веществ и превращения энергии в его рамках.

В естественных условиях организмы, которые получают пищу от первичных продуцентов — растений — через одинаковое количество этапов, принадлежат к одному трофическому уровню. Так, автотрофы (зеленые растения суши, фитопланктон) и хемосинтезирующие бактерии занимают первый трофический уровень. Второй трофический уровень цепи питания образуют в основном растительноядные животные — фитофаги. Кроме того, в его состав входят высшие и низшие растения-паразиты, а также питающиеся фитопланктоном представители зоопланктона.

Третий трофический уровень составляют плотоядные животные — зоофаги, поедающие растительноядных животных. Это хищники первого порядка — мелкие млекопитающие, насекомоядные птицы. Сюда же относятся эндо- и эктопаразиты зоофагов, а также те фитофаги, которые живут за счет поедания растений-паразитов.

Четвертый трофический уровень, представлен более крупными плотоядными животными — хищниками второго порядка, а также животными, паразитирующими на хищниках первого порядка.

Конечным, пятым, трофическим уровнем являются потребители мертвого органического вещества и продуктов жизнедеятельности — деструкторы (редуценты). К ним относятся: беспозвоночные животное — сапрофаги, копрофаги, некрофаги, поедающие остатки, отбросы и трупы организмов; растения-сапрофаги, питающиеся органическими веществами растительного опада и отпада; гетеротрофные микроорганизмы, осуществляющие окончательное разложение растительных и животных органических веществ до простых минеральных соединений (СО₂, Н₂О), пригодных для нового усвоения автотрофными организмами.

Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой потоки вещества и энергии в биогеоценозе, основу его функциональной организации.

В естественных условиях параллельно существуют беспрепятственно и высшие и низшие формы организации живой материи (бактерии, вирусы, земноводные, млекопитающие, цветковые растения). Возможность существования низкоорганизованных форм обусловливается тем, что они занимают среду или потребляют продукты, ненужные другим (например, бактерии используют органические остатки, которые уже непригодны для потребления другими организмами). Следовательно, среда разделена на сферы влияния, своеобразные «экологические ниши».

Экологическая ниша — место в биогеоценозе, которое занимает вид, не конкурируя с другими видами за источник энергии. Иными словами, это совокупность необходимых для вида условий среды при отсутствии какого бы то ни было противодействия другого вида данного биотопа.

Экологическая ниша характеризует степень биологической специализации данного организма (популяции), в том числе в цепи питания. Например, красные и в большей мере диатомовые водоросли занимают недоступные другим водорослям глубины моря благодаря особенностям пигментного состава и поэтому способны поглощать проникающий набольшие глубины зелено-голубой свет, непригодный для других растений.

Организмы, которые ведут сходный образ жизни, как правило, не живут в одних и тех же местах вследствие межвидовой конкуренции. Поэтому ниши заняты преимущественно одним видом. Если же разные виды живут в одних условиях, то они или питаются разной пищей, или активны в разные периоды суток. Каждый из этих видов использует только часть энергии, которая содержится в доступном ему органическом веществе, осуществляя его распад до определенной стадии. Непригодные для данного вида, но еще богатые энергией остатки используются другими организмами (звеньями цепи).

Примеры цепей питания можно видеть на каждом шагу: листья растений поедаются гусеницами, гусениц поедают птицы, птиц поедают лисицы или куницы, на них паразитируют клещи и блохи, в кишечном тракте последних имеются бактерии, одноклеточные, а отбросами этих животных и их трупами питаются разные трупоядные насекомые, после которых окончательную минерализацию осуществляют микроорганизмы.