Круговорот энергии в живой природе осуществляется в основном посредством функционирования пищевых цепей. Примеры взаимоотношений, при которых один вид является питательным веществом для другого, очевидны. Любой организм должен получать энергию и при этом может являться источником энергии для других: например, рыба питается червями, чтобы в итоге стать добычей хищной птицы.
Классификация организмов
Пищевая цепь — линейная последовательность, определяющая порядок питания организмов. Она состоит их трёх-пяти звеньев, называемых также трофическими уровнями:
- Автотрофы (продуценты) — организмы, преобразующие неорганические вещества в органические соединения. Являются первым звеном, получающим энергию из неорганических соединений. Они классифицируются на фотосинтетиков, перерабатывающих энергию солнечного света, и на хемосинтетиков, вырабатывающих энергию благодаря химическим реакциям неорганических веществ (аммиака, сероводорода, водорода и так далее).
- Гетеротрофы (консументы) — организмы-потребители органических соединений. Консументы 1-го порядка получают энергию из растений, ими, в свою очередь, питаются консументы 2-го порядка .
- Детритофаги (редуценты) — существа, перерабатывающие органическое вещество в неорганические простые соединения. К этому классу относятся бактерии и грибы.
Экологические пирамиды
В экологии существует правило 10%, согласно которому с каждого трофического уровня на другой возможен переход лишь 10% энергии (оставшаяся часть энергии либо не усваивается, либо превращается в тепловую). Этим и объясняется ограниченная длина пищевых цепочек: слишком «затянувшиеся» не смогут переносить достаточный объём полезной энергии к последнему потребителю.
Соотношения между участниками экосистем можно изобразить графически в виде треугольника, где каждый трофический уровень будет занимать объём, определённый своей энергетической ценностью, то есть составить экологическую пирамиду.
Экологические пирамиды могут иметь разную форму: как треугольника с широким основанием, так и перевёрнутого (обращённого) треугольника. Первый вид характерен для простых цепей, в которых консументу более высокого порядка требуется большое количество консументов низшего порядка (или продуцентов). Пример такой цепочки питания животных: растения — зайцы — волки.
Перевёрнутые пирамиды соответствуют пищевым цепям леса, в которых первичные потребители — насекомые. В такой ситуации количество организмов первого трофического уровня меньше количества потребителей 1-го порядка.
Виды пищевых цепей
Существует два вида цепей в природе:
- Пастбищные (цепи выедания).
- Детритные (цепи разложения).
Различают пастбищные цепи хищников и паразитов. Цепь хищников характеризуется увеличением размера участника вместе с уменьшением количества особей на каждом трофическом уровне:
- пшеница — полевая мышь — коршун;
- кустарник — косуля — росомаха.
Цепи выедания характерны не только для наземно-воздушной среды, но и для водоёмов: водоросли — головастики — карпы — цапли.
В схеме паразитов наблюдается обратная зависимость: размеры участников уменьшаются, а их количество увеличивается с каждым новым трофическим уровнем. Примеры таких схем:
- кошки — блохи — жгутиконосцы;
- буйволы — пираньи — паразиты.
Детритная пищевая цепочка начинается с гниющих и перегнивающих органических веществ. Такие виды цепей характерны в смешанных и лиственных лесах, где существует большое количество растительного перегноя:
- палая листва — мокрицы — вороны;
- упавшее дерево — насекомые — дятел.
Пищевые сети
Разные виды цепочек питания сосуществуют параллельно в экосистеме, хотя в специфических средах один вид доминирует над другим. Причиной такой взаимосвязи и переплетения является открытость природных биоценозов, где каждый продуцент имеет нескольких потребителей-консументов.
Сложный механизм таких связей называется пищевой сетью. Линейные цепочки питания рискуют оборваться при уменьшении численности или исчезновении особей какого-либо вида, в то время как пищевые сети поддерживают устойчивость экосистем, обеспечивая взаимозаменяемость видов на разных трофических уровнях.
