Вступ

1. Харчові ланцюги та трофічні рівні

2. Харчові мережі

3. Харчові зв'язки прісної водойми

4. Харчові зв'язки лісу

5. Втрати енергії в ланцюгах живлення

6. Екологічні піраміди

6.1 Піраміди чисельності

6.2 Піраміди біомаси

Висновок

Список літератури

Вступ

Організми в природі пов'язані спільністю енергії та поживних речовин. Всю екосистему можна уподібнити єдиному механізму, що споживає енергію та поживні речовини для роботи. Поживні речовиниспочатку походять з абіотичного компонента системи, в який, зрештою, і повертаються або як відходи життєдіяльності, або після загибелі та руйнування організмів.

Всередині екосистеми органічні речовини, що містять енергію, створюються автотрофними організмами і служать їжею (джерелом речовини та енергії) для гетеротрофів. Типовий приклад: тварина поїдає рослини. Ця тварина у свою чергу може бути з'їдена іншим тваринам, і таким шляхом може відбуватися перенесення енергії через ряд організмів – кожен наступний харчується попереднім, що поставляє, постачає йому сировину та енергію. Така послідовність називається харчовим ланцюгом, а кожна її ланка – трофічним рівнем.

Мета реферату – дати характеристику харчових зв'язків у природі.

1. Харчові ланцюги та трофічні рівні

Біогеоценоз дуже складні. Вони завжди є багато паралельних і складно переплетених ланцюгів харчування, а загальна кількість видів часто вимірюється сотнями і навіть тисячами. Майже завжди різні видихарчуються кількома різними об'єктамиі самі служать їжею кільком членам екосистеми. В результаті виходить складна мережа харчових зв'язків.

Кожна ланка харчового ланцюга називається трофічним рівнем. Перший трофічний рівень займають автотрофи, чи звані первинні продуценти. Організми другого трофічного рівня називаються первинними консументами, третього – вторинними консументами тощо. буд. Зазвичай буває чотири чи п'ять трофічних рівнів і рідко більше шести.

Первинними продуцентами є автотрофні організми, переважно зелені рослини. Деякі прокаріоти, а саме синьо-зелені водорості та нечисленні види бактерій, теж фотосинтезують, але їхній внесок відносно невеликий. Фотосинтетики перетворюють сонячну енергію(Енергію світла) в хімічну енергію, укладену в органічних молекулах, з яких побудовані тканини. Невеликий внесок у продукцію органічної речовини роблять і хемосинтезуючі бактерії, що витягують енергію з неорганічних сполук.

У водних екосистемах головними продуцентами є водорості – часто дрібні одноклітинні організми, що становлять фітопланктон поверхневих шарів океанів та озер. На суші більшу частину первинної продукції постачають більш високоорганізовані форми, що належать до голонасінних та покритонасінних. Вони формують ліси та луки.

Первинні консументи харчуються первинними продуцентами, тобто це травоїдні тварини. На суші типовими травоїдними є багато комах, рептилій, птахів і ссавців. Найбільш важливі групи травоїдних ссавців – це гризуни та копитні. До останніх відносяться пасовищні тварини, такі, як коні, вівці, велика рогата худоба, пристосовані до бігу на кінчиках пальців.

У водних екосистемах (прісноводних та морських) травоїдні форми представлені зазвичай молюсками та дрібними ракоподібними. Більшість цих організмів – гіллястовусі та веслоногі раки, личинки крабів, усоногі раки та двостулкові молюски (наприклад, мідії та устриці) – харчуються, відфільтровуючи найдрібніших первинних продуцентів із води. Разом з найпростішими багато хто з них становлять основну частину зоопланктону, що харчується фітопланктоном. Життя в океанах та озерах практично повністю залежить від планктону, тому що з нього починаються майже всі харчові ланцюги.

Рослинний матеріал (наприклад, нектар) → муха → павук →

→ землерийка → сова

Сік рожевого куща→ попелиця → Божа корівка→ павук → комахоїдний птах → хижий птах

Існують два основні типи харчових ланцюгів – пасовищні та детрітні. Вище наведено приклади пасовищних ланцюгів, у яких перший трофічний рівень займають зелені рослини, другий – пасовищні тварини і третій – хижаки. Тіла загиблих рослин і тварин ще містять енергію та « будівельний матеріал», так само як і прижиттєві виділення, наприклад, сеча та фекалії. Ці органічні матеріалирозкладаються мікроорганізмами, а саме грибами та бактеріями, що живуть як сапрофіти на органічних рештках. Такі організми називаються редуцентами. Вони виділяють травні ферменти на мертві тіла або відходи життєдіяльності та поглинають продукти їх перетравлення. Швидкість розкладання може бути різною. Органічні речовини сечі, фекалій і трупів тварин споживаються за кілька тижнів, тоді як дерева, що впали, і гілки можуть розкладатися багато років. Дуже істотну роль розкладанні деревини (та інших рослинних залишків) відіграють гриби, які виділяють фермент целюлозу, що розм'якшує деревину, і це дає можливість дрібним тваринам проникати всередину і поглинати розм'якшений матеріал.

Шматочки матеріалу, що частково розклався, називають детритом, і багато дрібних тварин (детритофаги) харчуються ним, прискорюючи процес розкладання. Оскільки в цьому процесі беруть участь як справжні редуценти (гриби та бактерії), так і детритофаги (тварини), і тих та інших іноді називають редуцентами, хоча насправді цей термін стосується лише сапрофітних організмів.

Детритофагами можуть у свою чергу харчуватися більші організми, і тоді створюється харчовий ланцюг іншого типу - ланцюг, ланцюг, що починається з детриту:

Детріт → детрітофаг → хижак

До деритофагів лісових і прибережних угруповань відносяться дощовий черв'як, мокриця, личинка падальної мухи (ліс), поліхета, багрянка, голотурія (прибережна зона).

Наведемо два типові детрітні харчові ланцюги наших лісів:

Листова підстилка → Дощовий черв'як → Чорний дрізд → Яструб-перепелятник

Мертва тварина → Личинки падальних мух → Трав'яна жаба → Звичайний вже

Деякі типові детритофаги – це дощові хробаки, мокриці, двопарноногі та дрібніші (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

2. Харчові мережі

У схемах харчових кіл кожен організм буває представлений як який харчується іншими організмами якогось одного типу. Однак реальні харчові зв'язки в екосистемі набагато складніші, тому що тварина може харчуватися організмами різних типів з одного і того ж харчового ланцюга або навіть різних харчових ланцюгів. Особливо це стосується хижаків верхніх трофічних рівнів. Деякі тварини харчуються як іншими тваринами, і рослинами; їх називають всеїдними (така, зокрема, і людина). Насправді харчові ланцюги переплітаються в такий спосіб, що утворюється харчова (трофічна) мережу. У схемі харчової мережі можуть бути показані лише деякі з багатьох можливих зв'язків, і вона зазвичай включає лише одного або двох хижаків кожного із верхніх трофічних рівнів. Такі схеми ілюструють харчові зв'язки між організмами в екосистемі та є основою для кількісного вивчення екологічних пірамід та продуктивності екосистем.

3. Харчові зв'язки прісної водойми

Ланцюги живлення прісного водоймища складаються з кількох послідовних ланок. Наприклад, рослинними залишками і бактеріями, що розвиваються на них, харчуються найпростіші, яких поїдають дрібні рачки. Рачки, своєю чергою, служать їжею риб, а останніх можуть поїдати хижі риби. Багато видів харчуються не одним типом їжі, а використовують різні харчові об'єкти. Харчові ланцюги складно переплетені. Звідси випливає важливий загальний висновок: якщо якийсь член біогеоценозу випадає, система не порушується, оскільки використовуються інші джерела їжі. Чим більша видова різноманітність, тим система стійкіша.

Первинним джерелом енергії у водному біогеоценозі, як і в більшості екологічних систем, є сонячне світло, завдяки якому рослини синтезують органічну речовину. Очевидно, біомаса всіх тварин у водоймі повністю залежить від біологічної продуктивності рослин.

Часто причиною низької продуктивності природних водойм буває нестача мінеральних речовин (особливо азоту та фосфору), необхідних для зростання автотрофних рослин, або несприятлива кислотність води. Внесення мінеральних добрив, а у разі кислого середовища вапнування водойм сприяють розмноженню рослинного планктону, яким живляться тварини, які служать кормом для риб. Таким шляхом підвищують продуктивність рибогосподарських ставків.

4. Харчові зв'язки лісу

Багатство та різноманітність рослин, що виробляють величезну кількість органічної речовини, яка може бути використана як їжа, стають причиною розвитку в дібровах численних споживачів зі світу тварин, від найпростіших до вищих хребетних - птахів та ссавців.

Харчові ланцюги в лісі переплетені в дуже складну харчову мережу, тому випадання одного виду тварин зазвичай не порушує суттєво всю систему. Значення різних груп тварин у біогеоценозі неоднакове. Зникнення, наприклад, у більшості наших дібров усіх великих рослиноїдних копитних: зубрів, оленів, косуль, лосів - позначилося б на загальній екосистемі, тому що їх чисельність, а отже, біомаса ніколи не була великою і не відігравала істотної ролі в загальному кругообігу речовин . Але якби зникли рослиноїдні комахи, то наслідки були б дуже серйозними, оскільки комахи виконують важливу в біогеоценозі функцію запилювачів, беруть участь у руйнуванні опаду і є основою існування багатьох наступних ланок харчових ланцюгів.

Величезне значення в житті лісу мають процеси розкладання та мінералізації маси листя, що відмирає, деревини, залишків тварин і продуктів їх життєдіяльності. Із загального щорічного приросту біомаси надземних частин рослин близько 3-4 т на 1 га природно відмирає та опадає, утворюючи так звану лісову підстилку. Значну масу становлять відмерлі підземні частини рослин. З опадом повертається у ґрунт більшість спожитих рослинами мінеральних речовин і азоту.

Тварини залишки дуже швидко знищуються жуками-мертвоїдами, кожеєдами, личинками падальних мух та іншими комахами, а також гнильними бактеріями. Найважче розкладається клітковина та інші міцні речовини, що становлять значну частину рослинного опаду. Але й вони служать їжею ряду організмів, наприклад грибків і бактерій, мають спеціальні ферменти, які розщеплюють клітковину та інші речовини до легкозасвоюваних цукрів.

Як тільки рослини гинуть, їхня речовина повністю використовується руйнівниками. Значну частину біомаси становлять дощові черв'яки, які проводять велику роботу з розкладання та переміщення органічних речовин у ґрунті. Загальна кількість особин комах, панцирних кліщів, хробаків та інших безхребетних досягає багатьох десятків і навіть сотень мільйонів на гектар. У розкладанні опаду особливо велика роль бактерій та нижчих сапрофітних грибків.

5. Втрати енергії в ланцюгах живлення

Усі види, що утворюють харчовий ланцюг, існують за рахунок органічної речовини, створеної зеленими рослинами. При цьому діє важлива закономірність, пов'язана з ефективністю використання та перетворення енергії у процесі харчування. Сутність її полягає в наступному.

Сумарно лише близько 1% променистої енергії Сонця, що падає на рослину, перетворюється на потенційну енергію хімічних зв'язків синтезованих органічних речовин і може бути використане надалі гетеротрофними організмами під час харчування. Коли тварина поїдає рослина, більшість енергії, що міститься в їжі, витрачається на різні процеси життєдіяльності, перетворюючись при цьому на тепло і розсіюючись. Тільки 5-20% енергії їжі переходить у знову побудовану речовину тіла тварини. Якщо хижак поїдає травоїдна тварина, то знову втрачається більшість ув'язненої в їжі енергії. Внаслідок таких великих втрат корисної енергії харчові ланцюги не можуть бути дуже довгими: зазвичай вони складаються не більше ніж з 3-5 ланок (харчових рівнів).

Завжди кількість рослинної речовини, що служить основою ланцюга харчування, у кілька разів більша, ніж загальна маса рослиноїдних тварин, а маса кожної з наступних ланок харчового ланцюга також зменшується. Цю дуже важливу закономірність називають правилом екологічної піраміди.

6. Екологічні піраміди

6.1 Піраміди чисельності

Для вивчення взаємовідносин між організмами в екосистемі та для графічного представлення цих взаємовідносин зручніше використовувати не схеми харчових мереж, а екологічні піраміди. При цьому спочатку підраховують кількість різних організмів на даній території, згрупувавши їх за трофічними рівнями. Після таких підрахунків стає очевидним, що чисельність тварин прогресивно зменшується під час переходу від другого трофічного рівня до наступних. Чисельність рослин першого трофічного рівня теж нерідко перевищує чисельність тварин, що становлять другий рівень. Це можна відобразити як піраміди чисельності.

Для зручності кількість організмів на даному трофічному рівні може бути представлена ​​у вигляді прямокутника, довжина (або площа) якого пропорційна числу організмів, що мешкають на даній площі (або в даному обсязі, якщо це водяна екосистема). На малюнку показано піраміду чисельності, що відображає реальну ситуацію у природі. Хижаки, розташовані на найвищому трофічному рівні, називаються кінцевими хижаками.

При відборі зразків - іншими словами, в даний момент часу завжди визначається так звана біомаса на корені, або врожай на корені. Важливо розуміти, що ця величина не містить інформації про швидкість утворення біомаси (продуктивності) або її споживання; інакше можуть виникнути помилки з двох причин:

1. Якщо швидкість споживання біомаси (втрата внаслідок поїдання) приблизно відповідає швидкості її утворення, то врожай на корені не обов'язково свідчить про продуктивність, тобто. про кількість енергії та речовини, що переходять з одного трофічного рівня на інший за даний період часу, наприклад, за рік. Наприклад, на родючому, інтенсивно використовуваному пасовищі врожай трав на корені може бути нижчим, а продуктивність вищою, ніж менш родючим, але мало використовуваним для випасу.

2. Продуцентом невеликих розмірів, таким як водорості, властива висока швидкість відновлення, тобто. висока швидкість росту та розмноження, врівноважена інтенсивним споживанням їх у їжу іншими організмами та природною загибеллю. Таким чином, хоча біомаса на корені може бути малою в порівнянні з великими продуцентами (наприклад, деревами), продуктивність може бути не меншою, так як дерева накопичують біомасу протягом тривалого часу. Іншими словами, фітопланктон з такою самою продуктивністю, як у дерева, матиме набагато меншу біомасу, хоча він міг би підтримати життя такої ж маси тварин. Взагалі популяції великих і довговічних рослин і тварин мають меншу швидкість відновлення в порівнянні з дрібними і короткоживучими і акумулюють речовину і енергію протягом більш тривалого часу. Зоопланктон має більшу біомасу, ніж фітопланктон, яким він харчується. Це характерно для планктонних угруповань озер і морів у певну пору року; біомаса фітопланктону перевищує біомасу зоопланктону під час весняного «цвітіння», але в інші періоди можливе зворотне співвідношення. Подібних аномалій, що здаються, можна уникнути, застосовуючи піраміди енергії.

Висновок

Завершуючи роботу над рефератом, можна зробити такі висновки. Функціональна система, що включає у собі співтовариство живих істот та їх довкілля, називається екологічної системою (або екосистемою). У такій системі зв'язку між її компонентами виникають насамперед на харчовій основі. Харчовий ланцюг вказує шлях руху органічних речовин, а також енергії, що містяться в ній, і неорганічних поживних речовин.

В екологічних системах у процесі еволюції склалися ланцюги взаємозалежних видів, що послідовно витягують матеріали та енергію з вихідної харчової речовини. Така послідовність називається харчовим ланцюгом, а кожна її ланка – трофічним рівнем. Перший трофічний рівень займають організми автотрофи, чи звані первинні продуценти. Організми другого трофічного рівня називаються первинними консументами, третього – вторинними консументами тощо. буд. Останній рівень зазвичай займають редуценти чи детритофаги.

Харчові зв'язки в екосистемі є прямолінійними, оскільки компоненти екосистеми перебувають між собою у складних взаємодіях.

Список літератури

1. Амос У.Х. Живий світ рік. - Л.: Гідрометеоздат, 1986. - 240 с.

2. Біологічний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія, 1986. - 832 с.

3. Ріклефс Р. Основи загальної екології. - М: Мир, 1979. - 424 с.

4. Спурр С.Г., Барнес Б.В. Лісова екологія. - М: Лісова промисловість, 1984. - 480с.

5. Стадницький Г.В., Родіонов А.І. Екологія. – М.: Вища школа, 1988. – 272 с.

6. Яблуков А.В. Популяційна біологія. - М: Вища школа, 1987. -304с.

Кожен організм повинен отримувати енергію життя. Наприклад, рослини споживають енергію сонця, тварини харчуються рослинами, а деякі тварини харчуються іншими тваринами.

Харчовий (трофічний) ланцюг - це послідовність того, хто кого їсть у біологічному співтоваристві () для отримання поживних речовин та енергії, що підтримують життєдіяльність.

Автотрофи (продуценти)

Автотрофи- живі організми, які виробляють свою їжу, тобто власні органічні сполуки з простих молекул, таких як вуглекислий газ. Існує два основних типи автотрофів:

• Фотоавтотрофи (фотосинтезують організми) такі, як рослини, переробляють енергію сонячного світла для отримання органічних сполук - цукрів - з вуглекислого газу в процесі . Іншими прикладами фотоавтотрофів є водорості та ціанобактерії.

• Хемоавтотрофи одержують органічні речовини завдяки хімічним реакціям, у яких задіяні неорганічні сполуки (водень, сірководень, аміак тощо). Цей процес називається хемосинтезом.

Автотрофи є основою кожної екосистеми планети. Вони становлять більшість харчових ланцюгів і мереж, а енергія, одержувана у процесі фотосинтезу чи хемосинтезу, підтримує й інші організми екологічних систем. Коли йдеться про їхню роль у харчових ланцюгах, автотрофи можна назвати продуцентами чи виробниками.

Гетеротрофи (консументи)

Гетеротрофи, також відомі як споживачі, не можуть використовувати сонячну або хімічну енергію для виробництва власної їжі з вуглекислого газу. Натомість, гетеротрофи отримують енергію, споживаючи інші організми або їх побічні продукти. Люди, тварини, гриби та багато бактерій - гетеротрофи. Їх роль харчових ланцюгах полягає у споживанні інших живих організмів. Існує безліч видів гетеротрофів з різними екологічними ролями: від комах та рослин до хижаків та грибів.

Деструктори (редуценти)

Слід згадати ще одну групу споживачів, хоча вона не завжди фігурує у схемах харчових кіл. Ця група складається з редуцентів, організмів, які переробляю мертві органічні речовини та відходи, перетворюючи їх на неорганічні сполуки.

Редуценти іноді вважаються окремим трофічним рівнем. Як група вони живляться відмерлими організмами, що надходять на різних трофічних рівнях. (Наприклад, вони здатні переробляти рослинну речовину, що розкладається, тіло недоїденої хижаками білки або останки померлого орла.) У певному сенсі, трофічний рівень редуцентів проходить паралельно стандартній ієрархії первинних, вторинних і третинних споживачів. Гриби та бактерії є ключовими редуцентами у багатьох екосистемах.

Редуценти, як частина харчового ланцюга, відіграють важливу роль у підтримці здорової екосистеми, оскільки завдяки їм у ґрунт повертаються поживні речовини та волога, які надалі використовуються продуцентами.

Рівні харчового (трофічного) ланцюга

Схема рівнів харчового (трофічного) ланцюга

Харчовий ланцюг є лінійною послідовністю організмів, які передають поживні речовини та енергію починаючи з продуцентів і до вищих хижаків.

Трофічний рівень організму - це становище, що він займає харчової ланцюга.

Перший трофічний рівень

Харчовий ланцюг починається з автотрофного організму чи продуцентащо виробляє власну їжу з первинного джерела енергії, як правило, сонячної або енергії гідротермальних джерел серединно-океанічних хребтів. Наприклад, фотосинтезуючі рослини, хемосинтезуючі та .

Другий трофічний рівень

Далі йдуть організми, які харчуються автотрофами. Ці організми називаються рослиноїдними тваринами або первинними споживачамита споживають зелені рослини. Приклади включають комах, зайців, овець, гусениць і навіть корів.

Третій трофічний рівень

Наступною ланкою в харчовому ланцюгу є тварини, які їдять травоїдних тварин – їх називають вторинними споживачами або м'ясоїдними (хижими) тваринами(наприклад, змія, яка харчується зайцями чи гризунами).

Четвертий трофічний рівень

У свою чергу, цих тварин їдять більші хижаки. третинні споживачі(наприклад, сова їсть змій).

П'ятий трофічний рівень

Третинних споживачів їдять четвертинні споживачі(наприклад, яструб їсть сов).

Кожен харчовий ланцюг закінчується найвищим хижаком або суперхижаком - тваринам без природних ворогів (наприклад, крокодил, білий ведмідь, акула тощо). Вони є "господарями" своїх екосистем.

Коли якийсь організм вмирає, його врешті-решт з'їдають детритофаги (такі, як гієни, стерв'ятники, хробаки, краби тощо), а решта розкладається за допомогою редуцентів (в основному, бактерій та грибів), та обмін енергією продовжується.

Стрілки в харчовому ланцюзі показують потік енергії від сонця або гідротермальних джерел до вищих хижаків. У міру того, як енергія перетікає з організму в організм, вона втрачається на кожній ланці ланцюга. Сукупність багатьох харчових кіл називається харчовою мережею.

Положення деяких організмів у харчовому ланцюгу може змінюватись, оскільки їх раціон відрізняється. Наприклад, коли ведмідь їсть ягоди, він виступає як рослиноїдна тварина. Коли він з'їдає гризуна, який харчується рослинами, то стає первинним хижаком. Коли ведмідь їсть лосося, то виступає суперхижаком (це пов'язано з тим, що лосось є первинним хижаком, оскільки він харчується оселедцем, а він їсть зоопланктон, який живиться фітопланктоном, що виробляє власну енергію завдяки сонячному світлу). Подумайте про те, як змінюється місце людей у ​​харчовому ланцюзі, навіть часто протягом одного прийому їжі.

Типи харчових ланцюгів

У природі, як правило, виділяють два типи харчових ланцюгів: пасовищну та детритну.

Пасовищний харчовий ланцюг

Схема пасовищного харчового ланцюга

Цей тип харчового ланцюга починається з живих зелених рослин, призначених для харчування рослиноїдних тварин, якими живляться хижаки. Екосистеми з таким типом ланцюга залежать від сонячної енергії.

Таким чином, пасовищний тип харчового ланцюга залежить від автотрофного захоплення енергії та переміщення її ланками ланцюга. Більшість екосистем у природі дотримуються цього типу харчового ланцюга.

Приклади пасовищного харчового ланцюга:

• Трава → Коник → Птах → Яструб;
• Рослини → Заєць → Ліса → Лев.

Детритний харчовий ланцюг

Схема детритного харчового ланцюга

Цей тип харчового ланцюга починається з органічного матеріалу, що розкладається, - детриту - який вживають детритофаги. Потім, детрітофагами харчуються хижаки. Таким чином, подібні харчові ланцюги менше залежать від прямої сонячної енергії ніж пасовищні. Головне для них – приплив органічних речовин, що виробляються в іншій системі.

Наприклад, такий тип харчового ланцюга зустрічається в підкладці, що розкладається.

Енергія в харчовому ланцюзі

Енергія переноситься між трофічними рівнями, коли один організм живиться іншим і одержує від нього поживні речовини. Однак цей рух енергії неефективний, і ця неефективність обмежує протяжність харчових кіл.

Коли енергія входить у трофічний рівень, частина її зберігається як біомаса як частина тіла організмів. Ця енергія доступна наступного трофічного рівня. Як правило, лише близько 10% енергії, яка зберігається у вигляді біомаси на одному трофічному рівні, зберігається у вигляді біомаси на наступному рівні.

Цей принцип часткового перенесення енергії обмежує довжину харчових ланцюгів, які зазвичай мають 3-6 рівнів.

На кожному рівні, енергія втрачається у вигляді тепла, а також у формі відходів та відмерлої матерії, які використовують редуценти.

Чому так багато енергії виходить із харчової мережі між одним трофічним рівнем та іншим? Ось кілька основних причин неефективної передачі енергії:

• На кожному трофічному рівні значна частина енергії розсіюється у вигляді тепла, оскільки організми виконують клітинне дихання та пересуваються у повсякденному житті.
• Деякі органічні молекули, якими живляться організми, що неспроможні перетравлюватися і виходять як фекалій.
• Не всі окремі організми на трофічному рівні будуть з'їдені організмами з наступного рівня. Натомість, вони вмирають, не будучи з'їденими.
• Кал і нез'їдені мертві організми стають їжею для редуцентів, які їх метаболізують і перетворюють на свою енергію.

Отже, жодна з енергій насправді не зникає – все це зрештою призводить до виділення тепла.

Значення харчового ланцюга

1. Дослідження харчового ланцюга допомагають зрозуміти кормові відносини та взаємодію між організмами у будь-якій екосистемі.

2. Завдяки їм є можливість оцінити механізм потоку енергії та циркуляцію речовин в екосистемі, а також зрозуміти рух токсичних речовин в екосистемі.

3. Вивчення харчового ланцюга дозволяє зрозуміти проблеми біопосилення.

У будь-якому харчовому ланцюгу, енергія втрачається щоразу, коли один організм споживається іншим. У зв'язку з цим, має бути набагато більше рослин, ніж рослиноїдних тварин. Автотрофів існує більше, ніж гетеротрофів, і тому більшість з них є рослиноїдними, ніж хижаками. Хоча між тваринами існує гостра конкуренція, вони взаємопов'язані. Коли один вид вимирає, це може впливати на безліч інших видів і мати непередбачувані наслідки.

ТРОФІЧНІ ЛАНЦЮГИ

Мета роботи: отримання навичок складання та аналізу харчових (трофічних) ланцюгів.

Загальні відомості

Між живими організмами екосистем є різноманітні зв'язки. Однією з центральних зв'язків, яка як би цементує різні організми в одну екосистему, є харчова, або трофічна. Харчові зв'язки поєднують між собою організми за принципом їжа - споживач. Це веде до виникнення харчових чи трофічних ланцюгів. Всередині екосистеми речовини, що містять енергію, створюються автотрофними організмами і служать їжею для гетеротрофів. Харчові зв'язки – це механізми передачі енергії від одного організму до іншого. Типовий приклад – тварина поїдає рослини. Ця тварина, у свою чергу, може бути з'їдена іншим тваринам. Таким шляхом може відбуватися перенесення енергії через низку організмів.

Кожен наступний харчується попереднім, що постачає йому сировину та енергію.

Така послідовність перенесення енергії їжі в процесі харчування від її джерела через послідовний ряд живих організмів називається харчовим (трофічним) ланцюгом,або ланцюг живлення. Трофічні ланцюги- це шлях односпрямованого потоку сонячної енергії, поглиненої у процесі фотосинтезу, через живі організми екосистеми у навколишнє середовище, де невикористана частина її розсіюється як низькотемпературної теплової енергії.

ні миші, горобці, голуби. Іноді в екологічній літературі будь-який харчовий зв'язок називають зв'язком "хижак - жертва", розуміючи під хижаком поїдавця. Стабільність системи «хижак-жертва» забезпечується такими факторами:

- неефективність хижака, втеча жертви;

- екологічні обмеження, що накладаються довкіллям на чисельність популяції;

- наявність у хижаків альтернативних харчових ресурсів;

- зменшення запізнення реакції хижака.

Місце кожної ланки в ланцюгу живлення є трофічним рівнем.Перший трофічний рівень займають автотрофи, або так звані первинні продуценти.Організми другого трофічного рівня називаютьсяпер-

вічними консументами, третього - вторинними консументами тощо.

Трофічні ланцюги поділяються на два основні типи: пасовищні (ланцюги виїдання, ланцюги споживання) ідиритні (ланцюги розкладання).

Рослина → заєць → вовк Продуцент → травоїдна тварина → м'ясоїдна тварина

Широко поширені такі харчові ланцюга:

Рослинний матеріал (наприклад, нектар) → муха → павук → землерийка → сова.

Сік рожевого куща → попелиця → сонечко → павук → комахоїдний птах → хижий птах.

У водних, зокрема, морських екосистемах харчові ланцюги хижаків довші, ніж у наземних.

Детритний ланцюг починається з мертвої органічної речовини - детриту, який руйнується детрітофагами, що поїдаються дрібними хижаками, і закінчується роботою редуцентів, що мінералізують органічні залишки. У детритных харчових ланцюгах наземних екосистем важливу роль відіграють листяні ліси, більшість листя яких не використовується рослиноїдними тваринами в їжу і входить до складу лісової підстилки. Листя подрібнюються численними детритофагами (грибами, бактеріями, комахами), далі заковтуються дощовими хробаками, які здійснюють рівномірний розподіл гумусу в поверхневому шарі ґрунту, утворюючи муль. Розкладають

мікроорганізми, що завершують ланцюг, виробляють остаточну мінералізацію мертвих органічних залишків (рис. 1).

Загалом типові детрітні ланцюги наших лісів можна представити так:

листова підстилка → дощовий хробак → чорний дрізд → яструбперепелятник;

мертва тварина → личинки падальних мух → трав'яна жаба → вже.

Мал. 1. Детритна харчова ланцюг (по Небелу, 1993)

Як вихідний органічний матеріал, який піддається в грунті біологічної переробки організмами, що населяють грунт, можна для прикладу розглянути деревину. Деревина, що потрапляє на поверхню ґрунту, насамперед піддається переробці личинками комах вусанів, златок, свердлил, які використовують її в їжу. Їм на зміну приходять гриби, міцелій яких насамперед поселяється у ходах, виконаних у деревині комахами. Гриби ще більше розпушують і руйнують деревину. Така пухка деревина і сам міцелій є їжею для личинок вогнеквітки. На наступному етапі у вже сильно зруйнованій деревині поселяються мурахи, які знищують майже всіх личинок та створюють умови для поселення у деревині нової генерації грибів. Такими грибами починають харчуватися равлики. Завершують руйнування і гумифікацію деревини мікроби-редуценти.

Аналогічно йде гумифікація та мінералізація гною диких та домашніх тварин, що надходить у ґрунт.

Як правило, їжа кожної живої істоти більш менш різноманітна. Тільки всі зелені рослини «живляться» однаково: вуглекислим газом та іонами мінеральних солей. У тварин випадки вузької спеціалізації харчування досить рідкісні. Внаслідок можливої ​​зміни харчування тварин усі організми екосистем залучені до складної мережі харчових взаємин. Харчові ланцюги тісно переплітаються один з одним, утворюючи харчові, чи трофічні мережі.У трофічній мережі кожен вид прямо чи опосередковано пов'язані з багатьма. Приклад трофічної мережі з розміщенням організмів за трофічними рівнями подано на рис. 2.

Харчові мережі в екосистемах дуже складні, і можна зробити висновок, що енергія, що надходить в них, довго мігрує від одного організму до іншого.

Мал. 2. Трофічна мережа

У біоценозах харчові зв'язки грають двояку роль. По-перше, вони

забезпечують передачу речовини та енергії від одного організму до іншого.

Разом, таким чином, уживаються види, що підтримують життя одне одного. По-друге, харчові зв'язки служать механізмом регуляції чисельно-

Подання трофічних мереж може бути традиційним (рис.2) або з використанням орієнтованих графів (орграфів).

Геометрично орієнтований граф можна у вигляді набору вершин, що позначаються кружками з номерами вершин, і дуг, що з'єднують ці вершини. Дуга задає напрямок від однієї вершини до іншої. Шляхом у графі називається така кінцева послідовність дуг, в якій початок кожної наступної дуги збігається з кінцем попередньої. Дуги можна позначати парою вершин, які вона з'єднує. Шлях записується у вигляді послідовності вершин, через які він проходить. Контуром називається шлях, початкова вершина якого збігається з кінцевою.

НАПРИКЛАД:

						Вершини;
		А – дуги;
		В - контур, що проходить через вершини 2, 4,

У 3;

1, 2 або 1, 3, 2 – шляхи від вершини

		до вершини

У мережі живлення вершиною графа відображаються об'єкти моделювання; дуги, що позначаються стрілками, проводять від жертви хижакові.

Будь-який живий організм займає певну екологічну нішу. Екологічна ніша – це сукупність територіальних і функціональних характеристик довкілля, відповідних вимогам цього виду. Жодні два види не мають в екологічному фазовому просторі однакових ніш. Відповідно до принципу конкурентного виключення Гаузе, два види із близькими екологічними вимогами тривалий час що неспроможні займати одну екологічну нішу. Ці види конкурують, і один із них витісняє інший. На основі мереж живлення можна збудувати графік конкуренції.Живі організми у графі конкуренції відображаються у вигляді вершин графа, між вершинами проводиться ребро (зв'язок без напряму) у тому випадку, якщо існує живий організм, який служить їжею для організмів, що відображаються вищезгаданими вершинами.

Розробка графа конкуренції дозволяє виділити конкуруючі види організмів та проаналізувати функціонування екосистеми та її вразливість.

Широко поширений принцип відповідності зростання складності екосистеми та збільшення її стійкості. Якщо екосистема представлена ​​мережею живлення, можна використовувати різні способи вимірювання складності:

- визначити кількість дуг;

- знайти відношення числа дуг до вершин;

Для вимірювання складності та різноманітності мережі харчування використовується також трофічний рівень, тобто. місце організму в ланцюзі живлення. Трофічний рівень можна визначати як за найбільш коротким, як і найбільш довгим ланцюгом живлення від розглянутої вершини, що має трофічний рівень, рівний «1».

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Завдання 1

Складіть мережу для 5 учасників: трава, птахи, комахи, зайці, лисиці.

Завдання 2

Встановіть ланцюги живлення та трофічний рівень по найкоротшому та найдовшому шляху мережі живлення із завдання «1».

			Трофічний рівень та харчовий ланцюг
мережі живлення		найкоротшим шляхом		найбільш довгим шляхом

4 . Комахи

Примітка: харчовий пасовищний ланцюг починається з продуцентів. Організм, зазначений у колонці 1 є верхнім трофічним рівнем. Для консументів I порядку довгий та короткий шляхи трофічного ланцюга збігаються.

Завдання 3

Запропонуйте трофічну мережу згідно з варіантом завдання (табл. 1П) і складіть таблицю трофічних рівнів найдовшим і найкоротшим шляхом. Харчові переваги консументів наведені у табл. 2П.

Завдання 4

Складіть трофічну мережу за рис. 3 та розмістіть її учасників за трофічними рівнями

ПЛАН ЗВІТУ

1. Ціль роботи.

2. Граф трофічної мережі та граф конкуренції за навчальним прикладом (завдання 1, 2).

3. Таблиця трофічних рівнів за навчальним прикладом (завдання 3).

4. Граф мережі харчування, граф конкуренції, таблиця трофічних рівнів згідно з варіантом завдання.

5. Схема трофічної мережі з розміщенням організмів за трофічними рівнями (рис.3).

Мал. 3. Біоценоз тундри.

Перший ряд: дрібні гороб'ячі, різні двокрилі комахи, мохноногий канюк. Другий ряд: песець, лемінги, полярна сова. Третій ряд: біла куріпка, зайці-біляки. Четвертий ряд: гуска, вовк, північний олень.

Література

1. Реймерс Н.Ф. Природокористування:Словник-довідник. - М.: Думка, 1990. 637 с.

2. Життя тварин у 7-ми томах. М: Просвітництво, 1983-1989.

3. Злобін Ю.А. Спільна екологія. Київ.: Наукова думка, 1998. - 430 с.

4. Степановських А.С. Екологія: Підручник для вузів. - М.: ЮНІТИДАНА,

5. Небіл Б. Наука про довкілля: як влаштований світ. - М.: Світ, 1993.

-Т.1 - 424 с.

6. Екологія: Підручник для технічних вузів/Л.І. Цвєткова, М.І. Алексєєв, та ін; За ред. Л.І. Квітковий.-М.: АСВ; СПб: Хіміздат, 2001.-552с.

7. Гірусов Е.В. та ін Екологія та економіка природокористування: Підручник для вузів / Под ред. Проф. Е.В. Гірусова. - М.: Закон і право, ЮНІТІ,

		Таблиця 1П
		Видова структура біоценозу
	Назва біо-	Видовий склад біоценозу
	Кедровник	Кедр корейський, береза ​​жовта, ліщина різнолиста,
		осока, заєць-біляк, білка летяга, білка звичайна,
		вовк, бурий ведмідь, гімалайський ведмідь, соболь,
		миша, кедрівка, дятел, папороть.
	Заболочений	Осоки, ірис, очерет звичайний. Заходять вовк, лисиця,
		бурий ведмідь, козуля, миша. Амфібії - вуглезуб сибір-
	вейниковий	ський, квакша далекосхідна, жаба сибірська. Уліт-
		ка, земляний черв'як. Птахи – далекосхідний білий
		лелека, пегий лунь, фазан, японський журавель, даурський жу-
		равль. Метелики махаони.
	Білоберезовий	Осика, береза ​​плосколиста (біла) осика, вільха, діо-
		швидка ніпонська (трав'яниста ліана), злаки, осоки,
		різнотрав'я (конюшина, чину). Чагарники - ліспедеца, ря-
		бінник, таволга. Гриби - підберезники, подосиновики.
		Тварини - єнотовидний собака, вовк, лисиця, ведмідь бу-
		рий, колонок, ізюбр, козуля, вуглезуб сибірський, жаб-
		ка сибірська, миша. Птахи – великий піддорлик, синиця,
	Ялинник трав'яний	Рослини - ялиця, модрина, кедр корейський, клен, ря-
		бінник горобистий, жимолість, ялина, осоки, злаки.
	чагарниковий	Тварини - заєць-біляк, білка звичайна, білка летячи-
		га, вовк, ведмідь бурий, гімалайський ведмідь, соболь,
		харза, рись, ізюбр, лось, рябчик, сова, миша, метелик
		Рослини - дуб монгольський, осика, береза ​​плосколиста,
		липа, ільм, маакія (єдине на Далекому Сході
		дерево, що відноситься до сімейства бобових), чагарники –
		леспедеца, калина, горобець горобинний, шипшина,
		трави – конвалія, осоки, чемериця, черемша, бубонці,
		дзвіночки. Тварини – бурундук, єнотоподібна собака.
		ка, вовк, лисиця, ведмідь бурий, борсук, колонок, рись, ка-
		бан, ізюбр, козуля, заєць, вугіллязуб сибірський, квакша
		далекосхідна, жаба сибірська, миша, ящірка жи-
		ворожа, сойка, дятел, повзень, жук-дровосік, кузні-
		Рослини - осика, береза ​​плосколиста, глоду, ши-
		повник, спірея, півонія, злаки. Тварини – єнотоподібна
		собака, вовк, лисиця, ведмідь бурий, колонок, ізюбр, ко-
		суля, кутозуб сибірський, жаба сибірська, миша, ще-
		рица живородна, сойка, дятел, поповзень, підкор,
		жук-дровосік, коник,

			Таблиця 2П
		Спектр харчування деяких видів
Живі організми			Харчові пристрасті – «меню»
		Трава (злаки, осоки); кора осики, липи, ліщини; ягоди (земляни-
		Насіння злаків, комахи, черв'яки.
Білка летяга
		та їх личинки.
Рослини		Споживають сонячну енергію та мінеральні речовини, воду,
		кисень, вуглекислий газ.
		Гризуни, зайці, жаби, ящірки, дрібні птахи.
Білка звичайний-		Кедрові горіхи, горіхи ліщини, жолуді, насіння злаків.
		Насіння чагарників (елеутерокок), ягоди (брусниця), комахи
		та їх личинки.
Личинки комахи		Личинки комарів – водорості, бактерії.
мих комарів,		Личинки бабок – комахи, мальки риб.
		Сік трав.
		Гризуни, зайці, жаби, ящірки.
Орлан білоплечий		Риба, дрібні птахи.
Ведмідь бурий		Еврифаг, перевагу віддає тваринній їжі: кабани (підсвин-
		ки), риба (лосось). Ягоди (малина, черемха, жимолість, голуби-
		ка), коріння.
Ведмідь гімалай-		Дудник (ведмежа дудка), лісові ягоди (брусниця, малина, чере-
		муха, лохина), мед (оси, бджоли), лілейні (цибулини), гриби,
		горіхи, жолуді, личинки мурах.
Комахи		Трав'янисті рослини, листя дерев.
		Миша, білка, зайченята, рябчик.
		Хижак. Зайці, білки, підсвинки.
			трава (хвощ зимуючий), бобові (віка, чину),
			кора ліщини, верб, підліт беріз, коріння чагарників (ле-
		щина, малина).
		Нирки беріз, вільхи, липи; злаки; ягоди горобини, калини; хвоя пих-
		ти, ялинки, модрини.
		Миша, бурундук, зайченята, лисята, змії (вже, полоз), ящірка, біло-
		ка, кажан.
		Миші, зайці, козуля, зграєю можуть вбити оленя, лося, кабана.
Вуховертка		Хижак. Блохи, жуки (дрібні), слимаки, дощові черв'яки.
Жук-дровосік		Кора берези, кедра, липи, кленів, модрини.
		Пилок рослин.
павиноока
		Миша, зайченята, бурундук, кутазуб сибірський, пташенята журавлів,
		лелека, качок; квакша далекосхідна, фазанята, черв'яки,
		великі комахи.
		Кора ліщини, берези, верб, дуба, осока, вейника, очерету; листя бе-
		різи, верби, дуба, ліщини.
		Хижак. Рачки, комара личинки.

Квакша далеко-		Водні безхребетні.
		Трави (вейник), осока, гриби, рослинні залишки та ґрунт.
		Рослини, риба та її ікра під час нересту, комахи та їх личин-
Земляний черв'як		Відмерлі рослинні рештки.
Далекосхідний		Равлик, квакша, сибірська жаба, риба (в'юн, ротан), змії,
білий лелека		миші, сарана, пташенята гороб'ячих птахів.
Журавель японський		Кореневища осок, риба, жаби, дрібні гризуни, пташенята.
Лунь пегий		Миша, дрібні птахи (вівсянки, очеретівки, горобці), жаби,
		ящірки, великі комахи.
		Бруньки, вільхи, вейник.
Метелики махаони		Пилок рослин (фіалки, чубатки).
		Плотояден віддає перевагу тваринній їжі - зайці, молоді
		лосята, косулі, олені, кабани.
Єнотоподібна зі-		Риба тухла, птиці (жайворонки, вівсяниці, очеретівки).
		Гілковий корм (береза, осика, верба, ліщина; листя дуба, липи),
		жолуді, кора дуба, водорості на мілководдях, вахта трилиста.
		Комар, павуки, мурахи, коники.
Ящірка живоро-		Комахи та їх личинки, черв'яки дощові.
Подорлик		Хижак. Дрібні ссавці, фазан, миші, зайці, лисята,
		птахів, риби, гризуни.
		Білки, бурундуки, птахів.
Бурундук		Насіння яблуні, шипшини, калини, горобини, горобини; гриби;
		горіхи; жолуді.
		Коріння, черв'яки дощові, миші, комахи (мурахи та їх личинки).
		Хижак. Миші.
		Насіння злаків, горіхи.
		Горіхи кедрові, жолуді, ягода (горобина), яблуня.
		Жуки дроворуби, комахи.
		Кабан, заєць, козуля, лосята, оленята, лось, олень (підранки).
Повзень		Комахи; насіння деревне, ягоди, горіхи.
Леммінги		Зерноїдні. Осоки, шикша, злаки.
		Зерноїдні.
		Хижак. Леммінги, пташенята куріпок, чайок.
Полярна сова		Леммінги, миші полівки, зайці, качки, фазани, тетеруки.
Біла куріпка		Рослинноїдні. Насіння злаків; нирки беріз, верб, вільхи.
		Травоїдні, листя та кора дерев, мох – ягель.
Заєць-біляк		Взимку – кора; влітку – ягоди, гриби.
		Травоїдні. Осоки, злаки, водорості, пагони водних рослин.
північний олень		Ягель, злаки, ягоди (морошка, журавлина), миші.
		Козуля, ізюбр, плямистий олень, кабан.
Дафнії, циклопи		Одноклітинні водорості.

Величезну роль відтворенні життя грає енергія Сонця. Кількість цієї енергії дуже велике (приблизно 55 ккал на 1 см 2 на рік). З цієї кількості продуценти – зелені рослини – внаслідок фотосинтезу фіксують не більше 1-2 % енергії, а пустелі та океан – соті частки відсотка.

Число ланок у харчовому ланцюгу може бути різним, але зазвичай їх 3-4 (рідше 5). Справа в тому, що до кінцевої ланки харчового ланцюга надходить так мало енергії, що її не вистачить у разі збільшення кількості організмів.

Мал. 1. Харчові ланцюги у наземній екосистемі

Сукупність організмів, об'єднаних одним типом харчування і які займають певне становище в харчовому ланцюзі, зветься трофічний рівень.До одного трофічного рівня належать організми, які отримують свою енергію від Сонця через однакову кількість щаблів.

Найпростіший харчовий ланцюг (або ланцюг харчування) може складатися з фітопланктону, потім йдуть більші травоїдні планктонні ракоподібні (зоопланктон), а закінчується ланцюг китом (або дрібними хижаками), які фільтрують цих ракоподібних із води.

Природа складна. Усі її елементи, живі та неживі, — одне ціле, комплекс пристосованих один до одного, взаємодіючих та взаємопов'язаних явищ та істот. Це ланки одного ланцюга. І якщо видалити із загального ланцюжка хоча б одну таку ланку, результати можуть бути непередбаченими.

Особливо негативно розрив ланцюгів живлення може позначитися на лісу — чи то лісові біоценози помірної зони, чи біоценози тропічного лісу, що відрізняються багатим видовим розмаїттям. Багато видів дерев, чагарників або трав'янистих рослин користуються послугами певного запилювача - бджоли, оси, метелика або колібрі, що мешкають у межах ареалу цього рослинного виду. Як тільки загине останнє квітуче дерево або трав'яниста рослина, запилювач змушений буде покинути це місце проживання. В результаті загинуть фітофаги (травоїдні), що харчуються цими рослинами або плодами дерева. Без пиші залишаться хижаки, що полювали на фітофагів, а далі зміни послідовно торкнуться інших ланок харчового ланцюга. У результаті вони позначаться і людині, оскільки він має своє певне місце у харчової ланцюга.

Харчові ланцюги можна розділити на два основні типи: пасовищну та детритну. Харчові ціні, які починаються з автотрофних фотосинтезуючих організмів, називаються пасовищними,або ланцюгами виїдання.На вершині пасовищного ланцюга стоять зелені рослини. З другого краю рівні пасовищної ланцюга зазвичай перебувають фітофаги, тобто. тварини, що харчуються рослинами. Прикладом пасовищного харчового ланцюга можуть бути взаємовідносини між організмами на заплавному лузі. Починається такий ланцюг із лугової квіткової рослини. Наступна ланка - метелик, який харчується нектаром квітки. Потім йде мешканець вологих місцеперебування - жаба. Її покровительское забарвлення дозволяє їй підстерегти жертву, але з рятує від іншого хижака — звичайного вужа. Чапля, спіймавши вужа, замикає харчовий ланцюг на заплавному лузі.

Якщо харчовий ланцюг починається з відмерлих залишків рослин, трупів та екскрементів тварин — детриту, вона називається детритної, або ланцюгом розкладання.Термін "детрит" означає продукт розпаду. Він запозичений із геології, де детритом називають продукти руйнування гірських порід. В екології детрит - це органічна речовина, залучена до процесу розкладання. Такі ланцюги характерні для угруповань дна глибоких озер, океанів, де багато організмів живляться за рахунок осідання детриту, утвореного відмерлими організмами верхніх освітлених шарів водойми.

У лісових біоценозах детритний ланцюг починається з розкладання мертвої органічної речовини тваринами-сапрофагами. Найбільш активну участь у розкладанні органіки тут беруть ґрунтові безхребетні тварини (членистоногі, черв'яки) та мікроорганізми. Є й великі сапрофаги — комахи, які готують субстрат для організмів, які здійснюють процеси мінералізації (для бактерій та грибів).

На відміну від пасовищного ланцюга розміри організмів під час руху вздовж детритного ланцюга не зростають, а, навпаки, зменшуються. Так, на другому рівні можуть стояти комахи-могильники. Але найбільш типовими представниками детритного ланцюга є гриби і мікроорганізми, що живляться мертвою речовиною і довершують процес розкладання біоорганіки до стану найпростіших мінеральних і органічних речовин, які потім у розчиненому вигляді споживаються корінням зелених рослин на вершині ланцюга пасовища, починаючи тим самим нове коло руху речовини.

У одних екосистемах переважають пасовищні, за іншими — детрітні ланцюги. Наприклад, ліс вважається екосистемою з величезним переважанням детритных ланцюгів. В екосистемі гниючого пня пасовищний ланцюг взагалі відсутній. У той самий час, наприклад, в екосистемах поверхні моря майже всі продуценти, представлені фітопланктоном, споживаються тваринами, які трупи опускаються на дно, тобто. йдуть виданої екосистеми. У таких екосистемах переважають пасовищні харчові ланцюги або ланцюги виїдання.

Загальне правило, що стосується будь-якої харчового ланцюга,говорить: кожному трофічному рівні суспільства більшість поглинається з їжею енергії витрачається підтримки життєдіяльності, розсіюється і більше може бути використана іншими організмами . Отже, спожита їжа кожному трофічному рівні асимілюється в повному обсязі. Значна її частина витрачається обмін речовин. При переході до кожної наступної ланки харчового ланцюга загальна кількість придатної для використання енергії, що передається на наступний, більш високий трофічний рівень, зменшується.

Кругообіг речовин у природі та ланцюгу живлення

Усі живі організми є активними учасниками круговороту речовин планети. Використовуючи кисень, вуглекислий газ, воду, мінеральні солі та інші речовини, живі організми харчуються, дихають, виділяють продукти діяльності, розмножуються. Після загибелі тіла розкладаються на найпростіші речовини і знову повертаються у зовнішнє середовище.

Перенесення хімічних елементів із живих організмів у довкілля і назад не припиняється ні на секунду. Так, рослини (автотрофні організми) забирають із зовнішнього середовища вуглекислий газ, воду та мінеральні солі. При цьому вони створюють органічні речовини та виділяють кисень. Тварини (гетеротрофні організми), навпаки, вдихають виділений рослинами кисень, а поїдаючи рослини, засвоюють органічні речовини та виділяють вуглекислий газ та залишки їжі. Гриби та бактерії використовують у їжу останки живих організмів і перетворюють органічні речовини на мінеральні, які накопичуються у ґрунті та воді. А мінеральні речовини знову засвоюються рослинами. Так у природі здійснюється постійний і нескінченний кругообіг речовин і підтримується безперервність життя.

Кругообіг речовин і пов'язані з ним перетворення вимагають постійного припливу енергії. Джерелом такої енергії є Сонце.

На землі рослини поглинають вуглець із атмосфери шляхом фотосинтезу. Тварини поїдають рослини, передаючи вуглець вгору харчовим ланцюгом, про яку ми розповімо трохи пізніше. Коли рослини та тварини вмирають, то вони передають вуглець назад землі.

На поверхні океану двоокис вуглецю з атмосфери розчиняється у питній воді. Фітопланктон поглинає її для фотосинтезу. Тварини, що поїдають планктон, видихають вуглець в атмосферу і цим передають далі по ланцюгу харчування. Після загибелі фітопланктону він може перероблятися у поверхневих водах або осідати на дно океану. За мільйони років цей процес перетворив ложе океану на багатий резервуар вуглецю на планеті. Холодні течії переносять вуглець до поверхні. При нагріванні води він звільняється у вигляді газу та потрапляє в атмосферу, продовжуючи цикл.

Вода постійно здійснює кругообіг між морями, атмосферою та сушею. Під променями сонця вона випаровується і піднімається у повітря. Там крапельки води збираються у хмари та хмари. Вони випадають на землю дощем, снігом чи градом, які знову перетворюються на воду. Вода вбирається в землю, повертається до моря, річок та озер. І все починається спершу. Так відбувається кругообіг води в природі.

Більшість води випаровує Світовий океан. Вода в ньому солона, а та, що випаровується з його поверхні, - прісна. Таким чином, океан – світова «фабрика» прісної води, без якої життя на Землі неможливе.

ТРИ СТАНІ РЕЧОВИНИ. Розрізняють три агрегатні стани речовини - твердий, рідкий та газоподібний. Вони залежать від температури та тиску. У повсякденному житті ми можемо спостерігати у всіх трьох цих станах воду. Волога випаровується і переходить з рідкого стану в газоподібний, тобто водяну пару. Він конденсується і перетворюється на рідину. За мінусових температур вода замерзає і переходить у твердий стан - лід.

Кругообіг складних речовин у живій природі включає харчові ланцюги. Це лінійна замкнута послідовність, в якій кожна жива істота харчується кимось чи чимось і сама слугує харчуванням для іншого організму. Усередині пасовищного харчового ланцюга органічні речовини утворюються автотрофними організмами, наприклад рослинами. Рослини поїдаються тваринами, яких, своєю чергою, з'їдають інші тварини. Гриби-редуценти розкладають органічні останки і є початком детритного трофічного ланцюга.

Кожна ланка харчового ланцюга називається трофічним рівнем (від грецького слова "трофос" - "харчування").
1.Продуценти, чи виробники, виробляють органічні речовини з неорганічних. До продуцентів належать рослини та деякі бактерії.
2. Консументи, чи споживачі, споживають готові органічні речовини. Консументи 1-го порядку харчуються продуцентами. Консументи 2-го порядку харчуються консументами 1-го порядку. Консументи 3-го порядку живляться консументами 2-го порядку і т.д.
3. Редуценти, чи руйнівники, руйнують, тобто мінералізують органічні речовини до неорганічних. До редуцентів відносяться бактерії та гриби.

ДЕТРИТНІ ЛАНЦЮГИ ЖИВЛЕННЯ. Існує два основних типи харчових ланцюгів - пасовищні (ланцюги виїдання) та детрітні (ланцюги розкладання). Основу пасовищного харчового ланцюга становлять автотрофні організми, яких поїдають тварини. А в детритних трофічних ланцюгах більшість рослин не споживається травоїдними тваринами, а відмирає і потім розкладається сапротрофними організмами (наприклад, дощовими хробаками) і мінералізується. Таким чином, детрітні трофічні ланцюги починаються від детриту, а потім йдуть до детрітофагів і до їх споживачів - хижаків. На суші переважають саме такі ланцюги.

ЩО ТАКЕ ЕКОЛОГІЧНА ПІРАМІДА? Екологічна піраміда – це графічне зображення співвідношення різних трофічних рівнів харчового ланцюга. Харчовий ланцюг не може містити більше 5-6 ланок, тому що при переході на кожну наступну ланку 90% енергії втрачається. Основне правило екологічної піраміди ґрунтується на 10%. Так, наприклад, для утворення 1 кг маси дельфіну потрібно з'їсти близько 10 кг риби, а їм, у свою чергу, 100 кг корму – водних хребетних, яким для утворення такої маси необхідно з'їсти 1000 кг водоростей та бактерій. Якщо у відповідному масштабі зобразити ці величини в порядку їхньої залежності, то справді утворюється своєрідна піраміда.

ХАРЧОВІ МЕРЕЖІ. Найчастіше взаємодія між живими організмами в природі складніша, і візуально це схоже на мережу. Організми, особливо хижаки, можуть харчуватися різними істотами, причому з різних харчових ланцюгів. Таким чином, харчові ланцюги переплітаються, утворюючи харчові мережі.