Як починається детритний харчовий ланцюг – приклади ланок

Кожна жива істота на планеті служить їжею для іншого організму. Харчові ланцюжки бувають двох типів – це пасовищні і детритні. Другий вид розкладання завжди починається з редуцентів, що відрізняє його від пасовищного.

Детритний харчовий ланцюг є важливим механізмом для забезпечення потоку енергії та обміну речовин в екосистемі.

Визначення ланок

Сукупність різних за типом організмів утворює біоциноз. Стабільність цього співвідношення підтримується при розподілі корисних речовин по харчових ланцюгах. Послідовність може містити до 5 ланок.

Ланки діляться на три види:

Властивості продуцентів

Продуценти – це представники, що переводять елементи неорганічного типу в органічну масу. У цю категорію входять зелені рослини, які видобувають енергію за допомогою фотосинтезу.

У процесі фотосинтезу бере участь хлорофіл, який утворює в листі рослин зелений пігмент. Автотрофи створюють власні клітини під дією світла і неорганічних елементів. Ці організми займають першу сходинку харчового циклу. Їжа для продуцентів – крохмаль та інші поживні речовини з ґрунту, води і світла.

Сукупність хемосинтезу і фотосинтезу трансформують сирі речовини в клітини. Розрізняють два види продуцентів, які називаються: хемоавтотрофи і фотоавтотрофи. Перший вид відноситься до водної екосистеми (водорості, фітопланктони), надходження неорганічних речовин відбувається за рахунок взаємодії неорганічних елементів.

Фотоавтотрофи під дією світла — Джерела живлення, виробляють корисні речовини. Це представники наземної екосистеми – велика частина рослин, дерева, інші види, які ростуть в лісах, степах, саванах і на полях.

Особливості консументів

Це організми, які споживають речовини в готовому вигляді. Сюди відносять: бактерії, тварини, що паразитують рослини, хижі види і людини. Представники цієї групи не можуть переводити неорганічні сполуки в органіку. У них присутній тваринний тип харчування. Є поділ на травоїдних і м’ясоїдних.

Харчові ланцюги розкладання починаються

Присутній і окрема група – всеїдні, які харчуються в рівній мірі рослинами і тваринами організмами.

Це клас споживачів. Вчені виділяють два підтипи цього виду: хемогетеротрофи і фотогетеротрофи. Перший тип під час окислення і взаємозв’язку неорганічних сполук виділяє енергію (тварини і людина). Другий підтип отримує енергію від світла. Їх зростання і розвиток можливий тільки при використанні органіки і під променями світла.

Види редуцентів

Цей клас відносять до деструкторів-руйнівників. Організми переробляють неживу органічну матерію. У природі вони займають окрему трофічну нішу. Під час переробки мертвої матерії організми насичують ґрунт поживними речовинами і водою.

Кожна ланка цього ланцюга займає певний трофічний рівень:

• На першому рівні знаходяться продуценти, що утворюють органічну масу.
• На другій ланці консументи рослиноїдного типу.
• Третій – м’ясоїдні, що вживають рослиноїдних представників.
• Четверті – види, що живуть за рахунок інших м’ясоїдних.

Розкладання органіки відбувається по декількох шляхах: переклад вуглеводів в аміак, діоксид вуглецю і воду, розкладання за допомогою мікроорганізмів, що в результаті утворює гумус в ґрунті.

Структура детритного ланцюжка

Детритні харчові ланцюги розкладання починаються з рослинних елементів — редуцентів. Детритний зв’язок виключає продуценти – матерії, які здатні до фотосинтезу. До таких відносять ламінарії, фітопланктон, рослини, які ростуть на землі. Якщо розглядати пасовищну ланцюг, то середовищем харчування для неї є речовини неорганічного походження і сонячне світло.

Ланцюги розкладання детритного типу присутні в саванах і лісах. Детритний ланцюг харчування включає кілька ланок:

• Сапротрофи, або редуценти. Це організми, які беруть участь в розкладанні біоматеріалу. Вони руйнують мертві залишки клітин і переробляють їх в неорганічні сполуки простого виду. До цієї групи належать бактерії, черв’яки, молюски, найпростіші, гриби, личинки.
• Консументи або гетеротрофи. Це представники, які споживають органічні речовини в готовій формі. Прості органічні сполуки створюються продуцентами. Консументи – це живі організми, які відрізняються кількома порядками.

Щоб правильно привести детритну послідовність, необхідно на першому місці вказати детрит (відмерлі залишки рослин), далі йдуть мікроорганізми, детритофаги і завершують ланцюжок хижаки. Живильне середовище для послідовності розкладання – це детрит. У складі детриту знаходяться продукти розкладання органіки тваринного і рослинного походження.

• опале листя;
• мертвих тварин;
• виділення життєдіяльності організмів (екскременти);
• відмерла кора дерев.

Детритофаги – це представники, які харчуються детритом. До таких відносяться консументи, зараховані до першого порядку. Це багатоклітинні організми, які проживають у водному середовищі і на суші.

Приклад наземного виду детритофага – це дощовий черв’як, гриби, жук-скарабей, Терміт. До водних видів відносяться – певні види риб, коловертки, двостулкові молюски, поліхети (клас багатощетинкових черв’яків). На кожній ланці утворюється послідовність енергії до кінцевого споживача. Один і той же організм може перебувати відразу на декількох рівнях. Це буде залежати від способу його харчування.

Приклади харчових послідовностей

У послідовності розкладання може брати участь безліч консументів різного порядку. Присутність відразу в двох екосистемах характерно відрізняє ланцюг і пов’язує з пасовищної послідовністю. Відбувається домінування однієї форми над іншою. Під землею, у відсутності сонячного світла утворюється тільки детритна система.

Харчові послідовності розгалужені, оскільки у продуцента може бути більше одного консумента. Зазвичай у них по 2-3 Джерела живлення на вибір. Людина частіше за інших видів використовує дендритний спосіб харчування. Він може поїдати практично будь-який вид.

Вже з другого типу консументи вважаються хижими тваринами. Початок і закінчення детритного ланцюга складають редуценти. Повністю виключаються автотрофи, але присутній непрямий вплив сонячного світла. Енергія Сонця допомагає розкласти останки тварин (гетеротрофів) і автотрофів.

На наступних прикладах показано, яким чином скласти детритну харчову послідовність:

• Перегнилі листя – дощові черв’яки – землерийка – яструб;
• Гній – личинки комах – жуки – кріт – лисиця;
• Перегній – гриби – їжак – лисиця.

Закільцьовують послідовності завжди редуценти. У детритного і пасовищного ланцюга є сполучний елемент — це падальщики (некрофаги), які поїдають трупи тварин. Падальщики з’їдають тільки м’які тканини, кісткова частина і нутрощі перегнивають в детрит. Після смерті падальщики стають їжею сапрофагів – ці організми харчуються розкладеним органічною речовиною.

Передача енергії

Енергія переходить по трофічних рівнях, коли один організм поїдає інший. В результаті всі поживні речовини йдуть до останнього рівня. Велика частина енергії втрачається при передачі, тому такий обмін вважається малоефективним.

Коли на трофічний рівень надходить енергія, зберігає лише її частину-10% у формі біомаси. Підхід часткової передачі впливає на довжину харчового зв’язку, зазвичай задіяно від 3 до 6 рівнів. Втрата енергії пов’язана з виробленням тепла, виведенням продуктів життєдіяльності, відмиранням матерії, використовуваної редуцентами.

Неефективність передачі енергії полягає в наступному:

1. Частина молекул органічного виду не засвоюється організмами і виділяється з фекаліями.
2. Деякі представники одного трофічного рівня залишаються нез’їденими в ланцюжку, тому просто вмирають.
3. Фекальні маси і відмерлі тканини служать їжею для редуцентів, які трансформують їх у власну енергію.

На кожному рівні основна частка енергії розсіюється, що пов’язано з пересуванням живих істот, формуванням тепла, клітинним диханням.
Всі види енергії в детритних ланцюгах харчування переробляються в тепло.

Втрата енергії відбувається кожен раз при поїданні організму іншим представником. Тому рослин повинно бути більше, ніж рослиноїдних організмів. Всі рівні взаємопов’язані і коли вимирає один вид Джерела живлення, це впливає на інші організми непередбачуваним чином.

§ 52. Трофічні зв’язки та потоки енергії в екосистемах

Взаємозв’язки між організмами в екосистемах. Усі популяції організмів, які входять до складу певної екосистеми, пов’язані між собою більш-менш тісними взаємозв’язками. Зв’язки між популяціями різних видів бувають антагоністичними, нейтральними та мутуалістичними.

За антагоністичних взаємозв’язків (наприклад, конкуренція, паразитизм, хижацтво) кожна із взаємодіючих популяцій різних видів відчуває негативний вплив іншої. Найгострішу конкуренцію спостерігають між представниками одного виду або різних видів з подібними екологічними вимогами. Прикладом внутрішньовидової конкуренції може слугувати одновіковий сосновий ліс.

Мал. 52.1. Приклади мутуалістичних відносин: 1 – рак-самітник та актинія; 2 – мікориза (гриби і коренева система дерева)

За нейтральних взаємозв’язків жоден з видів, що мешкають на спільній території, не відчуває на собі безпосереднього негативного чи позитивного впливу іншого. Наприклад, популяції хижаків різних видів, які живляться різними видами здобичі, можуть не конкурувати між собою.

За мутуалістичних (взаємовигідних) зв’язків кожний із взаємопов’язаних видів отримує певну користь (пригадайте взаємозв’язки бульбочкових бактерій і бобових рослин, одноклітинних джгутикових тварин і комах, у кишківнику яких вони мешкають тощо). На малюнку 52.1 наведено приклади мутуалістичних відносин. Завдання: схарактеризуйте, яку користь від таких відносин отримує кожен з організмів.

Біотичну частину екосистеми складають різні групи організмів, об’єднані між собою просторовими і трофічними (харчовими) зв’язками:

• продуценти (від лат. продуцентіс – той, що створює) – популяції автотрофних організмів, здатних синтезувати органічні речовини з неорганічних (фототрофні або хемотрофні організми);
• консументи (від лат. консумо – споживаю) – популяції гетеротрофних організмів, які живляться живими істотами чи мертвою органічною речовиною (фітофаги, хижаки, паразити, сапротрофи);
• редуценти (від лат. редуцентіс – той, що повертає, відновлює) – популяції організмів, які, споживаючи мертву органічну речовину, розкладають її до неорганічних сполук (різноманітні бактерії, гриби).

Трофічні зв’язки між популяціями різних видів в екосистемі та їхня взаємодія з чиниками неживої природи забезпечують колообіг речовин – обмін речовинами між абіотичною (неживою) і біотичною (живою) частинами екосистем (мал. 52.2).

Перетворення енергії в екосистемах. Функціонування будь-якої екосистеми пов’язане з перетворенням енергії та колообігом речовин, тобто хімічними та фізичними процесами, які забезпечують життєдіяльність біологічних систем. Основним джерелом енергії є сонячне світло. Фотосинтезуючі організми (фототрофи) вловлюють його і перетворюють на енергію хімічних зв’язків органічної речовини, яку вони синтезують. Частину накопиченої енергії рослини витрачають на забезпечення власних процесів життєдіяльності, інша – переходить до організмів, які споживають зелені рослини або їхні рештки.

Гетеротрофи отримують необхідну їм енергію внаслідок ферментативного розщеплення органічних речовин. Вони засвоюють для побудови речовин свого тіла лише незначну частину енергії, що міститься у сполуках їжі (10-20 %), а решта розсіюється у вигляді тепла, витрачаючись на процеси життєдіяльності. Подібне спостерігають і під час поїдання фітофагів хижаками і т. п. Отже, на кожному етапі передачі енергії від одних організмів до інших більша частина її витрачається (розсіюється у вигляді тепла); і лише незначна частка перетворюється в потенційну енергію хімічних зв’язків синтезованих ними сполук.

Мал. 52.2. Різні трофічні групи організмів, що входять до складу екосистеми

Послідовності, у яких особини одного виду, їхні рештки або продукти життєдіяльності слугують об’єктом живлення для організмів іншого, називають ланцюгами живлення (трофічними ланцюгами). Кожний ланцюг живлення складається з певної кількості ланок (мал. 52.3). Оскільки під час переходу від попередньої ланки до наступної значна частина енергії втрачається, то кількість ланок обмежена і, зазвичай, не перевищує 4-5.

Саме завдяки взаємодії популяцій різних видів організмів з неживою природою всередині екосистем виникають колообіг речовин і потоки енергії, які зв’язують усі їхні складові в єдину цілісну систему (див. мал. 52.2).

Популяція кожного виду займає в певному ланцюзі живлення певне положення – трофічний рівень. Здебільшого, першою ланкою слугують продуценти. Наступні трофічні рівні належать консументам, вони визначаються кількістю ланок, через яку до них з їжею надходить енергія, накопичена продуцентами. Так, рослиноїдні тварини займають наступний, після продуцентів, трофічний рівень (консументи І порядку), далі йде рівень хижаків, які живляться рослиноїдними видами (консументи II порядку) тощо.

Якщо консументи споживають різні види їжі, вони можуть перебувати на різних трофічних рівнях у різних ланцюгах живлення. Наприклад, сіра ворона може живитися зерном (як консумент І порядку); пташенятами зерноїдних (як консумент II порядку) чи комахоїдних (як консумент III порядку) видів птахів. Відмерлі продуценти або їхні частини, як-от листяний опад, рештки чи продукти життєдіяльності організмів, становлять кормову базу консументів і редуцентів, які в кілька етапів розкладають органічні сполуки до неорганічних.

Мал. 52.3. Приклади ланцюгів живлення: І – наземної екосистеми; II – водної екосистеми. Завдання. Схарактеризуйте характер живлення організмів, які задіяні в цих ланцюгах живлення, і визначте їхній трофічний рівень

В екосистемі енергія у вигляді хімічних зв’язків органічних сполук накопичується на рівні продуцентів, проходить через організми консументів і редуцентів, але на кожному з послідовних трофічних рівнів частково розсіюється у вигляді тепла. Енергія, яка зберігається в мертвій органічній речовині, значною мірою переходить у тепло внаслідок діяльності редуцентів (див. мал. 52.2).

Оскільки під час передачі енергії від нижчого трофічного рівня до вищого більша її частина втрачається у вигляді тепла, колообіг енергії, на відміну від колообігу речовини, неможливий. Тому для функціонування екосистеми потрібне постійне надходження енергії ззовні. Отже, обов’язковою умовою існування будь-якої екосистеми є наявність зелених рослин, які вловлюють сонячну енергію.

У будь-якій екосистемі ланцюги живлення тісно переплетені завдяки тому, що представники одного й того самого виду можуть бути ланками різних ланцюгів живлення. Переплітаючись, вони формують трофічну сітку (трофічну мережу; мал. 52.4). Її існування забезпечує стійкість екосистеми, бо в разі зниження чисельності популяцій певних видів і навіть зникнення певних кормових об’єктів вони замінюються на інші, при цьому сумарна продуктивність екосистеми майже не змінюється. Отже, що розгалуженіша трофічна сітка, то стійкіший біогеоценоз.

Мал. 52.4. Приклад трофічної сітки (трофічної мережі)

Мал. 52.5. Приклад екологічної піраміди біомаси. Завдання. Визначте трофічні рівні, на яких розміщені організми, що входять до цього ланцюга живлення

Продуктивність екосистем. Кожна екосистема характеризується певною продуктивністю. Її виражають в одиницях маси.

Продуктивність екосистеми визначається кількістю органічної речовини, створеної за певну одиницю часу на певній одиниці площі.

Розрізняють продуктивність первинну та вторинну, створену відповідно автотрофними та гетеротрофними організмами.

Для всіх екосистем характерні певні закономірності передачі енергії та біомаси від нижчих трофічних рівнів до вищих. Їх відображає правило екологічної піраміди: на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси та енергії, що запасаються організмами за одиницю часу, значно більша, ніж на наступних. Графічно це можна зобразити у вигляді піраміди, складеної з окремих блоків. Кожен із блоків відповідає продуктивності організмів на відповідному трофічному рівні ланцюга живлення. Так, кількісні закономірності передачі маси органічної речовини від одного трофічного рівня ланцюга живлення до іншого, вищого відбиває піраміда біомаси (мал. 52.5).

Піраміда біомаси демонструє ту закономірність, що консументи І порядку запасають у 5-10 разів меншу біомасу, ніж продуценти, яких вони споживають. І так далі: з кожною наступною ланкою ланцюга живлення біомаса, яку запасають організми вищого трофічного рівня, зменшується в 5-10 разів порівняно з тією, яку вони споживають.

Відповідні закономірності передачі енергії від однієї ланки ланцюга живлення до іншої демонструє піраміда енергії. Кожний її блок відповідає кількості хімічної енергії, яка запасається на відповідному трофічному рівні. Вона показує, що більша частина енергії під час передачі з нижчого трофічного рівня на вищий витрачається у вигляді тепла, а запасається лише 10-20 % порівняно з попереднім.

Ключові терміни та поняття: трофічний рівень, правило екологічної піраміди.

Перевірте здобуті знання

1. Яку роль відіграють в екосистемах продуценти, консументи і редуценти? 2. Що таке продуктивність екосистем? 3. На які екологічні групи поділяють організми за типом живлення? 4. Які перетворення енергії відбуваються в екосистемах? 5. Що таке ланцюги живлення та трофічні рівні? 6. Про що стверджує правило екологічної піраміди? 7. Що таке екологічні піраміда біомаси та енергії?

Поміркуйте. Наведіть приклади первинної та вторинної продукції екосистеми.

Творче завдання. Вам відомо, що до складу екосистем входять такі екологічні групи організмів, як продуценти, консументи та редуценти. Без якої з них, на вашу думку, можуть існувати екосистеми? Відповідь обґрунтуйте.