какие есть цепи питания
Типы и уровни пищевых цепей, примеры и биологическое значение трофических связей
Трофическая цепь — биологический термин, обозначающий род взаимоотношений между организмами, а именно — отношения потребитель-пища. Словом, последовательность поедания одних созданий другими — это и есть пищевая цепь (пример: трава-косуля-волк). Такая последовательность может включать в себя от 2 до 5 ступеней, или уровней, при этом каждый следующий представитель ниши поедает нижестоящего. Анализируемый процесс способствует естественному круговороту веществ в природе и поддерживает баланс всех природных экосистем.
Что такое пищевая цепь
Это процесс, обеспечивающий перенос или обмен энергией и веществами, позволяющий последним циркулировать в биосфере. При этом энергетические потери составляют больше 80 % — они выделяются в виде тепла. Цепь имеет линейную структуру (вариант — экологическая пирамида), составляется из нескольких звеньев. Они в свою очередь могут состоять из одной или нескольких групп живых существ, служащих пищей для вышерасположенных ярусов.
Структуру построения экологической пирамиды, чью основу представляет собой вышеописанная теория, графически представил в 1920-х гг. британский зоолог Ч. Элтон: на ней продемонстрированы также в зависимости от типа разность в биомассе, популяции и передаваемой энергии различных уровней пирамиды.
Правило пирамиды гласит: чем выше ярус, тем меньше биомасса и популяция относящихся к нему организмов.
Субъекты трофической цепи разделяются на три вида в зависимости от играемой в ней роли: продуценты, консументы и редуценты. Все они объединены в природе множеством трофических связей. Более сложные схемы пищевых взаимоотношений на разных уровнях складываются в своеобразные трофические сети.
Продуценты
На нижней ступени стоят продуценты, или автотрофы, — организмы, производящие употребляемые ими в пищу органические вещества, синтезируя их из простых молекул. Они производят самое большое количество энергии по сравнению с другими нишами, питая всю цепочку.
В мире существует две разновидности автотрофов в зависимости от способа, которым они синтезируют питательные соединения:
Продуценты — основа всего живого на Земле. Без них не обходится ни одна линия питания, второе их наименование — производители.
Консументы
Консументы — это уже потребительская ступень питания. Гетеротрофы, как еще называют эту группу, не способны самостоятельно производить пищу.
Обмен веществ в их организмах происходит за счет поглощения продуцентов или побочных продуктов их жизнедеятельности.
Консументы делятся на порядки, их число доходит в разных вариантах пирамиды до четырех.
Порядок зависит от того, представителей какого уровня поедает животное:
В морской экосистеме консументы — основная часть цепи питания, они поглощают около 70—80 % всей имеющейся биомассы (речь идет преимущественно о планктоне).
Редуценты
Данные организмы (называемые также деструкторами, сапрофагами), перерабатывающие отмершие органические останки животных и растений, замыкают круговорот веществ, возвращая минералы и неорганические соединения для синтеза продуцентам.
Они запускают процесс разложения органики.
Само название «редуцент» означает «возвращающий», а «деструктор» — «разрушающий».
Эти создания, как правило, отличаются крохотными размерами, за исключением крупных падальщиков (редуцентов второго порядка), не оставляют отходов жизнедеятельности (экскрементов). К ним относятся часть бактерий, грибов и насекомых (жук-навозник, дождевой червь). Сапрофагов называют «санитарами» экосистем, поскольку они способствуют очищению окружающей среды от гнили и отравляющих веществ, поедая остатки разлагающихся организмов.
Биологи выделяют два основных типа пищевых цепочек: пастбищную и детритную.
Первая (выедание) — наиболее распространенная, она базируется на автотрофах, потребляющих солнечную энергию. Именно продуценты являются основной составляющей таких цепочек. Еще одной характерной чертой выедания является обилие консументов первого разряда, употребляющих в пищу зеленую растительность, а также несколько уровней хищных гетеротрофов.
Особенно сложными представляются подобные схемы в океанах, где на более чем половину видов рыб находится рыба побольше, поглощающая все, что меньше размером.
Более редкий трофический тип — детритный, называют разложением.
Этот тип обычно встречается в лесах. Он отличается не прямым поеданием автотрофов, а после их медленного отмирания и разложения при участии редуцентов.
Открывается такая цепь органическими останками, вторая ступень — преобразовывающие их микроорганизмы, третий и четвертый уровень — так называемые детритофаги (например, птицы: утки, гуси, воробьи), затем — поедающие последних хищники (куница, ласка).
Уровни
Трофическая цепь может состоять из разного количества звеньев (уровней). Каждый из них означает особое место, занимаемое тем или иным живым существом в этой линейке. Пять уровней — самый длинный вариант построения такой последовательности.
Стоит отметить, что человек также входит в эту систему, при этом может принадлежать к совершенно различным звеньям. Несмотря на это, именно homo sapiens с течением эволюции стал называть себя вершиной трофической пирамиды, поскольку он способен, если не физически, то при помощи созданных им орудий и технологий одолеть любое дикое животное.
Энергия
Самой важной задачей функционирования пирамид питания является энергообмен между организмами в природе. При этом неизбежны огромные потери энергии, поскольку производится она лишь на первом этапе, а дальше только поглощается. При каждом поглощении изрядная часть ее (90 % — по правилу Линдемана) испаряется, отдавая тепло, а оставшееся обеспечивает жизнедеятельность каждого нового поглотителя. Как правило, эти последовательности фиксируют энергопоглощение за определенный период времени.
Наглядно описываемый процесс демонстрирует пирамида энергетических потоков. Пирамида данного вида – это оригинальная графическая модель, на которой отображается количество энергии, заключенной в каждом звене трофического уровня системы питания в определенной экосистеме. С повышением ступени показатели снижаются. Такой тип пирамид наиболее точно передает представление об организации природных сообществ, функции каждого их элемента, поскольку показывает скорость, с которой биомасса пищи проходит сквозь линейную систему питания в природе.
Примеры
В лиственных лесах
Здесь чаще всего встречается детритный трофический тип, известная часть энергообмена происходит за счет переработки микробактериями лесной подстилки.
Обычная цепь питания в широколиственных лесах составлена из трех-четырех ниш:
Чем богаче видовое разнообразие в природной зоне, тем сложнее будут трофические пирамиды, обнаруженные на ее территории.
В смешанных лесах
Эта зона отличается широким ареалом обитания множества разновидностей живых существ.
Напоследок стоит отметить, что наличие в пищевой сети бактерий-сапрофагов — обычное явление для практически любого типа трофических связей в упомянутых экосистемах.
В хвойных лесах
Такие леса встречаются большей частью в природной зоне тайги и тундры.
Трофические связи здесь похожи на предыдущие:
Кроме того, в такой экосистеме распространены именно детритные последовательности, поскольку процесс гниения животных и растительных останков крайне важен для нормальной жизнедеятельности лесов.
Биологическое значение
Составление цепей питания помогает контролировать численность каждой из популяций во множестве существующих экосистем. По этим линейным изображениям ученым-биологам и экологам удобно отслеживать изменения в видовом многообразии той или иной зоны, просчитывать характер и степень влияния на виды тех или иных факторов: загрязнения, урбанизации, подселения новых пород, смена климата, экологические проблемы.
Достаточно наглядно показывают трофические пирамиды превосходство одной популяции над другой, их взаимоотношения, когда резкое увеличение одного вида ведет к сокращению другого. Таким образом, изучение пищевых взаимосвязей в природе при помощи трофических цепей способствует контролю над состоянием экологии и защите уязвимых разновидностей животных, грибов и растений, поддержанию естественного баланса в биосфере.
Видео
В заключение — видео с подробным описанием понятия пищевой цепи.
Пищевая цепь — определение, типы, значение, трофические уровни и схемы
Каждый организм должен получать энергию для жизни. Например, растения потребляют энергию солнца, животные питаются растениями, а некоторые животные питаются другими животными.
Что такое пищевая цепь?
Пищевая (трофическая) цепь – это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе (экосистеме) для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность. При рассмотрении круговорота веществ в экосистеме необходимо учитывать три основные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Ниже вы сможете более подробно ознакомится с каждой из этих трех групп.
Автотрофы (продуценты)
Автотрофы – живые организмы, которые производят свою пищу, то есть собственные органические соединения, из простых молекул, таких как углекислый газ. Существует два основных типа автотрофов:
Автотрофы являются основой каждой экосистемы на планете. Они составляют большинство пищевых цепей и сетей, а энергия, получаемая в процессе фотосинтеза или хемосинтеза, поддерживает все остальные организмы экологических систем. Когда речь идет об их роли в пищевых цепях, автотрофы можно назвать продуцентами или производителями.
Гетеротрофы (консументы)
Гетеротрофы, также известные как потребители, не могут использовать солнечную или химическую энергию, для производства собственной пищи из углекислого газа. Вместо этого, гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы или их побочные продукты.
Деструкторы (редуценты)
Следует упомянуть еще одну группу потребителей, хотя она не всегда фигурирует в схемах пищевых цепей. Эта группа состоит из редуцентов, организмов, которые перерабатываю мертвые органические вещества и отходы, превращаяя их в неорганические соединения.
Редуценты, как часть пищевой цепи, играют важную роль в поддержании здоровой экосистемы, поскольку благодаря им, в почву возвращаются питательные вещества и влага, которые в дальнейшем используется продуцентами.
Уровни пищевой (трофической) цепи
Пищевая цепь представляет собой линейную последовательность организмов, которые передают питательные вещества и энергию начиная с продуцентов и к высшим хищникам.
Трофический уровень организма – это положение, которое он занимает в пищевой цепи.
Первый трофический уровень
Пищевая цепь начинается с автотрофного организма или продуцента, производящего собственную пищу из первичного источника энергии, как правило, солнечной или энергии гидротермальных источников срединно-океанических хребтов. Например, фотосинтезирующие растения, хемосинтезирующие бактерии и археи.
Второй трофический уровень
Далее следуют организмы, которые питаются автотрофами. Эти организмы называются растительноядными животными или первичными потребителями и потребляют зеленые растения. Примеры включают насекомых, зайцев, овец, гусениц и даже коров.
Третий трофический уровень
Следующим звеном в пищевой цепи являются животные, которые едят травоядных животных – их называют вторичными потребителями или плотоядными (хищными) животными (например, змея, которая питается зайцами или грызунами).
Четвертый трофический уровень
В свою очередь, этих животных едят более крупные хищники – третичные потребители (к примеру, сова ест змей).
Пятый трофический уровень
Третичных потребителей едят четвертичные потребители (например, ястреб ест сов).
Когда какой-либо организм умирает, его в конце концов съедают детритофаги (такие, как гиены, стервятники, черви, крабы и т.д.), а остальная часть разлагается с помощью редуцентов (в основном, бактерий и грибов), и обмен энергией продолжается.
Стрелки в пищевой цепи показывают поток энергии, от солнца или гидротермальных источников до высших хищников. По мере того, как энергия перетекает из организма в организм, она теряется на каждом звене цепи. Совокупность многих пищевых цепей называется пищевой сетью.
Положение некоторых организмов в пищевой цепи может варьироваться, поскольку их рацион отличается. Например, когда медведь ест ягоды, он выступает как растительноядное животное. Когда он съедает грызуна, питающегося растениями, то становиться первичным хищником. Когда медведь ест лосося, то выступает суперхищником (это связано с тем, что лосось является первичным хищником, поскольку он питается селедкой, а она ест зоопланктон, который питается фитопланктоном, вырабатывающим собственную энергию благодаря солнечному свету). Подумайте о том, как меняется место людей в пищевой цепи, даже часто в течение одного приема пищи.
Типы пищевых цепей
В природе, как правило, выделяют два типа пищевых цепей:
Пастбищная пищевая цепь
Этот тип пищевой цепи начинается с живых зеленых растений, предназначенных для питания растительноядных животных, которыми питаются хищники. Экосистемы с таким типом цепи напрямую зависят от солнечной энергии.
Таким образом, пастбищный тип пищевой цепи зависит от автотрофного захвата энергии и перемещения ее по звеньям цепи. Большинство экосистем в природе следуют этому типу пищевой цепи.
Примеры пастбищной пищевой цепи:
Трава → Кузнечик → Птица → Ястреб;
Растения → Заяц → Лиса → Лев.
Детритная пищевая цепь
Этот тип пищевой цепи начинается с разлагающегося органического материала – детрита – который употребляют детритофаги. Затем, детритофагами питаются хищники. Таким образом, подобные пищевые цепи меньше зависят от прямой солнечной энергии, чем пастбищные. Главное для них – приток органических веществ, производимых в другой системе.
К примеру, такой тип пищевой цепи встречается в разлагающейся подстилке умеренного леса.
Энергия в пищевой цепи
Энергия переносится между трофическими уровнями, когда один организм питается другим и получает от него питательные вещества. Однако это движение энергии неэффективное, и эта неэффективность ограничивает протяженность пищевых цепей.
Когда энергия входит в трофический уровень, часть ее сохраняется как биомасса, как часть тела организмов. Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, которая хранится в виде биомассы на одном трофическом уровне, сохраняется в виде биомассы на следующем уровне.
Этот принцип частичного переноса энергии ограничивает длину пищевых цепей, которые, как правило, имеют 3-6 уровней.
На каждом уровне, энергия теряется в виде тепла, а также в форме отходов и отмершей материи, которые используют редуценты.
Почему так много энергии выходит из пищевой сети между одним трофическим уровнем и другим? Вот несколько основных причин неэффективной передачи энергии:
Итак, ни одна из энергий на самом деле не исчезает – все это в конечном итоге приводит к выделению тепла.
Значение пищевой цепи
В любой пищевой цепи, энергия теряется каждый раз, когда один организм потребляется другим. В связи с этим, должно быть намного больше растений, чем растительноядных животных. Автотрофов существует больше, чем гетеротрофов, и поэтому большинство из них являются растительноядными, нежели хищниками. Хотя между животными существует острая конкуренция, все они взаимосвязаны. Когда один вид вымирает, это может воздействовать на множество других видов и иметь непредсказуемые последствия.
Пищевая цепочка в природе — звенья, схемы и примеры цепей
Каждому организму нужна энергия чтобы выжить. К примеру, растения заряжаются солнечной энергией, а вот некоторой живности нужно съесть другую живность для получения положительного результата. Все перечисленные примеры как нельзя, кстати, характеризуют трофическую цепь, или пищевую цепочку в природе – последовательность тех, кто кем питается в экосистеме с целью получения полезных веществ и силы для поддержания своей жизнедеятельности.
Автотрофы
Автотрофы, или же продуценты — это живые существа, производящие собственную пищу. Или же иными словами, это органические вещества из простых составляющих, например, двуокиси углерода.
Важно! Автотрофы – главная основа любой экосистемы во всем мире. Они являются составляющими большинства пищевых структур. А их энергия, полученная в результате фотосинтеза либо же хемосинтеза, поддерживает жизнедеятельность всех остальных живых организмов.
Таким образом, автотрофы – это производители в пищевой цепочке.
Рис. 1. Пищевые цепочки в природе В природе известны два типа автотрофов:
Гетеротрофы
Деструкторы
Нельзя не упомянуть еще одних представителей, которые не всегда, но появляются в структуре пищевого взаимодействия. Данную группу составляют редуценты, перерабатывающие неживые органические соединения и отходы для превращения их в неорганические. Деструкторы занимают нишу отдельного трофического этапа в природе. Им присуща переработка разлагающихся растений, тела недоеденной хищным животным белки или же остатков уже погибшего орла. Активными представителями редуцентов выступает класс грибов и бактерий, играющих, в свою очередь, большое значение в деятельности экосистем. С их помощью почва получает питание и воду, используемую представителями продуцентов.
Рис. 2. Схема уровней пищевой (трофической) цепи
Уровни пищевой цепи
Пищевая цепочка – линейная серия живых существ, передающая питание и энергию от автотрофов к высшим животным (рис.2). Определенное положение, занятое организмом в тот или иной момент пищевой цепи, носит название трофический уровень.
Первый
Данной трофической стадии характерно начало питания с продуцента, вырабатывающего собственную еду из солнечной энергии (фотосинтезирующие растения) или же энергии гидротермального происхождения океанических угодий (архей и бактерий).
Второй
Сюда относятся особи, выживающие за счет автотрофов. В природе подобных животных называют травоядными из-за употребления зеленых растений. Например, к первичным потребителям можно отнести овцу, зайца, насекомых и даже дикий скот.
Третий
Следующее звено в пищевой цепи принадлежит животным, поедающих других травоядных зверей. Представители этой трофической стадии считаются плотоядными животными вторичной переработки первичного сырья. К данному классу относится, например, змея, питающаяся как зайцами, так и грызунами.
Четвертый
Возникает тогда, когда животного (змею) из третьей трофической стадии поедает более крупный зверь (например, сова).
Пятый
В природе существуют две разновидности пищевого взаимодействия: пастбищное и детритное, каждое из которых мы разберем дальше.
Пастбищное
Этой пищевой цепи характерно наличие живых зеленых растений — полноценных источников питания для травоядных существ, которые в будущем поедаются хищниками (рис.3). Подобная деятельность экосистемы имеет солнечную зависимость. Из этого всего можно сделать обобщение: пастбищный тип пищевой схемы зависит от автотрофной передачи силы с последующим ее переходом по ее трофическим этапам. Многие экосистемы нашей планеты существуют по пастбищным особенностям выживания.
Детритное
Начальным разлагающимся органическим веществом для данного вида цепи выступает детрит, употребляемый детритофагами, которые впоследствии едят хищники. Из этого следует выделить то, что детритной пищевой цепочке требуется меньше солнца, в отличие от предыдущих представителей. Детритам характерно получение органических веществ, выработанные другой экосистемой.
Рис. 4. Схема детритной пищевой цепи
Движение энергии в пищевой цепи
Между трофическими этапами переносится сила вследствие питания одной особи другой с целью получения необходимой питательной материи. Однако такое взаимодействие энергией неэффективно, поэтому продолжительность пищевых цепочек имеет некие ограничения. В период вхождения энергии в определенную трофическую стадию она превращается в биомассу – часть тела живых существ. Полученная сила расходуется далее следующим трофическим этапом с сохранением лишь 10% энергетического запаса и так далее. Зачастую такая потеря заряда энергии приводит к образованию 3 уровней вместо полноценных 6. Вследствие этого, большая часть энергии расходуется в виде тепла или отходов и неживой субстанции, которыми пользуются редуценты. Таким образом, существование пищевой цепи в природе помогает лучше понять питательное предпочтение живых существ в любых слоях экосистемы. Благодаря пищевым цепочкам, исследователи имеют возможность правильной оценки механизма поступающей силы и движения питательного сырья на каждой трофической стадии. Пищевая цепь содействует в понятии проблемы биоструктуры всех живых организмов. Для лучшего понимания процесса пищевой цепи просмотрите также познавательное видео по этой теме.
Цепи питания
Одним из наиболее важных видов связи в природном сообществе является цепь питания. По-другому это называется пищевая связь, поскольку по таким цепям происходит передача веществ и энергии между организмами. Об этом школьники узнают из курса биологии в 6 классе. Пищевые связи играют ключевую роль в природных сообществах, поддерживают их устойчивость и стабильность.
Что такое цепи питания
Существование живых организмов невозможно без потребления энергии. Основным её источником для живых организмов является пища как аккумулятор энергии света. Живые организмы, обладающие способностью преобразовывать энергию света в пищу, называются производителями. Это зелёные растения.
Созданные растениями органические вещества сначала идут в пищу травоядным животным, а через них плотоядным и хищникам. Эти группы животных относятся к потребителям. Животные питаются растениями или другими животными. Так создаются цепи питания.
Таким образом, цепь питания — это последовательность перехода веществ и энергии от одного организма к другому.
Рис. 1. Простая цепь питания.
Типы цепей питания
Обычно в цепь питания включено 5–6 звеньев. Это обусловлено тем, что большое количество энергии при переходе от звена к звену теряется в тепловой форме. Поэтому каждому последующему достается небольшая часть исходной энергии.
В качестве первого звена в пищевой цепи, как правило, выступают зелёные растения, но отсчёт можно начинать и с останков организмов либо продуктов их жизнедеятельности.
Примеры цепей питания:
Строго говоря, каждая пищевая цепь должна заканчиваться разрушителем (редуцентом). Однако и без этого последовательность перехода веществ и энергии понятна. В каждом природном сообществе образуются свои пищевые сети. При этом обычно один и тот же вид является звеном не только в определённой пищевой цепи, но участвует одновременно в нескольких. Так образуются пищевые сети.
Рис. 2. Пищевая сеть дубравы.
Благодаря пищевым сетям достигается большая устойчивость природных сообществ. При снижении численности одного вида его потребители могут перейти на альтернативный источник питания. Так, в рацион белки входят как еловые, так и сосновые шишки, жёлуди, орехи лещины, причём один вид легко заменяется на другой в случае неурожая.
За счет перекрещивания цепей питания образуются пищевые сети.
Рис. 3. Пищевые сети в наземной экосистеме.
Что мы узнали?
Во всех природных сообществах образуются цепи питания, по которым вещества и энергия передаются от одного организма другому. Начинается цепь питания с производителя и заканчивается плотоядным видом или разрушителем. За счет пересечения простых цепей питания образуются сложные пищевые сети, обеспечивающие устойчивость природных сообществ.