Естествознание. Базовый уровень. 11 класс
Шрифт:
Приведём несколько примеров пищевых цепей. Допустим, что где– то на лугу растёт растение (продуцент), соком которого питается тля (первичный консумент). Тлю съела хищная муха (вторичный консумент), муху – паук (третичный консумент), паука – мелкая птица (консумент четвёртого порядка), а мелкую птицу – кошка (консумент пятого порядка). Таким образом, мы получили цепь питания, состоящую из шести трофических уровней (продуцент и консументы пяти порядков).
В море продуцентом служит фитопланктон, которым питается зоопланктон (инфузории, мелкие рачки и различные личинки). Зоопланктон поедают мелкие рыбы, а тех – крупные рыбы, которые, в конце концов, попадают на стол человеку. Такая цепь состоит из пяти уровней, продуцентом в ней служит фитопланктон, а консументом четвёртого порядка – человек.
Такую пищевую цепь, ведущую
Рис. 123. Пищевая цепь (А) и пищевая сеть (Б): 1 – продуцент; 2 – консумент первого порядка; 3 – консумент второго порядка; 4 – консумент третьего порядка; 5 – редуцент
Детритную цепь образуют животные, питающиеся падалью, калоеды, а также бактерии и грибы, обитающие на мёртвых органических веществах. Эту группу организмов называют редуцентами, так как они замыкают трофический цикл, превращая органические вещества в неорганические, которые затем поглощаются из почвы растениями [15] .
15
Дело в том, что растениям, помимо органических веществ, которые они делают сами в процессе фотосинтеза, требуются ещё и неорганические соединения, такие как соли калия, азота, магния, фосфора и др. Эти вещества растения потребляют из почвы, а так как они не способны поглощать органические соединения, то, для того чтобы быть использованными растениями, органические вещества предварительно должны быть разложены до минеральных. Это и делают редуценты.
Рис. 124. Экологическая пирамида численности
При переходе с одного трофического уровня на следующий значительная часть свободной энергии теряется, рассеиваясь в беспорядочное тепловое движение молекул или переходя в детритную цепь. Потери обычно достигают 80–90 %. Правило, согласно которому количество энергии снижается при переносе на следующий трофический уровень, называют правилом экологической пирамиды. Построить такую пирамиду можно различными способами. Наиболее наглядной является пирамида численности (рис. 124). Если подсчитать, сколько травинок растёт на данном участке луга, сколько на нём обитает питающихся этой травой полёвок и сколько змей, поедающих этих полёвок, то уменьшение числа особей по мереперехода с уровня на уровень немедленно бросится в глаза. Но такая пирамида может оказаться и перевёрнутой. Допустим, что где-то на первом трофическом уровне растёт дуб. Он один, а посчитайте, сколько на нём кормится насекомых, червей и даже птиц. Таким образом, одному продуценту соответствует множество консументов.
Для того чтобы избежать этого недоразумения, используют так называемую пирамиду биомассы. Если удастся определить массу дуба и сравнить её с общей биомассой всех кормящихся на нём организмов, то пирамида будет восстановлена – первая биомасса окажется значительно больше второй. Пирамида
Пищевые цепи не изолированы одна от другой. Пастбищные цепи постоянно переплетаются между собой и с дендритными цепями. В приведённых нами примерах ничто не мешает птичке съесть муху, минуя паука и тем самым снизить свой трофический уровень, а заодно и уровень съевшей её затем хищной птицы. Человек в вышеприведённом примере был консументом четвёртого порядка, но ведь он может есть рыбу с картошкой, становясь при этом одновременно первичным консументом. Поэтому реально в экологических исследованиях говорят не о пищевых цепях, а о пищевых сетях (см. рис. 123). Например, типичный представитель детритной цепи – дождевой червь, который питается гниющими растениями, сам является излюбленной пищей многих животных и, будучи ими съеденным, передаёт своё вещество и энергию в пастбищную цепь, где она может циркулировать в течение достаточно долгого времени.
Помимо абсолютной биомассы всех составляющих экосистему организмов, учитывают также её ежегодный прирост, который называют продуктивностью экосистемы. При этом прирост биомассы продуцентов называют первичной, а биомассы консументов – вторичной продукцией экосистемы. Различные экосистемы, естественно, обладают разной продуктивностью. Например, продуктивность тропического леса во много раз превышает продуктивность тайги, а та, в свою очередь, продуктивность тундры или пустыни. Наблюдая за изменением продуктивности экосистемы в течение нескольких лет, можно оценить перспективу её развития или, наоборот, деградации.
1. Каким образом продуценты поставляют энергию в экосистему?
2. Что такое пастбищные и детритные цепи? Приведите примеры цепей, состоящих из 3–5 звеньев.
3. Что учитывают пирамиды численности, биомассы и энергии?
4. Приведите примеры возвращения вещества из детритной цепи в пастбищную.
5. Чем различаются первичная и вторичная продуктивность экосистемы?
1. Определите, консументом каких порядков может быть орёл из эпиграфа, если предположить, что комар питался кровью лисицы. Учтите, что лисы могут питаться как травоядными мышами, так и хищными землеройками.
2. Подумайте, какой из трёх типов организмов (продуценты, консументы, редуценты) может отсутствовать в экосистеме. Объясните свой выбор.
3. Изобразите схематично взаимоотношения нескольких пищевых цепей, образующих вместе пищевую сеть.
4. Разработайте экскурсионный маршрут, позволяющий продемонстрировать видовую, пространственную и трофическую структуры типичной экосистемы вашего региона (групповой проект).
§ 40 Взаимоотношения популяций в экосистеме
Пришёл медведь и стучится:
– Чей домок-теремок? Кто в тереме живёт?
– Я, муха-горюха.
– Я, комар-пискун.
– Я, мышка-погрызуха.
– Я, лягушка-квакушка.
– Я, заюнок-кривоног, по горке скок.
– Я, лиса – при беседе краса.
– Я, волк-волчище – из-за куста хватыш. А ты кто?
– Я вам всем пригнётыш.
Как вам уже известно, любую, даже самую маленькую территорию наземной, водной или воздушной среды населяет множество организмов, относящихся к разным видам, т. е. множество популяций. Все эти популяции вступают между собой в тесные отношения, которые могут носить самый различный характер. Все виды взаимоотношений между популяциями называют, как вы уже знаете, биотическими экологическими факторами. Теоретически два вида могут не оказывать друг на друга никакого влияния. Такой тип взаимодействия называют нейтрализмом. Однако на самом деле нейтрализм в природе встречается крайне редко, между видами всегда существуют если не непосредственные, то косвенные связи, которые иногда трудно наблюдать из-за недостатка имеющихся у нас знаний.