Цепи питания и обмен веществ и энергии организмов

Вам уже известны автотрофный и гетеротрофный типы питания организмов. Теперь мы остановимся на экологической роли этих организмов в природе. Сначала обратим внимание на их цепи питания.

1. Продуценты (лат. producentis — "производящий, создающий") — автотрофы, т. е. из неорганических веществ они образуют органическое вещество. Эти продукты являются пищей для всех остальных организмов. К ним относятся водоросли, покрытосеменные и голосеменные растения, а также хемосинтетические бактерии.

2. Консументы (лат. consumo — "потреблять") — организмы, питающиеся готовой органической пищей. Консументы передают пищу от одного организма к другим. Они, в свою очередь, составляют пищевую цепь. Первую группу составляют консументы первого порядка (заяц, овца, коза), которые превращают органические вещества в вещества животного происхождения. А остальная часть в процессе диссимиляции превращается в неорганические вещества. Консументы второго порядка — хищники.

3. Редуценты (лат. reducentis — "возвращать") — гетеротрофные организмы. Главная их функция заключается в превращении органических веществ в неорганические. Это бактерии, грибы, мельчайшие невидимые организмы. Некоторые редуценты питаются растительными остатками, их называют детритофагами. Редуценты завершают цепь питания в системе "растения — животное — почва" среди организмов, и этот цикл возобновляется. В этом процессе преимущество редуцентов закономерно, так как чрезмерное увеличение консументов на Земле привело бы к нарушению природного равновесия. Этот процесс изображен на схеме 5.

Схема 5

Направление пищевой цепи

Пищевые цепи — результат развития органического мира. Благодаря пищевым цепям существует связь между организмами и неживой природой, процессами жизнедеятельности (рис. 69).

Рис. 69. Цепи питания экосистемы

Разрыв какого-либо звена в пищевой цепи приводит к разрушению равновесия в биоценозе. Через пищевые цепи в природе протекают обмен веществ и поток энергии. Но для функционирования пищевой цепи необходим приток энергии Солнца. При каждом переносе от продуцентов к консументам солнечная энергия постепенно теряет часть энергии, к редуцентам — энергия полностью теряется. Таким образом, происходит круговорот веществ. Необходимым условием существования жизни является наличие организмов, создающих органические вещества из организмов, использующих эти вещества и превращающих их в неорганические.

Одним из особых свойств является продуктивность. Продуктивность — это биомасса, производимая популяцией на единице площади на определенной территории. Этот процесс происходит в природе с различной скоростью, поэтому она измеряется продуктивностью за сезон, год, несколько лет во времени. Для наземных организмов она определяется количеством биомассы на единицу площади — 1 м2, 10 м2, 100 м2, а для водных организмов на единицу объема — 1 м3, 10 м:! чистого веса органического вещества.

Но биологическую продуктивность нельзя путать с биомассой. Биомасса биоценоза не дает полной информации о биологической продуктивности, так как скорость накопления биомассы биоценозов неравномерна. Биоценоз определяется не только биомассой, но и продуктивностью. Например, мелкие грызуны по сравнению с крупными имеют высокий темп размножения, тем самым показывают более высокую продуктивность при одинаковой биомассе.

Продуктивность каждой популяции за определенное время показывает совокупность воспроизводства всех особей. Биологическая продуктивность популяции представлена следующей формулой:

где Р — продуктивность; В1 и В2 — первичная и вторичная биомасса; Е — приход и расход.

Этот показатель называется чистой продукцией. Валовая продукция определяется чистой продукцией и расходом затрачиваемой энергии на обмен веществ. Автотрофные организмы ассимилируют первичную продукцию, а гетеротрофы — вторичную. Микроорганизмы разлагают органические вещества и переводят их в исходное состояние.

Наряду с первичной и вторичной продуктивностью большую роль играет конечная продуктивность. Конечная продукция биоценоза обычно исключается из данной экосистемы, т. е. выводится за ее пределы, например урожай сельскохозяйственных культур.

При переходе с одного трофического уровня на другой продуктивность организмов, по известной вам закономерности — правило экологических пирамид, уменьшается. Основная нижняя часть пирамиды начинается с продуцентов и завершается редуцентами (самая низкая биомасса или ноль). Каждый организм в цепи образует трофический уровень. Число уровней в пищевой цепи не превышает пяти. Вам давно известны типы пирамид: энергии и чисел.

Правило пирамид характерно не для всех экосистем. Например, в морях и океанах идет обратный процесс.

1-я схема. Правило пирамид:

10 г — 4-трофический уровень (редуцент)

1 кг — 3-трофический уровень (консумент 2)

100 кг — 2- трофический уровень (консумент 1)

10т — 1-трофический уровень (продуцент)

1.По типу питания организмов различают продуценты, консументы и редуценты.

2.Обмен вещества и энергии организмов осуществляется по цепи питания.

3.Разрыв одного звена в цепи питания приводит к нарушению равновесия следующего звена.

4.Огромную роль в сельском хозяйстве играет учет биологической продуктивности.

5.Согласно правилу пирамид пищевая цепь при переходе с одного трофического уровня на другой сопровождается падением ее общей биомассы и уменьшением энергии.

1.Что такое автотрофные и гетеротрофные организмы.?

2.Какова роль продуцентов?

3.Какую роль выполняют консументы?

1.  Объясните на примере роль разлагателей в обмене веществ.

2.Покажите схему цепи питания: растение — насекомое — ящерица — змея — хищная птица.

1.  Опишите роль продуцентов в обмене веществ.

2.Покажите схематично систему цепи питания.

3.Вспомните и расскажите по схеме о правиле экологических пирамид.

Постройте схему пищевых связей следующих организмов:

1.  Пшеница, озеро, лягушка, змея, жук, воробей, беркут, волк, бактерия.

2. Ячмень, бактерия, сокол, лисица, человек.

3.  Кузнечик, змея, еж, беркут, бактерия.