Трофическая цепь – это взаимоотношения на пищевом уровне между различными макро- и микроорганизмами, через которые в экосистемах протекает трансформация энергии и вещества. Все растительные, животные и микроскопические организмы тесно связаны между собой по принципу «пища – потребитель».
Основные определения
Трофическая цепь – это одно из наиболее значимых свойств любой экосистемы. Это пищевая цепочка. Она показывает определенную горизонтальную последовательность видов. При этом отражается движение в экосистеме в процессе питания биохимической энергии и органических веществ. Например: трава – заяц – волк - бактерии. Как правило, на вершине трофической пирамиды находится крупный хищник. Сам этот термин - производное греческого слова «трофее», что означает «пища». Прежде чем разобраться с тем, что такое пищевая цепь, нужно рассмотреть такие понятия, как продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты
Продуцентами называют группу организмов, которые способны синтезировать сложные органические вещества из минеральных соединений. К ним относятся, в первую очередь, автотрофы. Это растения и микроскопические водоросли, которые способны путем фотосинтеза преобразовывать внешнюю солнечную энергию в биохимическую. Она накапливается в клетках и участвует в метаболизме. В экосистемах примерами продуцентов являются папоротниковые, мхи, голосеменные и цветковые растения. В океане это планктон. Мельчайшие зеленые водоросли – это пример продуцентов всех водных экосистем.
Консументы
Консументы – это различные виды организмов, питающиеся исключительно органическим веществом, которое синтезируют продуценты. В экосистеме консументами называются гетеротрофы. Это могут быть плотоядные и травоядные животные, насекомые. Различают консументов разного порядка. Такое деление основано на положении организмов в пищевой цепи.
К консументам 1-го порядка относят растительноядных животных, насекомых и птиц. Например, пищевая цепь леса может включать зайца, мышь, косулю, лося. Все эти животные являются консументами 1-го порядка. Их отличительная черта заключается в том, что они поедают продуценты, то есть растения. В основном это грызуны, копытные, змеи, ящерицы и различные амфибии, а также насекомые, рыбы, мелкие птицы.
Консументы 2-го и последующих порядков – это исключительно хищные виды. Они строят свои белки из органического материала животного и растительного происхождения. К этой группе относят медведей, семейство собачьих, кошачьих, крупных хищных птиц, рептилий и змей. В экосистеме океана данную нишу занимают киты и дельфины.
Редуценты
Редуцентами называют утилизирующие органические остатки микроорганизмы. Это бактерии и грибы. Они обитают в почве и активизируют процессы гниения. Синонимом слова редуценты является термин «деструкторы». В настоящее время в эту группу добавляют и бактериофаги.
Основные типы трофических цепей
Существует всего два основных типа пищевых цепей: детритные и пастбищные. У них имеются существенные отличия. Пастбищная пищевая цепь (или цепь выедания) строится на сложных взаимоотношениях различных групп растений, животных и сапрофитов. Ее основу составляют автотрофные организмы. Это прежде всего растения. Затем идут растительноядные животные. Например, копытные или грызуны. В океанах и морях это может быть зоопланктон. И, наконец, на вершине пищевой цепи находятся хищники 2-го порядка. Это виды, на которые не охотятся в естественных условиях. Например, медведи, представители семейства кошачьих, хищные птицы. Особенно длинные пастбищные пищевые цепи в океанах. Здесь обнаруживаются консументы 6-го и 7-го порядка.
Детритные трофические цепи основывается на процессах разложения. В них всегда участвуют грибы или микроорганизмы-сапрофиты.
Детритные трофические цепи
Такие цепи разложения наиболее распространены в лесах, а также там, где большая часть растительной массы не потребляется напрямую растительноядными животными. Но при этом она исчезает. Ее перерабатывают микроскопические грибы и бактерии, которых называют сапрофитами. Все детритные пищевые трофические цепи всегда начинаются с детрита. Они продолжаются микроорганизмами, которые их разрушают и утилизируют. Затем идут детритофаги и их потребители – хищные виды. В экосистемах морей и океана, особенно на больших глубинах, также преобладают детритные цепи. Здесь создаются условия, при которых не выживает большое количество хищников, поэтому их место занимают микроорганизмы.
Трофические уровни
Трофическая цепь состоит из нескольких уровней. Эти звенья можно легко обнаружить в любой экосистеме планеты. Первый уровень всегда представлен продуцентами. Второй - консументами разного порядка. В коротких цепях, как правило, звеньев три, в длинных их число не ограничено. Но последними всегда будут микроорганизмы и грибы. Любая трофическая цепь питания заканчивается редуцентами. Основная их функция в различных экосистемах – это утилизация органического вещества до минеральных соединений. Самые длинные трофические цепи питания формируются в океанах и морях. Самые короткие из них – в лесу и лугах. Такой взаимосвязанный ряд последовательных трофических уровней и образует цепь питания.
Очень важно уточнить, что трофическая цепь питания не всегда бывает полной. В ней могут отсутствовать некоторые звенья. Иногда они «выпадают» по тем или иным причинам. Во-первых, не всегда в цепи присутствуют растения – продуценты. Они отсутствуют в тех сообществах, которые формировались на базе гниения растительных и (или) животных остатков. Яркий тому пример - подстилка из листвы в лесах. Во-вторых, в трофических цепях могут отсутствовать гетеротрофы, то есть животные. Либо их может быть мало. Например, в тех же лесах опадающие плоды и ветви, минуя консументов, сразу начинают разлагаться. В этом случае за продуцентами сразу следуют редуценты. В каждой экосистеме формируются трофические цепи, исходя из условий окружающей среды. При определенных воздействиях, особенно со стороны человека, эти цепи могут увеличиваться или, как это чаще происходит, сокращаться за счет исчезновения определенных звеньев.
Примеры трофических цепей
Трофическая цепь, в зависимости от того, из какого числа звеньев она состоит, может быть простой и многоуровневой. Пример простой полной цепи, в которой присутствуют продуценты, консументы и редуценты, может выглядеть следующим образом: осина – бобр - бактерии.
Сложные трофические цепи содержат большее количество звеньев. Но обычно их количество не превышает 6-7 в существующих природных экосистемах. Такие длинные цепи можно встретить в морях и океанах. В остальных же реальных экосистемах звеньев обычно 5. Можно привести несколько примеров того, как составить пищевую цепь для различных ареалов:
1. Водоросли – плотва – окунь – налим - бактерии.
2. Планктон – коралл - помацентровые рыбы - белая акула – бактерии.
3. Трава – кузнечик – лягушка – уж – сокол.
Все это примеры пастбищных цепей хищников. Но существуют и иные типы взаимосвязей. Например, цепи паразитов. Выглядят они следующим образом: трава – корова – ленточный червь – бактерии. Иногда из цепи могут выпадать консументы: смородина – мучнисторосяный гриб - фаг. Пастбищная пищевая цепь отличается от паразитической тем, что размеры хищников в них увеличивается по мере возрастания уровня последовательности звена. Но в роли редуцентов все же остаются сапрофиты в обоих случаях. Немного по-другому выглядят детритные цепи: листовой опад – микроскопические плесневые грибы – бактерии.
