Пищевая цепь — определение, типы, значение, трофические уровни и схемы

Пищевая цепочка состоит из нескольких звеньев и подразумевает взаимоотношения между ними. Звено — это живой организм. Одно приходится пищей для другого. Детская песенка «В траве сидел кузнечик» является ярким объяснением, кто что ест. Цепи питания на окружающем мире в 3 классе можно проследить на словах этой песни: кузнечик поел траву, а лягушка проглотила «кузнеца». Самое сильное звено, или хищник, всегда находится вверху пищевого ряда.

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:

• Фотоавтотрофы (фотосинтезирующие организмы) такие, как растения, перерабатывают энергию солнечного света для получения органических соединений – сахаров – из углекислого газа в процессе фотосинтеза. Другими примерами фотоавтотрофов являются водоросли и цианобактерии.
• Хемоавтотрофы получают органические вещества благодаря химическим реакциям, в которых задействованы неорганические соединения (водород, сероводород, аммиак и т.д.). Этот процесс называется хемосинтезом.

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.

Значение для экологии

Можно предположить, что жизнь в лесу была бы лучше, если пропадут хищные звери, гадюки, тараканы и клопы. Но они в цепи питания — крайне значимые элементы. При их отсутствии может исчезнуть экологическая гармония: больные животные станут разносить инфекции, передавая их другим зверям и людям, прекратится опыление у растений, что привело бы к сокращению урожая.

Каждая составная часть системы имеет огромное значение, поэтому человеку необходимо наблюдать за состоянием экологической системы и животными из Красной книги.

Цепь питания формируется из нескольких элементов, каждый из которых является организмом отдельного типа. Нередко это бывает группировка похожих организмов, тогда у пищевого компонента в несколько раз повышается возможность жизнедеятельности и приумножении, если какой-либо из типов случайно пропадет. В биологической системе необходимо беспрерывное потребление энергии. Питательные вещества последовательно переходят от одного звена цепочки питания к другому — от простейших организмов к сложным.

Пищевая цепочка способствует пониманию кормовых взаимоотношений в природе. Живые организмы связаны между собой. При изъятии какого-либо пищевого звена последствия могут быть катастрофичными. Поддержание баланса пищевой системы — это основной вопрос для современной экологии.

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.

Люди, животные, грибы и многие бактерии – гетеротрофы. Их роль в пищевых цепях заключается в потреблении других живых организмов. Существует множество видов гетеротрофов с разными экологическими ролями: от насекомых и растений до хищников и грибов.

КОЛЮЧАЯ ЗАЩИТА

Главные отличительные признаки ежей — это иголки на спине и особая зубная система. Все представители этого семейства имеют короткое тело, длинную мордочку и большие уши. На спине под кожей у ежей проходит длинная мышца, которая помогает им сворачиваться в клубок. В зависимости от настроения они могут взъерошивать иголки или опускать их, становясь более гладкими.

Иногда они надвигают на лоб колючий «капюшон».

При опасности еж сворачивается клубком, выставив иголки, и замирает. В большинстве случаев это спасает его от хищников, но не всегда. Так, хитрая лиса катит свернувшийся колючий клубок до ближайшей лужи или ручья, он разворачивается в воде и становится легкой добычей. Без труда ловят ежей и крупные совы (филин и неясыти). Они летают бесшумно, зверек просто не успевает свернуться клубком, прежде чем его настигнут когти пернатого хищника.

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 иногда считаются отдельным трофическим уровнем. Как группа, они питаются отмершими организмами, поступающими на различных трофических уровнях. (Например, они способны перерабатывать разлагающееся растительное вещество, тело недоеденной хищниками белки или останки умершего орла.) В определенном смысле, трофический уровень редуцентов проходит параллельно стандартной иерархии первичных, вторичных и третичных потребителей. Грибы и бактерии являются ключевыми редуцентами во многих экосистемах.

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.

Примеры правильного составления

Ознакомившись со структурой и характеристикой участников, можно дополнить знания примерами пастбищной цепи. При этом важно учитывать характер экосистемы, определить соответствующие признаки и условия проживания ее обитателей. Наглядные примеры пастбищной цепи питания:

• Полевая. Цветок (клевер) — опылитель (бабочка) — ящерица — птица (сокол).
• Луговая. Трава — заяц — лиса — волк. Сок растения — тля — божья коровка — паук — жаба — еж — лиса.
• Морская. Планктон — циклопы — килька — кайра — человек.
• Речная. Фитопланктон — рачки дафнии — плотва — окуни — щука — выдра.
• Лесная. Кора дерева — жуки-короеды — дятлы — совы — ястребы.

Составляя схемы участников, следует учитывать их образ жизни, масштабы местности и способы питания. При этом наблюдается закономерность — при переходе на более высокий трофический уровень вес особей увеличивается, а количество в популяции снижается. Например, грызуны полевки, которые питаются травой. Они меньше по размеру и многочисленней, чем их враги — лисы, совы, куницы.

Существуют и иные цепи взаимосвязей. Например, трава — корова — ленточный червь — бактерии. Случается, что из цепи выпадают консументы: ягоды — мучнисторосистый гриб — фаги. Однако любую из цепей начинают растения, а замыкают индивиды, которые питаются органическими остатками.

Уровни пищевой (трофической) цепи

Схема уровней 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).

Каждая пищевая цепь заканчивается высшим хищником или суперхищником – животным без естественных врагов (например, крокодил, белый медведь, акула и т.д.). Они являются “хозяевами” своих экосистем.

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.

Значение для экологии

Можно предположить, что жизнь в лесу была бы лучше, если пропадут хищные звери, гадюки, тараканы и клопы. Но они в цепи питания — крайне значимые элементы. При их отсутствии может исчезнуть экологическая гармония: больные животные станут разносить инфекции, передавая их другим зверям и людям, прекратится опыление у растений, что привело бы к сокращению урожая.

Каждая составная часть системы имеет огромное значение, поэтому человеку необходимо наблюдать за состоянием экологической системы и животными из Красной книги.

Цепь питания формируется из нескольких элементов, каждый из которых является организмом отдельного типа. Нередко это бывает группировка похожих организмов, тогда у пищевого компонента в несколько раз повышается возможность жизнедеятельности и приумножении, если какой-либо из типов случайно пропадет. В биологической системе необходимо беспрерывное потребление энергии. Питательные вещества последовательно переходят от одного звена цепочки питания к другому — от простейших организмов к сложным.

Пищевая цепочка способствует пониманию кормовых взаимоотношений в природе. Живые организмы связаны между собой. При изъятии какого-либо пищевого звена последствия могут быть катастрофичными. Поддержание баланса пищевой системы — это основной вопрос для современной экологии.

Для жизни требуется постоянно брать силы. Серия взаимодействий среди групп живых организмов, когда осуществляется перенесение вещества и биологической энергии при съедании одними существами других, именуется цепью питания. Эти жизненные процессы изучаются школьниками на уроках по окружающему миру в 3 классе. Кто что ест в цепи питания, наглядно можно увидеть на картинках.

Типы пищевых цепей

В природе, как правило, выделяют два типа пищевых цепей:

• пастбищную
• детритную

Пастбищная пищевая цепь

Схема пастбищной пищевой цепи

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

Схема детритной пищевой цепи

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.

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:

1. Семена деревьев — лесная мышь — филин. В такой схеме дерево — продуцент, консумент первого порядка — мышь поедает продукт, производимый им — семя, а ее в свою очередь ловит филин, чья кормовая база на 60 % состоит из мелких грызунов.
2. Кора дерева или кустарника — жук-короед — воробей — ястреб. Подобный вид сложнее — здесь присутствуют консументы трех разрядов. Растительная пища — кора — идет на корм членистоногому короеду. Он становится добычей маленькой насекомоядной пташки — такой, как воробей. Тот попадает в когти крупной хищной птицы — ястреба, питающегося маленькими собратьями и млекопитающими.
3. Травянистое растение — гусеница — большой жук (красотел пахучий) — синица — кобчик. Представленная линейка — одна из сложнейших в лесу. В ней находятся два типа насекомых — гетеротрофов, один из которых плотоядный.

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.

Вот пара примеров:

1. Гриб — лось — медведь. Короткая, но вполне отражающая особенности местной флоры и фауны взаимосвязь. Грибы-автотрофы поглощаются фитофагом-лосем. В природе на столь мощного копытного осмеливается охотиться лишь еще более мощный зверь – медведь. Именно косолапый является венцом этой экосистемы, не имея естественных врагов.
2. Ель — жук-древоточец — дятел — сокол — клещ. В данном случае цепь замыкается на редуценте – паразите, питающемся кровью сокола. Первая часть последовательности схожа с предыдущей, вторая содержит насекомое-деструктора, относящегося к группе паразитирующих организмов. Их участие в круговороте веществ весьма характерно для лесных территорий.

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:

1. Сосна – белка – лиса — блоха. Четырехуровневая цепь изображает типичную для тайги взаимосвязь: белка питается семенами из сосновых шишек, и сама становится добычей для крупного млекопитающего – рыжей лисицы. А на шкуре хищницы заводятся паразиты – блохи, сосущие кровь.
2. Лишайник – олень – рысь. В северных лесах произрастают мхи и лишайники. Эти растения являются основой рациона оленей. На последних часто охотятся большие таежные кошки – рыси.
3. Перегной – детритные бактерии – одноклеточные – грибы – кабан – медведь. Подобные длинные цепочки характерны для хвойных угодий. В них участвуют микроскопические организмы в качестве консументов.

Кроме того, в такой экосистеме распространены именно детритные последовательности, поскольку процесс гниения животных и растительных останков крайне важен для нормальной жизнедеятельности лесов.

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:

• На каждом трофическом уровне значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, поскольку организмы выполняют клеточное дыхание и передвигаются в повседневной жизни.
• Некоторые органические молекулы, которыми питаются организмы, не могут перевариваться и выходят в виде фекалий.
• Не все отдельные организмы в трофическом уровне будут съедены организмами со следующего уровня. Вместо этого, они умирают, не будучи съеденными.
• Кал и несъеденные мертвые организмы становятся пищей для редуцентов, которые их метаболизируют и преобразовывают в свою энергию.

Итак, ни одна из энергий на самом деле не исчезает – все это в конечном итоге приводит к выделению тепла.

ПОРА ЛЮБВИ

В марте у ежей начинается гон. На запах самки приходят несколько претендентов, самцы громко фыркают, сопят и пищат. Соперники устраивают настоящие баталии: они кусают и толкают друг друга иголками. Но до серьезных травм дело не доходит. Внимание самки получает самый настойчивый и активный самец, который сумеет разогнать всех поклонников.

Беременность продолжается 40 дней. За неделю до родов самка строит себе гнездо из мха, прошлогодних листьев и сухой травы в укромном месте под упавшими деревьями, среди кустов и хвороста.

В апреле у ежихи появляются 5-7 детенышей. Новорожденные зверьки слепые и глухие, они покрыты мягкими белесыми иголками, которые приобретают жесткость уже через несколько часов. Если самку потревожить, то она перенесет своих ежат в зубах в другое безопасное место. До месячного возраста мать кормит детенышей молоком. Через 1,5-2 месяца молодые ежики покидают родное гнездо и становятся самостоятельными. За лето самка дает только один приплод. До осени ей надо восстановить силы и накопить подкожный жир, который необходим зверьку для зимовки.

ВСЕМ СПАТЬ

Активный период жизни у ежей занимает около 5-6 месяцев. Все остальное время они спят. На зиму еж ищет себе убежище под землей, на глубине не менее 1,5 м. Это могут быть пустоты в земле или брошенные норы лис или барсуков. Иногда зверек роет убежище сам. Ошибка в выборе места зимовки может стоить ему жизни: слишком близко расположенные к поверхности логова промерзают, и еж погибает.

Сигналом, что пора отправляться на покой, для животного служит сокращение светового дня и понижение суточной температуры до 10-12 °С. Зимуют ежи по одному. Животное сворачивается плотным клубком, так теплопотери сокращаются. Температура тела ежа опускается с 33,7°С до 1,8°С, частота сердечных сокращений снижается до минимума. В состоянии спячки зверек может прожить без еды до 8 месяцев, тогда как в период бодрствования он не выносит голода даже в течение 10 дней.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

• Класс: млекопитающие.
• Отряд: ежеобразные.
• Семейство: ежовые.
• Род: лесные ежи.
• Вид: белогрудый еж.
• Латинское название: Erinaceus concolor.
• Размер: длина тела около 35 см, хвоста — 20-39 мм.
• Вес: в зависимости от времени года от 600 г до 1230 г.
• Окраска: голова и бока темно-бурые, горло и брюшко гораздо светлее, на груди почти всегда белое пятно, иглы светлые, с темным пояском в верхней части.
• Продолжительность жизни белогрудого ежа: от 4 до 7 лет.