Александр Челноков - Общая и прикладная экология

В состав биоценоза входят организмы, различающиеся по способу питания, – автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы – это организмы, которые образуют органическое вещество своего тела посредством фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы – все хлорофиллоносные зеленые растения и микроорганизмы. Хемосинтез осуществляют некоторые почвенные и водные хемоавтотрофные бактерии, которые используют в качестве энергии не солнечный свет, а ферментативное окисление ряда веществ – водорода, сероводорода, серы, аммиака, железа. Фотоавтотрофы (зеленые растения) составляют основную массу биоты и отвечают за образование всего нового органического вещества в экосистеме, т. е. являются первичными производителями продукции – продуцентами экосистем. Синтезированная автотрофами новая биомасса органического вещества – это первичная продукция , а скорость ее образования – первичная продуктивность экосистем. Автотрофы образуют первый трофический уровень экосистемы.

Гетеротрофы не способны осуществлять фото- и хемосинтез. Они не могут самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганических веществ, а для питания используют органические вещества, уже созданные другими организмами. К ним относятся человек, животные и некоторые микроорганизмы. Образованная гетеротрофами масса органического вещества – это вторичная продукция , а скорость образования вторичной продукции называется вторичной продуктивностью .

Экосистема представляет собой непрерывно обновляющееся при смене поколений и меняющее среду обитания сообщество, живущее за счет притока энергии и круговорота веществ, организуемого самим сообществом. Экосистема как биологическая система может существовать только в процессе движения через нее вещества, энергии и информации.

Каждая экосистема имеет собственное материально-энергетическое обеспечение и определенную функциональную структуру, основанную на пищевых (трофических) отношениях. Эта структура представлена тремя группами организмов – продуцентами, консументами и редуцентами, каждая из которых выполняет определенную работу в круговороте веществ и энергии. В зависимости от роли, которую играет организм в биогенном круговороте, он относится к определенной функциональной группе организмов.

1. Продуценты ( создатели ) – автотрофные организмы, создающие в процессе фотосинтеза и хемосинтеза органические вещества из неорганических. Основные продуценты в наземных и водных биоценозах – это зеленые растения.

2. Консументы ( потребители ) – гетеротрофные организмы, которые используют для питания органические вещества, произведенные растениями или другими гетеротрофами, и передают содержащуюся в них энергию по пищевым цепям. Они не способны синтезировать органические вещества своего тела из неорганических составляющих. К ним относятся животные и человек.

В зависимости от вида потребляемого органического вещества, консументы подразделяются на порядки . Организмы, потребляющие продуцентов, – консументы первого порядка ( фитофаги , или растительноядные ). Организмы, потребляющие консументов первого порядка, – это консументы второго порядка ( зоофаги , или плотоядные животные , питающиеся фитофагами). Организмы, потребляющие консументов второго порядка, – консументы третьего порядка (хищники, питающиеся другими животными). Количество порядков в природе ограничено первичной продукцией продуцентов.

3. Редуценты ( разрушители, деструкторы, детритофаги ) – гетеротрофные организмы, разрушающие мертвое органическое вещество растений и животных ( детрит ) до элементов-биогенов, которые затем поглощаются продуцентами. Продуценты и консументы на определенной стадии жизненного цикла отмирают и образуют детрит, который через несколько этапов также превращается в биогены за счет минерализации.

Различают три порядка редуцентов:

• редуценты первого порядка (механические разрушители) – осуществляют механическое разрушение детрита, практически его не разлагая. К ним относятся некоторые виды насекомых и их личинки, землероющие млекопитающие;

• редуценты второго порядка (гуминизаторы) – частично разлагают детрит, превращая его в гумус. Эту функцию выполняют грибы, простейшие и микроорганизмы размером более 0,1 мм;

• редуценты третьего порядка (минерализаторы) – обеспечивают полное разрушение гумуса до химических элементов-биогенов. К ним относятся микроорганизмы размером менее 0,1 мм.

Редуценты, отмирая, также превращаются в детрит. Существование живых организмов возможно только в такой среде, где связи с другими живыми организмами обеспечивают благоприятные условия для роста, развития и воспроизведения себе подобных. Основной формой проявления связей с другими живыми организмами служат пищевые взаимоотношения, на которых формируются пищевые (трофические) цепи и пищевые (трофические) сети.

Трофическая цепь ( цепь питания ) –перенос энергии пищи от ее источника (зеленого растения) через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими из более высоких трофических уровней.

Трофический уровень – совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей трофической цепи, объединенных одним типом питания. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Цепь питания состоит из нескольких звеньев, или трофических (пищевых) уровней. На рис. 2.3 представлена классическая пищевая цепь.

Рис. 2.3. Классическая пищевая цепь

П е р в ы й уровень образуют автотрофные организмы – продуценты, т. е. зеленые растения и простейшие, содержащие хлорофилл; в т о р о й – консументы первого порядка, или потребители, т. е. животные организмы, потребляющие растения (фитофаги, или растительноядные); т р е т и й трофический уровень – паразитические и хищные животные организмы, живущие за счет растительноядных консументов. В классической цепи питания может существовать еще один уровень, образованный сверхпаразитами и хищниками второго порядка. Следует отметить, что обычно цепи питания не бывают бесконечно длинными, чаще всего они состоят из трех-пяти уровней. Это обусловлено тем, что чем больше участников в цепи питания, тем больше она подвержена влиянию внешней среды и тем менее она устойчива.