Что такое пищевая сеть?
Пищевая сеть — это совокупность всех трофических уровней в конкретной экосистеме, которые могут взаимодействовать друг с другом. Он состоит из коллекции взаимосвязанных пищевых цепочек. Определенный трофический уровень пищевой цепи имеет равные шансы быть предшествующим более высокому трофическому уровню. Таким образом, каждый трофический уровень пищевых цепей в пищевой сети может соединяться с другими трофическими уровнями, образуя сеть. Например, белка определенной экосистемы может быть съедена лисой или енотом. С другой стороны, лиса также ест мышей и кузнечиков.
Рисунок 2: Морская пищевая сеть
Пирамида энергий
Как мы знаем, экологическая пирамида — это графическая модель той или иной экосистемы. Одной из важных экологических моделей является графическое построение потока энергии. Пирамида, которая отражает скорость и время прохождение пищи через пищевую цепь, называется пирамидой энергий. Она была сформулирована благодаря знаменитому американскому ученому, который являлся экологом и зоологом, — Реймонду Линдеману. Реймонд сформулировал закон (правило экологической пирамиды), который утверждал, что при переходе с низшего трофического уровня на последующий через представленные пищевые цепи проходит порядка 10 % (более или менее) энергии, которая поступила на предыдущий уровень в экологической пирамиде. А оставшаяся часть энергии, как правило, тратится на процесс жизнедеятельности, на воплощение этого процесса. А в результате самого процесса обмена в каждом звене организмы теряют порядка 90 % своей энергии.
Структура пищевой цепи
Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды. Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не используют другие организмы, являясь продуцентами. Чаще всего на этом месте находятся растения, грибы, водоросли. Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.
Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80—90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4—5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.
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.
Пищевая сеть – своеобразный симбиоз
Здесь мы сталкиваемся с определенным видом отношений. Речь идет о так называемом симбиозе. Это прямые отношения, при которых оба организма извлекают пользу. Их также называют пищевые сети и цепи. Оба термина имеют похожее значение.
Чем отличаются друг от друга пищевая цепь и пищевая сеть? Отдельные группы организмов (грибы, растения, бактерии, звери) постоянно обмениваются между собой определенными веществами и энергией. Данный процесс называется пищевой цепью. Обмен между группами осуществляется во время поедания одних другими. Процесс взаимодействия между подобными цепями называется пищевой сетью.
Примеры пищевых цепочек
Пищевые цепи представлены в соответствии с экосистемой. В этом случае основными типами являются:
Водная пищевая цепь
В водных экосистемах основными продуцентами являются филлопланктон, представляющий собой набор одноклеточных и микроскопических водорослей, которые осуществляют фотосинтез.
Основными потребителями являются зоопланктон (простейшие, черви, ракообразные и т. Д.), Организмы, питающиеся филлопланктоном, или некоторые виды бактерий.
Зоопланктон, в свою очередь, служит пищей для рыб и так далее.
Наземная пищевая сеть
Как видно из изображения, в наземной пищевой цепочке растения являются производителями, которые, в свою очередь, служат пищей для основных потребителей (травоядных или всеядных), представленных кузнечиком.
Разложители (грибки и бактерии) появляются в конце цикла, но могут действовать на любом трофическом уровне, от разложения мертвого органического вещества. Это фундаментальное мероприятие для обеспечения баланса экосистемы и жизненного цикла.
Пищевая цепочка человека
Человек всеяден, то есть питается как растениями, так и мясом. В этом случае его можно классифицировать как первичного, вторичного или третичного потребителя в соответствии с потребляемой пищей.
Например, человек является вторичным потребителем, когда он ест говядину, поскольку это животное, будучи живым, питалось травой, то есть действовало в качестве основного потребителя.
Виды пищевых сетей
Пищевые сети обязательно соединены и только иллюстрируют крошечную часть сложности реальных экосистем. Например, число разновидностей на планете вероятны в общем заказе 10, более чем 95% этих разновидностей состоят из микробов и беспозвоночных, и относительно немногих назвали или классифицировали таксономисты. Явно подразумевается, что естественные системы ‘неаккуратны’ и что пищевая сеть, трофические положения упрощают сложность реальных систем, которые иногда слишком подчеркивают много редких взаимодействий. Большинство исследований сосредотачивается на больших влияниях, где большая часть энергетической передачи происходит. «Эти упущения и проблемы — поводы для беспокойства, но на представляют доказательства, не представляют непреодолимые трудности».
Есть различные виды или категории пищевых сетей:
Исходная сеть — один или несколько узлов (лов), все их хищники, вся еда эти хищники едят и так далее.
Сеть слива — один или несколько узлов (лов), вся их добыча, вся еда, что они охотятся, едят и так далее.
Сообщество (или связность) сеть — группа узлов и все связи того, кто ест кого.
Энергетическая сеть потока — определила количество потоков энергии между узлами вдоль связей между ресурсом и потребителем.
Палеоэкологическая сеть — сеть, которая восстанавливает экосистемы из отчета окаменелости.
Функциональная сеть — подчеркивает функциональное значение определенных связей, имеющих силу сильного взаимодействия и большее влияние на общинную организацию, больше, чем энергетические пути потока. У функциональных сетей есть отделения, которые являются подгруппами в большей сети, где есть различные удельные веса и преимущества взаимодействия
Функциональные сети подчеркивают, что «важность каждого населения в поддержании целостности сообщества отражена в его влиянии на темпы роста другого населения».
В пределах этих категорий пищевые сети могут быть далее организованы согласно различным видам исследуемых экосистем. Например, человеческие пищевые сети, сельскохозяйственные пищевые сети, обломочные пищевые сети, морские пищевые сети, водные пищевые сети, пищевые сети почвы, Арктика (или полярный) пищевые сети, земные пищевые сети и микробные пищевые сети. Эти характеристики происходят от понятия экосистемы, которое предполагает, что явления под следствием (взаимодействия и обратные связи) являются sufficient, чтобы объяснить образцы в пределах границ, таких как край леса, острова, береговой линии или некоторых других явных физических характеристик.
Обломочная сеть
В обломочной сети вопрос растений и животных сломан аппаратами для разложения, например, бактерии и грибы, и двигается в detritivores и затем плотоядных животных. Часто есть отношения между обломочной сетью и пасущейся сетью. Грибы, произведенные аппаратами для разложения в обломочной сети, становятся источником пищи для оленя, белок и мышей в пасущейся сети. Земляные черви, которых съели малиновки, являются detritivores, потребляющим распадающиеся листья.
«Осколки могут быть широко определены как любая форма неживущего органического вещества, включая различные типы растительной ткани (например, мусор листа, сухостой, водный macrophytes, морские водоросли), ткань животных (падаль), мертвые микробы, фекалии (удобрение, экскременты, фекальные шарики, гуано, обжираться), а также продукты, спрятавшие, выделенные или источавшие от организмов (например, внеклеточные полимеры, нектар, выпоты корня и сточные воды, расторгнутое органическое вещество, внеклеточная матрица, растительная слизь)
Относительная важность этих форм осколков, с точки зрения происхождения, размера и химического состава, варьируется через экосистемы»
Как организмы взаимосвязаны
Известно, что бобовые растения (клевер, мышиный горошек, караганы) сожительствуют с клубненьковыми бактериями, переводящими азот в формы, которые усваиваются растениями. В свою очередь бактерии получают от растений необходимые им органические вещества.
Подобная взаимосвязь складывается между цветковыми растениями и грибами. Не случайно многие из них называют подберезовиками, подосиновиками, дубовиками. Иногда грибы-микоризообразователи являются непременным фактором, обеспечивающим прорастание семян
Особенно важно это для семейства орхидных. В тропиках малая цапля кормится паразитами, склевывая их с копытных животных
Некоторые перепончатокрылые насекомые добывают нектар из цветков бобовых, для которых являются единственными опылителями.
Что такое пищевая цепь
Пищевая цепочка — это серия событий в экосистеме, когда один организм ест другой, а затем съедается другим организмом. Эти различные уровни организмов в пищевой цепи называются трофическими уровнями. Двумя основными типами трофических уровней в пищевой цепи являются автотрофы и гетеротрофы. Пищевая цепь — это связь автотрофов с гетеротрофами.
Автотрофы — автотрофы являются основными производителями экосистемы; следовательно, они представляют первичный трофический уровень каждой пищевой цепи и пищевой сети. Два типа автотрофов — это фотоавтотрофы, которые используют энергию солнечного света для производства простых органических соединений, таких как растения, водоросли и цианобактерии, и хемоавтотрофы, которые использовать энергию химических веществ для производства простых органических соединений, таких как бактерии.
Гетеротрофы — другие организмы, которые питаются первичными продуцентами, все вместе известны как гетеротрофы. Они не могут захватывать энергию для производства органических соединений; следовательно, они потребляют органические соединения, произведенные первичными производителями. Травоядные животные представляют основной уровень потребления, так как они непосредственно питаются растительным веществом. Плотоядные животные являются вторичными потребителями, поскольку они потребляют как растительные, так и животные вещества для получения энергии. Всеядные животные представляют уровень конечного потребителя, поскольку они потребляют только животные вещества. Они являются третичными потребителями . У некоторых пищевых цепочек есть потребитель, который представляет уровень четвертичного потребителя .
Рисунок 1: Полная цепочка питания
Декомпозеры представляют собой другой важный трофический уровень пищевой цепи, хотя они всегда не появляются в пищевой цепи. Иногда разлагающие вещества рассматриваются на отдельном трофическом уровне, так как они потребляют разлагающиеся вещества растений и животных.
Конкурентные отношения между группами
Взаимоотношения, приводящие к угнетению одного из партнеров, не обязательно связаны отношениями питания. Многие сорняки выделяют метаболиты, задерживающие рост растений. Одуванчик, пырей ползучий, василек угнетающе действуют на овес, рожь и другие культивируемые злаки.
В каждом биоценозе живут популяции многих видов, и отношения между ними многообразны. Можно сказать, что популяция ограничена в своих возможностях этими отношениями и должна найти присущее только ей место.
Уровень обеспеченности места обитания экологическими ресурсами определяет возможность существования многих ниш. От этого зависит и число видовых популяций, образующих биоценоз. В условиях благоприятного климата степей формируются биоценозы, состоящие из сотен видов, а в тропическом климате леса — из тысячи видов организмов. Пустынные биоценозы в жарком климате насчитывают несколько десятков видов.
Столь же изменчиво и пространственное распределение популяций. Тропические леса многоярусны, и живые организмы заполняют весь объем пространства. В пустынях биоценозы просты по структуре, и популяции малочисленны. Таким образом видно, что совместная жизнь организмов в биоценозах необыкновенно сложна. И все-таки растения и звери, грибы и бактерии объединяются в биоценозы и существуют только в их составе. Каковы же причины этого?
Самой главной из них является потребность живых организмов в питании, в трофической зависимости друг от друга.
Равновесие экосистемы может нарушиться
В экосистеме также могут происходить значительные изменения, вследствие чего она может выйти из равновесия. Причиной изменений может быть включение в сообщество нового вида или исчезновение вида, входившего в него прежде. В этом случае со временем между видами складываются новые связи и вновь устанавливается равновесие. Причиной резких изменений становятся внешние природные факторы. Например, при пожаре в лесу, во время бурь, наводнений и извержений вулканов происходят масштабные изменения видового состава: многие виды исчезают, их место с течением времени занимают новые виды. Формируется новая экосистема.
Часто причиной нарушения природного равновесия является человеческая деятельность, в результате которой происходит, например, загрязнение окружающей среды (см. также параграф 9.5).
Резкие изменения происходят в сообществах под воздействием внешних факторов, напр., при пожаре
Пищевые цепи образуют пищевую сеть
В природе все взаимосвязано. Один из видов отношений, складывающихся между живыми организмами в процессе их жизнедеятельности, – это пищевые отношения. Питаясь, организм получает от другого организма необходимые для своей жизнедеятельности питательные вещества и энергию. Организмы, связанные между собой пищевыми отношениями, образуют пищевую цепь. Пищевая цепь показывает, кто кого поедает и каким образом питательные вещества и энергия в экосистеме переходят от одного организма к другому.
Зеленые растения находятся в самом начале пищевой цепи и образуют первое звено, или низший уровень пищевой цепи. Поскольку растения производят органические вещества путем фотосинтеза, их называют продуцентами.
Животные образуют следующие уровни пищевой цепи. Поскольку они потребляют готовое органическое вещество, поедая растения или других животных, их называют консументами. Консументы 1-го порядка – это растительноядные животные, консументы 2-го и 3-го порядков – плотоядные животные. Консументами последнего порядка являются хищники высшего порядка (напр., орлы, тюлени, медведи), которые находятся в конце пищевой цепи.
Обычно животные питаются животными не только одного вида, поэтому они одновременно являются частью нескольких пищевых цепей. Пищевые цепи в природе обычно переплетаются и образуют в экосистеме пищевую сеть. Чем сложнее пищевая сеть, тем устойчивее экосистема.
От производителя к потребителю пищевой цепи
Your browser does not support the video tag.
Пищевая цепь демонстрирует, кто кого ест.
Мертвые организмы разлагают редуценты: бактерии, грибы и некоторые виды животных, например дождевой червь. В результате разложения образуются простые неорганические соединения, доступные для растений. Так редуценты вовлекают химические элементы вновь в круговорот веществ
- Пищевая сеть показывает, как связаны между собой различные пищевые цепи
- Пищевая цепь показывает, как связаны между собой различные пищевые сети
- Пищевая сеть показывает, сколько организмов участвует в каждой пищевой цепи
- Пищевая сеть показывает, насколько велика биомасса каждого звена пищевой цепи
- Пищевая сеть описывает характер взаимодействия между живой и неживой природой
История пищевых сетей
Пищевые сети служат структурой, чтобы помочь экологам организовать сложную сеть взаимодействий среди разновидностей, наблюдаемых в природе и во всем мире. Одно из самых ранних описаний пищевой цепи было описано средневековым Афро-арабским ученым по имени Аль-Джахиз: «Все животные, короче говоря, не могут существовать без еды, ни один не может охотничье животное избегать быть охотившимся в его очереди». Самое раннее графическое описание пищевой сети было Лоренсо Камерано в 1880, сопровождается независимо теми из Пирса и коллег в 1912 и Виктора Шелфорда в 1913. Две пищевых сети о сельди были произведены Виктором Саммерхейсом и Чарльзом Элтоном и Алистером Харди в 1923 и 1924. Чарльз Элтон впоследствии вел понятие продовольственных циклов, пищевых цепей и продовольственного размера в его классической книжной Экологии «Животных 1927 года»; ‘продовольственный цикл Элтона’ был заменен ‘пищевой сетью’ в последующем экологическом тексте. После использования Чарльзом Элтоном пищевых сетей в его синтезе 1927 года они стали центральным понятием в области экологии. Элтон организовал разновидности в функциональные группы, которые сформировали основание для трофической системы классификации в классической и знаменательной статье Рэймонда Линдемена в 1942 о трофической динамике. У понятия пищевой сети есть историческая точка опоры в письмах Чарльза Дарвина и его терминологии, включая «запутанный банк», «нить жизни», «паутина сложных отношений», и в отношении действий разложения земляных червей он говорил о «длительном движении частиц земли». Еще ранее в 1768 Джон Брукнер описал природу как «одну длительную нить жизни».
Интерес к пищевым сетям увеличился после экспериментального и описательного исследования Роберта Пэйна берегов приливной зоны, предполагающих, что сложность пищевой сети была ключевой для поддержания разнообразия разновидностей и экологической стабильности. Много теоретических экологов, включая сэра Роберта Мея и Стюарта Пимма, были побуждены этим открытием и другими исследовать математические свойства пищевых сетей.
Типы пищевых цепей
Существуют два основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.
В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные, консументы 1-го порядка (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом консументы (консументы) 2-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), консументы 3-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.
В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространённых в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоёмах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.
Наземные детритные цепи питания более энергоёмки, поскольку большая часть органической массы, создаваемой автотрофными организмами, остаётся невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10 % энергии и веществ запасённых автотрофами, 90 же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.
Пищевая цепочка и пищевая сеть
Разница между ними заключается в том, что пищевая цепь представляет собой линейную и однонаправленную последовательность, которая указывает, какое живое существо служит пищей для другого.
Пищевая сеть уже представляет собой совокупность нескольких пищевых цепочек, которые более сложным образом представляют реальность отношений питания, существующих в экосистемах.
Пищевая сеть графически представлена большим количеством живых существ, показывая ряд пищевых цепочек со стрелками, указывающими, кто кого потребляет. Стрелки на этом наборе пищевых цепочек делают его похожим на паутину, поэтому появилось обозначение «пищевая сеть».
Таким образом, в пищевой сети мы видим, что один и тот же организм может присутствовать на разных трофических уровнях как в качестве основного потребителя, так и вторичного или третичного. Таким образом, можно следовать всем различным путям, по которым энергия может проходить через экосистему.
Узнайте больше о Web Food.
Примеры пищевых сетей
Многие из описанных отношений носят специфический характер. Однако в каждом биоценозе существуют отношения, в которых принимает участие каждая популяция. Это пищевые или трофические (трофос — пища) отношения.
Примеры пищевых сетей и цепей:
- Многие звери питаются растительной пищей. Их называют травоядными, растительноядными, зерноядными.
- Есть животные, которые поедают других зверей. Их называют плотоядными, хищниками, насекомоядными.
- Встречаются хищные бактерии и грибы.
- Многие животные, бактерии, вирусы, грибы, а иногда и растения не только питаются другими организмами, но и обитают на них. Это паразиты (паразитос — нахлебники).
- Наконец, многочисленные бактерии и грибы питаются органическими остатками. Это сапротрофы (сапрос — гнилой).
Во всех случаях организм, питающийся другими, извлекает одностороннюю пользу. Участвуя в процессе питания, все особи популяции обеспечивают себя необходимой для их жизнедеятельности энергией и разнообразными веществами. Популяция, служащая объектом питания, испытывает отрицательное воздействие со стороны пожирающих ее хищников.
Деструкторы
Немаловажную роль в экосистеме и структуре пищевого взаимодействия выполняют представители группы деструкторов или разрушителей. Данную группу составляют редуценты, перерабатывающие неживые органические соединения и превращающие их в неорганические вещества. Деструкторы занимают нишу отдельного трофического этапа в природе. Их роль состоит в переработке разлагающихся растений и останков погибших животных. Характерными представителями редуцентов являются классы грибов и бактерий, играющих, в свою очередь, большое значение в деятельности экосистем. С их помощью почва получает питание и воду, используемую представителями продуцентов.
Наконец, деструкторы в виде сапрофагов и бактерий используют энергию мертвых растений и животных. На этом этапе потребляется наибольшее количество запасенной живыми существами энергии. Разложение органической массы происходит в двух направлениях: распад углеводов в процессе минерализации до диоксида углерода, аммиака и воды; образование гумуса в почве под влиянием микроорганизмов.
Возвращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они, тем самым, завершают биохимический круговорот. Функционально деструкторы — это те же самые гетеротрофы (консументы), поэтому их часто называют микроконсументами.
