Пищевая цепь – определение, значение и звенья

Пищевая цепь – это взаимоотношение между различными группами организмов (животных, грибов, растений и прочих), во время которых происходит поедание одной особи другой с целью получения питательных веществ, а также энергии. Это явление называется цепью, поскольку есть точный ряд тех, кто ест, и тех, кого съедят.

Все организмы делятся на звенья в цепи, и каждый принадлежащий к одному из звеньев может быть съеден представителем последующего звена. Количество звеньев в основном не превышает 4-5, но в некоторых ситуациях их может быть куда больше. Основной причиной, из-за которой звеньев не может быть больше, является ограниченность, о которой будет рассказано ниже.

Значение пищевой цепи

Основным значением пищевой цепи является сохранение стабильного состояния живых организмов, ведь если бы не существовала подобная иерархия, то какие-то определённые хищники имели бы возможность уничтожать всех, лишая более слабых возможности питаться и развиваться. Пищевая цепь является неким регулятором всей энергии в биосфере, ведь даже растения, которые считаются пищей для травоядных животных, являются лишь частью цепи. В случае отсутствия таких взаимоотношений между живыми организмами, биосфера ещё миллионы лет назад стала бы безжизненной. Именно поэтому пищевая цепь должна существовать и мешать ей ни в коем случае нельзя, ведь при уничтожении одного звена, другие начинают погибать вслед за ним, создавая цепную реакцию.

Автотрофы (продуценты)

Автотрофы – это те живые организмы, которые не занимаются поеданием других, ведь они имеют способность к производству собственной пищи. В основном они создают себе еду при помощи простых молекул, например, углекислого газа или углерода. Они также делятся на два основных типа:

• Хемоавтотрофы, которые питаются благодаря химическим реакциям. Процесс их питания называется хемосинтезом и заключается в задействовании неорганических соединений.
  
  
• Фотоавтотрофы (их также называют фотосинтезирующими организмами), к ним относятся растения, которые перерабатывают солнечный свет посредством фотосинтеза, чтобы производить питательные вещества и не уничтожать других живых организмов. Из других примеров можно привести цианобактерии и водоросли.

Если углубляться в экологию и биологию, то можно сделать очень простой вывод: именно автотрофы являются основной для всех экосистем на Земле. Большинство пищевых цепей начинается с них, поскольку они способны выживать без поедания других организмов, а значит более первичных звеньев быть попросту не может. Их называют производителями или продуцентами.

Гетеротрофы (консументы)

Гетеротрофы, которые в экологическом сообществе называются потребителями, не способны производить питательные вещества из солнечной или химической энергии. Из-за этого им приходится поедать других существ или продукты, производимые ими. Люди относятся как раз-таки к этой категории, как и животные, грибы, а также большинство других бактерий. Ролью гетеротрофов считается потребление других организмов. Видов существует множество, поэтому выделить какие-то основные попросту невозможно, ведь варьируются они в зависимости от разных экологических ролей.

Гетеротрофы могут быть растительноядными (насекомые, некоторые животные, такие как коровы или лошади), плотоядными (большинство хищников), и всеядными (медведи, обезьяны и большая часть птиц). Человек относится ко всеядным, поскольку в своём рационе употребляет как животный, так и растительный белок.

Деструкторы (редуценты)

Данная группа также считается потребителями, но в ней есть весомые отличия от гетеротрофов, поэтому полноценными потребителями они не являются, будет лучше сказать, что они промежуточная стадия между автотрофами и гетеротрофами. Они перерабатывают мертвых существ, разлагая их на неорганические соединения, а после употребляют из них всё, что может пригодиться организму. К этой группе в основном относятся грибы и некоторые виды бактерий, а их роль ничуть не меньше, чем у консументов и продуцентов. Многие исследователи даже думают, что их ценность в пищевой цепи куда выше, чем у последних, поскольку они не уничтожают популяции, не мешают развитию других организмов, а убирают остатки, мешающие прорастанию здоровых растений, например.

Именно благодаря редуцентам пищевая цепь остаётся здоровой, поскольку питательные вещества из недоеденных растений или остатков пищи гетеротрофа возвращаются в почву, позволяя биосфере нормально функционировать.

Уровни (звенья) пищевой (трофической) цепи

В пищевой цепи, как и говорилось выше, в основном четыре или пять уровней, каждый из которых отличается по значимости и их представителям. Некоторые живые организмы в один и тот же момент могут относиться сразу к нескольким уровням, но это больше исключение из правил, поэтому говорить о них не имеет смысла. Ниже будут перечислены пять основных уровней трофической цепи, благодаря которым биосфера функционирует до сих пор без особых перебоев:

Первый трофический уровень

Любой процесс должен с чего-то начинаться, поэтому в начале пищевой цепи лежит первый трофический уровень. Он состоит из автотрофных организмов (продуцентов), которые для своего выживания генерируют пищу из солнечной энергии или химических реакций. Основными представителями можно назвать практически все растения, поскольку фотосинтез – это то, чего попросту не может быть у животных или бактерий.

Второй трофический уровень

После первого уровня начинается второй, что вполне логично. К нему относятся все растительноядные потребители, которые в свою пищу употребляют растения. В основном это гусеницы, насекомые, небольшие животные, такие как зайцы или овцы, а также множество других живых организмов. Данный уровень можно назвать промежуточным, ведь его представители не настолько сильные, чтобы питаться другими гетеротрофами или деструкторами, но у них в то же время есть возможность съедать автотрофов.

Третий трофический уровень

К третьему уровню относится большинство не самых больших, но и не слабых животных, которые питаются травоядными. Их называют вторичными потребителями или хищниками. Больше нельзя сказать что-то об этом уровне, поскольку к нему принадлежит слишком большое количество живых организмов.

Четвертый трофический уровень

Четвертый уровень является пристанищем сильных хищников, которые без особых проблем съедают представителей второго и третьего. У них есть естественные враги, но их количество очень мало, поскольку именно эти живые организмы получают способность к сопротивлению и защите от других. Например, к ним относятся совы, которые поедают змей, а те в свою очередь питаются зайцами или другими грызунами. Таким образом можно заметить закономерность и последовательность, ведь зайцы питаются растениями. Вот и всё, четыре шага, четыре уровня, четыре живых организма.

Пятый трофический уровень

Это последних из основных звеньев. Представителей данной группы называют высшими хищниками или даже суперхищниками. У животных, относящихся к пятому уровню, нет естественных врагов. Они являются королями своей экосистемы и могут делать всё, что захотят.

К тому же, примечательным можно назвать тот факт, что после смерти какого-либо организма, его труп съедают детритофаги, а остатки разлагаются при помощи редуцентов. Пищевая цепь полностью последовательна, ведь разложенные деструкторами остатки отправляются обратно в почву, а ими уже питаются растения, т.е. представители первого уровня, и вся цепь начинается по новой. Именно поэтому можно с уверенностью сказать, что пищевая цепь является замкнутой системой, в которой есть свой круговорот питательных веществ.

Некоторые живые организмы могут кочевать от одного уровня к другому, в зависимости от экосистемы, в которой они обитают. Из самого понятного примера можно привести медведя, который относится к пятому уровню и считается высшим хищником. Это животное нередко ест ягоды, а значит выступает в качестве представителя травоядных и относится ко второму уровню, но это ведь не значит, что вторичные потребители сумеют его съесть. Кстати, человек лишь за один день может изменить своё местоположение в цепи несколько раз.

Типы пищевых цепей

Учёные выделяют, как правильно, два подразделения пищевых цепей:

1. Пастбищную
2. Детритную

Пастбищная пищевая цепь

Началом этого типа пищевой цепи являются живые зелёные растения, которые предназначены для последующего употребления их в пищу травоядными животными. Их в свою очередь съедят уже хищники третьего, четвертого или пятого трофического уровня. Такие экосистемы зависят от солнечной энергии, которой питаются автотрофы.

Если подводить итог, то пастбищный тип пищевых цепей целиком и полностью зависит от перемещения генерируемой автотрофами энергии по остальным звеньям. Это основной тип, к которому относится большая часть всех экосистем, существующих в природе. Внизу будет перечислено несколько примеров пастбищных пищевых цепей:
Еще пример:

Детритная пищевая цепь

Детритная пищевая цепь берёт своё начало из разлагающихся органических материалов, которые в свою очередь употребляют в пищу детритофаги. После этого данные организмы становятся пищей для хищников. Основным отличием детритного типа от пастбищного можно назвать тот факт, что детритный не нуждается в большом количестве солнечной энергии и не особо зависит от него. Чем больше живых существ будет в цепи, тем больше органических веществ детритофаги сумеют получить после их смерти. Из основных примеров можно назвать подстилку умеренных лесов.

Энергия в пищевой цепи

Вся энергия, которая производится в любой из экосистемы, переносится между трофическими уровнями во время питания. Но этот процесс очень расточительный и неэффективный, ведь то же насекомое съедает лишь часть от растения, забирая небольшое количество энергии. Пищевые цепи, несмотря на всю важность и, казалось бы, полную последовательность, крайне ограничены:

Во время перехода от одного трофического уровня к другому, часть энергии сохраняется в качестве биомассе организмов. Но после употребления этого организма другим, более высоким звеном цепи, сохраняется лишь десять процентов от энергии. Потом происходит ещё один переход, одно существо съело другое и вновь получило лишь 10%. Таким образом потеря изначальной энергии становится очень большой и вся эффективность системы на самом деле полностью отсутствует. Именно по этой причине все пищевые цепи ограничиваются 3-6 уровнями, ведь дальше просто не останется энергии для питания.

Вся эта потеря энергии происходит в форме тепла или отходов, которые появляются после употребления. Из основных причин отсутствия эффективности в, казалось бы, отработанной миллионами лет схемой можно выделить:

• Каждый трофический уровень, как и каждый организм, имеет большое количество энергии в виде тепла. Из-за того, что живые организмы дышат, передвигаются и просто существуют, это тепло расходуется, но восстанавливается во время питания или пищи. Когда одно животное съедает другое, оно уже теряет много энергии, ведь организм всеми силами пытается сохранить себе жизнь и тратит на это огромное количество энергии, в частности тепловой.
  
  
• В каждом организме есть определённое количество молекул, которые невозможно переварить. Именно из-за этого они выходят в виде фекалий, которые есть у каждого живого организма, в частности человека.
  
  
• На самом деле, далеко не все представители определённого звена будут съедены, поскольку их могут попросту не найти или не заметить. Из-за этого они просто погибают спустя какое-то время, например, от болезни или от старости. После этого существо, которое должно было употребить в пищу уже мёртвое, также умирает, создавая цепную реакцию.
  
  
• Фекалии и мёртвые организмы являются пищей для деструкторов, которые перерабатывают их и раскладывают на питательные вещества, а в обмен берут энергию для собственной жизни, не отдавая её никому.

Поскольку в природе есть закон сохранения энергии, ещё с уроков физики каждый человек знает, что никакая энергия не может пропасть бесследно. Вся энергия уходит в виде тепла, которое выделяется в следствие любого действия живых организмов.

Пищевые цепи – примеры

Примеров экосистем, в которых есть свои пищевые цепи, в природе существует множество. Поэтому проще поделить их на некоторые категории и уже от этого отталкиваться при составлении каких-то наглядных пищевых звеньев:

Пищевая цепь у насекомых

Если брать общий вид, то у насекомых пищевая цепь выглядит так: растительность –> фитофаги –> энтомофаги –> крупные хищники. Фитофагами, кстати, называются небольшие и привычные нам насекомые, такие как тля, бабочки и прочие. Они употребляют в пищу растительность, после чего становятся добычей для более крупных насекомых, которыми являются энтомофаги. После этого они становятся пищей для птиц или прочих крупных хищных животных, будь то земноводные или млекопитающие. Более наглядной эта цепь будет выглядит в форме: нектар – пчела – стрекоза – змея – орёл.

Пищевая цепь в биогеоценозе

Биогеоценозом называется некая группа организмов, которые взаимодействуют между собой и тесно связаны. Если какое-то животное биогеоценоза умирает, то оно подвергает исчезновению всю пищевую цепь экосистемы, поскольку представители других звеньев попросту не могут найти себе другую пищу. Из наглядных примеров можно выделить: одуванчик – гусеница – крот – ворон. Таким образом, если гусеница погибнет до того, как её съест крот, то у последнего не будет пищи и тот умрёт вслед за ней, ворону же в этом плане куда проще, ведь он имеет крылья и может просто улететь к другой пище, но без энергии, которая добывается из пищи, он не сумеет это сделать и также умрёт.

Пищевая цепь редуцентов

Редуценты (разрушители или деструкторы) – это те организмы, которые при помощи своих желез способны разлагать остатки органических веществ до простейших неорганических. Лучшим примером можно назвать большинство грибов. Они являются ключевым звеном детритной пищевой цепи, поскольку они способны восстанавливать баланс недостающих веществ в экосистеме.

Водная пищевая цепь

В природе существует не только наземные пищевые звенья и уровни, которые были описаны выше, но и водная, которая имеет довольно весомые отличия. Но даже так, помимо отличий эти цепи нередко пересекаются, ведь водные существа могут нападать на наземных, и наоборот. Таким образом, те же птицы, например, зимородки, являются частью наземной цепи, но питаются представителями водной, рыбами. Точно так же происходит и в обратную сторону: есть рыбы, которые выслеживают и охотятся на насекомых. К тому же, разлагающиеся организмы, представители детритной пищевой цепи, таким же образом могут принадлежать и к водной среде.

Пищевая сеть

Вопреки мнению многих людей и даже некоторых учёных, пищевая цепь и сеть – это разные, хоть и смежные понятия. Если пищевой цепью называют взаимоотношение между живыми организмами в экосистеме, то пищевая сеть – это и есть экосистема, в которую входят все пищевые цепи в определённой системе. Таким образом, пищевая сеть не показывает какую-то цепочку взаимоотношений, не выстраивает их определённую последовательность, а подводит некий итог, включая в себя все живые организмы. Пищевая сеть существует для описания всех отношений между организмами в экосистеме.

Пример пищевой сети