Экосистема: пищевые цепи, правило 10% и круговорот веществ

Экосистема: пищевые цепи и круговорот веществ

Функциональные группы

• Продуценты – автотрофы (растения, водоросли, цианобактерии). При фотосинтезе превращают энергию света в энергию химических связей органических веществ, создают органику из неорганических веществ.
• Консументы – гетеротрофы, потребляющие готовую органику: I порядка – растительноядные, II порядка – хищники, поедающие растительноядных, III порядка – хищники, поедающие хищников.
• Редуценты – бактерии и грибы, разлагающие мёртвую органику до неорганических веществ. В разложении участвуют и почвенные животные – дождевые черви, личинки насекомых (детритофаги). Вирусы в разложении не участвуют – они размножаются только в живых клетках.

На схемах круговорота легко узнать группы по стрелкам: тот, кто получает только неорганические вещества, а отдаёт органические, – продуцент; тот, кто получает органику и возвращает в круговорот неорганические вещества, – редуцент.

Пищевая цепь

Пищевая цепь – ряд организмов, в котором каждое звено питается предыдущим. Пастбищная цепь начинается с растений (семена, листья, водоросли), детритная – с мёртвой органики.

Пример: семена → полевая мышь → гадюка → орёл-змееяд. Если в задании нужно найти начало цепи, ищите продуцента или его часть, которую действительно ест следующее звено.

Одно и то же животное может быть консументом разного порядка: взрослая лягушка ест насекомых – это консумент II порядка; головастик ест водоросли – консумент I порядка.

Правило 10% (правило Линдемана)

С одного трофического уровня на следующий переходит в среднем около 10% энергии, остальное тратится на дыхание и рассеивается в виде тепла. Поэтому цепи короткие (обычно 3–5 звеньев), а биомасса на каждом следующем уровне меньше.

Пример расчёта. Цепь: трава → кузнечик → лягушка → уж. Сколько травы нужно, чтобы уж прибавил 1 кг массы? Решение: на лягушек нужно 1 × 10 = 10 кг, на кузнечиков 10 × 10 = 100 кг, на траву 100 × 10 = 1000 кг. Ответ: 1000 кг (1 т).

Пример 2. Продуценты экосистемы накопили 50 000 кДж энергии. Сколько энергии получат консументы II порядка? Решение: консументы I порядка – 5000 кДж, II порядка – 500 кДж.

Хищник и жертва

Численности хищника и жертвы колеблются согласованно: сначала растёт число жертв, затем с запаздыванием – число хищников; хищники выедают жертв, число жертв падает, за ним падает и число хищников.

Если на графике вторая кривая повторяет первую с отставанием и обычно ниже её, это хищник. Уничтожение хищника часто приводит сначала к росту численности жертв, а затем к её резкому падению из-за нехватки корма и болезней (хищники уничтожали больных и слабых).

Типичные ошибки

• Начинать пищевую цепь с животного (дождевой червь, личинки – это уже консументы).
• Путать направление стрелок: стрелка идёт от того, кого едят, к тому, кто ест.
• Забывать, что 10% – это доля, переходящая на следующий уровень, а не потери.