Цепь питания — это последовательность организмов, в которой каждый предыдущий участник служит пищей для следующего, обеспечивая передачу вещества и энергии. Из каких звеньев состоят пищевые цепи, какими они бывают и почему исчезновение одного вида может изменить всю экосистему — в материале РИА Новости.
Что такое цепь питания
Цепь питания, или трофическая цепь, — это линейная последовательность организмов, связанных отношениями "пища — потребитель". Вместе с органическим веществом от одного звена к другому передается заключенная в нем энергия.
Простейшая схема выглядит так:
Растение — травоядное животное — хищник — редуценты
Например, в схеме "трава — заяц — лиса" трава является источником вещества и энергии для зайца, а заяц — для лисы.
Большинство наземных пищевых цепей получает первоначальную энергию от солнца. Зеленые растения превращают солнечную энергию в энергию химических связей в процессе фотосинтеза. Затем она переходит к травоядным и хищным животным. В некоторых экосистемах, например возле глубоководных гидротермальных источников, основой производства органического вещества служит не фотосинтез, а хемосинтез.
Цепь питания показывает только один путь передачи энергии. Один и тот же организм обычно питается разными видами и сам может становиться добычей нескольких хищников, поэтому реальная структура природной экосистемы сложнее линейной схемы.
Из чего состоит цепь питания
Каждое звено цепи питания занимает определенный трофический уровень — положение организма в системе передачи вещества и энергии. Основные группы участников — продуценты, консументы и редуценты.
Группа | Роль в экосистеме | Примеры | Трофический уровень |
Продуценты | Создают органическое вещество из неорганических соединений | Зеленые растения, водоросли, фитопланктон | Первый |
Консументы первого порядка | Питаются продуцентами | Заяц, гусеница, кузнечик, зоопланктон | Второй |
Консументы второго порядка | Поедают травоядных животных | Лягушка, насекомоядная птица, мелкая хищная рыба | Третий |
Консументы третьего и последующих порядков | Питаются другими хищниками или всеядными животными | Ястреб, щука, тунец | Четвертый и последующие |
Редуценты | Разлагают органические остатки до более простых, в том числе минеральных, веществ | Бактерии, грибы | Действуют на материале всех уровней |
Продуценты образуют основу большинства пищевых цепей. Растения, водоросли и фитопланктон используют энергию света для синтеза органического вещества.
Консументы первого порядка — преимущественно травоядные. Консументы второго порядка поедают травоядных, а следующие уровни занимают более крупные хищники и всеядные животные. Положение вида не всегда постоянно: всеядный организм может получать пищу с разных трофических уровней.
Редуценты, прежде всего бактерии и грибы, разрушают остатки растений, животных и продукты их жизнедеятельности. Благодаря им химические элементы возвращаются в почву и воду в доступной для продуцентов форме, поддерживая круговорот веществ.
Как передается энергия между звеньями
При переходе на следующий трофический уровень передается только часть энергии, накопленной предыдущим. Остальная расходуется на дыхание, движение, рост и другие процессы.
Для упрощенных расчетов используют правило 10%, связанное с работами эколога Реймонда Линдемана. Оно предполагает, что следующий трофический уровень получает в среднем около одной десятой энергии предыдущего:
10 000 кДж — 1000 кДж — 100 кДж — 10 кДж
В этом примере продуценты накопили 10 тысяч килоджоулей, консументам первого порядка перешло около тысячи, второго — около 100, а третьего — примерно десять килоджоулей.
Важно! Правило 10% — ориентировочная модель, а не неизменный закон для всех экосистем.
Потеря энергии объясняет форму экологической пирамиды и ограничивает длину пищевых цепей.
Виды цепей питания
Выделяют два основных типа пищевых цепей — пастбищные и детритные.
Пастбищная цепь питания
Пастбищная цепь, или цепь выедания, начинается с зеленого растения, водоросли либо другого продуцента. Затем следуют консументы первого порядка — травоядные животные, после которых располагаются хищники.
Например:
- трава — кузнечик — лягушка — змея;
- листья дуба — гусеница — синица — ястреб;
- фитопланктон — зоопланктон — мелкая рыба — щука.
Пастбищные цепи особенно заметны в наземных и водных экосистемах, где основой служат растения, водоросли или фитопланктон.
Детритная цепь питания
Детритная цепь, или цепь разложения, начинается с детрита — мертвого органического вещества. Это могут быть опавшие листья, отмершие части растений, останки животных и продукты их жизнедеятельности.
Детритом питаются детритофаги — дождевые черви, мокрицы, некоторые насекомые и другие организмы. Их, в свою очередь, поедают хищники.
Например:
- опавшие листья — дождевой червь — дрозд — ястреб;
- мертвая древесина — личинка жука — дятел — ястреб;
- растительный детрит в воде — мелкие ракообразные — рыба — цапля.
Пастбищные и детритные цепи не существуют изолированно. Организмы погибают, становятся детритом и включаются в процессы разложения, поэтому оба типа связаны общим круговоротом веществ.
Примеры цепей питания
Конкретный состав пищевой цепи зависит от экосистемы и обитающих в ней видов. В лесу основой могут служить деревья и кустарники, на лугу — травы, а в водной экосистеме — водоросли и фитопланктон.
Приведенные схемы показывают возможные направления передачи вещества и энергии. В реальной природе рацион животных обычно включает больше одного вида пищи.
Цепь питания в лесу
Лесная экосистема включает множество растений, травоядных, всеядных и хищных животных. Здесь одновременно действуют пастбищные и детритные цепи.
Примеры пастбищных цепей:
- листья березы — гусеница — синица — ястреб;
- желуди — лесная мышь — сова;
- молодые побеги — заяц — лиса.
Детритная цепь леса может выглядеть так:
Опавшие листья — дождевой червь — дрозд — ястреб
Цепь питания на лугу и в степи
На лугу и в степи продуцентами служат травы и другие зеленые растения. Их поедают насекомые, грызуны и травоядные млекопитающие, которые становятся добычей хищников.
Примеры:
- трава — кузнечик — лягушка — уж;
- злаки — полевая мышь — сова;
- трава — заяц — лиса;
- семена растений — суслик — степной орел.
Количество звеньев может различаться. В короткой схеме "трава — заяц — лиса" представлены три трофических уровня, а в цепи с кузнечиком, лягушкой и ужом — четыре.
Цепь питания в водоеме и море
Основными продуцентами многих водных экосистем являются водоросли и фитопланктон. Ими питается зоопланктон, который служит кормом для рыб и других водных животных.
Пример для пресного водоема:
Водоросли — дафния — мелкая рыба — щука
Другой вариант:
Водное растение — личинка насекомого — карась — цапля
Пример морской цепи:
Фитопланктон — зоопланктон — анчоус — тунец
Еще одна морская схема:
Фитопланктон — криль — усатый кит
Что такое пищевая сеть и чем она отличается от цепи питания
Пищевая цепь показывает один линейный путь передачи вещества и энергии, а пищевая сеть объединяет множество пересекающихся цепей. Трофическая сеть точнее описывает экосистему, поскольку большинство организмов использует несколько источников пищи.
Пример линейной цепи:
Трава — мышь — сова
Упрощенная пищевая сеть выглядит сложнее:
- трава — кузнечик — лягушка — уж;
- трава — мышь — сова;
- семена — мышь — лиса;
- кузнечик — птица — ястреб;
- мышь — уж — ястреб.
Чем больше в экосистеме видов и альтернативных связей, тем больше у нее возможностей компенсировать изменение численности отдельных организмов. Однако это не означает, что любая богатая пищевая сеть автоматически устойчива к любым нарушениям.
Что произойдет, если исчезнет одно звено цепи питания
Исчезновение одного звена может изменить численность организмов на соседних трофических уровнях и нарушить природный баланс.
Например:
Трава — полевка — сова
Если сов становится значительно меньше, численность полевок может вырасти. Грызуны начнут потреблять больше травы и семян, что скажется на восстановлении растений и количестве пищи для других травоядных. Если исчезнут полевки, совам придется искать другую добычу или покинуть территорию, а растения, которыми питались грызуны, могут распространиться сильнее.
Последствия не всегда развиваются по одной схеме. Если у хищника много альтернативной добычи, он может сохранить численность. Если исчезнувший организм выполнял уникальную функцию, нарушение окажется более выраженным.
Часто задаваемые вопросы
Ответы на частые вопросы о строении и длине пищевых цепей.
Сколько звеньев бывает в цепи питания?
Единого числа нет, но многие цепи включают несколько трофических уровней.
Кто находится на первом трофическом уровне?
Первый уровень обычно занимают продуценты — растения, водоросли и фитопланктон. Они создают органическое вещество, используя солнечную энергию, а в некоторых экосистемах — энергию химических реакций.
Чем пищевая цепь отличается от пищевой сети?
Цепь показывает один путь передачи энергии, а сеть объединяет множество связанных цепей. Пищевая сеть лучше отражает реальные отношения между организмами в экосистеме.
Почему пищевые цепи не бывают бесконечными?
На каждом следующем трофическом уровне остается меньше доступной энергии. В определенный момент ее становится недостаточно для поддержания еще одного устойчивого уровня потребителей.
Всегда ли цепь питания начинается с растения?
Нет. Пастбищная цепь обычно начинается с растения, водоросли или другого продуцента, а детритная — с мертвого органического вещества.
Являются ли редуценты последним звеном цепи?
В упрощенных схемах их часто ставят в конце, однако бактерии и грибы разлагают остатки организмов со всех трофических уровней. Поэтому их роль выходит за пределы одной линейной цепи.
Главное о цепях питания
Цепи питания показывают, как вещество и энергия переходят между организмами.
Главные факты о цепях питания:
- цепь питания — последовательность организмов, связанных отношениями питания;
- первый трофический уровень большинства цепей занимают продуценты;
- консументы первого порядка питаются продуцентами, а следующие уровни представлены преимущественно всеядными и хищниками;
- редуценты разлагают мертвое органическое вещество и возвращают химические элементы в окружающую среду;
- пастбищная цепь начинается с живого продуцента, детритная — с органических остатков;
- правило 10% приблизительно описывает уменьшение энергии при переходе между уровнями;
- пересекающиеся пищевые цепи образуют трофическую сеть;
- исчезновение одного звена может изменить численность других организмов и устойчивость экосистемы.
