Пищевая цепочка в природе — схемы, звенья и примеры цепей. Что такое цепь питания

При написании статьи я старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду признателен за любые комментарии и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также вы можете написать свое пожелание/вопрос/предложение на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Facebook, с уважением, автор.

Пищевая цепочка в природе — схемы, звенья и примеры цепей

Пищевая цепь — это передача энергии от ее источника через ряд организмов. Все живые существа связаны, так как служат пищевыми объектами для других организмов, каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (от греч trophos «питание»).

Живые организмы тесно связаны не только друг с другом, но и с неживой природой. Эта связь выражается через снабжение живых организмов пищей, водой, кислородом в окружающей среде. Пища содержит энергию, необходимую для жизнедеятельности организма. Поэтому биоценоз может устойчиво существовать только при перераспределении вещества и энергии по пищевым цепям.

Пищевые цепи в природе

Все пищевые цепи состоят из трех-пяти звеньев. Первые обычно являются продуцентами (автотрофами), организмами, способными производить органические вещества из неорганических. Это растения, которые получают питательные вещества посредством фотосинтеза. Далее идут консументы различных порядков — это гетеротрофные организмы, получающие подготовленные органические вещества. Это будут животные: как травоядные, так и плотоядные. Замыкающим звеном пищевой цепи обычно являются редуценты, микроорганизмы, расщепляющие органические вещества.

Автотрофы

Автотрофы или продуценты — это организмы, которые могут строить свои тела из неорганических соединений, используя солнечную энергию. Автотрофы – это растения (только растения).

Они синтезируют из СО2, Н2О (неорганические молекулы) под действием солнечной энергии: глюкозу (органические молекулы) и О2. Они являются первым звеном пищевой цепи и находятся на 1-м трофическом уровне. Для растений пища – это крахмал и питательные вещества, которые извлекаются из почвы и солнечного света. Им не нужно искать пищу, достаточно будет использовать собственные способности и врожденные особенности для получения необходимых питательных веществ, обеспечивающих их рост и развитие.

Итак, автотрофы — это растения, которые получают пищу из дождя, почвы и солнечного света. Фотосинтез (использование света) и хемосинтез (химическая энергия) играют важную роль в снабжении клеток питательными веществами и минералами. В ходе этих сложных процессов «сырые» питательные вещества и минералы превращаются в специальные клетки, которые поглощают солнечный свет и преобразуют его в энергию. Автотрофы также известны как производители.

В природе известны два типа автотрофов:

1. Фотоавтотрофы. К этому виду относятся живые существа, участвующие в фотосинтезе, растения, преобразующие солнечную энергию в сложные соединения. То есть они производят питательные вещества, полученные из углекислого газа за счет работы фотосинтеза. По похожему принципу живут водоросли с цианобактериями.
2. Хемоавтотрофы. За счет химических взаимодействий неорганических соединений органические вещества поступают в организмы экосистемы. Этот процесс называется «хемосинтез”.

Почти все продуценты — фотоавтотрофы, т е зеленые растения, водоросли и некоторые прокариоты, например цианобактерии (ранее называвшиеся сине-зелеными водорослями). Роль хемоавтотрофов в масштабах биосферы незначительна. Микроскопические водоросли и цианобактерии, входящие в состав фитопланктона, являются основными продуцентами в водных экосистемах. Напротив, в первом трофическом уровне наземных экосистем преобладают крупные растения, например деревья в лесах, травы в саваннах, степях, полях и т д

Таким образом, тип выпаса в пищевой цепи зависит от автотрофного захвата энергии и движения ее по звеньям цепи. Большинство экосистем в природе следуют этому типу пищевой цепи.

Гетеротрофы (консументы)

Гетеротрофы, также известные как консументы, не могут использовать солнечную или химическую энергию для производства собственной пищи из углекислого газа. Вместо этого гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы или их побочные продукты.

Люди, животные, грибы и многие бактерии являются гетеротрофами. Их роль в пищевых цепях заключается в потреблении других живых организмов. Существует много типов гетеротрофов с различными экологическими ролями, от насекомых и растений до хищников и грибов.

Деструкторы (редуценты)

Следует упомянуть еще одну группу потребителей, хотя она не всегда фигурирует на диаграммах пищевых цепей. Эта группа состоит из редуцентов, организмов, которые перерабатывают отмершие органические вещества и отходы, превращая их в неорганические соединения.

Редуценты иногда выделяют в отдельный трофический уровень. Как группа, они питаются мертвыми организмами, поступающими на различные трофические уровни. (Например, они способны перерабатывать разлагающиеся растительные остатки, тушу белки, съеденной хищниками, или останки мертвого орла.) В некотором смысле трофический уровень редуцентов идет параллельно стандартной иерархии первичных, вторичных и третичных консументов. Грибы и бактерии являются ключевыми редуцентами во многих экосистемах.

Редуценты, как часть пищевой цепи, играют важную роль в поддержании здоровой экосистемы, так как благодаря им в почву возвращаются питательные вещества и влага, которые затем используются продуцентами.

Когда энергия поступает на трофический уровень, часть ее запасается в виде биомассы, в составе тела организмов. Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, хранящейся в виде биомассы на одном трофическом уровне, хранится в виде биомассы на следующем уровне.

Видео

А кроме того, предлагаем вам обучающее видео о значении пищевых цепей в биологии.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи я старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду признателен за любые комментарии и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также вы можете написать свое пожелание/вопрос/предложение на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Facebook, с уважением, автор.

На каждой стадии разложения органического вещества редуцентами состав вещества упрощается: от сложного органического вещества до минеральных веществ, которые, в свою очередь, являются строительным материалом для продуцентов цепи пастбищ.

Энергия

Важнейшей задачей функционирования пищевых пирамид является обмен энергией между организмами природы. В этом случае неизбежны большие потери энергии, так как она вырабатывается только на первом этапе, а затем только поглощается. При каждом поглощении добрая часть (90% — по правилу Линдеманна) испаряется, выделяя тепло, а оставшаяся часть обеспечивает жизнедеятельность каждого нового поглотителя. Как правило, эти последовательности фиксируют поглощение энергии за определенный период времени.

Пирамида энергетических потоков демонстрирует четко описанный процесс. Такая пирамида представляет собой своеобразную графическую модель, показывающую количество энергии, содержащейся в каждом звене трофического уровня системы питания в той или иной экосистеме. С повышением уровня производительность снижается. Этот тип пирамиды более точно передает представление об организации природных сообществ, функции каждого ее элемента, так как показывает скорость, с которой пищевая биомасса проходит через линейную пищевую систему в природе.

Примеры

В лиственных лесах

Здесь чаще всего встречается детритный трофический тип, определенная часть энергообмена происходит за счет переработки микробактериями лесной подстилки.

Типичная пищевая цепь в широколиственных лесах состоит из трех или четырех ниш:

1. Семена деревьев — лесная мышь — филин. В такой схеме дерево является производителем, потребителем первого порядка: мышь поедает произведенный ею продукт, семя, а это, в свою очередь, захватывает филин, кормовая база которого на 60% состоит из дерево маленькие грызуны.
2. Кора дерева или куста — жук-короед — воробей — ястреб. Этот тип более сложен: есть три категории потребителей. Растительная пища, кора, служит для питания членистоногого короеда. Он становится добычей мелкой насекомоядной птицы, например, воробья. Он попадает в лапы большой хищной птицы, сокола, который питается младшими братьями и млекопитающими.
3. Травянистое растение – гусеница – большой жук (пахучий жук) – синица – ястреб. Представленное правило является одним из самых сложных в лесу. Он содержит два вида насекомых: гетеротрофы, один из которых плотоядный.

Чем богаче видовое разнообразие природного ареала, тем более сложные трофические пирамиды встречаются на его территории.

В смешанных лесах

Эта местность отличается широким ареалом обитания множества разновидностей живности.

1. Гриб — лось — медведь. Краткая, но довольно вдумчивая взаимосвязь между местной флорой и фауной. Автотрофные грибы поедаются лосями-фитофагами. В дикой природе только еще более сильный зверь, медведь, осмеливается охотиться на такого мощного копытного. Косолапость – венец этой экосистемы, так как у нее нет естественных врагов.
2. Ель – жук-древоточец – дятел – ястреб – клещ. В этом случае цепь замыкается редуцентом, паразитом, питающимся кровью ястреба. Первая часть последовательности аналогична предыдущей, вторая содержит вредоносное насекомое, относящееся к группе паразитических организмов. Их участие в круговороте веществ весьма характерно для лесных территорий.

Наконец, следует отметить, что наличие бактерий-сапрофагов в трофической сети является обычным явлением практически для любого типа трофического звена в указанных экосистемах.

В хвойных лесах

Такие леса встречаются в основном в природной зоне тайги и тундры.

Трофические связи здесь аналогичны предыдущим:

1. Сосна — белка — лисица блоха. Четырёхъярусная цепочка представляет типичные таёжные отношения: белка питается семенами шишек и становится добычей крупного млекопитающего — рыжей лисицы. А на коже хищника начинают появляться паразиты – кровососущие блохи.
2. Лишайник – олень – рысь. В северных лесах растут мхи и лишайники. Эти растения составляют основу рациона оленей. На последних часто охотятся крупные таежные кошки — рыси.
3. Гумус – детритные бактерии – одноклеточные – грибы – кабан – медведь. Такие длинные цепочки характерны для хвойных земель. В качестве потребителей они привлекают микроскопические организмы.

Следует упомянуть еще одну группу потребителей, хотя она не всегда фигурирует на диаграммах пищевых цепей. Эта группа состоит из редуцентов, организмов, которые перерабатывают отмершие органические вещества и отходы, превращая их в неорганические соединения.

Типы пищевых цепочек

В природе большую часть времени в пищевой цепи животных присутствует 3 звена. Но есть и другие схемы, где ссылок больше. На вершине цепочки всегда находятся хищники. В конце есть суперхищник, у которого нет врагов в дикой природе. Это могут быть, например, большая белая акула, бурый медведь или амурский тигр. Нормальная электрическая схема:

• Первым звеном в цепи являются растения или простейшие (одноклеточные организмы). Они поглощают энергию солнечного света, разлагая остатки в почве, и полезные вещества, встречающиеся в природе. Растениям или бактериям напрямую не нужно, чтобы кто-то их ел.
• Второе звено – это животные, которые питаются этими простейшими или микроорганизмами. В этот ряд входят травоядные: насекомые и грызуны, птицы и рыбы.
• Третье звено — хищники. Они едят тех, кто ест растения. Если мышь питается зерном, значит, есть кто-то, кто на нее охотится: сова, куница или змея.

Связь флоры и фауны

Стандартный пример пищевой линии: растение — заяц — лиса. Заяц ест кору деревьев, а лиса охотится и питается грызуном. Никто не ест лису, потому что она рождается хищником и оказывается на вершине списка. Обратите внимание, что представитель сильного звена стоит выше всех и съедает самого слабого. Высшим звеном выступает человек, он добывает животных в процессе охоты. Есть две модели цепи:

1. Поедающая цепочка, или трава. Он начинается как зеленое или древесное растение, состоит из трех или пяти организмов. В процессе жизни одни животные, небольшие по размеру, поедают траву и листья деревьев, а другие питаются этими животными. Пример: овес – заяц – лиса.
2. Цепь разложения. Начните с мертвого органического вещества. Связями являются гниющая пища и организмы, которые ее потребляют. Пример: опавшие листья – дождевой червь – соловей – ястреб или гнилой гриб – слизень – лягушка – утка – волк.

В природе организмы тесно связаны друг с другом. В сообществе живут растения, грибы, животные и птицы. Если из схемы питания выходит из строя хотя бы одно звено, это становится угрозой для всех. Потому что они просто не могут найти еду. Пример: банан – гусеница – крот – ястреб.

Казалось бы, без комаров, змей и лягушек жить гораздо приятнее. Но они кажутся важными звеньями в пищевой цепи. Без насекомых, земноводных и хищников экологический баланс был бы нарушен. Получается, что все организмы одинаково важны и необходимы.

Примеры моделей пищевых линий

Линия питания у насекомых имеет свои отличия. Эта последовательность включает два звена насекомых, когда привычную человеческому глазу бабочку или тлю поедают более массивные хищные насекомые: жужелица, стрекоза, паук. А уже большие крылья становятся пищей для мелких грызунов, таких как мышь или заяц, или земноводных, таких как лягушки. Пример: ромашка – тля – стрекоза – ящерица – змея – цапля.

Роли организмов в сообществе

Белка травоядна. Она собирает все виды грибов и навешивает их сушиться на ветки деревьев. Чтобы защитить себя от зимнего голода, он запасается в дупле: орехами и желудями.

Осенью барсук начинает готовиться к зимней спячке: ест и кладет внутрь все, что найдет. Барсук всеяден, питается дикорастущими ягодами и фруктами, жуками и слизнями. Пищей также служат ящерицы, лягушки и мыши.

Лиса — хищник, она живет в лесу и ест то, что поймает. Охотится на мышей, иногда на куропаток. Бегите за кроликами. Зимой приближается к населенным пунктам и нападает на домашнюю птицу.

Описанные 3 цепи питания животных являются самыми простыми.

Пирамида биомассы показывает количество живого вещества на каждом уровне. Биомасса выражается в граммах, килограммах или тоннах влажного вещества на единицу площади — м 2 , км 2 . Биомасса продуцентов больше биомассы последующих элементов цепи.

Цепи питания и трофические уровни

Различают два типа пищевых цепей: травяные и детритные.

Пастбищная пищевая цепь, также называемая пастбищной цепью, начинается с растений (то есть производителей органических веществ), затем переходит к травоядным, а затем к хищникам.

Детритная пищевая цепь, которую также называют цепью разложения, начинается с детрита (остатков погибших организмов, как растений, так и животных), переходит к детритофагам (т уходит к хищникам (вступая таким образом в пастбищную цепь), либо возвращается в мертвую массу.

На каждой стадии разложения органического вещества редуцентами состав вещества упрощается: от сложного органического вещества до минеральных веществ, которые, в свою очередь, являются строительным материалом для продуцентов цепи пастбищ.

Таким образом, происходит круговорот вещества в экосистемах.

Вещество внутри экосистемы осуществляет свой круговорот без потерь: то, что не потребляют консументы (хищники), проходит через детрит к редуцентам, а затем возвращается к продуцентам (растениям) или консументам.

Каждое звено травяной и детритной цепей представляет собой отдельный трофический уровень, а это означает, что организмы, получающие пищу через равное количество звеньев пищевой цепи, находятся на одном трофическом уровне и относятся к одному и тому же типу питания.

Рассмотрим трофические уровни на примере цепочки злаков.

• К первым относятся автотрофные организмы (продуценты), создающие органические вещества из неорганических благодаря солнечной энергии: фотосинтезирующие растения.
• Вторая – растительноядные животные и паразиты растений (консументы первого порядка), потребляющие органические вещества, созданные на первом трофическом уровне: гусеницы, мыши, зайцы.
• Третий — плотоядные животные и паразиты растительноядных животных (консументы второго порядка), которые потребляют растительноядных животных: хищных насекомых, насекомоядных птиц, мелких хищников.
• Четвертый уровень — плотоядные и паразиты консументов третьего порядка (консументы четвертого порядка), хищники-консументы — крупные хищные животные и птицы.

При этом питание каждого организма разнообразно, т е может принадлежать к разным пищевым цепям и занимать в них разные трофические уровни.

В результате пищевые цепи переплетаются друг с другом, образуя пищевые сети.

Пищевые сети устойчивы, потому что звенья входящих в них пищевых цепей взаимозаменяемы.

При обрыве звена пищевой цепи не погибает весь биогеоценоз, а на место выпавшего звена приходят организмы со сходными экологическими характеристиками.

Вы можете пройти тест и получить оценку после авторизации или регистрации

Поток энергии

В каждой пищевой цепи формируются закономерности, определяемые эффективностью использования и преобразования энергии в процессе питания.

Запасенная продуцентами солнечная энергия переходит с одного трофического уровня на другой.

При этом значительная часть пищи не усваивается организмами, а то, что усваивается, расходуется на жизнедеятельность или рассеивается в виде тепла.

На каждом последующем трофическом уровне организмы могут использовать для построения собственного тела лишь 5-10% энергии, запасенной в биомассе предыдущего трофического уровня.

У меня есть дополнительная информация для этой части руководства!

В среднем с одного трофического уровня на другой в экосистеме от растений к травоядным передается около 10 % энергии, содержащейся в органическом веществе, и около 20 % энергии от животных к животным.

Эти различия связаны с тем, что растительная пища содержит большое количество неперевариваемой клетчатки и, следовательно, растительноядные животные усваивают пищу менее эффективно, чем плотоядные.

Следовательно, количество биомассы на каждом уровне уменьшается, и пищевые цепи могут состоять не более чем из 3–6 трофических уровней.

К последнему трофическому уровню энергия, запасаемая продуцентами, практически исчерпывается, поэтому круговорот энергии в экосистеме отсутствует.

Обычно они представляют динамику прохождения энергии и вещества по пищевым цепям в виде экологических пирамид: энергия, численность и биомасса.

Основанием пирамид является первый трофический уровень, а последующие уровни образуют этажи и вершины.

Пирамида чисел отражает количество особей на каждом уровне пищевой цепи (в некоторых случаях она может быть обратной, например, когда более мелкие хищники живут группами, охотясь на более крупных животных).

Пирамида биомассы отражает количественную долю биомассы на каждом уровне.

Энергетическая пирамида показывает количество энергии на каждом уровне (она дает наиболее полное представление об организации сообществ).

Вы можете пройти тест и получить оценку после авторизации или регистрации

Пищевая цепь может состоять из разного количества звеньев (уровней). Каждый из них означает особое место, занимаемое тем или иным живым существом в этой строке. Пять уровней — самый длинный способ построения такой последовательности.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам по набору, вам необходимо добавить его в свою учетную запись, купив его в каталоге.

Конспект урока «Цепи питания. Поток энергии. Взаимосвязь компонентов биоценоза»

Биоценоз – это устойчивая группа взаимосвязанных растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных к совместному проживанию на относительно однородном участке пространства.

Основными связями между организмами биоценоза являются пищевые отношения, образующие пищевые цепи. Пищевая цепь – это последовательность, в которой один организм поедается другим. Примером пищевой цепи в наземном биоценозе может служить следующая последовательность: лиственное дерево — гусеница — синица — перепелятник. Гусеница питается лиственным деревом, синица может съесть его, а ястреб, хищная птица, может съесть синицу. В этой цепи четыре звена или уровня. В водном биоценозе пищевая цепь может состоять из водорослей – ракообразных – мелких рыб – крупных хищных рыб. Пищевые цепи обычно состоят из 4-6 уровней, и позже мы увидим, почему.

По пищевым цепям вещество и энергия передаются от одного организма к другому. Часть энергии, извлекаемой при переработке пищи, расходуется в организме на дыхание, движение, размножение, рост и развитие.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга, они многократно перекрываются, разветвляются, таким образом образуются пищевые сети. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и служат пищей нескольким животным.

Вы уже знаете, что все организмы делятся на две группы по способу питания: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофные организмы являются продуцентами (или продуцентами). Они поглощают энергию Солнца и создают богатые энергией сложные органические соединения из простых неорганических веществ (углекислого газа и воды.

Кроме того, органические вещества используются гетеротрофными организмами, консументами различных порядков.

Восстановители (или разрушители) расщепляют органические остатки автотрофных и гетеротрофных организмов до простых биологических соединений.

Таким образом, связи между пищей и энергией идут по направлению: продуценты — потребители — редуценты. Выделившиеся неорганические вещества снова потребляются автотрофными организмами.

Оказывается, благодаря сложным пищевым взаимоотношениям между организмами происходит биологический круговорот веществ. Она является основой длительного и стабильного существования биоценоза и, следовательно, условием продолжения жизни на нашей планете.

Рассмотрим еще один пример силовой цепи. Заяц питается зелеными частями растений, охотно поедая клевер. А от производящих растений получает накопленную в них энергию.

Заяц — потребитель первого порядка (или первичный потребитель). Часть полученной энергии заяц тратит на свою жизнедеятельность: движение, рост, периодическую линьку. Остальное уходит в тело лисы, которая его съела. Лиса является вторичным потребителем. Если лиса стала жертвой крупной хищной птицы, ее запасенная энергия послужит источником энергии для третичного потребителя. Тушка хищной птицы исчезнет из-за действия редуцентов, замыкающих пищевую цепь.